Phân tích mô hình số để xác định ứng xử của thùng bê tông thành mỏng cốt thanh FRP

Bài viết phân tích các cơ chế phá hủy của thùng bê tông thành mỏng phần mềm SAP2000. Tác giả cũng so sánh kết quả mô hình tính toán bằng phần mềm SAP2000 với kết quả thí nghiệm dùng để kiểm chứng kết quả tính toán trong bài viết.

ra kết luận qua thí nghiệm hầm gió cho thấy cầu có vận tốc gió tới hạn lớn vận tốc gió thiết kế Các kết tính bảng đưa đánh giá gần vận tốc gió tới hạn cầu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C Dyrbye, S.O Hansen (1999) Wind loads on structures John Willey & Sons [2] A G Frandsen (1966) Wind stability of suspension bridges - Application of the theory of thin airfoils International Symposium on Suspension Bridges, Lisbon, Proceddings, pp 609-627 [3] Niels J Gimsing (1983) Cable Supported Bridges: Concept and Design John Wiley & Sons [4] M Herzog (1999) Elementare Berechnung von Seibrücken Werner Verlag, Düsseldorf [5] A Selberg (1961) Oscillation and Aerodynamic Stability of suspension bridges Technical Report 13, Acta Polytechnica Scandinarica, Civil Engineering and Building Construction Series [6] Emil Simiu, Robert H Scanlan (1996) Wind effects on structures (3rd editon) John Wiley & Sons [7] M Virlogenx (1992) Wind design and analysis of the Normandie bridge Aerodynamics of large bridges Proceedings of the first international symposium on aerodynamics of large bridges, Copenhagen, p 183-216 [8].Tập hợp thuyết minh kháng gió cầu Trần Thị Lý, cầu Nhật Tân, cầu Cao Lãnh, cầu Vàm Cống, Rạch Miễu Ngày nhận bài: 20/3/2017 Ngày phản biện: 12/5/2017 Ngày duyệt đăng: 20/5/2017 PHÂN TÍCH MƠ HÌNH SỐ ĐỂ XÁC ĐỊNH ỨNG XỬ CỦA THÙNG BÊ TÔNG THÀNH MỎNG CỐT THANH FRP NUMERICAL ANALYSIS FOR DETERMINATION OF BEHAVIOR OF THIN CONCRETE BLOCK REINFORCED BY FRP TRẦN LONG GIANG Viện Nghiên cứu Phát triển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Trong báo này, tác giả phân tích chế phá hủy thùng bê tông thành mỏng phần mềm SAP2000 Tác giả cũng so sánh kết mơ hình tính tốn phần mềm SAP2000 với kết thí nghiệm dùng để kiểm chứng kết tính tốn báo Từ khóa: Thùng bê tông thành mỏng cốt FRP, thành, đáy, mơ hình số Abstract In this paper, the author has studied effects of anchored method on internal force distribution of element of construction by SAP2000 The author also makes the comparison between the results of SAP2000 with results of the physical model to validate conclusion of this paper Keywords: Thin concrete block reinforced by FRP, vertical shell, bottom shell, numerical model Đặt vấn đề Hiện Việt Nam ý tưởng sử dụng vật liệu FRP thay cho cốt thép thi công thùng bê tông cốt thép truyền thống để xây dựng kè bờ, đê chắn sóng cầu phao cơng trình bến áp dụng số cơng trình có quy mô nhỏ, đồng thời ứng dụng thu hút quan tâm lớn nhà nghiên cứu đơn vị thi công xây dựng cơng trình Các ngun tắc chung tính tốn kết cấu bê tông sử dụng FRP thay cho cốt thép xây dựng công bố năm 2015, [1], [2], việc phân tích kỹ ứng xử phận thành, đáy chịu tải trọng tác động chưa nghiên cứu hoàn chỉnh, đa phần nghiên cứu dừng lại mức nêu tượng việc phân tích nguyên nhân tượng chưa đề cập đến Việc mô số sở quan trọng để tìm hiểu rõ chế làm việc kết cấu từ giải thích ứng xử kết cấu cách xác Chính vậy, báo tác giả sử Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 70 dụng phần mềm SAP2000 để lập mô hình số sâu phân tích ứng xử thành, đáy kết cấu thùng bê tông thành mỏng cốt FRP tác dụng lực gây phá hoại Xây dựng mơ hình tính tốn thùng bê tông thành mỏng cốt FRP phần mềm SAP2000 Ngun tắc mơ hình hóa thùng bê tơng thành mỏng cốt FRP SAP2000 tương tự mơ hình thùng bê tơng cốt thép truyền thống, tức yêu cầu đầu vào phải có tải trọng, thơng số hình học kết cấu, tiêu lý vật liệu làm kết cấu công trình Sau ta phải khai báo điều kiện ràng buộc kết cấu, sau mơ hình hóa kết cấu, ta chọn tổ hợp tải trọng tiến hành tính tốn để xác định nội lực chuyển vị,…[3] 2.1 Số liệu đầu vào Để phân tích ứng xử thùng bê tông thành mỏng cốt FRP, báo này, tác giả lựa chọn mô hình kết cấu thùng bê tơng thành mỏng có kích thước LxBxH=6mx2,4mx1,4m sản xuất bán thị trường Công ty Cổ phần Xây dựng tư vấn đầu tư Hồng Lê trình bày hình Kết cấu thùng mơ hình dạng khối không gian bao gồm phần tử (dầm dọc dầm ngang), phần tử (bản thành đáy) Mơ hình hóa thơng số vật liệu sau: - Bê tông: khối lượng riêng  = 2,45T/m3; E = 36.106N/m3; Hệ số pốt xơng µ = 0,20 - Thanh FRP có đường kính D10mm, có Mơ đun đàn hồi kéo, E = 75000 MPa, Hệ số pốt xơng µ = 0,30 Chi tiết tiêu lý xem [1] [5] Mơ hình hóa mặt cắt hình học tiết diện dầm sau: - Dầm dọc DD1: 275x275x6000mm: chiều cao h = 275mm, chiều rộng b = 275mm, chiều dài dầm l = 6000mm - Dầm ngang DN1: 275x275x2400mm: chiều cao h = 275mm, chiều rộng b = 275mm, chiều dài dầm l = 2400mm - Dầm dọc DD2: 275x275x6000mm: chiều cao h = 275mm, chiều rộng b = 275mm, chiều dài dầm l = 6000mm - Dầm ngang DN2: 275x275x2400mm: chiều cao h = 275mm, chiều rộng b = 275mm, chiều dài dầm l = 2400mm -Sườn gia cường thành S1 có mặt cắt ngang trên: 80x50mm, mặt cắt ngang 230x50mm - Phía thùng gia cố dầm dọc DD3 dầm ngang DN3 chia lưới cờ với khoảng cách 500mm, có kích thước mặt cắt ngang 50x230mm Hình Kết thùng bê tơng thành mỏng cốt FRP thực mơ hình SAP2000 Số liệu tải trọng đầu vào để phân tích kết cấu thùng bê tơng thành mỏng cốt FRP lựa chọn cở sở giá trị tải trọng dùng để thí nghiệm mẫu đến phá hủy trình bày cụ thể bảng 1, vị trí điểm đặt lực giống thí nghiệm mẫu phá hủy trình bày hình 2, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 71 Bảng Số liệu tải trọng dùng tính tốn SAP2000 STT Tải trọng kích Đơn vị Giá trị TH1 Tải trọng tác dụng lên thành từ T 3,5 TH2 Tải trọng tác dụng lên thành từ vào T 8,0 TH3 Tải trọng tác dụng lên đáy T 30 Hình Mẫu thí nghiệm thành tải trọng từ Hình Mẫu thí nghiệm thành tải trọng từ ngồi vào Hình Mẫu thí nghiệm đáy 2.2 Tính tốn chuyển vị kết cấu thùng bê tông thành mỏng FRP SAP2000 2.2.1 Trường hợp (TH1) Tải trọng tác dụng lên thành từ ngồi vào Kết tính tốn chuyển vị vị trí sườn số (S4) số 10 (S10) nơi đặt tải trọng tập trung thùng bê tông thành mỏng cốt FRP (TH1: tải trọng tác dụng từ ngồi vào hình 2) trình bày sau: - Chuyển vị lớn S4 um =17,396, mm; - Chuyển vị lớn S10 um =17,396 mm; - Mmax =130T.m (Chi tiết phân bố mơ men hình 5) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 72 Hình Phân bố mô men trường hợp tải trọng lên thành từ vào 2.2.2 Trường hợp (TH2) Tải trọng tác dụng lên thành từ Kết tính tốn nội lực vị trí sườn S4 S10 TH2 trình bày sau: - Chuyển vị lớn S4 um =7,56mm; - Chuyển vị lớn S10 um = 7,56mm; - Mmax =34,45T.m (Chi tiết phân bố mơ men hình 6) Hình Phân bố mô men trường hợp tải trọng lên thành từ 2.2.3.Trường hợp (TH3) Tải trọng tác dụng lên đáy Kết tính tốn nội lực vị trí sườn S4 S10 thùng bê tơng thành mỏng cốt FRP (hình 4) trình bày sau: - Chuyển vị lớn S4 um =4,52mm; - Chuyển vị lớn S10 um = 4,52mm; - Mmax=100T.m (Chi tiết phân bố mơ men hình 7) Hình Phân bố mơ men trường hợp tải trọng lên đáy Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 73 So sánh kiểm chứng kết mơ hình số SAP2000 với kết thí nghiệm Việc tiến hành thí nghiệm thùng bê tông thành mỏng thực Viện khoa học công nghệ xây dựng - Bộ xây dựng - Số 81, Trần Cung, P Nghĩa Tân, Q Cầu Giấy, Hà Nội theo hợp đồng ký kết Viện khoa học công nghệ xây dựng Công ty cổ phẩn tư vấn xây dựng Hồng Lê Cơng tác thí nghiệm thực trực tiếp ngồi trường bãi sản xuất thùng bê tông thành mỏng cốt polyme Công ty cổ phẩn tư vấn xây dựng Hoàng Lê - Địa chỉ: 138 Lê Lai - Ngơ Quyền - Hải Phòng Sơ đồ bố trí đồng hồ đo chuyển vị thí nghiệm mẫu phá hủy thể hình Kết đo chuyển vị thí nghiệm mẫu đến phá hủy ngồi trường tổng hợp sau: Trường hợp Tải trọng tác dụng lên thành từ vào: - Chuyển vị lớn S4 ut =18,3 mm; (Tại vị trí đặt lực); - Chuyển vị lớn S10 ut =18,57mm; (Tại vị trí đặt lực) Trường hợp Tải trọng tác dụng lên thành từ ra: - Chuyển vị lớn S4 ut =9,2mm; - Chuyển vị lớn S10 ut = 9,37mm Trường hợp Tải trọng tác dụng lên đáy - Chuyển vị lớn S4 ut =4,2mm; - Chuyển vị lớn S10 ut =4,8mm Hình Sơ đồ bố tri đồng hồ đo chuyển vị Để kiểm chứng kết mô hình số SAP2000, tác giả so sánh kết ứng suất chuyển vị sườn đứng gia cường mơ hình số SAP2000 kết đo thí nghiệm vị trí sườn S4 S10 (vị trí tải trọng tác dụng) Bảng So sánh kết ứng suất chuyển vị ứng với 03 trường hợp tải trọng Trường hợp TH1(S4) TH2 (S4) TH3 (S4) TH1(S10) TH2 (S10) TH3 (S10) Sai số chuyển vị  5,0% 18,0% 8,0% 6,3% 19,3% 5,8% Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 74 ... mềm SAP2000 để lập mơ hình số sâu phân tích ứng xử thành, đáy kết cấu thùng bê tông thành mỏng cốt FRP tác dụng lực gây phá hoại Xây dựng mơ hình tính tốn thùng bê tơng thành mỏng cốt FRP phần mềm... Hình Kết thùng bê tơng thành mỏng cốt FRP thực mơ hình SAP2000 Số liệu tải trọng đầu vào để phân tích kết cấu thùng bê tông thành mỏng cốt FRP lựa chọn cở sở giá trị tải trọng dùng để thí nghiệm... cấu, sau mơ hình hóa kết cấu, ta chọn tổ hợp tải trọng tiến hành tính toán để xác định nội lực chuyển vị,…[3] 2.1 Số liệu đầu vào Để phân tích ứng xử thùng bê tông thành mỏng cốt FRP, báo này,