Qua so sánh về các biểu đồ phân bố nhiệt độ trên tiết diện dầm bê tông cốt thép xác định được qua thử nghiệm đốt và qua phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn với hai cách áp dụng tác động của nhiệt khác nhau lên mô hình dầm giống hệt như mẫu đã được thử nghiệm, bài viết muốn chứng minh cách tốt nhất để áp dụng tác động của nhiệt lên các mô hình tính toán nếu khả năng chịu lửa của mẫu được đánh giá bằng thử nghiệm theo ISO 834.
KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA LỬA - LỰA CHỌN PHẦN TỬ CHO MƠ HÌNH NHIỆT HỌC TRONG ANSYS ThS HỒNG ANH GIANG Viện KHCN Xây dựng Tóm tắt: Qua so sánh biểu đồ phân bố Theo EN 1991-1-2 [6], tác động nhiệt lên bề nhiệt độ tiết diện dầm bê tông cốt thép xác định qua thử nghiệm đốt qua phân tích phương pháp phần tử hữu hạn với hai cách áp dụng tác động nhiệt khác lên mơ hình dầm mặt lộ lửa cấu kiện biểu diễn dạng thông lượng nhiệt gồm hai thành phần nhiệt đối lưu (ℎ̇ , ) và nhiệt xạ (ℎ̇ , ) Tuy nhiên, giống hệt mẫu thử nghiệm, viết muốn chứng minh cách tốt để áp dụng tác động nhiệt lên mô hình tính tốn khả chịu lửa mẫu đánh giá thử thử nghiệm đốt lại thường biểu diễn dạng hàm số nhiệt độ khoang cháy theo thời gian [7] [8] (còn gọi đường quan hệ Nhiệt độ thời gian tiêu chuẩn) Các nghiên cứu làm nghiệm theo ISO 834 việc kết cấu tác động lửa có kết hợp thực nghiệm phân tích lý thuyết, kết kiểm sốt nhiệt độ thiết bị thử nghiệm (đường quan hệ Nhiệt độ - thời gian ghi Từ khóa: ANSYS, Kết cấu bê tơng cốt thép chịu tác động lửa, Khả chịu lửa, Tác động nhiệt, Phân tích nhiệt độ, Thiết kế chịu lửa cho kết cấu Abstract: By a comparision of the distributions of temperature on a reinforced concrete beam crossection which are the results of fire test data and that of finite element analyses with different methods of applying heat actions to a model that is identical to the tested sample, this paper concentrates on identifying a better tactic of application heat to the model in the case of fire resistance test conforming to ISO 834 Keywords: ANSYS, Reinforced concrete structures subject to fire, Fire resistance, Thermal actions, Temperature analysis, Structural Fire design Đặt vấn đề Trong thiết kế kết cấu chịu tác động lửa đòi hỏi phải xác định phân bố nhiệt độ cấu kiện kết cấu Ở mức độ đơn giản nhất, áp dụng biểu đồ phân bố nhiệt độ tiết diện ngang tương ứng với khoảng thời gian tác động lửa tiêu chuẩn [1] khác (những biểu đồ thường cho sẵn số tài liệu thiết kế [3] [4] [5]) Trong trường hợp riêng, dùng phần mềm phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để phân tích nhiệt độ, đòi hỏi phải áp dụng tác động nhiệt từ lửa đám cháy lên mơ hình Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 mơ hình đám cháy dùng cho thiết kế nhận thực nghiệm) dùng làm số liệu đầu vào tác động nhiệt áp dụng lên mơ hình phân tích chương trình máy tính Nếu việc áp dụng tác động nhiệt vào mơ hình khơng với chất số liệu phép đo dẫn đến sai lệch kết đo phân bố nhiệt độ tiết diện cấu kiện với kết phân tích nhiệt độ mơ hình tính ANSYS [9] phần mềm mạnh việc giải tốn phân tích truyền nhiệt có số nghiên cứu lĩnh vực kết cấu chịu tác động lửa khai thác phần mềm công cụ cho việc phân tích mơ hình phần tử hữu hạn khía cạnh nhiệt độ kết cấu, ví dụ [10] [11] [12] Ở mơ hình phân tích nhiệt độ đề cập [11] [12], bê tông thép tương ứng mơ hình hóa phần tử khối đặc phần tử thanh, truyền nhiệt từ đám cháy vào phần tử mô hình thực thơng qua loại phần tử phẳng có hiệu ứng bề mặt (gọi chung phần tử hiệu ứng bề mặt) Do đặc điểm loại phần tử hiệu ứng bề mặt tiếp nhận tác động nhiệt hai dạng, giá trị nhiệt độ (đơn vị oC oK) khối khí đối lưu lân cận bề mặt giá trị thông lượng nhiệt (đơn vị W/m ) nên theo cách việc phân tích ANSYS áp dụng thành phần nhiệt đối lưu lên mô hình KẾT CẤU - CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG tính phải chuyển đổi nhiệt độ môi trường lò thử nghiệm thời điểm khác sang hình thức thơng lượng nhiệt đảm bảo áp dụng toàn tác động nhiệt từ đám cháy lên mơ hình Các nhận xét [13] cho rằng, việc chuyển đổi nhiệt độ mơi trường lò thử nghiệm sang thông lượng nhiệt phức tạp gần thực biện pháp đo bổ sung số liệu trình thử nghiệm Để làm rõ phương pháp áp dụng tác động nhiệt lên mơ hình phân tích nhiệt độ ANSYS cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác động lửa tiêu chuẩn theo ISO 834 [7], tác giả viết thực nghiên cứu so sánh kết thử nghiệm với kết phân tích mơ hình theo hai phương án áp dụng tác động nhiệt khác Tập hợp số liệu kiểm chứng cho phương án phân tích mơ hình kết ghi nhận phân bố nhiệt độ tiết diện dầm bê tông cốt thép thử nghiệm đốt Phòng nghiên cứu Phòng chống cháy, Viện Chuyên ngành Kết cấu Cơng trình Xây dựng, Viện KHCN Xây dựng Đo nhiệt độ mẫu khung bê tông cốt thép thử nghiệm đốt 2.1 Mẫu thử nghiệm Mẫu thử nghiệm đốt khung bê tông cốt thép tồn khối với cấu kiện dầm có chiều dài phần lộ lửa 2,9 m kích thước tiết diện (bxh) 200 mm x 350 mm cấu kiện cột có tiết diện (bxh) 200 mm x 250 mm chiều dài lộ lửa 2,9 m Mẫu thử chế tạo từ bê tơng có vật liệu thành phần cấp phối Bảng Cường độ chịu nén mẫu lập phương tiêu chuẩn bê tông 28 ngày tuổi 35 MPa Bảng Thông tin vật liệu thành phần cấp phối bê tông chế tạo mẫu Tên vật liệu Chủng loại Xi măng Chinfon PCB40 Cát vàng Sông Lô 670 Đá Cacbonat 050 Phụ gia siêu dẻo Napthalene Sunfonate 4,5 Nước Nước sinh hoạt 190 Trên cấu kiện dầm có tiết diện đặt sẵn cụm dây đo nhiệt độ Mỗi cụm dây đo ghép lại từ đầu đo nhiệt độ loại K đặt cách nhau, có đầu đo nhiệt độ đặt cách 20 mm, a) Cụm dây đo nhiệt độ 450 đầu đo lại đặt cách 50 mm (Hình 1) Các tiết diện ký hiệu T3, T4 T5 Trong đó, T4 bố trí dầm, T3 T5 bố trí đối xứng qua T4 cách 1,5 m c) Tấm đo nhiệt độ đặt gần vị trí tiết diện b) Cụm dây đo nhiệt độ đặt vào tiết dầm (tiết diện T4) diện dầm Hình Cấu tạo bố trí lắp đặt đầu đo nhiệt độ mẫu Khoảng cách thực tế điểm đo đến bề mặt bê tơng bên ngồi (bề mặt cốp pha) ghi nhận xác sau cụm 10 Khối lượng (kg) dây đo nhiệt độ cố định vào vị trí dự kiến tiết diện Theo đó, tiết diện T4 điểm đo cách bề mặt bê tông đáy dầm mm, không Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG nằm trực tiếp bề mặt đáy dầm thiết kế ban đâu Khoảng cách từ bề mặt bê tông đáy dầm đến điểm khác 28, 48, 68, 88, 138, 188, 238 288 mm Kết đo nhiệt độ điểm trình bày theo tên tiết diện độ sâu điểm đo, ví dụ T4-8 điểm đo tiết diện T4, chiều sâu mm Nhiệt độ mơi trường lò thử nghiệm gần vị trí tiết diện T4 đo ghi nhận đầu đo nhiệt độ dạng (ký hiệu PT3) có cấu tạo giống với đo nhiệt độ tiêu chuẩn lò thử nghiệm [7] 2.2 Thử nghiệm đốt Thử nghiệm đốt thực hệ thống lò đốt theo phương đứng (hình 2) Trong q trình thử nghiệm, mẫu thử chịu tác động đồng thời lực lửa tiêu chuẩn theo ISO 834:1999 khoảng thời gian 120 phút Hình Quá trình thử nghiệm lò đốt theo phương đứng hệ gia tải kèm theo Các thông số ghi nhận q trình thử nghiệm bao gồm: - Nhiệt độ mơi trường lò thử nghiệm; - Nhiệt độ vùng khơng gian lò gần với số tiết diện đặc trưng, có tiết diện T4; - Phân bố nhiệt độ tiết diện dầm cột; - Các biểu làm việc tổng thể khác kết cấu khung (sự xuất phát triển vết nứt, diễn biến độ võng dầm, chuyển dịch nút đầu cột,…) Phạm vi viết tập trung xem xét số liệu đo nhiệt độ tiết diện dầm (T3, T4 T5) Việc so sánh kết thử nghiệm với kết phân tích mơ hình PTHH trình bày mục Phân tích mơ hình PTHH ANSYS 3.1 Giới thiệu chung ANSYS Parametric Design Language (APDL) ngơn ngữ lập trình theo phương pháp kịch sử dụng để thực tự động tác vụ chung xây dựng mơ hình tính dạng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 tham số tham biến Phần mềm phát triển ANSYS Corporation Mỹ ANSYS có nhiều mơ đun phục vụ cho ứng dụng khác nhau, tương đối đa dạng, ANSYS Mechanical APDL mơ đun dùng cho lĩnh vực học nói chung, bao gồm dạng toán động lực, kết cấu truyền nhiệt Trong nghiên cứu này, phiên dành cho nghiên cứu đào tạo ® 18.1 (ANSYS Academic Research Mechanical, Release 18.1 - gọi tắt APDL 18.1) dùng để phân tích nhiệt độ mơ hình khơng gian chiều (mơ hình 3D) cấu kiện dầm thử nghiệm chịu lửa nêu mục 3.2 Các phương án áp dụng tác động nhiệt mơ hình hóa Tác động nhiệt lấy theo đường Nhiệt độ - thời gian thực tế, ghi nhận trình thử nghiệm đầu đo nhiệt dạng PT3 Việc áp dụng tác động nhiệt vào mơ hình thực theo hai cách tiếp cận khác nhau, cụ thể gồm: - Truyền qua bề mặt hiệu ứng nhiệt: coi đường Nhiệt độ - thời gian thực tế thay đổi nhiệt độ khối khí lò thử nghiệm truyền vào 11 KẾT CẤU - CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG phần tử khối đặc mơ hình thơng qua phần tử hiệu ứng bề mặt nằm mặt cấu kiện tiếp xúc với mơi trường lò thử nghiệm Đây cách áp dụng nghiên cứu trước đề cập [10] [11] [12]; - Truyền trực tiếp vào nút: coi đường Nhiệt độ thời gian thực tế thay đổi nhiệt độ điểm bề mặt của cấu kiện tiếp xúc với mơi trường lò thử nghiệm Khi phân tích APDL 18.1, giá trị nhiệt độ áp dụng trực tiếp vào nút phần tử khối đặc mơ hình truyền nhiệt vào bên hình thức dẫn nhiệt Theo [3], để đơn giản hóa, phân tích nhiệt độ tiết diện cấu kiện bê tông cốt thép bỏ qua có mặt cốt thép Tuy nhiên, nghiên cứu xem xét có mặt đồng thời cốt thép bê tơng Theo hai cách áp dụng tác động nhiệt, cấu kiện dầm thực tế mơ hình hóa hồn tồn giống kích thước hình học cách thức chia lưới phân mảnh, riêng số loại phần tử sử dụng khác nhau, cụ thể sau: - Theo cách truyền nhiệt qua phần tử hiệu ứng bề mặt, có loại phần tử sử dụng gồm: (1) phần tử khối đặc SOLID70, dùng để mơ hình hóa vật liệu bê tơng; (2) phần tử LINK33, dùng để mơ hình hóa cốt thép; (3) phần tử hiệu ứng bề mặt SURF152, dùng để phủ lên vùng bề mặt mơ hình ứng với vùng bề mặt mẫu thử tiếp xúc trực tiếp với mơi trường lò thử nghiệm; - Theo cách truyền nhiệt trực tiếp vào nút, không sử dụng phần tử hiệu ứng bề mặt nên loại phần tử sử dụng gồm: (1) phần tử khối đặc SOLID70, dùng để mơ hình hóa vật liệu bê tông; (2) phần tử LINK33, dùng để mô hình hóa cốt thép; - Mơ hình phân tích theo hai cách áp dụng tác động nhiệt trình bày hình Q trình phân tích nhiệt độ thực theo cách có thay đổi tính chất vật liệu theo nhiệt độ Trong đó, tính chất vật lý (khối lượng riêng, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng) bê tông thép thay đổi theo mức nhiệt độ, tương ứng lấy theo [3] [14] Riêng khối lượng riêng thép phụ thuộc vào nhiệt độ lấy theo tài liệu [15] [14] không đề cập Hệ số dẫn nhiệt bê tông lấy mức cận theo [3] Khi phân tích nhiệt độ theo cách truyền nhiệt qua phần tử hiệu ứng bề mặt, hệ số truyền nhiệt đối lưu khơng khí lấy theo [6] 25 W/(m2 K) Các kết phân tích trích xuất trình bày dạng biểu đồ phân bố nhiệt toàn tiết diện trị số nhiệt độ thớ khác theo chiều cao bề rộng tiết diện (hình 3), vị trí tương ứng có đặt cụm đầu đo nhiệt độ cấu kiện dầm mẫu thử nghiệm a) Áp dụng tác động nhiệt thông qua phần tử hiệu b) Áp dụng tác động nhiệt trực tiếp vào nút ứng bề mặt SURF152 phần tử SOLID70 nằm bề mặt Hình Sơ đồ tính theo hai cách áp dụng tác động nhiệt lên mơ hình ví dụ kết phân tích nhiệt độ tiết diện So sánh nhận xét kết Các biểu đồ thể diễn biến thay đổi nhiệt độ theo thời gian điểm đo tiết diện 12 cấu kiện dầm thuộc mẫu thử nghiệm sử dụng để so sánh với kết phân tích từ mơ hình theo hai cách tiếp cận khác Kết phân tích Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG mơ hình áp dụng tác động nhiệt qua hiệu ứng bề mặt ký hiệu SH, kết phân tích mơ hình áp dụng tác động nhiệt trực tiếp vào nút ký hiệu NH Hình trình bày kết phân tích nhiệt độ chiều sâu mm theo hai cách tiếp cận khác số liệu nhiệt độ ghi nhận đầu đo nhiệt dạng PT3, sử dụng số liệu đầu vào tác động nhiệt lên mô hình Việc so sánh số liệu khác thực theo hai hình thức chính, gồm: - Phân bố nhiệt độ theo chiều cao tiết diện thời điểm khác nhau, từ 200 s đến 200 s (hình 5); - Diễn biến thay đổi nhiệt độ suốt khoảng thời gian thử nghiệm điểm có chiều sâu (tính từ bề mặt ngồi đáy dầm) tương ứng với chiều sâu đặt 06 đầu đo nhiệt độ tiết diện T3, T4 T5, cụ thể gồm: 8, 28, 48, 68, 88 138 mm (hình 6) 1200 Nhiệt độ (oC) 1000 800 600 400 200 0 2000 4000 6000 8000 Thời gian (Sec) PT3 NH_8 SH_8 Hình So sánh kết phân tích nhiệt độ điểm có độ sâu mm với số liệu nhiệt độ đường Nhiệt độ - thời gian ghi nhận đầu đo PT3 So sánh kết thể biểu đồ rút số nhận xét sau: nhiệt độ theo thời gian (các thời điểm so sánh khác nhau) Về tổng thể (hình 4, hình 5), hai mơ hình phân tích APDL 18.1 cho kết phù hợp với xu hướng thực tế thay đổi nhiệt độ điểm đo thay đổi nhiệt độ theo chiều cao tiết diện thời điểm khác Tuy nhiên, chênh lệch kết hai mơ hình rõ nét, chí lên đến 300 oC Với tác động theo đường Nhiệt độ thời gian thực tế, mơ hình áp dụng cách tác động nhiệt qua phần tử hiệu ứng bề mặt SURF152 cho kết thấp so với mơ hình áp dụng nhiệt độ trực tiếp vào nút Tại điểm khảo sát tiết diện, khác lớn mức nhiệt độ tác động tăng Ngoài chênh lệch giá trị nhiệt độ, Hình cho thấy mơ hình áp dụng nhiệt độ trực tiếp lên nút có khả phản ánh tác động nhiệt sát so với mơ hình sử dụng phần tử hiệu ứng bề mặt SURF152, đặc biệt giai đoạn khoảng 10 phút trình tăng nhiệt So sánh với số liệu thử nghiệm thực tế, cho thấy kết phân tích mơ hình áp dụng nhiệt độ trực tiếp vào nút sai khác so với kết phân tích mơ hình sử dụng phần tử bề mặt SURF152, bao gồm khía cạnh giá trị nhiệt độ thời điểm diễn biến thay đổi Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 13 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG t = 200s t = 800s 400 400 Tiết diện T5 300 Tiết diện T4 NH 250 SH 200 150 100 50 600 500 400 300 200 100 Nhiệt độ (oC) 300 NH 250 SH 200 150 100 50 1000 800 600 400 200 Nhiệt độ (oC) t = 600s t = 800s 400 400 Tiết diện T3 350 Tiết diện T5 300 Tiết diện T4 NH 250 SH 200 150 100 50 1000 800 600 400 200 Khoảng cách tính đến đáy dầm (mm) Tiết diện T3 Tiết diện T4 300 NH 250 SH 200 150 100 50 1000 350 Tiết diện T5 800 600 400 200 Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (oC) t = 400s t = 200s 400 400 Tiết diện T3 350 Tiết diện T5 Tiết diện T4 300 NH 250 SH 200 150 100 50 1000 800 600 400 200 Khoảng cách tính đến đáy dầm (mm) Tiết diện T3 1200 Khoảng cách tính đến đáy dầm (mm) 700 Tiết diện T4 Tiết diện T4 300 NH 250 SH 200 150 100 50 1200 350 Tiết diện T5 1000 800 600 400 200 Khoảng cách tính đến đáy dầm (mm) 800 350 Tiết diện T5 Khoảng cách tính đến đáy dầm (mm) Tiết diện T3 350 Khoảng cách tính đến đáy dầm (mm) Tiết diện T3 Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (oC) Hình Phân bố nhiệt độ theo chiều cao tiết diện thời điểm khác - so sánh kết phân tích với thực nghiệm d = mm d = 28 mm 1000 700 900 600 800 500 Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (oC) 700 600 500 400 300 400 300 200 200 100 100 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1000 2000 3000 Thời gian (Sec) T3-8 14 T4-8 T5-8 4000 5000 6000 7000 8000 Thời gian (Sec) NH SH T3-28 T4-28 T5-28 NH SH Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG d = 48 mm d = 68 mm 500 350 450 300 400 250 Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (oC) 350 300 250 200 150 200 150 100 100 50 50 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1000 2000 3000 Thời gian (Sec) T3-48 T4-48 4000 5000 6000 7000 8000 Thời gian (Sec) T5-48 NH SH T3-68 T4-68 d = 88 mm T5-68 NH SH d = 138 mm 300 160 140 250 Nhiệt độ ( oC) Nhiệt độ ( oC) 120 200 150 100 100 80 60 40 50 20 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1000 2000 3000 T3-88 T4-88 T5-88 4000 5000 6000 7000 8000 Thời gian (Sec) Thời gian (Sec) NH SH T3-138 T4-138 T5-138 NH SH Hình Diễn biến tăng nhiệt độ chiều sâu khác tiết diện - so sánh kết phân tích với thực nghiệm - Diễn biến tăng nhiệt chiều sâu khác tiết diện thể hình cho thấy, mức o nhiệt độ 100 C, giá trị nhiệt độ đo thực tế mẫu thử có tốc độ tăng nhanh so với kết phân tích APDL 18.1 mơ hình truyền nhiệt trực tiếp, sau mức nhiệt độ này, kết phân tích mơ hình có xu hướng tăng nhanh so với số liệu đo thực tế; - Qua số liệu thử nghiệm hình 6, thấy o o khoảng nhiệt độ từ 100 C đến 120 C tốc độ tăng nhiệt độ thực tế bị chững lại, hình dạng biểu đồ tăng nhiệt độ theo thời gian mức nhiệt độ gần giống thềm nằm ngang chiều dài thềm tăng theo chiều sâu điểm khảo sát Nguyên nhân tượng ảnh hưởng việc nước tự bê o tơng bị hóa mức nhiệt độ 100 C [16] [17] làm cho nhiệt độ bê tơng chiều sâu diễn hóa trở nên ổn định tăng chậm lượng nước tự hóa hết vùng bê tơng khơ hẳn nhiệt độ lại gia tăng Bên cạnh đó, tương quan chiều dài thềm nằm ngang với chiều sâu điểm khảo sát thực chất Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 tương quan với lượng nước tự bị hóa điểm đó, độ ẩm xác định lượng nước tỉ lệ thuận với thể tích bê tơng nằm điểm khảo sát với bề mặt lộ lửa Giai đoạn thềm nằm ngang giai đoạn gây sai khác rõ nét số liệu đo thực tế với kết phân tích mơ hình Ngun nhân việc áp dụng số tính chất nhiệt học bê tơng theo khuyến cáo [3] (ví dụ, hệ số dẫn nhiệt) vào mơ hình PTHH chưa bao qt hết ảnh hưởng tồn lượng ẩm lớn bên vùng bê tơng có o o nhiệt độ từ 100 C đến khoảng 120 C; - Như thấy trường hợp tốn trình bày đây, phân tích APDL 18.1 phương án áp dụng tác động nhiệt trực tiếp lên nút bề mặt lộ lửa mơ hình cho kết gần với số liệu đo thử nghiệm thực tế so với phương án áp dụng tác động nhiệt thông qua phần tử bề mặt SURF152 Tuy nhiên, điều nảy sinh vấn đề trường hợp sử dụng phần tử SURF152 để áp dụng tác động nhiệt vào mô 15 KẾT CẤU - CƠNG NGHỆ XÂY DỰNG hình PTHH? Để có câu trả lời xác, cần có nghiên cứu kỹ hơn, nhiên điểm mấu chốt cho việc lựa chọn phương pháp áp dụng tác động nhiệt lên mô hình phải cân nhắc đến phương pháp kiểm soát đường Nhiệt độ - thời gian q trình thử nghiệm Có hai sở ban đầu giải thích cho điều sau: + Việc kiểm soát nhiệt độ thử nghiệm theo tiêu chuẩn quốc tế châu Âu [7] [18] biên soạn dựa tiêu chuẩn [2] đòi hỏi phải thực đầu đo nhiệt độ dạng tấm, hình thức kiểm sốt nhiệt độ khối khơng khí lò, song thực chất mức nhiệt độ mà khối khí nóng lò tác động lên bề mặt mẫu thử đầu đo nhiệt dạng cho phép tính đến thành phần nhiệt tác động theo phương thức đối lưu xạ [19] Điều cho thấy việc áp dụng tác động nhiệt lên mơ hình thơng qua phần tử hiệu ứng bề mặt SURF152 không phù hợp chưa bao gồm thành phần nhiệt xạ; + Quy định cấu tạo đầu đo nhiệt độ để kiểm soát đường Nhiệt độ - thời gian theo tiêu chuẩn Mỹ [8] [20] đòi hỏi phần tiếp xúc để cảm nhận nhiệt độ mơi trường lò thử nghiệm có đường kính khoảng mm Với diện tích nhỏ nhiệt độ mà cảm nhận chủ yếu thành phần nhiệt đối lưu, trường hợp việc áp dụng mơ hình truyền tác động nhiệt qua phần tử hiệu ứng bề mặt SURF152 chấp nhận hình Các kết nghiên cứu trình bày báo cho thấy, toán phân tích nhiệt độ APDL 18.1 mà tải trọng nhiệt đường Nhiệt độ - thời gian kiểm soát theo [2] [7] [18] vào đầu đo nhiệt độ dạng phương án áp dụng trực tiếp giá trị nhiệt độ đường Nhiệt độ - thời gian vào nút nằm bề mặt lộ lửa mơ hình PTHH cho kết sát với kết đo mẫu tương ứng thử nghiệm đốt thực tế 5.2 Kiến nghị - Cần có nghiên cứu kỹ việc áp dụng tác động nhiệt vào mơ hình PTHH thơng qua phần tử hiệu ứng bề mặt SURF152 phân tích nhiệt độ APDL 18.1; - Để mơ hình phân tích nhiệt APDL 18.1 cho kết sát với số liệu đo mẫu thử thực tế cần có thêm số liệu tính chất nhiệt học bê tông điều kiện nhiệt độ từ o o 100 C đến 120 C, bổ sung cho giá trị khuyến cáo [3] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] trọng cháy tính tốn khả chiu lửa cơng trình xây dựng”, Tạp chí KHCN Xây dựng, Số 4, 2000(113), Tr 13-22 [2] - Các kết nghiên cứu so sánh trình bày viết cho thấy, áp dụng APDL 18.1 tốn phân tích dầm bê tơng cốt thép chịu tác động lửa theo mơ hình 3D có xét đến làm việc đồng thời bê tông cốt thép Khả cho phép áp dụng APDL 18.1 để phân tích tốn đòi hỏi phải xem xét làm việc chịu lực chịu lửa không gian chiều cấu kiện kết cấu; - Một vấn đề quan trọng định đến độ xác kết phân tích nhiệt độ APDL 18.1 toán kết cấu bê tông cốt thép chịu tác động lửa lựa chọn phương pháp áp dụng tải tác động nhiệt lên mô 16 TCVN 9311-1 (2012), Thử nghiệm chịu lửa Các phận cơng trình xây dựng Phần – Yêu cầu chung [3] CEN - EN 1992-1-2 (2004/AC:2008), Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-2: General Kết luận, kiến nghị 5.1 Kết luận Hoàng Anh Giang (2000), “Về vấn đề xác định tải rules - Structural fire design [4] ACI 216R (1989), Guide for Determining the Fire Endurance of Concrete Elements Reported by ACI Committee 216 (Reapproved 1994) [5] ASCE/SEI/SFPE 29 (2005), Standard Calculation Methods for Structural Fire Protection [6] CEN - EN 1991-1-2 (2002/AC:2013), Eurocode 1: Actions on structures Part 1-2: General actions Actions on structures exposed to fire [7] ISO 834-1 (1999 (E)), ISO 834-1 (1999/Amd.1:2012 (E)), Fire-resistance tests - Elements of building construction - Part 1: General requirements [8] ASTM E 119 (2011), Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 KẾT CẤU - CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG [9] http://www.ansys.com/products/structures truy cập ngày 29/11/2017 [15] Wade C A (1993), “Summary report on a finite element program for modelling the thermal response [10] Hawileh R A (2011), “Heat Transfer Analysis of of building component exposed to fire”, Branz Study Reinforced Concrete Beams Reinforced with GFRP report No 51, The Resource Centre for Building Bars, Convection and Conduction Heat Transfer”, Excellence, Branz, New Zealand Dr Amimul Ahsan (Ed.), ISBN: 978-953-307-582-2, InTech, Tr 299-314 [11] Shakya A.M., Kodur V.K.R (2015), “Response of [16] Harmathy T Z (1966), “Experimental study on moisture and fire endurance”, Fire Technology, February 1966, Volume 2, Issue 1, Tr 52–59 precast prestressed concrete hollowcore slabs under fire conditions”, Engineering Structures 87 (2015), Tr 126–138 [17] Jansso R., Boström L (2009), “The Influence of Pressure in the Pore System on Fire Spalling of Concrete”, Fire Technology, 46, Tr 217–230, 2010 [12] Nair R G., Gomez S M (2014), “Numerical Analysis on Fire Resistance of Prestressed Concrete Tbeam”, IOSR Journal of Mechanical and Civil [18] BSI - BS EN 1363-1 (1999), Fire resistance tests – Part General Requirements Engineering, e-ISSN: 2278-1684, p-ISSN: 2320- [19] Wickström, U., Duthinh, D., McGrattan, K (2007), 334X International Conference on Innovations in “Adiabatic Surface Temperature for Calculating Heat Civil Engineering SCMS School of Engineering and Transfer to Fires Exposed Structures”, Interflam Technology Vol 1, 2014 www.iosrjournals.org, Tr 2007 66-73 Conference, [13] Wickström U (1994), “The Plate Thermometer - A Simple Instrument for Reaching Harmonized Fire Resistance Tests”, Fire Technology, Second Quarter 1994, Tr 196-208 [14] CEN – EN 1993-1-2 (2005), Design of steel (Interflam '07) 11th International Proceedings Interflam Volume September 3-5, 2007, London, England, Tr 943953 [20] NFPA 252 (2006), Standard Methods of Tests of Fire Resistance of Building Construction and Materials Ngày nhận bài: 06/12/2017 structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 Ngày nhận sửa lần cuối: 07/02/2018 17 ... 18.1 toán kết cấu bê tông cốt thép chịu tác động lửa lựa chọn phương pháp áp dụng tải tác động nhiệt lên mô 16 TCVN 931 1-1 (2012), Thử nghiệm chịu lửa Các phận cơng trình xây dựng Phần – Yêu cầu... 1 3-2 2 [2] - Các kết nghiên cứu so sánh trình bày viết cho thấy, áp dụng APDL 18.1 tốn phân tích dầm bê tông cốt thép chịu tác động lửa theo mơ hình 3D có xét đến làm việc đồng thời bê tông cốt. .. nghiệm Để làm rõ phương pháp áp dụng tác động nhiệt lên mơ hình phân tích nhiệt độ ANSYS cấu kiện bê tông cốt thép chịu tác động lửa tiêu chuẩn theo ISO 834 [7], tác giả viết thực nghiên cứu so sánh