3.3.3.2 Điều kiện tiếp xúc
Đây là một yếu tố rất quan trọng khi tính tốn mơ phỏng; bên ngồi thực tế, vạn vật khi chạm với nhau đều có sự tiếp xúc và tương tác lẫn nhau. Tại đây, tiếp xúc ma sát sẽ được khai báo giữa các bề mặt chung như sau
• Giữa thép hình, thép liên kết và bê tơng
Theo hình 3.31, trong quá trình chịu tải trọng từ trên xuống, lực ma sát sẽ được sinh ra tạo một lực cản trở ngược lại, không cho thép hình và thép liên kết. Điều này sẽ gây ra ứng suất, khi đạt đến giá trị tới hạn sẽ gây nứt bê tơng; vì vậy tiếp xúc ma sát cần thiết được khai báo tại đây.
• Giữa cốt thép và bê tơng
Tương tự như trên, hình 3.28 thể hiện tiếp xúc ma sát phải được khi báo tại đây.
Hình 3. 32 Tiếp xúc ma sát giữa cốt thép và bê tông
3.3.3.3 Điều kiện biên và tải trọng
Bản đáy của tấm đế sẽ được ngàm chặt; khống chế sáu bậc tự do UX, UY, UZ, ROTX, ROTY và ROTZ (hình 3.33). Sau đó, trong hình 3.34 tiến hành áp đặt một chuyển vị cưỡng bức đi xuống theo chiều thẳng đứng là 6mm.
Hình 3. 33 Điều kiện biên
Hình 3. 34 Tải trọng cưỡng bức
3.3.3.4 Kết quả phân tích phần tử hữu hạn
Q trình phân tích các mẫu thí nghiệm nhỏ là quan trọng, giúp tiết kiệm được thời gian, chi phí và có được các dữ liệu cần thiết để phân tích mẫu lớn hớn, hoạt động trong các điều kiện khác nhau. Tuy nhiên, để tránh những sai sót dẫn tới sai số thì cơng việc phân tích thí nghiệm bằng các phần mềm dựa trên nền tảng
phương pháp PTHH là cần thiết. Q trình phân tích sẽ đề cập đến ba vấn đề sau
Chuyển vị của mẫu theo phương thẳng đứng Ứng suất phân bố trong mẫu
Biến dạng phân bố trong mẫu
a) Chuyển vị theo phương thẳng đứng
Thơng qua chuyển vị thẳng đứng, q trình làm việc giữa cốt thép và thép liên kết với bê tông sẽ được thể hiện rõ. Sau đây sẽ là kết quả phân tích chi tiết.
Hình 3. 35 Chuyển vị theo phương thẳng đứng
Khi chịu lực hướng xuống, dầm thép hình có xu hướng đi xuống phía dưới và bị bê tơng cản lại; hình 3.35 cho thấy thép liên kết bị kéo dãn lên phía trên và cốt thép cũng bị liên kết kéo cong theo phương ngang. Điều này cho thấy quá trình kết
hợp giữa ba yếu tố thép liên kết, cốt thép và bê tông là rất tốt trong loại kết cấu này.
Giá trị chuyển vị lớn nhất đạt ~6.0mm lớn hơn mẫu N1 (bảng 3.5), như vậy trường hợp này khả năng chịu lực cũng như liên kết không tốt bằng mẫu N1 do chuyển vị lớn hơn.
Bảng 3. 9 Kết quả so sánh thực nghiệm và mô phỏng cho trường hợp khảo
sát thêm
Giá trị Đơn vị Thực nghiệm Khảo sát
thêm Pmax δu kN mm 565.69 5.81 459.61 6.00
Hình 3.36 cho thấy được sự so sánh khả năng chịu lực của 2 mẫu và hướng phát triển trong quá trình chịu lực.
b) Ứng suất phân bố trong mẫu
Hình 3. 37 Phân bố ứng suất
Qua hình 3.37 nhận thấy ứng suất tập trung vào vị trí tiếp xúc giữa liên kết perfobond và bê tơng, khi chịu một tải trọng đi xuống thì đây là thành phần chính để chống lại tác động trên. Trong giai đoạn ban đầu thì liên kết trên cùng dễ bị tuột và dồn vai trò chịu lực xuống liên kết thứ 2, chính vì vậy cũng dễ hiểu khi ứng suất tập trung cao tại đây. Ứng suất lớn nhất đạt giá trị 337 MPa, tập trung tại các vị trí chân của lỗ liên kết perfobond và đây là vị trí nguy hiểm nhất.
c) Biến dạng phân bố trong mẫu
Hình 3. 38 Phân bố biến dạng
Tương tự ứng suất; trong hình 3.38 biến dạng cũng tập trung ngay vị trí chốt liên kết thứ 2 và đây cũng là vị trí nguy hiểm nhất cần được quan tâm trong q trình gia cơng chế tạo.
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN
Căn cứ vào kết quả mô phỏng đã tiến hành với các trường hợp đã đưa ra, kết hợp với những nghiên cứu trước đây thì đề tài đã đánh giá được khả năng chịu lực cũng như sự làm việc chung của các thành phần cấu tạo như đã trình bày.
Qua đó đề tài rút ra được một số kết luận như sau
4.1 Kết luận
Chương trình mơ phỏng đã sử dụng phần mềm tin cậy là Ansys, đã mơ phỏng được mơ hình 3D đầy đủ giống như mơ hình thực tế và khảo sát được sự thay đổi của ba thông số cơ bản, bao gồm hình dạng thép liên kết, hàm lượng cốt thép và mác bê tông.
Dưới tác dụng của tải trọng, lực cắt dọc phát sinh tại vị trí tiếp xúc giữa dầm thép và bản bê tơng. Tại vị trí này sẽ phát sinh biến dạng trượt tương đối giữa dầm thép và sàn bê tơng. Bố trí liên kết chống cắt nhằm ngăn cản sự trượt tương đối đó.
Sự thay đổi hình dạng của thép liên kết cũng ảnh hưởng đến khả năng làm việc của dầm nhưng không nhiều.
Mác bê tông ảnh hưởng nhiều đến khả năng chịu lực; khi mác bê tông tăng lên, một mặt làm tăng độ cứng của kết cấu mặt khác làm tăng độ dai của liên kết. Như vậy độ võng và trượt ngang sẽ giảm.
Hàm lượng cốt thép đặt trong liên kết perfobond ảnh hưởng đáng kể đến khả
năng truyền lực cũng như độ dai của liên kết. Nếu khơng được bố trí cốt thép thì dễ bị tách lớp làm giảm khả năng chịu lực cũng như làm tăng biến dạng trượt. Ngược lại nếu được bố trí cốt thép thì liên kết sẽ dai hơn, kết cấu sẽ cứng hơn từ đó làm giảm chuyển vị cũng như trượt ngang.
4.2 Hướng phát triển của đề tài
Để đánh giá đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của liên kết,
hướng nghiên cứu tiếp theo là thay đổi chiều dày của tấm thép liên kết sao cho vừa đảm bảo khả năng chịu lực vừa đảm bảo tính kinh tế khi thi cơng.
hình để chọn được phương án thiết kế tối ưu nhất.
Khảo sát thêm sự thay đổi đường kính cũng như vị trí đặt cốt thép để có thể vừa giảm được hàm lượng cốt thép mà vẫn đảm bảo sự làm việc chung với các thành phần khác.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. ĐINH VĂN THUẬT, PGS. TS. PHẠM VĂN HỘI, Giải pháp kết cấu liên hợp thép – bê tông cho nhà nhiều tầng ở Việt Nam, 2005.
[2] PHẠM VĂN HỘI, Kết cấu liên hợp thép – bê tông dùng trong nhà cao tầng. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2010.
[3] EUROCODE 4. prEN 1994-1-1, Design of Coposite Steel and Concrete
Structure.
[4] Structural Steelwork Eurocodes Development of A Trans-national Approach, 1990.
[5] K. BASKAR, N.E.SHANMUGAM, “Steel–concrete composite plate girders
subject to combined shear and bending”, 5 June 2002.
[6] Gaetano Manfredi, Giovanni Fabbrocino, Edoardo Cosenza “ Modeling of steel-
Concrete composite beams under negative bending”, June 1999.
[7] ĐINH THÁI HÒA, 2016, Luận văn cao học đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh “Khảo sát phân bố truyền lực lên các liên kết kháng cắt dạng Perfobond
trong dầm liên hợp”.
[8] YANGQING LIU, YUQING LIU, HAOHUI XIN, HAO TIAN and JUN WEI, “Numerical Study on Shear Perfomance of a New Perfobond Connector with
Controllable Stiffness”, 3 August 2020.