CHUONG 4. PHAN TICH PHA HUY DAM BE TONG COT THÉP CUONG DO CAO
4.2 MO PHONG BANG PHAN MEM LAGAMINE (MÔ HÌNH MAZARS) .1 CƠ BAN PHƯƠNG PHAP PHAN TỬ HỮU HAN
4.2.3 MÔ PHONG DAM BTCT CƯỜNG ĐỘ CAO BANG PHAN MEM PTHH LAGAMINE SỬ DỤNG MÔ HÌNH MAZARS
4.2.3.1 MÔ HÌNH PTHH LAGAMINE
Mô hình mô phỏng dạng bài toán bién dạng phắng, sử dụng phan tử đăng tham
số tứ giác 8 nút. Dam mô phỏng được chia lưới với 1200 phân tử 8 nút, lưới phan tử mịn dan từ đầu dầm vào giữa.
Ứng xử giòn không cục bộ được gán cho bê tông, ứng xử đản hồi dẻo tuyệt đối được gán cho thép, liên kết giữa bê tông và cốt thép được giả thiết là tuyệt đối. Quá trình mô phỏng cũng được tiến hành trong điều kiện khống chế độ võng dầm của
đâm.
ứng suất
Ì
yy
Hình 4. 3 Ung xử đàn dẻo tuyệt đối của thép
Oo;
=~
&
bien dang
Với các giá trị tham số mô hình giòn Mazars sử dụng để mô phỏng như sau:
Ac= 1,5 ; Be = 2200; ep„ = 0.9.10 Các số liệu về bê tông và cốt thép theo bảng 4.1; Các tham số ảnh hưởng mạnh đến kết quả phân tích gồm các tham số Az, Br, |, theo bảng bảng 3.15, tiền hành mô phỏng cho hai trường hợp dam BTCT 85MPa có đai và không đai.
Như vậy ứng với 3 bộ tham số được chọn ở trên, mô phỏng cho hai dầm DI (có cốt dai) và D2 (không cốt dai), sẽ có 6 kết quả mô phỏng.
Cau trúc bộ tham số Mazars đưa vào chương trình Lagamine như sau:
THAM SỐ GIÒN MAZARS
COLAW
1 588
0 0 1 1 0
Ec v f'r
(modun) (poisson)
Ac Bc Ar Bị B
1 yc EDo I,
1 1 1 1
Hình 4. 4 Tham số không cục bộ của Mazars
4.2.3.2 DAM D1 BTCT 85MPa CO COT DAI 4.2.3.2.1 MO HINH DAM VA LUOI
Mô hình bài toán bién dạng phăng 2D, dam mô phỏng được chia lưới với 1200 phan tử 8 nút, lưới phan tử min dan từ đầu dầm vào giữa; cốt thép trùng biên phan
tử theo lưới.
(a)
Hình 4. 5 mô hình bài toán (a), chia lưới phan tử hữu han (b)(b) 4.2.3.2.2 KET QUÁ MO PHONG CUA BỘ THAM SỐ 1
Bộ tham số thứ nhất (bộ tham số 22_bảng 3.15) gồm:
Ac=1,5; Bc = 2200; ep, = 09.10" ;
Ar= 1,0 ; Br = 35000 ; 1, = 0.01 ;
Kết qua mô phỏng của bộ tham số 1 được thé hiện hình bên dưới:
Hình 4. 6 Phân bo vùng phá hủy (a), vùng tập trung biến dạng (b)
"p-V" dầm D1_bộ tham số 1
~Ư `“7 ~
20.000 / —— D1i;Lagamine
VA ——D1-+Thi nghiệm
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
V (mm)
Hình 4. 7 Kết quả biếu đô quan hệ “P-V”
4.2.3.2.3 KET QUÁ MO PHONG CUA BỘ THAM SO 2
Bộ tham số thứ hai (bộ tham số 23_bảng 3.15) gồm:
Ae= L5; Bc = 2200; ep, = 0.9.10" :
Ar= 1,0; Br= 25000 ; 1, = 0.03 ;
Kết qua mô phỏng của bộ tham số 2 được thé hiện hình bên dưới:
Hình 4. 8 Phân bo vùng phá hủy (a), vùng tập trung biến dạng (b)
"p-V" dam D1_ bộ tham số 2
”
20.000 / —— D1i-Lagamine
———D1'Thí nghiệm
0 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
V (mm)
Hình 4. 9 Kết quả biếu đô quan hệ “P-V”
4.2.3.2.4 KET QUA MO PHONG CUA BỘ THAM SỐ 3
Bộ tham số thứ ba (bộ tham số 25_bang 3.15) gồm:
Ac= 1,5; Bc = 2200; ep, = 0,9.10-4 ;
Ar = 1,2 ; Br = 20000 ; Ic = 0,01 ;
Kết qua mô phỏng của bộ tham số 3 được thé hiện hình bên dưới:
Hình 4. 10 Phân bô vung phá huy (a), vung tap trung biên dang (b)(b)
"P-V" đầm D1_bộ tham số 3
50.000
40.000
30.000 Z
20.000 ===D1:Lagamine
f ——D1!Thi nghiệm
10.000
0
P(N)
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00
V (mm)
Hình 4. 11 Kết quả biểu đô quan hệ “P-V”
4.2.3.3 DAM D1 BTCT 85MPa KHONG COT DAI 4.2.3.3.1 MO HINH DAM VA LƯỚI
Mô hình bài toán biến dạng phang 2D, dam mô phỏng được chia lưới với
1200 phan tử 8 nút, lưới phần tử min dan từ đầu dầm vào giữa; cốt thép trùng biên phân tử theo lưới.
— — =— — — — =~ ~ ~ mm mm mm ee ee ee mOỐ Ơn On —ỤẤ:ẾÃẾ — — — E——
(a)
— 5
Hình 4. 12 Mô hình bài toán (a), chia lưới phan tử hữu han (b)
4.2.3.3.2 KET QUA MO PHONG CUA BỘ THAM SO 1
Bộ tham số thứ nhất gồm:
Ac= 1.5 ; Bo = 2200; ep, = 0.9.10” ;
Ar=1.0; Br= 35000 ; I,= 0.01 ;
Kết quả mô phỏng của bộ tham số 1 được thé hiện hình bên dưới:
Hình 4. 13 Phân bô vùng phá huy (a), vung tap trung biên dang (b)(b)
"P-V" dầm D2_bộ tham số 1
40.000 |
30.000 |
£
a
20.000 |
—— D2-Lagamine
—— D2-Thi nghiệm 10.000 |
0,00 5,00 10,00 15,00
V (mm)
Hình 4. 14 Kết quả biểu đô quan hệ “P-V”
4.2.3.3.3 KET QUÁ MO PHONG CUA BỘ THAM SO 2
Bộ tham số thứ hai gồm:
Ac= 15; Bc = 2200; sp¿= 0.9.107;
Ar= 1,0 ; Br=25000 ; 1. = 0,03 ;
Kết qua mô phỏng của bộ tham số 2 được thé hiện hình bên dưới:
"P-V" dam D2_bộ tham số 2
40.000
ao aa
30.000 /“~
£a
20.000
—— D2-Lagamine
—— D2-Thi nghiệm 10.000 |
0
0,00 5,00 10,00 15,00
V (mm)
Hình 4. 16 Kết quả biểu đô quan hệ “P-V”
4.2.3.3.4 KET QUÁ MO PHONG CUA BỘ THAM SO 3
Bộ tham số thứ ba gồm:
Ac=15 3; Be = 2200; Epo = 0,9.10-4 ;
Ar = 1,2 ; Br = 20000 ; Ic = 0,01 ;
Kết qua mô phỏng của bộ tham số 3 được thé hiện hình bên dưới:
40.000
30.000
zo 20.000
——=——=D2-Lagamine
———=D2-Thí nghiệm 10.000
0
0,00 5,00 10,00 15,00
V (mm)
Hình 4. 18 Két qua biéu đồ quan hệ “P-V”’
4.2.3.4 NHẬN XÉT
Từ kết quả của ba bộ tham số, lần lượt chạy mô hình cho hai dam DI (có cốt đai) và D2 (không cốt đai) nhận thấy:
¢ Trường hợp dâm DI (có đai):
e Với bộ tham số 1 và 2 có vùng phá hủy và biến dạng theo hình tập trung tại giữa dầm, vùng phá hủy lớn chạy từ đáy dầm đến đỉnh, cắt đôi dầm; điều này không phù hợp vì các đường nứt phá hủy dam theo thực tế trải rộng một vùng, các đường nứt không chạy thăng lên đỉnh dầm; ảnh hưởng của chiều dài đặc trưng (1, = 0,025m
và 0,03m) thé hiện rõ ràng trong trường hợp này.
e Biểu đồ quan hệ “P-V” của bộ tham số 1 cho thay tai gia tri tai trong P = 26700N thì dầm bị phá hủy (tương ứng chuyén vi dam V = 2,24mm). Tương tự bộ tham số 2 tải trọng P = 27550N (tương ứng chuyển vị dầm V = 2mm) dam bi phá hủy. Các giá trị này nhỏ hơn nhiều so với kết quả dầm thí nghiệm;
e Từ kết quả của hai bộ tham số này, thay rang dầm bị phá hoại sớm trong khi chuyển vị của dầm còn bé, hình thái của các đường nứt tập trung tại giữa nhịp (gan
vị trí lực tác dụng) điều này có thể khăng định bê tông bị phá hoại giòn sớm, cốt thép chưa làm việc. Như vậy, với các tham số lựa chọn (số 1 & 2) là chưa thực sự hợp lý, đặc biệt chiều dài đặc trưng lớn ảnh hưởng đến sự phân bố của các vết nứt.
e Bộ tham số 3 (1. = 0,01m) có hình thái vết nứt mô tả các đường nứt hợp lý vì vùng tập trung phá hủy và biến dang gần như giống với đường nứt phá hủy dầm
thực nghiệm. Biểu đồ quan hệ “P-V” gần giống với thực nghiệm cả về giá trị cũng như hình dang; tại vi trí V = 8mm (vị trí dầm phá hoại m6 phỏng), tải trọng P (mô phỏng) = 35450N, P (thực nghiệm) = 34940N. Từ kết quả trên, bộ tham số 3 (bộ tham số 25 - bảng 3.15) là lựa chọn phù hợp nhất dùng để phân tích phá hủy dầm.
¢ Trường hợp dam D2 (không dai):
e Với trường hợp dầm D2, bộ tham số 1 và 2 có vùng phá hủy và biến dạng theo hình tốt hơn so với trường hợp trên. Vùng phá hủy thể hiện được phần nào hình thái đường nứt bê tông; bộ tham số 1 có dạng đường nứt tốt hơn bộ số 2; qua
đó cho thay viéc lua chon chiéu dai dac trung anh huong dén phân tích pha hủy. Bộ tham số | có 1, = 0,025m, do đó đường nứt sẽ trải rộng ở vùng giữa nhịp ra gối tựa,
bộ tham số 2 có |, = 0,03m có đường nứt phân bố không đều, đường nút lớn chạy thăng lên đỉnh dầm.
e Biểu đồ quan hệ “P-V” của bộ tham số 1 cho thay tai gia tri tai trong P = 26700N thì dầm bị phá hủy (tương ứng chuyén vi dam V = 2,24mm). Tương tự bộ tham số 2 tải trọng P = 27550N (tương ứng chuyển vị dầm V = 2mm) dam bi phá hủy. Các giá trị này nhỏ hơn nhiều so với kết quả dầm thí nghiệm;
e Như vậy, trong cả hai trường hợp có đai và không đai, với hai bộ tham số này kết quả tải trọng — chuyển vị khi dầm phá hủy giống nhau. nhưng phân bố ứng suất — biến dạng trong dầm khác nhau. Điều này cũng có thể giải thích do ảnh hưởng của cốt đai.
e Tương tự trường hợp có đai, bộ tham số 3 (l, = 0,01m) có hình thái vết nứt
mô tả các đường nứt hop lý vì vùng tập trung phá hủy và biến dang gan như giống với đường nứt phá hủy dầm thực nghiệm. Biểu đồ quan hệ “P-V” cũng gan giống với thực nghiệm cả về giá tri cũng như hình dang; tại vi trí V = 8,8mm (vi trí dầm
phá hoại mô phỏng), tai trọng P (mô phỏng) = 31868N, P (thực nghiệm) = 33337N.
Như vậy, bộ tham số 3 (bộ tham số 25 - bảng 3.15) là lựa chọn phù hợp nhất dùng
để phân tích phá hủy dầm.