CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ PHỎNG CỘT CFT
3.1.3: Khảo sát ảnh hưởng cường độ nén của lõi bê tông đến ứng xử của bê tông
Để khảo sát ảnh hưởng cường độ chịu nén của lõi bê tông đến cường độ chịu lực cột chúng ta tiến hành so sánh mẫu số 4 và mẫu số 6. Hai mẫu này số lượng và chiều cao đường hàn tương đương nhau. Riêng chỉ khác cường độ chịu nén của bê tông khác nhau, đối với mẫu 4 là và mẫu 6 là , chúng chênh lệch nhau 37 %. Như vậy khi chúng ta so sánh kết quả mô phỏng giữa hai mô hình này chúng ta
có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của cường độ chịu nén của bê tông đến cường độ chịu lực của cột.
0 5 10 15 20 25 30
0.0 5.0x106 1.0x107 1.5x107 2.0x107 2.5x107 3.0x107 3.5x107 4.0x107 4.5x107
Force [N]
Longitudinal displacement [mm]
f-u curve sample 04 f-u curve sample 06
Hình 3.9. Đồ thị chuyển vị - lực của mô hình 4&6
Dựa vào quan hệ đường cong chuyển vị-lực cho thấy điểm giới hạn của mô hình 4
chênh lệch không lớn so với mô hình 6 . Sự chênh lệch này khoảng 6.7% (xem hình Hình ) nhỏ hơn khoảng 5.5 lần so với sự chênh lệch cường độ giữa chúng. Điều nầy
cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng của cường độ chịu nén bê tông trong điều kiện làm việc này không lớn.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0 1 2 3 4 5
Lateral displacement [mm]
Distance along tube [mm]
Lateral dis in steel sample 04 Lateral dis in steel sample 06
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
-9.0 -7.5 -6.0 -4.5 -3.0 -1.5 0.0 1.5 3.0 4.5 6.0
Lateral displacement [mm]
Distance along tube [mm]
Lateral dis in concrete sample 04 Lateral dis in concrete sample 06
a) b)
Hình 3.10.Chuyển vị ngang lõi bê tông và ống thép dọc trục cột mô hình 4&6:
a) Ống thép, b) Lõi bê tông
Dựa vào kết quả chuyển vị ngang dọc trục cột của lõi bê tông và ống thép cho trong hình Hình3.10 cho thấy chuyển vị ngang của lõi bê tông mẫu số 4 lớn hơn so với mẫu số 6 rất lớn khoảng 69.6% và chủ yếu tập trung ở khu vực vị trí đường hàn. Kết quả này hợp lý, vì do cường độ chịu nén bê tông mẫu 6 quá lớn (vượt 37% so với mẫu 4) nên hạn chế khả năng nở hông của lõi bê tông. Dựa vào kết quả mô tả trong Hình , áp lực của lõi bê tông lên thành ống thép của mẫu 4 lớn hơn mẫu 6 đặc biệt là tại đường hàn thứ 2 (tính từ đỉnh xuống), áp lực tiếp xúc tại vị trí này tăng gấp đôi. Kết hợp với kết quả trong hình Hình -b, sau khi lõi bê tông trượt qua đường hàn thứ nhất, đối với mẫu số 4 thì hiệu ứng nở hông của lõi bê tông vẫn tiếp tục tăng, đặc biệt hiệu ứng nở hông của lõi bê tông sau khi trượt qua đường hàn thứ 2 lớn hơn so với khi trượt qua đường hàn thứ nhất (xem kết quả trong hình Hình-a). Vì vậy áp lực tiếp xúc của lõi bê tông lên thành ống thép tại đường hàn thứ hai bằng với áp lực tại đường hàn thứ nhất. Và biến dạng dọc trục của lõi bê tông khi tiếp tục gia lực sau khi trượt qua đường hàn thứ hai gần như không tăng. Kết quả thể hiện trên đường đồ thị thứ nhất màu xanh trong hình Hình . Đây chính là lý do đường quan hệ chuyển vị-lực đồ thị đầu tiên màu xanh nước biển trong hình Hình tiếp tục tăng.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Contact pressure [MPa]
Distance along tube [mm]
Contact pressure of sample No 4 Contact pressure of sample No 6
Hình 3.11 Phân bố áp lực tiếp xúc dọc trục cột trong mô hình 4&6
Trong khi đó, đối với mẫu số 6 sau khi trượt qua đường hàn thứ nhất thì lõi bê tông không tiếp tục nở hông và có dấu hiệu bê tông bị phá hoại (xem kết quả này trong hình Hình -b). Biến dạng dọc trục của lõi bê tông sau khi vượt qua đường hàn thứ nhất tiếp tục tăng trong khi cường độ gia lực không đổi, kết quả này được biểu diễn trong đường đồ thị thứ nhì (màu đỏ) trong hình Hình . Kết quả này phù hợp với kết quả trong đồ thị hình Hình . Nghĩa là sau khi lõi bê tông vượt qua vị
trí đường hàn thứ nhất (đạt đến điểm giới hạn) thì bê tông bị phá hoại và cường độ lực tác dụng bị suy giảm sau khi vượt qua vị trí đường hàn thứ nhất và nó được giữ không đổi lõi bê tông trượt trong ống thép cho đến khi kết thúc quá trình gia tải.
-0.16 -0.12 -0.08 -0.04 0.00 0.04 0.08
0.0 5.0x106 1.0x107 1.5x107 2.0x107 2.5x107 3.0x107 3.5x107 4.0x107 4.5x107
Force [N]
Longitudinal strain [%]
Longitudinal strain in concrete-force curve sample No4 Longitudinal strain in concrete-force curve sample No6
Hình 3.12 Đường cong phân bố biến dạng bê tông dưới tác dụng lực của mô hình 4&6
a) b) Hình 3.13. Phổ phá hoại nén: a) Mô hình 4, b) Mô hình 6
Để dễ hình dung ứng xử của cường độ trong hình Hình chúng ta có thể kết hợp giữa phổ phá hoại nén trong hình Hình với phổ chuyển vị tổng thể của lõi bê tông trong hình Hình. Đối với mẫu số 6 độ lớn của chuyển vị tổng thể giảm dần trong khu vực giữa hai đường hàn sau khi vượt qua đường hàn thứ nhất, về hướng của chuyển vị xuôi về chân cột. Khác với mẫu số 04 độ lớn của chuyển vị
tổng thể không đổi trong khu vực giữa hai đường hàn, và hướng nằm ngang. Do hiệu ứng giam cầm của lõi bê tông trong ống thép trong trường hợp này mẫu 4 vẫn làm việc hiệu quả.
a) b) Hình 3.14 Kết quả chuyển vị lõi bê tông:
a) Mô hình 4, b) Mô hình 6
Như vậy đối với bê tông cường độ cao sử dụng ống thép có đường hàn từ sẽ chưa phát huy hết khả năng làm việc của lõi bê tông.