Chương 3: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA DẦM KÍNH GHÉP GIA CƯỜNG INOX
3.2 Mô hình tính toán đề xuất
3.2.1 Lý do đề xuất:
Kết cấu sử dụng trong luận văn là dầm kính ghép cường lực gia cường inox với ba lớp kính FT-FT-FT gọi tắt là dầm kính FT-R và dầm kính ghép hỗn hợp gia cường inox với ba lớp kính FT-AN-FT gọi tắt là dầm kính AF-R, cả hai loại này có các đặc điểm khác với dầm kính thường AN-R. Cụ thể là cường độ chịu uốn của lớp kính cường lực (FT) là 120MPa lớn hơn rất nhiều so với lớp kính thường (AN) là 45 MPa (xem bảng 4.2); bên cạnh đó, liên kết giữa các lớp kính ghép trong cả hai loại dầm kính FT-R và AF-R trong nghiên cứu này là lớp film PVB (thông số xem bảng 4.3.2, chương 4) khác với lớp film SG trong nghiên cứu của Louter [1].
Hình 3.4 Biểu đồ quan hệ P-δ của các nhóm mẫu dầm FT-R và AF-R
Qua kết quả thí nghiệm (xem mô tả chi tiết trong chương 4 và 5), biểu đồ quan hệ P-δ của dầm kính FT-R và dầm kính AF-R được xác lập như ở Hình 3.4 có ứng xử hoàn toàn khác so với dầm AN-R (Hình 3.2). Sự khác biệt về ứng xử của dầm kính FT-R và AF-R có thể tóm lược như sau: Dầm kính FT-R và AF-R có ứng xử giòn, không có giai đoạn phát triển nứt kính (vùng II) và chảy dẻo inox (vùng III) như ứng xử dẻo của dầm kính AN-R; vật liệu kính cường lực (FT) của hai loại dầm ghép đều làm việc đến giai đoạn phá hoại cuối cùng, kể cả phía chịu nén và phía chịu kéo, trong khi đó mô hình của Louter đều loại bỏ phần tham gia chịu lực của vùng kính chịu kéo. Tác giả nhận thấy cần có các mô hình tính toán phù hợp hơn với ứng xử của các loại dầm kính FT-R và AF-R nêu trên.
Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép
15 3.2.2 Mô hình đề xuất:
Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AF-R, FT-R đạt trạng thái phá hoại uốn được đề xuất ở Hình 3.5. Trong đó khác với mô hình Louter, ngoài lực kéo Nre của inox gia cường, còn có sự tham gia của phần kính FT ở vùng chịu kéo với ứng suất có dạng tam giác tuân theo định luật Hooke (màu sọc) và lực kéo tương ứng là Ngt; phần kính vùng chịu nén bao gồm cả các lớp kính FT và các lớp kính AN, ứng suất được giả thiết có dạng hình tam giác (màu xám) với lực nén tương ứng là Ngc
(Hình 3.5). Trong tính toán lý thuyết không xét đến ảnh hưởng của các lớp film PVB, ngoài ra chú ý trong mô hình đề xuất này inox chưa đạt trang thái chảy dẻo.
Hình 3.5 Sơ đồ ứng suất biến dạng dầm AF-R, FT-R bị phá hoại (mô hình luận văn).
Phương trình cân bằng của dầm kính khi đó được viết lại như sau:
(3.4) ( )
Chiều cao vùng nén được tính bằng:
Momen tính toán khi dầm kính đạt trạng thái phá hoại uốn là:
( ) ( )
Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép
16 Trong đó:
: Lực của kính FT + AN ở phần nén.
: Lực kéo của inox gia cường.
: Lực của kính FT ở phần kéo.
: Tổng chiều dày các lớp kính FT.
: Tổng chiều dày các lớp kính AN.
: Chiều cao vùng kính chịu nén.
ftF : Cường độ chịu uốn của kính FT.
ftA : Cường độ chịu uốn của kính AN.
t: Chiều cao cốt inox.
: Diện tích tiết diện inox.
: Modun đàn hồi của inox.
: Biến dạng kéo của inox gia cường,
l ).
: Biến dạng chảy inox gia cường,
: Biến dạng kéo max của kính FT.
(
).
: Biến dạng nén max của kính FT.
(
).
: Biến dạng nén max của kính AN.
(
).
: Chiều cao kính chịu lực.
: Modun đàn hồi của kính.
Áp dụng đối với dầm kính FT-R:
Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính FT-R đạt trạng thái phá hoại uốn được đề xuất ở Hình 3.6. Trong đó, phần kính FT chịu kéo dạng tam giác (màu sọc), gồm 3 lớp kính cường lực FT với . Phần kính FT chịu nén có dạng hình tam giác, gồm 3 lớp kính cường lực FT với .
Hình 3.6 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi dầm FT-R bị phá hoại (mô hình luận văn).
Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép
17 Áp dụng đối với dầm kính AF-R:
Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AF-R đạt trạng thái phá hoại uốn được đề xuất ở Hình 3.7. Trong đó, phần kính FT chịu kéo dạng tam giác (màu sọc) , gồm 2 lớp kính cường lực FT với bgF = 12mm và lớp kính thường AN ở phần chịu kéo không tham gia chịu lực tương tự đề xuất của Louter. Phần kính FT chịu nén có dạng hình tam giác, gồm 2 lớp kính cường lực FT với bgF = 12mm và lớp kính thường AN tham gia chịu nén với bgA = 10mm.
a/- cho 2 lớp kính cường lực FT bên ngoài
b/- cho lớp kính thường AF ở giữa
Hình 3.7 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AF-R (mô hình luận văn).