CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG HÌNH DẠNG KHỐI RỖNG
3.3 Thiết lập mô hình trên phần mềm PTHH Abaqus CAE
3.3.3 Phân tích các kết quả thu được từ phần mềm Abaqus CAE
3.3.3.4 So sánh sự tập trung ứng suất giữa khối rỗng hình chữ nhật vát góc và bo tròn góc
Tuy khối rỗng hình chữ nhật cho hiệu suất làm việc của bản thấp hơn các dạng khối rỗng khác nhưng trong thực tế bản với khối rỗng hình chữ nhật vẫn được dùng trong một số trường hợp vì nó cho khả năng tiết kiệm vật liệu cao cũng như dễ gia công lắp đặt, đặc biệt với những nhịp dài đòi hỏi chiều cao dầm lớn thì khối rỗng hình chữ nhật càng phát huy khả năng tiết kiệm vật liệu của nó.
Hồ sơ cầu kết nối khu dân cư Him Lam trên thực tế đã sử dụng khối rỗng hình chữ nhật có kích thước (1,7x1,05)m, vát góc (5x5)cm. Trong nghiên cứu này sẽ tìm hiểu giữa vát góc (5x5)cm và bo tròn góc với bán kính r = 5cm, trường hợp nào cho sự tập trung ứng suất có lợi hơn. Nghiên cứu tiến hành trên mô hình PTHH cho bản khối rỗng của công trình cầu kết nối khu dân cư Him Lam, thay đổi từ khối rỗng vát góc thành khối rỗng bo tròn góc, sử dụng kỹ thuật mô phỏng Submodeling của phần mềm PTHH Abaqus CAE để chia mịn vùng cần so sánh ứng suất.
Để đánh giá sự tập trung ứng suất trong nghiên cứu này sử dụng kết quả ứng suất Von-Mises SMises từ phần mềm Abaqus CAE. Ứng suất SMises thường được dùng để đánh giá độ bền của kết cấu trong phân tích CAE và có mối liên hệ với các thành phần của Tensơ ứng suất trong phần mềm Abaqus CAE như sau:
= 1
2[( − ) + ( − ) + ( − ) + 3( + + + + + )]
Hình 3.41 thể hiện sự phân bố ứng suất SMises cho thớ biên trên và thớ biên dưới của bản với khối rỗng hình chữ nhật.
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096
(a) (b)
Hình 3.41. Phân bố ƯS SMises của bản khối rỗng (a) – thớ biên trên; (b) – thớ biên dưới
Ứng suất SMises đa phần tập trung ở giữa nhịp chính nơi đặt hoạt tải và tại các vùng gối, ngàm giữa bản với các trụ giữa. Tuy nhiên đề tài này chỉ tập trung xem xét ảnh hưởng của hình dáng khối rỗng đến ứng xử của bản vì thế ở đây sẽ tiến hành phân tích cho vị trí giữa nhịp chính nơi đặt hoạt tải (vị trí mặt cắt 2-2).
Hình 3.42 thể hiện mô hình Submodel cho hai trường hợp vát góc và bo tròn góc của khối rỗng hình chữ nhật.
(a) (b)
Hình 3.42. Mô hình Submodel cho bản khối rỗng hình chữ nhật vát góc (a) và bo tròn góc (b)
Việc vát góc hay bo tròn góc khối rỗng hình chữ nhật sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến giao tuyến giữa bản sườn với bản nắp hay bản đáy của bản sàn mà cụ thể ở đây là thớ biên dưới của bản nắp và thớ biên trên của bản đáy. Do đó ở đây sẽ tiến hành khảo sát sự phân bố ứng suất SMises theo hai đường thẳng thuộc thớ biên dưới của bản
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 nắp và thớ biên trên của bản đáy. Hình 3.43 thể hiện vị trí khảo sát sự phân bố hứng suất SMises.
Hình 3.43. Vị trí thớ biên dưới bản nắp và thớ biên trên bản đáy dùng để khảo sát sự phân bố ứng suất SMises
Kết quả chuyển vị U3 cho hai trường hợp khối rỗng hình chữ nhật vát góc và bo tròn góc được thể hiện trong Hình 3.44 và 3.45
Hình 3.44. Chuyển vị U3 cho trường hợp khối rỗng hình chữ nhật vát góc
Hình 3.45. Chuyển vị U3 cho trường hợp khối rỗng hình chữ nhật bo tròn góc
Chuyển vị U3-max trong trường hợp khối rỗng hình chữ nhật vát góc (2,548mm) nhỏ hơn so với trường hợp bo tròn góc (2,559mm).
Phân bố ứng suất SMises tại thớ biên dưới của bản nắp và thớ biên trên của bản đáy được thể hiện trong Hình 3.46 và 3.47.
thớ biên dưới bản nắp
thớ biên trên bản đáy
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Hình 3.46. Phân bố ƯS SMises cho thớ biên dưới của bản nắp
Hình 3.47. Phân bố ƯS SMises cho thớ biên trên của bản đáy
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ứng suất SMises(Mpa)
Bề rộng cầu (phương Y) (m) Vát góc Bo tròn góc
0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ứng suất SMises(Mpa)
Bề rộng cầu (phương Y) (m) Vát góc Bo tròn góc
HV: Phan Lê Thanh MSHV: 1770096 Phân bố ứng suất SMises cho thấy đường ứng suất SMises của trường hợp bo tròn góc nằm phía trên đường ứng suất SMises của trường hợp vát góc, nghĩa là giá trị SMises
bo tròn góc lớn hơn giá trị SMises vát góc. Như vậy khối rỗng hình chữ nhật vát góc có ưu thế hơn so với khối rỗng hình chữ nhật bo tròn góc.