4 CHƯƠNG – THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NÚT CỘT – DẦM CỨNG
4.2.2Trạng thái làm việc của liên kết cột-dầm cứng và tỉ lệ mô hình
Để xác định phương án thí nghiệm và tỉ lệ mô hình phù hợp, cần xem xét trạng thái làm việc của nút liên kết. Tỉ lệ mẫu thí nghiệm sẽđược chọn sao cho đáp ứng mục tiêu thí nghiệm và phù hợp năng lực thiết bị thí nghiệm, thường cố gắng chọn sao cho tỉ lệ mô hình lớn nhất có thể.
Như trình bày trong các chương trước, dưới tác động của tải trọng động đất kết cấu có dầm cứng làm việc thông qua cặp ngẫu lực, lực cắt tầng chuyển thành lực dọc tác dụng lên cột biên. Phân tích lý thuyết cho thấy dầm cứng và cột biên chịu lực đổi chiều (Hình 4-2). Lực dọc trong cột khi chỉ có tải trọng đứng khoảng 0.15f′ . Qua phân tích tĩnh phi tuyến, ứng với điểm tính năng, ứng suất trong cột (ở một phía của khung) khoảng 0.25f′ , trong khi ở phía còn lại giảm về gần bằng không. Mô men cột biên ở hai phía tương đương nhau và đổi chiều từ giá trị bé (khoảng 700kNm) tới giá trị lớn (khoảng 10.000kNm). Khảo sát các chương trình thí nghiệm cột hoặc liên kết dầm-cột chịu tải trọng động đất trên thế giới cũng thấy rằng giá trị ứng suất nén trong cột khoảng 0.05f′ tới 0.2f′ thường được sử dụng [111, 122, 127].
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 96 Hình 4-1: Cấu tạo kết cấu nguyên mẫu khung phẳng có tầng cứng
NCS. Nguyễn Hồng Hải – Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Trang 97
Cường độ của nguyên mẫu cột được xác định sơ bộ thông qua tính toán lý thuyết bằng phần mềm SPColumn (spColumn v4.50 (TM), 2009). Cường độ (chịu uốn) lớn nhất của cột khoảng 22.000kNm, ứng với mức lực dọc 0.2f’c (16.200kN) như thể hiện ở Hình 4-3.
Hình 4-3: Đường quan hệ Lực dọc-Mô men của nguyên mẫu cột
Với cường độ yêu cầu như trên, sau khi xem xét một số tỉ lệ mô hình (Bảng 4-2) và căn cứ
vào năng lực thiết bị của phòng thí nghiệm IBST, tỉ lệ thu nhỏ mô hình phù hợp được chọn là
5.0.
Bảng 4-2: Lựa chọn tỉ lệ mô hình
Tỉ lệ thu nhỏ mô
hình, SL Lực nén N (kN) Mmax (kNm)
Lực nguyên mẫu 16200 22.000
Lực tập trung và mô men yêu cầu cho thí nghiệm (xác định theo luật
tương tự và )
6.0 450 101
5.0 648 176
4.0 1012 343