Xác định khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép sử dụng các mô hình vật liệu phi tuyến của TCVN 5574:2018

Abstract

Bài báo này đề xuất một phương pháp và bảng tính thực hành tính toán khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép (BTCT) sử dụng các mô hình phi tuyến mô phỏng quan hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu bê tông và cốt thép dưới dạng hai đoạn thẳng (MH2ĐT) và ba đoạn thẳng (MH3ĐT) của TCVN 5574:2018. Với kết quả kiểm chứng khá tin cậy bởi một chương trình thực nghiệm đã công bố, phương pháp đề xuất được sử dụng để khảo sát trên hai cột BTCT thực tế, từ đó ảnh hưởng của các mô hình vật liệu phi tuyến của TCVN 5574:2018 và tiêu chuẩn trước đây TCVN 5574:2012 được so sánh và đánh giá. Kết quả cho thấy khả năng chịu lực của cột BTCT theo TCVN 5574:2018 là thấp hơn so với TCVN 5574:2012. Bên cạnh đó, khả năng chịu lực của cột BTCT phân tích bằng TCVN 5574:2018 - MH2ĐT thấp hơn so với MH3ĐT cho vật liệu bê tông với định lượng nhỏ hơn 5%.
 Từ khóa:
 cột; bê tông cốt thép; lệch tâm xiên; mô hình phi tuyến; mặt tương tác.

Đường cong quan hệ lực cắt – chuyển vị ngang cho cột bê tông cốt thép chịu tải trọng lặp

“…Đã có nhiều tác giả và tiêu chuẩn đề xuất các công thức tính toán khả năng chịu cắt của cột, điển hình như ACI318-19 [5], ASCE/SEI 41-17 [6], Sezen & Moehle [7], v.v… Trong đó khả năng chịu cắt của cột được xác định là tổng khả năng chịu cắt của bê tông (V c ) và cốt đai (V s ). Các học giả trên thế giới đã chỉ ra rằng cột sẽ bị phá hoại dựa trên 3 hình thức cơ bản như phá hoại uốn, uốn-cắt, và phá hoại cắt [8][9][10][11][12]. Phá hoại uốn xảy ra khi có sự giảm khả năng chịu lực do biến dạng uốn sau khi chảy dẻo của cốt thép dọc, phá hoại uốn thường xảy ra khi bê tông bị nén vỡ do uốn hoặc cốt thép dọc bị kéo đứt do ứng suất kéo khi uốn.…”

Nghiên cứu thực nghiệm về khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép sử dụng tro bay khi chịu nén lệch tâm phẳng

“…Trong bài báo này, một chương trình nghiên cứu về bê tông tro bay áp dụng cho cấu kiện BTCT chịu nén lệch tâm phẳng -thường được ứng dụng cho cọc đúc sẵn và cấu kiện cột chịu lực trong công trình xây dựng [18][19][20][21] -được thực hiện và trình bày theo các bước sau: (i) Tiến hành thí nghiệm trên các mẫu vật liệu với các tỷ lệ thay thế theo khối lượng từ 0 đến 40% FA/OPC cho bê tông cường độ mẫu trụ trung bình 30 MPa để tìm ra cấp phối tạo ra bê tông tro bay có đặc trưng cơ lý hợp lý nhất; (ii) Áp dụng cấp phối xác định được từ bước nghiên cứu trước để chế tạo và thí nghiệm ba cặp mẫu cột bê tông cốt thép (BTCT) nhằm khảo sát ảnh hưởng của độ lệch tâm theo một phương tới khả năng chịu lực của cột; và (iii) Kiểm chứng kết quả thí nghiệm thu được bằng tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT hiện hành TCVN 5574:2018 [22]. Từ đó, các nhận xét và kiến nghị được rút ra ở phần cuối của bài báo để kết cấu cột BTCT sử dụng bê tông có tro bay thay thế một phần xi măng làm chất kết dính có thể được ứng dụng một cách an toàn và hiệu quả trong thực tế.…”

“…Trong mục này, phương pháp và bảng tính thực hành tính toán khả năng chịu lực của cột BTCT sử dụng các mô hình phi tuyến mô phỏng quan hệ ứng suất -biến dạng của vật liệu bê tông và cốt thép dưới dạng hai đoạn thẳng (MH2ĐT) và ba đoạn thẳng (MH3ĐT) của TCVN 5574:2018 do các tác giả đề xuất năm 2020 [20] được sử dụng để tính toán khả năng chịu lực của các cột thí nghiệm chịu nén lệch tâm phẳng dưới dạng biểu đồ tương tác. Phương pháp nội suy và phương pháp trung bình có trọng số được sử dụng để đánh giá hệ số an toàn (SF) bằng cách xác định vị trí trong mặt phẳng của điểm nội lực tới hạn so với đường biểu đồ tương tác [20], kết quả được trình bày trong Bảng 5. -Các Hình 10 và 11 cho thấy đối với cả cột chịu LTB và LTL, phương pháp mô hình biến dạng phi tuyến của TCVN 5574:2018 đều dự báo khả năng chịu lực lớn hơn kết quả thí nghiệm (k > 1)thiên về thiếu an toàn.…”