Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết sử dụng phương pháp mô phỏng phần tử hữu hạn (PTHH) để nghiên cứu khả năng chịu uốn của cấu kiện ống tròn hai lớp thép nhồi bê tông (Concrete-Filled Double skin Steel Tubes-CFDST) có mối nối ở giữa dùng để liên kết các cấu kiện có kích thước lớn ngoài khả năng vận chuyển. Mô hình mô phỏng PTHH của thí nghiệm uốn 4 điểm trên cấu kiện CFDST có mối nối được xây dựng bằng phần mềm ABAQUS và được chứng minh là đúng bằng cách so sánh với thí nghiệm.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (4V): 115–128 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA ỐNG TRỊN HAI LỚP THÉP NHỒI BÊ TƠNG CĨ LIÊN KẾT MỐI NỐI BẰNG MÔ PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN Vũ Quang Việta , Trương Việt Hùngb , Phạm Thái Hoànc,∗ a Khoa Xây dựng, Trường Đại học Hàng Hải, số 484 đường Lạch Tray, quận Lê Chân, Hải Phòng, Việt Nam b Khoa Xây dựng, Trường Đại học Thủy Lợi, số 175 Tây Sơn, quận Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam c Khoa Xây dựng dân dụng Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, số 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 16/08/2019, Sửa xong 07/09/2019, Chấp nhận đăng 08/09/2019 Tóm tắt Bài báo sử dụng phương pháp mô phần tử hữu hạn (PTHH) để nghiên cứu khả chịu uốn cấu kiện ống tròn hai lớp thép nhồi bê tơng (Concrete-Filled Double skin Steel Tubes-CFDST) có mối nối dùng để liên kết cấu kiện có kích thước lớn ngồi khả vận chuyển Mơ hình mơ PTHH thí nghiệm uốn điểm cấu kiện CFDST có mối nối xây dựng phần mềm ABAQUS chứng minh cách so sánh với thí nghiệm Mơ hình PTHH dùng để đánh giá khả chịu uốn cấu kiện CFDST có liên kết mối nối thay đổi cường độ thép ống cường độ chịu nén bê tơng nhồi ống Từ đó, mối liên hệ khả chịu uốn cấu kiện với thay đổi cường độ thép ống cường độ chịu nén bê tông nhồi đề xuất Từ khoá: khả chịu uốn; ống hai lớp thép nhồi bê tông; liên kết mối nối; phần tử hữu hạn; ABAQUS INVESTIGATION OF ULTIMATE BENDING MOMENT OF CIRCULAR CONCRETE-FILLED DOUBLE SKIN STEEL TUBES WITH JOINT CONNECTION USING FINITE ELEMENT ANALYSIS Abstract The ultimate bending moment of circular concrete-filled double skin steel tubes (CFDSTs) with joint connection, which is necessary to connect the bukly CFDSTs at the site to overcome the transportation constraints, was investigated using finite element (FE) method in this study A finite element simulation of a four-point bending test on the CFDST with a joint connection was developed using ABAQUS and was verified by comparing with the experiment The FE simulation then was used to evaluate the ultimate bending moment of CFDST with joint connection with respect to different yield strengths of the steel tubes and concrete infill compressive strengths Thus, the relationship between ultimate bending moment of CFDST with joint connection and yield strengths of the steel tubes as well as concrete infill compressive strengths was established Keywords: ultimate bending moment; concrete-filled double skin tube; joint connection; finite element analysis; ABAQUS https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(4V)-11 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Cấu kiện ống thép nhồi bê tông (Concrete-Filled Steel Tubes - CFST) sử dụng rộng rãi vài thập kỷ qua nhiều ưu điểm vượt trội so với kết cấu có ống thép bê tơng cốt thép ∗ Tác giả Địa e-mail: hoanpt@nuce.edu.vn (Hồn, P T.) 115 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Trong ống thép rỗng bọc ngồi đóng vai trò ván khn đồng thời góp phần chịu lực bê tơng, việc đổ nhồi bê tông ống thép giúp loại bỏ làm chậm tiến trình ổn định cục ống thép rỗng làm tăng đáng kể độ dẻo tiết diện Việc sử dụng kết cấu CFST xây dựng chứng minh có hiệu kinh tế vật liệu đẩy nhanh tiến dộ thi cơng qua giúp tiết kiệm đáng kể chi phí liên quan q trình xây dựng [1] Gần ống hai lớp thép nhồi bê tông (Concrete-Filled Double skin Steel Tubes - CFDST), cấu kiện khơng có đầy đủ ưu điểm ống thép nhồi bê tơng mà bổ sung nhược điểm CFST, phát triển rộng rãi Tiết diện ngang cấu kiện CFDST bao gồm hai ống thép, ống bên ống bên trong, với bê tông nhồi ống Các uu điểm vượt trội cấu kiện CFDST so với CFST kể đến như: mơ đun tiết diện tăng làm tăng cường tính ổn định; trọng lượng nhẹ so với cấu kiện CFST tiết diện; đặc tính nhớt hiệu suất chịu tải trọng lặp tốt Các cột CFDST có thời gian chống cháy cao cột CFST ống bên cột bảo vệ bê tông kẹp đám cháy Do đó, cấu kiện ống hai lớp thép nhồi bê tơng kì vọng có tiềm lớn sử dụng kết cấu xây dựng dân dụng Hơn nữa, không gian ống bên sử dụng cho mục đích khác không gian cho hệ thống kỹ thuật, cáp điện, Vì ưu điểm vượt trội nêu trên, nghiên cứu liên quan đến cấu kiện CFDST tiến hành rộng rãi Có thể kể đến nghiên cứu thực nghiệm dầm, cột dầm - cột làm CFDST với dạng tiết diện ngang khác thực Tao Han [2] Tao cs [3] thực loạt thí nghiệm nghiên cứu ứng xử kết cấu cột cột-dầm CFDST chịu tải trọng nén Các nghiên cứu thực nghiệm phân tích CFDST chịu tải tải trọng tuần hoàn dài hạn thực Han [4, 5] Wang [6] Huang [7] tiến hành thí nghiệm để kiểm tra ứng xử cấu kiện CFDST tải trọng va chạm tải trọng xoắn Liên quan đến nghiên cứu sử dụng giải tích, Pagoulatou [8] tìm hiểu ứng xử cột dùng CFDST tải trọng nén dọc trục đồng tâm sau đề xuất biểu thức để đánh giá khả chịu lực cột CFDST tương thích với đề xuất tiêu chuẩn EC4 [9] Ngồi sử dụng phân tích phần tử hữu hạn (PTHH) sử dụng nhiều để nghiên cứu cấu kiện CFDST đáng ý có nghiên cứu Huang [10] ảnh hưởng tham số quan trọng sử dụng để xác định khả chịu lực mặt cắt ngang cấu kiện cột CFDST hay nghiên cứu Việt cs [11] ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tông nhồi cường độ ống thép đến khả chịu uốn cấu kiện CFDST Các nghiên cứu liên quan đến cấu kiện CFDST thực tương đối rộng rãi đầy đủ, nhiên thực tế sử dụng loại cấu kiện vào cơng trình xây dựng trở ngại định Cấu kiện CFDST thường sử dụng cơng trình chịu tải trọng lớn, điều kiện vận chuyển thông thường cấu kiện thường ghép nối trường Không giống cấu kiện CFST mà việc ghép nối, liên kết tiến hành dễ dàng cách hàn ống thép lại với nhau, ghép nối cấu kiện CFDST thông qua liên kết hàn thách thức đáng kể ống thép khơng thể hàn với Do việc nghiên cứu dạng mối nối liên kết cấu kiện CFDST vừa giúp việc ghép nối cấu kiện dễ đàng vừa đảm bảo chịu lực cần thiết Bài báo sử dụng phương pháp mô phần tử hữu hạn (PTHH) để nghiên cứu khả chịu uốn cấu kiện ống tròn hai lớp thép nhồi bê tơng có mối nối dùng để liên kết cấu kiện có kích thước lớn ngồi khả vận chuyển Mơ hình mơ PTHH thí nghiệm uốn điểm cấu kiện CFDST với kích thước thực tế có liên kết mối nối xây dựng phần mềm ABAQUS Thí nghiệm chịu uốn điểm cấu kiện CFDST với loại mối nối đề xuất thực nhóm tác giả sử dụng để chứng tỏ mơ hình PTHH mơ tương đối 116 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 xác làm việc chịu uốn loại cấu kiện Từ đó, mơ hình PTHH dùng để nghiên cứu khả chịu uốn cấu kiện CFDST có liên kết mối nối bê tơng dày 200 mm lấp đầy vào khoảng trống ống thép ngồi Thí nghiệm cấu kiện CFDST có mối nối chịu uốn Hệ thống liên kết chống cắt trượt đinh tán M16 thiết kế sử dụng để 2.1.nên Thiết cấu kiện CFDST mốicác nối ống bê tông thép Trên mặt cắt ngang cấu tạo táckếđộng tổng hợp có thể mặtsáu cắt đinh dọc vàtán ngang củahàn cấu haithép lớp thép bê tơng với mối nối kiệnHình CFDST, mười giữakiện cácống ống bênnhồi bên ngoài, sử dụng nghiên cứu Cấu kiện CFDST có tổng chiều dài 10 m tạo thành dọc theo mặt cắt dọc ống, đinh tán đặt cách 250 mm việc nối hai cấu kiện riêng biệt cấu tạo giống có chiều dài m Mỗi cấu kiện CFDST bao Ởgồm CFDST dàikính 5m915 cómm, thiếtđộkế ốngvàthép đường kínhkính ngồi cácđầu ốngcấu thép kiện bên ngồi đường dàyhệ mm ống tròn thép đường 515 mm, độ dàyống mm lớp bê 200CFDST, mm đượctức lấp 915 đầy vào kết ống hợp thép giống với thép ngồi củatơng cấudày kiện mm,khoảng chiềutrống dày 32 mm Hệ thống liên kết chống cắt trượt đinh tán M16 thiết kế sử dụng để hệ sườn thép dày 20 mm nhằm mục đích đảm bảo truyền lực hai đoạn ống tạo nên tác động tổng hợp ống bê tông thép Trên mặt cắt ngang cấu kiện CFDST, CFDST m cũnghàn nhưgiữa giúp việcbên liêntrong kết haibên đoạn ống hiệntheo trường mười sáudài đinh5tán cáccho ống thép ngoài, dọc mặt cắt dọc ống, đinh tán đặt cách 250 mm Ở đầu cấu kiện CFDST dài 5m có thiết thực dễ dàng, tức cần hàn xung quanh hai ống thép dày 32 mm vùng nối kế hệ kế ốngcủa thépCFDST tròn đường ngồi giốngkết vớichống ống thép cấu kiệntn CFDST, tứcphù 915 hợp mm, Thiết baokính gồm hệ liên cắtngoài trượt M16 thủ chiều dày 32 mm kết hợp hệ sườn thép dày 20 mm nhằm mục đích đảm bảo truyền lực hai với dài tiêu5 m chuẩn thiếtgiúp kế cho kết việc cấu liên thépkết[9] Hìnhống thể tiết mối thực nối đoạnyêu ốngcầu CFDST hai đoạn hiệnchi trường haidàng, ống tức CFDST thiết kế tạo tuân cầunối Thiết dẫn theo tiêu dễ cầnđược hàn xung quanh hai chế ống thép dày 32thủ mmyêu vùng kế CFDST bao gồm hệ liên kết chống cắt trượt M16 tuân thủ phù hợp với yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế chuẩn AASHTO LRFD [13], cụ thể theo bước sau: (i) lựa chọn đường kính (ở kết cấu thép [9] Hình thể chi tiết mối nối hai ống CFDST thiết kế chế tạo tuân làthủ915 mm) vật liệu ống thép dùng làm mối nối ; (ii) tính tốn khả chịu u cầu dẫn theo tiêu chuẩn AASHTO LRFD [12], cụ thể theo bước sau: (i) lựa chọn uốn (mô men dẻo) củamm) tiết diện ốngcủa CFDST dùng vùnglàm khơng có; mối nốitốn ; (iii) đường kính (ở 915 vật liệu ống thép mối nối (ii) tính khảlựa năngchọn chịu uốn (mơ tiết dùng diện ống vùng không nốiđể ; (iii) chọn chiều dàykhả chiều dàymen củadẻo) ốngcủa thép làmCFDST mối nối (ở có 32 mối mm) đảmlựabảo điều kiện ống thép dùng làm mối nối (ở 32 mm) để đảm bảo điều kiện khả chịu uốn tiết diện chịu uốn tiết diện mối nối (mô men dẻo) lớn tiết diện ống mối nối (mô men dẻo) lớn tiết diện ống CFDST vùng khơng có mối nối Chi tiết thiết CFDST tạicóvùng khơng cótạimối kế mối nối thể tham khảo [13].nối Chi tiết thiết kế mối nối tham khảo [14] Mặtdọc cắt dọc ngangcủa cấu CFDST có mối Hình 1.Hình Mặt1.cắt và ngang cấukiện kiện CFDST cónối mối nối Vật liệu sử dụng cho cấu kiện CFDST thí nghiệm mẫu để xác định cường độ chịu nén bê tông cường độ chịu kéo ống thép Bảng thể tính chất vật liệu bê tơng thép ống thu từ thí nghiệm mẫu cường độ chảy dẻo thép xác định tuân thủ tiêu chuẩn Hàn Quốc KS D 3515:2014 [14] cường độ chịu nén mẫu thử bê tơng hình trụ 117 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 TạpViệt, chí V Khoa học Xâyhọc dựng NUCE Q., cs.Cơng / Tạp nghệ chí Khoa Công nghệ 2019 Xây dựng Mặt dọc mối nối (a)(a) Mặt cặtcặt dọc mối nối (a) Mặt cặt mốimối nối nối (a) Mặt cặtdọc dọc Hình ảnh mối nối phía ống (b)(b) Hình ảnh mối nối phía (b) Hình ảnh mối nốiphía phía ống ống (b) Hình ảnh mối nối ống (a) Mặt cặt dọc mối nối (b) Hình ảnh mối nối phía ống (c) Mặt cặt ngang nối mối nối (c) Mặt cặt ngang mối (d)tạo Chế tạonối mối nối (d) Chế mối (c) Mặt cặt ngang mối nối (d) Chế tạo mối nối Chi tiết mối nối kết liêngiữa kết hai đoạn CFDST Mặt ngang mối (d) Chế tạo mối HìnhHình 2.tại Chi tiết mối nối liên hai đoạn CFDST (c)(c) Mặt cặtcặt ngang mối nốinối (d) Chế tạo mối nốinối Hình 2.liệu Chi mối nốivà liên kết đoạn CFDST Bảng Tính chất vật tiết liệu thép ống bê tông sử dụng cấu CFDST kiện CFDST Bảng Tính chất vậtmối thép ống bêgiữa tơng sửhai dụng cấu kiện Hình 2.Chi Chi tiết mối nối liên hai đoạn CFDST Hình tiết nối liên kếtkết hai đoạn CFDST Giới hạn chảy dẻo Giới hạn bền Cường độ chịu Mô đun đàn hồi Bảng TínhGiới chất hạn vật liệu bê tông CFDST chảythép dẻo ốngGiới hạn bềnsử dụng Cường độ cấu chịukiệnMô đun đàn hồi Vật liệu Vật liệu Bảng1.1.Tính Tính chất vậtliệu liệu thép ốngvàvà bê dụng cấu kiện CFDST Fy (MPa) Ftông f’c (MPa) ECFDST (MPa) Bảng chất vật ống bê tông sửsử dụng cấu kiện u (MPa) Fythép (MPa) Fu (MPa) nén f’nén E (MPa) c (MPa) Giới hạn chảy Giới Giới hạn bền Cường Cường chịu MôMô đun đàn Giới hạn chảy dẻo hạn bền chịu đun đàn hồi Ống thép (8 mm) 486,5 533,9 - độ 205000 Vật liệu Ốngliệu thép (8 mm) 486,5 533,9 - độđộ 205000 Giới hạn chảy dẻo Giới hạn bền Cường chịu Mô đun đàn hồi Vật dẻo Fy (MPa) Fu (MPa) nén fc (MPa) hồi E (MPa) Vật liệu nén cf’(MPa) E (MPa) y (MPa) u (MPa) c (MPa) FyF(MPa) FuF(MPa) E 205000 (MPa) (6 mm) Ống Ống thép thép trongtrong (6 mm) 467,6467,6 517,8517,8 nén f’ 205000 Ống thép (8 mm) 486,5 533,9 Ống thép mm) 486,5 Ống thép (8(8 mm) Ống thép nối (32 mm)486,5 Ống (6mm) mm) 467,6 Ốngthép thép nối (32 377, 0377, 533,9 533,9 536,0 517,8 536,0 Ống thép nối (32 mm) Ống thép (6 mm) 467,6377, Bê tông tông Ống thép (6Bê mm) 467,6 Bê tông - 536,0 517,8 517,8 - - - - - 205000 205000 205000 205000 205000 205000 205000 205000 - 205000 48,9 liệu sử dụng cho cấu kiện CFDST thí nghiệm mẫu đểđịnh xác cường định cường Vật Vật liệu sử dụng cho377, cấu kiện CFDST thí nghiệm mẫu để xác Ống thép mm) 536,0 205000 Ống thép nốinối (32(32 mm) 377, 0 536,0 205000 độ chịu nén nén của bê tông cường độ chịu kéo BảngBảng thể 1hiện độ chịu bê tông cường độ chịu kéo củaống thép ống thép thể tính tính tuổi 28 ngày xác định tuân thủ tiêu chuẩn Hàn Quốc KS F 2405 [15] vật liệu cấu kiện Bê tông 48,9 chất vậtxuất, liệu chế củatạo cácvàcác bê thép ống thu- từ nghiệm mẫu đó- chất vật liệu vàHàn thép ống thu từ thí thí nghiệm mẫu -trong Bê tơng -bê tơng 48,9 sản thítơng nghiệm Quốc cường độ chảy dẻo dẻo của thépthép đượcđược xác định tuân tuân thủ tiêu Hàn Hàn QuốcQuốc KS DKS D cường độ chảy xác định thủ chuẩn tiêu chuẩn 48,9- 48,9 Vậtliệu liệusửsửdụng dụngcho chocấu cấukiện kiệnCFDST CFDSTđược đượcthíthínghiệm nghiệmmẫu mẫuđểđểxác xácđịnh địnhcường cường Vật 118 chịunén néncủa củabêbêtông tôngvàvàcường cườngđộđộchịu chịukéo kéo củacác cácống ốngthép thép.Bảng Bảng1 1thểthểhiện hiệntính tính độđộchịu 5 chấtvật vậtliệu liệucủa củacác cácbêbêtơng tơngvàvàthép thépống ốngthu thuđược đượctừtừcác cácthíthínghiệm nghiệmmẫu mẫutrong trongđóđó chất cườngđộđộchảy chảydẻo dẻocủa củathép thépđược đượcxác xácđịnh địnhtuân tuânthủ thủtiêu tiêuchuẩn chuẩnHàn HànQuốc QuốcKSKSD D cường đoạn uốn túy để đo chuyển vị dọc nhịp ống Hai gối tựa thiết kế lắp dựng để cấu kiện CFDST làm việc mơ hình thí nghiệm mong muốn, tức đầu khớp cố định, đầu khớp di động Hình 3a minh họa sơ đồ thí nghiệm bao gồm điều kiện biên điểm đặt lực, Hình 3b thể tồn hình cs / Tạp chíq Khoatrình học Cơng ảnh mẫu lắpViệt, đặt V thíQ., nghiệm thực nghệ hiện.Xây dựng Thí nghiệm uốn thực cách dùng kích thủy lực gia tải hai điểm 2.2 Thí nghiệm kết lực với chuyển vị tại(2giữa kiện kiểm soát vớihiện với để vậnđánh tốc 2giámm/phút Thíđặt nghiệm uốn bốn điểm điểmnhịp đặt cấu lực gối tựa) thực khả chịu cấu kiện làm việc vùng đàn hồi mm/phút cấu kiện làm việc tròn mơ men uốn giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối thiết kế Mẫu thử kiểm tra vùng chảy cho đến kiện5000 bị phá áp kiện dụngđặt chuyển vị cách kích thủy lựcdẻo có khả gia cấu tải đến kN.hoại Vị tríTải giatrọng tải lênPcấu hai điểm trung tâm cấuđứng kiện ởCFDST 750cấu mmkiện cảCFDST hai bên.tức Đểtại tránh trung điểm tải thẳng nhịp vị tríứng mốisuất nốitập đo qđặt trình gối tựa,thí miếngvà đệm uốn théptương cóứng 25 mm tạitính tốn vị trídựa đặt lực gối nghiệm mômen M độ dày tiết diện giữađược nhịpđệm tựa Basơdụng cụ đo chuyển vị (LVDT) 100 mm đặt dọc theo đáy mẫu thử đoạn đồ tải Hình 3a, sau: uốn túy để đo chuyển vị dọc nhịp ống Hai gối tựa thiết kế lắp dựng để cấu P sw mơ hình thí nghiệm mong muốn, tức đầu khớp cố định, đầu kiện CFDST M làm= việc (1) l1 + l2 khớp di động Hình 3(a)8minh họa sơ đồ thí nghiệm bao gồm điều kiện biên điểm đặt lực, Hình hiệnm, tồn ảnh mẫukN/m lắplàđặt thí nghiệm q trình thực 3(b) l1thể = 4,25 l2 =bộ10hình m swcủa = 13,5 trọng lượng thân cấu kiện P/2 4.25 m P/2 1.5 m 4.25 m 10 m Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Mn (a) Sơ đồ thí nghiệm (a) Sơ đồ thí nghiệm (b) (b) Lắp Lắp dựng dựngthí thínghiệm nghiệm Hình Thiết lập thí nghiệm cấu kiện CFDST có mối nối Hình Thiết lập thí nghiệm cấu kiện CFDST có mối nối Hình thể hình ảnh mẫu CFDST có mối nối bị phá hoại dạng phá hoại kiện Có thể dàng nhận mẫukích CFDST gia nối bị đặt lực với Thí nghiệm uốn cấu thực hiệndễbằng cáchthấy dùng thủycólực tảiphá tạihoại haidođiểm ổn định cục ống thép giá trị tải trọng 2506 kN vị trí phá hoại chuyển vị nhịp cấu kiện kiểm soát với với vận tốc mm/phút cấu kiện làm việc nằm mối nối Hình thể đường cong quan hệ mô men uốn chuyển vị vùng đàn hồi mm/phút cấu kiện làm việc tròn vùng chảy dẻo cấu kiện bị phương thẳng đứng vị trí tiết diện nhịp cấu kiện (M – d) Cần lưu ý mô phá hoại Tải theo trọng P áp dụng chuyển vị thẳng đứng nhịp cấu kiện CFDST tức vị trí mối men uốn tiết diện nhịp tính tốn dựa tải trọng tác dụng P theo cơng nối đo q trình thí nghiệm mômen uốn tương ứng M tiết diện nhịp tính thức (1), từ giá trị mơ men giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối tính 119 kNm tốn thời điểm phá hoại Mu = 5343 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng tốn dựa sơ đồ tải Hình 3(a), sau: M= P l + sw l2 (b) Lắp dựng thí 8nghiệm Hình Thiết lập thí nghiệm cấu kiện CFDST có mối nối (1) l1 = 4,25 m, l2 = 10 m sw = 13,5 kN/m trọng lượng thân cấu kiện Hình thể hình ảnh mẫu mốibịnối khihoại bị phá dạng phácủa cấu kiện Hình thể hình ảnhhiện mẫu CFDST cóCFDST mối nốicókhi phá hoại dạngvàphá hoại hoại cấu kiện Có thể dễ dàng nhận thấy mẫu CFDST có nối bị phá hoại ống thép Có thể dễ dàng nhận thấy mẫu CFDST có nối bị phá hoại ổn định cục ổn định cục ống thép giá trị tải trọng 2506 kN vị trí phá hoại ngồi giá trị tải trọng 2506 kN vị trí phá hoại nằm ngồi mối nối Hình thể đường cong nằm uốn ngồivàmối nối Hình thểphương đường cong quan uốn chuyển quan hệ mô men chuyển vị theo thẳng đứng tạihệvịmơ trí men tiết diện nhịpvịcấu kiện (M – phương đứng vị trígiữa tiết diện nhịptính cấu tốn kiện (M – dtrên ) Cần ý mô δ) Cần lưu ý theo mô men thẳng uốn tiếttạidiện nhịp dựa tảilưu trọng tác dụng P theo men uốn tiết diện nhịp tính tốn dựa tải trọng tác dụng P theo công công thức (1), từ giá trị mơ men giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối tính tốn thức (1), từ giá trị mơ men giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối tính thời điểm phá hoại Mu = 5343 kNm toán thời điểm phá hoại Mu = 5343 kNm Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Hình Mẫu CFDST có mối nối bị phá hoại mối nối bị phá hoại Hình Mẫu CFDST có Hình Đườngcong cong quan quan hệ vị (M – δ)– d) Hình 5 Đường hệ mô mômen menuốn uốn– chuyển – chuyển vị (M Mơ phần tử hữu hạn 3.1 Mơ hình 120 Nhằm mục đích khảo sát, đánh giá khả chịu uốn CFDST có mối nối kiểm tra khả chịu lực mối nối thiết kế mà khơng cần thực thí nghiệm tốn kém, mơ hình PTHH sử dụng Phần mềm thương mại Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Mô phần tử hữu hạn 3.1 Mơ hình Nhằm mục đích khảo sát, đánh giá khả chịu uốn CFDST có mối nối kiểm tra khả chịu lực mối nối thiết kế mà không cần thực thí nghiệm tốn kém, mơ hình PTHH sử dụng Phần mềm thương mại ABAQUS [16] dùng để mơ thí nghiệm uốn bốn điểm lên cấu kiện CFDST có mối nối thực nghiên cứu Đối với mơ hình phần tử hữu hạn (PTHH), phần tử khối nút (C3D8R) sử dụng để mơ hình cấu kiện ống thép, miếng thép đệm bê tông nhồi CFDST, phần tử (T3D2) sử dụng để mơ hình hệ đinh tán chống cắt trượt M16 Kích thước phần tử cần lựa chọn thích hợp nhằm mục đích vừa đảm bảo kết phân tích hội tụ đến kết xác thời gian ngắn Bằng cách thực phân tích độ nhạy, kích thước phần tử hữu hạn lựa chọn 50 mm cho toàn cấu kiện mơ hình Liên kết ống thép bê tơng nhồi mơ hình hóa tùy chọn *CONCTACT PAIR, loại liên kết tiếp xúc bề mặt định nghĩa lập sẵn ABAQUS [16] Để khai báo lựa chọn tiếp xúc này, hai loại bề mặt tiếp xúc với khai báo thành bề mặt (master surface) bề mặt phụ thuộc (slave surface) Trong định nghĩa lựa chọn tiếp xúc thông thường bề mặt gán cho vật liệu có độ cứng lớn nhằm hạn chế Tạp chíchỉ Khoa học Công Xây dựng NUCE 2019khi mặt tiếp xúc bê tơng lỗi số học, ống thép định làmnghệ bề mặt đặt làm bề mặt phục thuộc Ứng xử bề mặt bề mặt phụ thuộc khai báo tiếp xúc cứng (hard theo phương vuông vàCoulomb tiếp xúcgiữa mabê sáttông (tangent với hệ số ma sát sátcontact) (tangent contact) với hệ số ma sátgóc trượt thépcontact) ông 0,1 trượt CoulombHệgiữa bê tông ôngbằng 0,1 chống cắtlàvàbám trượt liên kết chốngvà cắtthép trượt đinhHệ tánliên M16kết giả thiết dínhbằng hồn đinh tồn tán M16 giả thiết bám dính hồn tồn vào bê tông mô tùy chọn EMBEDDED Ngồi vào bê tơng mơ tùy chọn EMBEDDED Ngoài ra, tiếp xúc ra, tiếp xúcgiữa miếng đệm ống thép bên mơ hình hóa cách sử dụng tùy miếng đệm ống thép bên ngồi mơ hình hóa cách sử dụng tùy chọn TIE Liên kếtTIE hànLiên giữakếtcác vớithép trongở cấu CFDST nhưnhư mối nối, liên kết chọn hàncấu giữakiện thép cấu kiện vớiở trongkiện cấu kiện CFDST nối, liên kếtbản, giữa ống thép sườn thép bản,trong M16 với ống thépđược trongmơ hình hóa ống thépmối sườn thép M16vàvới ống thép cũng Tải đượctrọng mơ hình tùy khai chọn báo gắn chặt TIE Tải trọng tác dụng tùy chọn gắn chặt TIE tác hóa dụng thành hàng tải tập trungđược khai báo thành hàng tải tập trung thép vị thép vị trí đặt tải cách tiết diện cấu kiện CFDST mộttríđoạn 750 mm đặt điều tải cách tiếtbiên diện đoạn 750tham mm chiếu hai bên Các hai bên Các kiện đượcgiữa gáncấu vàokiện cácCFDST điểm (điểm – reference point) điều kiện biên gán vào điểm (điểm tham chiếu – reference point) thép đặt vị trí gối tựa, gối tựa hạn chế toàn chuyển vị thẳng theo thép đặt vị trí gối tựa, gối tựa hạn chế tồn phương để tạo khớp cố định, gối tựa hạn chế chuyển vị thẳng theo phương đứng để tạo chuyển vị thẳng theo phương để tạo khớp cố định, gối tựa hạn chế khớp di động Hình thể mơ hình phần tử hữu hạn tồn cấu kiện CFDST có mối nối chuyển vị thẳng theo phương đứng để tạo khớp di động Hình thể mơ hình phần mơ ABAQUS tử hữu hạn tồn cấu kiện CFDST có mối nối mơ ABAQUS Hình Mơ hình PTHH cấu kiện CFDST có mối nối Hình Mơ hình PTHH cấu kiện CFDST có mối nối Để đạt kết phân tích mơ hình mơ PTHH phản ánh làm việc cấu kiện, việc khai báo 121mơ hình vật liệu thể tính chất vật liệu sử dụng mơ hình mô quan trọng Trong nghiên cứu này, mơ hình dẻo (plasticity model) sử dụng để khai báo tính chất vật liệu cho ống thép, thép bản, đinh tán M16 Trong mơ hình bê tông phá hoại dẻo (concrete damaged plasticity) sử dụng để mô làm việc bê tông Mơ Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Để đạt kết phân tích mơ hình mơ PTHH phản ánh làm việc cấu kiện, việc khai báo mơ hình vật liệu thể tính chất vật liệu sử dụng mơ hình mơ quan trọng Trong nghiên cứu này, mô hình dẻo (plasticity model) sử dụng để khai báo tính chất vật liệu cho ống thép, thép bản, đinh tán M16 Trong mơ hình bê tông phá hoại dẻo (concrete damaged plasticity) sử dụng để mô làm việc bê tông Mô hình bê tơng phá hoại dẻo đề xuất Lubiner cs [17] Lee Fenves [18] Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 mơ hình hóa ứng xử phi tuyến ngồi vùng đàn hồi bê tơng lập trình sẵn ABAQUS Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Hình thể dạng đường cong quan hệ ứng suất – biến dạng vật liệu sử dụng nghiên cứu này, thơng số vật liệu thu từ thí nghiệm mẫu thể quan hệ ứng suất nén – biến dạng bê tông xây dựng sử dụng mơ hình bê tơng Bảng Đường cong suấtdạng nén – biến dạngđược bê xây dựng sử dụng mơ hình quan hệ ứngquan suất hệ nénứng – biến bê tông xâytông dựng sử dụng mô hình bê tơng TSai [20], thơng số cần khai báo chưa thu từ thí nghiệm mẫu bê tơng củacủa TSai [19], thơng số cần khai báo chưa thu từ thí nghiệm mẫu giá TSai [20], thơng số cần khai báo chưa thu từ thí nghiệm mẫu giá trị biến dạng chảy ( e ), biến dạng bền ( e ) mô đun đàn hồi (E) lấy c c1 trị biến dạng (εcbiến ), biến dạng bền(e(ε ) mô đun đàn hồi (E) lấy dựa cường độ chịu nhưchảy giá trị dạng chảy c),c1biến dạng bền (ec1) mô đun đàn hồi (E) lấy cường độtheo chịutiêu nénchuẩn mẫu bê tông tiêu chuẩn nén củadựa mẫu bê tông dựa EC2 lầndựa lượttheo 0,002; 0,003EC2 37[21] GPa số Poisson dựa cường độ chịu nén mẫu [20] bê tông dựa theo tiêu chuẩn EC2 [21] lầnHệ lượt 0,002; bê 37tông GPa.vàHệ Poisson lấy 0,2 bê bền tôngcủa thép 0,3 đối lấy 0,20,003 0,3sốđối với thép, đối biếnvới dạng theovới kết 0,002; 0,003 37 GPa Hệ số Poisson lấy 0,2 bê tông 0,3 thí nghiệm 0,24.đó biến dạng bền thép theo kết thí nghiệm mẫu 0,24 thép,mẫu thép, biến dạng bền thép theo kết thí nghiệm mẫu 0,24 (a) Quan hệ σ – ε bê tông Quan e tông (a) (a) Quan hệ hệ s –s e–của bêbê tông Quanhệ hệ σ – ε ống (b)(b) Quan củathép (b) Quan hệ ss –– ee thép ống ống Hình7.7 Mơ hình vật liệu Hình Mơ hình vật liệu Hình Mơ hình vật liệu Phân PTHH 3.2.3.2 Phân tíchtích PTHH vàvà kếtkết Sau PTHH đượcxây xâydựng, dựng,lựa lựachọn chọnphân phântích tích STATIC, STATIC, RISK 3.2 Phân tích vàmơ kếthình SauPTHH khikhi mơ hình PTHH RISK trong ABAQUS lựa chọn để phân tích làm việc chịu uốn cấu kiện CFDST có lựa chọn xây để phân làmphân việctích chịu uốn củaRISK cấu kiện có SauABAQUS mơ hình PTHH dựng,tích lựa chọn STATIC, trongCFDST ABAQUS mối nối Lựa chọn phân tích cho phép tải trọng gán lên cấu kiện tăng lên lựa chọn để nối phânLựa tích chọn làm việctích chịunày uốncho củaphép cấu kiện CFDST mốicấu nối.kiện Lựađược chọntăng phânlên tích mối phân tải trọng gáncólên cấp gán theolên bước phân tích khicấp kết theo cấu bị phábước hoại,phân đótích tải trọng phákhi kết cho phép tải trọng cấu kiện tăng lên từng cấp theo bước phân tích kết cấu bị phá hoại, tải trọng phá hoại xác tích sốđược hệ sốđịnh gia tải tích tải trọng khai báo Trong cấu bị phá tảiđịnh trọng số hệbáo số gia tải vàquá tảitrình trọng khai hoạihoại, đượctạixác định bằngphá tíchhoại số hệxác số gia tảibằng tải trọng khai Trong trình tích PTHH, cácPTHH, kết quảcác phân cáctích bước dolưu lại, báo Trongphân q trình phân tích kếttích quảtại phân tạigia cáctải bước gialưu tảilại, có phân tích PTHH, kết phân tích bước gia tải lưu lại, quan sátsự phối phânứng phốisuất ứngtrên suấttoàn toàn kiện cấu kiện CFDST thu thể quan sát phân cấu CFDST cũngcũng nhưnhư thu mối quan quan sát phân phối ứng suất toàn cấu kiện CFDST thu quan hệvịgiữa lựckìvànút chuyển vị bấttử kì Trên nút củađóphần Trên sở đóuốn mối(thơng hệ lựcmối chuyển bất phần sở mốitử quan hệ mômen quan hệ lựcvịvà chuyển vịởtại nút tử Trên cơnối sở dễ đódàng mối qua lựcmối tácquan dụng) chuyển củavà cấu kiệnphần CFDST mối hệvàmômen uốn thẳng (thôngđứng qua lực tácnhịp dụng) chuyển vị thẳngcó đứng nhịp quan uốn lựctrên dụng) chuyển vị thẳng ởsựgiữa thiết lập Hình 8mơmen thể (thơng phân bốqua ứng toàn cấu kiện bị phá hoại, củahệcấu kiện CFDST có mối nối dễtác dàng thiết lập.CFDST Hình thểđứng phânnhịp bố cấu kiện CFDST có mối nối dễ dàng thiết lập Hình thể phân bố rõ Hình so ứng sánh kết thu từ phân tích mơ hình PTHH thí nghiệm Có thể nhận thấy toàn cấu kiện CFDST bị phá hoại, Hình so sánh kết Hình 9(a), dạng phá hoại ổn định cục ống thép vùng gần mối nối thu từ phân ứngthutrên tồn cấutích kiện bị hoại, nhận Hìnhthấy sorõsánh kết từ phân mơCFDST hình PTHH vàphá thí nghiệm Có thể Hình 9a, tích PTHH thu trùng khớp hình ảnhổn thu từbộ thíống nghiệm Kết so sánh đường cong quan từvới phân tích mơ hình PTHH thí thể nhận thấy Hình 9a, dạng phá hoại định cục thépnghiệm ngồi ởCó vùng gần mối nốirõthu từ hệ mô men uốn chuyển vị thẳng đứng tiết diện cấu kiện (M − δ) thu từ phân tích PTHH dạng phátích hoại ổn định cụcvới hình ống ảnh thépthu ngồi từ vùng mối Kết nối thu từ phân PTHH trùng khớp thí gần nghiệm so sánh thí nghiệm phù hợp khớp thể Hình 9(b) khơng mặt hình dạng đường phân tích PTHH trùng vớimen hình thí đứng nghiệm Kếtdiện quảgiữa so sánh đường cong quankhớp hệ mô uốnảnh thu chuyển vị từ thẳng tiết cấu 122 giữakiện đường men chuyển vị thẳngrấtđứng cấu (M -cong d) thuquan đượchệtừmơ phân tíchuốn PTHH thí nghiệm phù hợptiết diện khớpgiữa thể kiệnhiện (M - d) thu từ phân PTHH thí nghiệm cong phù hợp khớp thể Hình 9b khơng chỉtích mặt hìnhvàdạng đường mà giánhư trị mô men uốn giới hạn Giá trị mô men uốn giới hạn thu từ phân tích mơ hình PTHH Hình 9b khơng mặt hình dạng đường cong mà giá trị mơ = 5574 giống vớiuốn kếtgiới quảhạn thu thu đượcđược từ thực nghiệm số PTHH tương u.ana giới menMuốn hạn.kNm Giá gần trị mơ men từ phân tíchvới mơsai hình Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 cong mà giá trị mơ men uốn giới hạn Giá trị mô men uốn giới hạn thu từ phân tích mơ hình PTHH Mu.ana 5574 gầnđược giống thu PTHH từ thực sai số tương đối đối =4,3% KếtkNm thu với cho kết thấyquả mơ hình phátnghiệm triển có với thể sử 4,3% Kết thu cho thấy mơ hình PTHH phát triển sử 4,3% Kếtđối thu cho thấy mô hình PTHH phát triển sử dụng dụng để mơ xác thí nghiệm uốn bốn điểm cấu kiện CFDST có mối để mơ dụng để mơ xác thí nghiệm uốn bốn điểm cấu kiện CFDST có mối xác thí nghiệm uốn bốn điểm cấu kiện CFDST có mối nối nối nối Hình Ứngsuất suấtphân phân bố bố tồn CFDST Hình 8 Ứng tồnbộ bộcấu cấukiện kiện CFDST Hình Ứng suất phân bố tồn cấu kiện CFDST Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA ỐNG TRÒN HAI LỚP THÉP NHỒI BÊ TƠNG CĨ LIÊN KẾT MỐI NỐI BẰNG MƠ (a) Dạng phá hoại ổn định cục ống thép từ thực nghiệm mô PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN (a)(a) Dạng phá hoại ổnổn định cục bộbộống Dạng phá hoại định cục ốngthép théptừtừthực thựcnghiệm nghiệmvàvàmô môphỏng (b) Đường cong quan hệ M - d mơ thực nghiệm Hình So sánh kết thu từ phân tích mơ hình PTHH thí nghiệm (b) Đường cong quan hệ M − δ mơ thực nghiệm Hình sánhkết kếtquả quảthu thuđược đượctừtừphân phântích tích mơ mơ hình hình PTHH PTHH Hình 9 SoSosánh thí thí nghiệm nghiệm Đườngcong congquan quanhệ hệMM dgiữa giữamô mô phỏng thực nghiệm (b)(b)Đường nghiệm 11 Hình So sánh kết thu từ phân tích mơ hình PTHH thí nghiệm 11 Khả chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối Để đánh giá khả chịu uốn CFDST có mối nối với loại bê tông ống thép khác nhau, mô hình PTHH đề xuất dùng để mơ thí nghiệm uốn bốn điểm cấu kiện 123 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng CFDST có mối nối với giá trị khác cường độ chịu nén bê tông cường độ chảy dẻo thép ống Để kiểm tra ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tông đến khả chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối, giá trị cường độ chịu nén bê tông thay đổi từ 40 MPa, 60 MPa, 80 MPa đến 100 MPa tính chất vật liệu thép ống thép mối nối giữ nguyên Ngược lại, ảnh hưởng cường độ chảy dẻo thép ống thép mối nối xem xét cách thay đổi giá trị cường độ giữ nguyên thông số vật liệu bê tông nhồi Các giá trị cường độ chảy dẻo thép ống thép mối nối xem xét cách giảm cường độ tương ứng loại thép từ kết thí nghiệm mẫu theo tỷ lệ 1,2, 1,4, 1,6 Việc khảo sát giá trị cường độ chảy dẻo thép theo tỷ lệ giảm lựa chọn lý sau: (i) thép ống trong, mối nối có cường độ khác nên thay đổi khác tỷ lệ không đánh giá ảnh hưởng cúa chúng; (ii) vật liệu thép sử dụng thí nghiệm có cường độ tương đối lớn, chí Khoa học Cơng nghệ Xâycó dựng việc thay đổi cường độ thép theoTạp chiều hướng tăng lên thểNUCE dẫn 2019 đến ứng xử thép cường độ cao quan hệ ứng suất – biến dạng khơng mơ hình vật liệu sử dụng mơ hình PTHH, giá trị cường độ thép ống mối nối xem xét nghiên cứu CỨU NĂNG UỐNthường CỦA ỐNG TRÒN lựa chọn giảm đểNGHIÊN phù hợp với cácKHẢ loại thép xây CHỊU dựng thông Sau xác HAI định thông TƠNG CĨ sát, LIÊN NỐI BẰNG số vật liệu tươngLỚP ứngTHÉP với cácNHỒI trườngBÊ hợp cần khảo mơKẾT hìnhMỐI PTHH tương ứng MÔ với trường hợp PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN khai báo phân tích để xem xét ảnh hưởng cường độ chịu nén bê tông nhồi cường độ chảy dẻo thép ống, thép mối nối đến khả chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối 4.1 Ảnh hưởng cường độ bê tơng chịu nén Hình 10 thể đường cong quan hệ mô men uốn – chuyển vị thẳng đứng tiết diện nhịp (M − δ) cấu kiện CFDST có mối nối ứng với giá trị cường độ chịu nén bê tông khác thu từ phân tích mơ hình PTHH Có thể nhận thấy từ Hình 10, dạng đường cong quan hệ mô men – chuyển vị thẳng đứng nhịp cấu kiện CFDST có mối nối gần tương tự nhau, mô men tiết diện ứng với chuyển vị giống mô men uốn giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối tăng lên cường độ chịu nén bê tông tăng lên Cường độ chịu nén bê tông nhồi ảnh hưởng đến mô men tiết diện cấu kiện CFDST có mối nối vùng đàn hồi mà chảy dẻo bê tông chuyển sang trạng thái làm việc đàn hồi Đặc biệt, giá trị mơ men giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối tăng đáng kể cường độ chịu nén bê tông tăng lên, thể giá trị Mu Hình 10 Cần lưu ý giá trị mơ men giới hạn cấu kiện (b) Đường cong quan hệ M - mô thực nghiệm Mu tương ứng với trường hợp bê tông có cường độ chịu nén khác cướng độ thép So sánh kết thu từ phân tích mơ hình PTHH thí nghiệm ống thép mối nốiHình khơng thay đổi Hình Ảnh hưởng củacường cườngđộ độbê bêtơng tơng chịu chịu nén - − δ Hình 10 10 Ảnh hưởng nénđến đếnquan quanhệhệMM 124 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 10 Ảnh hưởng cường độ bê tông chịu nén đến quan hệ M - d Hình 11 cho thấy sự11tăng bê tơng phá của cấucấu kiện CFDST Hình cho ứng thấy suất tăng ứng suất ởbêtrạng tông ởthái trạng tháihoại phá hoại kiệnđược CFDST lên cường tông tăng lên thúmômen vị nhận cường độ bê tông tăng độ rấtbêthú vị nhận thấy uốnthấy giớirằng hạn cấu kiện giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối (M ) thay đổi gần tuyến u CFDST có mốimơmen nối (Muốn ) thay đổi gần tuyến tính so với thay đổi cường độ chịu nén bê tơng u tính so với thay đổi cường độ chịu nén bê tông vùng khảo sát thể vùng khảo sát thể Hình 12 Điều có ý nghĩa giúp người thiết kế có Hình Điều chịu có ý nghĩa giúpCFDST người thiết dàng dựđộ bê tơng thể dễ dàng dự đoántrong khả12.năng lực cấukhi kiện khikếthay đổidễcường đoán khả chịu lực cấu kiện CFDST thay đổi cường độ bê tơng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 Tạp chítơng Khoaởhọc Công nghệ Xây dựng 2019 f = 40 MPa (a) Ứng suất trạng thái phá hoại vớiNUCE trường (a) Ứng suất trong bê bê tông trạng thái phá hoại với trường hợp hợp f’cc = 40 MPa 13 (b)(b)Ứng MPa Ứngsuất suấttrong trongbêbêtông tôngở ởtrạng trạngthái tháiphá pháhoại hoạivới vớitrường trườnghợp hợpfcf’=100 MPa c =100 (b) Ứng suất bê tông trạng thái phá hoại với trường hợp f’c =100 MPa Hình 11 Sự tăng ứng suất bê tơng trạng thái giới hạn Hình 11.11 SựSựtăng tơngởởtrạng trạngthái tháigiới giới hạn Hình tăngứng ứngsuất suấttrong bê tơng hạn Hình 12 Ảnh hưởng cường độ bê tơng chịu nén đến Mu Hình Ảnhhưởng hưởng cường độ Hình 12.12 Ảnh bê tơng tôngchịu chịunén nénđến đếnMuMu 4.2 Ảnh hưởng cường độ thépcủa ốngcường mốiđộ nốibê 4.2 Ảnh hưởng củahiện cường thépcong ống mốihệnối Hình 13 thể độ đường quan mơ men uốn – chuyển vị thẳng đứng Hình 13giữa thể mô men uốn –nốichuyển vị thẳng tiết diện nhịp (M đường - d) củacong cấu quan kiện hệ CFDST có mối ứng với giáđứng trị 4.2 Ảnh hưởngcường độ cường độ thép ốngống và mối nối chảy của(M thép mối kiện nối khác nhaucóthu cácvới phân tích tiết diện giữadẻo nhịp - d) cấu CFDST mối nốitừứng giámô trị hình PTHH Códẻo thểcủa nhận thấy Hình 13, men giới cấu cường độcác chảy thép ốngtừvà mối nối khácuốn từ hạn phân tíchkiện mơ Hình 13 thể đường cong quan hệ mơ men –môthu chuyển vị thẳng đứng tiết diện CFDST có mối nối nhận giảmcóthấy đáng khiứng cường độcác chảy dẻo théphạn ốngchảy mối nối hình PTHH Có thể Hình 13,với khigiá mơ giới cấu nhịp (M − δ) cấu kiện CFDST mốitừkểnối trịmen cường độ dẻokiện thép ống giảm đường cong quan hệ M d gần giống hệt cấu kiện làm việc CFDST mối nối giảmphân đángtích kể chảy dẻo từ mối nối 13, mối nối khác thucóđược từ mơcường hình độ PTHH Có thể thép nhậnống thấy Hình trongthì vùng đàn hồi Kết quảhệ quan sát thấy cường độ củakhi thépcấu ốngkiện thép giảm đường cong quan - d gần giống hệtkể làm mối việc mô men giới hạn cấu kiện CFDST cóMmối nốicho giảm đáng cường độ chảy dẻo thép ống nối có ảnh hưởng lớn đến mơ men giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối vùng đàn hồi Kết quan sát cho thấy cường độ thép ống thép mối ảnhcó hưởng chỉlớn bắtđến đầumơ xuất hiệngiới khi125 cấucủa kiệncấu chuyển sang làmcóviệc vùng nối ảnh hưởng men hạn kiện CFDST mốingoài nối đàn hưởng hồi, vùng hồihiện cường mốisang nối làm khơng chongồi thấy vùng ảnh ảnh ởbắt đầuđàn xuất độ cấuthép kiệnống chuyển việc hưởng ứngkhi xửởchịu kiệnđộ CFDSTK trị mô đàn hồi,đến vùnguốn đàncủa hồicấu cường thép ốngcóvàmối mốinối nốiGiá khơng chomen thấygiới ảnh hưởng đến ứng xử chịu uốn cấu kiện CFDSTK có mối nối Giá trị mơ men giới Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 hạn Mu cấu kiện CFDST tương ứng với trường hợp ống thép mối nối có cường độ khác cường độ bê tông không thay đổi thể Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 13 mối nối giảm đường cong quan hệ M − δ gần giống hệt cấu kiện làm việc vùng đàn hồi Kết quan sát cho thấy cường độ thép ống thép mối nối có ảnh hưởng lớn đến mơ men giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối ảnh hưởng bắt đầu xuất cấu kiện chuyển sang làm việc vùng đàn hồi, vùng đàn hồi cường độ thép ống mối nối không cho thấy ảnh hưởng đến ứng xử chịu uốn cấu kiện CFDSTK có mối nối Giá chí Khoa học Cơng nghệ Xây 2019 trị mơ men giới hạn Mu cấuTạp kiện CFDST tương ứngdựng vớiNUCE trường hợp ống thép mối nối có cường độ khác cường độ bê tông không thay đổi thể Hình 13 Hình 13 Ảnh hưởng cường độ thép ống mối nối đến quan hệ M - d Hình 14 cho thấy giảm ứng suất thép ống mối nối trạng thái phá hoại (TTPH) cấu kiện CFDST cường độ thép ống mối nối thay đổi giảm xuống thú vị nhận thấy mơmen uốn giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối (Mu) thay đổi gần tuyệt đối tuyến tính so với thay đổi cường độ thép ống thép mối vùng 14 hệ Điều Hình 13.nối Ảnh hưởng củakhảo cườngsát độnhư thépthể ốnghiện mối nối Hình đến quan M -này có ý Hình 13 Ảnh hưởng cường độ thép ống mối nối đến quan hệ M − δ nghĩa giúp người thiết kế dễ dàng dự đốn khả chịu lực cấu kiện CFDST thay đổi cường độ thép ống mối nối Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 (a) Ứng suất thép TTPH ứng với trường hợp hệ số giảm cường độ thép 1,0 (a) Ứng suất thép TTPH ứng với trường hợp hệ số giảm cường độ thép 1,0 15 (b) Ứng thép TTPHứng ứngvới với trường giảm cường độ thép 1,6 1,6 (b) Ứng suấtsuất thép TTPH trườnghợp hợphệhệsốsố giảm cường độ thép Hình suất trong thép thép ống ống và mối mối nối nối ởở trạng trạng thái tháiphá pháhoại hoại Hình 14 14 Sự Sự giảm giảm ứng ứng suất 126 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 14 cho thấy giảm ứng suất thép ống mối nối trạng thái phá hoại (TTPH) cấu kiện CFDST cường độ thép ống mối nối thay đổi giảm xuống thú vị nhận thấy mômen uốn giới hạn cấu kiện CFDST có mối nối (Mu ) thay đổi gần tuyệt đối tuyến tính so với thay đổi cường độ thép ống thép mối nối vùng khảo sát thể Hình 14 Điều có ý nghĩa giúp người thiết kế dễ dàng dự đoán khả chịu lực cấu kiện CFDST thay đổi cường độ thép ống mối nối Kết luận Trong báo này, mơ hình phần tử hữu hạn mơ làm việc chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối xây dựng cấu kiện CFDST loại mối nối đề xuất chế tạo nhóm tác giả Khả chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối nghiên cứu đánh giá thơng qua thí nghiệm phân tích mơ hình PTHH, từ rút số kết luận sau: - Mơ hình PTHH xây dựng phần mềm ABAQUS nghiên cứu mơ xác làm việc chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối - Cường độ chịu nén bê tơng có ảnh hưởng lớn đến ứng xử chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối giai đoạn cấu kiện làm việc đàn hồi vùng đàn hồi (chảy dẻo) Sự thay đổi khả chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối thay đổi gần tuyến tính với cường độ chịu nén bê tông vùng khảo sát từ 40 MPa đến 100 MPa - Cường độ thép ống thép mối nối có ảnh hưởng lớn đến ứng xử chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối cấu kiện chuyển qua giai đoạn làm việc vùng đàn hồi (chảy dẻo) ảnh hướng lớn đển khả chịu uốn cấu kiện Sự thay đổi khả chịu uốn cấu kiện CFDST có mối nối thay đổi gần tuyệt đối tuyến tính với thay đổi cường độ thép ống mối nối vùng khảo sát Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ trường Đại học Xây dựng thông qua Đề tài Khoa học Công nghệ cấp Trường năm 2019, mã số: 75-2019/KHXD Tài liệu tham khảo [1] Han, L.-H., Huang, H., Tao, Z., Zhao, X.-L (2006) Concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) beam–columns subjected to cyclic bending Engineering Structures, 28(12):1698–1714 [2] Tao, Z., Han, L.-H (2006) Behaviour of concrete-filled double skin rectangular steel tubular beam– columns Journal of Constructional Steel Research, 62(7):631–646 [3] Tao, Z., Han, L.-H., Zhao, X.-L (2004) Behaviour of concrete-filled double skin (CHS inner and CHS outer) steel tubular stub columns and beam-columns Journal of Constructional Steel Research, 60(8): 1129–1158 [4] Han, L.-H., Tao, Z., Liao, F.-Y., Xu, Y (2010) Tests on cyclic performance of FRP–concrete–steel doubleskin tubular columns Thin-Walled Structures, 48(6):430–439 [5] Han, L.-H., Li, Y.-J., Liao, F.-Y (2011) Concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) columns subjected to long-term sustained loading Thin-Walled Structures, 49(12):1534–1543 [6] Wang, R., Han, L.-H., Tao, Z (2015) Behavior of FRP–concrete–steel double skin tubular members under lateral impact: experimental study Thin-Walled Structures, 95:363–373 [7] Huang, H., Han, L.-H., Zhao, X.-L (2013) Investigation on concrete filled double skin steel tubes (CFDSTs) under pure torsion Journal of Constructional Steel Research, 90:221–234 127 Việt, V Q., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [8] Pagoulatou, M., Sheehan, T., Dai, X H., Lam, D (2014) Finite element analysis on the capacity of circular concrete-filled double-skin steel tubular (CFDST) stub columns Engineering Structures, 72: 102–112 [9] EN 1994-1-1:2004 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings European Committee for Standardization [10] Huang, H., Han, L.-H., Tao, Z., Zhao, X.-L (2010) Analytical behaviour of concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) stub columns Journal of Constructional Steel Research, 66(4):542–555 [11] Viet, V Q., Ha, H., Hoan, P T (2019) Evaluation of ultimate bending moment of circular concrete– filled double skin steel tubes using finite element analysis Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-NUCE, 13(1):21–32 [12] AASHTO LRFD (2012) Design specifications p 1661 [13] Eom, S.-S., Vu, Q.-V., Choi, J.-H., Park, H.-H., Kim, S.-E (2019) Flexural behavior of concrete-filled double skin steel tubes with a joint Journal of Constructional Steel Research, 155:260–272 [14] KS D 3515:2014 Rolled steels for welded structures Korean Standards Association [15] KS F 2405:2010 Standard test method for compressive strength of concrete Korean Standards Association [16] ABAQUS (2014) Analysis user’s manual version 6.14 Dassault Systems [17] Lubliner, J., Oliver, J., Oller, S., O˜nate, E (1989) A plastic-damage model for concrete International Journal of solids and structures, 25(3):299–326 [18] Lee, J., Fenves, G L (1998) Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures Journal of Engineering Mechanics, 124(8):892–900 [19] Tsai, W T (1988) Uniaxial compressional stress-strain relation of concrete Journal of Structural Engineering, 114(9):2133–2136 [20] EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings European Committee for Standardization 128 ... NUCE 2019 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU UỐN CỦA ỐNG TRỊN HAI LỚP THÉP NHỒI BÊ TƠNG CĨ LIÊN KẾT MỐI NỐI BẰNG MƠ (a) Dạng phá hoại ổn định cục ống thép từ thực nghiệm mô PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN (a)(a)... đảm bảo chịu lực cần thiết Bài báo sử dụng phương pháp mô phần tử hữu hạn (PTHH) để nghiên cứu khả chịu uốn cấu kiện ống tròn hai lớp thép nhồi bê tơng có mối nối dùng để liên kết cấu kiện có kích... nghiên cứu khả chịu uốn cấu kiện CFDST có liên kết mối nối bê tông dày 200 mm lấp đầy vào khoảng trống ống thép ngồi Thí nghiệm cấu kiện CFDST có mối nối chịu uốn Hệ thống liên kết chống cắt trượt