Đánh giá khả năng chống cắt của dầm cao bê tông cốt thép bằng mô hình Simplified Softened Strut and Tie

6 9 0
  • Loading ...
1/6 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 11/02/2020, 12:54

Mô hình giàn ảo đã được ứng dụng rộng rãi vào việc tính toán và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép và được quy định cụ thể trong tiêu chuẩn thiết kế ACI 318-14. Mô hình giàn ảo chỉ xét đến điều kiện cân bằng về lực, bỏ qua bằng về biến dạng. Mô hình “Softened Strut and Tie” xét đến đồng thời điều kiện cân bằng về lực, biến dạng và điều kiện tương thích khi đánh giá khả năng chống cắt của dầm cao bê tông cốt thép. Trần Đăng Bảo Đánh giá khả chống cắt dầm cao bê tông cốt thép ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG CẮT CỦA DẦM CAO BÊ TÔNG CỐT THÉP BẰNG MƠ HÌNH SIMPLIFIED SOFTENED STRUT AND TIE Trần Đăng Bảo(1) (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận 29/12/2016; Chấp nhận đăng 29/01/2017; Email: baotd@tdmu.edu.vn Tóm tắt Mơ hình giàn ảo ứng dụng rộng rãi vào việc tính tốn thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép qui định cụ thể tiêu chuẩn thiết kế ACI 318-14 Mơ hình giàn ảo xét đến điều kiện cân lực, bỏ qua điều kiện cân biến dạng Mơ hình “Softened Strut and Tie” xét đến đồng thời điều kiện cân lực, biến dạng điều kiện tương thích đánh giá khả chống cắt dầm cao bê tơng cốt thép Tuy nhiên việc tính tốn với mơ hình phức tạp Bài báo giới thiệu phương pháp đơn giản dựa mơ hình “Softened Strut and Tie”, gọi mơ hình “Simplified Softened Strut and Tie” Kết tính tốn khả chống cắt dầm cao bê tông cốt thép sử dụng mơ hình “Simplified Softened Strut and Tie” mơ hình giào ảo ACI 31814 so sánh với kết thực nghiệm Kết so sánh cho thấy mơ hình “Simplified Softened Strut and Tie” cho kết xác mơ hình giàn ảo Từ khóa: dầm cao, mơ hình softened strut and tie, ACI code Abstract SHEAR STRENGTH PREDICTION OF REINFORCED CONCRETE DEEP BEAM BY SIMPLIFIED SOFTENED STRUT AND TIE MODEL The strut and tie model (STM) has been widely used for analysis and design of reinforced concrete structure STM has also been incorporated into ACI 318-14 code In the convention strut and tie model, the stresses are usually determined by the equilibrium condition alone regardless the strain compatibility conditions In order to satisfy simultaneously the equilibrium, compatibility and constitutive laws of cracked reinforced concrete (RC), the Softened Strut and Tie Model (SST) has been used for predicting the shear strength of RC deep beam However, the SST model is still complicated This paper aims to introduce a simpler method based on SST to predict the shear strength of RC deep beam, which is denoted “Simplified Softened Strut and Tie Model- SSST” The shear strengths predicted by SSST and STM of ACI 318-14 are compared with available test results The comparision shows that SSST can predict the shear strengths of RC deep beam more accurately than STM of ACI 318-14 code 82 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Giới thiệu Dầm cao bê tông cốt thép cấu kiện thường gặp thực tế Tiêu chuẩn ACI 31814 đưa dẫn để tính tốn dầm cao theo mơ hình giàn ảo Tuy nhiên mơ hình giàn ảo xét điều kiện cân lực bỏ qua điều kiện cân biến dạng Để khắc phục điều Hwang SJ [1] đề nghị mô hình Softened Strut and Tie SST có xét điều kiện cân lực, biến dạng điều kiện tương thích bê tơng nứt Mơ hình SST thực tính tốn theo số vòng lặp cần tiến hành máy tính Để việc tính tốn thuận tiện Hwang S.J dựa mơ hình SST đề xuất mơ hình Simplified Softened Strut and Tie - SSST [2] Bài báo tiến hành so sánh việc đánh giá khả chống cắt dầm cao hai phương pháp: mơ hình giàn ảo theo tiêu chuẩn ACI 318-14 [4] mơ hình SSST qua 12 mẫu thí nghiệm dầm cao bê tơng cốt thép thực Wen-You Lu đồng nghiệp [3] Mơ hình simplefied softened strut and tie (SSST) Mối quan hệ gữa lực cắt ngang đứng theo hình 1: Vbv jd  Vbh a ' (1) Vbv : lực cắt theo phương thẳng đứng; Vbh : lực cắt theo phương ngang; jd : cánh tay đòn ngẫu lực xác định [5]: jd  a  kd / (2) kd : chiều cao vùng nén xác định sau [5]: k  [n  (n  1)  ']2  2[n  (n  1)  ' d '/ d ]  [n  (n  1)  '] (3) Trong đó: n=Es/Ec, Es, Ec : modul đàn hồi thép bê tông As A' (4) ;  '  s (5) bd bd ' As , As : diện tích cốt thép vùng chịu kéo chịu nén dầm cao  Hình Tải trọng cấu truyền lực dầm cao [1] Pu a'  Vbv   Vbh Vbv r jd   ac Vbv v a 83 Fh d  T   C h Vbh Fv Vbv  a' Trần Đăng Bảo Đánh giá khả chống cắt dầm cao bê tông cốt thép   a'  a  ac (6) ac : bề rộng cột  jd    a'  Góc nghiêng  chống xác định theo [5]:   tan 1  Tiết diện ngang chống xác định sau: As  as  bs Trong đó: bs: bề rộng chống ( bề rộng dầm cao) a as : chiều dày chống tính theo [5]: as  (kd )   c   2 3,35 ( MPa) Hệ số mềm hố bê tơng [2]:   (10) f c' Chỉ số thép giằng ngang chống với lượng thép đủ [2]: Kh  (11)  0.2( h   h2 ) (8) 2 tan   (9) (12) #3 150 100 80 Hình Chi tiết mẫu thí nghiệm dầm cao (đơn vị mm)[3] 80 h  (7) 300 H V 150 2#5 300 d=270 150 100 100 a a 700 Chỉ số thép giằng ngang chống [2]: K h   ( K h  1) 84 Ath f yh Fh 150 #3 80 150 #3 50 40 80 50 40 (13) Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Ath , f yh : diện tích thép giằng ngang cường độ chảy dẻo thép ngang, Fh : lực kéo giằng ngang [2]: Fh   h Kh fc' Astr cos (14) Chỉ số thép giằng đứng chống với lượng thép đủ [2]: Kv  2cot   v  (15)  0.2( v   v2 ) (16) Chỉ số thép giằng đứng chống [2]: Kv   ( Kv  1) Atv f yv (17) Fv Atv , f yv : diện tích thép giằng đứng cường độ chảy dẻo thép giằng đứng, Fv : lực kéo giằng đứng [2]: Fv   v Kv fc' Astr sin  (18) Khả chịu lực nén chống [2] : Cd  ( Kh  Kv  1) f Astr ' c Khả chống cắt dầm cao [2]: Vbv,cal  Cd sin  (19) (20) Thí nghiệm kiểm chứng Để đánh giá khả chống cắt dầm cao hai phương pháp: mơ hình giàn ảo theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mơ hình SSST báo sử dụng kết thí nghiệm WenYou Lu et al [3] để kiểm chứng Hình trình bày chi tiết thí nghiệm, bảng trình bày chi tiết mẫu Thép #3 cường độ chảy dẻo fy= 390MPa sử dụng làm thép giằng ngang, đứng, thép cột Thép #5 cường độ chảy dẻo fy= 374MPa sử dụng làm thép chịu uốn Bảng Kết tính tốn chống, giằng mơ hình giàn ảo chi tiết Dầm L(mm) a(mm) b(mm) d(mm) f’c(MPa) Thép uốn 10 11 12 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 700 300 200 150 300 250 300 250 200 150 300 250 200 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 270 270 270 270 270 270 270 270 270 270 270 270 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 34.6 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 2- #5 Thép giằng ngang 3- #3 3- #3 3- #3 3- #3 3- #3 Thép giằng đứng 1- #3 1- #3 1- #3 1- #3 1- #3 1- #3 1- #3 Kết Kết tính tốn khả chống cắt dầm cao hai phương pháp: mơ hình giàn ảo theo tiêu chuẩn ACI 318-14 mơ hình SSST so sánh với thí nghiệm kiểm chứng trình bày bảng Bảng Kết tính toán khả chống cắt dầm cao Dầm Vbv,test kN Mơ hình SSST Vbv,cal Vbv ,test kN Vbv,cal kN Vbv ,test 150.9 142.34 92.01 1.64 Vbv ,cal 1.06 85 ACI 318-14 Vbv ,cal Trần Đăng Bảo 10 11 12 182.3 203.4 149.5 188.2 142.6 173.5 168.1 208.3 174.9 222.0 236.2 Đánh giá khả chống cắt dầm cao bê tông cốt thép 175.86 193.90 150.64 174.54 160.05 172.76 183.58 195.37 168.34 189.03 218.15 1.04 1.05 0.99 1.08 0.89 1.00 0.92 1.07 1.04 1.17 1.08 136.45 148.32 95.41 116.15 92.01 112.01 136.45 148.32 95.41 116.15 148.41 1.34 1.37 1.57 1.62 1.55 1.55 1.23 1.40 1.83 1.91 1.59 Giá trị trung bình độ lệch tỷ số lực cắt thí nghiệm lực cắt tính tốn theo mơ hình SSST đơn giản 1.03 0.076, theo tiêu chuẩn ACI 318-14 1.56 0.197 Điều chứng tỏ đánh giá lực cắt theo mơ hình SSST cho kết xác so với ACI 318-14 Hình So sánh kết hai phương pháp đánh giá khả chống cắt dầm cao Kết luận Mơ hình SSST xét đến ảnh hưởng thép giằng ngang, đứng (hệ số K) hệ số mềm hóa  đến khả chống cắt dầm cao Tiêu chuẩn ACI 318-14 [4] đưa dẫn cấu tạo thép giằng giằng ngang đứng theo điều 23.5 nhiên việc xét ảnh hưởng chúng đến khả chống cắt dầm cao không cụ thể chi tiết Do mơ hình SSST đánh giá khả chống cắt dầm cao xác tiêu chuẩn ACI 318-14 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hwang SJ, Lin Ijm YU HW (2000), Shear strength prediction for deep beam, ACI Struct J, 97(3): 367-376 [2] Hwang SJ, Lee HJ (2002), Shear prediction for discontinuity regions by softened strut and tie model, Journal of Structural Engineering, ASCE 0733-9445(2002)128:12, 1519-1526 [3] Wen-You Lu, Ming- Che Lin (2015), Test of reinforced concrete deep beams, Computers and Concrete, Vol 15, No.3 (2015) 357-372 [4] ACI Committee 318 (2014), Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary (318R-14)”, American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich, 2014, 524 pp [5] Erwin Lim, Shyh-Jiann Hwang (2016), Modeling of the strut and tie parameter of deep beams for shear strength prediction, Engineering Structures 108(2016) 104-112 86 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 87 ... tiện Hwang S.J dựa mơ hình SST đề xuất mơ hình Simplified Softened Strut and Tie - SSST [2] Bài báo tiến hành so sánh việc đánh giá khả chống cắt dầm cao hai phương pháp: mơ hình giàn ảo theo tiêu... ACI 318-14 Hình So sánh kết hai phương pháp đánh giá khả chống cắt dầm cao Kết luận Mơ hình SSST xét đến ảnh hưởng thép giằng ngang, đứng (hệ số K) hệ số mềm hóa  đến khả chống cắt dầm cao Tiêu... sin  (18) Khả chịu lực nén chống [2] : Cd  ( Kh  Kv  1) f Astr ' c Khả chống cắt dầm cao [2]: Vbv,cal  Cd sin  (19) (20) Thí nghiệm kiểm chứng Để đánh giá khả chống cắt dầm cao hai phương
- Xem thêm -

Xem thêm: Đánh giá khả năng chống cắt của dầm cao bê tông cốt thép bằng mô hình Simplified Softened Strut and Tie, Đánh giá khả năng chống cắt của dầm cao bê tông cốt thép bằng mô hình Simplified Softened Strut and Tie

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn