Luận văn Khảo sát các mô hình phá hoại dẻo của dầm bê tông xỉ cốt thép trong thí nghiệm uốn ba điểm (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Khảo sát các mô hình phá hoại dẻo của dầm bê tông xỉ cốt thép trong thí nghiệm uốn ba điểm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤT THÀNH KHẢO SÁT CÁC MÔ HÌNH PHÁ HOẠI DẺO CỦA DẦM BÊ TÔNG XỈ CỐT THÉP TRONG THÍ NGHIỆM UỐN BA ĐIỂM NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG DD & CN - 60580208 S K C0 0 4 9 0 9 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤT THÀNH KHẢO SÁT CÁC MÔ HÌNH PHÁ HOẠI DẺO CỦA DẦM BÊ TÔNG XỈ CỐT THÉP TRONG THÍ NGHIỆM UỐN BA ĐIỂM NGÀNH: KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 1
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤT THÀNH KHẢO SÁT CÁC MÔ HÌNH PHÁ HOẠI DẺO CỦA DẦM BÊ TÔNG XỈ CỐT THÉP TRONG THÍ NGHIỆM UỐN BA ĐIỂM NGÀNH: KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hƣớng dẫn khoa học: T.S LÊ ANH THẮNG 2
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Tất Thành Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 23/10/1992 Nơi sinh: An Giang Quê quán: Đồng Tháp Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: CC 234 – Phan Văn Trị - Q.Bình Thạnh - TPHCM Điện thoại nhà riêng: 01275.233.280 E-mail: ksnguyentatthanh92@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 2010 đến 2014 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Cần Thơ Ngành học: Kỹ thuật xây dựng công trình DD và CN Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: THIẾT KẾ KHÁCH SẠN NHA TRANG Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Trường Đại học Cần Thơ Ngƣời hƣớng dẫn: Ths. Lê Tuấn Tú (HD kết cấu). Ths. Phạm Anh Du (HD kết cấu móng). Kts. Phạm Xuân Hào (HD kiến trúc). III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: i
5. Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm ii
6. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 (Ký tên và ghi rõ họ tên) NGUYỄN TẤT THÀNH iii
7. CẢM TẠ Sau thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, được sự chỉ hỗ trợ cuả quý thầy trong trường. Tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng quý thầy của trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập nâng cao cả tri thức và lối sống. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa cùng các Thầy Cô khoa Xây Dựng và Cơ Học Ứng Dụng đã quan tâm, giảng dạy và truyền đạt kiến thức vô cùng quý báo trong quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của tôi Và đặc biệt tôi vô cùng biết ơn Thầy Lê Anh Thắng đã tận tình giúp đỡ và hỗ trợ chỉ bảo tôi ngay từ bước đầu làm luận văn; trang bị và truyền đạt cho tôi những kinh nghiệm, kiến thức quý báo để nghiên cứu, cũng như gợi mở những phương hướng thực hiện, hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp. Và cảm ơn các bạn lớp XDC2015A cũng nhƣ các lớp khác đã nhiệt tình giúp đở và chân thành góp ý kiến để luận văn hoàn chỉnh hơn. Luận văn tốt nghiệp là quá trình nghiên cứu lâu dài và sự hỗ trợ quý Thầy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM. Tuy rằng luận văn này được thực hiện với sự cố gắng lớn lao, nhưng cũng không ít sai sót trong quá trình nghiên cứu. Rất mong nhận được sự quan tâm góp ý kiến, cũng như chỉ bảo thật nhiều của quý thầy để luận văn được hoàn thiện hơn. Trân trọng! Thành Phố Hồ Chính Minh,ngày 16 tháng 09 năm 2016 Học viên thực hiện Nguyễn Tất Thành Lớp XDC 2015A 1
8. TÓM TẮT Việc sử dụng vật liệu xỉ thép ứng dụng trong xây dựng là một hƣớng nghiên cứu phát triển ở Việt Nam. Xỉ thép có tính chất tƣơng tự nhằm thay thế đá tự nhiên trong bê tông. Trong nghiên cứu này, đƣa ra đánh giá quá trình mô phỏng mô hình dầm bê tông cốt thép mà thay thế cốt liệu lớn bằng xỉ. Việc đánh giá mô hình đƣợc dựa trên kết quả thực nghiệm, tiến trình mô phỏng và thông số định nghĩa trong mô hình. Mô hình và phân tích đƣợc thể hiện thông qua phần mền Abaqus. Hai mô hình đƣờng cong quan hệ ứng suất và biến dạng của bê tông đƣợc lựa chọn để đánh giá quá trình mô phỏng dầm. Mỗi mô hình có hai đƣờng cong ứng xử ở hai trạng thái làm việc của bê tông. Vật liệu bê tông đƣợc mô phỏng bằng cả miền chịu kéo và chịu nén. Trong nghiên cứu này, Sự kết hợp giữa hai mô hình số thép với hai mô hình bê tông để tìm sự kết hợp phù hợp. Tỉ lệ chia phần tử cũng là một đề xuất khi mô phỏng dầm. Mô hình đƣợc đánh giá chính xác khi sai số giữa hai biểu đồ đƣờng cong quan hệ lực và chuyển vị dầm giữa mô phỏng và thực nghiệm nhỏ nhất. Trong phân tích mô hình mô phỏng, dầm bê tông xỉ cốt thép đƣợc mô phỏng dựa vào thực nghiệm và mô hình số vật liệu của bê tông thƣờng (RCB). So sánh biểu đồ thực nghiệm và mô phỏng để phân tích đƣa ra nhận xét. Tƣơng tự kết quả mô phỏng của dầm bê tông thƣờng (RCB) và dầm bê tông xỉ (SRCB) cũng đƣợc so sánh. Từ kết quả so sánh này, Nghiên cứu này chỉ ra rằng có thể sử dụng thông số mô hình bê tông thƣờng để mô phỏng cho dầm bê tông xỉ và đƣa ra sai số cần thiết khi sử dụng giả thuyết này. 2
9. ABSTRACT Using slag in construction is a promisingly research direction for sustainable development in Vietnam. The properties of slag are expected to replaceable large particles in concretes. The article discusses the process of validating computational models of concrete beams in which large particles is replaced by steel slag. The model evaluation was conducted on the basis of experimental results and covers the process of modeling and identification of parameters in the model. The modeling and analysis is conducted in supported environment of Abaqus. Two models of stress-strain relationship of concretes are chosen for consideration in beams modeling processes. Each model has two curves representing behaviors in both stages of concretes. Concretes material is simulated both compression and tension processes. They are combined with two steel reinforcement models to find suitable models of slag concretes. A meshed size is also proposed for the beams modeling. Small errors between two relationship curves of load and mid-span deflection indicates that the validation is successes. Moreover, In this simple supported beam analysis, the model of SRCB was conducted on the basis of experimental and computational models of concrete beams in which use crushed limestone aggregate concretes (RCB). Finally, the results of the experimentation and the Abaqus analysis were comprared in a diagram. Similarly, the results of the model of SRCB and models of RCB also were comprared. From the results of this comparison, The article shows that can use the process of modeling and identification of parameters of the model of RCB to simulate for SRCB and shows that degree of accuracy when using the model of RCB to simulate for SRCB. 3
10. MỤC LỤC Trang tự đầu Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH CÁ NHÂN i CẢM TẠ ii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH HÌNH x DANH SÁCH BẢNG xiv Chƣơng 1 – TỔNG QUAN 1 1.1. Tổng Quan 1 1.1.1. Phƣơng pháp mô phỏng tính toán 1 1.1.2. Bê tông xỉ cốt thép 4 1.2. Sự cần thiết của đề tài và mục tiêu nghiên cứu 4 1.2.1. Tính cấp thiết của đề tài 5 1.2.2. Mục đích nghiên cứu đề tài 5 1.2.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu đề tài 5 1.2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 5 1.2.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 5 Chƣơng 2 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 2.1. Công nghệ mô phỏng dầm 6 2.1.1. Khái niệm về mô phỏng 6 2.1.2. Ƣu và nhƣợc điểm mô phỏng 7 2.1.3. Một số loại mô phỏng dầm bê tông cốt thép 7 2.1.4. Phƣơng pháp mô phỏng ba chiều (3D) 9 4
11. 2.1.5. Phƣơng pháp mô phỏng hai chiều (2D) 10 2.2. Phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong mô phỏng dầm 10 2.3. Mô hình phá hoại dẻo cho dầm bê tông cốt thép 12 2.4. Mô hình vật liệu bê tông trong mô phỏng 13 2.4.1. Mô hình vật liệu bê tông trong ABAQUS 13 2.4.2. Một số mô hình số vật liệu bê tông 16 2.5. Mô hình vật liệu thép trong mô phỏng 23 2.5.1. Mô hình vật liệu thép đàn dẻo lý tƣởng (SEPL) 23 2.5.2. Mô hình vật liệu thép cải tiến đàn dẻo lý tƣởng (IEPL) 24 2.6. Thông số tính toán cho mô hình 25 2.6.1. Hệ số modul đàn hồi 27 2.6.2. Hệ số poission 27 2.6.3. Tỉ lệ chia phần tử (Size Mesh) 27 2.6.4. Thông số mô hình phá hoại dẻo 27 2.6.5. Loại phần tử trong mô phỏng 28 2.6.6. Mô hình bám dính vật liệu bê tông và cốt thép chịu lực 28 2.7. Giới thiệu tổng quan về phần mền Abaqus 27 Chƣơng 3 - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CỦA DẦM 29 3.1. Các tính toán nén mẫu để lấy thông số đầu vào cho mô hình 31 3.1.1. Cấp phối bê tông sử dụng trong thí nghiệm 31 3.1.2. Kết quả nén cƣờng độ 31 3.2. Thí nghiệm cấu kiện dầm chịu uốn ba điểm 32 3.2.1. Mục đích thí nghiệm 32 3.2.2. Dụng cụ thí nghiệm cấu kiện dầm 32 3.2.3. Công tác chuẩn bị 35 5
12. 3.2.4. Trình tự thí nghiệm 36 3.2.5. Kiểm tra mẫu thử 37 3.3. Kết quả thực nghiệm dầm bê tông xỉ 39 3.3.1. Chuyển vị giữa dầm 39 3.3.2. Biến dạng giữa dầm 39 3.3.3. Biến dạng tại ¼ dầm 40 Chƣơng 4 - THIẾT LẬP MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀN ABAQUS 42 4.1. Thông số tính toán cho mô hình 42 4.1.1. Mô hình vật liệu bê tông 42 4.1.2. Mô hình vật liệu thép 46 4.1.3. Loại phần tử mô phỏng và tỉ lệ chia phần tử 47 4.2. Các bƣớc mô hình hóa trên phần mền ABAQUS 48 4.2.1. Xây dựng cấu kiện 48 4.2.2. Định nghĩa vật liệu và thuộc tính mặt cắt 54 4.2.3. Định nghĩa lắp ghép cấu kiện 57 4.2.4. Định nghĩa ràng buộc 59 4.2.5. Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên 62 4.2.6. Chia lƣới cho cấu kiện dầm 64 4.2.7. Thiết lập các bƣớc phân tích 66 4.2.8. Công tác phân tích 66 4.2.9. Một số chú ý khi thiết lập phân tích mô hình 68 Chƣơng 5- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DẦM 69 5.1. Hƣớng nghiên cứu và so sánh 69 5.2. Kết quả mô phỏng dầm bê tông thƣờng và bê tông xỉ 70 5.3. Đánh giá sự chính xác mô hình mô phỏng 70 6
13. 5.3.1. So sánh tỉ lệ chia phần tử 70 5.3.2. Đánh giá sự chính xác mô hình số vật liệu 71 5.3.3. So sánh kết quả mô hình bê tông thƣờng và bê tông xỉ 76 Chƣơng 6 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DẦM 80 6.1. Kết luận và đánh giá 80 6.2. Hƣớng nghiên cứu tiếp theo .80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .82 7
14. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Mô phỏng dầm bê tông cốt thép 10 Hình 2.2: Mô hình độ cứng chịu kéo bê tông (Abaqus Manual 2008) 14 Hình 2.3: Mô hình đƣờng cong quan hệ ứng suất và biến dạng 15 Hình 2.4: Kết quả so sánh mô phỏng và thí nghiệm thực 16 Hình 2.5: Mô hình độ cứng chịu kéo - Nayal và Rasheed (2006) 18 Hình 2.6: Mô hình độ cứng chịu kéo sửa đổi cho Abaqus 18 Hình 2.7: Mô hình đƣờng cong nén bê tông theo Hsu – Hsu 19 Hình 2.8: Đƣờng cong quan hệ ứng suất – biến dang miền chịu nén Hognestad 21 Hình 2.9: Đƣờng cong quan hệ ứng suất – biến dang miền chịu kéo Hognestad 22 Hình 2.10: Quan hệ ứng suất và biến dạng khái quát hóa của mô hình thép 21 Hình 2.11: Quan hệ ứng suất và biến dạng của mô hình thép (SEPL) 23 Hình 2.12 : Quan hệ ứng suất và biến dạng của mô hình thép IEPL 24 Hình 2.13 : Mô hình bám dính của 2 loại vật liệu 29 Hình 3.1: Strain gauge 33 Hình 3.2: Thiết bị đo chuyển vị 34 Hình 3.3: Máy uốn cấu kiện 34 Hình 3.4: Máy ghi số liệu thực nghiệm 35 Hình 3.5: Gia công cốt thép và ván khuôn 36 Hình 3.6: Quá trình trộn bê tông 36 8
15. Hình 3.7: Công tác đầm dùi 37 Hình 3.8: Mẫu thí nghiệm kích thƣớc 150 x 150 x150 mm 37 Hình 3.9: Mô hình thí nghiệm cấu kiện dầm 38 Hình 3.10: Thiết kế dầm tính toán 38 Hình 3.11: Vị trí Strain gauge và LVDT 38 Hình 3.12: Biểu đồ quan hệ chuyển vị và lực của dầm bê tông thƣờng 39 Hình 3.13: Biểu đồ quan hệ chuyển vị và lực của dầm bê tông xỉ 39 Hình 3.14: Biểu đồ quan hệ biến dạng giữa dầm và lực của dầm bê tông thƣờng 40 Hình 3.15: Biểu đồ quan hệ biến dạng giữa dầm và lực của dầm bê tông xỉ 40 Hình 3.16: Biểu đồ quan hệ biến dạng ¼ dầm và lực của dầm bê tông thƣờng 41 Hình 3.17: Biểu đồ quan hệ biến dạng ¼ dầm và lực của dầm bê tông xỉ 41 Hình 4.1: Cửa sổ Create Part trong Abaqus 49 Hình 4.2: Mô hình hình học hai chiều cấu kiện bê tông 50 Hình 4.3: Kích thƣớc mô hình hình học hai chiều cấu kiện bê tông 50 Hình 4.4: Cửa số Edit Base Extrusion 50 Hình 4.5: Mô hình ba chiều của cấu kiện dầm bê tông 51 Hình 4.6: Mô hình hai chiều của cấu kiện tấm đệm thép 51 Hình 4.7: Mô hình ba chiều của cấu kiện tấm đệm thép 52 Hình 4.8: Mô hình hình học hai chiều của cốt đai 52 Hình 4.9: Mô hình hình học ba chiều của cốt đai 53 Hình 4.10: Mô hình hình học hai chiều của cốt thép dọc 53 Hình 4.11: Mô hình hình học ba chiều của cốt thép dọc 54 Hình 4.12: Xác định thông số vật liệu bê tông 55 9
16. Hình 4.13: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho bê tông 56 Hình 4.14: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho cốt thép 57 Hình 4.15: Lựa đối tƣợng gán mặt cắt 57 Hình 4.16: Cửa sổ Edit Section Assignment 57 Hình 4.17: Cửa sổ Create Instance 58 Hình 4.18: Cửa sổ sao khi hoàn thành việc lắp ghép bê tông và đệm thép 59 Hình 4.19: Hoàn thành việc lắp ghép các đối tƣợng 60 Hình 4.20: Mô hình sau khi chia khối các đối tƣợng 60 Hình 4.21: Ràng buộc giữa cốt thép và bê tông 61 Hình 4.22: Gàn buộc giữa điểm đặt lực và dầm bê tông 62 Hình 4.23: Gàn buộc giữa tấm thép và dầm bê tông 63 Hình 4.24: Cửa sổ Edit Boundary Condition 64 Hình 4.25: Cửa sổ Global Seeds 65 Hình 4.26: Mô hình thiết lập chia lƣới 65 Hình 4.27: Thông báo về chia lƣới 66 Hình 4.28: Mạng lƣới phần tử hữu hạn dầm bê tông 66 Hình 4.29: Cửa sổ Edit Step 67 Hình 4.30: Cửa sổ Create Job 67 Hình 4.31: Cửa sổ Edit Job 68 Hình 4.32: Cửa sổ Job Manager 68 Hình 5.1: Kết quả mô phỏng dầm RCB 71 Hình 5.2: Kết quả mô phỏng dầm SRCB 71 Hình 5.3: Biểu đồ so sánh các tỉ lệ chia tại giá trị chuyển vị 0,035 72 10
17. Hình 5.4: Biểu đồ quan hệ lực và chuyển vị so sánh trƣờng hợp 1 dầm bê tông xỉ 74 Hình 5.5: Biểu đồ quan hệ lực và chuyển vị so sánh trƣờng hợp 2 dầm bê tông xỉ 76 Hình 5.6: Biểu đồ quan hệ lực và chuyển vị cho RCB và SRCB 78 Hình 5.12: Biểu đồ độ quan hệ tải trọng và ứng suất cốt thép cho RCB và SRCB. 79 Hình 6.1: Sự mở rộng vết nứt Abaqus. 82 Hình 6.2: Mô phỏng nút khung và chịu tải động. 82 11
18. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Thông số mô hình phá hoại dẻo 26 Bảng 3.1: Cấp phối sử dụng chế tạo bê tông xỉ 28 Bảng 3.2: Cấp phối sử dụng chế tạo bê tông thƣờng 28 Bảng 3.3: Cƣờng độ chịu nén mẫu bê tông thƣờng và bê tông xỉ 29 Bảng 4.1: Thông số đặc trƣng của bê tông thƣờng và bê tông xỉ 39 Bảng 4.2: Thông số miền chịu nén của mô hình Hsu-Hsu 40 Bảng 4.3: Thông số miền chịu kéo của mô hình Hsu-Hsu 40 Bảng 4.4: Thông số miền chịu nén của mô hình E. Hognestad 41 Bảng 4.5: Thông số miền chịu kéo của mô hình E. Hognestad 42 Bảng 4.6: Thông số đặc trƣng của cốt thép 42 Bảng 4.7: Thông số đặc trƣng của mô hình SEPL 43 Bảng 4.8: Thông số đặc trƣng của mô hình IEPL 43 Bảng 4.9: Loại phần tử mô phỏng dầm 44 Bảng 4.10: Thông số mô hình phá hoại dẻo mô hình 44 Bảng 5.1: Kết quả lực và chuyển vị giữa dầm cho nhiều tỉ lệ chia 68 12
19. Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan. 1.1.1. Phƣơng pháp mô phỏng tính toán. Hiện nay, các cấu kiện trong công trình xây dựng đƣợc làm việc với nhiều hình thức khác nhau. Để hiểu rõ các ứng xử của chúng trong quá trình làm việc là điều rất cần thiết vì khi đó sẽ tính toán đƣợc rũi ro, cũng nhƣ dự trù phƣơng án thiết kế kết cấu phù hợp và hiệu quả với ứng xử đó tránh trƣờng hợp phát sinh rũi ro gây ảnh hƣởng đến sự an toàn công trình. Nhiều phƣơng pháp đã đƣợc sử dụng để nghiên cứu ứng xử cấu kiện bê tông cốt thép, trong đó có hai phƣơng pháp thƣờng sử dụng nhất là phƣơng pháp thí nghiệm và phƣơng pháp mô phỏng. Nhƣng phƣơng pháp thí nghiệm có thể cho biết đƣợc ứng xử thực của kết cấu nhƣng lại tồn tại những khuyết điểm: thời gian nghiên cứu lâu, chỉ phù hợp với cấu kiện kích thƣớc (cấu kiện mà có thể thí nghiệm) và tốn rất nhiều kinh phí để thí nghiệm cấu kiện. Những năm gần đây, việc sử dụng phần tử hữu hạn (PTHH) trong xây dựng trở nên phổ biến do sự phát triển không ngừng của công nghệ máy tính, mà chƣơng trình toán Abaqus là một trong những lựa chọn tốt nhất để mô phỏng và phân tích ứng xử cấu kiện bê tông cốt thép nói riêng và mô phỏng tính toán nói chung. Tuy nhiên, ứng xử vật liệu trong miền dẻo của kết cấu bê tông cốt thép là tƣơng đối phức tạp do thuộc tính phi tuyến của vết nứt và nén vở bê tông trong giai đoạn đẻo. Thực tế phải cần một sự kết hợp mô phỏng đƣợc thực hiện trƣớc và kết quả thí nghiệm dùng để kiểm chứng và hiệu chỉnh. Sau đó, mới dùng phƣơng pháp mô phỏng cho cấu kiện khác. Trong nghiên cứu này, mô phỏng bằng phần mền Abaqus và thí nghiệm đối chứng đƣợc thực hiện cho cấu kiện dầm chịu uốn ba điểm để đƣa ra những phân tích và bình luận. 1
20. Nhiều nghiên cứu đã đƣa ra đƣợc mô hình hóa cấu kiện bê tông. Từ đó có thể sử dụng các thông số tính toán từ phần mền để hiểu rỏ hơn ứng xử cấu kiện bê tông dƣới tác dụng lực tác động. Một số nghiên cứu nhƣ sau: + Nghiên cứu “ Nghiên cứu ứng xử của nút khung bê tông cốt thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn” của tác giả Ths. Lê Đăng Dũng – Bộ môn kết cấu xây dựng – Viện kỹ thuật xây dựng. Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng phần mền Abaqus (SIMULA 2008) để mô phỏng tính toán nút khung bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn. Từ mô phỏng , tác giả trình bày sự làm việc và khảo sát sự phá hủy của nút khung khi thay đổi độ lệch tâm giữa dầm và cột. + Nghiên cứu “ Mô hình phần tử hữu hạn và thí nghiệm kiểm chứng ứng xử không đàn hồi của kết cấu bê tông cốt thép” của tác giả Nguyễn Trần Trung, Phạm Hữu Huy, Lƣ Quang Hải, Hồ Hữu Chỉnh. Các tác giả đã mô phỏng tính toán phần tử hữu hạn bằng chƣơng trình ANSYS. Dựa và mô hình tác giả phân tích đƣợc ứng xử phi tuyến của các cấu kiện dầm cột bê tông cốt thép, trong đó phần tử SOLID dùng để mô phỏng vật liệu bê tông, LINK dùng để mô phỏng vật liệu cốt thép. + Nghiên cứu “Nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép được tăng cường bằng bê tông lưới cốt dệt” của tác giả Nguyễn Huy Cƣờng, Vũ Văn Hiệp, Lê Đăng Dũng. Trong nghiên cứu này, các tác giả trình bày nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép đƣợc tăng cƣờng bằng lƣới dệt bê tông bên ngoài. Tác giả sử dụng phƣơng pháp tính toán phần tử hữu hạn bằng phần mền Abaqus. Phần mền Abaqus đƣợc sử dụng để mô phỏng sự làm việc chịu uốn của kết cấu, có xét đến đặc điểm làm việc phi tuyến của vật liệu, cũng nhƣ hình học. Mô hình ứng xử bám dính giữa hai lớp vật liệu bê tông và lƣới dệt sử dụng để mô tả chính xác sự làm việc, cũng nhƣ cơ chế phá hoại của kết cấu dầm đƣợc gia cƣờng. 2
21. + Nghiên cứu “ A Material Model for Flexuaral Crack Simulation in Reinforced Concrete Elements Using Abaqus” của tác giả Wahalathantri.B.L , Thambiratnam.D.P , Chan.T.H.T , FAWZIA.S . Trong nghiên cứu này, Các tác giả đƣa ra đƣợc các mô hình ứng xử vật liệu bê tông cốt thép cho phần mền Abaqus. Mô hình mô tả ứng xử vật liệu thì bao gồm mô hình quan hệ ứng suất biến dạng miền nén, và sự phá hoại miền kéo. Tác giả cũng mô phỏng tính toán ứng xử của dầm chịu uốn. Thông qua kết quả, tác giả cho chúng ta sự chính xác của các mô hình mô tả ứng xử vật liệu bê tông cốt thép. + Nghiên cứu “ Nolinear Analysis of Reinforced Con concrete Beam Bending Failure Experimentation Based on Abaqus” của các tác giả Deng Sihua, Qie Ze, Wang Li. Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn dựa trên phần mền Abaqus. Trong phân tích tính toán dầm thì các tác giả lựa chọn mô hình phá hoại dẻo để sử dụng tính toán mô phỏng dầm chịu uốn. Tác giả phân tích ứng xử sự làm việc và phá hoại của dầm chịu uốn. + Nghiên cứu “Modeling of Concrete for Nonlinear Analysis Using Finite Element Code Abaqus” của các tác giả S.V. Chaudhari và M.A.Chakrabaeti. Trong nghiên cứu này, tác giả đã phân tích tính toán tính chất vật liệu bê tông có xét đến tính phi tuyến. Tác giả sử dụng phƣơng pháo phần tử hữu hạn thông qua phần mền Abaqus. Trong mô hình tính toán, tác giả đã sử dụng mô hình 3D và mô hình phá hoại dẻo và mô hình vết nứt rời rạc qua đó so sánh sự chính xác của hai mô hình khi mô phỏng tính toán cấu kiện dầm chịu uốn. Vì vậy, Nghiên cứu bằng phƣơng pháp bằng phƣơng pháp mô phỏng rất phát triển để nghiên cứu ứng xử cấu kiện dầm. Phƣơng pháp này có nhiều ƣu điểm nhƣng khả năng khảo sát ứng cấu kiện: tiết kiệm thời gian nghiên cứu, có thể ứng dụng trên nhiều cấu kiện, thay đổi thông số mô hình tƣơng 3