I. Giới thiệu chung
Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép (BTCT) bị cháy là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt là trong bối cảnh hỏa hoạn. Hỏa hoạn gây ra những tác động tiêu cực đến khả năng chịu lực của các cấu kiện BTCT, làm tăng biến dạng và giảm khả năng chịu tải. Do đó, việc đánh giá và tính toán khả năng chịu lực của dầm BTCT trong điều kiện cháy là cần thiết. Luận văn này nhằm mục đích nghiên cứu tổng quan về tình hình nghiên cứu dầm BTCT bị cháy, từ đó đưa ra các phương pháp mô phỏng ứng xử uốn của dầm khi bị cháy. Qua đó, đánh giá được sự ảnh hưởng của lớp bê tông bảo vệ đến độ võng và khả năng chịu lực của dầm BTCT.
1.1 Mục đích nghiên cứu
Mục đích chính của nghiên cứu là phân tích và mô phỏng ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép khi bị cháy. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc xác định mối quan hệ giữa thời gian cháy và độ võng của dầm, cũng như ảnh hưởng của chiều dày lớp bê tông bảo vệ đến khả năng chịu lực của dầm. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế các kết cấu BTCT trong điều kiện cháy, giúp cải thiện an toàn công trình và giảm thiểu thiệt hại do hỏa hoạn.
II. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Tình hình nghiên cứu về dầm bê tông cốt thép bị cháy đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng tác động nhiệt độ do hỏa hoạn có thể làm giảm đáng kể khả năng chịu lực của dầm BTCT. Các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, như tiêu chuẩn EN 1992-1-2, đã đưa ra các phương pháp tính toán cho các cấu kiện BTCT chịu lửa. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều khoảng trống trong việc đánh giá chính xác khả năng chịu lực của dầm BTCT trong điều kiện cháy, đặc biệt là về sự ảnh hưởng của lớp bê tông bảo vệ. Nghiên cứu này sẽ bổ sung vào kho tàng kiến thức hiện có và cung cấp cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.
2.1 Nguyên tắc thiết kế cấu kiện chịu lửa
Nguyên tắc thiết kế cấu kiện BTCT chịu lửa theo tiêu chuẩn EN 1992-1-2 yêu cầu các kỹ sư phải xem xét các yếu tố như tính chịu lửa của vật liệu, phân bố nhiệt độ trong kết cấu và khả năng chịu tải của dầm trong điều kiện cháy. Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách thức tính toán và thiết kế các cấu kiện BTCT để đảm bảo an toàn trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn. Sự hiểu biết về các nguyên tắc này là cần thiết để đảm bảo rằng các cấu kiện BTCT có thể chịu được tác động của lửa trong thời gian dài.
III. Phân tích số và mô phỏng
Sử dụng phần mềm SAFIR, nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép bị cháy trong các điều kiện khác nhau. Các mô hình được xây dựng dựa trên hai tiết diện dầm 300 x 300 mm và 250 x 400 mm, mỗi tiết diện được thử nghiệm trong ba trường hợp cháy khác nhau: cháy 3 mặt không có bản sàn, cháy 3 mặt có bản sàn và cháy 4 mặt. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng độ võng của dầm tăng gần như tuyến tính với thời gian cháy trong giai đoạn đầu, sau đó tăng phi tuyến cho đến khi sụp đổ hoàn toàn. Kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của lớp bê tông bảo vệ trong việc duy trì khả năng chịu lực của dầm BTCT.
3.1 Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng cho thấy rằng độ võng của dầm BTCT bị cháy có sự thay đổi rõ rệt tùy thuộc vào thời gian cháy và chiều dày lớp bê tông bảo vệ. Điều này chỉ ra rằng việc thiết kế lớp bảo vệ phù hợp có thể giúp tăng cường khả năng chịu lửa của dầm BTCT. Hơn nữa, mô phỏng cũng cho thấy sự phân bố nhiệt độ trong dầm có ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực và độ bền của dầm khi bị cháy, từ đó đưa ra những khuyến nghị cho việc thiết kế và thi công các kết cấu BTCT.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc đánh giá ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép trong điều kiện cháy là một yêu cầu thiết yếu trong thiết kế kết cấu. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng chiều dày lớp bê tông bảo vệ có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu lực và thời gian chịu lửa của dầm BTCT. Do đó, các kỹ sư thiết kế cần phải chú ý đến các yếu tố này để đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng. Nghiên cứu cũng khuyến nghị cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng chịu lửa của dầm BTCT để hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
4.1 Đề xuất nghiên cứu tiếp theo
Để nâng cao hiểu biết về ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép khi bị cháy, các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc khảo sát thêm các loại vật liệu mới, cũng như các phương pháp thi công hiện đại. Ngoài ra, việc thực hiện các thí nghiệm thực tế để kiểm chứng các kết quả mô phỏng cũng là một hướng đi quan trọng nhằm nâng cao độ tin cậy của các kết quả nghiên cứu.
