Luận án tiến sĩ: Phân tích kết cấu liên hợp thép bê tông trong điều kiện cháy với quá trình tăng nhiệt và giảm nhiệt

• Tác giả: Trương Quang Vinh
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Tiến Chương
• Trường học: Đại học Kiến trúc Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Phân tích kết cấu liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy có xét đến quá trình tăng nhiệt và giảm nhiệt
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁY
• 1.1. Giới thiệu các nội dung phân tích kết cấu trong điều kiện cháy
• 1.2. Sự phát triển nhiệt độ trong buồng cháy
• 1.3. Sự truyền nhiệt trong kết cấu
• 1.4. Tính chất cơ lý của vật liệu ở nhiệt độ cao
• 1.4.1. Các đặc tính của vật liệu thép dưới tác động của nhiệt độ cao
• 1.4.2. Các đặc tính của vật liệu bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao
• 1.4.3. Ứng xử của kết cấu dưới tác động của nhiệt độ cao
• 1.5. Các nghiên cứu kết cấu trong điều kiện cháy
• 1.5.1. Các nghiên cứu trong nước
• 1.5.2. Các nghiên cứu trên thế giới
• 1.6. Các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu công trình đảm bảo điều kiện an toàn cháy
• 1.6.1. Tiêu chuẩn và quy chuẩn Việt Nam
• 1.6.2. Một số quy chuẩn, tiêu chuẩn trên thế giới
• 1.7. Giới thiệu về kết cấu liên hợp thép - bê tông
• 1.8. Kết luận chương 1
• 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ THUẬT TOÁN PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP - BÊ TÔNG TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁY
• 2.1. Phương pháp phân tích kết cấu liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy, sử dụng phần mềm SAFIR
• 2.1.1. Tính toán sự truyền nhiệt bên trong kết cấu
• 2.1.2. Phân tích ứng xử của kết cấu trong điều kiện nhiệt độ tăng cao
• 2.2. Sự thay đổi ứng suất-biến dạng của kết cấu trong điều kiện cháy
• 2.3. Lựa chọn mô hình vật liệu
• 2.3.1. Mô hình vật liệu thép
• 2.3.2. Mô hình vật liệu bê tông
• 2.4. Xây dựng thuật toán và lập trình
• 2.5. Kiểm chứng mô hình tính
• 2.5.1. Thí nghiệm tại trường Đại học Kỹ thuật Vienne, Austria
• 2.5.2. Thí nghiệm tại trường Đại học Kỹ thuật miền Nam, Trung Quốc
• 2.5.3. Thí nghiệm tại trường Đại học Michigan, Hoa Kỳ
• 2.5.4. Thí nghiệm tại trường Đại học Liege, Vương quốc Bỉ
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU KHUNG LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG TRONG GIAI ĐOẠN TĂNG NHIỆT CỦA ĐÁM CHÁY
• 3.1. Sự làm việc của dầm liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy
• 3.1.1. Ảnh hưởng của biến dạng do nhiệt
• 3.1.2. Ảnh hưởng của điều kiện biên
• 3.1.3. Ảnh hưởng của tỉ số tải trọng sử dụng
• 3.2. Sự làm việc của cột liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy
• 3.2.1. Ứng suất - biến dạng của cột khi không chịu tải trọng
• 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của số bề mặt tiếp xúc lửa
• 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ số tải trọng sử dụng
• 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của độ mảnh cột
• 3.3. Sự làm việc của khung phẳng liên hợp thép- bê tông trong điều kiện cháy
• 3.3.1. Sự làm việc của liên kết dầm-cột
• 3.3.2. Ảnh hưởng của độ cứng liên kết
• 3.3.3. Ảnh hưởng của vị trí đám cháy
• 3.3.4. Khảo sát sự thay đổi nội lực trong dầm và cột khung trong giai đoạn tăng nhiệt của đám cháy
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU KHUNG LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG TRONG GIAI ĐOẠN GIẢM NHIỆT CỦA ĐÁM CHÁY
• 4.1. Sự làm việc của khung phẳng liên hợp thép- bê tông trong giai đoạn giảm nhiệt của đám cháy
• 4.2. Khái niệm chỉ số đánh giá giới hạn chịu giai đoạn tăng nhiệt (DHP) của kết cấu
• 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ giảm nhiệt đến ứng xử của cấu kiện
• 4.4. Xây dựng thuật toán tính DHP cho cấu kiện cột liên hợp thép- bê tông
• 4.4.1. Giới thiệu chung về ngôn ngữ lập trình AutoIT
• 4.4.2. Ứng dụng AutoIT để lập trình phần mềm tự động tính DHP của cấu kiện kết cấu trên nền tảng SAFIR
• 4.5. Khảo sát các tham số ảnh hưởng tới DHP của cấu kiện cột liên hợp thép- bê tông
• 4.5.1. Ảnh hưởng của tỉ số tải trọng sử dụng
• 4.5.2. Ảnh hưởng của cường độ ống thép bao ngoài
• 4.5.3. Ảnh hưởng của cường độ thép hình bên trong
• 4.5.4. Ảnh hưởng của cường độ bê tông
• 4.5.5. Ảnh hưởng của độ lệch tâm của tải trọng
• 4.5.6. Ảnh hưởng của độ mảnh của cột
• 4.5.7. Khái niệm Thời gian phá hoại trễ (DelayT) của kết cấu
• 4.6. Khảo sát các tham số ảnh hưởng tới thời gian phá hoại trễ DelayT của cấu kiện cột liên hợp thép - bê tông
• 4.6.1. Ảnh hưởng của thời gian tăng nhiệt
• 4.6.2. Ảnh hưởng của tỉ số tải trọng sử dụng
• 4.6.3. Ảnh hưởng của cường độ bê tông
• 4.6.4. Giá trị lớn nhất của DelayT trong các cột đã tính toán
• 4.7. Kết luận chương 4
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: Các đoạn code chương trình SAFIR thêm vật liệu CONC-ETC
• PHỤ LỤC 2: Code chương trình tự động tính DHP

I. Tổng quan về phân tích kết cấu trong điều kiện cháy

Chương này giới thiệu tổng quan về phân tích kết cấu trong điều kiện cháy, bao gồm các nội dung như sự phát triển nhiệt độ trong buồng cháy, sự truyền nhiệt trong kết cấu, và tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng ở nhiệt độ cao. Các đặc tính của thép bê tông dưới tác động của nhiệt độ cao cũng được phân tích chi tiết. Ngoài ra, chương này cũng đề cập đến các nghiên cứu trong nước và quốc tế về kết cấu chịu lửa, cùng với các tiêu chuẩn thiết kế đảm bảo an toàn cháy.

1.1. Giới thiệu các nội dung phân tích kết cấu trong điều kiện cháy

Phần này trình bày các nội dung cơ bản về phân tích kết cấu trong điều kiện cháy, bao gồm sự phát triển nhiệt độ trong buồng cháy và sự truyền nhiệt trong kết cấu. Các yếu tố như tăng nhiệt và giảm nhiệt được xem xét để hiểu rõ hơn về ứng xử của kết cấu xây dựng trong môi trường cháy.

1.2. Tính chất cơ lý của vật liệu ở nhiệt độ cao

Phần này tập trung vào việc phân tích các tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng, đặc biệt là thép bê tông, ở nhiệt độ cao. Các đặc tính như độ bền, độ giãn nở, và khả năng chịu lửa của vật liệu được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn cháy cho các công trình.

II. Phương pháp và thuật toán phân tích kết cấu liên hợp thép bê tông

Chương này trình bày các phương pháp và thuật toán để phân tích kết cấu liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy. Phần mềm SAFIR được sử dụng để tính toán sự truyền nhiệt bên trong kết cấu và phân tích ứng xử của kết cấu trong điều kiện tăng nhiệt. Các mô hình vật liệu thép và bê tông cũng được lựa chọn và kiểm chứng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình phân tích.

2.1. Phương pháp phân tích kết cấu liên hợp thép bê tông

Phần này giới thiệu phương pháp phân tích kết cấu sử dụng phần mềm SAFIR, bao gồm tính toán sự truyền nhiệt và phân tích ứng xử của kết cấu trong điều kiện tăng nhiệt. Các mô hình vật liệu thép và bê tông được lựa chọn để mô phỏng chính xác hơn.

2.2. Kiểm chứng mô hình tính

Phần này trình bày các thí nghiệm được thực hiện để kiểm chứng mô hình tính toán, bao gồm các thí nghiệm tại các trường đại học trên thế giới. Kết quả thí nghiệm được so sánh với kết quả mô phỏng để đảm bảo độ chính xác của mô hình.

III. Nghiên cứu sự làm việc của kết cấu khung liên hợp thép bê tông trong giai đoạn tăng nhiệt

Chương này tập trung vào việc nghiên cứu sự làm việc của kết cấu khung liên hợp thép - bê tông trong giai đoạn tăng nhiệt của đám cháy. Các yếu tố như biến dạng do nhiệt, điều kiện biên, và tỉ số tải trọng sử dụng được phân tích để hiểu rõ hơn về ứng xử của kết cấu trong điều kiện cháy.

3.1. Sự làm việc của dầm liên hợp thép bê tông

Phần này phân tích sự làm việc của dầm kết cấu liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy, bao gồm ảnh hưởng của biến dạng do nhiệt và điều kiện biên. Các kết quả mô phỏng được so sánh với thực tế để đảm bảo độ chính xác.

3.2. Sự làm việc của cột liên hợp thép bê tông

Phần này tập trung vào việc nghiên cứu sự làm việc của cột kết cấu liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy, bao gồm ảnh hưởng của số bề mặt tiếp xúc lửa và tỉ số tải trọng sử dụng. Các kết quả mô phỏng được phân tích chi tiết.

IV. Nghiên cứu sự làm việc của kết cấu khung liên hợp thép bê tông trong giai đoạn giảm nhiệt

Chương này tập trung vào việc nghiên cứu sự làm việc của kết cấu khung liên hợp thép - bê tông trong giai đoạn giảm nhiệt của đám cháy. Các yếu tố như tốc độ giảm nhiệt và ảnh hưởng của các tham số khác được phân tích để hiểu rõ hơn về ứng xử của kết cấu trong điều kiện cháy.

4.1. Sự làm việc của khung phẳng liên hợp thép bê tông

Phần này phân tích sự làm việc của khung phẳng kết cấu liên hợp thép - bê tông trong giai đoạn giảm nhiệt, bao gồm ảnh hưởng của tốc độ giảm nhiệt và các tham số khác. Các kết quả mô phỏng được so sánh với thực tế để đảm bảo độ chính xác.

4.2. Xây dựng thuật toán tính DHP

Phần này trình bày việc xây dựng thuật toán tính chỉ số DHP (Critical Duration of Heating Phase) cho kết cấu liên hợp thép - bê tông trong điều kiện cháy. Thuật toán được lập trình và kiểm chứng để đảm bảo độ chính xác trong việc đánh giá khả năng chịu lửa của kết cấu.