Phân Tích Ứng Xử và Tính Toán Khả Năng Chịu Uốn Kết Cấu Ống Thép Nhồi Bê Tông Cường Độ Cao

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu

2. CHƯƠNG 2: CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN CHO TIẾT DIỆN CFST CHỊU UỐN

2.1. Các phương pháp tính toán khả năng chịu uốn cho cấu kiện CFST

2.2. Phương pháp phân bố ứng suất dẻo (PSDM)

2.3. Phương pháp tương thích biến dạng (SCM)

2.4. Phương pháp phân bố ứng suất đàn hồi (ESDM)

2.5. Phương pháp ứng suất–biến dạng hiệu quả (ESSM)

2.6. Giới hạn tính toán cho cấu kiện CFST chịu tải uốn

2.7. Cường độ vật liệu

2.8. Tỷ lệ tham gia chịu lực của thép kết cấu

2.9. Công thức tính toán cường độ kháng uốn đơn giản cho cấu kiện CFST theo các tiêu chuẩn phổ biến

2.10. Công thức tính toán độ cứng kháng uốn đơn giản của tiết diện CFST theo các tiêu chuẩn phổ biến

3. CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH PHẦN TỬ THỚ CHO TIẾT DIỆN CHỊU UỐN

3.1. Biểu đồ Moment – độ cong

3.2. Độ cong thu được từ kết quả thí nghiệm

3.3. Độ cứng kháng uốn của tiết diện

3.4. Phương pháp phần tử chia thớ để tính toán biểu đồ Moment – độ cong

3.5. Biểu đồ ứng suất – biến dạng của vật liệu

3.5.1. Tiết diện tròn

3.5.2. Tiết diện chữ nhật

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐƠN GIẢN THEO CÁC TIÊU CHUẨN

4.1. Dữ liệu phân tích

4.2. Cường độ kháng uốn của tiết diện

4.3. Ảnh hưởng của cường độ chảy dẻo ống thép fy

4.4. Ảnh hưởng của cường độ nén bê tông f’c

4.5. Ảnh hưởng của độ mảnh tiết diện

4.6. Độ cứng kháng uốn của tiết diện

4.7. Dữ liệu thí nghiệm

4.8. Kết quả tính toán cho tiết diện CFST hình tròn

4.9. Kết quả tính toán cho tiết diện CFST hình chữ nhật

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TỪ MÔ HÌNH PHẦN TỬ THỚ

5.1. Dữ liệu phân tích

5.2. Cường độ kháng uốn của tiết diện

5.3. Kết quả tính toán biểu đồ Momen – Độ cong

5.4. Xem xét ảnh hưởng của các tham số lên kết quả tính toán

5.4.1. Cường độ chảy của thép fy

5.4.2. Cường độ nén của bê tông

5.4.3. Độ mảnh tiết diện

5.5. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Tổng quan về nghiên cứu

Trong phần này, nghiên cứu sẽ tổng quan về tình hình nghiên cứu liên quan đến phân tích ứng xử và tính toán khả năng chịu uốn của kết cấu ống thép nhồi bê tông cường độ cao. Cấu kiện ống thép nhồi bê tông (CFST) đã được áp dụng rộng rãi trong xây dựng nhờ vào khả năng chịu lực tốt và tính năng vượt trội. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng chất liệu xây dựng và cấu trúc chịu lực đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng khả năng chịu lực của CFST. Các phương pháp tính toán hiện tại cũng được khảo sát, bao gồm tiêu chuẩn AISC, EC4 và AS 2327, nhằm đánh giá tính chính xác và hiệu quả của các phương pháp này trong việc dự đoán khả năng chịu uốn của cấu kiện CFST.

1.1 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển một mô hình phân tích có khả năng dự đoán chính xác khả năng chịu uốn của các cấu kiện CFST. Nghiên cứu sẽ thu thập và phân tích dữ liệu thực nghiệm từ nhiều nguồn tài liệu để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của CFST. Đặc biệt, việc áp dụng vật liệu cường độ cao trong kết cấu sẽ được xem xét để nâng cao hiệu quả sử dụng và giảm thiểu trọng lượng kết cấu. Mô hình phân tích sẽ được xây dựng dựa trên phương pháp phần tử chia thớ, cho phép phân tích chi tiết hơn về ứng suất và biến dạng trong cấu kiện.

II. Phương pháp tính toán khả năng chịu uốn

Trong phần này, nghiên cứu sẽ trình bày các phương pháp tính toán khả năng chịu uốn cho cấu kiện CFST. Các phương pháp như phân bố ứng suất dẻo (PSDM), phương pháp tương thích biến dạng (SCM), và phương pháp ứng suất-biến dạng hiệu quả (ESSM) sẽ được phân tích chi tiết. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến kết quả tính toán. Đặc biệt, nghiên cứu sẽ chỉ ra cách mà các yếu tố như cường độ vật liệu, tỷ lệ tham gia chịu lực của thép, và độ mảnh tiết diện tác động đến khả năng chịu uốn của cấu kiện. Kết quả từ các phương pháp này sẽ được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đánh giá tính chính xác và độ tin cậy của chúng.

2.1 Các phương pháp tính toán

Các phương pháp tính toán hiện có cho khả năng chịu uốn của CFST đều dựa trên nguyên lý cơ bản của vật lý và cơ học. Phương pháp PSDM tập trung vào việc phân bố ứng suất trong cấu kiện, trong khi SCM sử dụng các giả định về biến dạng để dự đoán khả năng chịu lực. Phương pháp ESSM kết hợp cả ứng suất và biến dạng để đưa ra các mô hình chính xác hơn. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra rằng việc lựa chọn phương pháp phù hợp không chỉ dựa vào tính toán lý thuyết mà còn phải xem xét đến các yếu tố thực nghiệm nhằm tối ưu hóa thiết kế kết cấu.

III. Kết quả tính toán và phân tích

Kết quả tính toán khả năng chịu uốn của các cấu kiện CFST sẽ được trình bày trong phần này. Nghiên cứu sẽ sử dụng dữ liệu từ các thí nghiệm thực tế để so sánh với kết quả tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế. Các yếu tố như cường độ chảy dẻo của ống thép và cường độ nén của bê tông sẽ được phân tích để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến khả năng chịu uốn. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng vật liệu cường độ cao có thể làm tăng đáng kể khả năng chịu lực của kết cấu. Nghiên cứu cũng sẽ chỉ ra các yếu tố tiềm năng có thể ảnh hưởng đến kết quả tính toán, từ đó đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo.

3.1 So sánh kết quả thực nghiệm và tính toán

Kết quả từ các thí nghiệm được so sánh với các giá trị tính toán theo các tiêu chuẩn phổ biến như AISC và EC4. Sự khác biệt giữa các giá trị này sẽ được phân tích để xác định độ chính xác của các phương pháp tính toán. Đặc biệt, nghiên cứu sẽ chỉ ra rằng mặc dù các tiêu chuẩn hiện tại có thể cung cấp các giá trị gần đúng, nhưng vẫn cần có những điều chỉnh để phù hợp hơn với thực tế. Việc phát triển một công thức tính toán đơn giản nhưng chính xác cho CFST là rất cần thiết nhằm cải thiện hiệu quả thiết kế trong thực tiễn.

Luận Văn Thạc Sĩ Về Ứng Xử và Khả Năng Chịu Uốn Của Kết Cấu Ống Thép Nhồi Bê Tông