Bài báo khoa học 1
Ảnh hưởng của cáp DUL tác động lên cột, khung có xét đến trình tự thi công, căng cáp
Effects of prestressing force on column, frame consider construction and tensioning sequence
Tóm tắt
Kết cấu sàn dự ứng lực (DUL) là một khái niệm quen thuộc trong ngành xây dựng ngày nay, ứng dụng rộng rãi và hiểu biết về nó hầu như đã hoàn thiện. Tuy nhiên ảnh hưởng của nó lên cột chưa được quan tâm nhiều. Bài báo trình bày ảnh hưởng của DUL tác dụng lên cột, khung trong kết cấu bê tông ứng suất trước gắn liền với trình tự hình thành kết cấu và thời điểm căng cáp. Và bằng cách mở rộng các phương trình cơ bản trong bê tông DUL để giải thích cho sự phụ thuộc của nội lực vào quá trình thi công và căng cáp cũng được trình bày trong bài báo. Đồng thời, giới thiệu cách mô phỏng và phân tích phần tử cáp trong mô hình tổng thể Etabs (phân tích phi tuyến theo giai đoạn thi công) để thu được kết quả phù hợp với trình tự hình thành kết cấu và thời điểm căng cáp trong thực hành thiết kế. Việc mô phỏng trên mô hình tổng thể kỹ sư xác định ảnh hưởng của DUL tác dụng lên không chỉ sàn mà còn cột, khung; trong khi đó chức năng phân tích phi tuyến theo giai đoạn thi công nhằm xét đến ảnh hưởng của trình tự thi công, trình tự căng cáp đến việc phân phối nội lực lên các tầng, cột và khung gắn liền với thực tế thi công sàn dự ứng lực. Các ứng xử bao gồm uốn, cắt, kéo (nén) của cột do DUL dễ dàng thu được trước khi tổ hợp với các tải trọng khác khi thiết kế.
Tính mới của nghiên cứu
Cáp dự ứng lực DUL được bố trí trong các cấu kiện nằm ngang như dầm, sàn để giảm ứng suất kéo trong bê tông và giảm độ võng, nứt cấu kiện. Các cấu kiện thẳng đứng hầu như không vì vốn dĩ nó đã là các cấu kiện chịu nén. Chính vì thế mối quan tâm chính của kỹ sư là ảnh hưởng của cáp DUL lên dầm, sàn còn ảnh hưởng của nó lên cột, khung là rất ít. Ngoài ra, những lý thuyết này chủ yếu trình bày ảnh hưởng của DUL lên dầm sàn mà ảnh hưởng của nó lên cột, khung cũng không có trong các tài liệu lý thuyết. Và hầu hết các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành trên thế giới như Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318-19 [5], Tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-1 [6] hay Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574-2018 [7]…cũng không đề cập đến ảnh hưởng của cáp DUL lên cột. Như vậy, việc xem xét ảnh hưởng của DUL lên cột là tùy thuộc vào người kỹ sư thiết kế, thông thường là bỏ qua. Và thông thường khi thiết kế kết cấu DUL tải trọng cân bằng được chọn ngược chiều và bằng (0.8-1) lần trong lượng bản thân (TLBT) như thế momen do tải cân bằng cũng triệt tiêu từ (0.8-1) lần momen do TLBT trên cột lúc này hầu như cột còn uốn rất ít. Việc xem xét ảnh hưởng của DUL lên cột một cách chính xác là một tiêu chí rất cần thiết.
Kết luận
Bài báo làm rõ cơ chế tác động của DUL tác động lên cột gắn liền với các khái niệm momen cân bằng, momen thứ cấp.
Do không có sự có mặt của DUL trên cột nên momen cân bằng và momen thứ cấp là một giá trị duy nhất. Các momen này phụ thuộc vào trình tự hình thành kết cấu và thời điểm căng cáp, một mô hình toán học đã được đưa ra để làm rõ sự phụ thuộc này.
Bài báo giới thiệu công cụ thiết kế kết cấu DUL trên mô hình tổng thể; xem xét ảnh hưởng của DUL tác động lên cột, khung mà thông thường chúng ta bỏ qua hoặc phải xuất ra từ một mô hình tính sàn riêng lẻ rồi mới nhập vào mô hình tổng thể. Trong một mô hình tổng thể ngoài việc xem xét tác động của DUL tác động lên cột kỹ sư có thể thấy cả tác động của nó lên các các tầng khác giúp thiết kế mang tính toàn diện hơn.
Khi xét đến ảnh hưởng của DUL lên khung, cột phải lưu ý đến trình tự hình hành kết cấu và trình tự căng cáp. Phân tích theo giai đoạn thi công là một công cụ hữu ích phù với qui luật hình thành kết cấu cũng như căng cáp theo trình tự: đổ bê tông sàn → căng cáp→ đổ bê tông sàn tiếp theo.
Toàn văn nghiên cứu
Toàn văn nghiên cứu được đăng trên Tạp chí phát triển khoa học công nghệ số V7.No2 (2024).
