tẠp chÍ xÂy dỰng viỆt nam - bẢn quyỀn thuỘc bỘ...
TRANSCRIPT
Th
6-2020TẠP CHÍ XÂY DỰNG VIỆT NAM - BẢN QUYỀN THUỘC BỘ XÂY DỰNG
Vietnam Journal of Construction – Copyright Vietnam Ministry of Construction 59 Year
ISSN 0866-8762
NĂM THỨ 59 tapchixaydungbxd.vn
TẠ
P C
HÍ
XÂ
Y D
ỰN
GS
Ố 6
25
- T
HÁ
NG
6-2
02
0
6.20202
MỤC LỤC6
9
13
18
23
27
32
37
41
54
59
66
73
77
84
87
92
98
102
107
112
116
120
123
128
Sự cố kỹ thuật Nhà thầu xây lắp thường gặp khi thi công tầng hầm theo phương pháp Down-up
Sử dụng biên bán vô hạn trong phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán động lực học tương tác giữa sóng biển và công
trình trọng lực có kể đến biến dạng của kết cấu
Khảo sát và đánh giá chất lượng thi công tường xây bằng gạch không nung xi măng cốt liệu ở một số công trình trên địa bàn
tỉnh Quảng Nam
Khảo sát tính chất cơ lý của một số loại cốt liệu nhỏ trong sản xuất gạch không nung ở tỉnh Quảng Nam
Ứng xử của liên kết kháng cắt Crestbond: Nghiên cứu mô phỏng số
Sử dụng mô hình học máy ANN kết hợp với Fuzzy logic mờ và thuật toán GWO xây dựng mô hình ước lượng chi phí xây dựng
tuyến đường sắt đô thị (metro)
Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí xây dựng tuyến đường sắt đô thị (metro)
Một số giải pháp nâng cao năng lực công tác thẩm định thiết kế dự toán các công trình thủy lợi
Tính toán sàn composite và dầm, cột thép liên hợp sử dụng thép hình tiết diện chữ I
Đánh giá hiệu quả giảm chấn của hệ cản ma sát - khối lượng trong kết cấu chịu tải điều hòa
Tổng quan nghiên cứu ứng dụng của các phương pháp phân tích hỗ trợ ra quyết định đa tiêu chí trong quản trị chiến lược các
dự án phát triển đô thị ven biển
Xác định khả năng chịu lực của dầm bê tông cốt thép khi tiếp xúc với lửa theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 1992-1-2
Phân tích hiệu quả làm việc của hệ tường chắn kết hợp- tường vây và tường cọc cắt- trong việc tăng chiều sâu tầng hầm
So sánh giải pháp sử dụng tường vây và tường cừ bê tông cốt thép dự ứng lực là tường chắn hố đào trong xây dựng nhà cao tầng
Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hỗn hợp xi măng – đất khi thiết kế cọc xi măng – đất trong điều kiện Việt Nam
Nghiên cứu cường độ chịu nén của bê tông sử dụng cát mịn ven bờ biển phối hợp với cát sông trong thành phần cấp phối
Khảo sát ứng xử phá hoại cắt của dầm bê tông cốt thép có lỗ mở nhỏ bằng phương pháp số
Vấn đề nứt kết cấu tầng hầm công trình nhà cao tầng tại tp Hồ Chí Minh
Phát Triển Công Cụ Dồn Điền Đổi Thửa Đất Đô Thị Tại Tp. Hồ Chí Minh - Thử Nghiệm Tại Khu Mã Lạng, Quận 1
Sức chịu tải móng nông trên đỉnh mái đất với điều kiện địa chất, địa hình tỉnh Hòa Bình
Một phương pháp phân tích tĩnh kết cấu có các tham số đầu vào là các số mờ tam giác tổng quát
Khảo sát ảnh hưởng của cốt thép dọc chịu nén đến độ dẻo của dầm bê tông cốt thép
Nguyên nhân sự cố khi hạ nước ngầm thi công xây dựng tầng hầm công trình đô thị
Phân tích sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền
Phân tích sự ổn định bờ sông tại “ngã ba đèn đỏ” trên sông Đồng Nai
6.2020
Chủ nhiệm: Bộ trưởng Phạm Hồng Hà
Tổng Biên tập: Trần Thị Thu Hà
Tòa soạn: 37 Lê Đại Hành, Hà Nội Liên hệ bài vở: 024 39780820 ; 0983382188Trình bày mỹ thuật: Thạc Cường, Quốc KhánhGiấy phép xuất bản: Số: 372/GP-BTTTT ngày 05/7/2016Tài khoản: 113000001172Ngân hàng Thương mại Cổ phần Công thương Việt Nam Chi nhánh Hai Bà Trưng, Hà NộiIn tại Công ty TNHH MTV in Báo nhân dân TP HCMĐịa chỉ: D20/532P, Ấp 4, Xã Phong Phú, Huyện Bình Chánh, TP HCM
Hội đồng khoa học:TS. Thứ trưởng Lê Quang Hùng (Chủ tịch)PGS.TS Vũ Ngọc Anh (Thư ký)GS.TS Phan Quang MinhGS.TS Phạm Xuân AnhGS.TS Ngô TuấnGS.TS Nguyễn Quốc ThôngGS.TS Nguyễn Việt AnhPGS.TS Nguyễn Văn TuấnPGS.TS Phạm Duy HòaTS Ứng Quốc HùngGS.TS Hiroshi TakahashiGS.TS Chien Ming WangTS Ryoichi Fukagawa
Bìa 1: Học viện Viettel , Giải Bạc – Giải thưởng Kiến trúc Quốc Gia 2018
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Giá 35.000VN
Đ
Cù Huy Tình
Đinh Quang Cường
Nguyễn Văn Hòe, Trần Quang Hưng, Đặng Công Thuật
Huỳnh Phương Nam, Nguyễn Thị Tuyết An,
Trần Quang Hưng, Đặng Công Thuật
Đào Duy Kiên, Nguyễn Xuân Đôn,
Chu Thị Hải Vinh, Nguyễn Thanh Hưng
Phạm Vũ Hồng Sơn, Đào Xuân Nhân
Phạm Vũ Hồng Sơn, Đào Xuân Nhân
Đỗ Thị Mỹ Dung, Lâm Thanh Quang Khải,
Nguyễn Chính Huy
Đoàn Duy Khánh, Võ Tấn Duy
Huỳnh Đức Tú
Huỳnh Thị Minh Trúc
Khổng Trọng Toàn, Lê Đỗ Tiến Trí
Lại Văn Quí, Huỳnh Quốc Thiện , Đỗ Thanh Hải
Lê Bá Sơn
Lê Đình Vinh
Lê Khánh Toàn, Lê Thành Đức
Lê Minh Hoàng, Nguyễn Phú Cường
Lê Trung Phong
Nguyễn Bảo Thành
Nguyễn Bảo Việt
Nguyễn Hùng Tuấn
Nguyễn Hữu Anh Tuấn
Phạm Thành Hiệp,Nguyễn Kế Tường,
Nguyễn Viết Hùng , Nguyễn Minh Hùng
Nguyễn Minh Hùng, Phạm Thành Hiệp,
Nguyễn Viết Hùng, Nguyễn Kế Tường
Nguyễn Viết Hùng, Phạm Thành Hiệp, Nguyễn Minh Hùng,
Nguyễn Kế Tường , Nguyễn Phạm Khánh Hưng
6.2020 3
Nguyễn Viết Hùng, Phạm Thành Hiệp,
Nguyễn Minh Hùng, Nguyễn Kế Tường
Phạm Thành Hiệp, Nguyễn Kế Tường,
Nguyễn Minh Hùng, Nguyễn Viết Hùng
Đinh Quang Cường
Nguyễn Lan, Trương Hoài Chính, Trần Minh
Nguyễn Ngọc Lâm
Võ Minh Thiện, Đinh Hoàng Long, Phạm Đình Nhật
Nguyễn Tấn Nô, Lê Anh Tuấn
Nguyễn Văn Đức
Hồ Quốc Khánh, Phan Công Trưởng, Võ Minh Huy,
Trần Bá Cảnh, Nguyễn Mai Chí Trung
Phạm Thị Trang
Phan Vũ Phương, Nguyễn Minh Long
Trần Phương Mai
Tạ Văn Phấn
Nguyễn Văn Nghĩa, Huỳnh Vương Thu Minh,
Trịnh Công Luận, Trần Văn Tỷ
Ngô Văn Dương Điền, Huỳnh Vương Thu Minh,
Nguyễn Ngọc Long Giang, Nguyễn Văn Xuân,
Trịnh Công Luận, Trần Văn Tỷ
Trịnh Văn Thao, Dương Lê Trường
Trương Kỳ Khôi
Võ Hải Nhân
Đặng Công Thuật, Huỳnh Phương Nam,
Nguyễn Thị Tuyết An, Trần Quang Hưng
Nguyễn Vũ Thiêm
Trần Văn Thân
Phạm Anh Tuấn
Cù Ngọc Thắng, Nguyễn Tuấn Phong,
Châu Nguyễn Xuân Quang
Nguyễn Văn Chính, Đặng Công Thuật
Ha Duy Khanh, Huynh Trung Hieu
Tien-Dung Nguyen, Hoang-Tri Vu
Tien-Dung Nguyen
Tran Thi Thuy Van
Vu-An Tran, Hoang-Anh Nguyen, Ngoc-Long Le
Hoang-Anh Nguyen, Vu-An Tran, Trong-Nhan Nguyen
134
138
141
145
154
159
166
170
173
177
182
189
193
198
206
214
218
221
224
228
232
237
241
245
249
273
277
282
287
291
Một số vấn đề khi thiết kế móng nông
Thiết kế tường chắn đất ở khu vực cao nguyên
Mô hình hoá kết cấu, sóng biển theo phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng động
của hệ thống công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển
Gia cường kết cấu sàn BTCT bằng cáp ƯLT căng ngoài kết hợp tấm sợi cacbon
Nghiên cứu thiết kế thành phần bê tông khí chưng áp hướng đến tận dụng phế phẩm gạch ACC thay thế cát tự nhiên
trong thành phần cấp phối
Phân tích nội lực hệ kết cấu siêu tĩnh bằng phương pháp lực sử dụng phần mềm Mathcad
Ảnh hưởng của SiO2 và Al2O3 đến cường độ chịu nén của vữa geopolymer
Lựa chọn biện pháp phù hợp trong thiết kế tổ chức thi công các công trình dạng tuyến
Nghiên cứu thực nghiệm về gia cường uốn cho dầm bê tông cốt thép bằng tấm sợi carbon
Xây dựng quy trình phân bổ rủi ro dự án đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông theo hình thức đối tác công tư (PPP)
tại Việt Nam
Kiểm chứng các công thức dự đoán cường độ bám dính của liên kết tấm CFRP-bê tông hiện có cho dầm UPC
Giải pháp an toàn thoát người cho nhà cao tầng sử dụng cầu trên cao
Qui trình và lưu ý khi thi công dầm chuyển
Đánh giá hiệu quả giảm sóng của kè Busadco: trường hợp nghiên cứu tại Biển Đông và Biển Tây tỉnh Cà Mau
Nghiên cứu đề xuất vận hành công trình thủy lợi trong điều kiện xâm nhập mặn: trường hợp nghiên cứu tại dự án Đông
- Tây Ba Rài, Tiền Giang
Nghiên cứu sản xuất gạch không nung giá thành thấp sử dụng đất sét làm cốt liệu
Ứng dụng phần mềm Lingo và bảng tính Excel để tính toán sơ đồ mạng CPM
Ứng dụng tấm sàn bê tông ứng suất trước lắp ghép cho nhà ở quy mô nhỏ
Ứng dụng vật liệu địa phương trong sản xuất gạch không nung ở tỉnh Quảng Nam
Nghiên cứu xác định nội lực và chuyển vị kết cấu vòm nhịp lớn bằng phương pháp nguyên lý cực trị Gauss
Nghiên cứu tính toán sức chịu tải của cọc barrette trên cơ sở so sánh với thí nghiệm O-cell
Cây phượng trong tổ chức không gian kiến trúc cảnh quan trường học phổ thông
Influence of permeability flows to riverbank slope stabilization: a case study at Ong Chuong river – An Giang provice
Ảnh hưởng của tro bay đến cường độ chịu kéo uốn của bê tông
Critical Benefits and Barriers of the Application of BIM in Factory Construction Projects
An Experimental Study On Properties Of Recycled Aggregate Concrete With The incorporation of silica fume
Long-term properties of high performance recycled aggregate concrete with incorporating silica fume
Applying green function theory for establishment of equations in frame element analysis using boundary element method
Engineering properties of unfired brick using agicultural wastes
Manufacture of practical ecological unfired brick with artificial lightweight aggregate
6.20204
Chairman: Minister Pham Hong Ha
Editor-in-Chief: Tran Thi Thu Ha
Office: 37 Le Dai Hanh, HanoiEditorial Board: 024 39780820 ; 0983382188Design: Thac Cuong, Quoc KhanhPublication: No: 372/GP-BTTTT date 5th, July/2016Account: 113000001172Joint Stock Commercial Bank of Vietnam Industrial and Commercial Branch, Hai Ba Trung, HanoiPrinted in: Nhandan printing HCMC limited Company
Scientific commission: Le Quang Hung, Ph.D(Chairman of Scientific Board)Assoc. Prof. Vu Ngoc Anh, Ph.DProf. Phan Quang Minh, Ph.DProf. Pham Xuan Anh, Ph.DProf. Ngo Tuan, Ph.DProf. Nguyen Quoc Thong, Ph.DProf.Nguyen Viet Anh, Ph.DAssoc. Prof. Nguyen Van Tuan, Ph.DAssoc. Prof. Pham Duy Hoa, Ph.DUng Quoc Hung, Ph.DProf. Hiroshi Takahashi, Ph.DProf. Chien Ming Wang, Ph.DProf. Ryoichi Fukagawa, Ph.D
5.2020
6
9
13
18
23
27
32
37
41
54
59
66
73
77
84
87
92
98
102
107
112
116
120
123
128
Technical risks that contractors often cope with as executing basement by Down-up construction method
Aplication of the semi - infinite boundary in finite element method to analyze the problem of dynamic interaction
between wave and the offshore gravity structure in taking into account the deformation of the strucsture
Survey and evaluation of quality actual construction of concrete masonry of some buildings at Quang Nam province
Evaluation of the quality of sands and fine broken stones for manufacturing concrete bricks taken from some sources at
Quang Nam province
Push-out test of a newly puzzle shape of crestbond rib shear connector: A parametric study
New approach of utilizing adaptive neuro Fuzzy inference system (Anfis) and grey wolf optimizer (GWO) to develop an
estimation model for metro construction cost
Determining factors influencing the construction expenditure of urban railway road (metro)
Some solutions to improve the capacity of estimation design expertise of irrigation works
Calculation of composite decks and beams, associated steel columns using I-shaped section steel
Evaluate effective damping of MTMFD system attached to structure under harmonic loading
A systematic review of the applications of multi-criteria decision analysis to strategic management of coastal urban
development projects
Determining the bearing capacity of reinforced concrete beams under fire action according to European standard EN 1992-1-2
Analyzing the effect of combined retaining wall solution - diaphragm wall and secant pile wall - in upgrading the basement depth
Compare solutions using diaphragm wall and prestressed reinforced concrete pile wall as a diaphragm in construction of
high-rise buildings
Factors influencing intensity of mixed soil cement column: a case study in Vietnam
Investigation of concrete strength by combination between coastal fine sand and river sand in its aggregation
Investigate Behavior of shear-failure-type RC Beam with Small Opening Using Numerical Simulation
Crack of basement structure - the issues of high-rise buildings in Ho Chi Minh city
Land Readjustment in Ho Chi Minh City - Ma Lang Case Study
Bearing capacity of shallow foundation on top of a slope in Hoa Binh province
A method for analyzing structural static in which the input variables are general triangular fuzzy numbers
Investigation of effect of compressive reinforcement on ductility of reinforced concrete beams
The causes of incident when underground water construction of urban works
Analysis of the load capacity by pile by the physical mechanical indicators
Analysis of the river stability at branch of red light on the Dong Nai river
Cu Huy Tinh
Dinh Quang Cuong
Nguyen Van Hoe, Tran Quang Hung, Dang Cong Thuat
Huynh Phuong Nam, Nguyen Thi Tuyet An,
Tran Quang Hung, Dang Cong Thuat
Dao Duy Kien, Nguyen Xuan Don,
Chu Thi Hai Vinh, Nguyen Thanh Hung
Pham Vu Hong Son, Dao Xuan Nhan
Pham Vu Hong Son, Dao Xuan Nhan
Do Thi My Dung, Lam Thanh Quang Khai,
Nguyen Chinh Huy
Doan Duy Khanh, Vo Tan Duy
Huynh Duc Tu
Huynh Thi Minh Truc
Khong Trong Toan, Le Do Tien Tri
Lai Van Qui, Huynh Quoc Thien , Do Thanh Hai
Le Ba Son
Le Dinh Vinh
Le Khanh Toan, Le Thanh Duc
Le Minh Hoang, Nguyen Phu Cuong
Le Trung Phong
Nguyen Bao Thanh
Nguyen Bao Viet
Nguyen Hung Tuan
Nguyen Huu Anh Tuan
Pham Thanh Hiep,Nguyen Ke Tuong,
Nguyen Viet Hung , Nguyen Minh Hung
Nguyen Minh Hung, Pham Thanh Hiep,
Nguyen Viet Hung, Nguyen Ke Tuong
Nguyen Viet Hung, Pham Thanh Hiep, Nguyen Minh Hung,
Nguyen Ke Tuong , Nguyen Pham Khanh Hung
SCIENTIFIC RESEARCH
6.2020 5
Nguyen Viet Hung, Pham Thanh Hiep,
Nguyen Minh Hung, Nguyen Ke Tuong
Pham Thanh Hiep, Nguyen Ke Tuong,
Nguyen Minh Hung, Nguyen Viet Hung
Dinh Quang Cuong
Nguyen Lan, Truong Hoai Chinh, Tran Minh
Nguyen Ngoc Lam
Vo Minh Thien, Dinh Hoang Long, Pham Dinh Nhat
Nguyen Tan No, Le Anh Tuan
Nguyen Van Duc
Ho Quoc Khanh, Phan Cong Truong, Vo Minh Huy,
Tran Ba Canh, Nguyen Mai Chi Trung
Pham Thi Trang
Phan Vu Phuong, Nguyen Minh Long
Tran Phuong Mai
Ta Van Phan
Nguyen Van Nghia, Huynh Vuong Thu Minh,
Trinh Cong Luan, Tran Van Ty
Ngo Van Duong Dien, Huynh Vuong Thu Minh,
Nguyen Ngoc Long Giang, Nguyen Van Xuan,
Trinh Cong Luan, Tran Van Ty
Trinh Van Thao, Duong Le Truong
Truong Ky Khoi
Vo Hai Nhan
Dang Cong Thuat, Huynh Phuong Nam,
Nguyen Thi Tuyet An, Tran Quang Hung
Nguyen Vu Thiem
Tran Van Than
Pham Anh Tuan
Cu Ngoc Thang, Nguyen Tuan Phong,
Chau Nguyen Xuan Quang
Nguyen Van Chinh, Dang Cong Thuat
Ha Duy Khanh, Huynh Trung Hieu
Tien-Dung Nguyen, Hoang-Tri Vu
Tien-Dung Nguyen
Tran Thi Thuy Van
Vu-An Tran, Hoang-Anh Nguyen, Ngoc-Long Le
Hoang-Anh Nguyen, Vu-An Tran, Trong-Nhan Nguyen
134
138
141
145
154
159
166
170
173
177
182
189
193
198
206
214
218
221
224
228
232
237
241
245
249
273
277
282
287
291
Some problems in the design shallow foundation
Design retaining wall in highlands
The structural and sea wave modeling of finite element methot for analysing the dynamic stress - strain of “wave -
offshore concrete gravity structure” system
Strengthning reinforced concrete slab by External tensioning cable combine CFRP
Research on mix design of autoclaved aerated concrete using waste AAC products as a replacement of natural sand
Analysis internal force of indeterminate structures using Force method with Mathcad
Effects of SiO2 and Al2O3 on the compressive strength of geopolymer molar
Selection of appropriate measures in designing organization plans of linear constructions
Experimental study on bending strengthening for reinforced concrete beams by carbon fiber reinforced polymer
Establish the risk allocation process in the public private partnership (PPP) of transport infrastructure construction
investment projects in Viet Nam
Assessment of existing formulas for estimaton of bond strength of CFRP-concrete joints of UPC T-beams
A safety evacuation solution for high-rise buildings using skybridges
Procedure and notice when construction transfer beam
Assessment of wave reduction through the Busadco breakwaters: a case study in the East and West Coasts of Ca Mau
province
Research on proposing the operation of irrigation structures under saline intrusion conditions: a case study in the
East- West Ba Rai project area, Tien Giang province
The study of manufacturing low - cost unburnt bricks using clay as aggregate
Application of Lingo software and Excel spreadsheet for calculating CPM networks
Application of Pre-stressed concrete floor slabs Assembly for small scale housing
Use of locally available materials in Quang Nam province for manufacturing concrete bricks
Research on determination of internal force and large displacement of dome structure by Gauss extreme principle method
Studying and calculating the bearing capacity of barrette piles based on comparison with O-cell test
The delonix regia in organizing landscape architecture on the school campus
Influence of permeability flows to riverbank slope stabilization: a case study at Ong Chuong river – An Giang provice
Effect of fly ash on the flexural strength of concrete
Critical Benefits and Barriers of the Application of BIM in Factory Construction Projects
An Experimental Study On Properties Of Recycled Aggregate Concrete With The incorporation of silica fume
Long-term properties of high performance recycled aggregate concrete with incorporating silica fume
Applying green function theory for establishment of equations in frame element analysis using boundary element method
Engineering properties of unfired brick using agicultural wastes
Manufacture of practical ecological unfired brick with artificial lightweight aggregate
06.2020 141
7.45m. Lớp đất 2 có thành phần chính là: Sét, màu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng. Một số chỉ tiêu của lớp 2 như sau: Bảng 3. Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất thứ 3
TT Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị tiêu
chuẩn 1 Độ ẩm tự nhiên W0 % 32.6
2 Khối lượng thể tích tự nhiên
γw g/cm3 1.87
3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.70 4 Hệ số rỗng eo - 0.918 5 Giới hạn chảy WL % 43.3 6 Giới hạn dẻo WP % 24.1 7 Chỉ số dẻo IP % 19.2 8 Độ sệt IL - 0.44 9 Góc ma sát trong ϕ độ 14o 09’
10 Lực dính C kG/cm2 0.284 11 Hệ số nén lún a1 -2 cm2/kG 0.027
12
Nén ba trục sơ đồ CU
Lực dính Ccu kPa 22.28
Góc ma sát ϕcu độ 14o 02’
Lực dính C’cu kPa 15.70
Góc ma sát ϕ’cu độ 24o 02’
Lớp 3: Đá Bazan phong hóa hoàn toàn thành sét đến dăm cục, dăm tảng, kẹp sét, màu xám vàng, xám trắng, chỉ gặp lớp này trong lỗ khoan LK1, dày 2.8 m. Một số chỉ tiêu của lớp 3 như sau: Bảng 4. Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất thứ 4 TT Tên chỉ tiêu Ký hiệu Đơn vị Giá trị tiêu chuẩn
1
% Sạn sỏi
P %
61.3 % Cát 10.9 % Bụi 23.4 % Sét 4.4
2 Độ ẩm tự nhiên W0 % 13.6 3 Khối lượng riêng ∆ g/cm3 2.75
- Thủy văn của khu vực có đặc điểm chung của khu cao nguyên Lâm Đồng. Có nhiều suối, hồ, nguồn nước phong phú. Lượng mưa trung bình 1725 mm/ năm. 4. Giải pháp kết cấu kè tường chắn tác giả đề xuất Giải pháp tường chắn tác giả đề xuất là dùng cọc khoan nhồi nhỏ, liền kề, đà giằng đầu cọc, tường chắn bê tông cốt thép chắn đất bên trên. Chiều dài cọc neo trong đất bảo đảm hệ số an toàn giữa áp lực đất chủ động của phần tường chắn bên trên và áp lực đất bị động do cọc trong nền đất. Bảng 5. tính độ cứng của tường
Bảng 6. Bảng tính kết cấu tường chắn
Bảng 7. Bảng tính kết cấu cho tường chắn vào mùa mưa
5. Kết luận và kiến nghị 5.1. Nhận xét và kết luận 5.1.1. Phương án truyền thống: - Khối lượng bê tông cốt thép tường - Khối lượng bê tông bản đáy tường - Khối lượng đất đào nhiều - Khối lượng đất đắp nhiều - Thời gian thi công sẽ rất lâu - Độ ổn định của tường không cao. - Anh hưởng của mưa rất lớn, dễ trượt lở trong mùa mưa do nền đất bên dưới đáy kè bão hòa nước làm giảm ma sát và áp lực đất chủ động tăng do đất đắp bão hòa nước - Việc thi công theo phương án này làm xáo trộn nền đất nguyên dạng do đào đắp nhiều, nguy hiểm trong quá trình thi công. 5.1.2. Phương án mới: - Khối lượng bê tông ít, chỉ có cọc và bản tường, đà giàng cọc - Khối lượng đào đất hầu như không có - Thi công cọc khoan nhồi nhỏ đơn giản, nhanh - Kết cấu công trình không ảnh hưởng bởi mưa. Cọc trong đất sẽ ổn định và không bị trượt. - Việc thi công không làm xáo trôn nền đất nguyên dạng. - An toàn trong thi công 5.2. Kiến nghị Giải pháp tường chắn trọng lực là giải pháp cổ điển, không cón phù hợp với điều kiện địa hình dốc và kinh phí cao, thời gian thi công dài, độ an toàn kém và nguy hiêm khó khăn trong thi công nếu vào mùa mưa. Không nên dùng cho khu vực cao nguyên. Chúng tôi kiến nghị sử dụng giải pháp tường chắn cọc neo sẽ đem lại nhiều lợi ích về kinh tế và kỹ thuật cho công trình. TÀI LIỆU THAM KHẢO • Tiêu chuẩn Anh – BS 8004: 1986
• TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình;
• TCVN 9143:2012 Công Trình Thủy Lợi - Tính Toán Đường Viền Thấm Dưới Đất Của Đập Trên Nền Không Phải Là Đá
• C.W. Fetter, Địa chất thuỷ văn ứng dụng, Nguyễn Uyên, Phạm Thanh Hiền, Phạm Hữu Sy dịch, NXB Giáo dục Hà Nội năm 2000;
• Tuyển tập Hội thảo khoa học tháng 8/2008. Công trình xây dựng có phần ngầm – Bài học từ các sự cố và giải pháp phòng chống. UBND TP. Hồ Chí Minh.
• Lê Hoàng Việt, Tổng quan về thiết kế - thi công hố đào sâu, công trình ngầm, tạp chí Khoa học Công nghệ, số 11, tháng 12 năm 2013;
• TCVN 9142:2012 Công trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn công trình thủy lợi
• TCVN 10304:2014 Móng cọc Tiêu chuẩn thiết kế
• TCVN 9361: 2012 Công tác nền móng thi công và nghiệm thu
• TCVN 5574 : 2018 Kết cấu bê tông cốt thép Tiêu chuẩn thiết kế
Mô hình hoá kết cấu, sóng biển theo phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng động của hệ thống công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển The structural and sea wave modeling of finite element methot for analysing the dynamic stress - strain of “wave - offshore concrete gravity structure” system
Đinh Quang Cường
TÓM TẮT: Bài báo này trình bầy mô hình kết cấu công trình biển trọng
lực bê tông theo phương pháp phần tử hữu hạn; mô hình rời
rạc hoá sóng biển theo thời gian; mô tả phương trình động
lực học dạng chính tắc cho hệ thống bao gồm kết cấu công
trình biển trọng lực bê tông và sóng biển với các ma trận hệ số (M, C, K) là hằng số trong mỗi trạng thái tác dụng của tải trọng, làm cơ sở lựa chọn, thiết lập các chương trình phụ trợ
ghép nối với các chương trình tính toán kết cấu thành hệ thống chương trình để phân tích trạng thái ứng suất - biến
dạng động của hệ thống kết cấu công trình trọng lực bê tông
và sóng biển.
ABSTRACT: This paper presents the structure model of concrete gravity
marine structures by finite element method; discrete model of
ocean waves over time; describe the formal dynamics
equations for the system including the structure of concrete
gravity marine structures and waves with the coefficients
matrices (M, C, K) being constants in each state of effect.
waves, as a basis for selection and establishment of auxiliary
programs paired with structural calculation programs into a
program system to analyze the stress-dynamic state of the
structural system Concrete gravity and ocean waves.
Đinh Quang Cường Viện Xây dựng Công trình biển, Đại học Xây dựng
Mở đầu: Trong [3], [4] đã xây dựng phương trình động lực học tổng quát
của hệ thống kết cấu - sóng biển bằng phương pháp phần tử hữu hạn, có sử dụng các phần tử tiếp xúc, các phần tử nước hữu hạn và các phần tử nức bán vô hạn.
Bài báo này trình bầy mô hình kết cấu công trình biển trọng lực bê tông theo phương pháp phần tử hữu hạn; mô hình rời rạc hoá sóng biển theo thời gian; mô tả phương trình động lực học dạng chính tắc cho hệ thống bao gồm kết cấu công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển với các ma trận hệ số (M, C, K) là hằng số trong mỗi trạng thái tác dụng của tải trọng, làm cơ sở lựa chọn, thiết lập các chương trình phụ trợ ghép nối với các chương trình tính toán kết cấu thành hệ thống chương trình để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng động của hệ thống kết cấu công trình trọng lực bê tông và sóng biển.
1. Phương trình động lực học của hệ thống kết cấu - sóng biển Các phương trình đã được thiết lập trong [3], [4] đều có dạng
chung:
MX CX KX R+ + =ɺɺ ɺ (1)
trong đó: M: Ma trận khối lượng nút của hệ trong hệ toạ độ tổng thể; C: Ma trận cản trong hệ toạ độ tổng thể; K: Ma trận độ cứng của hệ trong hệ toạ độ tổng thể; R: Ma trận tải trọng nút.
Trong trường hợp hệ kết cấu phi tuyến, bằng cách rời rạc hoá ứng suất, biến dạng, chuyển vị và tải trọng theo thời gian t [1],[2],[5] phương trình động lực học phi tuyến được viết như sau:
(t) ( t ) ( t )( t )( t ) ( t )XCM K RX X+ + =ɺɺ ɺ (2)
Ứng với mỗi trạng thái ngoại lực, tại mỗi thời điểm tác dụng ti ta xác định được M(i),C(i),K(i), và thiết lập được phương trình động lực học của hệ thống kết cấu - sóng biển tại thời điểm ti có dạng như sau:
(i) ( i ) ( i ) ( i )( i )( i ) ( i )CM K X RX X+ + =ɺɺ ɺ (3)
trong đó: M (i): Ma trận khối lượng nút của hệ trong hệ toạ độ tổng thể tại thời điểm ti; C(i): Ma trận cản của hệ trong hệ toạ độ tổng thể tại thời điểm ti; K(i): Ma trận độ cứng của hệ trong hệ toạ độ tổng thể tại thời điểm ti; R(i): Véc tơ tải trọng nút, ở đây là lực sóng (lực gây ra hiệu ứng động đối với công trình biển), tại thời điểm ti; ( i ) ( i ) ( i )
, ,X X Xɺ ɺɺ : các véc tơ chuyển vị vận
tốc và gia tốc tại nút của hệ kết cấu tại thời điểm ti. Đối với hệ kết cấu phi tuyến, thay vì giải phương trình (2) ta giải
phương trình (3) tại tất cả các thời điểm và tất cả các trạng thái tác dụng của tải trọng. Tại mỗi thời điểm và mỗi trạng thái tác dụng của tải trọng phương trình (3) là vi phân tuyến tính. Việc giải phương trình (3) đã được chương trình hoá [5],[8],[9]. Vấn đề đặt ra ở đây là phải thiết lập được các ma trận hệ số M(i),C(i),K(i) phù hợp với sơ đồ kết cấu công trình và loại vật liệu cấu tạo nên kết cấu công trình đang xét. Vấn đề này được trình bầy trong mục tiếp theo.
Ngày nhận bài: 18/1/2020Ngày sửa bài: 26/3/2020Ngày chấp nhận đăng: 27/5/2020
06.2020142
2. xác định các ma trận hệ số M(i), C(i), K(i) cho công trình biển trọng lực bê tông
Công trình biển trọng lực bê tông thuộc nhóm các công trình có chuyển vị nhỏ, chuyển vị và biến dạng của công trình trong trạng thái khai thác không làm thay đổi hình dáng và kích thước công trình, vì vậy đối với công trình trọng lực bê tông không xét bài toán phi tuyến hình học mà chỉ xét bài toán phi tuyến vật liệu.
Các ma trận hệ số của phương trình (3) được tính như sau [3],[4]. N
m ( m )( m ) T ( m ) ( m )
( i ) ( i )m m 1v( m )
dVM H H M M=
= = =ρ∑ ∑∫ (4)
N( m ) ( m )( m ) ( m ) T ( m )
( i )( i ) ( i )m m 1V ( m )
C dV CK H H=
= =∑ ∑∫ (5)
( m ) T ( m ) ( m ) ( m )
( i ) ( i ) ( i )i ( m )v ( i )
dVK B D B K= =∑ ∑∫ (6)
trong đó: ( m )
H : Ma trận hình dáng của phần tử m; ( m )
B : Ma trận
quan hệ chuyển vị biến dạng của phần tử m; ( m )
( i )D : Ma trận quan hệ
ứng suất - biến dạng của phần tử m tại thời điểm ti; Trong các công thức (4), (5), (6), ma trận hình dáng H không thay
đổi -(không xét bài toán phi tuyến hình học) - vì vậy ma trận M(t)
không thay đổi theo thời gian. Ma trận D
m
i
)(
)( thay đổi phụ thuộc vào
tải trọng tác dụng lên hệ kết cấu. Trong trạng thái ứng suất không
gian ba chiều, ma trận Dm
i
)(
)( có dạng sau [6],[7]:
12 13P1
23P2
P3
12
13
23
E EE
EE
E
E
E
E
(1 ) 0 0 0t t t
(1 ) 0 0 0t t
(1 ) 0 0 0t
(1 2 )0 0t
2
(1 2 )DX 0t
2
(1 2 )t
2
−µ µ µ
−µ µ
−µ − µ − µ − µ
ɶ
ɶ
ɶ
(7)
trong đó: p1 p 2 p 3E E E; ;t t tɶ ɶ ɶ : Mô đun biến dạng theo phương ứng
suất chính P1 P 2
; ;t tσ σ P 3
tσ tại thời điểm t (với P1 P 2 P 3
)t t tσ σ σ≥ ≥ ; ijEt :
Mô đun biến dạng của vật liệu trong khoảng thời gian ∆t=tj-ti, ứng với sự biến thiên tải trọng từ ∆P=Pj-Pi,
ijEt được xác định như sau:
Pi PjPi Pj
ij
Pi Pj
E EE
t t t tt
t t
σ σ
σ σ
+=
+
ɶ ɶ (8)
µ: Hệ số poisson Như vậy nếu xác định được mô đun biến dạng của vật liệu theo
thời gian hoặc theo các thời điểm tác dụng của tải trọng (ijEt ) thì có
thể xác định được ma trận quan hệ ứng suất - biến dạng tương ứng ( m )
( i )D là hằng số tại mỗi thời điểm tác dụng của tải trọng. Trong [1], [2]
đã trình bầy phương pháp xác định mô đun biến dạng (ij
tE ) của vật
liệu bê tông, thép thường và thép ứng suất trước bằng cách sử dụng các phương pháp lặp phi tuyến [1],[2], [5]. Việc lựa chọn các mô hình vật liệu bê tông, mô hình vật liệu thép thường và mô hình vật liệu thép ứng suất trước sử dụng để xác định mô đun biến dạng của các vật liệu theo thời gian tuỳ thuộc vào mục đích tính toán.
3. Xây dựng sơ đồ tính kết cấu công trình biển trọng lực bê tông theo phương pháp phần tử hữu hạn
Việc rời rạc hoá một kết cấu công trình bất kỳ theo phương pháp phần tử hữu hạn đã được nhiều tác giả đề cập. Đối với kết cấu công trình bê tông cốt thép, việc rời rạc hoá kết cấu theo các vật liệu thành phần cũng đã được đề cập trong [6], trong đó các mô hình kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng bao gồm:
3.1 Mô hình không bám dính Mô hình này chỉ xét các thép chịu lực chính, giữa các phần tử bê
tông dạng khối và các phần tử thép chỉ liên hệ với nhau qua nút của
lưới phần tử hữu hạn. Mô hình chấp nhận sai số của phương pháp phần tử hữu hạn.
3.2 Mô hình bám dính Mô hình này chỉ xét các thép chịu lực chính, giữa các phần tử bê
tông dạng khối và các phần tử thép liên hệ với nhau qua nút của lưới phần tử hữu hạn có kể đến lực dính giữa bê tông và cốt thép thông qua các hệ số thực nghiệm.
3.3 Mô hình siêu phần tử Với các kết cấu có mật độ cốt thép lớn hoặc khi tính toán cần kể
đến các thép cấu tạo, đã có các nghiên cứu nhập các phần tử thép cấu tạo với các phần tử bê tông tạo thành các siêu phần tử và được gọi tắt là các phần tử bê tông cốt thép. Đối với kết cấu công trình biển trọng lực bê tông, nếu rời rạc hoá kết cấu công trình bê tông theo các loại vật liệu thành phần thì sau mỗi bước tính toán (theo mỗi thời điểm và trạng thái tác dụng của tải trọng) kết quả thu được là ứng suất, biến dạng và chuyển vị của các phần tử vật liệu thành phần làm cơ sở để thiết kế kết cấu theo các điều kiện bền, biến dạng,...của các vật liệu thành phần không thông qua các bước tính trung gian. Các phần tử của các vật liệu thành phần cấu tạo nên bê tông cốt thép bao gồm: phần tử bê tông 2D, 3D, phần tử thép thường 1D (phần tử giàn) hai nút hoặc ba nút. Các phần tử thép ứng suất trước dùng loại 1D (phần tử giàn) hai nút, ba nút hoặc nhiều nút tuỳ theo công nghệ căng thép ứng suất trước, Hình 1.
Các lớp phần tử trụ đỡ
Các lớp phần tử trụ đỡ
Phần tử thép 2 nút
Phần tử thép 3 nút
Phần tử bê tông 2D, 4 nút
Phần tử bê tông 3D, 8
nút
Hình 1: Rời rạc hoá hệ thống kết cấu công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển theo phương pháp phần tử hữu hạn
4. Rời rạc hoá sóng biển Việc rời rạc hoá sóng biển theo bước thời gian được thực hiện trên
một chu kỳ tác động của sóng biển. Chọn bước thời gian tính toán T
t20
∆ = [10], với T là chu kỳ sóng, Hình 2a.
Sau khi rời rạc hoá, dễ dàng tính được các đặc trưng của sóng biển theo các thời điểm rời rạc. Việc rời rạc hoá sóng biển còn giúp ta xác định được biên tương tác, Hình 2b.
Các phần tử nước hữu hạn và bán vô hạn được sử dụng như mô tả trong [4]; Các phần tử nằm trên mặt tiếp xúc giữa chất lỏng và vật rắn biến dạng được rời rạc thành các phần tử tiếp xúc 1D và 2D như mô tả trong [3]
Sau khi rời rạc kết cấu, ứng suất, biến dạng, sóng biển theo thời gian, kết hợp với các kết quả nghiên cứu đã trình bầy trong [3], [4] dễ dàng nhận thấy: tại mỗi thời điểm tính toán, hệ thống kết cấu công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển được mô hình hoá bằng sáu tập hợp phần tử hữu hạn và bán vô hạn như sau:
Tập hợp 1: Các phần tử bê tông. Tập hợp 2: Các phần tử thép thường. Tập hợp 3: Các phần tử thép ứng suất trước với ứng suất ban đầu
được mô tả bằng biến dạng ban đầu của thép do lực căng trước [2],
trong trạng thái khai thác các phần tử thép ứng suất trước làm việc theo mô hình vật liệu tuyến tính [2].
Tập hợp 4: Các phần tử tiếp xúc không độ dầy, không trọng lượng, đặc trưng cho thế năng chuyển vị của kết cấu và của chất lỏng trên biên tiếp xúc.
Tập hợp 5: Các phần tử nước hữu hạn, ở đây dùng các phần tử nước hữu hạn 3D tám nút [4]. Các nút của các phần tử nước hữu hạn
mang thế năng vận tốc sóng tới và áp lực thuỷ tĩnh, được tính theo từng thời điểm tác động của sóng biển phù hợp với sơ đồ rời rạc sóng biển.
Tập hợp 6: Các phần tử nước bán vô hạn đại diện cho toàn bộ phần còn lại của mặt biển [4]. Các nút của các phần tử nước bán vô hạn mang thế năng vận tốc sóng tới và áp lực thuỷ tĩnh, được tính theo từng thời điểm tác động của sóng biển phù hợp với sơ đồ rời rạc sóng biển.
a) Rời rạc sóng biển theo bước thời gian
b) Xác định biên tương tác giữa sóng biển và kết cấu Hình 2: Rời rạc hoá sóng biển và xác định biên tiếp xúc giữa công trình và sóng biển theo bước thời gian
5. Ứng dụng cho kết cấu cụ thể Các số liệu môi trường:Vận tốc gió: 50m/s; Chiều cao sóng:
H1%=14m; Độ sâu nước:d=20m; Chu kỳ sóng:T=11,2s; Vận tốc dòng chảy mặt:Vmặt=3,2 m/s; Vận tốc dòng chảy đáy:Vđáy=1,7 m/s; Hướng dòng chảy 700 so với hướng sóng.
Các số liệu về vật liệu: Bố trí 104 phần tử thép thường theo chu vi, diện tích của một phần tử thép thường: Fa = 22,7 cm2; Bố trí 52 phần tử thép ứng suất trước theo chu vi, diện tích một phần tử thép ứng
suất trước: Fs= 14 cm2; Lực căng trong mỗi phần tử thép ứng suất trước: Ps = 156 tấn; Mô đun đàn hồi của thép ứng suất trước: E=2x106 kg/cm2; Biến dạng ban đầu của thép ứng suất trước(để đưa vào tính toán): ε =Ps : FsxE = 156.000/14x2.000.000 = 0,00557cm/cm. Hệ thống kết cấu và sóng biển được mô hình hóa theo phương pháp phần tử hữu hạn bao gồm các phần tử bê tông, các phần tử cốt thép, các phần tử thép ứng suất trước và các phần tử nước hữu hạn và bán vô hạn, Hình 3.
Kết quả tính toán: Bảng 1, Kết quả tính theo giải tích và kết quả tính theo phần tử hữu hạn với mô hình phi tuyến
Các thông số Ps+
(tấn) Ps
- (tấn)
Ứng suất trước lớn nhất kG/cm2
Ứng suất trước nhỏ nhất kG/cm2
b
maxσ
kG/cm2
b
minσ
kG/cm2
b
max
KV
nR
σ % σa
Kg/cm2
Kết quả tính 210 105 11.428,6 6.828,66 -124 -1,8 0,404 1880,4
Hình 3, Sơ đồ tính theo phương pháp phần tử hữu hạn Nhận xét chung:
- Thí dụ áp dụng đã cho các kết quả định lượng thể hiện rõ trạng thái ứng suất – biến dạng của hệ thống bao gồm các phần tử bê tông, các phần tử thép thường, các phần tử thép ứng suất trước – là một hệ thống hỗn hợp phi tuyến khi tương tác với chất lỏng thông qua các phần tử nước hữu hạn và các phần tử nước bán vô hạn.
- Bài báo này không đi sâu phân tích các kết quả tính toán mà chỉ minh chứng tính khả thi của phương pháp mô hình hóa kết cấu , sóng biển theo phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng động của hệ thống kết cấu công trình trọng lực bê tông và sóng biển.
- Các kết quả tính toán chi tiết có thể tham khảo trong [1] 6. Kết luận Việc rời rạc hoá ứng suất - biến dạng và tải trọng (sóng biển) theo
bước thời gian đã đưa phương trình động lực học phi tuyến (2) về dạng phương trình động lực học tuyến tính (3) theo từng thời điểm tác dụng của tải trọng.
Phương trình (3) có dạng chuẩn tắc của phương trình dao động của hệ kết cấu công trình viết theo phương pháp phần tử hữu hạn.
Việc giải phương trình (3) đã được chương trình hoá [5],[8]. Bằng cách sử dụng các mô đun chương trình phụ trợ để thiết lập
các ma trận hệ số cho phương trình (3) tại các thời điểm ti; các chương trình phụ trợ đưa vào các đặc trưng của sóng biển (Φ, P0) theo bước thời gian ∆T; chương trình nối ghép liên kết với chương trình tính kết cấu có sẵn [5],[8], tác giả đã xây dựng được bộ chương trình để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng của hệ thống bao gồm công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển, không thông qua các bước tính
06.2020 143
2. xác định các ma trận hệ số M(i), C(i), K(i) cho công trình biển trọng lực bê tông
Công trình biển trọng lực bê tông thuộc nhóm các công trình có chuyển vị nhỏ, chuyển vị và biến dạng của công trình trong trạng thái khai thác không làm thay đổi hình dáng và kích thước công trình, vì vậy đối với công trình trọng lực bê tông không xét bài toán phi tuyến hình học mà chỉ xét bài toán phi tuyến vật liệu.
Các ma trận hệ số của phương trình (3) được tính như sau [3],[4]. N
m ( m )( m ) T ( m ) ( m )
( i ) ( i )m m 1v( m )
dVM H H M M=
= = =ρ∑ ∑∫ (4)
N( m ) ( m )( m ) ( m ) T ( m )
( i )( i ) ( i )m m 1V ( m )
C dV CK H H=
= =∑ ∑∫ (5)
( m ) T ( m ) ( m ) ( m )
( i ) ( i ) ( i )i ( m )v ( i )
dVK B D B K= =∑ ∑∫ (6)
trong đó: ( m )
H : Ma trận hình dáng của phần tử m; ( m )
B : Ma trận
quan hệ chuyển vị biến dạng của phần tử m; ( m )
( i )D : Ma trận quan hệ
ứng suất - biến dạng của phần tử m tại thời điểm ti; Trong các công thức (4), (5), (6), ma trận hình dáng H không thay
đổi -(không xét bài toán phi tuyến hình học) - vì vậy ma trận M(t)
không thay đổi theo thời gian. Ma trận D
m
i
)(
)( thay đổi phụ thuộc vào
tải trọng tác dụng lên hệ kết cấu. Trong trạng thái ứng suất không
gian ba chiều, ma trận Dm
i
)(
)( có dạng sau [6],[7]:
12 13P1
23P2
P3
12
13
23
E EE
EE
E
E
E
E
(1 ) 0 0 0t t t
(1 ) 0 0 0t t
(1 ) 0 0 0t
(1 2 )0 0t
2
(1 2 )DX 0t
2
(1 2 )t
2
−µ µ µ
−µ µ
−µ − µ − µ − µ
ɶ
ɶ
ɶ
(7)
trong đó: p1 p 2 p 3E E E; ;t t tɶ ɶ ɶ : Mô đun biến dạng theo phương ứng
suất chính P1 P 2
; ;t tσ σ P 3
tσ tại thời điểm t (với P1 P 2 P 3
)t t tσ σ σ≥ ≥ ; ijEt :
Mô đun biến dạng của vật liệu trong khoảng thời gian ∆t=tj-ti, ứng với sự biến thiên tải trọng từ ∆P=Pj-Pi,
ijEt được xác định như sau:
Pi PjPi Pj
ij
Pi Pj
E EE
t t t tt
t t
σ σ
σ σ
+=
+
ɶ ɶ (8)
µ: Hệ số poisson Như vậy nếu xác định được mô đun biến dạng của vật liệu theo
thời gian hoặc theo các thời điểm tác dụng của tải trọng (ijEt ) thì có
thể xác định được ma trận quan hệ ứng suất - biến dạng tương ứng ( m )
( i )D là hằng số tại mỗi thời điểm tác dụng của tải trọng. Trong [1], [2]
đã trình bầy phương pháp xác định mô đun biến dạng (ij
tE ) của vật
liệu bê tông, thép thường và thép ứng suất trước bằng cách sử dụng các phương pháp lặp phi tuyến [1],[2], [5]. Việc lựa chọn các mô hình vật liệu bê tông, mô hình vật liệu thép thường và mô hình vật liệu thép ứng suất trước sử dụng để xác định mô đun biến dạng của các vật liệu theo thời gian tuỳ thuộc vào mục đích tính toán.
3. Xây dựng sơ đồ tính kết cấu công trình biển trọng lực bê tông theo phương pháp phần tử hữu hạn
Việc rời rạc hoá một kết cấu công trình bất kỳ theo phương pháp phần tử hữu hạn đã được nhiều tác giả đề cập. Đối với kết cấu công trình bê tông cốt thép, việc rời rạc hoá kết cấu theo các vật liệu thành phần cũng đã được đề cập trong [6], trong đó các mô hình kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng bao gồm:
3.1 Mô hình không bám dính Mô hình này chỉ xét các thép chịu lực chính, giữa các phần tử bê
tông dạng khối và các phần tử thép chỉ liên hệ với nhau qua nút của
lưới phần tử hữu hạn. Mô hình chấp nhận sai số của phương pháp phần tử hữu hạn.
3.2 Mô hình bám dính Mô hình này chỉ xét các thép chịu lực chính, giữa các phần tử bê
tông dạng khối và các phần tử thép liên hệ với nhau qua nút của lưới phần tử hữu hạn có kể đến lực dính giữa bê tông và cốt thép thông qua các hệ số thực nghiệm.
3.3 Mô hình siêu phần tử Với các kết cấu có mật độ cốt thép lớn hoặc khi tính toán cần kể
đến các thép cấu tạo, đã có các nghiên cứu nhập các phần tử thép cấu tạo với các phần tử bê tông tạo thành các siêu phần tử và được gọi tắt là các phần tử bê tông cốt thép. Đối với kết cấu công trình biển trọng lực bê tông, nếu rời rạc hoá kết cấu công trình bê tông theo các loại vật liệu thành phần thì sau mỗi bước tính toán (theo mỗi thời điểm và trạng thái tác dụng của tải trọng) kết quả thu được là ứng suất, biến dạng và chuyển vị của các phần tử vật liệu thành phần làm cơ sở để thiết kế kết cấu theo các điều kiện bền, biến dạng,...của các vật liệu thành phần không thông qua các bước tính trung gian. Các phần tử của các vật liệu thành phần cấu tạo nên bê tông cốt thép bao gồm: phần tử bê tông 2D, 3D, phần tử thép thường 1D (phần tử giàn) hai nút hoặc ba nút. Các phần tử thép ứng suất trước dùng loại 1D (phần tử giàn) hai nút, ba nút hoặc nhiều nút tuỳ theo công nghệ căng thép ứng suất trước, Hình 1.
Các lớp phần tử trụ đỡ
Các lớp phần tử trụ đỡ
Phần tử thép 2 nút
Phần tử thép 3 nút
Phần tử bê tông 2D, 4 nút
Phần tử bê tông 3D, 8
nút
Hình 1: Rời rạc hoá hệ thống kết cấu công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển theo phương pháp phần tử hữu hạn
4. Rời rạc hoá sóng biển Việc rời rạc hoá sóng biển theo bước thời gian được thực hiện trên
một chu kỳ tác động của sóng biển. Chọn bước thời gian tính toán T
t20
∆ = [10], với T là chu kỳ sóng, Hình 2a.
Sau khi rời rạc hoá, dễ dàng tính được các đặc trưng của sóng biển theo các thời điểm rời rạc. Việc rời rạc hoá sóng biển còn giúp ta xác định được biên tương tác, Hình 2b.
Các phần tử nước hữu hạn và bán vô hạn được sử dụng như mô tả trong [4]; Các phần tử nằm trên mặt tiếp xúc giữa chất lỏng và vật rắn biến dạng được rời rạc thành các phần tử tiếp xúc 1D và 2D như mô tả trong [3]
Sau khi rời rạc kết cấu, ứng suất, biến dạng, sóng biển theo thời gian, kết hợp với các kết quả nghiên cứu đã trình bầy trong [3], [4] dễ dàng nhận thấy: tại mỗi thời điểm tính toán, hệ thống kết cấu công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển được mô hình hoá bằng sáu tập hợp phần tử hữu hạn và bán vô hạn như sau:
Tập hợp 1: Các phần tử bê tông. Tập hợp 2: Các phần tử thép thường. Tập hợp 3: Các phần tử thép ứng suất trước với ứng suất ban đầu
được mô tả bằng biến dạng ban đầu của thép do lực căng trước [2],
trong trạng thái khai thác các phần tử thép ứng suất trước làm việc theo mô hình vật liệu tuyến tính [2].
Tập hợp 4: Các phần tử tiếp xúc không độ dầy, không trọng lượng, đặc trưng cho thế năng chuyển vị của kết cấu và của chất lỏng trên biên tiếp xúc.
Tập hợp 5: Các phần tử nước hữu hạn, ở đây dùng các phần tử nước hữu hạn 3D tám nút [4]. Các nút của các phần tử nước hữu hạn
mang thế năng vận tốc sóng tới và áp lực thuỷ tĩnh, được tính theo từng thời điểm tác động của sóng biển phù hợp với sơ đồ rời rạc sóng biển.
Tập hợp 6: Các phần tử nước bán vô hạn đại diện cho toàn bộ phần còn lại của mặt biển [4]. Các nút của các phần tử nước bán vô hạn mang thế năng vận tốc sóng tới và áp lực thuỷ tĩnh, được tính theo từng thời điểm tác động của sóng biển phù hợp với sơ đồ rời rạc sóng biển.
a) Rời rạc sóng biển theo bước thời gian
b) Xác định biên tương tác giữa sóng biển và kết cấu Hình 2: Rời rạc hoá sóng biển và xác định biên tiếp xúc giữa công trình và sóng biển theo bước thời gian
5. Ứng dụng cho kết cấu cụ thể Các số liệu môi trường:Vận tốc gió: 50m/s; Chiều cao sóng:
H1%=14m; Độ sâu nước:d=20m; Chu kỳ sóng:T=11,2s; Vận tốc dòng chảy mặt:Vmặt=3,2 m/s; Vận tốc dòng chảy đáy:Vđáy=1,7 m/s; Hướng dòng chảy 700 so với hướng sóng.
Các số liệu về vật liệu: Bố trí 104 phần tử thép thường theo chu vi, diện tích của một phần tử thép thường: Fa = 22,7 cm2; Bố trí 52 phần tử thép ứng suất trước theo chu vi, diện tích một phần tử thép ứng
suất trước: Fs= 14 cm2; Lực căng trong mỗi phần tử thép ứng suất trước: Ps = 156 tấn; Mô đun đàn hồi của thép ứng suất trước: E=2x106 kg/cm2; Biến dạng ban đầu của thép ứng suất trước(để đưa vào tính toán): ε =Ps : FsxE = 156.000/14x2.000.000 = 0,00557cm/cm. Hệ thống kết cấu và sóng biển được mô hình hóa theo phương pháp phần tử hữu hạn bao gồm các phần tử bê tông, các phần tử cốt thép, các phần tử thép ứng suất trước và các phần tử nước hữu hạn và bán vô hạn, Hình 3.
Kết quả tính toán: Bảng 1, Kết quả tính theo giải tích và kết quả tính theo phần tử hữu hạn với mô hình phi tuyến
Các thông số Ps+
(tấn) Ps
- (tấn)
Ứng suất trước lớn nhất kG/cm2
Ứng suất trước nhỏ nhất kG/cm2
b
maxσ
kG/cm2
b
minσ
kG/cm2
b
max
KV
nR
σ % σa
Kg/cm2
Kết quả tính 210 105 11.428,6 6.828,66 -124 -1,8 0,404 1880,4
Hình 3, Sơ đồ tính theo phương pháp phần tử hữu hạn Nhận xét chung:
- Thí dụ áp dụng đã cho các kết quả định lượng thể hiện rõ trạng thái ứng suất – biến dạng của hệ thống bao gồm các phần tử bê tông, các phần tử thép thường, các phần tử thép ứng suất trước – là một hệ thống hỗn hợp phi tuyến khi tương tác với chất lỏng thông qua các phần tử nước hữu hạn và các phần tử nước bán vô hạn.
- Bài báo này không đi sâu phân tích các kết quả tính toán mà chỉ minh chứng tính khả thi của phương pháp mô hình hóa kết cấu , sóng biển theo phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng động của hệ thống kết cấu công trình trọng lực bê tông và sóng biển.
- Các kết quả tính toán chi tiết có thể tham khảo trong [1] 6. Kết luận Việc rời rạc hoá ứng suất - biến dạng và tải trọng (sóng biển) theo
bước thời gian đã đưa phương trình động lực học phi tuyến (2) về dạng phương trình động lực học tuyến tính (3) theo từng thời điểm tác dụng của tải trọng.
Phương trình (3) có dạng chuẩn tắc của phương trình dao động của hệ kết cấu công trình viết theo phương pháp phần tử hữu hạn.
Việc giải phương trình (3) đã được chương trình hoá [5],[8]. Bằng cách sử dụng các mô đun chương trình phụ trợ để thiết lập
các ma trận hệ số cho phương trình (3) tại các thời điểm ti; các chương trình phụ trợ đưa vào các đặc trưng của sóng biển (Φ, P0) theo bước thời gian ∆T; chương trình nối ghép liên kết với chương trình tính kết cấu có sẵn [5],[8], tác giả đã xây dựng được bộ chương trình để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng của hệ thống bao gồm công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển, không thông qua các bước tính
06.2020144
trung gian. Các chương trình phụ trợ phục vụ ghép nối hệ thống chương trình phần mềm để phân tích trạng thái ứng suất - biến dạng của hệ thống bao gồm công trình biển trọng lực bê tông và sóng biển, không thông qua các bước tính trung gian đã được công bố trong [1]
Các phát triển tiếp theo dựa trên kết quả nghiên cứu của bài báo này và các bài báo [3], [4] về thuật toán tổng quát để giải phương trình động lực học phi tuyến của hệ thống kết cấu công trình trọng lực bê tông và sóng biển sẽ tiếp tục được công bố.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đinh Quang Cường, 2001. Tính toán độ bền của công trình biển trọng lực bê tông cốt thép, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Xây dựng.
2. Đinh Quang Cường - Sự phân phối ứng suất biến dạng trong bê tông cốt thép theo sơ đồ phi tuyến - Tuyển tập công trình khoa học Hội nghị cơ học toàn quốc lần VI Hà Nội, ngày 3÷5 tháng 12-1997.
3. Đinh Quang Cường - Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán động lực học tương tác giữa sóng biển và công trình trọng lực bê tông - Tuyển tập Công trình khoa học - Hội nghị Cơ học vật rắn biến dạng toàn quốc lần thứ sáu.
4. Đinh Quang Cường - Sử dụng biên bán vô hạn trong phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán động lực học tương tác giữa sóng biển và công trình trọng lực có kể đến biến dạng của kết cấu - Tạp chí khoa học kỹ thuật Đăng kiểm Việt nam số 4 - 2000.
5. Bathe . K.J - ADINA R-D - USA -1988 6. Bathe K.J - ADINA Theory and Modeling Guide USA-1992. 7. Bathe .K.J - Finite Element Procedures - USA-1996.
8. Edward L.Wilson ...SAP-4, SAP-86, SAP-5, SAP-90, SAP-2000.
Gia cường kết cấu sàn BTCT bằng cáp ƯLT căng ngoài kết hợp tấm sợi cacbon Strengthning reinforced concrete slab by External tensioning cable combine CFRP
Nguyễn Lan, Trương Hoài Chính, Trần Minh
TOM TĂT
Kết cấu dầm sàn bê tông cốt thép được sử dụng khá nhiều trong các công trình dân dụng và hạ tầng kỹ thuật xây dựng khác. Sau
một thời gian khai thác vật liệu bê tông và cốt thép có sự suy thoái của làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu. Để khôi phuc kha năng chiu ta i ban đâu cua kết cấu dầm, san bê tông cốt thép hoặc cần tăng thêm tải trọng khai thác lên sàn thì cần có giải pháp gia
cường kết cấu phù hợp. Co nhiê u giai phap gia cươ ng kha năng chiu tai cua kết cấu dầm, san bê tông cốt thép như: Mơ rô ng tiêt
diê n, dung cap ưng lưc trước căng ngoa i, sư du ng vât liêu compostite cương đô cao dán gia cường bên ngoài, điê u chinh sơ đô chiu
lưc kê t câu. Trong đó phương pha p sư dung cáp ứng lực trước căng ngoài kết hợp tấm sơ i carbon cươ ng đô cao đê gia cươ ng co ưu
điê m thi công dễ da ng, vừa thi công vừa khai thác công trình bình thường nên phù hợp với gia cường công trình mà không yêu cầu
phải ngừng khai thác khi thi công gia cường. Nghiên cư u nay trinh bay cơ sơ thiê t kê gia cươ ng kết cấu dầm sàn bằng cáp ứng lực
trước căng ngoài kết hợp tấm sợi cacbon, công nghệ thi công kết cấu bằng cáp ứng lực trước căng ngoài kết hợp tấm sợi cacbon, hệ
thống quan trắc kết cấu trong quá trình thi công căng cáp ứng lực trước căng ngoài, kết quả thử tải kiểm chứng sau khi thi công gia
cường dầm sàn.
Tư kho a: Bê tông cốt thép (BTCT), ứng lực trước (ƯLT), Cô t sơi cacbon (CFRP), Gia cường, Phần tử hữu hạn.
ABSTRACT:
Structure of reinforced concrete floor beams is used quite a lot in civil works and other construction technical infrastructure. After
a period of exploitation of degraded concrete and reinforced materials, it reduces the bearing capacity of the structure. To restore
the original load bearing capacity of beam structures, reinforced concrete floors; adjust the structure of the girder frame structure
or increase the load used on the floor. There are many solutions to strengthen the load capacity of beam structure, reinforced
concrete floor such as: Expanding the section, using external pre-tensioned tendon, using high-strength composite materials to
adhere, adjusting the profile load bearing structure. In which the method of using external pre-tensioned tendon combined with
high-strength carbon fiber fabric for reinforcement has easy construction advantages, so it is being applied more widely. This study
presents the basic design of reinforcing the structure of floor beams by external pre-tensioned tendon combined with carbon fiber
panels, construction technology by external pre-tensioned tendon combined with carbon fiber panels, results test load verify after
structural reinforcement.
Keyword: Reinforced concrete, Pre-stressed, Carbon fiber, Reinforced, Finite element.
1 Nguyễn Lan, 2Trương Hoài Chính, 3Trân Minh 1,2Trươ ng ĐHBK, ĐH Đa Năng: [email protected]; [email protected] 2Trung tâm KHCN & Tư vâ n đâu tư, trươ ng ĐHBK Đa Năng: [email protected]