Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Mô phỏng ứng xử rạn nứt của cột bê tông cốt thép được gia cường bởi các tấm thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Chia sẻ: ViJiji ViJiji | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được nghiên cứu với mục tiêu tìm ra phương pháp gia cường cột BTCT tối ưu hóa sức bền và hạn chế sự phá hủy của cột BTCT. Bằng phương pháp mô phỏng trên phần mềm ANSYS để biết trước kết quả dự kiến cho nghiên cứu. Từ đó, rút ra các kết quả chính xác nhất trong khoảng cho phép.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Mô phỏng ứng xử rạn nứt của cột bê tông cốt thép được gia cường bởi các tấm thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN LÊ TUẤN PHONG MÔ PHỎNG ỨNG XỬ RẠN NỨT CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐƯỢC GIA CƯỜNG BỞI CÁC TẤM THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây Dựng Mã số: 8.58.02.01 Long An - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN LÊ TUẤN PHONG MÔ PHỎNG ỨNG XỬ RẠN NỨT CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP ĐƯỢC GIA CƯỜNG BỞI CÁC TẤM THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây Dựng Mã số: 8.58.02.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trương Tích Thiện Long An - 2020
i LỜI CAM ĐOAN Ngoài những kết quả tham khảo từ những công trình khác như đã được ghi trong luận văn, tôi xin cam kết rằng luận văn này là do chính tôi thực hiện và luận văn chỉ được nộp tại Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An. Tôi xin cam đoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. HỌC VIÊN THỰC HIỆN Lê Tuấn Phong
ii LỜI CẢM ƠN Luận văn cao học hoàn thành là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của học viên tại Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An. Bên cạnh những nỗ lực của học viên, hoàn thành chương trình luận văn không thể thiếu sự giảng dạy, quan tâm, giúp đỡ của tập thể Thầy, Cô khoa Kiến trúc Xây dựng (Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An) trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn cao học này. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Trương Tích Thiện cùng tập thể các thầy cô, đồng nghiệp đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này. Cũng nhân dịp này, tôi xin trân trọng cám ơn gia đình, bạn bè, tập thể lớp Cao học Xây dựng đã hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. HỌC VIÊN THỰC HIỆN Lê Tuấn Phong
iii Tóm tắt luận văn Luận văn nghiên cứu ứng xử cột bê tông cốt thép trước và sau khi gia cường thép tấm bằng phương pháp phần tử hữu hạn và so sánh với kết quả thực nghiệm, bao gồm bốn chương. Chương 1 trình bày tổng quan về tình trạng sử dụng và hư hỏng của kết cấu BTCT cũng như tính cập thiết của việc sửa chữa gia cường kết cấu BTCT ở nước ta, tổng quan một số phương pháp nghiêm cứu gia cường. Tập trung chủ yếu phương pháp gia cường kết cấu BTCT bởi tấm thép. Chương 2 trình bày những ứng xử cơ bản của vật liệu bê tông cốt thép và nội dung của phương pháp số trong tính toán phân tích kết cấu BTCT. Để kiểm nghiệm kết quả tính toán với phương pháp số. Mục đích của việc tính toán này là xác minh độ tin cậy của luận án của việc phân tích mô hình kích thước của mô hình một cách đúng đắn. Chương 3 tập trung phương pháp xây dựng mô hình và xuất quả kết của tính toán trên phần mềm chuyên mô phỏng, từ đó rút ra nhận xét kết quả từng phương pháp gia cường. Chương 4 rút ra kết luận của phương pháp gia cường và phương pháp phân tích kết cấu BTCT trên phần mềm chuyên tính toán.
iv FINITE ELEMENT ANALYSIS FOR BEHAVIOR OF REINFORCED CONCRETE COLUMNS STRENGTHENED BY STEEL PLATE The dissertation studied the behavior of reinforced concrete columns before and after reinforcing steel plates by finite element method and compared with experimental results, including four chapters. Chapter 1 presents an overview of the use and damage of reinforced concrete structures as well as the necessity of repairing and reinforcing reinforced concrete structures in our country, an overview of some rigorous research methods. Focus mainly reinforced method reinforced concrete structures by steel plates. Chapter 2 presents the basic behaviors of reinforced concrete materials and the content of numerical methods in calculating and analyzing reinforced concrete structures. To test the calculation results with numerical methods. The purpose of this calculation is to verify the reliability of the thesis by properly analyzing the size model of the model. Chapter 3 focuses on modeling methods and outputs the results of calculations on specialized simulation software, from which the results of each reinforcement method are drawn. Chapter 4 draws conclusions of reinforced method and method of reinforced concrete structure analysis on specialized software.
v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................. ii MỤC LỤC .......................................................................................................iii DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................ 1 1.1. Giới thiệu đề tài. ................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu. ............................................................................................ 1 1.3. Một số phương pháp gia cường kết cấu BTCT. ..................................................... 1 1.3.1 Tóm tắt một số phương pháp gia cường kết cấu BTCT [3]. ................................. 1 1.3.2 Phương pháp gia cường kết cấu BTCT bằng thép tấm. ........................................ 2 1.3. Phương pháp nghiên cứu. ...................................................................................... 3 1.4. Đối tượng nghiên cứu. .......................................................................................... 4 1.5. Tính cần thiết của đề tài. ....................................................................................... 4 1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. ............................................................... 5 1.7. Một số đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước. ...................................................... 5 1.8. Dự kiến kết quả đạt được. ..................................................................................... 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 7 2.1. Xác định đặc trưng cơ học của bê tông cốt thép sử dụng trong Ansys. .................. 7 2.2. Phương pháp phần tử hữu hạn cho nứt kết cấu bê tông cốt thép. ......................... 12 2.3. Tiêu chuẩn nứt bê tông........................................................................................ 16 2.4. Tóm tắt chương 2. ............................................................................................... 25 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ...................................................................... 26 3.1. Các số liệu liên quan đến mô hình. ...................................................................... 26 3.2. Xây dựng mô hình ANSYS. ................................................................................ 28 3.3. Chia lưới mô hình. .............................................................................................. 29 3.4. Kết quả xây dựng mô hình ANSYS..................................................................... 31 3.5. Thiết lập điều kiện biên. ...................................................................................... 33 3.5.1 Điều kiện biên. .................................................................................................. 33
vi 3.5.2 Điều kiện biên về chuyển vị. ............................................................................. 34 3.5.4 Điều kiện về lực. ............................................................................................... 34 3.6. Kết quả. ...................................................................................................... 35 3.6.1 Kết quả nứt và chuyển vị................................................................................... 35 3.7. Nhận xét kết quả. ................................................................................................ 43 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ......................................................................................... 46 4.1. Kết luận. ...................................................................................................... 46 4.2. Ưu điểm và khuyết điểm. .................................................................................... 46 4.2.1 Ưu diểm: ...................................................................................................... 46 4.2.2 Nhược điểm: ..................................................................................................... 46 PHỤ LỤC A ...................................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 55
vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1Minh họa phương pháp gia cường cột BTCT bằng tấm thép [4]. ................... 3 Hình 1. 2 Thép góc đều cạnh dùng trong gia cường [5]. ............................................... 3 Hình 1. 3 Kết cấu cột BTCT bị phá hủy [1].................................................................. 6 Hình 2. 1 Mô hình quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông theo Todeschini. .............. 9 Hình 2. 2 Mô hình quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông theo Kent và Park. ......... 10 Hình 2. 3 Mô hình quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông theo Popovics. ............... 11 Hình 2. 4 Mô hình quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông theo EC2........................ 12 Hình 2. 5 Mô hình quan hệ ứng suất-biến dạng của bê tông theo Kachlakev. ............. 13 Hình 2. 6 Dạng hình học của phần tử SOLID65. ........................................................ 14 Hình 2. 7 Dạng hình học của phần tử link 180. .......................................................... 15 Hình 2. 8 Mô hình Smeared. ...................................................................................... 16 Hình 2. 9 Mô hình Embeded. ..................................................................................... 16 Hình 2. 10 Mô hình Discrete. ..................................................................................... 17 Hình 2. 11 Các mô hình nứt bê tông........................................................................... 18 Hình 2. 12 Bề mặt phá hủy 3-D trong không gian ứng suất chính. ............................. 21 Hình 2. 13 Mặt cắt của bề mặt phá hoại. .................................................................... 22 Hình 2. 14 Bề mặt phá hủy trong không gian ứng suất chính. .................................... 24 Hình 2. 15 SOLID185 Cấu trúc rắn 3-D..................................................................... 25 Hình 2. 16 Đầu ra ứng suất SOLID185. ..................................................................... 26 Hình 3. 1 Bản vẽ kích thước cột BTCT [2]. ............................................................... 31 Hình 3. 2 Mô hình ANSYS của cột. ........................................................................... 34 Hình 3. 3 Bố trí cốt thép............................................................................................. 34 Hình 3. 4 Chia lưới phần tử bê tông. .......................................................................... 35 Hình 3. 5 Chia lưới phần tử cốt thép. ......................................................................... 35 Hình 3. 6 Mô hình Col.00. ......................................................................................... 36 Hình 3. 7 Mô hình Col.L.3P....................................................................................... 36 Hình 3. 8 Mô hình Col.02.L.6P .................................................................................. 37 Hình 3. 9 Mô hình Col.03.C.3P.................................................................................. 37 Hình 3. 10 Mô hình Col.04.C.6P................................................................................ 38
viii Hình 3. 11 Mô hình Col.05.Pl. ................................................................................... 38 Hình 3. 12 Điều kiện biên về chuyển vị của cột. ........................................................ 39 Hình 3. 13 Lực Pressure trên cột. ............................................................................... 39 Hình 3. 14 Kết quả nứt mô hình Col.00 ..................................................................... 40 Hình 3. 15 Kết quả chuyển vị mô hình Col.00 (mm). ................................................. 41 Hình 3. 16 Kết quả nứt mô hình Col.01.L.3P. ............................................................ 42 Hình 3. 17 Kết quả chuyển vị mô hình Col.01.L.3P (mm).......................................... 42 Hình 3. 18 Kết quả nứt mô hình Col.02.L.6P. ............................................................ 43 Hình 3. 19 Kết quả chuyển vị mô hình Col.02.L.6P (mm).......................................... 43 Hình 3. 20 Kết quả nứt mô hình Col.03.C.3P. ............................................................ 44 Hình 3. 21 Kết quả chuyển vị mô hình Col.03.C.3P (mm). ........................................ 44 Hình 3. 22 Kết quả nứt mô hình Col.04.C.6P. ............................................................ 45 Hình 3. 23 Kết quả chuyển vị mô hình Col.04.C.6P (mm). ........................................ 45 Hình 3. 24 Kết quả nứt mô hình Col.05.Pl. ................................................................ 46 Hình 3. 25 Kết quả chuyển vị mô hình Col.05.C.Pl (mm). ......................................... 47 Hình 3. 26 Kết quả chuyển vị của tất cả mô hình trên ANSYS. .................................. 47
ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên đầy đủ Ý nghĩa BTCT Bê tông cốt thép PTHH Phần tử hữu hạn
x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thông số vật liệu [2]. .................................................................................. 32 Bảng 3.2 Tóm tắt kết quả chuyển vị mô hình trên ANSYS. ....................................... 48
1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu đề tài. Kết cấu cột BTCT được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, làm kết cấu chịu lực của nhà, cầu, các công trình cấp thoát nước, và các công trình dân dụng. BTCT ngày càng tỏ ra chiếm ưu thế trong các lĩnh vực xây dưng, nhờ vào các tiến bộ kỹ thuật, các khuyết điểm của BTCT truyền thống dần được khắc phục, các ưu điểm được phát huy một cách tốt đa của kết cấu BTCT ở nhiều dạng công trình khác nhau. Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán, lựa chọn các thông số hình học, vật liệu cho cột BTCT nhằm đem lại hiệu quả cao về kết cấu, kinh tế. Trong quá trình sử dụng kết cấu cột BTCT thường xảy ra hiện tượng nứt kết cấu, nên việc nghiên cứu sự hình thành vết nứt trong kết cấu cột BTCT là rất cần thiết. Vì vậy tác giả chọn đề tài mô phỏng sự hình thành vết nứt trong kết cấu sàn bê tông cốt thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu. Tìm ra phương pháp gia cường cột BTCT tối ưu hóa sức bền và hạn chế sự phá hủy của cột BTCT. Bằng phương pháp mô phỏng trên phần mềm ANSYS để biết trước kết quả dự kiến cho nghiên cứu. Từ đó, rút ra các kết quả chính xác nhất trong khoảng cho phép. 1.3. Một số phương pháp gia cường kết cấu BTCT. 1.3.1 Tóm tắt một số phương pháp gia cường kết cấu BTCT [3]. Có nhiều phương pháp gia cường kết cấu. Một trong những phương pháp hiệụ quả là bổ sung một lớp bê tông đổ tại ở vùng chịu nén hoặc BTCT có hàm lượng cốt thép cao ở vùng chịu chịu kéo của mặt cắt kết cấu để gia tăng cánh tay đòn hay khoảng cách giữa trọng tâm vùng bê tông chịu nén và trong vùng chịu kéo. Ngoài ra, phương pháp này thương kết hợp với bổ sung thêm cốt thép và phun vữa bê tông bảo vệ ở vùng chịu kéo. Tuy nhiên, giải pháp này dẫn tới việc làm tăng đáng kể trọng lượng cũng như chiều cao của kết cấu. Việc thi công cũng không được sạch sẽ và tạo tiếng ồn cũng như tác động đến mô trường.
2 Phương pháp nổi bật nữa là việc sử dụng cáp dự ứng lực ngoài. Theo đó, một số ụ neo được làm mới và gắn vào kết cấu cần gia cường. Các cáp dự ứng lực ngoài được kéo và neo vào các ụ neo này. Việc gia cường bằng phương pháp sử dụng lực ngoài đưc kéo và neo các ụ dụng cho các kết cấu kích thước lớn, ví dụ như dần cầu. Phương pháp gia cường kết cấu bằng tấm composite. Ở phương pháp này người ta sử dụng các tấm composite ở dạng tấm áp quang kết cấu được gia cường. Phương pháp này có nhiều ưu điểm: không tăng kịch thước cũng như chiều cao kết cấu, vật liệu composite nhẹ, không bị rỉ và có cường độ chịu kéo cao. Hơn nữa nhưng vật liệu này có thể được thi công nhanh chóng theo một ố hình dạng tạo thành các tấm composite có thể uốn cuộn phù hợp với các bề mặt của cấu kiện. Các tấm vật liệu composite có bề dày tương đối mỏng có thể thỏa mãn yêu cầu về mặt kiến trúc cũng như những chỉ tiêu liên quan. Việc thi công không phức tạp, thiết bị thi công gọn nhẹ. Tuy nhiên, bên cạnh các ưu điểm ở phương pháp này có nhiêu ưu điểm mà ít phổ biến ở nước ta là: giá thành cao hơn so với giá thành các tấm thép, thi công cũng đòi hỏi người có kỹ thuật cao, không bù hợp với kết cấu chịu nhiệt vì dưới tác dụng nhiệt độ cao các keo dính có nhiều vấn đề. Đồng thời, các tiêu chuẩn tấm composite ở nước ta còn thiếu đầy đủ và phổ biến 1.3.2 Phương pháp gia cường kết cấu BTCT bằng thép tấm. Là sử dụng với tấm thép để tạo nên hệ thống kết cấu giữa cốt thép và bê tông cột BTCT (Hình 1.1). Phương pháp này có nhều ưu điểm vượt trội: thích hợp với phần lớn kết cấu cột với nhưng công trình trong nhà chịu ít tác động xấu của môi trường, có hiệu quả cao trong việc chống nứt bê tông và tăng khả năng chịu tải trọng lớn. Đông thời, phương pháp này không làm thay đổi kích thước của như chiêu cao của kết cấu BTCT. Giá thành sản phẩm tương đối thấp so với tấm composite, việc thi công khá đơn giản vì thép là vật liệu được sử dụng lâu đời ở nước ta. Bên cạnh các ưu điểm thì phương pháp này cũng khuyết điểm như là: ở các công trình ngoài trời chịu ảnh hưởng nhiều bởi thời tiết dẫn đến hiện tượng rỉ, tiêu hao một lượng thép lớn so với các phương pháp khác.
3 Hình 1. 1Minh họa phương pháp gia cường cột BTCT bằng tấm thép [4]. Hình 1. 2 Thép góc đều cạnh dùng trong gia cường [4].
4 1.4. Phương pháp tính toán gia cường cột BTCT bằng thép hình Tính khả năng chịu lực của cột sau gia cường Đối với các cột chịu nén đúng tâm Ta có công thức: (1.1) (1.2) Nq - lực dọc quy đổi; Nl - lực dọc tính toán cho phần tải trọng dài hạn ml - hệ số ảnh hưởng của tải trọng dài hạn đến khả năng chịu lực của kết cấu mảnh m0 - hệ số điều kiện làm việc của thanh chống. Hình 1.3. Sơ đồ tính toán gia cường cột chịu nén lệch tâm lớn bằng thép hình Việc gia cường cột bằng các thanh chống ở một phía chịu nén của cột phụ thuộc vào vị trí của lực nén tính toán ở phía ngoài tiết diện cột hay ở trong tiết diện đó. Cột chịu nén lệch tâm lớn là khi vùng nén xh > 0,55h0. Điều kiện cân bằng lực cho: (1.3) Trong đó: F0 - Lực tác dụng lên mỗi cặp thép góc chống tăng cường, được xác định tùy vào trường hợp cột nén đúng tâm hay lệch tâm; Chiều cao vùng nén x xác định bằng phương trình cân bằng momen đối với trục lực dọc N
5 Sau khi tính được x, thì áp dụng công thức trên để tính khả năng chịu lực của cột được gia cường. Đối với các cột chịu nén lệch tâm nhỏ: Cột chịu nén lệch tâm nhỏ khi x > 0,55h0 , được gia cường bằng cặp thanh chống ở một phía của cột. Cân bằng ngoại mô men và nội mô men, lấy đối với cốt thép chịu lực nhỏ nhất As (1.4) Đối với các cột chịu nén đúng tâm: Nội lực N0 của thanh chống bằng hiệu giữa tổng tải trọng N mà cột phải chịu sau gia cường và khả năng chịu lực giới hạn Ngh của cột trước gia cường (1.5) Ngh – Tải trọng tối đa mà cột chịu được khi chưa gia cường (1.6) (1.7) 1.5. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiêm cứu tài liệu: Nghiên cứu, phân tích các thông tin kỹ thuật liên quan được công bố qua tài liệu như sách, báo, tiêu chuẩn thiết kế trong và ngoài nước. Phương pháp nghiên cứu mô hình: Nghiên cứu được thực hiện trên 6 mô hình cột BTCT với kích thước 200 × 200 × 1200 (mm) với các phương án gia cường khác nhau. Ngoài ra, các tấm thép tải các nhiều kích thước khác nhau được bố trí hợp lí để gia cường cột BTCT có bè dày 5 mm. Phương pháp mô hình tính toán: Sử dụng phần mềm chuyên dụng tính toán kết cấu BTCT, với việc lựa chọn mô hình hợp lí và chính xác của các phần tử. Từ đó, sử dụng phương pháp mô phỏng (FEM) để giải quyết các bài toán phức tạp trở nên chính xác nhất. 1.6. Đối tượng nghiên cứu. Kết cấu cột bê tông cốt thép (BTCT) trong những công trình đã qua sử dụng lâu năm bị xuống cấp do tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau như: tải trọng, khí hậu, hoá chất ăn mòn, sự cố. Hay những công trình bị hư hỏng do những sai sót trong các khâu khảo sát, thiết kế hoặc thi công hoặc do nhu cầu thay đổi về sử dụng như cải tiến công nghệ, đổi mới thiết bị, thay đổi công năng dẫn đến thay đổi sơ đồ kết cấu, thay đổi
6 tải trọng và những công trình có nhu cầu mở rộng như mở rộng mặt bằng, nâng thêm chiều cao, thêm tầng… cần phải được gia cường, sửa chữa bằng các phương pháp khác nhau. Hình 1. 3 Kết cấu cột BTCT bị phá hủy [1]. 1.7. Tính cần thiết của đề tài. Kết cấu cột BTCT là loại kết cấu được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng hiện nay. Nhiều đề tài nghiên cứu về sự làm việc của các kết cấu cột BTCT. Các nghiên cứu về ứng xử của kết cấu cột BTCT làm việc chịu uốn thường được tiến hành bằng các phương pháp như nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu mô phỏng.... Hiện nay phương pháp mô phỏng số (Numerical Simulation Method) dựa trên cơ sơ phương pháp phần tử hữu hạn (FEM-Finite Element Method) nhằm nghiên cứu sự làm việc của kết cấu BTCT là một phương pháp nghiên cứu hiệu quả, hợp lý. Bên cạnh các chương trình mô phỏng được các nhà nghiên cứu tự xây dựng thì hiện nay, các chương trình phân tích kết cấu như ANSYS, ABAQUS, DIANA, MIDAS... đáp ứng được các yêu cầu cho việc nghiên cứu sự làm việc ở các giai đoạn đàn hồi, sau đàn hồi, và phá hoại. Ở nước ta hiện nay, chương trình ANSYS đã được ứng dụng trong công tác mô phỏng sự làm việc của kết cấu công trình xây dựng. Một số tài liệu, sách hướng dẫn ở mức độ cơ bản việc sử dụng phần mềm ANSYS đã được xuất bản tuy nhiên việc áp dụng phần mềm này trong việc mô phỏng sự làm việc của kết cấu BTCT còn rất hạn chế, người sử dụng còn gặp nhiều khó khăn. Điều này xuất phát từ những vấn đề chính như: ứng xử của kết cấu BTCT được tạo thành bởi bê tông và thép, là phức tạp chịu ảnh hưởng của nhiều tham số khác nhau, các tài liệu liên quan đến mô phỏng kết cấu BTCT trong ANSYS còn rất hạn chế.
7 Từ những thực tế trên, việc nghiên cứu, áp dụng phần mềm ANSYS trong việc mô phỏng sự làm việc của kết cấu BTCT là rất cần thiết, là cơ sở cho các công tác nghiên cứu kết cấu BTCT cần sử dụng phần mềm này trong công tác mô phỏng. 1.8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Kết cấu BTCT được sử dụng rộng rãi ở nhiều công trình yêu cầu chịu tải lớn, bị tác động bởi nhiều tác nhân gây xấu của môi trường xâm hại,…Do vậy chất lượng BTCT suy giảm nhanh chóng theo thời gian, kết cấu bị hư hỏng dẫn đến tuổi thọ của công trính ngắn hơn do với dự kiến thiết kế. Việc gia cường kết cấu BTCT là cần thiết. Hiệu quả của phương pháp gia cường tính toán kết cấu BTCT và phạm vi hiệu quả của từng phương pháp là khác nhau. Chính vì vậy vấn đề nghiên cứu của luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. 1.9. Một số đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước. Phùng Ngọc Dũng, Lê Thị Thanh Hà, Phân tích và thiết kế dầm bê tông cốt thép chịu uốn trên tiết diện nghiêng theo ACI 318, EUROCODE 2 và TCVN 5574:2012, Tạp chí KHCN xây dựng số 3/2014. Phan Quang Minh và các tác giả, Kết cấu bê tông cốt thép – phần cấu kiện cơ bản, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2014. Tiêu chuẩn Việt Nam, Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, TCVN5574- 2012, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 2012. Một số phương pháp gia cường kết cấu cột BTCT, Nguyễn Vĩnh Sáng. Behavior of reinforced concrete columns strengthened by jacket, 2014. ACI Committee 318 (2008), Building Code Requirementsfor Structural Concrete (ACI 318-08) and Commentary (318R-08). Farmington Hills: American Concrete Institute. Abdul Ghaffar, Development of shear capacity equations for rectangular reinforced concrete beam, Pak. J. Engg. & Appl. Sci. Vol 6, Jan, 2010 (p1-8) Bentz, E.C., Vecchio, F.J., & Collins, M.P. (2006). Simplified Modified Compression Field Theory for Calculating Shear Strength of Reinforced Concrete Elements, ACI Structural Journal, v.103, n.4, pp.614 - 624.
8 Collins, M.P., & Vecchio, F.J. (1986). The Modified Compression Field Theory for Reinforced Concrete Elements Subjected to Shear, ACI Journal, v.83, n.2, pp.219- 231. 1.8. Dự kiến kết quả đạt được. Xác minh độ chính xác độ tin cậy của luận án thông qua kết quả nứt và chuyển vị của cột BTCT, thông qua so sánh kết quả thí nghiệm có sẵn. Chọn ra phương pháp bố trí tấm thép gia cường cho cột BTCT để đạt được chịu tải tốt nhất. Đồng thời, tránh tối đa sự chuyển vị lớn của bê tông dẫn đến sự phá hủy.