MÔ PHỎNG ỨNG XỬ NÉN LỆCH TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ ĂN MÒN DO ION CLORUA

MÔ PHỎNG ỨNG XỬ NÉN LỆCH TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ ĂN MÒN DO ION CLORUA

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2021 15 (2V): 65–78 MÔ PHỎNG ỨNG XỬ NÉN LỆCH TÂM CỦA CỘT BÊ TƠNG CỐT THÉP BỊ ĂN MỊN DO ION CLORUA Bùi Hải Nama , Nguyễn Quang Đạta , Đỗ Văn Cơnga , Nguyễn Tử Hịaa , Nguyễn Đức Nhâna , Phùng Công Minha , Nguyễn Trung Kiêna , Nguyễn Ngọc Tâna,∗ a Khoa Xây dựng Dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 30/04/2021, Sửa xong 24/05/2021, Chấp nhận đăng 25/05/2021 Tóm tắt Trong báo này, ảnh hưởng ăn mòn cốt thép dọc cốt thép đai đến khả chịu lực cột bê tông cốt thép nghiên cứu phương pháp số thông qua phần mềm phần tử hữu hạn DIANA FEA Các mô hình vật liệu suy giảm ăn mịn sử dụng kiểm chứng dựa so sánh kết mơ hình kết thực nghiệm biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị, chế phá hoại phân bố vết nứt Hơn nữa, nghiên cứu tham số thực nhằm khảo sát ảnh hưởng độ lệch tâm khoảng cách cốt thép đai đến ứng xử cột ăn mòn Nghiên cứu độ lệch tâm phải nhận nhiều quan tâm ảnh hưởng đáng kể đến khả chịu nén dạng phá hoại Đồng thời, ảnh hưởng khoảng cách cốt thép đai đến khả chịu lực cột chịu nén lệch tâm đáng kể so với ảnh hưởng đến dạng phá hoại Từ khố: bê tơng cốt thép; cột ăn mịn; ăn mịn cốt thép; mơ hình phần tử hữu hạn; độ lệch tâm; khoảng cách cốt thép đai MODELING THE ECCENTRIC COMPRESSION BEHAVIOR OF CORRODED REINFORCED CONCRETE COLUMNS ATTACKED BY CHLORIDE IONS Abstract In this paper, the effects of longitudinal and shear reinforcements corrosion on the structural performance of reinforced concrete (RC) columns have been studied by finite element model using DIANA FEA software The constitutive models applied were validated by comparing experiments which showed a good agreement in terms of load - displacement curve, failure mechanism and cracking patterns Moreover, the parametric study was also conducted in order to identify the effects of eccentricity and tie spacing on the structural performance of corroded RC columns This study shows that the eccentricity should be received more attention due to its considerable effect on the axial compression capacity and failure mechanism It also shows that the effect of tie spacing in eccentric corroded columns on the load-carrying capacity is more significant than its contribution to the failure mode Keywords: reinforced concrete; corroded column; reinforcement corrosion; finite element model; eccentric; tie spacing https://doi.org/10.31814/stce.nuce2021-15(2V)-06 © 2021 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Mở đầu Sự xuống cấp cấu kiện cột bê tông cốt thép (BTCT) thường dẫn đến nguy cao phá hoại sụp đổ cơng trình thực tế, cột chịu tải trọng đứng ngang từ tầng truyền ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: tannn@nuce.edu.vn (Tân, N N.) 65 cao phá hoại sụp đổ cơng trình thực tế, cột chịu tải trọng đứng ngang từ tầng truyền xuống tầng tồn tải trọng tập trung kế cấu móng Nhìn chung, kết cấu cột bị hư hỏng nhanh hiệ tượng ăn mòn cốt thép chịu tác độngNam, củaB.các tác từnghệ môiXâytrường H., cs nhân / Tạp chíxâm Khoa thực học Cơng dựng minh họa Sựtầng ăn mòncho chủ xâm clorua, xuống đếnyếu toàn bộgây tải trọng tậpsự trung nhập kết cấucủa móng [1].ion Nhìn chung,hoặc kết cấuq cột nh sẽcacbonat hóa bê tôngdohoặc kếtănhợp hai nhâncủanày Trong bị hư hỏng nhanh tượng mòn cốt thép nguyên chịu tác động tác nhân xâmđiều thực từ môi trường minh họa Hình Sự ăn mịn chủ yếu gây xâm nhập ion kiện bình thường, lớp bê tơng bảo vệ đóng vai trò quan trọng chống lại bắt đầu clorua, q trình cacbonat hóa bê tơng kết hợp hai nguyên nhân [2] Trong q ăn mịn vật liệuvai cótrị độquan pH trọng cao chống Tuy nhiên, cơng điều trình kiện bình thường, lớpvìbêmơi tơng trường bảo vệ đóng lại bắtnhiều đầu nh trình BTCT nước đãtrường đượcvật xây dựng lớp Tuy bê tơng vệcơng có chiều dày ởkhơng ăn mịn vìtamơi liệu có độvới pH cao nhiên,bảo nhiều trình BTCT nước tađủ có xâycường dựng với bê tơng bảo vệ có chiều dày khơng đủ lớn có cường độ thấp [3] lớn độlớpthấp ự oằn cốtoằnthép dọcdọc bị bịănănmịn củacộtcột trêntrình cơng trình Hình Sự cốt thép mịn BTCT cơng thực tế thực tế SựSự ănănmịn đượcxem xem vấncóđề tính tồn lànhững ngun mịnthép thép vấn đề tínhcótồn cầu, cầu, nhân gây xuống cấpracủa cấu BTCT Quá kết trìnhcấu ăn mòn cốt thép hư hỏng nguyên nhân gây sựkết xuống cấp BTCT Qgây trình ăn mòn cốt suy giảm khả chịu lực độ an tồn kết cấu cơng trình [4] Quá thép dẫn gâyđến hư hỏng dẫn đến suy giảm khả chịu lực độ an trình liên quan đến mát tiết diện chịu lực cốt thép, mở rộng vết nứt bê tơng, tồn cấugiảm cơng trình trình liên Chúng quan đến mát bố tiếtphức diệntạpchịu cũngcác kết suy bám dính[4] giữaQ bê tơng vànày cốt thép dẫn đến phân biếncốt dạng ứng phi tuyến bê kết tơng, cấu Đối với trường ăn giảm mịn đồng khảgiữa lực thép, sựsuất, mở ứng rộngxửcủa vết nứt sựhợp suy bámđều, dính chịu lực kết cấu chủ yếu bị chi phối mức độ ăn mịn cốt thép Trong đó, biến thiên diện bê tông cốt thép Chúng dẫn đến phân bố phức tạp biến dạng ứng suất, ứng tích tiết diện cốt thép có tác động đáng kể mức độ ăn mòn trường hợp ăn mòn điểm xử phi tuyếncứucủa kết cấu ăn mòn khả lựcứngcủa Nghiên tổng quan Đối ravới rằngtrường có hợp số lượng đáng đồng kể đều, cơng trình nghiênchịu cứu xử học kết cấu, đặc biệt ứng xử chịu uốn ứng xử chịu cắt Trong đó, nghiên cứu thực kết cấu chủ yếu bị chi phối mức độ ăn mịn cốt thép Trong đó, biến thiên diện nghiệm mô số ứng xử chịu nén cấu kiện cột BTCT bị ăn mòn tương tiết diện cốt thép ó tác động đáng kể mức độ ăn mòn trường hợp ăn đối hạn chế [5] mòn điểm tổng quan chỉcốtrathép đáng TrênNghiên giới,cứu ảnh hưởng ănđã mịn đếncó cácmột ứngsố xử lượng học cộtkể BTCT phân tíchcứu nghiên cứu thựckết nghiệm Những kết rằng,xử nguyên nghiên vềmột ứngsốxử học cấu,[6–9] đặc biệt ứng xử thu chịu uốnchỉvàraứng chịu nhân cắt dẫn tới suy giảm khả chịu lực cột bị ăn mòn chủ yếu xuất phát từ suy giảm bám dính Trong đó, nghiên cứu thực nghiệm mơ số ứng xử chịu nén bê tơng cốt thép, giảm hiệu ứng bó bê tông đặc biệt giảm tiết diện chịu lực cốt cấu ăngia mòn tương chế cứu khác xem xét ứng xử thép.kiện Dựacột vàoBTCT phương bị pháp tốcvẫn ăn mòn cốt thép, đối hạn số nghiên cột BTCT với cốt thép bị ăn mịn cục bộ, tham số phạm vi cốt thép bị ăn mòn 66 Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng trạng thái ứng suất thảo luận [10, 11] Hầu hết nghiên cứu kể tập trung xem xét ăn mòn cốt thép dọc Tuy vậy, thực tế cốt thép dọc cốt đai bị ăn mịn, thơng thường cốt thép đai bị ăn mịn mức độ nghiêm trọng có đường kính nhỏ chiều dày lớp bê tông bảo vệ nhỏ Ở nước, nghiên cứu ứng xử cấu kiện BTCT bị ăn mòn chủ yếu thực kết cấu dầm [12–15] Trong đó, nghiên cứu ứng xử cột ăn mòn hạn chế Một nghiên cứu số Nguyên Tân (2019) [16] xem xét đến ảnh hưởng vị trí ăn mịn cốt thép đến khả chịu lực lại cột BTCT lệch tâm phẳng Do đó, nghiên cứu thực nghiệm mơ hình ứng xử cột ăn mòn thực cần thiết thực tiễn, Việt Nam nước có đường bờ biển dài, nhiều thị thành phố lớn xây dựng ven biển môi trường chịu tác động tác nhân xâm thực gây ăn mòn cốt thép Trong báo này, ảnh hưởng cốt thép dọc cốt thép đai bị ăn mòn đến ứng xử học cột BTCT tác dụng tải trọng lệch tâm phẳng nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm DIANA FEA Để hiểu ứng xử chịu lực cột bị ăn mòn, mẫu cột mô để kiểm tra phù hợp mơ hình vật liệu suy giảm ăn mịn Nghiên cứu mơ thực bốn mẫu cột thử nghiệm, với mức độ cốt thép từ đến 20% dựa mát khối lượng Việc kiểm chứng kết mô dựa so sánh biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị với số liệu thực nghiệm Các kết mơ mơ tả lại ứng xử học kết cấu, bao gồm khả chịu lực, chuyển vị dạng phá hoại cấu kiện cột thí nghiệm Sau mơ hình đề xuất kiểm chứng, nghiên cứu tham số phân tích thảo luận để đánh giá ảnh hưởng số tham số độ lệch tâm khoảng cách cốt thép đai bụng cột Mơ hình phi tuyến 3D cột BTCT bị ăn mịn 2.1 Mơ hình suy giảm bê tơng Mơ hình suy giảm bê tơng dựa mơ hình tổng biến dạng vết nứt cố định Sự trương nở thể tích sản phẩm ăn mịn gây vết nứt bê tơng Do đó, làm giảm cường độ chịu nén bê tơng vùng hư hỏng so với vùng bê tông không bị hư hỏng Sự xuống cấp lớp bê tơng bảo vệ ăn mịn đề cập mơ hình phần tử hữu hạn cách thay đổi mối quan hệ ứng suất – biến dạng bê tơng minh họa Hình 2(a), đề xuất Coronelli Gambarova [17] kiểm chứng nghiên cứu số Lim cs [4] Trong đó, ứng xử nén bê tơng mơ hình hóa cách sử dụng phương trình parabol sẵn có thư viện phần mềm DIANA FEA [18] Ứng xử đàn hồi tuyến tính bê tơng khơng bị ăn mòn xem xét ứng suất nhỏ 30% cường độ chịu nén ( fc′ ), suy giảm cường độ chịu nén bê ′ tơng mơ tả phương trình (1) với fc,d cường độ chịu nén bê tơng bị xuống cấp ăn mịn Ứng xử nén bê tông đạt đến cường độ giới hạn mơ hình hóa cách sử dụng lượng phá hoại nén (Gc ) [19, 20] Trong khi, k′ hệ số liên quan đến độ gồ ghề đường kính cốt thép, lấy 0,1 thép vằn có đường kính trung bình [21], ε0 biến dạng nén dọc trục tương ứng với cường độ chịu nén ε1 biến dạng ngang trung bình   ′ fc,d = fc′ / + k′ (ε1 /ε0 ) (1) Biến dạng ε1 tính cơng thức (2), với b0 chiều rộng tiết diện khơng có vết nứt ăn mòn, b f chiều rộng tiết diện cột tăng lên xuất vết nứt ăn mòn   (2) ε1 = b f − b0 /b0 67 Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng b f − b0 = nbars wcr (3) wcr = (vrs − 1) Xd (4) nbars số lượng thép, wcr tổng bề rộng vết nứt mức độ ăn mòn tương ứng Tổng bề rộng vết nứt wcr xác định cơng thức (4) đề xuất Molina cs [22] trường hợp khơng có số liệu từ thí nghiệm vrs tỉ số thể tích đặc trưng sản phẩm gỉ thể tích thép giả định Xd chiều sâu ăn mòn xác định công thức (5), đề xuất nghiên cứu Val [23], với icorr = 0,35 µA/cm2 mật độ dòng điện ăn mòn thép t (năm) thời gian ăn mòn Xd = 0,0116icorr t (5) dụng cho phần tử bê tông để mơ hình hóa ảnh hưởng mát cường độ độ dẻo nứt bê tông gây đến cột thí nghiệm bị ăn mịn (a) Mơ hình bê tơng [4] (b) Mơ hình cốt thép [4] (c) Mơ hình bám dính [4] (d) Mơ hình cột BTCT Hình Mơ hình vật liệu suy giảm cột chịu nén lệch tâm Hình Mơ hình vật liệu suy giảm mơ hình cột chịu nén lệch tâm suy giảm cốt thép cứubê trước đãkéo rằngbiểu cường độ độ dẻo cốthình thépphi bị ăn mòn Hordijk Độ cứng kéoCác củanghiên vật liệu tông diễn thông quacủa mô tuyến yếumô bị ảnh hưởng bởiviện biến thiên diện tiếtcủa diệnphần cốt thép mát FEA dọc theo tả thư hướng dẫn sửtích dụng mềmbịDIANA [18] Trong cs [24],chủ √ dàiphá thépkéo, [ ].hĐể hóa, việcdải mơ nứt hìnhđược phần tử bị ăn mịn G f năngchiều lượng hoại = đơnAgiản bề rộng lấythép bậcdựa haitr tổng diện mát tử tiết(xem diện trung củaCác tồn thơng bao khó khăn việcft′mơ hìnhtính tốn tích A cácmất phần Hìnhbình 2(a)) sốthép, đầu vào gồm G F biến thiên ăn mịn điểm Ngồi việc kể đến suy giảm tiết diện trung bình 68 (có giá trị nhỏ 1,0) kể đến giảm thép, việc sử dụng hệ số thực nghiệm độ bền độ dẻo tiết diện thay đổi dọc theo chiều dài thép bị ăn mịn Mơ hình hai đoạn thẳng biểu diễn mối quan hệ ứng suất biến dạng thép minh họa (b) sử dụng mà khơng có hệ số thực nghiệm xuống cấp Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng tiêu chuẩn CEB-FIP Mode [25] dựa cường độ chịu nén bê tơng kích thước lớn hạt ′ cốt liệu Trong mô hình phần tử hữu hạn này, giá trị cường độ chịu nén suy giảm ăn mịn fc,d tính tốn cơng thức (1) giá trị suy giảm lượng phá hoại kéo Gc sử dụng cho phần tử bê tơng để mơ hình hóa ảnh hưởng mát cường độ độ dẻo nứt bê tơng gây đến cột thí nghiệm bị ăn mịn 2.2 Mơ hình suy giảm cốt thép Các nghiên cứu trước cường độ độ dẻo cốt thép bị ăn mòn chủ yếu bị ảnh hưởng biến thiên diện tích tiết diện cốt thép bị mát dọc theo chiều dài thép [26] Để đơn giản hóa, việc mơ hình phần tử thép bị ăn mịn dựa mát tiết diện trung bình tồn thép, khó khăn việc mơ hình biến thiên ăn mịn điểm Ngồi việc kể đến suy giảm tiết diện trung bình thép, việc sử dụng hệ số thực nghiệm (có giá trị nhỏ 1,0) kể đến giảm độ bền độ dẻo tiết diện thay đổi dọc theo chiều dài thép bị ăn mịn Mơ hình hai đoạn thẳng biểu diễn mối quan hệ ứng suất - biến dạng thép minh họa Hình 2(b) sử dụng mà khơng có hệ số thực nghiệm xuống cấp thép bị ăn mịn xem xét mơ hình phần tử hữu hạn cách giảm tiết diện toàn chiều dài thép tương ứng với khối lượng kim loại bị mát, mơ đun sau chảy dẻo giả thiết 1% giá trị mô đun đàn hồi E s Trong đó, cường độ chảy cường độ bền thép fy f su , εy ε su tương ứng biến dạng chảy biến dạng lớn Cốt thép bị ăn mòn mô cách đơn giản việc giảm tiết diện dựa khối lượng kim loại bị mát ăn mịn xác định từ thí nghiệm Các phương trình sau sử dụng để tính tốn diện tích tiết diện ngang cốt thép bị ăn mòn: As = c= c  πD2  1− 100 (6) W0 − WC 100 W0 (7) W0 Wc khối lượng cốt thép trước sau bị ăn mòn, c mức độ ăn mịn 2.3 Mơ hình suy giảm bám dính bê tơng cốt thép Hiệu ứng bó cấu kiện BTCT tạo cốt đai khối lượng kim loại bị ăn mòn hai yếu tố ảnh hưởng tới mối quan hệ ứng suất bám dính – chuyển vị trượt Trước thời điểm xuất vết nứt, mơ hình lực bám dính trước sau suy giảm có tương đồng Cường độ bám dính ban đầu tăng dần với xuất ăn mòn cốt thép, sau cường độ bám dính giảm cách đáng kể có xuất nhiều vết nứt hình thành dọc theo cốt thép Tuy nhiên, dựa vào việc cấu tạo lớp bê tông bảo vệ lựa chọn số lượng cốt đai, tượng suy giảm bám dính kết cấu BTCT có cốt thép bị ăn mòn thường chế bong tách Do đó, nghiên cứu tại, việc mơ hình suy giảm bám dính bê tơng cốt thép, biểu đồ ứng suất bám dính – chuyển vị trượt đề xuất Kallias Rafiq [27], Maaddawy cs [28] sử dụng với thông số tính tốn theo cơng thức (8) (9) Ngồi ra, mối quan hệ ứng suất bám dính – trượt tiêu chuẩn CEB-FIP mode [25] sử dụng để mơ hình bám dính tiêu chuẩn Hình 2(c)   p Umax,D = R [0,55 + 0,24 (c/db )] fc + 0,191 A st fyt /S s db (8) 69 Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng R = A1 + A2 mL (9) Umax,D cường độ bám dính suy giảm, c chiều dày lớp bê tơng bảo vệ, db đường kính cốt thép dọc, A st diện tích cốt đai, fyt cường độ chảy thép đai, S s khoảng cách cốt đai, R hệ số xét đến suy giảm đóng góp bê tơng đến cường độ bám dính Giá trị A1 = 1,079 A2 = −0,0123 xác định với cường độ dòng điện ăn mòn icorr = 0,35 (mA/cm2 ) [28], mL khối lượng mát kim loại theo phần trăm Công thức (8) xem xét đồng thời ảnh hưởng bê tông cốt đai đến cường độ bám dính, với việc áp dụng cơng thức đề cập tới thay đổi khoảng cách cốt đai cường độ chịu nén bê tông nhiều trường hợp Mô hình suy giảm bám dính kiểm chứng nghiên cứu số Saether cs [29] Kiểm chứng mơ hình phần tử hữu hạn 3.1 Giới thiệu mẫu cột thử nghiệm Trong phần này, mẫu BTCT qbốn trình ăncột mịn điệntrong hóa,một mức nghiên cứu thực nghiệm Li cs (2020) [1], ăn mòn cốt thép dọcmm cốt đai có cácđộkích thướccủa 120×120×750 Hình địnhđể bằnthực hiệncân xác sử dụng việckhối kiểmlượng chứngcịn mơlại hình phần tử hữu khối hạn Mục tiêu thí nghiệm lượng trước bị ăn mịn xác định trạng thái ứng tơng cốt tế Bảng trình bày suất mứccủa độ cột ăn bê mòn thực thép bị ăn mòn chịu lực lệch tâm phẳng với cốt thép mẫu cột Trong độ lệch tâm e = 0,83h = 100 mm, h = cốt làthép dọc ănmặt mịn giá Các trị cột 120 mm chiều caobịcủa cắtvới ngang thí nghiệm chếđến tạo 8bằng bê tơng cường bình từ 7% cốtcóđai bị ăn độ chịu nénvới trung bình mẫu lập phương giá trị trung bình từ – với kích thước 150×150×150 mm 28 ngày tuổi Nhìn chung, mức độ ăn mịn cốt thép 29,47 MPa Các tính chất lý cốt thép đai lớn so 1,với thép Lý cho tổng hợp Bảng baocốt gồm cácdọc tiêu độ chiều lớpđộbê đườnghiện kínhtượng danh nghĩa, cường chảy,dày cường bền vàtông mô đun bảođàn vệ hồi cốt đai thường nhỏ, Sau trình ăn mịn điện hóa, mức độ ăn mịn gia tăng khả thâm nhập của cốt thép dọc cốt đai xác định clorua nồng vàosánh cấu kiện cách cân khốivới lượng cònđộlạicao so khối lượng tiếp xúc vớimức mộtđộ cường trước Hơn bịnữa, ăn mịn Bảng trình bày ăn mịn thực tế củađiện cốt thép mẫuăn cột Trong độ dịng thítừng nghiệm mịn điện đó, cốt thépmức dọc bị ăn mịn với giá trị trung bình từ độ ăn mòn cốt đai nghiêm trọng 3,7% đến 8,6%, cốt đai bị ăn mòn với giá trị so với cốt dọc xuất phát từ trung bình từ 7,6 – 23,2% Nhìn chung, mức độ ăn Mặt cắt A-A lệch đường haisoloại cốtthép thépdọc mòn cốt thépkín đai lớn với cốt Hình Cấu tạo cột thí nghiệm [1] Hình Cấu tạo cột thí nghiệm [1] Lý cho tượng chiều dày lớp bê Xác định kích thước độ nhạy lưới mô số tông bảo vệ cốt đai thường nhỏ, gia tăng khả thâm nhập ion nồng xét độ cao trongvàcấu tiếp mô xúc Trong nghiên cứuclorua này, với xem kíchvào thước độkiện nhạyHơn củanữa, lướikhi với cường độ dịng điện thí nghiệm ăn mịn điện hóa, mức độ ăn mòn cốt đai nghiêm trọng số thực hiện hiên cứu Maekawa cộng mơ hình độ so với cốt dọc xuất phát từ chênh lệch đường kính hai loại cốt thép cứng kéo sử dụng cho bê tơng khơng phụ thuộc vào kích thước phần tử lưới Cần lưu ý vật liệu bê tơng khơng đồng nhất, kích thước lưới sử dụng 70 dựa vào kích thước lớn hạt cốt liệu thơ Do đó, kích thước lưới phân tích ba chiều tương đối lớn nhằm giảm thời gian phân tích mà khơng ảnh hưởng đến độ xác kết Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Các tính chất học cốt thép sử dụng Loại cốt thép Đường kính (mm) Cường độ chảy (MPa) Cường độ bền (MPa) Mô đun đàn hồi (GPa) Cốt thép dọc Cốt thép đai 10 333,2 421,1 477,9 553,9 184 205 Bảng Mức độ ăn mòn cốt thép mẫu cột thử nghiệm Cột thử nghiệm LC-0-5 LC-0-10 LC-0-20 Mức độ ăn mòn (%) Cốt thép đai Cốt thép dọc 7,6 12,7 23,2 3,7 5,0 8,6 3.2 Xác định kích thước độ nhạy lưới mơ hình số Trong nghiên cứu này, xem xét kích thước độ nhạy lưới mô số thực Nghiên cứu Maekawa cs [30] mơ hình độ cứng kéo sử dụng cho bê tông không phụ thuộc vào kích thước phần tử lưới Cần lưu ý vật liệu bê tông không đồng nhất, kích thước lưới sử dụng 20 mm dựa vào kích thước lớn hạt cốt liệu thơ Do đó, kích thước lưới phân tích ba chiều tương đối lớn nhằm giảm thời gian phân tích mà khơng ảnh hưởng đến độ xác kết [31] 3.3 Mơ hình hóa cột BTCT Bê tơng mơ hình hóa phần tử lục giác đặc 20 nút có kích thước 20×20×20 mm minh họa Hình 2(d) Cường độ chịu nén bê tông đối chứng khai báo 29,47 MPa tương ứng với giá trị thu từ thí nghiệm nén mẫu thử hình lập phương kích thước 150×150×150mm Trong đó, cường độ chịu nén suy giảm bê tơng vùng ăn mịn tính cơng thức (2) với giá trị giảm từ 29,47 xuống 20 MPa tương ứng với mức độ ăn mòn cốt thép dọc cốt đai tăng từ 5% lên 20% Bởi cường độ chịu kéo bê tông không cung cấp nghiên cứu thực nghiệm [1], giá trị mơ tính tốn dựa cường độ chịu nén theo kiến nghị tiêu chuẩn CEB-FIP Mode [25] Trong nghiên cứu này, cường độ chịu kéo bê tơng bị xuống cấp ăn mịn lấy 2,56 MPa cho tất trường hợp Cuối cùng, mô đun đàn hồi bê tông đối chứng bê tơng bị xuống cấp ăn mịn trình bày Bảng tính tốn dựa cường độ chịu nén sử dụng công thức đề xuất tiêu chuẩn CEB-FIP model [25] Trong phần mềm DIANA FEA, cốt thép mơ hình hóa phần tử cốt thép dính – trượt có sẵn Phần tử liên kết khối sử dụng để mô ứng xử bám dính – trượt bê tơng cốt thép liên kết phần tử cốt thép trượt với phần tử liên tục bao quanh Cường độ chảy cường độ kéo giới hạn thép sử dụng trình bày Bảng Trong mơ số, ảnh hưởng ăn mịn tới cốt thép mơ hình hóa cách giảm tiết diện cốt thép dọc cốt đai dựa mức độ ăn mòn chúng Đối với dầm khơng bị ăn mịn, cường độ bám dính thông số xác định dựa theo tiêu chuẩn CEB-FIP model [25], ví dụ trường hợp cấu kiện khơng bị ăn mịn cường độ bám dính lớn τmax = 13,69 MPa, cường độ bám dính suy giảm τ f = 5,4 MPa, độ trượt S = S = 0,6 mm S = 2,5 mm, hệ số mũ α = 0,4 Đối 71 Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng với cốt thép dọc bị ăn mịn, để mơ hình hóa phá hoại phân tách cột BTCT có kể đến hiệu ứng bó, chuyển vị trượt S lấy gần S ứng suất sau đạt cường độ bám dính có xu hướng giảm nhanh dốc đứng, giá trị S giảm coi τ f gần không Đồ thị bám dính suy giảm sử dụng minh họa Hình 2(c) với giá trị cường độ bám dính, cường độ bám dính suy giảm tính cơng thức (9) trình bày Bảng Bảng Các tính chất học vật liệu sử dụng mơ hình cột BTCT Tên cấu kiện Chỉ tiêu lý LC-0-0 LC-0-5 LC-0-10 LC-0-20 Cường độ chịu nén bê tông (MPa) 29,47 26 22 20 Cường độ chịu kéo bê tông (MPa) 2,56 2,56 2,56 2,56 34000 32400 30800 30000 Mô đun đàn hồi bê tông (MPa) Cường độ chảy cốt thép (MPa) D10 D6 333,2 421,1 333,2 421,1 333,2 421,1 333,2 421,1 Cường độ bền cốt thép (MPa) D10 D6 477,9 553,9 477,9 553,9 477,9 553,9 477,9 553,9 Mô đun đàn hồi thép (GPa) D10 D6 184 205 184 205 184 205 184 205 13,69 12,74 11,72 11,18 Ứng suất bám dính (MPa) 3.4 Biểu đồ tải trọng - chuyển vị Hình 4(a-d) cho ta thấy so sánh biểu đồ tải trọng – chuyển vị mẫu cột thu từ thực nghiệm phân tích số DIANA FEA Kết mô số cho ta thấy tương đồng với kết thực nghiệm độ cứng ban đầu, khả chịu lực trạng thái giới hạn (xem Bảng 4) Đối với trường hợp mẫu cột không bị ăn mòn, kết cho thấy tương đồng độ cứng ban đầu cột khả chịu lực với sai số tương đối nhỏ (dưới 5%) Tương tự với kết thu với mẫu cột lại, trường hợp độ ăn mòn 5% 10%, sai số tính tốn 8,11% Tuy nhiên mơ hình số cho kết khả chịu lực cao thí nghiệm với mức độ ăn mòn 20% Điều lí giải với mức độ ăn mịn lớn, ăn mòn cục xuất nhiều cột tiếp xúc lâu với q trình ăn mịn gia tốc Sự hạn chế mô phần tử hữu hạn việc mơ hình hóa ăn mịn cục giới hạn kích thước lưới hạn chế liệu cung cấp từ thực nghiệm Theo phân tích số, phá hủy mẫu cột thí nghiệm LC-0-0, LC-0-5, LC-0-10 xảy ứng suất cốt thép dọc biên tải trọng lệch tâm tăng dần, kèm theo vết nứt hình thành vùng chịu kéo Với độ lệch tâm lớn (e = 0,83h), tăng tải trọng tác dụng, vết nứt không phát triển nhiều vùng bê tơng chịu nén mà hình thành thêm vết nứt nghiêng 45◦ đầu cột, đánh dấu cho phá hoại giòn Độ lệch tâm dẫn đến xuất mô men uốn gây ứng suất kéo cao mặt đối diện với vị trí tải trọng tác dụng Cột tiếp tục chịu tải tốt giai đoạn trước bị hư hỏng hoàn toàn với vết nứt nghiêng 45◦ đầu cột Hiện tượng phá hoại xuất gần hai đầu cột bê tông nứt vỡ Mặt khác, với gia tăng mức độ ăn mòn cốt thép (8,6% cốt thép dọc 72 độ độănănmòn mònlàlà20% 20%.Điều Điềunày nàyđược đượclílígiải giảibởi bởivìvìvới vớimức mứcđộ độăn ănmịn mịnlớn, lớn,ăn ănmịn mòncục cụcbộ độ độăn ănmòn mònlàlà20% 20%.Điều Điềunày nàyđược đượclílígiải giảibởi bởivìvìvới vớimức mứcđộ độăn ănmịn mịnlớn, lớn,ăn ănmịn mòncục cụcbộ xuất xuấthiện hiệnnhiều nhiềuhơn hơnkhi khicột cộttiếp tiếpxúc xúclâu lâuhơn hơnvới vớiq qtrình trìnhăn ănmịn mịngia giatốc tốc.Sự Sựhạn hạnchế chếcủa xuất xuấthiện hiệnnhiều nhiềuhơn hơnkhi khicột cộttiếp tiếpxúc xúclâu lâuhơn hơnvới vớiq qtrình trìnhăn ănmịn mịngia giatốc tốc.Sự Sựhạn hạnchế chếcủa mơ mơphỏng phỏngphần phầntửtửhữu hữuhạn hạntrong trongviệc việcmơ mơhình hìnhhóa hóasự sựăn ănmịn mịncục cụcbộ bộdo dogiới giớihạn hạncủa củakích kích mơ mơphỏng phỏngphần phầntửtửhữu hữuhạn hạntrong trongviệc việcmơ mơhình hìnhhóa hóasự sựăn ănmịn mịncục cụcbộ bộdo dogiới giớihạn hạncủa củakích kích thước thướclưới lướicũng cũngnhư nhưsựsựhạn hạnchế chếcủa củadữ dữliệu liệucung cungcấp cấptừtừthực thựcnghiệm nghiệm thước hạn chế liệu cung cấp từtừnghệ thực nghiệm H.,của cs.dữ /dữ Tạp chí Khoa học Công Xây dựng thướclưới lướicũng cũngnhư nhưsự sựNam, hạnB chế liệu cung cấp thực nghiệm LC-0-0-Test LC-0-0-FEM LC-0-5-Test 100 TảiTải trọng (kN) trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) trọng (kN) TảiTải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) 100 80 60 40 20 80 60 40 20 0 Chuyển4 vị ngang Chuyển vị ngang(mm) (mm) Chuyển Chuyểnvịvịngang ngang(mm) (mm) 10 Cột LC-0-10-Test 100 2Chuyển 4vị ngang6 Chuyển vị ngang Chuyển Chuyểnvịvịngang ngang (mm) 10 Cột Cột (a)Cột Cột LC-0-0 Cột Cột (b) Cột LC-0-5 Cột Cột LC-0-10-FEM LC-0-20-Test 100 80 Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) LC-0-5-FEM 60 40 20 LC-0-20-FEM 80 60 40 20 0 Chuyển Chuyểnvịvịngang ngang(mm) Chuyển Chuyểnvịvịngang ngang 10 Chuyển Chuyểnvịvịngang ngang(mm) (mm) Chuyển Chuyểnvịvịngang ngang(mm) (mm) 10 (d) Cột LC-0-20 Cột Cột (c)Cột Cột LC-0-10 Cột Cột Cột Cột Cột Hìnhđồ đồ tải trọng – chuyển củacác cột bởibởi thựcthực nghiệm mô Biểu tải ––chuyển vịvịvịcủa mẫu cột nghiệm Biểu đồBiểu tảitrọng trọng chuyển cácmẫu mẫu cột thực nghiệm vàmô môphỏng Biểu Biểuđồ đồtải tảitrọng trọng––chuyển chuyểnvịvịcủa củacác cácmẫu mẫucột cộtbởi bởithực thựcnghiệm nghiệmvà vàmô môphỏng Bảng So sánh kết thực nghiệm mô Theophân phântích tíchsố, số,sự sựphá pháhủy hủycủa củacác cácmẫu mẫucột cộtthí thínghiệm nghiệmLC LC Theo Theo phân tích số, Theo phân tích số, sựphá pháhủy hủycủa củacác cácmẫu mẫucột cộtthí thínghiệm nghiệmLC LC 10xảy xảyrarakhi khiứng ứngsuất suấttrong trongcác cáccốt cốtthép thépdọc dọc biên tải trọnglệch lệchtâm tâmtăng tăngdần, dần, 10 ởởbiên tải trọng Tải trọng phá hoại (kN) 10 racấu ứng 10xảy xảy rakhi ứngsuất suấttrong trongcác cáccốt cốtthép thépdọc dọcởởbiên biêncủa củatải tảitrọng trọnglệch lệchtâm tâmtăng tăngdần, dần, Tên kiện kèmtheo theolàlàcác cácvết vếtnứt nứthình hìnhthành thành trongvùng vùngchịu chịu kéo Vớiđộ độlệch lệchtâm tâmChênh lớn(( lệch kèm kéo Với lớn Mô Thực nghiệm kèm kèmtheo theolàlàcác cácvết vếtnứt nứthình hìnhthành thànhtrong trongvùng vùngchịu chịukéo kéo.Với Vớiđộ độlệch lệchtâm tâmlớn lớn( ( tăngtải tảitrọng trọngtác tácdụng, dụng,vết vếtnứt nứtkhông khôngphát pháttriển triểnnhiều nhiềutrên trênvùng vùngbê bêtông tôngchịu chịunén nénmà mà tăng LC-0-0 87,6 92 tăng chịu tăngtải tảitrọng trọngtác tácdụng, dụng,vết vếtnứt nứtkhông khôngphát pháttriển triểnnhiều nhiều trênvùng vùngbê bêtông tơng4,78% chịunén nénmà mà hìnhthành thành thêmcác cácvết vếtnứt nứtnghiên nghiên đầucột cột đánh đánh dấucho chosự sựphá pháhoại hoại giịn.Độ Độ hình thêm ởởđầu dấu giịn LC-0-5 80,0 74 8,11% hình ởởđầu hìnhthành thànhthêm thêmcác cácvết vếtnứt nứtnghiên nghiên đầucột cột đánh đánhdấu dấucho chosự sựphá pháhoại hoạigiòn giòn.Độ Độ 63,7 64 suất 0,46% lệchtâm tâmLC-0-10 dẫnđến đếnsựsựxuất xuấthiện hiệncủa mômenuốn uốngây gâyraraứng ứng suấtkéo kéocao caoởởmặt mặt đốidiện diệnvới với lệch dẫn mômen đối lệch dẫn mômen đối lệchtâm tâmLC-0-20 dẫnđến đếnsự sựxuất xuấthiện hiệncủa mômenuốn uốngây gâyraraứng ứng suấtkéo kéocao caoởởmặt mặt đốidiện diệnvới với 54,7 48 suất 13,95% tảitrọng trọngtác tácdụng dụng.Cột Cộttiếp tiếp tụcchịu chịutải tảitốt tốtcho chođến đến giaiđoạn đoạntrước trướckhi khibịbịhư hưhỏng hỏng vịvịtrítrítải tục giai vịvịtrítrítải tảitrọng trọngtác tácdụng dụng.Cột Cộttiếp tiếptục tụcchịu chịutải tảitốt tốtcho chođến đếngiai giaiđoạn đoạntrước trướckhi khibịbịhư hưhỏng hỏng 23,2% cốt thép đai), chế phá hoại cột LC-0-20 dần chuyển sang dạng phá hoại dẻo Đặc trưng loại phá hoại xuất phát từ chảy dẻo cốt thép dọc trước bê tông đầu cột bị phá hoại độ lệch tâm tương đối lớn Ứng xử kết cấu thu từ mẫu cột phân tích số nghiên cứu phù hợp với kết thực nghiệm thông qua biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị hình dạng vết nứt cột mô trạng thái phá hủy minh họa Hình 73 chuyển sang dạng phá hoại dẻo Đặc trưng loại phá hoại xuất phát từ chảy dẻo cốt trước đầu cột bị hoại phá hoại độ lệch tâmtâm tương đốilớn lớn.lớn cốt thép dọc phá độ lệch tâm tương đối củathép cốt dọc thép bị hoại pháđộhoại dotâm độ tương lệch đối của cốt thép dọc trướcdọc trước đầu cộtởbịđầu phácột lệch đốitương lớn xử kết thu từ mẫu cáctừmẫu sốnghiên nghiên cứuphù nàyhợp phùphù hợphợp Ứng xử kếtxửcấu cấu thu cột cột số cứu phù hợp Ứng kếtđược cấuđược thu mẫu số nghiên nghiên cứu ỨngỨng xử kết cấu thu từ cột số cứu đồ quan quan hệ tải trọng chuyển với kết kết quả thực đồ hệ tải chuyển vịvị vị vớikết kếtthực nghiệm thực nghiệm biểu đồtải quan hệtrọng tải trọng vớivới thực nghiệm biểu biểu đồ quan hệ trọng chuyển vịchuyển Nam, H.,ởvàtrạng cs.ở/ Tạp chí phá Khoa học Xây dựng dạng cột mô hái hủy minh họaHình trêntrên dạng vết nứt nứt hủy minh họa Hình 55 dạng vếtcủa nứtmơ củaphỏng cột mô háinhư pháCông hủynghệ minh họa Hình dạng vết vết nứt cột ởB.trạng háitrạng phá hủy minh họa 5Hình Cột (a)LC Cột LC (a) (a) Cột LCLC-0-0 (a) Cột Cột LC (a) (b) Cột LC-0-5 (c) (c) Cột Cột LC-0-10 (b)LC Cột LC (c) Cột (b) Cột (b) LC Cột (c) Cột (b) Cột LC (c)LC Cột LC LC LC (d) Cột LC-0-20 (d) Cột (d) Cột LC (d) Cột LC (d) Cột LC LC Hình 5.Dạng Dạng phá hoại củamẫu cáccột mẫu cộthình mơ hình HìnhHình Dạng phá hoại cột mơ hình Hình Dạng phá hoại mẫu cột mơ Hình hoại củamẫu mơ hình Dạng pháphá hoại mẫu cột mơ hình ả ảả ế ếếả ựếảả ựựả ệ ự ệệ ệ ỏ ả ỏỏ ỏ Nghiên cứu tham số Tải trọng phá trọng hoại hoại Tải phá hoại Tải Tải trọng trọng phá phá hoại TênTrong cấu cấu kiện Tên cấu kiện Tên kiện phần này, mẫu cột mơ hình có thơng số hình học tính chất vật liệu giống Tên cấu kiện Mô ThựcThực nghiệm lệch Môcứu Thực nghiệm ChênhĐể Chênh lệch Mô lệch kiểm chứng độ mẫu cột ăn mịn LC-0-10 trongMơ nghiên thực nghiệm nghiệm Li cs (2020) [1].Chênh Thực nghiệm Chênh lệch xác khả đánh giá ứng xử học cột ăn mòn khác nhau, hai tham số khảo sát, độ lệch tâm khoảng cách cốt thép đai Khi tham số khảo sát, tham số lại khai báo giống cột ăn mòn LC-0-10 (xem mục 3.1) Bảng giới thiệu thông số độ lệch tâm e thay đổi khoảng – 1h khoảng cách cốt thép đai thay đổi khoảng 100 – 300 mm sử dụng nghiên cứu tham số Bảng Tham số độ lệch tâm khoảng cách cốt thép đai Nghiên cứu thamcứu số tham số Nghiên Nghiên cứu tham số Ký hiệu cột Nghiên cứu tham số Tham số Trong phần này, mẫu cột mơ hình có thơng số hình học tính chất vật Trong phần này, mẫu cộthình mơC10-1-100 hình có thơng sốC10-0.83-200 hình học tính chất vật C10-0-100 C10-0.5-100 LC-0-10-FEM C10-0.83-300 Trong phần này, mẫu cột mơ có thơng số hình học tính chất vật Trong phần này, mẫu cột mơ hình có thơng số hình học tính chất vật liệu giốngliệu mẫu cột ăn mòn 10 nghiên thực Li cộng giống mẫu cột ăn mòn LC 10 nghiên cứu thực nghiệm Licộng cộng Độ lệch tâm (e) LC 1h cứu 0,83hnghiệm 0,83h 0,83h liệu giống mẫu cột ăn100 mòn LC0,5h 10 nghiên cứu thực nghiệm Li Khoảng cách cốt đai (mm) 100 100 100 200 300 liệu giống mẫu cột ăn mòn LC 10 nghiên cứu thực nghiệm Li cộng (2020)sự [1] Để kiểm chứng độ xác khảxác đánhnăng giá ứng xửgiá họcxử củacơcác (2020) [1].kiểm Để kiểm độ khả học (2020) [1] Để chứngchứng độ xác khả đánhđánh giá ứng ứng xử học (2020) [1] Để kiểm chứng độ xác khả đánh giá ứng xử học cột ăn mòn khác nhau, hai tham hai số khảo sát, sát, độ lệchlàtâm khoảngvàcách ăn khác mòn khác độ lệch khoảng cột ăncột mòn nhau,nhau, hai thamtham số đãsốđược khảokhảo sát, làđó độ lệch tâm tâm khoảng cáchcách mòn khác nhau, haitâm thammột khảo sát,tham độ lệch tâm vàkhai khoảng cách giữacột cácăncốt đai Khi tham sốsốđược khảo sát, số lại số báo khai cốt thép đai Khi số sát,là tham lại 4.1 Ảnhthép hưởng củađai độ Khi lệch cốt thép thamtham số khảokhảo sát, tham số lại khai báo báo cốt thép đai Khi tham số khảo sát, tham số cịn lại khai báo Hình giới thiệu biểu đồ tải trọng – chuyển vị thu nghiên cứu số cho cột mơ hình ký hiệu C10-0-100, C10-0.5-100, LC-0-10-FEM C10-1-100 tương ứng với độ lệch tâm e 0, 0,5h, 0,83h 1h với chiều cao cột h = 120 mm có khoảng cách 100 mm cốt thép đai bụng cột Những kết thu độ lệch tâm có vai trị quan trọng khả chịu lực độ cứng cột ăn mịn Khi tăng độ lệch tâm tải trọng giới hạn cột ăn mòn bị giảm rõ rệt Tương tự, quan sát Hình nhận thấy độ dốc biểu đồ giảm 74 có khoảng cách 100 mm cốt thép đai bụng cột Những kết thu độ lệch tâm có vai trị quan trọng khả chịu lực độ cứng cột ăn mịn Khi tăng độ lệch tâm tải trọng giới hạn cột ăn mòn bị giảm rệt Tương tự, quanNam, sát nhận thấy B H.,Hình cs / Tạp chí Khoa họcrằng Cơng độ nghệdốc Xây dựng biểu đồ giảm mạnh tăng độ lệch tâm cột Độ cứng cột bị giảm tăng độ lệch tâm Do đó, tải mạnh tăng độ lệch tâm cột Độ cứng cột bị giảm tăng độ lệch tâm Do đó, tải trọng nén trọng nhấtnén củađúng cộttâm chịulớnnén tâm từ 2các85mẫu đếncột6 ăn lầnmòn so với mẫ lớn nhấtnén lớn cột chịu hơnđúng từ 2,85 đếnlớn lần so với chịu nén lệch cột (209,6 ăn mòn lệch tâmC10-0-100 (209,6 kNsotrên cột đối chứng 100ănso vớiC10-0.5-100, 28,2 – tâm kNchịu nén cột đối chứng với 28,2 – 93,0 kN cột mòn LC-0-10-FEM C10-1-100) kN cột ăn mòn 250 Tải trọng (kN) 200 C10-0-100 150 C10-0.5-100 LC-0-10-FEM 100 C10-1-100 50 0 Chuyển vị ngang (mm) 10 Hình 6.Hình Biểu đồ tải trọng ngang độ tâm lệchthay tâm Biểu đồ tải trọng––chuyển chuyển vịvịngang với với độ lệch đổithay đổi nứt như độ đáng võng đáng kể trước khiraxảy rahoại phá hoạihoại (nghĩa sựlà phá hoạira xảy mà nứt võng kể trước pháxảy phá hoại màxảy nứt độ độ võng đáng kể xảy trước (nghĩa phá (nghĩa xảy phá hoại mà Hơn nữa, nghiên cứu số cho phép thu phân bố vết nứt mẫu khơng có dấu hiệu cảnh báo) Đối với cột chịu nén với độ lệch tâm nhỏ (cột C10 khơng có dấu hiệu cảnh báo) Đối với cột chịu nén với độ lệch tâm nhỏ (cột C10 khơng có dấu hiệu cảnh báo) Đối với cột chịu nén với độ lệch tâm nhỏ (cột Hơn nữa, nghiên cứu số cho phép thu phân bố vết nứt mẫu cột trạngC10 thái Nhìntrưng chung, trạng thái dạng phátrong hoại cột chịu nén phá hoại minh họa Hình 100) cơphá chế phá hoại đặc trưng phá hoại vùng nén cộtđúng chế hoại đặc trưng phá hoại vùng nénthái cột 100) chế phá hoại đặc phá hoại củatrong vùng nén cột cột100) trạng thái phá hoại minh họa Hình Nhìn chung, trạng dạng phá tâm (cột C10-0-100) khơng có xuất vết nứt độ võng đáng kể trước khi vị ngang đạtgiá đến giá trị giới hạn,hạn, kèmđó với sựlàhiện xuất hiện vếthiện nứt lan lan chuyển vị chuyển ngang đạt đến trịđến giới hạn, với xuất vết nứt lan vị ngang đạt giá trị kèm giới kèm với xuất hiện vết nứt hoại củachuyển cột chịu nén tâm (cột C10 khơng có xuất vết xảy ratruyền pháphía hoại (nghĩa làvùng phá hoại raTrong mà cónén dấu hiệu cảnh từvùng phía vùng kéo cột Trong khikhơng đó, cột chịu nénđộ với độbáo) lệch tâmvới lớncột truyền từ phía kéo củaxảy cột đó, cột với chịu nén với độ Đối lệch tâm lớnchịu nén truyền từ kéo cột Trong đó, cột chịu lệch tâm lớn với độ lệch tâm nhỏ e = 0,5h (cột C10-0.5-100) chế phá hoại đặc trưng phá hoại bê tông (cột (cột C10 100) có chế phá hoại tương tựcột cột độ lệch tâm tâm C10 cơhoại chếtương phá hoại tương tựcónhư cột cótâm độ lệch (cột C10 100) có cơ100) chếcơcó phá tự độ có lệch đặc trưng hình thành vết nứt 45 ởđầu haiởcột đầu cột cột đặc trưng hình vết nghiêng nứtgóc nghiêng hai đầu FEM),FEM), đặcFEM), trưng hình thành thành vết nứt nghiêng 45gócởgóc hai 45 ộ (a) ộ CộtộC10-0-100 Cột Cột C10-0.5-100 Cột(b)Cột (c) Cột Cột C10-1-100 Cột Cột Hình 7.Sơ Sơ đồ nứt cộtmịn ănhình mịn mơ ởthái trạng thái Hình đồ nứt ăn mịn mơhình trạng thái phá hoạihoại Hình Sơ đồSơ nứt cột ăncột mịn mơ ởhình trạng thái phá Hình đồ nứt cột ăn mơ ởhình trạng pháhoại hoạiphá 4.2 Ảnh khoảng cốt đai 4.2.hưởng Ảnh hưởng khoảng cáchcách cốtđai 4.2 Ảnh củahưởng khoảng cách cốt 75 đai Trong này, ảnh khoảng cácđai cốtđến thép đai đến tải trọng phầnphần này,hưởng ảnh hưởng khoảng cáchcách giữacốt cốt thép đaitải đến tải trọng nén nén TrongTrong phần này, ảnh củahưởng khoảng cách thép trọng nén lớnphá gâycột pháđãhoại cộtđược khảo sátcác đốicột vớimơ cột ký mơhiệu hình kýLC hiệu LC lớngây gâyhoại phá hoại cột khảo sátvới cột mơ hình ký hiệu LC lớn khảo sát đối hình với khoảng cách cốt thép đai bụng với khoảng cách giữacốt cácthép cốt đai thépở đai bụng cột cột với khoảng cách bụng cột Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng vùng nén cột chuyển vị ngang đạt đến giá trị giới hạn, kèm với xuất vết nứt lan truyền từ phía vùng kéo cột Trong đó, cột chịu nén với độ lệch tâm lớn e = 1h (cột C10-1-100) có chế phá hoại tương tự cột có độ lệch tâm e = 0,83h (LC-0-10-FEM), đặc trưng hình thành vết nứt nghiêng góc 45◦ hai đầu cột 4.2 Ảnh hưởng khoảng cách cốt thép đai Trong phần này, ảnh hưởng khoảng cách cốt thép đai đến tải trọng nén lớn gây phá hoại cột khảo sát cột mơ hình ký hiệu LC-0-10-FEM, C10-0.83-200 C10-0.83-300 với khoảng cách cốt thép đai bụng cột tương ứng 100, 200 300 mm (khơng có cốt thép đai bụng cột) Hình giới thiệu biểu đồ tải trọng – chuyển vị thu từ nghiên cứu số mẫu cột mơ hình Những kết rằng, tăng khoảng cách cốt thép đai mẫu cột mơ hình khả chịu lực bị giảm khoảng 22,1 – 25,1%, giảm từ 63,7 kN xuống 47,4 kN Như vậy, nhận thấy ảnh hưởng khoảng cách cốt thép đai bụng cột đến khả chịu lực cột ăn mịn so với ảnh hưởng độ lệch tâm 80 Tải trọng (kN) 60 LC-0-10-FEM 40 C10-0.83-200 C10-0.83-300 20 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 Chuyển vị ngang (mm) Biểu8.đồ tảiđồtrọng – chuyển khoảng cách cốt đai thép đai Hình Biểu tải trọng – chuyểnvị vị với với khoảng cách cốt thép thay đổithay đổi Kết luận ghiên cứu số thực hiện nhằm xem xét ảnh hưởng củaTrong ăn mòn cốt cứu đai số đến cộtnhằm xemchịu tâm phẳng cốt báo dọc này, nghiên ứng đượcxử thực xét sựnén ảnhlệch hưởng củatâm ăn mịn cốt Mơ hình cột BTCT bị ăn mòn kiểm chứng dựa so sánh kết biểu đồ thép dọc cốt thép đai đến ứng xử cột BTCT chịu nén lệch tâm tâm phẳng Mơ hình cột BTCT bị ăn mòn –đãchuyển kiểm so quảhoại biểugiữa đồ tảimô trọng – chuyển vị, cơnghiệm chế phá tải trọng vị, chứng chếdựa phátrên hoại vàsánh dạngkếtphá thực hoại dạng phá hoại mô thực nghiệm Từ đó, nghiên cứu tham số thực để Từ đó, nghiên cứu tham số thực hiện để xác định ảnh hưởng độ lệch tâm xác định ảnh hưởng độ lệch tâm khoảng cách cốt đai cường độ giới hạn chế phá khoảng cốtthử đai Những đối vớikết cường độ giới phácơ hoại củaquả cácphân mẫutích thử hoại cách mẫu luận có hạn thể rútchế sở kết môNhững kết luậnsau: rút sở kết phân tích mơ số, sau số, Kết luận - Mơ hình phân tích phi tuyến sử dụng báo dự đốn xác ứng xử phân sử(biểu dụngđồtrong -báo vị, cócường thể dựđộđốn chịu nén lệch tâm tích phẳngphi củatuyến cột bịđược ăn mịn tải trọng chuyển giới hạn, chế ứng xử chịu tâm phẳng cộtviệc bị mơ ăn mịn đồhoại tải trọng chuyển cường phá hoại nén lệch hình dạng vết nứt)của biểu phá ăn mịn bêvịtơng, cốt thép suy giảm bám dính bê tơng cốt thép độ giới hạn, chế phá hoại hình dạng vết nứt) việc mơ phá hoại ăn mòn ốt thép sự76 suy giảm bám dính cốt thép Độ lệch tâm ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử trạng thái phá hoại cột BTCT bị ăn mịn ột chịu tâm phá hoại xảy ứng suất với hình thành vết nứt điểm đặt lực Đối với ột có độ lệch tâm Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Độ lệch tâm có ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử trạng thái phá hoại cột BTCT bị ăn mịn Khi cột chịu nén tâm phá hoại xảy ứng suất nén với hình thành vết nứt phía điểm đặt lực Đối với cột có độ lệch tâm nhỏ (e = 0,5h), chế phá hoại đặc trưng phá hoại bê tông vùng chịu nén phát triển vết nứt từ vùng chịu kéo cột Trong đó, cột chịu nén lệch tâm lớn (e = 1h) ứng suất kéo hình thành mơ men uốn dẫn đến phá hoại xảy vùng đầu cột với xuất vết nứt nghiêng - Đối với cột chịu nén lệch tâm lớn (e = 0,83h), khoảng cách cốt đai bụng cột tăng từ 100 đến 300mm khả chịu lực bị giảm đến 25%, khơng thay đổi dạng phá họai Hơn nữa, kết nghiên cứu tham số khoảng cách cốt đai ảnh hưởng đến ứng xử cột ăn mòn so với ảnh hưởng độ lệch tâm Các mẫu cột nghiên cứu số mô với mức độ ăn mòn biểu thị mát khối lượng trung bình ăn mòn phân bố dọc theo chiều dài thép chưa nhắc đến Do nghiên cứu tương lai cần phát triển Lời cảm ơn Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Xây dựng (NUCE) đề tài mã số 322020/KHXD-TĐ Nghiên cứu có tham gia thực sinh viên đề tài NCKH mã số XD-2021-06 Tài liệu tham khảo [1] Li, Q., Huang, L., Ye, H., Fu, C., Jin, X (2020) Mechanical Degradation of Reinforced Concrete Columns Corroded Under Sustained Loads International Journal of Civil Engineering, 18(8):883–901 [2] Glass, G K., Buenfeld, N R (2000) Chloride-induced corrosion of steel in concrete Progress in Structural Engineering and Materials, 2(4):448–458 [3] Hai, D T., Yamada, H., Katsuchi, H (2007) Present condition of highway bridges in Vietnam: an analysis of current failure modes and their main causes Structure and Infrastructure Engineering, 3(1):61–73 [4] Lim, S., Akiyama, M., Frangopol, D M (2016) Assessment of the structural performance of corrosionaffected RC members based on experimental study and probabilistic modeling Engineering Structures, 127:189–205 [5] Xia, J., Jin, W.-L., Li, L.-Y (2016) Performance of Corroded Reinforced Concrete Columns under the Action of Eccentric Loads Journal of Materials in Civil Engineering, 28(1):04015087 [6] Lee, H.-S., Kage, T., Noguchi, T., Tomosawa, F (2003) An experimental study on the retrofitting effects of reinforced concrete columns damaged by rebar corrosion strengthened with carbon fiber sheets Cement and Concrete Research, 33(4):563–570 [7] Ma, Y., Che, Y., Gong, J (2012) Behavior of corrosion damaged circular reinforced concrete columns under cyclic loading Construction and Building Materials, 29:548–556 [8] Tapan, M., Aboutaha, R S (2008) Strength Evaluation of Deteriorated RC Bridge Columns Journal of Bridge Engineering, 13(3):226–236 [9] Tapan, M., Aboutaha, R S (2011) Effect of steel corrosion and loss of concrete cover on strength of deteriorated RC columns Construction and Building Materials, 25(5):2596–2603 [10] Wang, X.-H., Liang, F.-Y (2008) Performance of RC columns with partial length corrosion Nuclear Engineering and Design, 238(12):3194–3202 [11] Asghshahr, M S., Rahai, A (2017) Seismic Assessment of Reinforced Concrete Bridge Under ChlorideInduced Corrosion International Journal of Civil Engineering, 16(6):681–693 77 Nam, B H., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [12] Tan, N N., Nguyen, N D (2019) An experimental study on flexural behavior of corroded reinforced concrete beams using electrochemical accelerated corrosion method Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE, 13(1):1–11 [13] Tan, N N., Kien, N T (2020) Modeling the flexural behavior of corroded reinforced concrete beams with considering stirrups corrosion Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) NUCE, 14(3):26–39 [14] Tan, N N., Kien, N T (2021) An experimental study on the shear capacity of corroded reinforced concrete beams without shear reinforcement Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - NUCE, 15(1):55–66 [15] Anh, T H., Giang, N H., Tân, N N (2021) Nghiên cứu thực nghiệm hiệu gia cường kháng uốn dầm bê tông cốt thép bị ăn mịn sợi composite CFRP Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 15(1V):1–16 [16] Nguyên, N Đ., Tân, N N (2019) Dự báo khả chịu lực lại cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng có cốt thép dọc bị ăn mịn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 13(2V): 53–62 [17] Coronelli, D., Gambarova, P (2004) Structural Assessment of Corroded Reinforced Concrete Beams: Modeling Guidelines Journal of Structural Engineering, 130(8):1214–1224 [18] TNO DIANA 9.1 (2005) User’s manual TNO Building and Construction Research, Delft [19] Nakamura, H., Higai, T (2001) Compressive Fracture Energy and Fracture Zone Length of Concrete Part of Modeling of Inelastic Behavior of RC Structures under Seismic Loads, 471–487 [20] Nakamura, H., Nanri, T., Miura, T., Roy, S (2018) Experimental investigation of compressive strength and compressive fracture energy of longitudinally cracked concrete Cement and Concrete Composites, 93:1–18 [21] Cape, M (1999) Residual service-life assessment of existing R/C structures Master thesis, Chalmers University of Technology, Sweden and Milan University of Technology, Italy [22] Molina, F J., Alonso, C., Andrade, C (1993) Cover cracking as a function of rebar corrosion: Part 2—Numerical model Materials and Structures, 26(9):532–548 [23] Val, D V (2007) Deterioration of Strength of RC Beams due to Corrosion and Its Influence on Beam Reliability Journal of Structural Engineering, 133(9):1297–1306 [24] Cornelissen, H., Hordijk, D., Reinhardt, H (1986) Experimental determination of crack softening characteristics of normalweight and lightweight Heron, 31(2):45–46 [25] CEB-FIP Model Code (2010) fib model code for concrete structures fib, Berlin, Germany [26] Du, Y G., Clark, L A., Chan, A H C (2005) Residual capacity of corroded reinforcing bars Magazine of Concrete Research, 57(3):135–147 [27] Kallias, A N., Rafiq, M I (2010) Finite element investigation of the structural response of corroded RC beams Engineering Structures, 32(9):2984–2994 [28] Maaddawy, T E., Soudki, K., Topper, T (2005) Analytical Model to Predict Nonlinear Flexural Behavior of Corroded Reinforced Concrete Beams ACI Structural Journal, 102(4) [29] Sæther, I., Sand, B (2012) FEM simulations of reinforced concrete beams attacked by corrosion ACI Structural Journal, 109(2):15–31 [30] Maekawa, K., Hasegawa, T (1994) The State-of-the-Art on Constitutive Laws of Concrete Concrete Journal, 32(5):13–22 [31] Maekawa, K., Okamura, H., Pimanmas, A (2003) Non-Linear Mechanics of Reinforced Concrete CRC Press 78 ...cơ cao phá hoại sụp đổ c? ?ng trình thực tế, cột chịu tải tr? ?ng đ? ?ng ngang từ t? ?ng truyền xu? ?ng t? ?ng toàn tải tr? ?ng tập trung kế cấu m? ?ng Nhìn chung, kết cấu cột bị hư h? ?ng nhanh hiệ tư? ?ng ăn... khả lựcứngcủa Nghiên t? ?ng quan Đối ravới rằngtrư? ?ng có hợp số lư? ?ng đ? ?ng đ? ?ng kể đều, c? ?ng trình nghiênchịu cứu x? ?? học kết cấu, đặc biệt ? ?ng x? ?? chịu uốn ? ?ng x? ?? chịu cắt Trong đó, nghiên cứu thực... chỉcốtrathép đ? ?ng TrênNghiên giới,cứu ảnh hư? ?ng ănđã mịn đếncó cácmột ứngsố x? ?? lư? ?ng học cộtkể BTCT phân tíchcứu nghiên cứu thựckết nghiệm Nh? ?ng kết r? ?ng, x? ?? nguyên nghiên vềmột ứngs? ?x? ?? học cấu,[6–9]