Luận án Tiến sĩ Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu lực nén lệch tâm của cột bê tông cốt thép sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Hongsa CHDCND Lào

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI VONGCHITH SYKHAMPHA NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỊU LỰC NÉN LỆCH TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN HONGSA - CHDCND LÀO Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI VONGCHITH SYKHAMPHA NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỊU LỰC NÉN LỆCH TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN HONGSA - CHDCND LÀO Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Mã số: 9580201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN TRƯỜNG THẮNG Hà Nội - Năm 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Nghiên cứu sinh Vongchith SYKHAMPHA ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn luận án tiến sĩ: PGS TS Nguyễn Trường Thắng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện động viên suốt q trình học tập, nghiên cứu, hồn thành luận án tiến sĩ sinh sống Việt Nam Đặc biệt, thầy Nguyễn Trường Thắng tặng q lớn cho em gia đình Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy giáo cô giáo Bộ mơn Cơng trình bê tơng cốt thép, Bộ mơn Thí nghiệm Kiểm định cơng trình, Khoa Đào tạo Sau đại học, Phòng Quản lý đào tạo, Khoa Đào tạo Quốc tế, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội hỗ trợ, giúp đỡ, hướng dẫn, nhận xét phản hồi cho trình thực luận án em Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Trung Hiếu cán kỹ thuật Phịng Thí nghiệm Kiểm định Cơng trình LAS XD-125 nhiệt tình giúp đỡ trình thực thí nghiệm khn khổ luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn cán Đại sứ quán Việt Nam Lào Chính phủ Việt Nam tặng học bổng tiến sĩ qua chương trình Học bổng Chính phủ Việt Nam dành cho em Việt kiều Lào Tác giả xin chân thành cảm ơn quan công tác Công ty Điện lực Lào (Electricite Du Laos) cung cấp hỗ trợ sách ưu đãi thuận lợi Tác giả xin chân thành cảm ơn anh Sitthidet SOUKHATHAMMAVONG Lao Holding State Enterprise hỗ trợ số tài liệu tham khảo tro bay cho chương trình nghiên cứu thực nghiệm luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn bạn bè ủng hộ, động viên trình học tập, nghiên cứu, hoàn thiện luận án sinh sống Việt Nam Đặc biệt bạn thân Nithone BOUDDAVONG hỗ trợ phịng thí nghiệm; Và em Oudomphone SIVONGSA hỗ trợ việc tài liệu phục vụ phịng họp iii Tuy có nhiều cố gắng, luận án khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Tác giả kính mong q thầy cơ, chuyên gia, đồng nghiệp có ý kiến đóng góp, giúp đỡ để đề tài hồn thiện Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thành viên gia đình, mẹ Khammeung VORACHITH chị Thongsi VONGPHACHAN hỗ trợ tạo điều kiện tài chính; vợ Boualoy, gái Jindavon trai Thavixay tạo điều kiện thuận lợi hy sinh chia sẻ khó khăn gia đình suốt thời gian học tập nghiên cứu Việt Nam Xin trân trọng cảm ơn! iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG xiii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xv MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu 4 Phạm vi nghiên cứu Cơ sở khoa học luận án Phương pháp nghiên cứu .5 Những đóng góp luận án Nội dung cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRO BAY, BÊ TÔNG SỬ DỤNG TRO BAY VÀ ỨNG DỤNG CHO CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP .8 1.1 Mở đầu 1.2 Một số vật liệu sử dụng làm chất kết dính bê tơng 1.2.1 Xi măng poóc lăng .8 1.2.2 Tro bay .10 1.3 Sử dụng tro bay sản xuất bê tông .22 1.4 Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông tro bay 27 1.5 Cấu kiện BTCT chịu nén lệch tâm .29 1.6 Ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo để dự báo tính chất lý bê tơng .34 1.7 Kết luận Chương .36 CHƯƠNG 39 v XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG TRO BAY L-FA… 39 2.1 Mở đầu 39 2.2 Vật liệu chế tạo hỗn hợp bê tông 39 2.2.1 Tro bay .40 2.2.2 Xi măng poóc lăng 41 2.2.3 Cốt liệu nhỏ 41 2.2.4 Cốt liệu lớn 43 2.2.5 Nước 46 2.3 Chế tạo bê tông sử dụng L-FA .46 2.3.1 Nguyên tắc xác định cấp phối bê tông 46 2.3.2 Trình tự chế tạo đúc mẫu bê tông .47 2.3.3 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm .47 2.4 Thí nghiệm tiêu lý bê tông sử dụng L-FA 48 2.4.1 Độ sụt .48 2.4.2 Khối lượng thể tích 49 2.4.3 Cường độ chịu nén 52 2.4.4 Cường độ chịu kéo ép chẻ 59 2.4.5 Quan hệ ứng suất - biến dạng 61 2.5 Khảo sát ảnh hưởng thành phần cấp phối tới tính chất lý bê tơng tro bay dựa mơ hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) 68 2.5.1 Các mơ hình mạng nơ-ron nhân tạo sử dụng 68 2.5.2 Dự báo cường độ chịu nén bê tông tro bay mơ hình mạng nơ-ron nhân tạo DNN BNN 73 2.5.3 Dự báo đường cong ứng suất - biến dạng bê tơng tro bay mơ hình mạng nơ-ron nhân tạo DNN BNN 77 2.6 Kết luận Chương .78 CHƯƠNG 81 vi XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY L-FA .81 3.1 Mở đầu 81 3.2 Phương pháp tính tốn sử dụng mơ hình biến dạng phi tuyến 81 3.2.1 Nguyên tắc phân tích khả chịu lực cột BTCT 81 3.2.2 Mơ hình biến dạng phi tuyến bê tông OPC theo TCVN 5574:2018 82 3.2.3 Đề xuất mơ hình biến dạng phi tuyến bê tông sử dụng 20% LFA/OPC… 83 3.2.4 Mơ hình biến dạng phi tuyến cốt thép .85 3.2.5 Phương pháp phân tích tiết diện thẳng góc cột BTCT 86 3.2.6 Phương pháp xây dựng mặt tương tác cột BTCT tiết diện chữ nhật 88 3.2.7 Phương pháp kiểm tra hệ số dự báo kp 91 3.3 Kiểm chứng phương pháp đề xuất với cột BTCT sử dụng bê tông OPC 92 3.4 Nghiên cứu thực nghiệm cột BTCT sử dụng L-FA 94 3.4.1 Vật liệu chế tạo mẫu thí nghiệm 94 3.4.2 Thiết kế mẫu thí nghiệm 96 3.4.3 Chế tạo mẫu thí nghiệm 98 3.4.4 Xác định cường độ viên mẫu bê tông sử dụng L-FA 101 3.4.5 Xác định khả chịu nén lệch tâm cột BTCT sử dụng L-FA 105 3.4.6 Kết thí nghiệm .108 3.5 Kiểm chứng phương pháp đề xuất với cột BTCT sử dụng L-FA 113 3.6 Khảo sát ảnh hưởng độ lệch tâm e1 tới khả chịu lực cột BTCT sử dụng bê tông L-FA dựa phương pháp học máy 119 3.6.1 Mơ hình Q trình hồi quy Gauss (GPR) 119 3.6.2 Dữ liệu thực nghiệm sử dụng để huấn luyện mơ hình hồi quy GPR .122 3.6.3 Phân tích đánh giá .127 3.7 Kết luận Chương .128 KẾT LUẬN .130 DANH MỤC BÀI BÁO VÀ CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CƠNG BỐ 133 vii TÀI LIỆU THAM KHẢO .134 PHỤ LỤC PL1-1 PHỤ LỤC PL2-1 PHỤ LỤC PL3-1 PHỤ LỤC PL4-1 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ Latinh viết hoa Kí hiệu A ACI Diễn giải Diện tích tiết diện ngang mẫu thử Viện Bê tơng Hoa kỳ ACI 318-19 ACI 318 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông Viện Bê tông Hoa kỳ AI Trí tuệ nhân tạo (Artificial intelligence) ANN Mạng nơ-ron nhân tạo (Artificial neural network) ASEAN Đông Nam Á As Điện tích tiết diện tính tốn cốt thép chịu kéo A’s Điện tích tiết diện tính tốn cốt thép chịu nén Ast Điện tích tiết diện ngang mẫu thử ASTM C618-12a ASTM C618 Đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn cho tro bay than Pozzolan tự nhiên thô nung để sử dụng bê tông Hoa Kỳ BNN Mạng nơ-ron Bayesian (Bayesian neural network) BT BTCT CHDCND Lào C-FA CI Tiêu chuẩn tham chiếu Bê tơng Bê tơng cốt thép Cộng hịa Dân chủ Nhân dân Lào Tro bay loại C ASTM C618 Khoảng tin cậy (confidence interval) CKD Chất kết dính COV Hệ số biến động CSA Theo tiêu chuẩn Canada TCVN 5574: 2018 PL4-10 PL4.2.2 Các cột thí nghiệm nhóm C30-00 - Mơ hình ba đoạn thẳng PL4-11 PL4-12 PL4-13 PL4.2.3 Các cột thí nghiệm nhóm C30-40 - Mơ hình hai đoạn thẳng PL4-14 PL4-15 PL4-16 PL4.2.4 Các cột thí nghiệm nhóm C30-40 - Mơ hình ba đoạn thẳng PL4-17 PL4-18 PL4-19 PL4.2.5 Các cột thí nghiệm nhóm C30-80 - Mơ hình hai đoạn thẳng PL4-20 PL4-21 PL4-22 PL4.2.6 Các cột thí nghiệm nhóm C30-80 - Mơ hình ba đoạn thẳng PL4-23 PL4-24