Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA CƯỜNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT LƯỚI DỆT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội, 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CAO MINH QUYỀN NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA CƯỜNG BẰNG BÊ TÔNG CỐT LƯỚI DỆT Ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9520101 Nghiên cứu sinh: Cao Minh Quyền Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Xuân Huy GS.TS SI LARBI Amir Hà Nội, 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án công trình nghiên cứu tơi hướng dẫn cán hướng dẫn Những số liệu kết trình bày luận án trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Tác giả I MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I MỤC LỤC II DANH MỤC HÌNH ẢNH VI DANH MỤC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC VIẾT TẮT, KÝ HIỆU XI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CỘT BTCT ĐƯỢC GIA CƯỜNG BẰNG BTCLD CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 1.1 Sự làm việc cột BTCT chịu tải trọng nén tâm 1.2 Các giải pháp gia cường cột BTCT phổ biến 1.3 Nghiên cứu gia cường cột BTCT BTCLD 1.3.1 Giới thiệu BTCLD 1.3.2 Các nghiên cứu thực nghiệm 12 1.3.2.1 Nghiên cứu thực nghiệm gia cường cấu kiện bê tông chịu nén BTCLD 13 1.3.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm gia cường cột BTCT BTCLD 15 1.3.3 Các nghiên cứu lý thuyết 18 1.3.3.1 Nghiên cứu lý thuyết cấu kiện bê tông chịu nén gia cường BTCLD 18 1.3.3.2 Nghiên cứu lý thuyết cột BTCT gia cường BTCLD 22 1.3.4 Các nghiên cứu mô số 25 1.3.4.1 Nghiên cứu mô số cấu kiện bê tông chịu nén gia cường BTCLD 25 1.3.4.2 Nghiên cứu mô số cột BTCT gia cường BTCLD 27 1.4 Kết luận chương 28 II CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH DỰ BÁO KHẢ NĂNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM CỦA CỘT BTCT ĐƯỢC GIA CƯỜNG BẰNG BTCLD 31 2.1 Hiệu ứng bó ngang cấu kiện bê tông gia cường BTCLD chịu nén tâm 31 2.2 Phân tích khả chịu nén tâm cấu kiện bê tông gia cường BTCLD 32 2.2.1 Tổng hợp liệu 32 2.2.2 Phân tích tham số ảnh hưởng tới khả chịu nén tâm cấu kiện bê tông chịu nén gia cường BTCLD 43 2.3 Xây dựng mơ hình dự báo 47 2.3.1 Đánh giá mơ hình dự báo 47 2.3.2 Xây dựng mơ hình dự báo cường độ chịu nén tâm cấu kiện bê tông gia cường BTCLD 51 2.3.3 Xây dựng mơ hình dự báo khả chịu nén tâm cột BTCT gia cường BTCLD 54 2.4 Kết luận chương 57 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIA CƯỜNG CỘT BTCT BẰNG BTCLD 58 3.1 Giới thiệu 58 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm xác định số đặc trưng học BTCLD 58 3.2.1 Cấp phối BTHM 58 3.2.1.1 Thành phần cấp phối BTHM thứ 59 3.2.1.2 Thành phần cấp phối BTHM thứ hai 61 3.2.2 Xác định cường độ chịu nén, kéo uốn BTHM 63 3.2.3 Xác định mô đun đàn hồi BTHM 68 III 3.2.4 Xác định cường độ chịu kéo mơ đun đàn hồi bó sợi trần 71 3.2.5 Xác định cường độ chịu kéo lưới dệt BTHM 73 3.2.6 Xác định cường độ dính bám chiều dài neo có hiệu lưới dệt BTHM 74 3.2.7 Xác định cường độ dính bám bê tơng thường BTHM 76 3.3 Nghiên cứu thực nghiệm cấu kiện bê tông chịu nén gia cường BTCLD 79 3.3.1 Vật liệu sử dụng 80 3.3.2 Chương trình thí nghiệm 80 3.3.3 Phân tích kết thí nghiệm 82 3.4 Nghiên cứu thực nghiệm cột BTCT gia cường BTCLD 85 3.4.1 Vật liệu sử dụng 85 3.4.2 Chương trình thí nghiệm 85 3.4.3 Phân tích kết thí nghiệm 90 3.5 Kết luận chương 98 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH SỐ CỘT BTCT GIA CƯỜNG BẰNG BTCLD CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẢNH VÀ TẢI TRỌNG NGANG ĐỒNG THỜI 101 4.1 Xây dựng mơ hình 101 4.1.1 Mơ hình vật liệu 101 4.1.1.1 Bê tông lõi bê tông hạt mịn 101 4.1.1.2 Cốt thép 107 4.1.1.3 Lưới dệt thủy tinh 107 4.1.2 Mơ hình hình học 108 4.1.3 Tương tác thành phần vật liệu lưới chia phần tử 108 4.1.4 Kiểm chứng mơ hình 109 4.2 Phân tích tham số 113 IV 4.2.1 Ảnh hưởng độ mảnh tới ứng xử cột BTCT gia cường BTCLD 113 4.2.2 Ảnh hưởng tải trọng ngang tới ứng xử cột BTCT gia cường BTCLD 116 4.3 Kết luận chương 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 V DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cột BTCT phá hủy ứng suất nén dọc trục uốn dọc [9] Hình 1.2 Cột BTCT bị phá hủy nở ngang [9] Hình 1.3 Cơng nghệ dán thép ngồi gia cường cột BTCT [10] Hình 1.4 Công nghệ áo BTCT gia cường cột BTCT [10] Hình 1.5 Cơng nghệ sử dụng vật liệu FRP [10] Hình 1.6 Cấu tạo hệ thống gia cường sử dụng BTCLD [5] Hình 1.7 Gia cường cột BTCLD 10 Hình 1.8 Gia cường BTCLD cho dầm sàn [13] 11 Hình 1.9 Tăng cường sàn BTCT Koblenz, Đức[14] 11 Hình 1.10 Sửa chữa, tăng cường cho kết cấu sàn BTCT BTCLD sợi thủy tinh nhà xưởng công nghiệp EXEDY (Vĩnh Yên, Vĩnh Phúc) [15] 12 Hình 1.11 Kích thước hình học cốt thép cột thí nghiệm [25] 16 Hình 1.12 Quan hệ ứng suất – biến dạng bê tông gia cường BTCLD [28] 18 Hình 1.13 Hệ số tỉ lệ [29] 20 Hình 1.14 Mơ hình phá hủy dẻo bê tơng 26 Hình 2.1 Mơ hình làm việc cột gia cường BTCLD 32 Hình 2.2 Phân bố liệu theo hình dạng tiết diện 41 Hình 2.3 Biểu đồ phân bố chuẩn tham số nghiên cứu 43 Hình 2.4 Tỉ số fcc/fc0 fc0 thay đổi tương ứng với f.Ef 44 Hình 2.5 Tỉ số fcc/fc0 f.Ef thay đổi tương ứng với fc0 45 Hình 2.6 Tỉ số fcc/fc0 2rc thay đổi tương ứng với nf 46 D Hình 2.7 Mặt cắt ngang tương đương 49 Hình 2.8 Hệ số biến dạng có hiệu ke 52 Hình 3.1 Cốt liệu sử dụng cho cấp phối BTHM thứ máy sàng rung 59 Hình 3.2 Phụ gia khoáng phụ gia siêu dẻo cấp phối BTHM thứ 61 Hình 3.3 Cốt liệu phụ gia siêu dẻo sử dụng cho cấp phối BTHM thứ 62 VI Hình 3.4 Thí nghiệm xác định cường độ kéo uốn cường độ nén BTHM 63 Hình 3.5 Thí nghiệm xác định mơ đun đàn hồi BTHM 69 Hình 3.6 Biểu đồ so sánh mô đun đàn hồi BTHM 70 Hình 3.7 Lưới dệt thủy tinh SITgrid200 sử dụng nghiên cứu 72 Hình 3.8 Mơ hình thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo lưới dệt trần 72 Hình 3.9 Đường cong quan hệ ứng suất-biến dạng đặc trưng lưới dệt trần thủy tinh 73 Hình 3.10 Mơ hình thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo lưới dệt BTHM 74 Hình 3.11 Mơ hình thí nghiệm xác định ứng xử dính bám lưới dệt với BTHM 75 Hình 3.12 Tạo nhám bề mặt mẫu thí nghiệm dính bám 77 Hình 3.13 Sơ đồ thí nghiệm xác định cường độ dính bám bê tơng thường BTHM 78 Hình 3.14 Kết thí nghiệm xác định cường độ dính bám BTHM BT thường 78 Hình 3.15 Ảnh hưởng hình dạng mặt cắt ngang số lớp BTCLD tới tỉ số fcc/fc0 83 Hình 3.16 Dạng phá hủy cấu kiện bê tơng gia cường BTCLD 85 Hình 3.17 Cấu tạo cột mơ hình thí nghiệm 86 Hình 3.18 Cơng tác chế tạo gia cường BTCLD mẫu thí nghiệm 89 Hình 3.19 Sơ đồ bố trí thiết bị đo 90 Hình 3.20 So sánh quan hệ tải trọng - chuyển vị mẫu thí nghiệm 91 Hình 3.21 Biểu đồ tải trọng - biến dạng cốt thép đai mẫu thí nghiệm 92 Hình 3.22 Biểu đồ tải trọng - biến dạng cốt thép dọc mẫu thí nghiệm 93 Hình 3.23 Dạng phá hủy cột tiết diện vuông 94 Hình 3.24 Hiện tượng đứt bó sợi cột tiết diện vng gia cường BTCLD 95 Hình 3.25 Dạng phá hủy cột tiết diện tròn 96 Hình 3.26 Hiện tượng đứt bó sợi cột tiết diện trịn gia cường BTCLD 97 VII Hình 3.27 Sự làm việc cốt thép dọc mẫu thí nghiệm 97 Hình 4.1 Mơ hình SCDP chịu nén bê tơng lõi BTHM 103 Hình 4.2 Phân vùng tính chất vật liệu bê tơng lõi BTHM 106 Hình 4.3 Ứng xử chịu kéo bê tông 106 Hình 4.4 Mơ hình ứng suất - biến dạng cốt thép 107 Hình 4.5 Mơ hình ứng suất - biến dạng lưới dệt 108 Hình 4.6 Mơ hình lưới chia phần tử cho thành phần vật liệu 109 Hình 4.7 So sánh quan hệ lực - chuyển vị mơ hình số thực nghiệm 111 Hình 4.8 Sự làm việc cốt thép mơ hình số 111 Hình 4.9 So sánh dạng phá hủy mơ hình số thực nghiệm 112 Hình 4.10 Mơ hình cốt thép lưới dệt phần mềm ABAQUS 114 Hình 4.11 Mối quan hệ tải trọng - chuyển vị dọc trục cột BTCT gia cường BTCLD có độ mảnh khác 115 Hình 4.12 Phá hủy bê tông bị nén vỡ cột BTCT gia cường BTCLD có độ mảnh khác 116 Hình 4.13 Mối quan hệ tải trọng - chuyển vị ngang đỉnh cột 117 VIII
Ngày đăng: 28/01/2024, 11:18
Xem thêm:
