Nghiên cứu phân tích các thí nghiệm về cường độ chịu kéo của bê tông sợi

Trang 1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨNGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNGSKC008382TƠ NGỌC TÍNH Trang 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜ

MÔ PHỎNG SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Thí nghiệm ép chẻ

1.1 Mô phỏng mẫu thử SM-0%-ST-1

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm ép chẻ mẫu thử SM-0%-ST-1

Hình 3.1: Mô hình Abaqus mẫu thử Hình 3.2: Mô hình thí nghiệm mẫu [1]

Các thông số vật liệu đầu vào cho mô hình CDP Abaqus

Từ thí nghiệm ép chẻ xác định được các thông số vật liệu

Mô đun đàn hồi nén: 34500 MPa Ứng suất nén cực đại: 9.72 MPa Ứng suất kéo cực đại: 1.94 MPa

Hành vi ứng xử nén vật liệu

Bảng 3.1: Ứng xử nén bê tông

Hình 3.3: Đường cong ứng suất nén

Hành vi ứng xử kéo vật liệu

Bảng 3.2: Ứng xử kéo bê tông

Hình 3.4: Đường cong ứng suất kéo

Hành vi ứng xử nén.

Hành vi ứng xử kéo.

Kết quả mô hình phân tích Abaqus mẫu thí nghiệm ép chẻ SM-0%-ST-1

Hình 3.5: Phân bố ứng suất theo Mises Hình 3.6: Đồ thị lực - chuyển vị mô hình phân tích

Tiến hành vẽ đồ thị quan hệ giữa lực-chuyển vị của hai phương pháp trên cùng một đồ thị

Hình 3.7: Đồ thị quan hệ lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thực nghiệm mẫu SM-0%-ST-1

Abaqus mẫu SM-0%-ST-1 Thí nghiệm mẫu SM-0%-ST-1

Hình 3.8: Mô phỏng mẫu thí nghiệm Hình 3.9: Thí nghiệm mẫu thử [1]

Các thông số vật liệu đầu vào cho mô hình CDP Abaqus

Từ thí nghiệm ép chẻ xác định được các thông số vật liệu

Mô đun đàn hồi nén: 41500 MPa Ứng suất nén cực đại: 11.59 MPa Ứng suất kéo cực đại: 2.155 MPa

Hình 3.12: Phân bố ứng suất theo Mises

Hình 3.13: Đồ thị lực - chuyển vị mô hình phân tích

Tiến hành vẽ đồ thị quan hệ lực-chuyển vị của hai phương pháp trên cùng một đồ thị

Hình 3.14: Đồ thị lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thực nghiệm mẫu SM-1%-ST-1

Abaqus mẫu SM-1%-ST-1 Thí nghiệm mẫu SM-1%-ST-1

Hình 3.15: Mô phỏng mẫu thí nghiệm

Hình 3.16: Mô hình thí nghiệm mẫu [1]

Thông số đầu vào mô hình vật liệu (CDP) Abaqus

Modulus đàn hồi nén : 18500 MPa Ứng suất nén cực đại: 10.93 MPa Ứng suất kéo cực đại: 4.078 MPa

Hành vi ứng xử nén bê tông.

Hình 3.19: Phân bố ứng suất theo mises Hình 3.20: Đồ thị lực - chuyển vị mô hình phân tích

Tiến hành vẽ đồ thị lực-chuyển vị của hai phương pháp trên cùng một đồ thị

Hình 3.21: Đồ thị lực-chuyển vị giữa thí nghiệm và mô phỏng mẫu SM-2%-ST-1

1.4 Nhận xét kết quả của thí nghiệm ép chẻ

Tiến hành vẽ đồ thị 3 trường hợp 0%,1%,2% sợi trên cùng một đồ thị

Thí nghiệm mẫu SM-2%-ST-1 Abaqus mẫu SM-2%-ST-1

Hình 3.22: Đồ thị lực-chuyển vị mẫu SM-0%,1%,2%-ST-1

- Qua kết quả đồ thị lực-chuyển vị giữa 2 phương pháp mô phỏng và thí nghiệm như hình 3.22, cho thấy gần như ôm sát nhau, chứng tỏ các thông số đầu vào phần khai báo cho mô hình CDP Abaqus là phù hợp

- Cường độ kéo chẻ của vật liệu được tăng lên khi có sử dụng sợi so với khi không có sợi

- Khi hàm lường sợi sử dụng đủ nhiều thì tính chất chịu kéo của vật liệu bê tông sợi được thể hiện Sau giá trị cực hạn, đồ thị có xu hướng kéo dài, cho thấy hiệu quả việc sử dụng sợi thép (trong trường hợp 2% sợi), sợi thép làm tăng tính chịu kéo và dẻo dai hơn cho vật liệu bê tông.

Thí nghiệm nén

2.1 Mô phỏng mẫu thử SM-0%-CT-2

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm nén mẫu thử SM-0%-CT-2

Hình 3.23: Mô phỏng mẫu thử Hình 3.24: Thí nghiệm mẫu [1]

Thông số vật liệu đầu vào mô hình CDP Abaqus

Các thông số vật liệu từ kết quả thí nghiệm

Modulus đàn hồi nén : 43470.54 MPa Ứng suất nén cực đại: 87.63 MPa Ứng suất kéo cực đại: 2.382 MPa

Hình 3.25: Đường cong ứng xử nén

Hành vi ứng xử kéo

Kết quả mô hình phân tích Abaqus thí nghiệm mẫu thử SM-0%-ST-1

Hình 3.27: Phân bố ứng suất theo mises Hình 3.28: Đồ thị lực-chuyển vị mô phỏng

Tiến hành vẽ đồ thị lực và chuyển vị của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng trên cùng một đồ thị

Hình 3.29: Đồ thị quan hệ lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thí nghiệm mẫu SM-0%-CT-2

2.2 Mô phỏng mẫu thử SM-1%-CT-2

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm nén mẫu thử SM-1%-CT-2

Thí nghiệm mẫu SM-0%-CT-2 Abaqus Mẫu SM-0%-CT-2

Hình 3.30: Mô phỏng mẫu thử

Modulus đàn hồi nén : 48611.08 MPa Ứng suất nén cực đại: 150.18 MPa Ứng suất kéo cực đại: 4.93 MPa

Hành vi ứng xử nén

Kết quả mô hình phân tích thí nghiệm mẫu SM-1%-CT-2

Hình 3.34: Phân bố ứng suất theo mises

Hình 3.35: Đồ thị lực-chuyển vị mẫu

Tiến hành vẽ đồ thị lực và chuyển vị của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng trên cùng đồ thị

Hình 3.36: Đồ thị quan hệ lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thực nghiệm mẫu SM-1%-CT-2

2.3 Thí nghiệm mẫu thử SM-2%-CT-2

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm Nén mẫu thử SM-2%-CT-2

Thông số vật liệu đầu vào cho mô hình CDP mô phỏng Abaqus

Modulus đàn hồi nén : 50462 MPa Ứng suất nén cực đại: 140.72 MPa Ứng suất kéo cực đại: 5.11 MPa

Kết quả mô hình phân tích Abaqus mẫu thử SM-2%-CT-2

Hình 3.42: Đồ thị lực-chuyển vị mô hình mẫu thử

Tiến hành vẽ đồ thị lực-chuyển vị của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng trên cùng đồ thị

Hình 3.43: Đồ thị quan hệ lực- chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thự nghiệm mẫu SM-2%-CT-2

2.4 Nhận xét kết quả thí nghiệm nén

Hình 3.44: Đồ thị quan hệ lực-chuyển vị mẫu SM-0%,1%,2%-CT-2

Qua hình 3.44 đồ thị quan hệ giữa lực-chuyển vị cho cả 3 trường hợp sợi sử dụng

- Khi có sử dụng sợi thì cường độ nén bê tông được tăng lên, tức là vật liệu được cải thiện

- Cả 3 trường hợp 0%,1%,2% sợi đồ thị đều đạt giá trị đỉnh rồi phá hủy, cho thấy tính chịu kéo của vật liệu trong trường hợp thí nghiệm nén không được thể hiện.

Thí nghiệm uốn 3 điểm(kéo-uốn)

3.1 Mô phỏng mẫu thử SM-0%-FT-1

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm uốn mẫu thử SM-0%-FT-1

Thông số vật liệu đầu vào mô phỏng mô hình CDP Abaqus

Modulus đàn hồi nén : 23500MPa Ứng suất nén cực đại: 18.94MPa Ứng suất kéo cực đại: 2.107 MPa

Kết quả phân tích mô hình Abaqus mẫu thử SM-0%-FT-1

Hình 3.48: Phân bố ứng suất theo mises Hình 3.49: Đồ thị lực-chuyển vị mô phỏng mẫu thử

Tiến hành vẽ biểu đồ lực và chuyển vị của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng mẫu thử trên cùng một đồ thị

Hình 3.50: Đồ thị lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thực nghiệm mẫu SM-0%-FT-1

3.2 Mô phỏng mẫu thử SM-1%-FT-1

Thông số vật liệu (CDP) đầu vào mô hình Abaqus

Mô đun đàn hồi nén : 38500 MPa Ứng suất nén cực đại: 20.42 MPa

Abaqus mẫu SM-0%-FT-1 Thí nghiệm mẫu SM-0%-FT-1

79 Ứng suất kéo cực đại: 3.718 MPa

Kết quả mô hình phân tích Abaqus mẫu thử SM-1%-FT-1

Tiến hành vẽ đồ thị lực- chuyển vị 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng trên cùng một đồ thị

Hình 3.57: Đồ thị lực-chuyển vị thí nghiệm và mô phỏng mẫu SM-1%-FT-1 3.3 Mô phỏng mẫu thử uốn SM-2%-FT-1

Hình 3.58: Mô phỏng mẫu thử Hình 3.59: Mô hình thí nghiệm mẫu [1]

Mô đun đàn hồi nén : 41500 MPa Ứng suất nén cực đại: 21.55 MPa

Thí nghiệm mẫu SM-1%-FT-1 Abaqus mẫu SM-1%-FT-1

82 Ứng suất kéo cực đại: 5.486 MPa

Kết quả mô hình phân tích mô phỏng mẫu thí nghiệm SM-2%-CT-2

Tiến hành vẽ đồ thị của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng mẫu SM-2%-FT-1 trên cùng một trục đồ thị

Hình 3.64: Đồ thị lực-chuyển vị thí nghiệm và mô phỏng mẫu SM-2%-FT-1 3.4 Nhận xét kết quả thí nghiệm uốn 3 điểm

Tiến hành vẽ đồ thị 3 trường hợp 0%,1%,2% sợi thép trên cùng một đồ thị

Hình 3.65: Đồ thị tải lực-chuyển vị mẫu thử SM-0%,1%,2% FT-1

Thí nghiệm mẫu Abaqus thí nghiệm mẫu

Qua hình 3.65: Đồ thị quan hệ lực – chuyển vị cho 3 trường hợp sợi sử dụng ta thấy

Khi có sử dụng sợi thì cường độ kéo uốn của vật liệu được tăng lên so với khi không có sợi Trường hợp 2% sợi đồ thị có xu hướng kéo dài, vật liệu dẻo dai hơn Cũng như trường hợp ép chẻ vật liệu chỉ thể hiện tính chịu kéo khi hàm lượng sợi sử dụng là đủ nhiều.

Thí nghiệm kéo trực tiếp (Dog pone)

4.1 Mô phỏng thí nghiệm mẫu SM-0%-DT-1

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm Kéo mẫu thử SM-0%-DT-1

Hình 3.66: Mô phỏng mẫu thử Hình 3.67: Thí nghiệm mẫu thử [1]

Mô đun đàn hồi nén : 24000 MPa Ứng suất nén cực đại: 2.768 MPa Ứng suất kéo cực đại: 2.165 MPa

Kết quả mô hình phân tích Abaqus kéo mẫu thử SM-0%-DT-1

Hình 3.71: Đồ thị lực- thời gian mô phỏng mẫu thử

Tiến hành vẽ đồ thị lực-thời gian của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng

Hình 3.72: Đồ thị lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thực nghiệm mẫu SM-0%-DT-1

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm Kéo mẫu thử SM-1%-DT-1

Thí nghiệm mẫu SM-0%-DT-1 Abaqus mẫu SM-0%-DT-1

Kết quả mô phỏng Abaqus kéo mẫu thử SM-1%-DT-1

Hình 3.77: Phân bố ứng suất theo mises Hình 3.78: Đồ thị lực-chuyển vị mô phỏng mẫu

Tiến hành vẽ đồ thị lực-thời gian của 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng trên cùng một đồ thị

Hình 3.79: Đồ thị lực-chuyển vị so sánh 2 phương pháp mô phỏng và thí nghiệm mẫu SM-1%-DT-1

Tiến hành mô phỏng lại mô hình thí nghiệm kéo mẫu thử SM-2%-DT-1

Hình 3.80: Mô phỏng mẫu Hình 3.81: Thí nghiệm mẫu [1]

Kết quả tính toán mô hình Abaqus mẫu thử SM-2%-DT-1

Kết quả mô hình phân tích Abaqus mẫu thí nghiệm kéo mẫu SM-2%-DT-1

Hình 3.85: Đồ thị lực-chuyển vị mô phỏng mẫu

Tiến hành vẽ đồ thị 2 phương pháp thí nghiệm và mô phỏng Abaqus mẫu SM-2%- DT-1 trên cùng một đồ thị

Hình 3.86: Đồ thị lực-chyển vị thí nghiệm và mô phỏng mẫu SM-2%-DT-1 4.4 Nhận xét thí nghiệm kéo trực tiếp

Tiến hành vẽ đồ thị 3 trường hợp 0%,1%,2% sợi trên cùng một đồ thị

Hình 3.87: Đồ thị lực-chuyển vị mẫu SM-0%,1%,2%-DT-1

Qua hình 3.87 : Đồ thị lực-chuyển vị cho cả 3 trường hợp sợi sử dụng cho thấy:

- Khi có sử dụng sợi thì cường độ chịu kéo của vật liệu được tăng lên

- Đối với 0% sợi đồ thị đạt đỉnh rồi phá hủy đột ngột về 0, cho thấy vật liệu có tính dòn Còn trường hợp 1%,2% sợi, đồ thị có xu hướng kéo dài, tính chịu kéo vật liệu được thể hiện Cho thấy thí nghiệm kéo trực tiếp có độ nhạy đo tốt hơn so với các trường hợp thí nghiệm dạng nén phá hoại mẫu ở trên Thí nghiệm kéo trực tiếp có thể đo được tính chịu kéo của vật liệu bê tông sợi, trường hợp sợi phân tán trong bê tông với hàm lượng thấp

Tiêu đề	Nghiên cứu phân tích các thí nghiệm về cường độ chịu kéo của bê tông sợi
Tác giả	Tô Ngọc Tính
Người hướng dẫn	PGS.TS Lê Anh Thắng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	139
Dung lượng	12,49 MB