Dự báo khả năng chịu lực còn lại của cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng có cốt thép dọc bị ăn mòn

Nghiên cứu này trình bày phương pháp dự báo khả năng chịu lực còn lại của cột bê tông cốt thép (BTCT) chịu nén lệch tâm phẳng có cốt thép dọc bị ăn mòn sử dụng phần mềm XTRACT 3.0.8. Ảnh hưởng của sự ăn mòn cốt thép được kể đến thông qua sự suy giảm cường độ đối với bê tông khi chịu nén, và sự suy giảm cường độ và độ dẻo đối với cốt thép khi chịu kéo và chịu nén.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2019 13 (2V): 53–62 DỰ BÁO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CÒN LẠI CỦA CỘT BTCT CHỊU NÉN LỆCH TÂM PHẲNG CÓ CỐT THÉP DỌC BỊ ĂN MÒN Nguyễn Đăng Nguyêna,∗, 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 02/04/2019, Sửa xong 28/05/2019, Chấp nhận đăng 30/05/2019 Tóm tắt Nghiên cứu trình bày phương pháp dự báo khả chịu lực lại cột bê tơng cốt thép (BTCT) chịu nén lệch tâm phẳng có cốt thép dọc bị ăn mòn sử dụng phần mềm XTRACT 3.0.8 Ảnh hưởng ăn mòn cốt thép kể đến thông qua suy giảm cường độ bê tông chịu nén, suy giảm cường độ độ dẻo cốt thép chịu kéo chịu nén Phương pháp áp dụng cột ngắn bê tông cốt thép (BTCT) có tiết diện 600 × 600 mm, với hàm lượng cốt thép dọc 1,64%, tỷ lệ chiều dày lớp bê tơng bảo vệ đường kính cốt dọc 1,6 Trong thực tế, ăn mòn khơng diễn đồng tất vị trí (bề mặt) cấu kiện Do đó, nghiên cứu khảo sát sáu trường hợp ăn mòn cốt thép dọc tương ứng với vị trí khác để xây dựng biểu đồ tương tác P-M Những biểu đồ khả chịu lực lại cột BTCT phụ thuộc vào mức độ ăn mòn vị trí ăn mòn cốt thép dọc Từ khố: cột bê tơng cốt thép; khả chịu lực giới hạn; ăn mòn cốt thép; biểu đồ tương tác PREDICTION OF RESIDUAL CARRYING CAPACITY OF RC COLUMN SUBJECTED IN-PLANE AXIAL LOAD CONSIDERING CORRODED LONGITUDINAL STEEL BARS Abstract In this study, a methodology to predict residual carrying capacity of corroded reinforced concrete columns subjected in-plane axial load having several corroded longitudinal steel bars using XTRACT 3.0.8 software, which is based on the deteriorated models of concrete and steel materials The effects of corrosion of longitudinal steel bars are considered by using deteriorated constitutive law for concrete in compression, steel reinforcement in both tension and compression The method used is applied on a short column sample with the section of 600 × 600 mm, longitudinal reinforcement ratio of 1.64, and ratio between concrete cover and steel bar diameter of 1.6 In fact, the corrosion does not occurred on whole locations (surface) of structural element Therefore, this study considers six cases of longitudinal steel bars corresponding different locations in the section to draw the interaction diagram of P-M These diagrams show that the residual carrying capacity of corroded reinforced concrete columns depends not only on corrosion level but also the corrosion location of longitudinal reinforcement Keywords: RC column; load-carrying capacity; reinforcement corrosion; interaction diagram https://doi.org/10.31814/stce.nuce2019-13(2V)-06 c 2019 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Mở đầu Cốt thép bị ăn mòn vấn đề thường gặp đối cơng trình bê tơng cốt thép (BTCT) sau thời gian cơng trình đưa vào sử dụng Sự ăn mòn làm giảm cường độ độ dẻo ∗ Tác giả Địa e-mail: nguyennd@nuce.edu.vn (Nguyên, N Đ.) 53 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng cốt thép [1–7] Hơn nữa, sản phẩm q trình ăn mòn rỉ sét có giãn nở thể tích tạo nên ứng suất kéo bê tông làm cho bê tông suy giảm khả chịu lực [8, 9] Sự ăn mòn cốt thép làm cho lực dính bê tông cốt thép bị giảm [10, 11] Do đó, ăn mòn làm cho độ cứng, khả chịu lực biến dạng cấu kiện bê tông cốt thép bị suy giảm [3, 12–14] Như hệ quả, an toàn chịu lực kết cấu cơng trình bị ảnh hưởng, kéo theo giảm tuổi thọ cơng trình so với thiết kế Về vị trí địa lý, Việt Nam nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, với chiều dài bờ biển 3260 km từ 8◦ đến 24◦ vĩ độ Bắc, triệu km2 diện tích vùng biển đặc quyền kinh tế rộng gấp ba lần đất liền 3000 đảo lớn nhỏ Cả nước có 28/63 tỉnh, thành phố tiếp giáp với biển với tổng diện tích 208560 km2 chiếm 41% diện tích nước 41,2 triệu dân chiếm gần 50% dân số nước, có 10 tỉnh, thành phố có hải đảo, quần đảo [15] Các cơng trình bê tơng cốt thép thành phố gần ven biển dễ bị ăn mòn gió thổi từ biển vào mang theo độ ẩm hàm lượng cao ion clorua Nhiều cơng trình bê tơng cốt thép mơi trường biển Việt Nam sau sử dụng từ 10 năm bị ăn mòn phá huỷ trầm trọng, đòi hỏi phí khoảng 30 - 70% giá thành xây cho việc sửa chữa bảo vệ chúng Nhiều cơng trình thiết kế với tuổi thọ đến 50 năm, thực tể đạt 20 - 30 năm, số cơng trình bị hư hỏng nặng sau 10 - 15 năm đưa vào sử dụng [15] Do đó, ăn mòn cốt thép chắn vấn đề quan trọng, thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu nước thời gian gần [16, 17] Hình cho thấy ăn mòn cốt thép mạnh xảy số cơng trình BTCT Việt Nam (a) Các trụ cầu bị ăn mòn cốt thép Phan Thiết cách biển km (b) Cột nhà bị ăn mòn cốt thép Kiên Giang cách biển khoảng km Hình Ăn mòn cốt thép cơng trình bê tơng cốt thép [15] Tại Việt Nam, nghiên cứu vấn đề ăn mòn cốt thép kết cấu BTCT chưa nhiều, số nghiên cứu thường xét đến biện pháp chống giảm ăn mòn mà chưa xét đến khả làm việc kết cấu bị ăn mòn Sau ăn mòn xảy ra, mối quan tâm đánh giá khả chịu lực lại cấu kiện/kết cấu bê tơng cốt thép Việc đánh giá trạng kết cấu cầu thực dựa việc quan sát mắt thường, dựa kinh nghiệm chuyên gia kết cấu, số trường hợp bổ sung số thí nghiệm khơng phá hủy Đánh giá ảnh hưởng ăn mòn đến ứng xử cột bê tơng cốt thép bị ăn mòn giúp nâng cao quy trình kiểm tra chất lượng cơng trình giúp chủ đầu tư hoạch định chiến lược phương pháp sửa chữa gia cường có hiệu Bài báo đề xuất phương pháp dự báo khả chịu lực lại cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng có kể đến ảnh hưởng cốt thép dọc bị ăn mòn Trong phương pháp tính tốn, ăn mòn 54 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng cốt dọc ảnh hưởng đến khả chịu lực lại cột BTCT cách kể đến suy giảm diện tích mặt cắt ngang cốt thép, suy giảm cường độ cốt thép bị ăn mòn, suy giảm khả nén lớp bê tông bảo vệ ứng suất kéo gây ăn mòn cốt thép Khả chịu lực lại cột BTCT bị ăn mòn định lượng cách xây dựng biểu đồ tương tác lực dọc mơ men Các mơ hình vật liệu suy giảm ăn mòn giải thiết tính tốn 2.1 Mơ hình cốt thép Trong nghiên cứu này, mối quan hệ ứng suất - biến dạng cốt thép chịu kéo chịu nén mơ hình cơng thức (1): fs = E s ε s f sY ε s ≤ ε sY ε sY ≤ ε s ≤ ε su (1) f s ε s ứng suất biến dạng cốt thép; f sY ε sY ứng suất chảy biến dạng chảy cốt thép; ε su biến dạng cực hạn cốt thép; E s mô đun đàn hồi cốt thép Sự ăn mòn làm suy giảm diện tích mặt cắt ngang cốt thép Trong nghiên cứu này, diện tích mặt cắt ngang lại cốt thép dọc bị ăn mòn thể cơng thức (2) với giả thiết ăn mòn đồng dọc theo chiều dài thép: πD20 (1 − 0,01 × ∆w) (2) A s (∆w) diện tích mặt cắt ngang cốt thép bị ăn mòn; ∆w (%) khối lượng cốt thép bị ăn mòn trung bình; D0 đường kính cốt thép khơng bị ăn mòn Thực tế, ứng suất chảy ứng suất bền cốt thép có mối liên quan trực tiếp đến diện tích mặt cắt ngang nhỏ diện tích mặt cắt ngang trung bình giả thiết công thức (2) Để kể đến tượng này, ứng suất chảy ứng suất bền cốt thép tính tốn dựa vào cơng thức (3): A s (∆w) = C f sY = (1 − β × ∆w) f sY0 (3) C f sY ứng suất chảy cốt thép bị ăn mòn; β hệ số suy giảm cường độ; f sY0 ứng suất chảy thép khơng bị ăn mòn Trong nghiên cứu này, β = 0,005 đề xuất Du cộng [2] Do tập trung ứng suất biến dạng vị trí ăn mòn điểm, biến dạng cực hạn cốt thép bị ăn mòn bị suy giảm [1, 6, 7, 18–21] Biến dạng cực hạn lại cốt thép bị ăn mòn dự báo cơng thức (4), mối quan hệ khối lượng ăn mòn trung bình biến dạng cực hạn lại giả thiết tuyến tính giả thiết khối lượng ăn mòn trung bình biến dạng cực hạn lại đề xuất số nghiên cứu [1, 7] Trong đó, số nghiên cứu khác đề xuất phương trình hàm mũ biểu diễn mối quan hệ khối lượng ăn mòn trung bình với biến dạng cực hạn lại [19, 21] εCsu = (1 − α × ∆w) ε su0 (4) εCsu biến dạng cực hạn cốt thép bị ăn mòn; α hệ số biến dạng cực hạn cốt thép dọc; ε su0 biến dạng cực hạn cốt thép khơng bị ăn mòn, ε su0 = 0,12 Hệ số αi biến đổi từ tới 0,06 tùy thuộc vào mơi trường ăn mòn [1] Du cộng [1] đề xuất α = 0,03 α = 0,05 giá trị cho cốt thép không nằm bê tông cho cốt thép nằm bê tơng sử dụng phương pháp ăn mòn điện hóa Giá trị α lấy 0,05 nghiên cứu Hình 2(a) biểu diễn mối quan hệ đường cong ứng suất - biến dạng chịu kéo chịu nén cốt thép bị không bị ăn mòn 55 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Cốt thép chịu kéo chịu nén (b) Bê tông chịu nén cốt thép bị không bị ăn mòn Hình Mơ hình vật liệu khơng ăn mòn ăn mòn cốt thép 2.2 Mơ hình bê tông Quan sát thực nghiệm cho thấy phần bê tông lõi không bị ảnh hưởng ăn mòn cốt thép [22] Do đó, tính chất lý bê tông lõi mô bê tông không bị ảnh hưởng ăn mòn Trong số mơ hình có sẵn vật liệu bê tơng, mơ hình bê tơng khơng kiềm chế Mander cộng [23] sử dụng để biểu diễn làm việc chịu nén bê tông lớp bảo vệ không bị ảnh hưởng ăn mòn bê tơng lõi Lớp bê tơng bảo vệ bị ảnh hưởng ăn mòn bị suy giảm ứng xử nén xuất ứng suất kéo gây giãn nở thể tích sản phẩm ăn mòn Trong nghiên cứu này, suy giảm ứng suất nén bê tơng lớp bảo vệ ăn mòn mơ sử dụng mơ hình mềm hóa bê tông theo đề xuất Vecchio Collins [24] thông qua hệ số mềm (ξ) tính cơng thức (5) Biến dạng kéo tính tốn dựa vào tổng bề rộng vết nứt công thức (6) Ứng suất nén bê tông lớp bảo vệ ảnh hưởng ăn mòn xác định cơng thức (7) ξ= 0,8 + 0,34 εr ≤ εc wcr = pcp wcri pcp εr = (5) (6) fcC = ξ × fc (7) fcC fc cường độ chịu nén bê tông không bị ảnh hưởng ăn mòn; cường độ chịu nén bê tơng bị ảnh hưởng ăn mòn; εr biến dạng kéo gây vết nứt ăn mòn; pcp chiều dài dọc theo chu vi mặt cắt ngang tiết diện mà qua tổng bề rộng vết nứt tính tốn; wcr tổng bề rộng vết nứt theo chiều dài pcp ; wcri bề rộng vết nứt ăn mòn thứ i Nếu khơng có kết đo thực nghiệm wcr εr xác định theo công thức (8) (9) đề xuất Coronelli Gambarova [12] εr = x= 2π (vcr − 1) x pcp D0 − Dc 56 (8) (9) Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng vcr tỷ số đường kính tăng lên giãn nở thể tích sản phẩm ăn mòn so với đường kính bị giảm ăn mòn cốt thép; x bề dày ăn mòn trung bình cốt thép bị ăn mòn; D0 đường kính ban đầu cốt thép chưa bị ăn mòn; Dc đường kính cốt thép sau bị ăn mòn Giá trị vcr phụ thuộc vào sản phẩm ăn mòn, thảo luận nghiên cứu Liu Weyers [9] Giá trị vcr = đề xuất Molina cộng [8] từ nghiên cứu thực nghiệm, sử dụng phân tích phần tử hữu hạn [11, 25, 26] Hình 2(b) thể ảnh hưởng ăn mòn tới ứng xử nén bê tông không bị ảnh hưởng ăn mòn bê tơng bị ảnh hưởng ăn mòn 2.3 Các giả thiết tính tốn Trong nghiên cứu này, giả thiết sau sử dụng tính tốn khả chịu lực lại cột bê tơng cốt thép bị ăn mòn: - Trên cốt thép, ăn mòn đồng toàn tiết diện Mức độ ăn mòn thép bị ăn mòn tiết diện; - Trong tính tốn khả chịu lực cột BTCT, cường độ chịu kéo bê tông bỏ qua; - Sự ăn mòn khơng làm thay đổi đáng kể hình dạng đường cong ứng suất - biến dạng cốt thép Do đó, giả thiết cốt thép bị ăn mòn có đường cong ứng suất - biến dạng tương tự cốt thép không bị ăn mòn có đường chảy dẻo phẳng; - Mơ hình bê tơng khơng kiềm chế Mander cộng [23] sử dụng để mô ứng xử nén bê tông bị không bị ảnh hưởng ăn mòn ăn mòn Lớp bê tơng bảo vệ bị ảnh hưởng ăn mòn, ứng xử mềm hóa bê tơng mơ sử dụng hệ số mềm hóa đề xuất Vecchio Collins [24] - Mặt cắt trước sau biến dạng phẳng; - Sự kiềm chế nở ngang bê tông ảnh hưởng cốt đai không kể đến tính tốn Biểu đồ tương tác cột BTCT bị ăn mòn Biểu đồ tương tác P-M cột BTCT thường tính tốn cách giả thiết chuỗi phân bố biến dạng, phân bố biến dạng tương ứng với điểm cụ thể biểu đồ tương tác, sau tính toán giá trị tương ứng P M Khi có đầy đủ điểm tính toán, kết tổng hợp lại nối thành biểu đồ tương tác Nghiên cứu sử dụng phần mềm XTRACT 3.0.8 [27] để thiết lập biểu đồ tương tác, sử dụng giả thiết tính tốn nêu mục Ứng xử bê tông cốt thép bị không bị ảnh hưởng ăn mòn xác định theo mục trình bày Mặt cắt ngang tiết diện chia nhỏ thành lớp vật liệu với tính chất lớp vật liệu tương ứng với mơ hình vật liệu định nghĩa mục Phương pháp xây dựng biểu đồ tương tác tham khảo tài liệu XTRACT 3.0.8 [27] Một q trình tính tốn có kể đến toàn biến số liên quan đến ăn mòn cốt thép thể Hình với trường hợp ăn mòn phân bố ứng suất Mặt cắt ngang thể Hình 3(a), phân bố biến dạng mặt cắt ngang thể Hình 3(b) and 3(c) Biến dạng nén cực hạn bê tông bị khơng bị ảnh hưởng ă mòn giả thiết 0,003, biến dạng cực hạn kéo cốt thép εCsu tương ứng với phá hoại mặt cắt ngang Vị trí trục trung hòa biến dạng lớp thép tính từ phân bố biến dạng coi biến dạng mặt cắt ngang phẳng Ứng suất bê tông vùng nén ứng suất lớp cốt thép thể Hình 3(d) Các lực bê tơng lớp cốt thép tính tốn cách nhân ứng suất với diện tích tương ứng mà ứng suất tác dụng Cuối cùng, lực dọc Pn tính tốn cách cộng 57 Ngun, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng lực cốt thép bê tơng, mơ men Mn tính tốn cách cộng mô men lực cốt thép bê tơng lấy đường trung hòa NA mặt cắt Các giá trị lực Pn Mn đại diện cho điểm biểu đồ tương tác (a) Tiết diện ngang cột BTCT (b) Biến dạng tiết diện bị phá hoại bê tông bị nén vỡ (c) Biến dạng tiết diện bị phá hoại thép bị kéo đứt (d) Ứng suất tiết diện Hình Tính tốn ứng suất biến dạng với tiết diện ngang phân bố biến dạng cột BTCT Áp dụng mơ hình tính tốn cho cột BTCT bị ăn mòn Áp dụng mơ hình vật liệu suy giảm ăn mòn bê tông cốt thép (mục 2.1) giải thuyết tính tốn (mục 2.3), khả chịu lực lại cột bê tơng cốt thép bị ăn mòn dự báo số trường hợp bị ăn mòn khác thể biểu đồ tương tác (mục 3) Tiết diện ngang cột BTCT minh họa Hình 4, với hàm lượng cốt thép dọc 1,64%, tỷ số chiều dày lớp bê tơng bảo vệ đường Hình Mặt cắt ngang cốt thép cột sử dụng để tính tốn với trường hợp ăn mòn kính cốt thép c/d = 1,6 Với cột bê tông cốt thép này, sáu trường hợp ăn mòn khác khảo sát, là: (TH1) ăn mòn cốt thép chịu nén ngồi cùng; (TH2) ăn mòn cốt thép chịu kéo ngồi cùng; (TH3) ăn mòn cốt thép cạnh bên (trái phải); (TH4) ăn mòn cốt thép chịu nén cốt thép cạnh bên; (TH5) ăn mòn cốt thép chịu kéo ngồi cốt thép cạnh bên, (TH6) ăn mòn tất cốt thép Hình thể sáu trường hợp ăn mòn khác khảo sát Đối với trường hợp, mức độ ăn mòn khác cốt thép dọc 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 50% tính tốn Tính chất lý bê tông cốt thép bị ảnh hưởng mức độ ăn mòn khảo sát cho Bảng Hình trình bày biểu đồ tương tác P-M cho trường hợp ăn mòn cốt thép dọc Với trường hợp (Hình 6(a)), giả thiết ăn mòn xảy lớp cốt thép chịu nén ngồi Khả chịu mơ men lực dọc cột bị suy giảm mức độ ăn mòn tăng từ 5% đến 50% Mức độ suy giảm mô men lực dọc điểm phá hoại cân (balanced condition) nhiều mức độ suy giảm mô men lực dọc vùng phá hoại nén vùng phá hoại kéo Đó trạng thái phá hoại cân trục trung hòa cố định (do bị khống chế biến dạng định trước 58 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) TH1: Ở cốt thép chịu nén (b) TH2: Ở cốt thép chịu kéo (c) TH3: Ở cốt thép cạnh bên (trái phải) (d) TH4: Ở cốt thép chịu nén cốt thép cạnh bên (e) TH5: Ở cốt thép chịu kéo cốt thép cạnh bên (f) TH6: Ở tất cốt thép Hình Các trường hợp ăn mòn dùng tính tốn Bảng Tính chất lý vật liệu với mức độ ăn mòn Thứ tự ∆w(%) Dc (mm) A s (∆w) (mm2 ) εr fcC (MPa) C f sY (MPa) εCsu 10 15 20 50 25,00 24,37 23,72 23,05 22,36 17,68 490,8 466,3 441,8 417,2 392,7 245,44 0,0 0,013256 0,02687 0,04087 0,05528 0,15336 30,0 9,82 5,59 3,872 2,942 1,116 400,0 390,0 380,0 370,0 360,0 300,0 0,12 0,09 0,06 0,05 0,0018 0,0015 cốt thép bê tơng) Do đó, mức độ ăn mòn tăng lên, lực cốt thép chịu nén giảm nên làm cho lực dọc cột giảm, việc dịch chuyển trọng tâm mặt cắt sang vùng kéo làm giảm cánh tay đòn cuối làm giảm giá trị mô men Với trường hợp (Hình 6(b)), giả sử ăn mòn xảy lớp cốt thép chịu kéo cùng, suy giảm khả chịu lực dọc nén tâm tương tự trường hợp (Hình 6(a)) Khi mức độ ăn mòn tăng lên, suy giảm khả chịu lực lớn so với trường hợp (Hình 6(a)) vùng phá hoại kéo, thể rõ mức độ ăn mòn lớn 15% phá hoại mặt cắt ngang khống chế cốt thép đạt biến dạng cực hạn kéo đứt thay bê tơng bị phá hoại Với trường hợp (Hình 6(c)), ăn mòn xảy lớp cốt thép ngồi cạnh bên, suy giảm khả chịu lực vị trí có lực nén tác dụng gần với trường hợp Với mức độ ăn mòn, khả chịu lực cột BTCT trường hợp lớn so với ăn mòn xảy trường hợp Điều giải thích hàm lượng cốt thép chịu kéo trường hợp cao so với trường hợp Bởi trường hợp lớp thép chịu kéo ngồi có ba cốt thép khơng bị tác động ăn mòn Khi mức độ ăn mòn từ 5% đến 15% khả chịu lực cột BTCT trường hợp lớn so với trường hợp với mức độ ăn mòn Và mức 59 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (a) TH1 (b) TH2 (c) TH3 (d) TH4 (e) TH5 (f) TH6 Hình Biểu đồ tương tác cột bê tơng có cốt thép dọc bị ăn mòn độ ăn mòn từ 20% đến 50%, với mức độ ăn mòn cốt thép dọc khả chịu lực cột BTCT trường hợp cao trường hợp phá hoại mặt cắt ngang bê tông đạt biến dạng cực hạn bị phá hoại Ở mức độ ăn mòn lớn 20% cốt thép làm việc tuyến tính coi bị kéo đứt (công thức (4)) ứng suất cốt thép đạt tới khả chịu lực lại xác định theo cơng thức (3) Khi mặt cắt bị phá hoại cốt thép bị kéo đứt thay bê tông bị nén vỡ, lúc suy giảm khả chịu lực cột bị ăn mòn trường hợp lớn trường hợp Với trường hợp thứ (Hình 6(d)) trường hợp (Hình 6(e)), ăn mòn xảy lớp thép cạnh bên lớp thép chịu kéo nén Khi mức độ ăn mòn từ 5% đến 15% suy giảm khả chịu lực cột BTCT gần Khi hàm lượng ăn mòn tăng 20%, suy giảm khả chịu lực trường hợp lớn trường hợp vùng phá hoại dẻo Sự suy giảm khả chịu lực cột BTCT vùng phá hoại nén gần hai trường hợp Nguyên nhân vùng phá hoại nén ứng suất cốt thép chịu kéo nhỏ nên ảnh hưởng tới khả chịu lực cột hai trường hợp Với trường hợp thứ (Hình 6(f)), tất cốt thép dọc bị ăn mòn, khả chịu lực cột bị suy giảm lớn so với trường hợp khác Khi mức độ ăn mòn tăng làm giảm hàm lượng cốt thép cách đáng kể, với suy giảm khả chịu lực cốt thép lớp bê tông bảo vệ dẫn tới kết cột bị giảm mạnh khả chịu lực nhiều so với trường hợp khác 60 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Kết luận Trong nghiên cứu này, phương pháp dự báo khả chịu lực lại cột BTCT bị ăn mòn chịu nén lệch tâm phẳng đề xuất dựa mơ hình vật liệu suy giảm ăn mòn bê tông cốt thép sử dụng phần mềm XTRACT 3.0.8 Phương pháp dự báo áp dụng mơ hình cột ngắn BTCT có tiết diện 600 × 600 mm, nhằm khảo sát sáu trường hợp tương ứng với vị trí khác cốt thép dọc bị ăn mòn sáu mức độ ăn mòn khoảng 0% đến 50% Những kết thu thể biểu đồ tương tác P-M cột BTCT Nghiên cứu cho phép đưa số kết luận sau: - Khả chịu lực lại cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng phụ thuộc đồng thời vào vị trí ăn mòn mức độ ăn mòn cốt thép dọc; - Ăn mòn cốt thép cạnh chịu nén cột làm giảm chiều cao làm việc tiết diện, làm cho mức độ suy giảm khả chịu lực cột nhiều so với ăn mòn xảy cạnh bên (trái phải) ăn mòn xảy cạnh chịu kéo tiết diện vùng phá hoại nén Tuy nhiên, ăn mòn cốt thép chịu kéo gây suy giảm khả chịu lực lớn ăn mòn cốt thép chịu nén cạnh bên (trái phải), vùng phá hoại cốt thép bị kéo đứt; - Trong trường hợp tất cốt thép tiết diện ngang bị ăn mòn gây mức độ suy giảm khả chịu lực lớn Một vài khía cạnh trình bày nghiên cứu yêu cần phải nghiên cứu sâu để tăng độ xác phương pháp dự báo, vấn đề nghiên cứu cần bổ sung Có thể kể là: + Tính chất lý cốt thép bị ăn mòn mơ hình tính tốn đề xuất bị suy giảm dựa vào mức độ ăn mòn trung bình cốt thép dọc, điều không phản ánh thực tế cốt thép khác khác mẫu thí nghiệm Thêm nữa, ăn mòn thực nghiệm ăn mòn điểm điều khơng kể đến mơ hình đề xuất + Cốt thép chịu nén bị ổn định uốn dọc Khả ổn định uốn dọc tăng lên ăn mòn tăng Do đó, mơ hình tính tốn xác cần kể đến ổn định cốt thép dọc bị ăn mòn chịu nén + Khi ăn mòn tăng xảy lực dính bê tơng cốt thép có xu hướng giảm Giữa cốt thép bê tơng có trượt tương đối Giả thiết mặt cắt phẳng sau biến dạng khơng xác lực dính giảm Do đó, cần nghiên cứu phương pháp tính tốn kể đến lực dính bê tơng cốt thép Lời cảm ơn Nhóm tác giả chân thành cảm ơn hỗ trợ tài Trường Đại học Xây dựng cho đề tài cấp trường, mã số 102-2018/KHXD Tài liệu tham khảo [1] Du, Y G., Clark, L A., Chan, A H C (2005) Effect of corrosion on ductility of reinforcing bars Magazine of Concrete Research, 57(7):407–419 [2] 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 [3] Du, Y., Clark, L A., Chan, A H C (2007) Impact of reinforcement corrosion on ductile behavior of reinforced concrete beams ACI Structural Journal, 104(3):285–293 61 Nguyên, N Đ., Tân, N N / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [4] Dhakal, R P., Maekawa, K (2002) Path-dependent cyclic stress–strain relationship of reinforcing bar including buckling Engineering Structures, 24(11):1383–1396 [5] Dhakal, R P., Maekawa, K (2002) Reinforcement stability and fracture of cover concrete in reinforced concrete members Journal of Structural Engineering, 128(10):1253–1262 [6] Palsson, R., Mirza, M S (2002) Mechanical response of corroded steel reinforcement of abandoned concrete bridge Structural Journal, 99(2):157–162 [7] Ou, Y.-C., Susanto, Y T T., Roh, H (2016) Tensile behavior of naturally and artificially corroded steel bars Construction and Building Materials, 103:93–104 [8] 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 [9] Liu, Y., Weyers, R E (1998) Modeling time-to-corrosion cracking in chloride contaminated reinforced concrete structures Discussions and closure ACI Materials Journal, 96(6):675–681 [10] Auyeung, Y., Balaguru, P., Chung, L (2000) Bond behavior of corroded reinforcement bars Materials Journal, 97(2):214–220 [11] Bhargava, K., Ghosh, A K., Mori, Y., Ramanujam, S (2007) Corrosion-induced bond strength degradation in reinforced concrete–Analytical and empirical models Nuclear Engineering and Design, 237(11): 1140–1157 [12] Coronelli, D., Gambarova, P (2004) Structural assessment of corroded reinforced concrete beams: modeling guidelines Journal of Structural Engineering, 130(8):1214–1224 [13] Ou, Y.-C., Nguyen, N D (2016) Influences of location of reinforcement corrosion on seismic performance of corroded reinforced concrete beams Engineering Structures, 126:210–223 [14] Ou, Y.-C., Nguyen, N D (2016) Modified axial-shear-flexure interaction approaches for uncorroded and corroded reinforced concrete beams Engineering Structures, 128:44–54 [15] Bộ Xây Dựng (2016) Tài liệu đào tạo, bồi dưỡng thí nghiệm ăn mòn bê tơng bê tơng cốt thép Chương trình đào tạo thuộc đề án 1511 [16] 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 [17] Tân, N N., Dũng, T A., Thế, N C., Tuấn, T B., Anh, L T (2018) Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng mức độ ăn mòn cốt thép đến ứng suất bám dính bê tơng cốt thép Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (NUCE), 12(6):29–38 [18] Franc¸ois, R., Khan, I., Dang, V H (2013) Impact of corrosion on mechanical properties of steel embedded in 27-year-old corroded reinforced concrete beams Materials and Structures, 46(6):899–910 [19] Dang, V H., Franc¸ois, R (2014) Prediction of ductility factor of corroded reinforced concrete beams exposed to long term aging in chloride environment Cement and Concrete Composites, 53:136–147 [20] Meda, A., Mostosi, S., Rinaldi, Z., Riva, P (2014) Experimental evaluation of the corrosion influence on the cyclic behaviour of RC columns Engineering Structures, 76:112–123 [21] Yu, L., Franc¸ois, R., Dang, V H., L’Hostis, V., Gagné, R (2015) Structural performance of RC beams damaged by natural corrosion under sustained loading in a chloride environment Engineering Structures, 96:30–40 [22] Zhao, Y., Yu, J., Hu, B., Jin, W (2012) Crack shape and rust distribution in corrosion-induced cracking concrete Corrosion Science, 55:385–393 [23] Mander, J B., Priestley, M J N., Park, R (1988) Theoretical stress-strain model for confined concrete Journal of Structural Engineering, 114(8):1804–1826 [24] Vecchio, F J., Collins, M P (1986) The modified compression-field theory for reinforced concrete elements subjected to shear ACI Structural Journal, 83(2):219–231 [25] Zandi Hanjari, K., Kettil, P., Lundgren, K (2011) Analysis of mechanical behavior of corroded reinforced concrete structures ACI Structural Journal, 108(5):532–541 [26] Ou, Y.-C., Nguyen, N D (2014) Plastic hinge length of corroded reinforced concrete beams ACI Structural Journal, 111(5):1049–1058 [27] XTRACT 3.0.8 (2007) Cross-sectional structural analysis of components 62 ... đưa số kết luận sau: - Khả chịu lực lại cột BTCT chịu nén lệch tâm phẳng phụ thuộc đồng thời vào vị trí ăn mòn mức độ ăn mòn cốt thép dọc; - Ăn mòn cốt thép cạnh chịu nén cột làm giảm chiều cao... cùng; (TH2) ăn mòn cốt thép chịu kéo ngồi cùng; (TH3) ăn mòn cốt thép cạnh bên (trái phải); (TH4) ăn mòn cốt thép chịu nén cốt thép cạnh bên; (TH5) ăn mòn cốt thép chịu kéo ngồi cốt thép cạnh bên,... tơng cốt thép bị ăn mòn: - Trên cốt thép, ăn mòn đồng toàn tiết diện Mức độ ăn mòn thép bị ăn mòn tiết diện; - Trong tính tốn khả chịu lực cột BTCT, cường độ chịu kéo bê tông bỏ qua; - Sự ăn mòn