Ăn mòn hư hỏng dầm cầu bê tông dự ứng lực

XXVII Konferencja Naukowo-Techniczna awarie budowlane 2015 KHẮC PHỤC THIỆT HẠI ĐỂ KHẮC PHỤC CẦU BÊ TÔNG CẦU GIẤY Y ANAKA M AKOTO, Kỹ sư kết cấu, Japan Highway Public Corporation, Nagoya, Japan N OWAK A NDRZEJ S., nowak@auburn.edu Giáo sư Chủ nhiệm Khoa Xây dựng, Đại học Auburn, Auburn, Hoa Kỳ G HASEMI S ĐÃ MẮT H OOMAN Nghiên cứu sau Tiến sĩ Kỹ thuật Xây dựng, Đại học Auburn, Auburn, Hoa Kỳ Trừu tượng: Quá trình hư hỏng bao gồm ba giai đoạn: khuếch tán clorua, ăn mịn sợi thép nứt / bong tróc bê tơng Thời gian bắt đầu ăn mịn phụ thuộc vào chiều sâu lớp phủ bê tông, chất lượng lớp phủ bảo vệ (nếu có) hệ số khuếch tán Việc xuất vết nứt quan trọng, tạo điều kiện cho xâm nhập hóa chất mạnh (muối) Hệ số khuếch tán lớn đáng kể phần (khu vực) bị nứt so với bê tông nguyên vẹn Đối với phần bị nứt chịu tải trọng làm việc, lấy làm giá trị trung bình theo thời gian diện tích, mơ hình A 2-D 3-D phát triển để dự đoán nồng độ clorua bề mặt cốt thép Xác suất bắt đầu ăn mòn tính tốn cho trường hợp thiết kế đại diện Giới thiệu Thế hệ mã thiết kế dựa độ tin cậy cho tòa nhà cầu phát triển nhiều quốc gia khác Các thông số tải trọng sức kháng có chất ngẫu nhiên đó, độ tin cậy sử dụng thước đo hợp lý hiệu suất kết cấu Phương pháp tiếp cận theo xác suất giúp bạn định lượng mức độ không chắn Các thông số thiết kế (hệ số tải trọng điện trở) xác định trình hiệu chuẩn Cho đến nay, hầu hết nỗ lực hiệu chuẩn mã hướng đến việc phát triển tiêu chí tải cuối Tuy nhiên, trạng thái giới hạn khả sử dụng (SLS) thường chi phối thiết kế cầu Do đó, cần có hiệu chuẩn dựa độ tin cậy SLS Khi nồng độ clorua đạt đến mức ngưỡng nồng độ clorua để bắt đầu ăn mòn bề mặt cốt thép, ăn mịn bắt đầu Khi thời gian trôi qua, thép gây ứng suất kéo bê tơng xung quanh sản phẩm ăn mịn có tỷ trọng nửa thép âm Do đó, thay đổi tỷ trọng gây vết nứt bề mặt bê tông Sau nứt ăn mòn thép xảy ra, tốc độ ăn mịn trở nên nhanh nhiều cung cấp đủ oxy qua vết nứt [Williamson et.al 2009] Ai biết vết nứt làm tăng tốc độ ăn mòn Trước đây, quy chuẩn thiết kế quy định chiều rộng vết nứt cho phép, xác định đánh giá kỹ thuật, khơng phải phân tích tác động ăn mịn Nghiên cứu cho thấy ăn mịn khơng thiết phải tương quan với bề rộng bề mặt vết nứt Do đó, hệ mã mới, bao gồm AASHTO LRFD [2015] ACI 318 [2014], giới hạn chiều rộng vết nứt thay ứng suất cho phép 892 Ăn mòn hư hỏng dầm cầu bê tông dự ứng lực cốt thép chịu kéo / khoảng cách tối thiểu cốt thép chịu kéo Tuy nhiên, yêu cầu gián tiếp dựa bề rộng vết nứt cho phép Một nỗ lực nghiên cứu đáng kể tập trung vào việc điều tra mối quan hệ thời gian bắt đầu ăn mòn, tốc độ ăn mịn chiều rộng vết nứt, sau khơng thay đổi thí nghiệm [ví dụ, Otsuki et.al 2010; Osterminski Shie β l 2012; Arya et.al 2014; TakewakA cộng 2003] Tuy nhiên, thực tế, vết nứt đóng mở tùy thuộc vào tải trọng; cần phải xem xét tác động đóng mở Tỷ lệ xuất vết nứt phụ thuộc vào độ sâu lớp phủ bê tông, loại cốt thép chất tải trọng sống Trong tài liệu trích dẫn trên, vấn đề xem xét từ quan điểm xác định độ tin cậy Phân tích độ tin cậy phụ thuộc vào khơng gian theo thời gian ăn mịn dầm cầu bê tông dự ứng lực đánh giá Darmawan Stewart [2007], Thoft-Christensen [2008] nghiên cứu bước xuống cấp độ tin cậy kết cấu bê tơng Vì vậy, mục đích nghiên cứu xác định thời gian bắt đầu cho cầu dầm bê tông dự ứng lực, thời gian cần thiết để clorua bám bề mặt bê tông tiếp cận với thép dự ứng lực bắt đầu ăn mịn Các thơng số xem xét bao gồm ngưỡng nồng độ clorua, hệ số khuếch tán, độ sâu lớp phủ, cường độ bê tông (nén căng), mức độ tiếp xúc với môi trường biển Xe tải nặng gây nứt bê tơng Do đó, phân tích thực cho hai trường hợp: bê tơng khơng có rãnh bê tơng bị nứt Ăn mịn thép bê tơng Mơ hình vịng đời kết cấu bê tơng cốt thép chia thành ba giai đoạn rõ ràng: khuếch tán, ăn mòn hư hỏng Giai đoạn đầu tiên, khuếch tán, định nghĩa giai đoạn vật liệu xâm thực xâm nhập đạt đến ngưỡng ăn mòn bề mặt thép Giai đoạn thứ hai, ăn mòn, định nghĩa khoảng thời gian từ bắt đầu ăn mòn đến nứt thép giãn nở Giai đoạn thứ ba, xuống cấp, mô tả thời gian để đạt đến mức độ hư hỏng cần phải sửa chữa phục hồi giai đoạn thứ ba, tốc độ hư hỏng trở nên nhanh nhiều [Williamson et.al 2009] Ăn mòn clorua gây Ai biết diện ion clorua bê tơng cốt thép gây ăn mòn tiếp xúc với đủ oxy nước Ăn mòn clorua nguyên nhân gây ăn mòn cốt thép phổ biến có hại Thực hành thiếc, có mức ngưỡng nồng độ clorua phải vượt trước xảy ăn mòn Clorua có nguồn gốc từ bốn nguồn: (1) canxi clorua thêm vào hỗn hợp làm chất xúc tác, (2) natri clorua xâm nhập tiếp xúc với môi trường biển, (3) natri clorua xâm nhập từ muối hòa tan sử dụng làm muối khử muối đường cầu, (4) natri clorua có cốt liệu bê tơng Sự khuếch tán ion clorua bê tông Sự khuếch tán clorua trường hợp cụ thể vấn đề trường vô hướng gặp phải hầu hết ngành kỹ thuật vật lý Hầu hết chúng xem dạng đặc biệt Phương trình Helmholtz tổng quát đưa ∂ • ∂ •∂φ • ∂φ • ∂ •∂φ k y ∂ + • k z • + Q = ρc •+ x • ∂y ••• y •• ∂t • ∂z • ∂ z • •∂φ •kx∂ ∂x • (1) 893 Mosty drogi Ở đâu: k x, k y, k z = độ dẫn ion x, y, z - hướng, tương ứng, Q = cung cấp ion, c = giá trị cụ thể hàm lượng ion, ρ = mật độ bê tông, t = thời gian φ ( xyz) = biến trường cần giải Đối với nồng độ bề mặt khơng đổi tốn chiều, điều kiện, C ( 0, t) = C C tơi = 0, Phương trình sản lượng • C () x, = t C 10 ( - erf η ()) = C 10 • - erf • • •• •• • • •2 D ct • • • • • x (2) Ở đâu: C (x, t) = nồng độ ion bề mặt thép thời điểm t, x = độ sâu bao phủ, C = ion nồng độ bề mặt bê tông, D c = a hệ số khuếch tán erf ( η) = hàm lỗi Gaussian D c diễn đạt D c = k / ρ c [ Incropera Dewitt 1996] Hệ số khuếch tán Hệ số khuếch tán, Dc, đặc tính quan trọng đo khả dẫn ion vật liệu so với khả lưu giữ ion Vật liệu có Dc lớn phản hồi nhanh chóng thay đổi nồng độ ion chúng, vật liệu có D c phản ứng chậm hơn, nhiều thời gian để đạt điều kiện cân [Incropera Dewitt 1996] Mặc du có số nghiên cứu xem xét hiệu ứng phụ thuộc vào thời gian, tỷ lệ xi măng nước, ảnh hưởng nhiệt độ [ví dụ Samson Marchand 2009; Weng cộng Năm 2006; Tanaka cộng 2001], hệ số khuếch tán biến ngẫu nhiên giá trị xác định chất bê tơng Ví dụ, Stewart [1997] giả định hệ số khuếch tán, phân phối tiên lượng với giá trị trung bình 2,0 ⋅ 10-8 cm / s hệ số biến thiên, V = 0,75 Trong nghiên cứu này, tham số thống kê Bảng sử dụng cho hệ số khuếch tán Các giá trị thu từ liệu thử nghiệm lõi bê tơng lấy từ cầu có [Tanaka et al Năm 2001] Bảng Dữ liệu thống kê cho hệ số khuếch tán Cường độ bê tông 40 Mpa 50 Mpa Số lượng mẫu 47 17 COV 1,31 1,00 Trung bình (cm / S) 1.2.E-08 3.3.E-09 Phân phối Lognormal Lognormal Độ rộng vết nứt hệ số khuếch tán Đã có nhiều nghiên cứu mối quan hệ bề rộng vết nứt tốc độ ăn mòn Mặc dù chiều rộng vết nứt lớn làm tăng tốc độ ăn mịn, số nhà nghiên cứu phát mối quan hệ yếu chiều rộng vết nứt tốc độ ăn mòn Một số mã thiết kế giới hạn chiều rộng vết nứt để kiểm sốt tốc độ ăn mịn, mã khác khơng Mã ACI [2014] giới hạn khoảng cách cốt thép gần với bề mặt bê tơng chiều rộng vết nứt kết cấu thay đổi Chiều rộng vết nứt dự đốn bề mặt bê tơng xác định dựa nghiên cứu Gergely Lutz [1968]: Wmax = 0.76 ⋅ 10 -β ⋅ ⋅ fS⋅ 3dc⋅ A b Ở đâu: f s = ứng suất tải trọng dịch vụ cốt thép, β = khoảng cách từ trục trung hòa đến sợi cùng, chia cho khoảng cách đến cốt thép, d c = khoảng cách từ (3) 894 Ăn mòn hư hỏng dầm cầu bê tơng dự ứng lực sợi có lực căng cực hạn tâm cốt thép nằm gần nhất, A b = diện tích chịu lực hiệu bê tơng bao quanh cốt thép chịu lực có tâm với cốt thép đó, chia cho số số dây Cần lưu ý Eq tính inch (1 inch = 25,4 mm) Ảnh hưởng chiều rộng vết nứt đến khuếch tán ion clorua Trong bê tơng, vết nứt tạo nhiều nguyên nhân khác nhau, chẳng hạn co ngót khô tác dụng tải trọng Những vết nứt có khả ảnh hưởng đến khuếch tán ion clorua vào bê tông Takewaka cộng [2003] thực nghiệm rút mối quan hệ chiều rộng vết nứt hệ số khuếch tán mặt cắt bị nứt thể phương trình sau, D c = 1,2 × 10- số exp {136,33 w} cho (0 ≤ w ≤ 0,1 mm} (40 MPa - bê tông) (4) D c = 3,3 × 10- exp {149,24 w} cho (0 ≤ w ≤ 0,1 mm} (50 MPa - bê tông) (5) D c = 1,2 × 10- số cho (0,1 ≤ w} (6) Ở đâu D c = hệ số khuếch tán (cm / giây) w chiều rộng vết nứt (mm) Nói chung, hệ số khuếch tán bê tông nứt lớn nhiều so với bê tông âm Hệ số khuếch tán bê tông âm nhỏ 1,0 cm / năm, độ nứt bê tơng lớn 2-3 bậc Dữ liệu thống kê cho tải kháng Các tham số thống kê tải trọng chết xác định Nowak Collins [2013] Mơ hình tải trọng động tĩnh phát triển với phát triển mã AASHTO LRFD [Nowak 1999], dựa liệu khảo sát xe tải Vật liệu làm dầm cầu bê tông dự ứng lực cốt thép bê tơng ứng suất trước Tính ngẫu nhiên hoạt động vật liệu phát sinh độ bền vật chất thay đổi, độ xác mơ hình dự đốn độ bền chế tạo Dữ liệu thống kê phân bố kháng thuốc lấy từ Nowak Collins [2013] Nowak Rackoczy [2012] MacGregor [1997] 10% chiều rộng vết nứt đo vượt 1,5 lần giá trị cho Eq 6, 2% chiều rộng vết nứt đo nhỏ 0,5 lần chiều rộng tính tốn Giả sử phân phối biến ngẫu nhiên thông thường, hệ số chệch hệ số biến thiên chiều rộng vết nứt 1,116 0,269 Thiết kế dầm cầu bê tông dự ứng lực Để đề cập đến nhiều loại dầm cầu bê tông dự ứng lực khác nhau, phân tích thực cho ba nhịp khác nhau, ba giá trị ứng suất kéo cho phép, hai chiều sâu lớp phủ hai giá trị cường độ nén bê tông, tóm tắt Bảng Khoảng cách dầm chiều dày sàn giả định tương ứng 2,4 m 225 mm Tất thiết kế dựa ứng suất kéo cho phép, thường chi phối thiết kế dầm cầu bê tông dự ứng lực Tổng số trường hợp thiết kế xem xét 36 trường hợp Lưu ý nghiên cứu này, ứng suất kéo cho phép xác định cách sử dụng tham số K, ứng suất kéo cho phép =K fc ' ( MPa ) (số 8) 895 Mosty drogi Ở đâu: K = 0, 0,25 0,50 Trong thảo luận thêm, ba giá trị ứng suất cho phép xem xét biểu thị giá trị tương ứng K Bảng Các thông số thiết kế Thông số Giá trị tham số sử dụng nghiên cứu Kéo dài 12 m, 18 m, 24 m Ứng suất kéo cho phép MPa, 0,25 MPa, 0,5 MPa 50 mm, 75 mm Độ sâu bao phủ Cường độ nén bê tông 40 MPa, 50 MPa Khoảnh khắc nứt, Khoảnh khắc nén, Ứng suất sợi ứng suất trước Các hàm phân phối tích lũy (CDF) thu cho thời điểm bẻ khóa, M cr, mơmen nén, Mdc, ứng suất thép ứng suất trước ứng suất đáy dầm, sử dụng quy trình máy tính phát triển đặc biệt, với mơ Monte Carlo thuật tốn Al-Zaid (1986) Kết thể hình 75 năm sau cầu bắt đầu sử dụng Các CDF vẽ giấy xác suất thông thường [Nowak Collins 2013] Kết cấu xem xét bao gồm dầm bê tông đúc sẵn ứng suất trước bê tông cốt thép (đúc chỗ) Hình cho thấy giá trị trung bình thời điểm giải nén, Mdc thời điểm bẻ khóa, M cr Giả thiết sàn đúc chỗ cách sử dụng kết cấu khơng mài mịn 180 ngày sau đúc dầm Do đó, có gián đoạn tương ứng với 180 ngày Hình Ngoài ra, giá trị danh nghĩa M dc, M cr thu phân tích đàn hồi biểu diễn dạng đoạn thẳng hình biểu diễn giá trị trung bình giá trị ứng suất thép ứng suất trước 99,99 Mdc, K = Mcr, K = 99,9 Mdc, K = 0,25 Mcr, K = 0,25 Mdc, K = 0,50 LMcr, K = 0,50 99 95 90 80 70 50 30 20 10 1 01 10 10 10 1,2 10 1,4 10 1,6 10 1,8 10 Moment (Nm) Hình Phân phối Moment giải nén Moment nứt (Span = 12 m, 40 MPa, Bìa = 50 mm, Sau 75 năm) Hình Moment giải nén nứt Moment so với thời gian bảo dưỡng (40 MPa, Span = 12 m, K = 0,25, Cover = 50 mm) Như trình bày Hình 1, mơmen nén mômen nứt phụ thuộc vào ứng suất kéo cho phép (giá trị K) Ngồi ra, mơ men giải nén mơ men nứt giả định tuân theo phân bố bình thường Từ Hình 2, sau đúc sàn, khơng có thay đổi đáng kể mômen nén mômen nứt Xu hướng phù hợp với tính tốn Al-Zaid (1988) 896 Ăn mịn hư hỏng dầm cầu bê tơng dự ứng lực Thời gian đến vết nứt Vết nứt xảy tải trọng tác dụng vượt mô men nứt, Mcr Tuy nhiên, sau vết nứt xảy ra, bê tông độ bền kéo nứt xảy tải trọng tác dụng vượt mô men giải nén, M dc Hình cho thấy mối quan hệ tỷ lệ mômen giải nén thời điểm phục vụ, nhịp cường độ bê tông Trong Hình vẽ, loại dầm kiểu AASHTO sử dụng cho thiết kế (ví dụ: Loại II) Như minh họa Hình 3, cường độ nén bê tông cao dẫn đến tỷ lệ mômen nén mơmen phục vụ nhỏ Ngồi ra, quan sát thấy dầm dài có xu hướng làm cho tỷ lệ lớn Để giải thích xu hướng này, trường hợp không phức hợp xem xét tính đơn giản Cơng thức thiết kế cho ứng suất kéo cho phép biểu thị sau [Naaman 2004]: F Fe M phục vụ ≥ + σ ts Ac Sb Sb (9) Ở đâu: F = lực ứng suất trước hiệu quả, A c = diện tích dầm, e = độ lệch tâm ứng suất trước lực lượng, S b = mô đun phần sợi cùng, M phục vụ = thời điểm phục vụ, σ ts = ứng suất kéo cho phép Từ Eq 9, bất đẳng thức sau nhận •S • F • b + e••- σ ts S b = M dc -σ A • c • ts Sb≥ M phục vụ (10) từ M dc = F * (S b / A c + e) Từ Eq 10, tỷ lệ thời điểm giải nén, M dc, thời điểm dịch vụ, M phục vụ nhận sau: M dc ≥ σ 1+ ts Sb M phục vụ M phục vụ Ghi σ ts giá trị âm Từ Eq 11, phần định, tỷ lệ M dc (11) M phục vụ tăng độ dài nhịp tăng kể từ M phục vụ tăng (tức là, số hạng thứ hai vế phải tiếp cận số âm từ giá trị âm độ dài khoảng tăng) Đây lý cho xu hướng thấy Hình Hình Hình Tỷ lệ Khoảnh khắc giải nén Khoảnh khắc phục vụ so với Khoảng thời gian ( K = 0,50, Nắp = 50 mm) 897 Mosty drogi Hệ số khuếch tán vùng nứt Hệ số khuếch tán vùng nứt, tính trung bình theo thời gian diện tích, thu cách sử dụng mơ Monte Carlo Đối với thời gian mở vết nứt, cần lấy giá trị trung bình hệ số khuếch tán, giá trị trung bình thời gian mở vết nứt đáy dầm sử dụng Một vùng nứt - mm sử dụng để thu hệ số khuếch tán trung bình Hình cho thấy mối quan hệ hệ số khuếch tán trung bình vùng nứt độ sâu vết nứt Hệ số khuếch tán trung bình khu vực nứt tính cho thời gian đầu khai thác cầu sau năm, năm, 15 năm 75 năm Chiều sâu vết nứt lấy từ đáy dầm Hình cho thấy mối quan hệ hệ số khuếch tán trung bình vùng nứt đáy dầm thời gian phục vụ Hình Hệ số khuếch tán trung bình (40 MPa, Hình Hệ số khuếch tán trung bình phụ thuộc vào Khoảng cách = 12 m, K = 0,25, bìa = 50 mm, thời gian so với thời gian phục vụ (40 MPa, K = 0,25, Nắp = 50 mm, ADTT = 5000) ADTT = 5000) Như dự đoán, hệ số khuếch tán vùng nứt giảm chiều sâu vết nứt (tức khoảng cách từ đáy dầm) tăng lên chiều rộng vết nứt thời gian mở vết nứt giảm Từ hình 5, sau năm, thay đổi hệ số khuếch tán trung bình trở nên tương đối nhỏ Xác suất ăn mòn Sử dụng liệu xác suất nồng độ clorua FEA thu với phương pháp Monte Carlo, đánh giá bắt đầu ăn mòn Xác suất biểu thị xác suất bắt đầu ăn mòn vòng 75 năm Xác suất mơ hình hai chiều mơ hình ba chiều cung cấp hình vẽ Trục hồnh hình biểu thị khoảng cách từ đường tâm dầm Bảng Xác suất bắt đầu ăn mòn (C = 0,00369 g / cm 3) Bê tông Che 50 mm 40 MPa 75 mm 50 mm 50 MPa 75 mm 12 m 24 m 18 m K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 1,00 0,66 0,39 0,03 1,00 0,76 0,80 0,10 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,66 0,39 0,02 1,00 0,66 0,37 0,06 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,65 0,38 0,06 1,00 0,65 0,47 0,07 1,00 1,00 1,00 1,00 898 Ăn mịn hư hỏng dầm cầu bê tơng dự ứng lực Bảng Xác suất bắt đầu ăn mòn ( C = 0,00212 g / cm 3) 12 m 18 m Lớp phủ bê tông K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 50 mm 75 40 MPa mm 50 mm 75 50 MPa mm 24 m 0,61 0,65 1,00 0,55 0,65 0,96 0,56 0,59 0,73 0,14 0,14 1,00 0,15 0,15 0,84 0,13 0,13 0,40 0,09 0,17 1,00 0,07 0,07 0,97 0,11 0,08 0,84 0,01 0,02 1,00 0,02 0,03 0,82 0,01 0,03 0,96 Bảng Xác suất bắt đầu ăn mòn ( C = 0,00122 g / cm 3) Bê tông Che 12 m 18 m 24 m K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 50 mm 0,08 40 MPa 75 mm 0,03 50 mm 0,01 50 MPa 75 mm 0,00 0,11 0,05 0,05 0,00 0,49 0,60 0,57 0,90 0,13 0,04 0,02 0,01 0,09 0,04 0,03 0,00 0,22 0,14 0,23 0,07 0,13 0,02 0,01 0,00 0,07 0,02 0,01 0,00 0,11 0,02 0,10 0,17 Như thấy, cường độ kéo cho phép, cường độ bê tông chiều sâu lớp phủ ảnh hưởng đến xác suất bắt đầu ăn mòn Giả sử xác suất ăn mòn cho phép 0,159, tương ứng với 1,0 số độ tin cậy, tất trường hợp thiết kế đánh giá xác suất ăn mịn trường hợp khơng thỏa mãn xác suất ăn mòn cho phép đưa vào Bảng 3–5 Xác suất ăn mịn có xu hướng giảm lớp vỏ tăng lên ứng suất kéo cho phép giảm Cường độ bê tơng cao đạt xác suất ăn mịn nhỏ bê tơng cường độ cao đạt hệ số khuếch tán nhỏ bê tơng âm Ngồi ra, hiệu ứng ba chiều cơng nhận (hình 6) Vì vậy, cần phải xem xét hiệu ứng ba chiều khuếch tán ion clorua Có thể nói cách an tồn chiều sâu lớp phủ từ bề mặt bên cần phải vượt 75 mm Hình Xác suất bắt đầu ăn mòn (3 chiều, C = 0,00212 g / cm 3, K = 0,25) 899 Mosty drogi Kết luận Nghiên cứu đề cập đến việc phát triển mô hình thời gian khuếch tán clorua cho dầm cầu kiểu AASHTO bê tơng dự ứng lực Để mơ hình hóa chuyển động đóng mở vết nứt tải trọng tác dụng, hệ số khuếch tán vùng nứt, tính trung bình theo thời gian diện tích, sử dụng Để tiếp cận vấn đề, ban đầu phải xem xét nứt tải trọng tác dụng Hệ số khuếch tán trung bình vùng nứt thu cách sử dụng mơ hình phát triển tính đến chuyển động đóng mở vết nứt Sử dụng hệ số khuếch tán vùng nứt, tiến hành phân tích phần tử hữu hạn phương pháp Monte Carlo để thu nồng độ clorua bề mặt cốt thép Các kết sử dụng để thu xác suất bắt đầu ăn mịn Từ xác suất bắt đầu ăn mịn, thu khuyến nghị thiết kế cho môi trường khác Một số kết luận rút từ nghiên cứu Những kết luận tóm tắt sau: - Sự gia tăng ứng suất kéo cho phép làm tăng khả nứt Do đó, hệ số khuếch tán vùng nứt tăng ứng suất kéo cho phép tăng Ngồi ra, lấy xác suất nứt từ tỷ số thời điểm giải nén thời điểm phục vụ - Nói chung, trường hợp ứng suất kéo cho phép = 25 ′ f cMPa cho thấy khác biệt nhỏ từ trường hợp có ứng suất kéo cho phép hệ số khuếch tán trung bình khu vực bị nứt Trong trường hợp ứng suất kéo cho phép = 50 ′ fcMPa, hệ số khuếch tán vùng nứt lớn nhiều so với bê tông âm - Nứt ăn mịn cốt thép có ảnh hưởng tương đối nhỏ đến tổng thời gian hiển thị ăn mịn nứt ăn mịn quan sát khoảng hai năm sau bắt đầu ăn mịn Do đó, thời gian bắt đầu ăn mòn xác suất bắt đầu ăn mòn thời gian sử dụng quan trọng thời gian bắt đầu nứt ăn mịn tình thực tế - Giả sử xác suất bắt đầu ăn mịn cho phép, phát triển khuyến nghị thiết kế, chẳng hạn cường độ bê tông, lớp phủ bê tông ứng suất kéo cho phép, cho môi trường khác Người giới thiệu AASHTO, (2015), Thông số kỹ thuật thiết kế cầu AASHTO LRFD, Hiệp hội Quan chức Giao thông Xa lộ Tiểu bang Hoa Kỳ, Phiên thứ 7, Washington, DC ACI, (2014), Yêu cầu mã xây dựng bê tơng kết cấu (ACI 318-14) Bình luận, Viện bê tông Hoa Kỳ, Michigan Al-Zaid RZ, Naaman AE, Nowak AS, (1988), “Dầm composite ứng suất trước phần tải trọng bền vững tuần hồn”, Tạp chí Kỹ thuật kết cấu, Tập 14, Số 2, tr.269–291, Tháng Hai Arya C., Vassie P., Bioubakhsh S., (2014), “Mơ hình hóa xâm nhập clorua bê tơng chịu thấm ướt làm khơ theo chu trình”, Tạp chí Nghiên cứu Bê tơng, Vol.66, No.7, pp.364–376 Darmawan MS, Stewart MG, (2007), “Phân tích độ tin cậy phụ thuộc vào không gian theo thời gian ăn mịn dầm cầu bê tơng dự ứng lực đúc sẵn”, Structural Safety, Vol.29, No.1, pp.16–31 Gergely P., Lutz LA, (1968), “Chiều rộng vết nứt tối đa cấu kiện chịu uốn bê tông cốt thép,” Nguyên nhân, Cơ chế Kiểm sốt vết nứt bê tơng, SP-20, Viện Bê tơng Hoa Kỳ, Detroit 900 Ăn mịn hư hỏng dầm cầu bê tông dự ứng lực Hwang ES, Nguyen SH, Nguyen Q H, (2014), “Phát triển tiêu chí thiết kế trạng thái giới hạn khả phục vụ cho ứng suất dầm bê tông ứng suất trước”, Tạp chí KSCE, Vol.18, No.7, pp.2143–2152 Incropera FP, DeWitt DP, (1996), Giới thiệu Truyền nhiệt., John Wiely & Sons, Inc., New York MacGregor JG, (1997), Cơ học thiết kế bê tông cốt thép, ấn thứ ba, Prentice Hall, Inc., New Jersey, tr.939 10 Naaman AE, (2004), Phân tích thiết kế bê tông ứng suất trước-Cơ bản, Techno Press 3000, Michigan, tr.1072 11 Nowak AS (1999) Hiệu chuẩn mã thiết kế cầu LRFD NCHRP Báo cáo 368, Ban Nghiên cứu Giao thông vận tải, Washington, DC 12 Nowak AS Rakoczy, Anna M (2012) “Mơ hình kháng thống kê cho thành phần cấu trúc R / C”, ACI SP-284-6, Vol 248, trang 1–16 13 Nowak AS, Collins KR, (2013), Độ tin cậy cấu trúc CRC Press, New York 14 Otsuki N., Tadokoro Y., Kojima M., (2010), “Sự lan truyền ăn mịn cốt thép khơng gỉ bê tơng”, Tạp chí Kỹ thuật ăn mịn Vol.59, No.45, pp.126–135, 15 Osterminski K Schie β l P., (2012), “Mơ hình thiết kế bê tơng cốt thép”, Tạp chí Kết cấu Bê tông, Vol 13, số 3, tr.156–165 16 Samson E Marchand J., (2007), “Mơ hình hóa ảnh hưởng nhiệt độ đến vận chuyển ion vật liệu kết dính” Nghiên cứu Xi măng Bê tơng Vol 37, 455–468 17 Stewart MG, (1997), 'Độ tin cậy phụ thuộc vào thời gian kết cấu BTCT có', Tạp chí Kỹ thuật Kết cấu-ASCE, 123 896–902 18 Takewaka K., Yamaguchi T., Maeda S., (2003), “Mơ hình mơ xuống cấp kết cấu bê tông cơng clorua”, Tạp chí Cơng nghệ bê tơng tiên tiến Vol.1, No.2, pp.139– 146, tháng bảy 19 Tanaka Y., Kawano H., Watanabe H., Nakajo T., (2001), “Nghiên cứu độ sâu lớp phủ yêu cầu cầu đường cao tốc bê tông môi trường ven biển”, Hội thảo Kỹ thuật Cầu Hoa Kỳ-Nhật Bản lần thứ 17 20 Thoft-Christensen P (2008), “Sự suy giảm kết cấu bê tông cốt thép”, Ikke Angivet, Khoa Xây dựng, Đại học Aalborg 21 Weng ZC, Yu HF, Sun W., Zhang JH Chen HY, (2006) “Ảnh hưởng tỷ lệ nước-xi măng hàm lượng xi măng đến khả liên kết clorua bê tơng” Tạp chí Đại học Công nghệ Vũ Hán, Tập 28, No , 3, trang 47–50 22 Williamson G., Weyers RE, Sprinkel MM, (2009), “Xác thực mơ hình tuổi thọ dịch vụ ăn mịn theo xác suất clorua: Các dự đốn tầng cầu tồn cầu cá nhân”, Tạp chí ASTM International, Vol 6, số  ... 0,65 0,47 0,07 1,00 1,00 1,00 1,00 898 Ăn mòn hư hỏng dầm cầu bê tông dự ứng lực Bảng Xác suất bắt đầu ăn mòn ( C = 0,00212 g / cm 3) 12 m 18 m Lớp phủ bê tông K = 0,00 K = 0,25 K = 0,50 K = 0,00... biến ngẫu nhiên thông thường, hệ số chệch hệ số biến thiên chiều rộng vết nứt 1,116 0,269 Thiết kế dầm cầu bê tông dự ứng lực Để đề cập đến nhiều loại dầm cầu bê tơng dự ứng lực khác nhau, phân... nghiên cứu xác định thời gian bắt đầu cho cầu dầm bê tông dự ứng lực, thời gian cần thiết để clorua bám bề mặt bê tông tiếp cận với thép dự ứng lực bắt đầu ăn mịn Các thơng số xem xét bao gồm ngưỡng