(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ứng xử chịu uốn của cấu kiện sàn console bán lắp ghép dùng hai loại vật liệu bê tông geopolymer và bê tông xi măng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH THANH BÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA CẤU KIỆN SÀN CONSOLE BÁN LẮP GHÉP DÙNG HAI LOẠI VẬT LIỆU BÊ TÔNG GEOPOLYMER VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 SKC006675 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH THANH BÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA CẤU KIỆN SÀN CONSOLE BÁN LẮP GHÉP DÙNG HAI LOẠI VẬT LIỆU BÊ TÔNG GEOPOLYMER VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRỊNH THANH BÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA CẤU KIỆN SÀN CONSOLE BÁN LẮP GHÉP DÙNG HAI LOẠI VẬT LIỆU BÊ TÔNG GEOPOLYMER VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS PHẠM ĐỨC THIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 [9] Hồng Mạnh, "Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình tổng thể nhà cao tầng bê tông cốt thép bán lắp ghép chịu tải trọng động đất Việt Nam," Luận án tiến sĩ, Viện Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng, 2018 [10] Phạm Đức Thiện, Phan Đức Hùng, "Nghiên cứu ứng xử chịu uốn dầm bán lắp ghép lớp dùng bê tơng geopolymer bê tơng xi măng," Tạp chí xây dựng Việt Nam, vol 623, pp 88-92, 2020 [11] K N Usha, K B Smitha, "An experimental study on flexural behaviour of fiber reinforced geopolymer concrete slabs," International Journal of Engineering Research & Technology, vol 5, pp 179-182, 2016 [12] B Tamilamuthan, K Ramamoorthy, "Flexural behaviour of prestressed geopolymer concrete beams," International journal of research in engineering, science and technologies, vol 1, pp 16-24, 2015 [13] K Nehemiya, T C Rao, "Experimental investigation on studying the flexural behaviour of geopolymer concrete slabs under fixed boundary condition," International Journal of Research in Engineering and Technology, vol 5, pp 133-141, 2016 [14] K T Nguyen, T A Le, K Lee, "Experimental study on flexural strength of reinforced geopolymer concrete beams," International Journal of Civil and Environmental Engineering, vol 10, pp 516-520, 2016 [15] S Siswosukarto, "Semi precast slab as an alternative method to promote green construction in residential house project," Proceeding the 6th Civil Engineering Conference in Asia Region: Embracing the Future through Sustainability, vol 6, pp 28-34, 2013 [16] D Iranwan, D Iranata et al, "Experimental Study of Two Way Half Slab Precast Using Triangular Rigid Connection of Precast Concrete Component," 54 International Journal of Applied Engineering Research, vol 12, pp 744-754, 2017 [17] S Mohamed, J A Thamboo et al, "Experimental and numerical assessment of the flexural behaviour of semi-precast reinforced concrete slabs," Advances in Structural Engineering, vol 23, pp 1865-1879, 2020 [18] N Ranjbar, A Behnia et al, "Fracture evaluation of multi-layered precast reinforced geopolymer-concrete composite beams by incorporating acoustic emission into mechanical analysis," Construction an Building materials, vol 127, pp 274-283, 2016 [19] L S & Hsu, C -T T Hsu, "Complete stress-strain behaviour of high-strength concrete under compression," Magazine of Concrete Research, vol 46, pp 301312, 1994 [20] B L Wahalathantri, D P Thambiratnam et al, "A material model for flexural crack sumulation in reiforced concrete elements using Abaqus," Proceedings of the first international conference on engineering, designing and developing the built environment for sustainable wellbeing, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia, pp 260-264, 2011 [21] Nguyễn Tất Thành, "Khảo Sát mơ hình phá hoại dẻo dầm bê tơng xỉ cốt thép thí nghiệm uốn ba điểm," Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2016 [22] D Hardjito, B V Rangan, "Development and properties of low calcium fly ash based Geopolymer Concrete," Doctoral dissertation, Curtin University of Technology, Perth Western Australia, 2005 [23] H A Rasheed, R Nayal, "Tension Stiffening Model for Concrete Beams Reinforced with Steel and FRP Bars," Journal of materials in civil engineering, vol 18, pp 831-841, 2006 55 [24] A Hillerborg, "Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements," Cement and concrete research, vol 6, pp 773-782, 1976 [25] Abaqus Analysis User’s Guide (2016) [26] A K Salve, S N Jalwadi, "Implementation of Cohesive Zone in Abaqus to Investigate Fracture Problems," National conference for engineering post graduates RIT, vol.15, pp 60-66, 2016 [27] A E A Coello, "Bio-inspired composites: analysis of their fracture behavior using XFEM," Master of science thesis, Chalmers university of technology, 2017 [28] Nguyễn Đức Hoành, "Nghiên cứu khả chịu lực dầm bê tông geopolymer," Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2015 [29] Lê Khánh Thảo, "Nghiên cứu ứng xử dầm bê tông cốt thép composite lớp," Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2018 [30] H A Korrmeling, H W Reinhardt, "Determination of the fracture energy of normal concrete and epoxy modified concrete," Report, Delft University of technology, pp 5-83, 1983 [31] Y Jenq, S M ASCE et al, "Two parameter fracutre model for concrete," Journal of Engineering Mechanics-ASCE, vol 111, pp 1227-1241, 1985 56 NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA SÀN CONSOLE BÁN LẮP GHÉP DÙNG BÊ TÔNG GEOPOLYMER VÀ BÊ TÔNG XI MĂNG STUDY ON FLEXURAL BEHAVIOR OF SEMI–PRECAST CANTILEVER SLABS USING GEOPOLYMER–CONCRETE AND CEMENT–CONCRETE Trịnh Thanh Bình1 Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TĨM TẮT Bài báo trình bày nghiên cứu ứng xử chịu uốn cấu kiện sàn console bán lắp ghép dùng bê tông geopolymer bê tông xi măng dựa kết thực nghiệm mô thông qua phần mềm Abaqus Kết ứng xử chịu uốn sàn console bán lắp ghép dùng bê tông geopolymer bê tông xi măng tương đồng với sàn console bán lắp ghép dùng bê tông xi măng với bê tông xi măng Độ cứng kết dính liên kết bê tông xi măng với bê tông geopolymer ảnh hưởng trực tiếp đến khả chịu uốn cấu kiện sàn console bán lắp ghép, độ cứng giảm khả chịu uốn kết cấu sàn bán lắp ghép dùng bê tông xi măng bê tông geopolymer giảm theo Từ khóa: Ứng xử chịu uốn, Sàn bán lắp ghép, Bê tơng geopolymer, Vùng kết dính ABSTRACT This paper presents the study on flexural behavior of semi-precast cantilever slabs using geopolymerconcrete and cement-concrete based on experimental and simulation results through Abaqus software The results show that the flexural behavior of semi-precast cantilever slabs using geopolymer-concrete and cement-concrete is quite similar to semi-precast cantilever slab using cement-concrete and cement-concrete The adhesion toughness between normal concrete and geopolymer concrete directly affected the flexural strength of the semi – precast cantilever slab, when the adhesion toughness was reduced, flexural strength was reduced accordingly Keywords: Flexural behavior, Semi-precast slab, Geopolymer-concrete, Cohesive zone GIỚI THIỆU Bê tông geopolymer (BTG) nghiên cứu chế tạo Joseph Davidovits [1-2] Hai thành phần quan trọng cấu thành chất kết dính geopolymer dung dịch hoạt hóa alkaline vật liệu giàu silic, thông dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện Các nghiên cứu J L Provis, A M Mustafa nhà nghiên cứu khác cho thấy cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo, mô đun đàn hồi qui luật ứng xử, tính chống thấm, chống ăn mịn bê tơng geopolymer sử dụng tro bay tương đồng có phần vượt trội với bê tông xi măng truyền thống (BTXM) [3-4] Các cơng trình nghiên cứu BTG trước cho thấy việc ứng dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện để sản xuất BTG khả thi vật liệu xanh cho cơng trình xây dựng, tận dụng chất thải từ công nghiệp, giảm thiểu lượng khí CO2 tạo so với việc sử dụng bê tơng xi măng [5-9] Do đó, số lượng cơng trình nghiên cứu bê tơng ngày tăng để ứng dụng vật liệu vào thực thế Q trình polymer hóa tạo chất kết dính geopolymer yêu cầu dưỡng hộ nhiệt độ cao, rào cản lớn việc ứng dụng bê tông geopolymer vào việc đúc kết cấu trực tiếp cơng trường xây dựng [10-11] Do đó, số lượng nghiên cứu ứng dụng BTG vào kết cấu đúc sẵn, lắp ghép ngày tăng Bên cạnh đó, cấu kiện lắp ghép có số nhược điểm như: bị giới hạn vùng có động đất vừa mạnh hiệu suất liên kết cấu kiện lắp ghép Để khắc phục hạn chế này, cấu kiện bán lắp ghép nghiên cứu phát triển [13] Đối với cấu kiện console, liên kết bê tông đúc sẵn bê tông đổ sau phần ảnh hưởng trực tiếp đến khả chịu uốn kết cấu Do đó, báo trình bày nghiên cứu ứng xử chịu uốn cấu kiện sàn console bán lắp ghép sản xuất từ BTG BTXM THÍ NGHIỆM 2.1 Vật liệu bê tơng Thí nghiệm khả chịu uốn cấu kiện sàn console bán lắp ghép thực với cấp phối BTG BTXM có cường độ chịu nén xỉ 20 MPa trình bày bảng sau: Mẫu trụ có kích thước 150x300 mm dùng để thí nghiệm đo cường độ, mô đun đàn hồi hệ số poisson trình bày bảng bảng Bảng 3: Cường độ chịu nén BTG STT Cát (kg) (kg) (kg) (kg) 1079 593 Tro 418 TTL NaOH 185 Mol Cường Mô đun độ (GPa) G_01 16,893 G_02 19,01 G_03 16,355 G_04 17,428 22,647 0,176 G_05 16,711 21,568 0,183 17,280 22,108 0,180 Giá trị TB Bảng 4: Cường độ chịu nén BTXM STT Mẫu Cường Mô (kg) (M) độ đun 75 16M (MPa) (GPa) Bảng 2: Cấp phối bê tông xi măng Possion (MPa) Bảng 1: Cấp phối bê tông geopolymer Đá Mẫu OPC_01 19,056 Possion Đá Cát Nước Xi măng OPC_02 18,574 (kg) (kg) (lít) (kg) OPC_03 18,300 1209,6 630 185 370 OPC_04 17,568 23,843 0,157 OPC_05 19,515 24,951 0,196 OPC_06 17,345 21,929 - 18,393 23,574 0,177 Giá trị TB Hình 1: Thí nghiệm mẫu trụ 150x300 mm Từ bảng kết cường độ chịu nén trung bình mẫu trụ kích thước 150x300mm sau 28 ngày, quy đổi sang mẫu có kích thước tiêu chuẩn 150x150x150 mm theo TCVN 3118:1993 kết sau: cường độ nén trung bình bê tơng geopolymer 20,734 MPa, bê tông xi măng 22,072 MPa Mác bê tông xem tương đương với M200 Quy đổi sang cường độ tính tốn theo TCVN 5574:2018 sau: Rb = 0,778x0,75xM/1,3; tính tốn cường độ tính tốn bê tông geopolymer 9,306 MPa bê tông xi măng 9,907 MPa, Cường độ tính tốn gần tương đương với bê tông B15 tra theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018 2.2 Cốt thép Cốt thép dọc bố trí cho sàn cốt thép trơn nhóm CB240 có cường độ chịu kéo 240 MPa với đường kính mm Thí nghiệm kéo thép thực trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Bảng 5: Thông số đặc trưng cốt thép Ec (GPa) ʋc 205 0,3 Bảng 6: Kết thí nghiệm quan hệ ứng suất – biến dạng cốt thép sau giai đoạn làm việc đàn hồi dùng cho mô Ứng suất (Mpa) 242,25 246,43 275,44 292,71 178,12 Biến dạng 0,0000 0,0238 0,0535 0,1436 0,1592 2.3 Cấu tạo sàn bán lắp ghép Sàn bán lắp ghép có kích thước tiết diện 500x2000 mm cấu thành từ thành phần, phần bê tông đúc sẵn với kích thước tiết diện 500x1000x100 mm phần lại đổ sau liên kết trực tiếp với bê tông đúc sẵn thông qua lớp sikadur 732 với bề dày khoảng 1mm Chi tiết cấu tạo kết cấu sàn console bán lắp ghép thể hình sau: Hình 2: Cấu tạo sàn thí nghiệm 2.4 Quá trình thực nghiệm Kết cấu sàn thực nghiệm dạng console ngàm hệ đỡ kết cấu thép Thiết bị thí nghiệm tải thủy lực tĩnh sử dụng để gia tải trọng tập trung với bước gia tải 0,2 kN Ở vị trí đặt tải trọng sử dụng dụng cụ đo chuyển vị (LVDT) có độ xác 0,01mm vị trí liên kết bê tơng đúc sẵn phần bê tơng đổ sau bố trí thiết bị đo biến dạng (strain gauge) MÔ PHỎNG ABAQUS 3.1 Mơ hình vật liệu bê tơng Mơ hình Hsu – Hsu thường cho kết hội tụ tốt cho việc mơ hình hóa vật liệu bê tơng phần mềm Abaqus có cấp độ bền chịu nén lên đến 62 MPa [14-15] Vì vậy, nghiên cứu mơ hình Hsu – Hsu ứng dụng Hình 5: Mơ hình vật liệu (a) bê tơng chịu nén, (b) bê tơng chịu kéo [21] 3.2 Mơ hình vật liệu cốt thép Đường cong quan hệ ứng suất – biến dạng cốt thép thể hình Thép bao gồm bốn giai đoạn làm việc: Giai đoạn làm việc tuyến tính (AB), chảy (BC), tái bền (CD) mềm hóa (DE) Hình 6: Mơ hình vật liệu thép 3.3 Mơ hình hóa vùng kết dính Hình 3: Sơ đồ lắp đặt thiết bị thí nghiệm Hình 4: Lắp đặt sàn console Trong phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, ứng xử kết dính tạo mặt liên kết phần tử gọi phương pháp vùng kết kính CZM (Cohesive Zone Method) Các mơ hình vùng kết dính phát triển quan trọng học phá hủy, sử dụng rộng rãi để mô bắt đầu hình thành vết nứt lan truyền vết nứt chất rắn [16] Trong phần mềm Abaqus quy luật liên kết phần tử dạng tuyến tính, dạng hàm số mũ dạng bảng [24] Trong nghiên cứu quy luật kéo – tách theo dạng tuyến tính áp dụng  Tiêu chí ứng suất danh nghĩa bậc 2: 2  n   s   t   max    max    max   n    s   t   Hình 7: Đường cong dạng bilinear luật kéo – tách [24] Trong Kn, Ks, Kt độ cứng đàn hồi luật kéo – tách tương ứng với phương ứng suất pháp, phương ứng suất cắt thứ phương ứng suất cắt thứ Từ biểu đồ hình thấy được: K t max  init (4) Tiêu chí biến dạng danh bậc 2:  n  s t  MAX  max , max , max    n  s t  3.3.2 (3) Tiêu chí biến dạng danh giới hạn:  n  s t  MAX  max , max , max    n  s t   1 (5) Sự phát triển phá hủy kết dính Định luật phát triển phá hủy kết dính vật liệu mơ tả tốc độ suy giảm độ cứng tiêu chí phá hủy đáp ứng Phản ứng khởi đầu phá hủy liên kết vật liệu xác định hàm vô hướng thể phương trình sau [24]:   (1  D) K coh (6) (1) Trong tmax giá trị ứng suất kết dính lớn δinit giá trị chuyển vị vị trí bắt đầu xuất phá hủy Phần diện tích bên đường cong kéo – tách lượng phá hủy 3.3.1 Tiêu chí khởi đầu phá hủy Sự khởi đầu phá hủy xảy mô đạt tiêu chí đề định định nghĩa phần mềm [17] Tiêu chí khởi đầu phá hủy kết dính tóm tắt sau:  Tiêu chí ứng suất danh nghĩa giới hạn:  n s t  MAX  max , max , max    n  s  t  (2) Hình 8: Mơ tả phá hủy dạng bilinear luật kết dính – phân tách Trong D biến phá hủy vô hướng vật liệu, giá trị nằm khoảng từ đến 1, D=0 D=1 tương ứng vật liệu không bị phá hủy phá hủy hồn tồn kết dính vật liệu σ giá trị ứng suất liên kết cịn lại vật liệu sau q trình phá hủy xảy ra, Kcoh độ cứng đàn hồi luật liên kết – tách ban đầu δ giá trị chuyển vị lớn liên kết suốt trình gia tải Việc định nghĩa phát triển phá hủy chia làm hai nhóm chính, nhóm phát triển phá hủy kết dính dựa lượng phá hủy nhóm phát triển phá hủy kết dính dựa chuyển vị tổng Dựa vào thông số thực nghiệm độ cứng kết dính theo mode I H A Kormeling H W Reinhardt (1982) [18] để làm thông số sở đầu vào cho mô phỏng, thông số mode II mode III lấy với mode I Sau tiến hành giảm giá trị độ cứng kết dính để thấy ảnh hưởng độ cứng kết dính đến khả chịu uốn cấu kiện sàn console bán lắp ghép dùng loại vật liệu BTXM – BTG Bảng 7: Giá trị độ cứng kết dính đề xuất Sự phát triển phá hủy dựa chuyển vị tổng có phương pháp để định nghĩa phát triển phá hủy tuyến tính, phát triển phá hủy cấp lũy thừa số định nghĩa dạng bảng mối quan hệ chuyển vị biến phá hủy vô hướng D Sự phát triển phá hủy dựa lượng phá hủy sử dụng lý thuyết sau đây:  Power law   GI   GII   GIII  (7)       1  GIC   GIIC   GIIIC  Trong đó: GI, GII GIII tương ứng lượng phá hủy theo phương ứng suất pháp tuyến, phương ứng suất cắt thứ phương ứng suất cắt thứ hai BK (Benzeggaph Kennane)    Số TT Gf (N/m) 113,000 52,500 47,741 Kn (MPa mm ) 56,450 56,450 56,450 Gf (N/m) 3,780 1,000 0,500 3.4 Mơ hình Abaqus Mơ hình thiết lập hình Hệ đỡ kết cấu sàn console kết cấu sàn phần tử riêng lẻ sử dụng phần tử solid C3D8R để mô phỏng, phần tử T3D2 sử dụng để mô cho cốt thép sàn [24] Các kết cấu sử dụng liên kết tiếp xúc bề mặt với nhau, liên kết ràng buộc cốt thép bê tông định nghĩa dạng ràng buộc “Tie” dính chặt vào  G  GIC  (GIIC  GIC )  shear   GTC (8)  GT  Trong đó: Đối với vật liệu đẳng hướng (GIIC=GIC) kết không phụ thuộc vào giá trị Gshear= GIC+GIIIC GT= GIC+Gshear GIC, GIIC GIIIC tương ứng lượng phá hủy cực hạn theo phương ứng suất pháp tuyến, phương ứng suất cắt thứ phương ứng suất cắt thứ hai 3.3.3 Thơng số kết dính liên kết bê tơng geopolymer bê tơng xi măng Hình 9: Mơ hình a) Tổng thể kết cấu sàn, b) Chi tiết thép sàn S01, c) Chi tiết thép sàn S03 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG 4.1 Quá trình hình thành vết nứt từ kết thực nghiệm Qua kết quan sát thực nghiệm từ trình bắt đầu gia tải đến sàn bị phá hoại hoàn toàn thấy rằng, sàn S01 sàn S02 vết nứt xuất vị trí liên kết bê tơng cũ bê tơng mới, sàn S03 vị trí vết nứt xuất vị trí gối đỡ sàn console Tiếp tục trình gia tải sàn S01 S02 tiếp tục xuất thêm vết nứt vị trí gối đỡ sàn, sàn S03 xuất thêm vết rạn nhỏ khơng có xu hướng mở rộng vị trí liên kết BTXM BTG vết nứt thứ sàn S03 cách vị trí liên kết phía tải thủy lực đoạn khoảng 150 mm liên kết BTXM – BTG Liên kết BTXM – BTXM bắt đầu hình thành mở rộng vết nứt tải trọng khoảng 6,0 kN liên kết BTXM – BTG tải trọng khoảng 4,0 kN, kết chênh lệch khởi đầu phá hủy kết dính 33,3% Bên cạnh đó, kết hợp quan sát thực nghiệm biểu đồ hình 11 cho thấy rằng, tăng hàm lượng cốt thép vị trí liên kết sàn bán lắp ghép BTXM – BTG từ 0,47% lên thành 1,18% tải trọng gây vết nứt kết cấu sàn tăng lên đáng kể, cụ thể vết nứt kết cấu sàn S03 xuất gối, bắt đầu hình thành mở rộng vết nứt tải trọng khoảng 7,5 kN cao so với kết cấu sàn bán lắp ghép dùng BTXM – BTXM khoảng 25% 4.3 Chuyển vị tải trọng Hình 10: Kết thí nghiệm sàn a) S01, b) S02, c) S03 4.2 Biến dạng tải trọng Hình 12: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị vị trí đặt thủy lực Hình 11: Biểu đồ quan hệ tải trọng – biến dạng Từ kết thực nghiệm biểu đồ hình 12 cho thấy rằng, liên kết BTXM – BTXM tốt Kết thực nghiệm cho thấy rằng, đường cong quan hệ tải trọng – chuyển vị giai đoạn làm việc đàn hồi chưa xuất vết nứt sàn có xu hướng làm việc tương Sau giai đoạn này, sàn bán lắp ghép BTXM – BTG có xu hướng làm việc tốt hơn, cụ thể độ lệch tổng thể sàn bán lắp ghép BTXM – BTXM so với sàn bán lắp ghép BTXM – BTG 7,8% Khi sàn console bán lắp ghép dùng BTXM – BTG gia cường cốt đai vị trí liên kết giai đoạn làm việc tún tính sàn tăng lên đáng kể Cụ thể sàn bán lắp ghép BTXM – BTG làm việc tuyến tính đến cấp tải khoảng 4,0 kN cịn gia cường cốt đai giai đoạn làm việc tuyến tính tăng lên đến cấp tải trọng khoảng 7,5 kN Ngoài ra, sau giai đoạn làm việc đàn hồi tuyến tính gia cường thép sàn BTXM – BTG có xu hướng phát triển tải trọng tốt so với trường hợp không đươc gia cường thép, cụ thể tải trọng cực hạn tăng thêm khoảng 11% Hơn quan sát biểu đồ hình 12 cho thấy rằng, giai đoạn làm việc đàn hồi tuyến tính kết cấu sàn bán lắp ghép dùng hai loại vật liệu BTXM – BTG nhỏ so với sàn bán lắp ghép BTXM – BTXM, bổ sung thêm cốt thép gia cường cục vị trí liên kết cho sàn BTXM – BTG lúc giai đoạn làm việc đàn hồi tải cực hạn tốt hẵn so với sàn bán lắp ghép dùng BTXM – BTXM Do đó, việc ứng dụng BTG vào cấu kiện đúc sẵn khả thi khắc phục nhược điểm khả kết dính BTXM – BTG (BTXM đổ sau) cách bổ sung thêm cốt dọc gia cường cục vị trí liên kết kết dính BTXM – BTG Hình 13: Kết mô a) sàn S03, b) sàn S01, c) Thực nghiệm sàn S01, d) Vết tách sàn S01 4.5 So sánh kết mô thực nghiệm Các kết mô thực nghiệm vẽ biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị để đánh giá mức độ hội tụ so với thực nghiệm 4.4 Kết mô Sau hồn thành việc thiết lập mơ phỏng, tiến hành phân tích thu kết thể hình 13 Từ kết đề xuất cho việc khai báo luật kéo – tách thông số đề xuất cho động cứng liên kết BTXM BTG thể bảng 7, kết mơ cho vị trí vết nứt biến dạng hình học tương đối tương đồng so với kết thực nghiệm kết cấu sàn console bán lắp ghép dùng BXM – BTG Hình 14: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị sàn S01 Qua biểu đồ hình 14 rằng, mơ sử dụng biểu đồ độ cứng kết dính vật liệu tương ứng với σ=1,0 (N/mm2) σ=3,78 (N/mm2) đường cong quan hệ tải trọng – chuyển vị mô có kết hội tụ tốt so với thực nghiệm, độ lệch tổng thể thực nghiệm mô trường hợp có độ cứng kết dính ứng với σ=1,0 (N/mm2) 4,55% 5,28% trường hợp có độ cứng kết dính ứng với σ=3,78 (N/mm2) Ngồi ra, từ biểu đồ thấy thép chưa đạt đến giới hạn chảy, hầu hết giá trị biểu đồ σ=1,0 (N/mm2) thấp so với nghiệm hầu hết tất giá trị biểu đồ σ=3,78 (N/mm2) cao với nghiệm Do đó, xem mơ ứng với σ=1,0 (N/mm2) σ=3,78 (N/mm2) tương ứng giá trị giới hạn cận giới hạn cận độ cứng kết dính BTXM BTG cho kết mô hội tụ tốt với thực nghiệm Hình 15: Biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị sàn S03 Quan sát biểu đồ cho thấy, mơ có độ cứng kết dính ứng với σ 1,0 (N/mm2) σ=3,78 (N/mm2) cho kết hội tụ tốt với thực nghiệm độ lệch tổng thể so với thực nghiệm 6,02% Ngồi ra, mơ trường hợp cho kết tương đồng với Từ cho thấy rằng, độ cứng kết dính đạt đến giá trị σ=1,0 (N/mm2) tiếp tục tăng độ cứng liên kết lên cịn ảnh hưởng đến ứng xử chịu uốn cấu kiện sàn so với ảnh hưởng từ hàm lượng cốt thép Ngồi ra, biểu đồ hình 14 hình 15 cho thấy, giảm độ cứng kết dính xuống thấp khả chịu uốn kết cấu sàn console bán lắp ghép giảm theo KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu thực nghiệm mô khả chịu uốn, hình thành phát triển vết nứt, độ cứng kết dính BTXM – BTG rút số kết luận sau:  Độ cứng kết dính BTXM – BTG (BTXM đổ sau) thấp so với độ cứng kết dính BTXM – BTXM Do đó, kết cấu sàn console bán lắp ghép dùng BTXM – BTG hình thành vết nứt sớm so với sàn bán lắp ghép dùng BTXM – BTXM, khả chịu uốn loại sàn tương đồng Vì vậy, việc ứng dụng bê tông geopolymer vào sản xuất cấu kiện bán lắp ghép thực tế điều khả thi  Khi độ cứng kết dính BTXM – BTG giảm khả chịu uốn kết cấu sàn bị giảm theo  Sử dụng phương án tăng cường cốt thép chịu kéo cục vị trí liên kết để tăng độ cứng kết dính chịu kéo liên kết BTXM – BTG tương đối hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J Davidovits , "Geopolymers - Inorganic polymeric new materials," Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol 37, pp 1633-1656, 1991 [2] J Davidovits, "Properties of Geopolymer cement," Proceding first International conference, vol 1, pp 131-149, 1994 [3] J.L Provis et al , "Valorisation of fly ash by Geopolymerisation," Global NEST Journal , vol 11, pp 147-154, 2009 [4] A M Mustafa, Al Bakri Abdullah et al , "Microstructure of different NaOH molarity of fly ash-based green polymeric cement," Journal of Engineering and Technology Research, vol 3, pp 44-49, 2011 [5] Phạm Đức Thiện, Tạ Tuấn Anh, Phan Đức Hùng, " Nghiên cứu bám dính bê tơng Geopolymer cốt thép," Tạp chí xây dựng Việt Nam, vol 8, pp 102-108, 2017 [6] Phan Viết Đức Hoàng, Lê Anh Thắng, Phạm Đức Thiện, "Thí nghiệm mơ kéo tuột bê tơng geopolymer cốt thép," Hội nghị Cơ học tồn quốc lần thứ X, vol 1, pp 481487, 2017 [7] Phạm Đức Thiện, Lê Hữu Hoàng Dự, "Ảnh hưởng dạng đầu neo đến làm việc bê tông geopolymer," Tạp chí Xây dựng Việt Nam , vol 5, pp 202-207, 2019 [8] Phan Đức Hùng, Lê Anh Tuấn, "Ảnh hưởng thành phần hoạt hóa đến cường độ chịu uốn kéo gián tiếp bê tông geopolymer," Tạp chí KHCN Xây dựng, vol 3, pp 34-40, 2015 [9] Phan Đức Hùng, Lê Anh Tuấn, Dương Văn Dũng, "Tính chất học bê tơng geopolymer sử dụng tro bay gia cường sợi poly-propylene," Tạp chí KHCN Xây dựng, vol 1, pp 60-67, 2016 [10] A Palomo, M.W Grutzeck, M.T Blanco, "Alkali-activated fly ashes: A cement for the future," Cement and Concrete Research, vol 29, pp 1323-1329, 1999 [11] J.G.S van Jaarsveld, J.S.J van Deventer, G.CLukey, "The effect off composition and temperature on the properties of fly ash and kaolinite-based geopolymers," Chemical Engineering Journal, vol 89, pp 63-73, 2002 [12] Djwantoro Hardjito, Steenie E Wallah et al, "Factors influencing the compressive strength of fly ash based geopolymer concrete," Civil Engineering Dimension, vol 2, pp 88-93, 2004 [13] S H Kim, M S Lee, S S Ha , "Performance evaluation of semi precast concrete beamcolumn connections with U - Shaped strands," Advances in Structural Engineering, vol 17, pp 1585-1699, 2014 [14] Wahalathantri, B.L Thambiratnam, D.P Chan et al, "A material model for flexural crack sumulation in reiforced concrete elements using Abaqus," Proceedings of the first international conference on engineering, designing and developing the built environment for sustainable wellbeing, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia, pp 260264, 2011 [15] L.S Hsu, C.-T.T Hsu, "Complete stress-strain behaviour of high-strength concrete under compression," Magazine of Concrete Research, vol 46, pp 301-312, 1994 [16] A K Salve, S N Jalwadi , "Implementation of Cohesive Zone in Abaqus to Investigate Fracture Problems," National Conference for Engineering Post Graduates RIT NConPG , vol 15, pp 60-66, 2015 [17] Abaqus Analysis User’s Guide (2016) [18] H A Korrmeling, H W Reinhardt, "Dertermination of the fracture energy of normal concrete and epoxy modified concrete," Report, DELFT University of technology, 1983 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Xác nhận giáo viên hướng dẫn Họ tên: Trịnh Thanh Bình Đơn vị: Học viên cao học trường ĐHSPKT TP.HCM Điện thoại: 0393909965 Email: trinhthanhbinh1994@gmail.com TS Phạm Đức Thiện ... ghép dùng loại vật liệu bê tông xi măng bê tông geopolymer gần tương đồng với kết cấu sàn bán lắp ghép dùng bê tông xi măng với bê tơng xi măng Độ cứng kết dính liên kết bê tông xi măng với bê tông. .. trình nghiên cứu thực chủ yếu ứng xử chịu uốn cấu kiện dầm, sàn bê tông geopolymer cốt thép, kết cấu bán lắp ghép lớp dùng bê tông geopolymer bê tông xi măng Đối với cấu kiện bán lắp ghép dùng loại. .. i TĨM TẮT Nghiên cứu ứng xử chịu uốn cấu kiện sàn console bán lắp ghép dùng hai loại vật liệu bê tông geopolymer bê tông xi măng Ứng dụng Geopopymer cho cấu kiện đúc sẵn dần nghiên cứu áp dụng