a) Mẫu cột không gia cường
Quan hệ lực - chuyển vị dọc trục của nhóm mẫu không gia cƣờng đƣợc thể hiện ở Hình 5.10a. Trong giai đoạn đầu, từ cấp tải 0 cho đến cấp tải xấp xỉ 35- 45%Pu, quan hệ lực - chuyển vị dọc trục của các mẫu là quan hệ tuyến tính. Sau giai đoạn này, vết nứt bắt đầu xuất hiện; quan hệ lực - chuyển vị dọc trục của các mẫu bắt đầu có xu hƣớng phi tuyến. Khi tải trọng tác dụng đạt đến khoảng 80%Pu, chuyển vị đứng tăng nhanh cho tới khi mẫu bị phá hủy. Nhìn chung, xét tại cấp tải phá hoại của mẫu cột chịu nén lệch tâm lớn nhất (e = 50mm), chuyển vị dọc trục của mẫu có độ lệch tâm bé (e = 0 và 25mm) nhỏ hơn đáng kể so với mẫu có độ lệch tâm lớn nhất; tuy nhiên, xét tại cấp tải cuối cùng của từng mẫu (tải phá hoại), chuyển vị dọc trục cuối cùng của mẫu nén với lệch tâm càng lớn có xu hƣớng càng nhỏ hơn so với mẫu chịu nén có độ lệch tâm bé và sự chênh lệch này giảm dần khi cƣờng độ bê tông của mẫu cột tăng. Kết quả cụ thể nhƣ sau:
Xét tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, chuyển vị dọc trục của mẫu có cƣờng độ chịu nén của bê tông fc = 28MPa, chịu nén lệch tâm 25mm và 50mm, giảm lần lƣợt 22.9% và 31% so với chuyển vị dọc trục của mẫu chịu nén đúng tâm; chuyển vị dọc trục của mẫu có fc = 49MPa, chịu nén lệch tâm 25mm và 50mm, giảm lần lƣợt 12.8% và 16.8% so với mẫu chịu nén đúng tâm; và chuyển vị dọc trục của mẫu có fc = 61MPa, chịu nén lệch tâm 25mm và 50mm, giảm lần lƣợt 10% và 13.1% so với mẫu chịu nén đúng tâm.
a) (b)
c) d)
(a) không gia cƣờng; (b) 2 lớp dán dọc; (c) 2 lớp dán dọc +1 lớp bó hông liên tục (d) 2 lớp dán dọc +1 lớp bó hông cách quãng
Mẫu nén đúng tâm
Xét tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, mẫu có fc = 49MPa và = 61MPa có chuyển vị dọc trục giảm lần lƣợt 23.4% và 56.4% so với mẫu có fc = 28MPa.
b) Mẫu cột được gia cường bằng tấm CFRP
Quan hệ lực - chuyển vị dọc trục của các mẫu đƣợc thể hiện ở Hình 5.10b, c, và d. Giai đoạn đầu (từ cấp tải 0 đến cấp tải 58%Pu), đƣờng quan hệ lực và chuyển vị của các mẫu gia cƣờng giống với mẫu không gia cƣờng; so với nhóm mẫu không gia cƣờng, giai đoạn cột làm việc đàn hồi của cột đƣợc gia cƣờng kéo dài hơn. Sau đó (từ cấp tải =52%Pu), vết nứt trong mẫu cột bắt đầu xuất hiện (quan sát đƣợc bằng mắt thƣờng), quan hệ lực - chuyển vị dọc trục của mẫu chuyển qua phi tuyến và tấm bắt đầu tham gia vào quá trình chịu lực. Khi tải trọng tiếp tục tăng, tấm CFRP bắt đầu có dấu hiệu bong tách ra khỏi bề mặt bê tông làm phát ra tiếng kêu lách tách (tại cấp tải =59%Pu); quá trình này có thể nhận biết rõ qua các âm thanh nghe đƣợc trong quá trình thực nghiệm. Sau giai đoạn này, ứng xử phi tuyến của mẫu cột thực nghiệm ngày càng rõ ràng. Ứng xử của cƣờng độ bê tông khi mẫu gia cƣờng 2 lớp dán dọc tƣơng đối giống với mẫu không gia cƣờng, nhóm mẫu này tấm dán dọc tham gia không nhiều vào quá trình cột chịu nén (do tấm dán dọc chỉ có vai trò kháng uốn). Trong khi, sự khác biệt về ứng xử của cƣờng độ bê tông giữa nhóm mẫu gia cƣờng bó hông cách quãng và bó hông liên tục với nhóm mẫu không gia cƣờng, có thể thấy đƣợc sự khác biệt rõ. Tấm bó hông với vai trò kháng nở hông tham gia vào quá trình chịu nén của cột; điều này đƣợc thể hiện qua chuyển vị dọc trục của mẫu cột có gia cƣờng bó hông tại cấp tải phá hoại lớn hơn so với nhóm mẫu gia cƣờng 2 lớp dán dọc. Đối với nhóm mẫu gia cƣờng 2 lớp dán dọc, tấm dán dọc bị bong ra khỏi bề mặt bê tông nhƣng tấm chƣa bị đứt tại thời điểm mẫu bị phá hoại; đối với nhóm mẫu có bó hông, tấm bó hông bị xé rách kéo theo sự bong tách của tấm dán dọc. Tấm CFRP làm cho ứng xử của cột đƣợc dẻo dai hơn và chuyển vị lớn nhất tại cấp tải phá hoại cũng tăng lên; trong đó, tấm CFRP dán dọc làm chuyển vị dọc trục lớn nhất của cột tăng lên không đáng kể, nhƣng khi cột đƣợc bó hông, tấm CFRP bó hông làm tăng rõ rệt khả năng kháng biến dạng (chuyển vị dọc trục cuối cùng của cột). Một số kết quả cụ thể đƣợc trình bày sau đây:
Mẫu cột gia cường hai lớp dán dọc
Tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, chuyển vị dọc trục của các mẫu có cƣờng độ bê tông fc =28MPa, 49MPa và 61MPa, chịu nén lệch tâm 50mm, giảm lần lƣợt 24%, 15.2% và 12.6% so với mẫu cột chịu nén đúng tâm có cùng cƣờng độ bê tông.
Tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, chuyển vị dọc trục của các mẫu có cƣờng độ bê tông fc = 49MP và = 61MPa, chịu nén đúng tâm, giảm lần lƣợt 25.1% và 46.5% so với mẫu có fc = 28MPa. Tƣơng tự, chuyển vị dọc trục mẫu có fc = 49MPa và = 61MPa, chịu nén lệch tâm 50mm, giảm lần lƣợt 16.5%, 38.5% so với mẫu có fc
= 28MPa.
Mẫu cột gia cường hai lớp dán dọc và một lớp bó hông cách quãng
Tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, chuyển vị dọc trục của mẫu có cƣờng độ bê tông fc = 49MPa, chịu nén lệch tâm 25mm và 50mm giảm lần lƣợt 5.4% và 13.9% so với chuyển vị dọc trục của mẫu chịu nén đúng tâm; tƣơng tự, chuyển vị dọc trục của mẫu có fc = 61MPa, chịu nén lệch tâm 50mm, giảm 12.2% so với mẫu chịu nén đúng tâm.
Tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, chuyển vị dọc trục của mẫu có fc = 49MPa và fc= 61MPa, chịu nén đúng tâm, giảm lần lƣợt 29% và 49.3% so với mẫu có fc = 28MPa; chuyển vị dọc trục mẫu có fc = 49MPa và fc= 61MPa, chịu nén lệch tâm 50mm, giảm lần lƣợt 16.9% và 39.5% so với mẫu có fc = 28MPa.
Mẫu cột gia cường hai lớp dán dọc và một lớp bó hông liên tục
Tại cấp tải phá hoại của từng mẫu, chuyển vị dọc trục của mẫu có fc = 49MPa, chịu nén lệch tâm 25mm và 50mm, giảm lần lƣợt 9.1% và 16.9% so với chuyển vị dọc trục của mẫu chịu nén đúng tâm.