Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) ảnh hưởng của cường độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia cường tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phương (Trang 27 - 31)

Mirmiran và cộng sự (1998) [1] nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng của hình dạng tiết diện, chiều cao của cột, liên kết bề mặt bê tông và tấm sợi FRP đến hiệu quả gia cƣờng bó hông của tấm FRP. Để khảo sát ảnh hƣởng của hình dạng tiết diện cột, 18 mẫu cột vuông, kích thƣớc 152.5x152.5x305mm và 49 mẫu cột tròn, kích thƣớc 152.5x305 mm. Riêng ảnh hƣởng của tỉ số chiều cao trên đƣờng kính cột L/D

đƣợc thực nghiệm trên 36 mẫu cột tròn, đƣờng kính 152.5mm có tỉ số L/D thay đổi lần lƣợt là 2:1, 3:1, 4:1, và 5:1. Ảnh hƣởng của liên kết bề mặt tấm sợi CFRP và bê tông đƣợc đánh giá trên tổng cộng 32 mẫu cột tròn kích thƣớc 152.5x305 mm với hai loại liên kết mặt: keo và neo cơ học. Tất cả các cột đƣợc gia cƣờng lần lƣợt 6, 10 và 14 lớp tấm GFRP. Tác giả đánh giáhiệu quả gia cƣờng của tấm GFRP qua chỉ số MCR là một hàm của bán kính góc và cƣờng độ tấm GFRP. Kết quả cho thấy hiệu quả gia cƣờng của tiết diện vuông thấp hơn tiết diện tròn và các mẫu đều có giá trị MCR>15%. Tỉ số độ mảnh của cột từ 2:1 đến 5:1 không ảnh hƣởng đáng kể đến cƣờng độ cũng nhƣ độ dẻo của tiết diện. Trong khi, liên kết dạng keo không ảnh hƣởng đến khả năng chịu lực của cột gia cƣờng, nhƣng dạng cơ học cải thiện đáng kể khả năng chịu lực của tiết diện doứng suất kháng nở hông của tấm FRP gia cƣờng đƣợc phân bố đều đặn hơn theo chu vi của tiết diện cột.

Parvin and Wang (2001) [2] phân tích thực nghiệm ứng xử cơ học của cột vuông gia cƣờng tấm CFRP chịu nén lệch tâm. Thí nghiệm đƣợc thực hiện trên 9 mẫu (108x108x305mm) với số lớp CFRP gia cƣờng bó hông thay đổi (0,1, và 2 lớp). Các cột đƣợc nén lệch tâm với độ lệch tâm lần lƣợt là0, 7.6, và 15.2mm. Kết quả nghiên cứu cho thấy tấm FRP làm tăng đáng kể cƣờng độ và độ dẻo của cột dƣới tải trọng lệch tâm, tuy nhiên hiện tƣợng biến dạng không đều của tấm CFRP (do ảnh hƣởng của nén lệch tâm) làm giảm hiệu quả gia cƣờng của tấm. Đối với cột vuông chịu nén lệch tâm, độ cứng củatấm CFRP là thông số quan trọng. Tấm CFRP phải đủ cứng để tạo nên hiệu ứng bó hông cho cột. Hiệu quả gia cƣờng của tấm CFRP tỉ lệ với độ cứng của tấm. Ngoài ra, nhờ cơ chế kiểm soát hiện tƣợng phình hông, tấm CFRP làm tăng đáng kể khả năng nở hông của cột.

Hadi (2006) [3] khảo sát ứng xử của cột tròn đƣợc gia cƣờng tấm CFRP bó hông trong cột bê tôngchịu nén lệch tâm có và không có cốt thép dọc trong cột. Chƣơng trình thực nghiệm đƣợc dựa trên 6 cột, kích thƣớc 150x1400mm; tại vị trí tác dụng lực, tiết diện cột đƣợc mở rộng về một phía để tạo độ lệch tâm cho cột. Cột C1 đƣợc bố trí cốt thép dọc (6d10) không gia cƣờng tấm CFRP. Cột C2 đƣợc bố trí cốt thép dọc tƣơng tự cột C1và gia cƣờng bó hông bằng 1 lớp tấm CFRP; cột C3 không có cốt dọc và đƣợc gia cƣờng bó hông bằng 1 lớp tấm CFRP tƣơng tự cột C2. Cột C4 và C5, tƣơng tự nhƣ cột C3, nhƣng đƣợc bố trí bó hông bằng 2 lớp tấm CFRP. Cuối cùng, cột C6 đƣợc gia cƣờng 5 lớp tấm CFRP. Kết quả cho thấy khả năng chịu lực, độ dẻo và khả năng hấp thụ năng lƣợng của cột đƣợc gia cƣờng bó hông bằng tấm CFRP đều cao hơn so với cột BTCT truyền thống tƣơng ứng.

Hadi (2007) [4] thực nghiệm trên 6 mẫu cột tròn (d=205mm, h=925mm), chia làm 2 nhóm mẫu không bố trí cột dọc và cốt đai, đƣợc gia cƣờng bó hông và kháng uốn bằng tấm CFRP và GFRP với độ lệch tâm = 50mm. Mỗi nhóm mẫu gồm có một mẫu không gia cƣờng dán dọc, một mẫu gia cƣờng dán dọc 1 lớp FRP và một mẫu gia cƣờng dán dọc 3 lớp FRP; tất cả các mẫu đƣợc gia cƣờng bó hông bằng 3 lớp FRP. Ngoài ra, một cột với hình dạng và kích thƣớc tƣơng tự đƣợc bố trí cốt dọc (6d12) và cốt đai (d10s60) đƣợc sử dụng để đối chứng. Nghiên cứu đƣa ra kết luận rằng khả năng chịu lực và độ dẻo của cột đƣợc gia cƣờng bằng CFRP hay GFRP đều tốt hơn so với cột BTCT đối chứng. Khả năng chịu lực của cột đƣợc gia cƣờng bằng tấm GFRP tăng nhẹ so với cột đối chứng. Mặc dù đƣợc thí nghiệm nén lệch tâm, ứng xử của cột gia cƣờng bằng tấm CFRP vẫn tốt hơn so với cột đối chứng và cột gia cƣờng bằng tấm GFRP.

Maaddaway (2009) [5] khảo sát thực nghiệm ứng xử cơ học của cột gia cƣờng bó hông bằng tấm CFRP chịu nén lệch tâm trên 12 cột vuông (125x125x1200mm). Các cột đƣợc mở rộng tiết diện ở vùng chịu tải với kích thƣớc 250x250mm nhằm tạo ra độ lệch tâm. Tỉ số giữa độ lệch tâm và chiều cao tiết diện cột e/h trong thí nghiệm lần lƣợt là 0.3, 0.43, 0.57 và 0.86. Thí nghiệm đƣợc chia làm 3 nhóm: cột không gia cƣờng (UW); cột gia cƣờng toàn phần (full wrapping, FW); và cột gia cƣờng bán phần (partial wrapping, PW). Kết quả cho thấy gia cƣờng 1 lớp tấm CFRP kiểu FW (toàn phần) làm tăng khả năng chịu tải của cột lên 37% với e/h=0.3,

trong khi chỉ làm tăng 3% với e/h=0.86. Mức độ gia tăng tỉ lệ nghịch với tỉ số độ lệch tâm. Hiệu quả gia tăng khả năng chịu tải do gia cƣờng kiểu PW (bán phần) thấp hơn so với kiểu FW khoảng 5%. Kiểu gia cƣờng FW làm tăng biến dạng chịu nén tới hạn của bê tông từ 64 đến 124% so với cột không đƣợc gia cƣờng, trong khi kiểu gia cƣờng PW làm tăng thấp hơn khoảng 12% so với kiểu FW.

Hadi (2009) [6] nghiên cứu về ứng xử cơ học của cột BTCT cƣờng độ cao đƣợc gia cƣờng bằng vật liệu CFRP chịu nén lệch tâm. Nghiên cứu đƣợc thực hiện trên 16 mẫu với 12 mẫu cột tiết diện tròn (h=925mm, d=205mm) và 4 mẫu dầm. Thí nghiệm chia làm 4 nhóm: nhóm 1 gồm các mẫu cột BTCT đối chứng; nhóm 2 gồm 4 mẫu cột BTCT đƣợc gia cƣờng bó hông bằng 3 lớp CFRP; nhóm 3 gồm 4 mẫu BTCT đƣợc gia cƣờng thêm 1% sợi thép vào bê tông; và nhóm 4 gồm 4 mẫu cột BTCT gia cƣờng thêm 1% sợi thép và đồng thời đƣợc gia cƣờng bó hôngbằng 3 lớp CFRP. Các mẫu trong mỗi nhóm đƣợc thí nghiệm với độ lệch tâm lần lƣợt là 0, 25, và 50mm; mẫu cuối cùng đƣợc thí nghiệm nhƣ mẫu dầm. Kết quả cho thấy tấm CFRP gia cƣờng bó hônglàm tăng đáng kể khả năng chịu lực của cột. Sợi thép bổ sung vào mẫu cột làm tăng độ dẻo của cột. Thí nghiệm uốn 4 điểm chỉ ra rằng tấm FRP làm tăng khả năng kháng uốn của cột, giảm biến dạng nở hông. Sợi thép không làm tăng khả năng chịu lực của cột nhiều nhƣ tấm CFRP nhƣng làm tăng mạnh độ dẻo cho cột.

Sadeghian và cộng sự (2010) [7] phân tích thực nghiệm ứng xử cơ học của cột chữ nhật đƣợc gia cƣờng bằng vật liệu CFRP chịu nén lệch tâm. Chƣơng trình đƣợc thực hiện trên 7 mẫu cột (200x300x2700mm) có độ lệch tâm (200 và 300mm), số lớp gia cƣờng (2, 3 và 5) và góc sợi gia cƣờng so với trục cột thay đổi (0, 45, và 90o). Hai mẫu không gia cƣờng (U); hai mẫu gia cƣờng 2 lớp dán dọc trục và 1 lớp bó hông (L2T); hai mẫu khác gia cƣờng dán 4 lớp dọc trục và 1 lớp bó hông (L4T); và cột cuối cùng đƣợc gia cƣờng bằng 2 lớp bóchéo (DD’). Độ lệch tâm của cột trong thí nghiệm nén lần lƣợt là 200 và 300mm. Kết quả cho thấy các mẫu gia cƣờng có ứng xử tƣơng tự nhau. Phá hoại của tấm FRP phần lớn xảy ra ở giữa cột. Các lớp gia cƣờng bó hông cải thiện tốt liên kết giữa những lớp gia cƣờng dán dọc và bê tông. Khả năng chịu lực của mẫu S300-L4T tăng 127% so với mẫu U300 (mẫu không gia cƣờng), và tăng 51% so với mẫu S300-L2T. Lớp gia cƣờng bó hông

không cải thiện hiệu quả khả năng chịu lực của cột khi chịu nén lệch tâm. Các mẫu có chuyển vị ngang nhƣ nhau.

Hadi và Widiarsa (2012) [8] nghiên cứu về ảnh hƣởng số lớp CFRP gia cƣờng dán dọc, độ lệch tâm, lớp CFRP gia cƣờng bó hông đến ứng xử của cột BTCT chịu nén lệch tâm. Nghiên cứu đƣợc thực hiện trên 12 mẫu cột vuông (200x200x800mm) nén lệch tâm. Cột sử dụng bê tông cƣờng độ cao (HSC). Mẫu thí nghiệm đƣợc chia làm 3 nhóm: không gia cƣờng, bó 1 lớp, bó 3 lớp, và dán 1 lớp dọc đồng thời bó 2 lớp với 3 độ lệch tâm khác nhau 0, 25, 50mm. Kết quả nghiên cứu cho thấy các lớp CFRP gia cƣờng bó hông tăng đáng kể khả năng chịu lực lên tới 84% và cải thiệt rỏ rệt độ dẻo của cột.

Wang và cộng sự (2012) [9] nghiên cứu ảnh hƣởng của tỉ lệ mô hình, hàm lƣợng cốt thép dọc và đai của cột, số lớp CFRP bó hông và bản chất tải trọng (tải trọng đơn điệu, tải lặp) đến ứng xử nén dọc trục của 34 mẫu cột vuông. Nghiên cứu chỉ ra rằng tấm CFRP làm tăng đáng kể khả năng biến dạng dọc trục của cột, nhƣng chỉ làm tăng nhẹ cƣờng độ dọc trục của nó. Quan hệ ứng suất biến dạng của mẫu chịu nén tĩnh và mẫu chịu nén lặp tƣơng đồng nhau. Vùng giữa của tấm CFRP bó hông có khả năng biến dạng tốt hơn so với vùng góc cho thấy sự nguy hiểm của vùng góc. Hệ số làm việc hiệu quả của tấm CFRP bó hông tại vùng góc đối với cột kích thƣớc lớn và trung bình theo nghiên cứu này lần lƣợt là 0.4 và 0.6. Nghiên cứu cũng chỉ ra hàm lƣợng cốt thép đai ảnh hƣởng đến khả năng biến dạng, quan hệ ứng suất - biến dạng, và giá trị biến dạng dẻo của cột gia cƣờng bó hông bằng tấm CFRP.

Một số những nghiên cứu khác trong cùng lĩnh vực nhƣ của Pessiki et al. (2001), Shao và cộng sự (2006), Lam và cộng sự (2006),Rocca (2007), Ilki và cộng sự (2008), Lam và Teng (2009), Turgat và cộng sự (2010), De Luca và Nanni (2011), Song và cộng sự (2013), và Gajdoso và và Bilcik (2013) phân tích ảnh hƣởng của yếu tố kích thƣớc hình học của cột, hàm lƣợng cốt thép đai trong cột, tải trọng lặp và độ mảnh của cột đến ứng xử của cột BTCT gia cƣờng tấm CFRP và kết quả cho thấy hiệu quả gia cƣờng kháng nở hông của tấm CFRP giảm so với trƣờng hợp cột nén đúng tâm; đồng thời không giống nhƣ trong trƣờng hợp nén đúng tâm,

hiệu quả gia cƣờng của tấm CFRP chịu ảnh hƣởng đáng kể bởi hàm lƣợng cốt đai, tỉ lệ mô hình và yếu tố độ mảnh của cột.

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) ảnh hưởng của cường độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia cường tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phương (Trang 27 - 31)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(161 trang)