Loại thép lực
Lực kéo lớn nhất max
n
t (N)
Năng lượng phá hoại IC G (N.m) Hệ số độ nhớt Ø12 3.4E+007 1680 1.E10-4 Ø16 7.4E+007 4060 1.E10-4 Ø20 1.27E+008 8960 1.E10-4 Ø14 5.4E+007 2890 1.E10-4
4.4.2. Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông Geopolymer (GRCB).
Đối với mô phỏng dầm bê tông Geopolymer ta đưa ra các biểu đồ so sánh giá trị tải trọng - chuyển vị giữa dầm, phần mềm Abaqus có thể xuất được kết quả biến dạng giữa dầm để có thể với giá trị tải trọng - biến dạng giữa dầm kết hợp với kết quả thu được từ thực nghiệm (bằng Strain gauge gán ở giữa nhịp dầm). Kết quả so sánh được trình bày qua các biểu đồ bên dưới với các trường hợp được trình bày trên mục 3.3.4.3.
+ Trường hợp 1a: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 3 tại mục 3.3.4.3.
Hình 4.14: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Wire) bê tông GRCB
+ Trường hợp 2a: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 2 tại mục 3.3.4.3.
+ Trường hợp 3a: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 1 tại mục 3.3.4.3.
Hình 4.16: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Viscosity) bê tông GRCB
Tổng hợp kết quả các trường hợp mô phỏng của bê tông Geopolymer
Từ các so sánh kết quả thực nghiệm mô phỏng cả 3 trường hợp của vật liệu bê tơng Geopolymer ta có các bảng tổng hợp kết quả như bảng 4.2 và bảng 4.3 dưới đây.
Bảng 4.2: Tổng hợp kết quả Tải trọng giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông GRCB
Các giai đoạn làm
việc
Thực
nghiệm liên kết (Embedded) Mô phỏng Wire Mô phỏng Solid liên kết(Tie) liên kết (Viscosity) Mô phỏng Solid Tải trọng
(kN) Tải trọng (kN) Sai số (%) Tải trọng (kN) Sai số (%) Tải trọng (kN) Sai số (%) Đàn hồi
(max) 110 98.5 10.45 100.5 8.64 106.3 3.36
Đàn dẻo
(max) 130 113.4 12.77 109.2 16.00 130.5 0.38 Bảng 4.3: Tổng hợp kết quả Chuyển vị giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông GRCB
Các giai đoạn làm
việc
Thực
nghiệm liên kết (Embedded) Mô phỏng Wire Mô phỏng Solid liên kết(Tie) liên kết (Viscosity) Mô phỏng Solid Chuyển vị (mm) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Đàn hồi (max) 20.14 19.05 5.41 25.2 25.12 21.5 6.75 Đàn dẻo (max) 35.5 35 1.41 35 1.41 35 1.41
o Trường hợp 1a: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là sợi (Wire) và cốt thép chịu
lực được “Embedded” vào bê tơng thì sai số ở các gia đoạn phá hoại của chuyển vị không quá lớn nhưng sai số về tải trọng ở các giai đoạn phá hoại tương đối lớn.
o Trường hợp 2a: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là vật thể (Solid) và cốt thép
chịu lực được “Tie” vào bê tơng thì sai số của chuyển vị và tải trọng ở các giai đoạn phá hoại đều tương đối cao.
o Trường hợp 3a: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là vật thể (Solid) và cốt thép
chịu lực có đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo với bê tơng bằng hàm “Viscosity” thì sai số ở các giai đoạn phá hoại của chuyển vị và tải trọng cũng ở tương đối thấp và khá gần với thực nghiệm.
Kết quả mô phỏng dầm bê tông Geopolymer khi đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép rất gần với thực nghiệm và có sai số khơng lớn so với thực nghiệm. Ta có thể kết luận và khuyến cáo khi mô phỏng dầm bê tông cốt thép Geopolymer chúng ta nên đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tông và cốt thép để kết quả mơ phỏng chính xác nhất so với thực nghiệm.
4.4.3. Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông Xỉ (SRCB).
Đối với mô phỏng dầm Xỉ ta đưa ra các biểu đồ so sánh giá trị tải trọng - chuyển vị giữa dầm, phần mền Abaqus có thể xuất được kết quả biến dạng giữa dầm để có thể với giá trị tải trọng - biến dạng giữa dầm kết hợp với kết quả thu được từ thực nghiệm (bằng Strain gauge gán ở giữa nhịp dầm). Kết quả so sánh được trình bày qua các biểu đồ dưới với các trường hợp được trình bày trên mục 3.3.4.3.
+ Trường hợp 2b: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 2 tại mục 3.3.4.3.
Hình 4.18: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Tie) bê tông SRCB
+ Trường hợp 3b: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 1 tại mục 3.3.4.3.
Hình 4.19: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Viscosity) bê tông SRCB
Bảng 4.4: Tổng hợp kết quả Tải trọng giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông SRCB Các giai đoạn làm việc Thực nghiệm Mô phỏng Wire liên kết (Embedded) Mô phỏng Solid liên kết(Tie) Mô phỏng Solid liên kết (Viscosity) Tải trọng
(kN) Tải trọng (kN) Sai số (%) Tải trọng (kN) Sai số (%) Tải trọng (kN) Sai số (%)
Đàn hồi
(max) 100 81.41 18.59 101.3 1.30 107.3 7.30
Đàn dẻo
(max) 120 101.17 15.69 115.1 4.08 124.1 3.42 Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả Chuyển vị giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông SRCB
Các giai đoạn làm
việc
Thực
nghiệm liên kết (Embedded) Mô phỏng Wire Mô phỏng Solid liên kết(Tie) liên kết (Viscosity) Mô phỏng Solid
Chuyển vị (mm) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Đàn hồi (max) 15.43 13.74 10.95 22.4 45.17 19.1 23.78 Đàn dẻo (max) 34.8 35 0.57 35 0.57 35 0.57 Dựa vào các biểu đồ và các bảng số liệu tổng hợp ta có thể dễ dàng nhận thấy khi mơ phỏng dầm bê tông cốt thép sử dụng vật liệu bê tông xỉ:
o Trường hợp 1b: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là sợi (Wire) và cốt thép
chịu lực được “Embedded” vào bê tơng thì sai số ở các giai đoạn phá hoại của chuyển vị không quá lớn nhưng sai số về tải trọng ở các giai đoạn phá hoại tương đối lớn.
o Trường hợp 2b: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là vật thể (Solid) và cốt thép
chịu lực được “Tie” vào bê tơng thì sai số ở các giai đoạn phá hoại của chuyển vị lại tương đối lớn trong khi sai số về tải trọng ở các giai đoạn phá hoại cũng ở mức trung bình.
o Trường hợp 3b: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là vật thể (Solid) và cốt thép
chịu lực có đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo với bê tơng bằng hàm “Viscosity” thì sai số của các giai đoạn phá hoại của chuyển vị và tải trọng cũng ở mức trung bình.
Kết quả mô phỏng dầm bê tông Xỉ khi đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép cịn chưa thật gần với thực nghiệm nhất có thể là do các thơng số của mơ hình kéo tuột được truy xuất từ bê tông Geopolymer chưa tương
4.4.4. Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông thường (RCB).
Đối với mô phỏng dầm bê tông thường ta đưa ra các biểu đồ so sánh giá trị tải trọng - chuyển vị giữa dầm, phần mềm Abaqus có thể xuất được kết quả biến dạng giữa dầm để có thể với giá trị tải trọng - biến dạng giữa dầm kết hợp với kết quả thu được từ thực nghiệm (bằng Strain gauge gán ở giữa nhịp dầm). Kết quả so sánh được trình bày qua các biểu đồ bên dưới với các trường hợp được trình bày trên mục 3.3.4.3.
+ Trường hợp 1c: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 3 tại mục 3.3.4.3.
Hình 4.20: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Tie) bê tông RCB
+ Trường hợp 2c: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 2 tại mục 3.3.4.3.
+ Trường hợp 3c: so sánh Thực nghiệm và Trường hợp 1 tại mục 3.3.4.3.
Hình 4.22: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Viscosity) bê tông RCB
Tổng hợp kết quả các trường hợp mô phỏng của bê tông Thường
Từ các so sánh kết quả thực nghiệm mô phỏng cả 3 trường hợp của vật liệu bê tơng thường ta có các bảng tổng hợp kết quả như bảng 4.6 và bảng 4.7 dưới đây.
Bảng 4.6: Tổng hợp kết quả Tải trọng giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông RCB
Các giai đoạn làm việc Thực nghiệm Mô phỏng Wire liên kết (Embedded) Mô phỏng Solid liên kết(Tie) Mô phỏng Solid liên kết (Viscosity) Tải trọng (kN) Tải trọng (kN) Sai số (%) Tải trọng (kN) Sai số (%) Tải trọng (kN) Sai số (%) Đàn hồi (max) 85.61 77.04 10.01 79.44 7.21 84.68 1.09 Đàn dẻo (max) 94.64 88.2 6.80 85.8 9.34 95.77 1.19 Bảng 4.7: Tổng hợp kết quả Chuyển vị giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông RCB
Các giai đoạn làm việc Thực nghiệm Mô phỏng Wire liên kết (Embedded) Mô phỏng Solid liên kết(Tie) Mô phỏng Solid liên kết (Viscosity) Chuyển vị (mm) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Chuyển vị (mm) Sai số (%) Đàn hồi (max) 17.09 13.98 18.20 18.18 6.38 17.39 1.76 Đàn dẻo (max) 22.6 22.5 0.44 22.5 0.44 22.5 0.44 Dựa vào các biểu đồ và các bảng số liệu tổng hợp ta có thể dễ dàng nhận thấy khi mơ
o Trường hợp 1c: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là sợi (Wire) và cốt thép chịu
lực được “Embedded” vào bê tơng thì sai số ở các giai
o đoạn phá hoại của chuyển vị và tải trọng ở các giai đoạn phá hoại đều tương đối lớn.
o Trường hợp 2c: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là vật thể (Solid) và cốt thép
chịu lực được “Tie” vào bê tơng thì sai số của chuyển vị và tải trọng ở các giai đoạn phá hoại đều ở mức trung bình.
o Trường hợp 3c: Chúng ta sử dụng thép chịu lực là vật thể (Solid) và cốt thép
chịu lực có đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo với bê tơng bằng hàm “Viscosity” thì sai số ở các giai đoạn phá hoại của chuyển vị và tải trọng cũng rất thấp và đường cong tải trọng – chuyển vị của mô phỏng – thực nghiệm gần như trùng nhau.
Kết quả mô phỏng dầm bê tông Thường khi đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép rất gần với thực nghiệm và có sai số rất thấp so với thực nghiệm. Ta có thể kết luận các hệ số của mơ hình kéo tuột của bê tơng Geopolymer có độ tương thích khá cao đối với bê tông thường và khuyến cáo khi mô phỏng dầm bê tông cốt thép Thường chúng ta nên đề cập tới sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép để kết quả mơ phỏng chính xác nhất so với thực nghiệm.
4.4.5. So sánh kết quả mô phỏng của ba nền vật liệu khác nhau.
Dựa vào các biểu đồ so sánh giữa thực nghiệm và mô phỏng của ba nền vật liệu khác nhau như hình 4.13 và hình 4.19. Thì khi Chúng ta đề cập đến sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tông và cốt thép chúng ta thu được kết quả mô phỏng giữa bê tông Geopolymer sử dụng thép chịu kéo Ø14 và bê tông thường sử dụng thép chịu kéo Ø16 khá tương đồng và rất gần với kết quả thực nghiệm, có sai số thấp chỉ dưới 5%.
Vì vậy ta có thể đưa ra kết luận: lực kéo tuột lớn nhất tương ứng max
n
t = 5.4E+007(N) và năng lượng phá hoại GIC = 2890 (N.m) của bê tông Geopolymer khi sử dụng cốt thép chịu kéo là Ø14 tương thích với bê tơng thường sử dụng cốt thép chịu kéo Ø16.
Tiếp theo dựa vào các biểu đồ so sánh giữa thực nghiệm và mô phỏng của ba nền vật liệu khác nhau như hình 4.13 và hình 4.16. Thì khi Chúng ta đề cập đến sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tông và cốt thép, chúng ta thu được kết quả mơ phỏng giữa bê
Ta có thể đưa ra kết luận: lực kéo tuột lớn nhất tương ứng tnmax= 5.4E+007(N) và năng lượng phá hoại GIC = 2890 (N.m) của bê tông Geopolymer khơng tương thích với bê tơng Xỉ thép.
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
5.1. Kết luận và đánh giá.
Qua kết quả nghiên cứu đã trình bày có thể rút ra các kết luận sau:
Mơ phỏng tính tốn đối với dầm bê tơng bằng phần mềm Abaqus có thể thay đổi các thơng số tính tốn thuận tiện, giảm giá thành và thời gian nghiên cứu, cho kết quả nghiên cứu tương đối chính xác. Bên cạnh đó, để đạt được kết quả tính tốn chính xác nhất, người sử dụng phần mềm cần quản lý tốt những nhân tốt ảnh hưởng đến kết quả tính tốn như mơ hình vật liệu bê tơng, mơ hình vật liệu thép, tỉ lệ chia phần. Trong nghiên cứu này đề xuất việc mô phỏng dầm bê tông cốt thép nên thể hiển chi tiết hơn sự ràng buộc giữa bê tông và cốt thép chịu lực, qua đó thể hiện sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép, để nhằm mục đích có được kết quả mơ phỏng chính xác nhất so với kết quả của thực nghiệm.
Thông qua kết quả các bài tốn mơ phỏng ta có thể nhận thấy các thơng số của mơ hình kéo tuột của bê tơng Geopolymer khi đưa vào mô phỏng dầm bê tông cốt thép sử dụng vật liệu bê tơng Geopolymer có đề cập đến sự bám dính khơng hồn hảo giữa cốt thép và bê tơng cho kết quả khá chính xác so với kết quả thực nghiệm. Các thơng số của mơ hình kéo tuột của bê tông Geopolymer cũng rất tương thích với vật liệu bê tông thường trong mơ phịng dầm bê tơng thường có đề cập đến sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép. Nhưng đối với vật liệu bê tơng Xỉ thì các thơng số từ mơ hình kéo tuột có độ tương thích chưa cao dẫn đến kết quả cịn chưa được gần nhất với thực nghiệm của dầm bê tông Xỉ thép.
5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo.
Ta có thể thấy khi có kết quả của thí nghiệm kéo tuột bê tơng Geopolymer thì chúng ta dễ dàng có thể mơ phỏng lại bằng phần mềm Abaqus. Qua đó có thể truy xuất ra được các giá trị của độ nhớt, lực kéo tuột lớn nhất, năng lượng phá hủy lớn nhất… Các kết quả đó có thể dễ dàng đưa vào trong việc mô phỏng dầm bê tông Geopolymer, đề cập sâu hơn sự ràng buộc giữa bê tông và cốt thép chịu lực, nhằm thể hiện rõ hơn sự bám dính khơng hồn hảo giữa bê tơng và cốt thép, qua đó thu được kết quả sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm khá thấp.
lớn hơn.
Chính vì vậy qua nghiên cứu này chúng ta cũng có đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo là thực hiện thêm thí nghiệm kéo tuột của các loại vật liệu khác như bê tông Xỉ, để qua đó truy xuất được các hệ số của thí nghiệm kéo tuột nhằm mục đích đưa vào mơ phỏng dầm bê tơng Xỉ để có được kết quả mơ phỏng có sai số với kết quả thực nghiệm thấp nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Dương Văn Dũng. “Nghiên cứu ứng xử của dầm bê tông Geopolymer cốt sợi sử dụng tro bay”. Luận văn thạc sĩ. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 2016. [2] Nguyễn Hồng Vũ. “Ứng xử cấu kiện bê tông cốt thép cốt liệu xỉ thép”. Luận văn
thạc sĩ. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 2015.
[3] Nguyễn Tất Thành. “Khảo sát các mơ hình phá hoại dẻo của dầm bê tơng xỉ trong thí nghiệm uốn ba điểm”. Luận văn thạc sĩ. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 2016.
[4] Lê Quý Đức. “Phân tích trường biến dạng trong dầm bê tơng cốt thép chịu uốn bằng phương pháp tương quan ảnh kỹ thuật số”. Luận văn thạc sĩ. Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp HCM, 2017.
[5] B. Engstrom. Restraint cracking of reinforced concrete structures. Chalmers
University, pp. 67-72, 2007.
[6] Alaka Ghosh. Modeling the bond stress at steel-concrete interface for uncorroded and corroded reinforcing steel. BUET, Bangladesh, pp. 16-21, 2000. [7] C. Frederick and P. Armstrong. “A mathematical representation of the
multiaxial
Bauschinger effect”. In: Materials at High Temperatures 24.1 (2007), pp. 1-26. [8] M. Jir´asek. “Damage and smeared crack models”. In: Numerical modeling of
concrete cracking. Springer, 2011, pp. 1-49.
[9] Stephen King, Tony Richards. “Solving Contact Problems with Abaqus”. In: DSUK Ltd, 2013.
[10] Dimosthenis Floros Olafur. Modelling and simulation of reinforced concrete beams. Chalmers University, pp. 30-35, 2013.
[11] Qixin Du. Finite Element Modelling of Steel/Concrete Bond for Corroded
Reinforcement. University of Ottawa Ottawa, Canada. 2016.
[12] Z. P. Baiant. “Mechanics of distributed cracking”. In: Appl. Mech. Rev 39.5. (1986), pp. 675-705.