CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP CÓ GIA CƯỜNG TẤM
3.2. Phân tích ảnh hưởng của tấm CFRP đến ứng xử của sàn bê tông cốt thép
3.2.2. Ảnh hưởng đến nội lực sàn bê tông cốt thép
a. Ảnh hưởng đến bê tông trong sàn.
- Khi cùng một thời điểm tính toán P=16.703(N) cùng tải trọng tác dụng vào sàn. Xét ứng suất, biến dạng và chuyển vị phần tử 14650, nút 19644 (phần tử có hiện tượng phá hoại) trong bê tông trong sàn bê tông khi chưa gia cố và sau khi gia cố CFRP có kết quả như sau:
Bảng 3.3: Kết quả phần tử bê tông 1465, nút 19644
STT Tải trọng (N)
Tấm sàn Kết quả phần tử bê tông 1465, nút 19644 Stress Strain Displacement
49 1
16703
Không có gia
cường 2.10E+06 6.08E-05 0.00333936
2 Có gia cường
CFRP 2.59E+06 0 0.002588
+ Ảnh hưởng đến ứng suất của bê tông trong sàn:
a.ƯS bê tông của sàn khi chưa gia cố b.ƯS bê tông của sàn có gia cố CFRP Hình 3.4 : Phổ phân bố ứng suất bê tông trong sàn
Hình 3.5: Biểu đồ ứng suất theo tải trọng của sàn không gia cố và có gia cố Sau khi được gia cường bởi tấm CFRP, ứng suất kéo trong bê tông được phân phối lại, ứng suất kéo của bê tông trong sàn giảm đi so với ứng suất của sàn bê tông khi chưa
0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 3000000
0 500 1195 2195 3195 4195 5195 6195 7195 8195 9195 10195 11195 12195 13195 14195 15195 16195 16703
Ứng suất
Ứng suất-Tải trọng
Biểu đồ ứng suất không gia cường
Biểu đồ ƯS có gia cường CFRP
được gia cố. Tuy nhiên, khi hình thành vết nứt trong bê tông thì ứng suất trong bê tông giảm đi.
+ Ảnh hưởng đến biến dạng của bê tông trong sàn:
a.Biến dạng trong BT khi chưa gia cố b.Biến dạng BT khi có gia cố CFRP Hình 3.6 : Phổ phân bố biến dạng của bê tông trong sàn
Hình 3.7 : Phổ phân bố biến dạng của bê tông trong sàn
Theo phổ biến dạng của bê tông trong sàn khi không có gia cường tấm CFRP và có gia cường tấm CFRP. Tác giả nhận thấy biến dạng bê tông trong cùng chịu kéo của sàn không có gia cố tấm CFRP xuất hiện sớm hơn và có giá trị lớn hơn biến dạng bê tông trong vùng chịu kéo của sàn bê tông có gia cố tấm CFRP.
+ Ảnh hưởng đến chuyển vị của bê tông trong sàn:
0 0.00002 0.00004 0.00006 0.00008 0.0001 0.00012 0.00014
0 594 1695 2945 4195 5445 6695 7945 9195 10445 11695 12945 14195 15445 16352 17078 17563 18210 18746 19339
Biến dạng
Biến dạng- Tải trọng
Biểu đồ biên dang không gia cường Biểu đồ biên dạng có gia cường CFRP
51
a.Chuyển vị trong sàn BT khi chưa gia cố b.Chuyển vị sàn BT khi có gia cố CFRP Hình 3.8 : Phổ phân bố chuyển vị của bê tông trong sàn
Hình 3.9: Phổ phân bố chuyển vị của bê tông trong sàn
Theo kết quả biểu đồ chuyển vị theo thời gian của bê tông trong sàn khi không có gia cường tấm CFRP và có gia cường tấm CFRP. Tác giả nhận thấy chuyển vị của bê tông trong sàn không có gia cố tấm CFRP có giá trị lớn hơn biến dạng bê tông trong vùng chịu kéo của sàn bê tông có gia cố tấm CFRP.
b. Ảnh hướng đến cốt thép trong bê tông.
- Khi cùng một thời điểm tính toán T= 0,688(s),P=16.703(N) cùng tải trọng tác dụng vào sàn. Xét ứng suất, biến dạng và chuyển vị phần tử 47, nút 47 (nút có ứng suất lớn nhất) trong cốt thép có sàn bê tông khi chưa gia cố và sau khi gia cố CFRP có kết quả như sau:
Bảng 3.4: Kết quả phần tử thép 47, nút 47
STT
Tải trọng
(N)
Cốt thép
Kết quả phần tử thép 47, nút 47 Stress Strain Displacement
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004
0 500 1195 2195 3195 4195 5195 6195 7195 8195 9195 10195 11195 12195 13195 14195 15195 16195 16703
Chuyển vị
Chuyển vị- Tải trọng
Biểu đồ chuyển vị sàn không gia cường
1
16703
Không có gia cường 4.09E+07 2.00E-04 0.00333387
2 Có gia cường CFRP 2.65E+07 0.000129 0.002588
+Ảnh hưởng đến ứng suất của thành phần thép trong sàn:
a.ƯS thép của sàn khi chưa gia cố b.ƯS thép của sàn có gia cố CFRP Hình 3.10 : Phổ phân bố ứng suất của cốt thép trong sàn
Hình 3.11: Biểu đồ ứng suất -tải trọng của sàn có gia cố và không có gia cố CFRP Từ kết quả trên cho thấy ứng suất của cốt thép trong sàn khi được gia cường tấm CFRP có giá trị thấp hơn so với ứng suất của cốt thép trong sàn không đường gia cường tấm CFRP tại một thời điểm tính toán, cùng tải trọng tác dụng lên sàn. Như vậy, tấm CFRP có tác dụng chịu kéo một phần cho cốt thép có trong sàn.
+Ảnh hưởng đến biến dạng của thành phần thép trong sàn:
0 5000000 10000000 15000000 20000000 25000000 30000000 35000000 40000000 45000000
0 500 1195 2195 3195 4195 5195 6195 7195 8195 9195 10195 11195 12195 13195 14195 15195 16195 16703
Ứng suất
Ứng suất-Tải trọng
Biểu đồ ứng suất thép không gia cường
Biểu đồ ƯS thép có gia cường CFRP
53
a.Biến dạng CT sàn khi chưa gia cố b.Biến dạng CT sàn khi gia cố CFRP Hình 3.12 : Phổ phân bố biến dạng của cốt thép trong sàn
Hình 3.13: Biểu đồ biến dạng của thép trong sàn có gia cố và sàn không có gia cố Theo phổ biến dạng của côt thép trong sàn khi không có gia cường tấm CFRP và có gia cường tấm CFRP. Tác giả nhận thấy biến dạng cốt thép trong của sàn không có gia cố tấm CFRP có giá trị lớn hơn biến dạng cốt thép trong vùng của sàn bê tông có gia cố tấm CFRP.
+ Ảnh hưởng đến chuyển vị cốt thép trong sàn:
0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025
0 500 1195 2195 3195 4195 5195 6195 7195 8195 9195 10195 11195 12195 13195 14195 15195 16195 16703
Biến dạng
Biến dạng- Tải trọng
Biến dạng thép sàn khi không gia cường Biến dạng thép sàn có gia cường CFRP
a.Chuyển vị CT trong sàn khi chưa gia cố b.Chuyển vị CT trong sàn khi có gia cố Hình 3.14: Phổ phân bố chuyển vị của thép trong sàn có gia cố và sàn không có
gia cố
Hình 3.15: Biểu đồ chuyển vị của thép trong sàn có gia cố và sàn không có gia cố Theo kết quả biểu đồ chuyển vị theo thời gian của cốt thép trong sàn khi không có gia cường tấm CFRP và có gia cường tấm CFRP. Tác giả nhận thấy chuyển vị của cốt thép trong sàn không có gia cố tấm CFRP có giá trị lớn hơn biến dạng cốt thép của sàn có gia cố tấm CFRP. Như vậy, tấm CFRP có khả năng làm giảm chuyển vị của cốt thép trong sàn bê tông khi có gia cường tấm CFRP.
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004
0 500 1195 2195 3195 4195 5195 6195 7195 8195 9195 10195 11195 12195 13195 14195 15195 16195 16703
Chuyển vị
Chuyển vị- Tải trọng
Cốt thép sàn không gia cường
Cốt thép sàn có gia cường CFRP
55 c. Sự làm việc tấm CFRP khi gia cố sàn.
Khi tấm CFRP gia cố cho phần chịu kéo của bê tông trong sàn. Tấm CFRP cùng làm việc chung với sàn bê tông cốt thép với liên kết bề mặt. Dưới tác dụng của tải trọng tác dụng vào sàn thì CFRP có tác dụng làm giảm ứng suất, biến dạng, chuyển vị trong bê tông, cốt thép trong sàn. Khi đó, ứng suất, biến dạng của tấm CFRP được thể hiện qua hình ảnh dưới đây:
a. ƯS tấm CFRP b.Biến dạng tấm CFRP
c.Chuyển vị tấm CFRP
Hình 3.16 : Phổ phân bố ứng suất-chuyển vị-biến dạngcủa CFRP khi gia cố Xét phần tử số 3043, nút 4991 của tấm CFRP gia cố sàn bê tông cốt thép khi tải trọng tác dụng vào sàn trong thời gian T=0,668 (s). Từ kết quả phân tích được ứng suất, biến dạng của phần tử theo biểu đồ dưới đây.