Nghiên cứu này trình bày một mô hình giải tích tổng quát nhằm dự báo tải trọng cực hạn của cột ngắn bê tông cốt thép (BTCT) được gia cường bằng tấm vải sợi các bon CFRP khi chịu nén lệch tâm phẳng và lệch tâm xiên. Mô hình được phát triển trên cơ sở phân tích tiết diện phi tuyến, với giả thiết tiết diện phẳng và bám dính hoàn toàn giữa các vật liệu. Thuật toán gia tải kết hợp lặp hội tụ được áp dụng để xác định tải trọng cực hạn dựa trên các tiêu chí phá hoại vật liệu. Mô hình được kiểm chứng bằng dữ liệu thực nghiệm đã công bố, cho thấy độ chính xác cao trong dự đoán tải trọng cực hạn và cơ chế phá hoại.
Cột bê tông cốt thép (BTCT) là cấu kiện chịu lực chính trong kết cấu công trình, đảm nhiệm chức năng truyền tải trọng xuống móng và góp phần quyết định đến độ ổn định tổng thể của công trình. Tuy nhiên, qua thời gian khai thác sử dụng, các cột BTCT có sự suy giảm khả năng chịu lực do chịu tác động của các tác nhân cơ học và yếu tố môi trường.
Ảnh minh họa
Về nguyên tắc, nhóm các tác động cơ học cần phải được xem xét kỹ từ giai đoạn tính toán thiết kế công trình. Tuy nhiên, trên thực tế trong quá trình vận hành có thể phát sinh những tình huống chưa được dự báo hết như:
(i) Sự cập nhật về các số liệu trong tiêu chuẩn thiết kế;
(ii) Sự thay đổi công năng sử dụng;
(iii) Tác động của thiên tai (gió bão, động đất) vượt quá giá trị nêu trong Quy chuẩn xây dựng;
(iv). Tác động cháy, nổ...
Bên cạnh đó, các tác động của nhóm yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, các yếu tố xâm thực có nguồn gốc hóa học (Clorua, CO2,…). cũng có thể không được kể đến một cách triệt để trong quá trình tính toán thiết kế kết cấu BTCT. Khi kết cấu cột bị hư hỏng hoặc nhu cầu sử dụng cần tăng thêm tải trọng tác dụng lên cột, phương án phá dỡ và xây dựng công trình mới là rất tốn kém về chi phí và thời gian. Khi đó, sửa chữa và gia cường kết cấu cột BTCT là một giải pháp có hiệu quả về mặt kinh tế và đảm bảo được khả năng chịu lực, trở thành một yêu cầu cấp thiết ngày nay.
Trong bối cảnh đó, vật liệu composite ra đời như một giải pháp gia cường hiệu quả, đặc biệt là vải sợi các bon (tiếng anh là Cacbor Fiber Reinforced Polymer, viết tắt CFRP) với thành phần cốt sợi các bon có cường độ chịu kéo rất cao, khối lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn tốt và dễ thi công tại hiện trường [1-2]. Đối với cột BTCT, các tấm vải sợi các bon CFRP có thể phát huy hai vai trò chính:
(i) Hướng sợi gia cường theo phương ngang bao quanh cột (CFRP ngang) nhằm tạo hiệu ứng kiềm chế biến dạng nở hông của bê tông vùng nén, giúp tăng cường độ và độ dẻo; và (ii) Hướng sợi gia cường theo phương dọc theo trục cột (CFRP dọc), nâng cao khả năng chịu mô men uốn trong các trường hợp lệch tâm lớn. Ngày nay, xu hướng sử dụng tấm vải sợi các bon CFRP để phục hồi và nâng cấp khả năng chịu lực của cột BTCT đang ngày càng gia tăng, cả trong nghiên cứu và thực tiễn.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
