Mô hình giải tích tính toán khả năng chịu lực của cột ngắn bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm được gia cường bằng vải sợi các bon CFRP

Từ khóa:

Cột BTCT
Gia cường CFRP
Nén lệch tâm
Mô hình giải tích
Khả năng chịu lực của cột

Tóm tắt:

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. Các quan hệ ứng suất - biến dạng phi tuyến của bê tông, cốt thép và CFRP được mô tả đầy đủ. 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. Ngoài ra, khảo sát tham số chỉ ra rằng độ lệch tâm là yếu tố chi phối chính, trong đó khả năng chịu lực suy giảm đáng kể khi độ lệch tâm tăng từ khoảng  đến . Hiệu quả gia cường CFRP dọc gần như không đáng kể ở mức lệch tâm nhỏ (khoảng ) nhưng biểu hiện rõ rệt ở các mức lệch tâm lớn hơn (khoảng ).

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1]  ACI Committee 440 (1996). State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Plastic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures, ACI 440R-96. American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA.

[2]   ISIS Canada Corporation (2007). Reinforced Concrete Structures with Fibre Reinforced Polymers – Design Manual No. 3. University of Manitoba, Winnipeg, MB, Canada.

[3]   ACI (2011). Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (ACI 318M-11). American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, USA.

[4]   Sadeghian, P., Rahai, A.R., Ehsani, M.R. (2010). Experimental study of rectangular RC columns strengthened with CFRP composites under eccentric loading. Journal of Composites for Construction, 14(4):443-450.

[5]   Hadi, M.N.S., Widiarsa, I.B.R. (2012). Axial and flexural performance of square RC columns wrapped with CFRP under eccentric loading. Journal of Composites for Construction, 16(6):640–649.

[6]   El Maaddawy, T. (2008). Behavior of corrosion-damaged RC columns wrapped with FRP under combined flexural and axial loading. Cement and Concrete Composites, 30(6):524–534.

[7]   El Sayed, M.G.M., El Maaddawy, T. (2011). Analytical model for prediction of load capacity of RC columns confined with CFRP under uniaxial and biaxial eccentric loading. Materials and Structures, 44(1):299–311.

[8]   Bresler B (1960). Design criteria for reinforced concrete columns under axial load and biaxail bending. ACI J, 57(11):481–490.

[9]   Manie, S., Jami, E., Azarian, Z. (2017). Simplified design of FRP-confined square RC columns under bi-axial bending. Buildings, 7(3):74.

[10] Hognestad E., Hanson N.W, McHenry D. (1955). Concrete Stress Distribution in Ultimate Strength Design. ACI Journal, 52(12):455-479. 

[11] Lam, L., & Teng, J. G. (2003). Design-oriented stress–strain model for FRP-confined concrete. Construction and Building Materials, 17(6):471–489.

[12] Lam, L., & Teng, J. G. (2003). Design-oriented stress–strain model for FRP-confined concrete in rectangular columns. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 22(13):1149–1186.

[13]         MATLAB. (2023). MATLAB - R2023a.

[14] Shaikh, F.U.A., Alishahi, R. (2019). Behaviour of CFRP wrapped RC square columns under eccentric compressive loading. Structures, 20:309–323.

[15] Al-Nimry, H., Neqresh, M. (2019). Confinement effects of unidirectional CFRP sheets on axial and bending capacities of square RC columns. Engineering Structures, 196:109329.

[16]         Tin, H.-X., Thuy, N.-T., Seo, S.-Y. (2022). Structural behavior of RC column confined by FRP sheet under uniaxial and biaxial Load. Polymers, 14(1):75.