Mô phỏng số ảnh hưởng của vật liệu kỹ thuật gốc xi măng (ECC) lên ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép

Từ khóa:

Vật liệu composite kỹ thuật gốc xi măng (ECC)
dầm bê tông cốt thép
ứng xử chịu uốn
khả năng chịu uốn
mô phỏng số.

https://doi.org/10.59382/j-ibst.2025.vi.vol1-7

Tóm tắt:

Vật liệu kỹ thuật gốc xi măng (Engineered Cementitious Composites (ECC)) đã và đang được sử dụng phổ biến hiện nay trong các kết cấu công trình, từ kết cấu dân dụng và công nghiệp đến kết cấu cầu đường, thủy lợi. Khả năng chịu kéo tốt của ECC giúp giảm vết nứt trong kết cấu, từ đó giảm xâm thực của tác nhân môi trường lên kết cấu và giúp tăng độ bền, tuổi thọ của kết cấu, đặc biệt là các kết cấu chịu uốn như dầm. Vì dầm chịu uốn, trong đó thớ dưới của dầm chịu kéo và vì vậy việc thay thế bê tông vốn có khả năng chịu kéo kém bằng ECC  trong việc chế tạo dầm trở nên hợp lý. Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng ECC thay thế bê tông trong kết cấu dầm. Trong nghiên cứu này, bằng cách xây dựng mô hình số và sau đó kiểm chứng mô hình số với kết quả thí nghiệm, tác giả đã phân tích ảnh hưởng của vật liệu ECC và ảnh hưởng của các lớp vật liệu khác nhau lên ứng xử chịu uốn của dầm. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sử dụng ECC để thay thế bê tông trong dầm chịu uốn giúp tăng khả năng chịu lực của dầm. Tuy nhiên tính dẻo của dầm dùng ECC thấp hơn so với dầm bê tông.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

 [1] V. C. Li (1993). From micromechanics to structural engineering the design of cementitious composites for civil engineering applications. Doboku Gakkai Ronbunshu, vol. 471, pp. 1-12.

[2] V. C. Li (2019). Engineered cementitious composites (ECC): bendable concrete for sustainable and resilient infrastructure. Springer.

[3] M. I. Kabir, C. K. Lee, M. M. Rana and Y. X. Zhang (2019). Flexural and bond-slip behaviours of engineered cementitious composites encased steel composite beams.Journal of constructional steel research,vol. 157, pp. 229-244.

[4] D. Meng, T. Huang, Y. X. Zhang, C. K. Lee (2017). Mechanical behaviour of a polyvinyl alcohol fibre reinforced engineered cementitious composite (PVA-ECC) using local ingredients. Construction and Building Materials, vol 141, pp. 259-270.

[5] C.-L. Nguyen and C.-K. Lee (2021). Flexural behaviours of Engineered Cementitious Composites–High strength steel composite beams. Engineering Structures, vol. 249, 113324.

[6]  J. C. Liu and K. H. Tan (2018). Fire resistance of ultra-high performance strain hardening cementitious composite: Residual mechanical properties and spalling resistance. Cement and Concrete Composites, vol. 89, pp. 62-75.

[7] A. Kamal, M. Kunieda, N. Ueda, and H. Nakamura (2008). Evaluation of crack opening performance of a repair material with strain hardening behavior. Cement and Concrete Composites, vol. 30(10), pp. 863-871.

[8] J. I. Choi, K. I. Song, J. K. Song, and B. Y. Lee (2016). Composite properties of high-strength polyethylene fiber-reinforced cement and cementless composites. Composite Structures, vol. 138, pp. 116-121.

[9] M. M. Rana, C. K. Lee, S. Al-Deen, and  Y. X. Zhang (2018). Flexural behaviour of steel composite beams encased by engineered cementitious composites. Journal of constructional steel research, vol. 143, pp. 279-290.

[10] M. K. I. Khan, M. M. Rana, Y. X. Zhang, and C. K. Lee (2020). Behaviour of engineered cementitious composite-encased stub concrete columns under axial compression.Magazine of Concrete Research, vol. 72(19), pp. 984-1005.

[11] M. I. Kabir, C. K. Lee, M. M. Rana, and Y. X. Zhang (2020). Flexural behaviour of ECC-LWC encased slender high strength steel composite beams. Journal of Constructional Steel Research, vol. 173, 106253.

[12] M. Qasim, C. K. Lee, and Y. X. Zhang (2023). Flexural strengthening of reinforced concrete beams using hybrid fibre reinforced engineered cementitious composite.Engineering Structures, vol. 284, 115992.

[13] P. Zhang, Y. Su, J. Shang, Z. Xu, T. Hao, C. Wu, S. A. Sheikh (2024). Flexural behavior of RC beams strengthened with CFRP sheets and ECC material. Structures, March, Vol. 61, p. 106015.

[14]  D. J. Carreira and K. H. & Chu (1985). Stress-strain relationship for plain concrete in compression. In Journal proceedings, November, vol. 82, no. 6, pp. 797-804.

[15] M. K. Hassan (2016). Behaviour of hybrid stainless-carbon steel composite beam-column joints. Western Sydney University (Australia).

[16] F. Yuan, J. Pan, and C. K. Y. Leung (2013). Flexural behaviors of ECC and concrete/ECC composite beams reinforced with basalt fiber-reinforced polymer.Journal of Composites for Construction, vol. 17(5), pp. 591-602.