Nghiên cứu mô phỏng số đánh giá khả năng chịu lực của bản sàn bê tông cốt thép loại dầm được gia cường lớp bê tông siêu tính năng UHPC

Từ khóa:

Bê tông
bê tông siêu tính năng
khả năng chịu lực
mô phỏng số
bản sàn liên hợp.

https://doi.org/10.59382/j-ibst.2025.vi.vol1-8

Tóm tắt:

Nghiên cứu hiện tại đánh giá khả năng chịu lực của bản sàn bê tông cốt thép thường (BTT) được gia cường bằng lớp bê tông siêu tính năng (UHPC). Các mô phỏng số được sử dụng để xác định khả năng chịu tải lớn nhất, sự hình thành và phát triển của vết nứt trong kết cấu bản sàn được gia cường. Mô hình số được kiểm chứng thông qua việc so sánh với kết quả từ thực nghiệm. Các phân tích tham số mở rộng được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của chiều dày lớp gia cường UHPC, hàm lượng cốt thép dọc trong vùng chịu kéo đến khả năng chịu lực của bản sàn liên hợp. Kết quả cho thấy, lớp gia cường UHPC giúp cải thiện 34% khả năng chịu uốn lớn nhất so với trường hợp bản sàn bê tông cốt thép thông thường.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1] Tiến, T.N. và A.N. Tuấn (2023), Thí nghiệm xác định modun đàn hồi theo phương dọc và hệ số nở ngang của vật liệu polyme gia cường sợi thủy tinh (GFRP). Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 74(2): p. 147-159.

[2] Hùng, N.M. và N.n.T. Hiếu (2021), Nghiên cứu thực nghiệm hiệu quả gia cường vai cột bằng tấm sợi composite gốc các bon CFRP. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng -ĐHXDHN, 15(5V): p. 146-156.

[3] Hùng, H.M. và N.N.T. Hiếu (2021), Hiệu quả gia cường kháng cắt cho dầm bê tông cốt thép bằng vật liệu tấm sợi các bon. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng -ĐHXDHN, 15(1V): p. 102-111.

[4] Akhnoukh, A.K. and C. Buckhalter (2021), Ultra-high-performance concrete: Constituents, mechanical properties, applications and current challenges. Case Studies in Construction Materials, 15: p. e00559.

[5] Việt, H.H.(2023), Thực nghiệm ứng xử chịu uốn bản bê tông cốt thép được tăng cường bê tông siêu tính năng (UHPC). Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 74(9): p. 1100-1109.

[6] Nguyễn, N.T. (2024), Khả năng ứng xử uốn của bê tông tính năng siêu cao sử dụng nguyên vật liệu địa phương. Tạp chí Vật liệu và Xây dựng-Bộ Xây dựng, 14(02): p. 66-Trang 71.

[7] Hưng, C.V., nnk.(2019), Ứng dụng tấm ván khuôn bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) thi công bản mặt cầu bê tông cốt thép. Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 13(2V): p. 1-12.

[8] Sun, Z., X. Li, and C. Liu (2024), Study on the Flexural Performance of Ultrahigh-Performance Concrete–Normal Concrete Composite Slabs. Materials, 17(18): p. 4675.

[9] Brühwiler, E., E. Denarié, and K. Habel (2005). Ultra-High performance reinforced concrete for advanced rehabilitation of Bridges. in Proceedings of the Fib Symposium “Keep Concrete Attractive”, FIB Symposium, Budapest, Hungary.

[10] Yin, H., W. Teo, and K. Shirai (2017), Experimental investigation on the behaviour of reinforced concrete slabs strengthened with ultra-high performance concrete. Construction and Building Materials. 155: p. 463-474.

[11] Paschalis, S.A., A.P. Lampropoulos, and O. Tsioulou (2018), Experimental and numerical study of the performance of ultra high performance fiber reinforced concrete for the flexural strengthening of full scale reinforced concrete members. Construction and building materials, 186: p. 351-366.

[12] Al-Osta, M., et al. (2017), Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with ultra-high performance fiber reinforced concrete. Construction and Building Materials, 134: p. 279-296.

[13] Hussein, L. and L. Amleh (2015), Structural behavior of ultra-high performance fiber reinforced concrete-normal strength concrete or high strength concrete composite members. Construction and Building Materials, 93: p. 1105-1116.

[14] Hussein, H.H., et al.(2016), Interfacial properties of ultrahigh-performance concrete and high-strength concrete bridge connections. Journal of Materials in Civil Engineering, 28(5): p. 04015208.

[15] Hussein, H.H., et al.(2017), Modeling the shear connection in adjacent box-beam bridges with ultrahigh-performance concrete joints. I: Model calibration and validation. Journal of Bridge Engineering, 22(8): p. 04017043.

[16] Yin, H., K. Shirai, and W. Teo (2019), Numerical model for predicting the structural response of composite UHPC–concrete members considering the bond strength at the interface. Composite Structures, 215: p. 185-197.

[17] Áp dụng công nghệ mới sửa chữa mặt cầu Thăng Long. 2024  [cited 2024; Available from: https://baoxaydung.com.vn/ap-dung-cong-nghe-moi-sua-chua-mat-cau-thang-long-284783.html.

[18] Nghiên cứu giải pháp kết cấu lắp ghép sử dụng bê tông tính năng cao cho công trình xây dựng trên đảo. 2020.

[19] Nguyen, N.L., T.D. Pham, and V.H.H. Van Minh Ngo (2023), Strengthening of shear capacity of bridge steel girder by using ultra high performance concrete: technical solution and numerical analysis. Transport and Communications Science Journal.

[20] Han, X. (2018), Scheme design and performance study of shipborne lidar wind measuring system [Master′ s thesis]. Zhenjiang: Jiangsu University of Science Technology.

[21] Mishra, O. and S. Singh (2019), An overview of microstructural and material properties of ultra-high-performance concrete. Journal of Sustainable Cement-Based Materials, 8(2): p. 97-143.

[22] C1856/C1856M-17, A., Standard Practice for Fabricating and Testing Specimens of Ultra-High Performance Concrete. 2017, PA, USA.

[23] Azreen, N., et al. (2018), Radiation shielding of ultra-high-performance concrete with silica sand, amang and lead glass. Construction and Building Materials, 172: p. 370-377.

[24] Amran, M., et al. (2022), Recent trends in ultra-high performance concrete (UHPC): Current status, challenges, and future prospects. Construction and Building Materials, 352: p. 129029.

[25] Szczecina, M. and A.J.P.e. Winnicki (2017), Relaxation time in CDP model used for analyses of RC structures. 193: p. 369-376.

[26] Lee, J. and G.L.J.J.o.e.m. Fenves (1998), Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures. 124(8): p. 892-900.

[27] Lubliner, J., et al.(1989), A plastic-damage model for concrete. 25(3): p. 299-326.

[28] Systèmes, D. (2016), Abaqus/CAE User’s Guide. 

[29] Prem, P.R. and A.R. Murthy (2016), Acoustic emission and flexural behaviour of RC beams strengthened with UHPC overlay. Construction Building Materials, 123: p. 481-492.

[30] Tayeh, B.A., et al.(2014), Microstructural analysis of the adhesion mechanism between old concrete substrate and UHPFC. Journal of Adhesion Science Technology, 28(18): p. 1846-1864.