Phân tích phần tử hữu hạn về ứng xử kết cấu của tấm lát vỉa hè làm bằng bê tông thường và bê tông cốt sợi tính năng siêu cao

Từ khóa:

UHPFRC
tấm lát vỉa hè
phân tích phần tử hữu hạn FEA
ứng suất
biến dạng
tải trọng phá hủy
chuyển vị.

Tóm tắt:

Bê tông cốt sợi tính năng siêu cao (UHPFRC) với cường độ chịu nén hơn 150 MPa và cường độ chịu uốn khoảng 15 - 40 MPa là đại diện cho thế hệ mới nhất của công nghệ bê tông, có tính năng siêu việt so với các loại bê tông cường độ cao khác. Vì vậy, UHPFRC rất hiệu quả khi sử dụng chế tạo các kết cấu chịu lực uốn như các tấm lát vỉa hè. 

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu dựa trên việc mô phỏng phân tích phần tử hữu hạn của các tấm lát vỉa hè làm bằng UHPFRC và so sánh với các tấm lát vỉa hè làm bằng bê tông thường (OC). Một mô hình kết cấu đã được tạo ra sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn, nó bao gồm các lớp kết cấu móng đường, lớp cát đệm, tấm lát và tấm kê gia tải. Mô hình này được gia tải với các giá trị tải trọng khác nhau để nghiên cứu ứng xử kết cấu của các tấm lát, lớp cát đệm và lớp kết cấu móng đường. Các kết quả thu được từ mô phỏng kết cấu và các kết quả đo được từ thử nghiệm thực tế có độ tương đồng với nhau

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

1.    Fagan, M. J. (1997), Finite Element Analysis: Theory and Practice. pp. 315.

2.    Mottram, J. T., Shaw, C. T. (1996), Using Finite Elements in Mechanical Design. McGraw-Hill International (UK) Ltd. p. 276.

3.    Bull, J. W. and Al-Khalid, H. (1987), An Analytical Solution to The Design of Footway Paving Flags. Computers and Geotechnics, 4, pp. 85-96.

4.    Bull, J. W. (1988), The design of footway paving flags. Highways (Croydon, England), 56(1936), pp. 44-45.

5.    Liu, W. and Fwa, T. F.( 2007), Nine-slab model for jointed concrete pavements. International Journal of Pavement Engineering, 8(4), pp. 277-306.

6.    Loannides, A. M., Peng, J., Swindler, J. R. (2006), ABAQUS model for PPC slab cracking. The International Journal of Pavement Engineering, Vol. 7(No. 4), pp. 311-322.

7.    Falkner, H., Huang, Z., and Teutsch, M. (1995), Comparative study of plain and steel fiber reinforced concrete ground slabs. Concrete International, 17(1), pp. 45-51.

8.    Kim, M. and Tutumluer, E. (2006), Modeling nonlinear, stress-dependent pavement foundation behaviour using a general-purpose finite element program, Shanghai, China. American Society of Civil Engineers, Reston, USA. pp. 29-36.

9.    Al-Qadi, I. L. and Elseifi, M. A. (2006), Mechanism and modelling of transverse cracking development in continuously reinforced concrete pavement. International Journal of Pavement Engineering, 7(4), pp. 341-349.

10. Cousins, T., Wollmann, C. R., and Sotelino, E. (2008), UHPC Deck Panels for Rapid Bridge Construction and Long Term Durability. In The Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany. Kassel University Press. pp. 699-705.

11. Tanaka, Y., et al. (2008), Technical Development of a Long Span Monorail Girder Applying Ultra High Strength Fibre Reinforced Concrete. In The Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete, Kassel, Germany. Kassel University Press. pp. 803-811.

12.  ABAQUS (2002), ABAQUS/Standard - User's Manual. Hibbitt, Karlsson & Sorensen Inc., USA.

13. Hillerborg, A., Modéer, M., Petersson, P. -E. (1976), Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements. Cement and Concrete Research, 6(6), pp. 773-781.

14.Rots, J.G. (1991), Computational modelling of concrete fracture. Delft University of Technology, Netpherlands. p. 141.

15.  Guzina, B. B., et al. (1995), Failure predictions of smeared-crack formulations. Journal of Engineering Mechanics, 121(1), pp. 150-161.

16.  Zhaoxia, L. and Mroz Z. (1994), A Viscoplastic Model Combined Smedamage and Smeared Crack for Softening of Concrete. ACTA Mechanica Solida Sinica, 7(2), pp. 125-136.

17.  ABAQUS (2002), ABAQUS Theory Manual. Hibbitt, Karlsson & Sorensen Inc., USA.

18.  Acker, P. and Behloul, M. (2004), Ductal Technology: A Large Spectrum of Properties, A Wide Range of Applications. In Proceedings of Ultra High Performance Concrete, September 13-15, Kassel, Germany. pp. 13-23.

19.  Neville, A. M.( 1995), Properties of Concrete. Addison Wesley Longman Limited. p. 844. 

20.  Bangash, M. Y. H. (2001), Manual of Numerical Methods in Concrete. Thomas Telford. p. 918.