ISSN:
Website: www.jomc.vn
Mô hình giải tích dự báo khả năng chịu lực của cột mảnh bê tông cốt thép gia cường bằng CFRP chịu nén lệch tâm
Tóm tắt
Nghiên cứu này phát triển một mô hình giải tích tổng quát nhằm dự báo tải trọng cực hạn của cột mảnh BTCT gia cường vải sợi các bon CFRP chịu nén lệch tâm phẳng và lệch tâm xiên trong hệ khung giằng, có xét đến hiệu ứng bậc hai của cấu kiện (P-δ). Mô hình được xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết của phương pháp khuếch đại mô men theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ ACI 318-25, có xét đồng thời phi tuyến vật liệu và phi tuyến hình học thông qua quy trình phân tích lặp để xác định trạng thái cân bằng của cấu kiện. Mô hình được kiểm chứng với dữ liệu thực nghiệm của các nghiên cứu khác cho thấy có độ tin cậy cao. Khảo sát tham số được thực hiện trên các cột của khung giằng có tỷ số độ mảnh lr = 30, lr = 50 và lr = 70 dưới tải nén lệch tâm xiên đối xứng theo hai phương (ex = ey) với các giá trị độ lệch tâm 30 mm, 60 mm và 90 mm. Kết quả cho thấy, khả năng chịu lực của cột chịu ảnh đồng thời bởi độ lệch tâm và độ mảnh của cấu kiện. Trong phạm vi dải độ mảnh khảo sát, khi độ lệch tâm tăng từ 30 mm lên 90 mm, tải trọng cực hạn giảm khoảng 56,9 - 59,9 % đối với cấu hình gia cường kết hợp CFRP dọc và CFRP ngang, và 62,3 - 67,1% đối với cấu hình chỉ gia cường CFRP ngang. Việc bổ sung CFRP dọc giúp cải thiện khả năng chịu lực, với mức gia tăng lên tới 30,3 % tại ex = ey = 90 mm.
Tài liệu tham khảo
- American Concrete Institute, Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (ACI 318-25). Farmington Hills, MI, USA: American Concrete Institute, 2025.
- Nguyễn Thanh Hưng, Nguyễn Sỹ Hùng, Vương Hoàng Thạch, Lê Phạm Thanh Khương, “Ứng xử của dầm bê tông cốt thép tái chế có sử dụng phụ gia tro bay được gia cường bằng CFRP”, Tạp chí Vật liệu và Xây dựng, tập 13, số 1, tr. 77–81, 2023.
- ACI Committee 440, State-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Plastic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures (ACI 440R-96). Farmington Hills, MI, USA: American Concrete Institute, 1996.
- ISIS Canada Research Network, Design Manual No. 3: Reinforcing Concrete Structures with Fibre Reinforced Polymers. Winnipeg, MB, Canada: ISIS Canada Corporation, 2007.
- P. Sadeghian, A. Rahai, and M. R. Ehsani, “Experimental study of rectangular RC columns strengthened with CFRP composites under eccentric loading”, Journal of Composites for Construction, vol. 14, no. 4, pp. 443–450, 2010.
- W. Punurai, C.-T. T. Hsu, S. Punurai, and J. Chen, “Biaxially loaded RC slender columns strengthened by CFRP composite fabrics”, Engineering Structures, vol. 46, pp. 311–321, 2013.
- A. Rahai and H. Akbarpour, “Experimental investigation on rectangular RC columns strengthened with CFRP composites under axial load and biaxial bending”, Composite Structures, vol. 108, pp. 538-546, 2014.
- B. M. Talib and H. A. Mehdi, “Parametric study of square reinforced concrete columns confined by carbon fiber reinforced polymer under uniaxial load”, Journal of Engineering and Sustainable Development, vol. 25, Special Issue, pp. 4-13–4-21, 2021.
- P. Chotickai, P. Tongya, and S. Jantharaksa, “Performance of corroded rectangular RC columns strengthened with CFRP composite under eccentric loading”, Construction and Building Materials, vol. 268, Art. no. 121134, 2021.
- J. M. de Araújo, “Comparative study of the simplified methods of Eurocode 2 for second order analysis of slender reinforced concrete columns”, Journal of Building Engineering, vol. 14, pp. 55–60, 2017.
- M. Bouchaboub and M. L. Samai, “Nonlinear analysis of slender high-strength R/C columns under combined biaxial bending and axial compression”, Engineering Structures, vol. 48, pp. 37–42, 2013.
- J. L. Bonet, M. L. Romero, and P. F. Miguel, “Effective flexural stiffness of slender reinforced concrete columns under axial forces and biaxial bending”, Engineering Structures, vol. 33, no. 3, pp. 881–893, 2011.
- L. Lam and J. G. Teng, “Design-oriented stress–strain model for FRP-confined concrete”, Construction and Building Materials, vol. 17, pp. 471–489, 2003.
- L. Lam and J. G. Teng, “Design-oriented stress–strain model for FRP-confined concrete in rectangular columns”, Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 22, no. 13, pp. 1149–1186, 2003.
- MathWorks, MATLAB® R2023a. Natick, MA, USA: The MathWorks, Inc., 2023.