I. Giới thiệu chung
Luận văn tập trung vào đánh giá hư hại của kết cấu BTCT được gia cường FRP dưới tác động của động đất và tương tác đất nền. Kết cấu BTCT hiện nay thường không đáp ứng được yêu cầu về độ dẻo theo tiêu chuẩn hiện hành, dẫn đến nguy cơ hư hỏng nghiêm trọng khi xảy ra động đất. Gia cường FRP được xem là giải pháp hiệu quả để tăng khả năng chịu lực và độ dẻo của kết cấu. Tuy nhiên, tương tác đất nền (SSI) thường bị bỏ qua trong các nghiên cứu trước đây, dẫn đến kết quả đánh giá không chính xác.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá ảnh hưởng của tương tác đất nền đến mức độ hư hại của kết cấu BTCT được gia cường FRP dưới tác động của các cường độ động đất khác nhau. Nghiên cứu cũng so sánh hiệu quả của hai loại vật liệu FRP là CFRP và GFRP trong việc gia cường kháng nở hông cho kết cấu.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng mô hình phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian để đánh giá phản ứng của kết cấu BTCT dưới tác động động đất. Các khung BTCT 4 tầng và 8 tầng được mô hình hóa với và không có gia cường FRP, đồng thời xét đến tương tác đất nền. Kết quả phân tích được sử dụng để tính toán chỉ số hư hại (Damage Index) và so sánh hiệu quả của các phương án gia cường.
II. Cơ sở lý thuyết
Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về tính chịu lực của kết cấu BTCT, vật liệu composite FRP, và tương tác đất nền. Vật liệu FRP có ưu điểm về cường độ chịu kéo cao, trọng lượng nhẹ, và dễ thi công, giúp tăng độ dẻo và khả năng hấp thụ năng lượng của kết cấu. Tương tác đất nền làm thay đổi chu kỳ dao động của kết cấu, ảnh hưởng đến phản ứng của kết cấu dưới tác động động đất.
2.1. Mô hình ứng suất biến dạng
Nghiên cứu sử dụng các mô hình ứng suất biến dạng của bê tông và thép để mô phỏng phản ứng của kết cấu BTCT. Mô hình Hognestad và Kent-Park được áp dụng để mô tả ứng xử của bê tông, trong khi mô hình Takeda được sử dụng để mô phỏng ứng xử trễ của kết cấu.
2.2. Phân tích phi tuyến
Phương pháp phân tích phi tuyến theo lịch sử thời gian được sử dụng để đánh giá phản ứng của kết cấu dưới tác động động đất. Các bản ghi gia tốc với cường độ PGA khác nhau được lựa chọn để mô phỏng các kịch bản động đất.
III. Kết quả và đánh giá
Kết quả nghiên cứu cho thấy tương tác đất nền làm tăng mức độ hư hại của kết cấu BTCT được gia cường FRP. SSI gây hiệu ứng bất lợi cho kết cấu, đặc biệt khi vận tốc sóng cắt thấp. GFRP cho thấy hiệu quả gia cường tốt hơn so với CFRP trong việc giảm chỉ số hư hại của kết cấu.
3.1. Hiệu quả gia cường FRP
Kết quả phân tích cho thấy GFRP có hiệu quả gia cường kháng nở hông tốt hơn CFRP, giúp giảm đáng kể chỉ số hư hại của kết cấu. Điều này khẳng định ưu điểm của GFRP trong việc tăng độ dẻo và khả năng chịu lực của kết cấu BTCT.
3.2. Ảnh hưởng của SSI
Khi xét đến tương tác đất nền, mức độ hư hại của kết cấu tăng lên đáng kể. SSI làm thay đổi chu kỳ dao động của kết cấu, dẫn đến phản ứng bất lợi dưới tác động động đất. Nghiên cứu khuyến nghị cần xét đến SSI trong đánh giá và thiết kế kết cấu để đảm bảo an toàn.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tương tác đất nền có ảnh hưởng đáng kể đến mức độ hư hại của kết cấu BTCT được gia cường FRP. GFRP cho thấy hiệu quả gia cường tốt hơn so với CFRP. Cần xét đến SSI trong đánh giá và thiết kế kết cấu để đảm bảo an toàn và hiệu quả.
4.1. Kiến nghị thực tiễn
Nghiên cứu khuyến nghị sử dụng GFRP để gia cường kháng nở hông cho kết cấu BTCT trong các khu vực có nguy cơ động đất cao. Đồng thời, cần xét đến tương tác đất nền trong quá trình đánh giá và thiết kế để đảm bảo kết cấu có khả năng chịu lực tốt nhất.
4.2. Hướng phát triển
Nghiên cứu đề xuất mở rộng phân tích với các loại đất nền khác nhau và các kịch bản động đất phức tạp hơn để đánh giá toàn diện ảnh hưởng của SSI đến kết cấu BTCT được gia cường FRP.
