Nghiên cứu về ảnh hưởng của ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt bị ăn mòn

• Tác giả: Doan Dinh Thien Vuong
• Người hướng dẫn: PhD. Nguyen Thanh Hung
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Civil Engineering
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt trong điều kiện ăn mòn
• Loại tài liệu: Graduation Project
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• COMMITMENT
• THANK YOU LETTER
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. APPROACH, RESEARCH METHOD
• 2. THEORETICAL BASIS OF THE STUDY
• 2.1. CORROSION PROCESS OF REINFORCEMENT IN CONCRETE
• 2.1.1. Environmental Severity Factors Influencing Corrosion
• 2.1.2. Identifying And Recognizing Common Forms Of Corrosion
• 2.1.3. Electrochemical cell and corrosion in concrete
• 2.1.4. Theoretical and practical corrosion levels
• 2.2. BOND STRESS OF CONCRETE AND REINFORCEMENT
• 2.2.1. Bonding between concrete and reinforcement
• 2.2.2. Factors that contribute to bonded – stress
• 2.2.3. Factors affecting bonded – stress
• 2.2.4. Determine bonded – stress
• 2.2.5. The purpose of the experiment is to determine the properties of concrete and reinforcement when it is corroded
• 2.3. SIMULATE THE PULL OUT EXPERIMENT BY THE FINITE ELEMENT METHOD
• 2.3.1. Research purpose and object
• 2.3.2. Introduction to ANSYS software
• 2.3.3. Finite element simulation
• 2.3.4. Modeling geometry and meshing
• 3. PROCESS AND EVALUATION OF EXPERIMENTAL RESULTS
• 3.1. Number of specimens tested
• 3.2. Electrolymification corrosion time calculation
• 3.3. CONCRETE MIX DESIGN
• 3.4. THE EXPERIMENT TO DETERMINE BOND STRESS OF REINFORCEMENT TO CONCRETE WHEN CORRODED
• 3.4.1. Results and discussion
• 3.4.2. Results of bond strength with further corroded specimens
• 3.4.3. Crack opening after artificial corrosion
• 3.4.4. Bond stress-slip relationships
• 3.5. THE EXPERIMENT TO EVALUATE THE CHARACTERISTICS AND TENSILE STRENGTH OF REINFORCEMENT WHEN BEING CORRODED
• 3.5.1. Coefficient of corrosion grade rating is based on d and r
• 3.5.2. Coefficient of corrosion mass rating is based on w
• 3.5.3. Bearing capacity of reinforcement when corrosive
• 4. SIMULATE ANALYSIS OF EXPERIMENT RESULTS BY ANSYS
• 4.1. SIMULATION OF TENSILE TEST
• 4.2. FE bond-slip model using Cohesive Zone Model (CZM)
• 4.3. Modeling of concrete. Reinforcing bar model
• 4.4. Reinforcing bar element
• 4.5. Cohesive Zone Model (CZM)
• 4.5.1. Deriving Basic FEM Equations
• 4.5.2. Discretisation of the Variational Statements of the Interface
• 4.5.3. Deriving the Cohesive Element Stiffness Matrix
• 4.6. Results of simulation of the Stress – Strain relationship of M1 group specimens
• 4.7. Results of simulation of the Stress – Strain relationship of M2 group specimens
• 4.8. Results of simulation of the Stress – Strain relationship of M3 group specimens
• 4.9. Results of simulation of bond stress when corroded and ultra – high perfomance concrete (UHPC)
• 5. CONCLUSION AND FUTURE PLAN
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF PUBLISHED ARTICLES AND RELATED TO THE STUDIED FIELD

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt

Nghiên cứu ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt là một lĩnh vực quan trọng trong xây dựng và kỹ thuật dân dụng. Ứng suất liên kết ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của các kết cấu bê tông cốt thép. Khi bê tông bị ăn mòn, khả năng liên kết giữa bê tông và thép cốt sẽ bị suy giảm, dẫn đến nguy cơ hư hỏng kết cấu. Nghiên cứu này nhằm mục đích phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất liên kết trong điều kiện ăn mòn.

1.1. Ảnh hưởng của ăn mòn đến ứng suất liên kết

Ăn mòn là một trong những nguyên nhân chính làm giảm ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt. Khi ion clorua xâm nhập vào bê tông, chúng gây ra sự ăn mòn thanh thép, làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu. Nghiên cứu cho thấy rằng mức độ ăn mòn càng cao thì ứng suất liên kết càng giảm.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu ứng suất liên kết

Nghiên cứu ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt không chỉ giúp cải thiện thiết kế kết cấu mà còn nâng cao độ bền và tuổi thọ của công trình. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất liên kết sẽ giúp các kỹ sư đưa ra các giải pháp hiệu quả để bảo vệ kết cấu khỏi sự ăn mòn.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu ứng suất liên kết

Một trong những thách thức lớn nhất trong nghiên cứu ứng suất liên kết là xác định chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Các yếu tố như đường kính thanh thép, cường độ nén của bê tông và mức độ ăn mòn đều có thể tác động đến ứng suất liên kết. Việc thiếu dữ liệu thực nghiệm và mô hình hóa chính xác cũng là một vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất liên kết

Các yếu tố như đường kính thanh thép, cường độ nén của bê tông và mức độ ăn mòn đều có ảnh hưởng lớn đến ứng suất liên kết. Nghiên cứu cho thấy rằng cường độ nén càng cao thì ứng suất liên kết càng lớn.

2.2. Thách thức trong việc mô hình hóa ứng suất liên kết

Mô hình hóa ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt là một thách thức lớn. Cần phải sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để mô phỏng chính xác các điều kiện thực tế.

III. Phương pháp nghiên cứu ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thử nghiệm kéo ra để xác định ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt. Các mẫu thử nghiệm được thiết kế với các đường kính thanh thép và cường độ nén khác nhau. Kết quả từ các thử nghiệm này sẽ cung cấp thông tin quý giá về ứng suất liên kết trong điều kiện ăn mòn.

3.1. Thiết kế thử nghiệm kéo ra

Thử nghiệm kéo ra được thực hiện với các mẫu bê tông có kích thước 20x20x20cm. Các thanh thép có đường kính 12mm, 16mm và 20mm được sử dụng để kiểm tra ứng suất liên kết trong các điều kiện khác nhau.

3.2. Phân tích kết quả thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm cho thấy rằng ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt giảm khi mức độ ăn mòn tăng lên. Phân tích dữ liệu cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa mức độ ăn mòn và ứng suất liên kết.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng cường độ nén của bê tông có ảnh hưởng lớn đến ứng suất liên kết. Các mẫu thử nghiệm cho thấy rằng ứng suất liên kết tăng khi cường độ nén tăng. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế và bảo trì các kết cấu bê tông cốt thép.

4.1. Kết quả từ thử nghiệm kéo ra

Kết quả từ các thử nghiệm kéo ra cho thấy rằng tất cả các mẫu thử nghiệm có đường kính 12mm và 16mm không bị ăn mòn đều bị lỗi ở chế độ kéo ra. Điều này cho thấy rằng ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt là rất quan trọng.

4.2. Ứng dụng trong thiết kế kết cấu

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, giúp cải thiện độ bền và tuổi thọ của công trình. Việc hiểu rõ ứng suất liên kết sẽ giúp các kỹ sư đưa ra các giải pháp hiệu quả để bảo vệ kết cấu khỏi sự ăn mòn.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu ứng suất liên kết

Nghiên cứu ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết trong ngành xây dựng. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng cường độ nén và mức độ ăn mòn có ảnh hưởng lớn đến ứng suất liên kết. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phát triển các phương pháp bảo vệ bê tông khỏi sự ăn mòn.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng ứng suất liên kết giữa bê tông và thép cốt giảm khi mức độ ăn mòn tăng. Cần có các biện pháp bảo vệ hiệu quả để duy trì độ bền của kết cấu.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Tương lai của nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới và công nghệ bảo vệ bê tông khỏi sự ăn mòn. Việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại sẽ giúp cải thiện độ chính xác trong nghiên cứu ứng suất liên kết.