Nghiên cứu ứng xử chịu uốn của sàn console bán lắp ghép với bê tông geopolymer và bê tông xi măng

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về vật liệu bê tông geopolymer và kết cấu bán lắp ghép

1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.3. Lý do chọn đề tài

1.4. Mục tiêu nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Tính toán thông số mô hình vật liệu của bê tông cho mô phỏng Abaqus

2.1.1. Mô hình số đường cong ứng suất – biến dạng chịu nén của bê tông

2.1.2. Xác định cường độ chịu kéo của bê tông

2.1.3. Mô hình số đường cong ứng suất – biến dạng chịu kéo của bê tông

2.2. Mô hình vật liệu thép trong mô phỏng

2.3. Thông số mô hình phá hoại dẻo trong mô phỏng Abaqus

2.4. Liên kết giữa bê tông và cốt thép trong mô phỏng Abaqus

2.5. Lý thuyết tính toán vết nứt trong phần mềm Abaqus

2.5.1. Mô hình liên kết của vết nứt

2.6. Liên kết của vật liệu trong phần mềm Abaqus

2.7. Các tiêu chí bắt đầu sự phá hoại của liên kết của vật liệu trong phần mềm Abaqus

2.8. Sự phát triển của phá hủy liên kết của vật liệu

2.9. XFEM– Dựa trên nền tảng ứng xử kết dính của phần tử

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

3.1. Nguyên vật liệu

3.1.1. Dung dịch alkaline (AL)

3.1.2. Dung dịch NaOH

3.1.3. Dung dịch thủy tin lỏng (Na2SiO3)

3.2. Cấp phối bê tông dùng trong thí nghiệm

3.3. Dụng cụ thí nghiệm cấu kiện sàn

3.3.1. Cảm biến đo biến dạng strain gauges

3.3.2. Cảm biến đo độ võng LVDT (Linear Variable Displacement Transducer)

3.3.3. Máy uốn cấu kiện

3.3.4. Máy ghi lực, chuyển vị và biến dạng (Data Logger)

3.4. Quy trình đúc mẫu sàn

3.4.1. Công tác chuẩn bị

3.4.2. Gia công cốp pha và cốt thép

3.4.3. Nhào trộn và đổ mẫu

3.4.4. Dưỡng hộ nhiệt

3.4.5. Đổ phần còn lại của sàn

3.5. Thí nghiệm đo cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi và hệ số poisson của mẫu bê tông

3.6. Thí nghiệm kéo thép

3.7. Lắp đặt và thí nghiệm kết cấu sàn

3.7.1. Kết quả thực nghiệm sàn console bán lắp ghép

4. CHƯƠNG 4: THIẾT LẬP MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀM ABAQUS

4.1. Tính toán thông số đầu vào cho mô phỏng

4.1.1. Đặc trưng cơ học của bê tông

4.1.2. Mô hình ứng xử của bê tông

4.1.3. Thông số mô hình vật liệu thép

4.1.4. Loại phần tử mô phỏng

4.1.5. Thông số lực kết dính của 2 loại vật liệu

4.2. Phân tích mô phỏng Abaqus

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

5.1. Khảo sát biến dạng tại vị trí liên kết sàn bán lắp ghép

5.2. So sánh khả năng chịu tải sàn bán lắp ghép BTXM – BTG và BTXM – BTXM

5.3. Ảnh hưởng của cốt thép gia cường cục bộ tại vị trí liên kết đến khả năng chịu uốn cả sàn bán lắp ghép BTXM – BTG

5.4. Dự đoán sự phá hủy của cấu kiện sàn bằng mô phỏng Abaqus

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

6.1. Kết luận và đánh giá

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu chung về vật liệu bê tông geopolymer và kết cấu bán lắp ghép

Nghiên cứu về sàn console bán lắp ghép sử dụng bê tông geopolymer và bê tông xi măng đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành xây dựng. Bê tông geopolymer được phát triển nhằm giảm thiểu việc sử dụng xi măng, đồng thời vẫn đảm bảo tính bền vững cho các công trình. Việc ứng dụng bê tông geopolymer không chỉ giúp tiết kiệm tài nguyên mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng bê tông geopolymer có khả năng chịu uốn tương đương với bê tông xi măng, điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc sử dụng cấu kiện bán lắp ghép trong các công trình xây dựng hiện đại.

1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng bê tông geopolymer có thể thay thế cho bê tông xi măng trong các ứng dụng xây dựng. Các tác giả như Phan Đức Hùng đã nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hoạt hóa đến cường độ chịu uốn của bê tông geopolymer. Kết quả cho thấy rằng khi giảm tỷ lệ các thành phần hoạt hóa, cường độ của bê tông geopolymer cũng giảm theo. Nghiên cứu của Trần Việt Hưng cũng chỉ ra rằng mô hình vật liệu cho bê tông geopolymer có thể áp dụng cho các cấu kiện chịu uốn, cho thấy tính khả thi của việc sử dụng bê tông geopolymer trong các cấu kiện bán lắp ghép.

II. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu ứng xử chịu uốn của cấu kiện sàn console bao gồm các mô hình vật liệu và phương pháp tính toán. Mô hình ứng xử của bê tông geopolymer và bê tông xi măng được xây dựng dựa trên các tiêu chí như cường độ chịu nén, chịu kéo và độ bám dính giữa các vật liệu. Việc sử dụng phần mềm Abaqus để mô phỏng các ứng xử này cho phép đánh giá chính xác khả năng chịu uốn của các cấu kiện. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng độ cứng kết dính giữa bê tông xi măng và bê tông geopolymer ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu uốn của cấu kiện sàn console. Khi độ cứng này giảm, khả năng chịu uốn cũng giảm theo.

2.1. Mô hình vật liệu trong Abaqus

Mô hình vật liệu cho bê tông geopolymer trong phần mềm Abaqus được xây dựng dựa trên các đường cong ứng suất - biến dạng. Các thông số mô hình này bao gồm cường độ chịu nén, chịu kéo và các yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính giữa bê tông và cốt thép. Việc xác định các thông số này là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác trong mô phỏng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng mô hình vật liệu cho bê tông geopolymer có thể áp dụng cho các cấu kiện chịu uốn, cho thấy tính khả thi của việc sử dụng bê tông geopolymer trong các cấu kiện bán lắp ghép.

III. Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện để đánh giá khả năng chịu uốn của cấu kiện sàn console bán lắp ghép. Các mẫu thử nghiệm được chế tạo từ bê tông geopolymer và bê tông xi măng. Quy trình thí nghiệm bao gồm việc đo cường độ chịu nén, mô đun đàn hồi và hệ số Poisson của các mẫu bê tông. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng bê tông geopolymer có khả năng chịu uốn tương đương với bê tông xi măng, điều này khẳng định tính khả thi của việc sử dụng bê tông geopolymer trong các cấu kiện bán lắp ghép.

3.1. Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng khả năng chịu uốn của cấu kiện sàn console bán lắp ghép sử dụng bê tông geopolymer và bê tông xi măng gần tương đồng. Đặc biệt, độ cứng kết dính giữa hai loại bê tông này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu uốn. Khi độ cứng này giảm, khả năng chịu uốn của cấu kiện sàn console cũng giảm theo. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa độ cứng kết dính là rất quan trọng trong thiết kế và thi công các cấu kiện bán lắp ghép.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng bê tông geopolymer trong các cấu kiện sàn console bán lắp ghép là khả thi và có nhiều lợi ích. Bê tông geopolymer không chỉ giúp giảm thiểu việc sử dụng xi măng mà còn đảm bảo tính bền vững cho các công trình xây dựng. Các kết quả thực nghiệm cho thấy rằng khả năng chịu uốn của cấu kiện sàn console sử dụng bê tông geopolymer tương đương với bê tông xi măng. Do đó, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng của bê tông geopolymer trong xây dựng để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường.

4.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa các thành phần của bê tông geopolymer để nâng cao khả năng chịu uốn và độ bám dính giữa các vật liệu. Ngoài ra, cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến tính chất của bê tông geopolymer trong các ứng dụng thực tế. Việc phát triển các tiêu chuẩn và quy trình thi công cho cấu kiện bán lắp ghép sử dụng bê tông geopolymer cũng là một hướng đi quan trọng trong tương lai.

Luận văn thạc sĩ về ứng xử chịu uốn của cấu kiện sàn console bán lắp ghép sử dụng bê tông geopolymer và bê tông xi măng