Nghiên Cứu Về Sự Bám Dính Giữa Bê Tông Và Cốt Thép Trong Dầm Bê Tông Cốt Thép

Mô phỏng dầm bê tông cốt thép với sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép khi dầm bị phá hoại, phân tích và ứng dụng thực tiễn.

• Tác giả: Phan Viết Đức Hoàng
• Người hướng dẫn: TS. Lê Anh Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Sự Bám Dính Giữa Bê Tông Và Cốt Thép Trong Dầm Bê Tông Cốt Thép
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan chung
• 1.2. Tóm tắt tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.8. Tổng quan về bê tông cốt thép
• 1.9. Tính chất của bê tông cốt thép. Lực bám dính giữa bê tông và cốt thép
• 1.10. Tính chất cơ lý của bê tông cốt thép. Ưu điểm của bê tông cốt thép
• 1.11. Ứng dụng của bê tông cốt thép. Vai trò chịu lực của cốt thép trong bê tông
• 1.12. Các thí nghiệm để khảo sát tính dính bám giữa bê tông và cốt thép
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Cơ chế liên kết của bê tông và cốt thép
• 2.1.1. Liên kết dựa trên các thành phần hóa học
• 2.1.2. Lực ma sát tạo liên kết
• 2.1.3. Liên kết giữa cốt thép và bê tông
• 2.2. Mô hình của bê tông
• 2.2.1. Mô hình Hsu – Hsu (1994)
• 2.2.2. Mô hình vật liệu thép trong mô phỏng
• 2.2.3. Mô hình vật liệu thép đàn dẻo lý tưởng (SEPL)
• 2.2.4. Mô hình kéo tuột
• 2.3. Tổng quan về ABAQUS
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
• 3.1. Thông số tính toán cho mô hình
• 3.2. Mô hình vật liệu bê tông
• 3.3. Thông số của mô hình Hsu – Hsu (1994)
• 3.4. Mô hình vật liệu thép
• 3.5. Thông số mô hình SEPL
• 3.6. Thông số mô hình IEPL
• 3.7. Loại phần tử mô phỏng và tỉ lệ chia phần tử
• 3.7.1. Loại phần tử mô phỏng
• 3.7.2. Thông số mô hình phá hoại dẻo
• 3.8. Xây dựng cấu kiện
• 3.8.1. Cấu kiện mẫu bê tông hình trụ
• 3.8.2. Đục lỗ cấu kiện
• 3.8.3. Cấu kiện thép chịu lực trong thí nghiệm kéo tuột
• 3.8.4. Cấu kiện tấm thép đệm
• 3.9. Định nghĩa vật liệu và gán đặc trưng vật liệu cho các cấu kiện
• 3.9.1. Định nghĩa vật liệu
• 3.9.2. Định nghĩa thuộc tính mặt cắt
• 3.9.3. Gán thuộc tính mặt cắt cho cấu kiện
• 3.10. Lắp ghép các cấu kiện
• 3.11. Định nghĩa ràng buộc
• 3.11.1. Giữa bê tông và đệm thép
• 3.11.2. Giữa bê tông và thép chịu lực
• 3.12. Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên
• 3.12.1. Định nghĩa tải trọng
• 3.12.2. Định nghĩa điều kiện biên
• 3.13. Chia lưới cho cấu kiện dầm
• 3.13.1. Thiết lập lưới
• 3.13.2. Phân chia lưới cho cấu kiệm dầm
• 3.14. Thiết lập các bước phân tích
• 3.14.1. Công tác phân tích
• 3.14.2. Định nghĩa công tác phân tích
• 3.14.3. Giao diện phân tích
• 3.15. Một số chú ý khi thiết lập phân tích mô hình
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP
• 4.1. Hướng nghiên cứu và so sánh
• 4.2. Kết quả mô phỏng kéo tuột của thép
• 4.3. Kết quả mô phỏng dầm bê tông bê tông
• 4.4. Đánh giá kết quả của mô hình mô phỏng
• 4.5. Đánh giá kết quả mô phỏng kéo tuột
• 4.6. Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông Geopolymer (GRCB)
• 4.7. Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông Xỉ (SRCB)
• 4.8. Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông thường (RCB)
• 4.9. So sánh kết quả mô phỏng cả ba nền vật liệu khác nhau
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• 5.1. Kết luận và đánh giá
• 5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Sự Bám Dính Giữa Bê Tông Và Cốt Thép

Nghiên cứu về sự bám dính giữa bê tông và cốt thép trong dầm bê tông cốt thép là một lĩnh vực quan trọng trong ngành xây dựng. Sự bám dính này ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và khả năng chịu lực của các cấu kiện bê tông. Việc hiểu rõ cơ chế bám dính sẽ giúp cải thiện chất lượng công trình và giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công.

1.1. Tình Hình Nghiên Cứu Trong Và Ngoài Nước

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự bám dính giữa bê tông và cốt thép không chỉ phụ thuộc vào chất liệu mà còn vào các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và phương pháp thi công. Các nghiên cứu gần đây đã áp dụng công nghệ mô phỏng để đánh giá chính xác hơn về sự bám dính này.

1.2. Tính Cấp Thiết Của Đề Tài Nghiên Cứu

Với sự phát triển nhanh chóng của ngành xây dựng, việc nghiên cứu sự bám dính giữa bê tông và cốt thép trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng công trình mà còn tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Sự Bám Dính

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc đánh giá chính xác sự bám dính giữa bê tông và cốt thép. Các yếu tố như sự biến đổi của vật liệu và điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Sự Bám Dính

Các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và thành phần hóa học của bê tông có thể làm thay đổi khả năng bám dính. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của các thí nghiệm.

2.2. Khó Khăn Trong Việc Mô Phỏng

Mô phỏng sự bám dính giữa bê tông và cốt thép là một thách thức lớn. Các mô hình hiện tại vẫn chưa hoàn toàn phản ánh được thực tế, dẫn đến sai số trong kết quả nghiên cứu.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Sự Bám Dính Giữa Bê Tông Và Cốt Thép

Để nghiên cứu sự bám dính giữa bê tông và cốt thép, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm thí nghiệm thực tế và mô phỏng bằng phần mềm.

3.1. Thí Nghiệm Thực Tế Đánh Giá Sự Bám Dính

Các thí nghiệm thực tế được thực hiện để đo lường lực bám dính giữa bê tông và cốt thép. Kết quả từ các thí nghiệm này cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc đánh giá độ bền của cấu kiện.

3.2. Mô Phỏng Bằng Phần Mềm ABAQUS

Phần mềm ABAQUS được sử dụng để mô phỏng sự bám dính giữa bê tông và cốt thép. Mô hình mô phỏng giúp dự đoán chính xác hơn về hành vi của cấu kiện dưới tải trọng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Sự Bám Dính Giữa Bê Tông Và Cốt Thép

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự bám dính giữa bê tông và cốt thép có ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực của dầm bê tông cốt thép. Các mô hình mô phỏng đã cho kết quả gần giống với thực nghiệm.

4.1. So Sánh Kết Quả Mô Phỏng Và Thực Nghiệm

Kết quả mô phỏng cho thấy sự tương đồng với kết quả thực nghiệm, cho thấy rằng mô hình mô phỏng có thể được sử dụng để dự đoán hành vi của dầm bê tông cốt thép.

4.2. Đánh Giá Ảnh Hưởng Của Các Loại Vật Liệu

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các loại vật liệu khác nhau có ảnh hưởng khác nhau đến sự bám dính. Bê tông geopolymer cho thấy sự bám dính tốt hơn so với bê tông thường.

V. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Nghiên cứu về sự bám dính giữa bê tông và cốt thép đã chỉ ra nhiều vấn đề quan trọng cần được giải quyết. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này.

5.1. Kết Luận Chính

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự bám dính giữa bê tông và cốt thép là yếu tố quyết định đến độ bền của dầm bê tông cốt thép. Việc cải thiện sự bám dính sẽ giúp nâng cao chất lượng công trình.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các loại bê tông mới và cải thiện phương pháp thi công để nâng cao sự bám dính giữa bê tông và cốt thép.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành xây dựng tại Việt Nam đang phát triển nhanh chóng, với sự gia tăng đa dạng các loại kết cấu như nhà cao tầng, cầu trục, và các công trình công nghiệp. Kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) được sử dụng phổ biến nhờ khả năng chịu lực vượt trội và tính kinh tế. Tuy nhiên, việc mô phỏng các cấu kiện BTCT vẫn còn tồn tại sai số so với kết quả thực nghiệm, đặc biệt do chưa tính đến sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép. Nghiên cứu này tập trung mô phỏng dầm bê tông cốt thép dài 3m, tiết diện 200 x 300 mm, sử dụng các loại bê tông khác nhau như bê tông thường, bê tông xỉ thép và bê tông geopolymer, nhằm đánh giá ảnh hưởng của sự bám dính không hoàn hảo đến mối quan hệ ứng suất – biến dạng khi dầm bị phá hoại.

Mục tiêu chính là kiểm tra và so sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm để nâng cao độ chính xác trong tính toán kết cấu BTCT. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô phỏng và phân tích các dầm bê tông cốt thép tại Việt Nam, trong khoảng thời gian nghiên cứu từ năm 2015 đến 2017. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc rút ngắn thời gian tính toán, giảm chi phí thực nghiệm và cung cấp cơ sở khoa học cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn kết cấu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về cơ chế liên kết giữa bê tông và cốt thép, bao gồm ba thành phần chính: lực bám dính hóa học, lực ma sát và liên kết cơ học do lồng ghép giữa bê tông và thép. Lực bám dính hình thành trong quá trình đông cứng bê tông giúp truyền lực hiệu quả giữa hai vật liệu. Lực ma sát chống lại sự trượt giữa bê tông và cốt thép, phụ thuộc vào áp lực nén vuông góc và độ nhám bề mặt. Liên kết cơ học được tạo bởi cấu trúc lồng ghép của cốt thép trong bê tông, tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu.

Mô hình vật liệu bê tông sử dụng mô hình Hsu – Hsu (1994), mô tả tính phi tuyến của bê tông qua hai miền chịu nén và chịu kéo, phù hợp với phần mềm Abaqus. Mô hình vật liệu thép được mô phỏng theo mô hình đàn dẻo lý tưởng (SEPL), với các giai đoạn ứng suất – biến dạng tuyến tính và chảy. Ngoài ra, mô hình bám dính được xây dựng dựa trên đường cong lực kéo tuột và năng lượng phá hủy, phản ánh sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm Abaqus để mô phỏng các cấu kiện dầm bê tông cốt thép. Cỡ mẫu gồm các dầm dài 3m, tiết diện 200 x 300 mm, với các loại bê tông thường, bê tông xỉ thép và bê tông geopolymer. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các kết quả thực nghiệm tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

Phân tích mô phỏng bao gồm thiết lập mô hình vật liệu bê tông theo thông số modul đàn hồi, cường độ chịu nén và chịu kéo, cùng với mô hình vật liệu thép và mô hình bám dính. Các bước mô hình hóa gồm xây dựng cấu kiện, định nghĩa vật liệu, gán thuộc tính mặt cắt, thiết lập ràng buộc và điều kiện biên, chia lưới phần tử hữu hạn, và chạy phân tích. Timeline nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2015 đến tháng 10/2017, kết hợp giữa mô phỏng, tính toán lý thuyết và so sánh với kết quả thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của sự bám dính không hoàn hảo: Kết quả mô phỏng cho thấy khi tính đến sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép, sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm giảm xuống dưới 10%, trong khi mô phỏng không xét đến bám dính có sai số lớn hơn 15%. Ví dụ, lực kéo tuột lớn nhất của thép Ø14 trong bê tông geopolymer đạt gần bằng kết quả thực nghiệm với sai số khoảng 7%.

2. So sánh các loại bê tông: Dầm bê tông geopolymer (GRCB) có kết quả mô phỏng gần với thực nghiệm nhất, với sai số tải trọng và chuyển vị dưới 8%. Bê tông xỉ thép (SRCB) và bê tông thường (RCB) có sai số lần lượt khoảng 9% và 12%, cho thấy vật liệu bê tông ảnh hưởng rõ rệt đến độ chính xác mô phỏng.

3. Mối quan hệ tải trọng – chuyển vị: Biểu đồ mô phỏng thể hiện mối quan hệ tải trọng – chuyển vị tại vị trí giữa dầm tương tự đường cong thực nghiệm, đặc biệt khi áp dụng mô hình bám dính có viscosity. Chuyển vị cực đại tại trung điểm dầm trong mô phỏng chỉ lệch khoảng 5% so với thực nghiệm.

4. Hiệu quả mô hình phần tử hữu hạn: Phần tử C3D8R được sử dụng cho bê tông và cốt thép cho phép mô phỏng chính xác ứng suất và biến dạng trong dầm, đồng thời giảm thời gian tính toán so với các phần tử phức tạp hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm là do chưa tính đến sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép trong các mô hình trước đây. Việc bổ sung mô hình bám dính với hệ số độ nhớt giúp mô phỏng phản ánh chính xác hơn hiện tượng trượt và phân bố ứng suất trong dầm khi chịu tải. So với các nghiên cứu trước, kết quả này khẳng định vai trò quan trọng của lực bám dính trong tính toán kết cấu BTCT.

Ngoài ra, sự khác biệt về vật liệu bê tông cũng ảnh hưởng đến kết quả mô phỏng, trong đó bê tông geopolymer thể hiện tính năng cơ học ưu việt hơn, phù hợp với các ứng dụng công trình hiện đại. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tải trọng – chuyển vị và bảng tổng hợp sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm cho từng loại bê tông, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của mô hình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mô hình bám dính không hoàn hảo trong thiết kế: Các đơn vị thiết kế và thi công nên tích hợp mô hình bám dính có viscosity vào phần mềm mô phỏng để nâng cao độ chính xác tính toán kết cấu bê tông cốt thép, đặc biệt với các công trình có yêu cầu an toàn cao. Thời gian áp dụng trong vòng 1-2 năm, chủ thể là các công ty tư vấn thiết kế và viện nghiên cứu.

2. Phát triển vật liệu bê tông geopolymer: Khuyến khích nghiên cứu và ứng dụng bê tông geopolymer trong xây dựng nhằm tận dụng ưu điểm về độ bền và khả năng bám dính tốt với cốt thép, góp phần tăng tuổi thọ công trình. Chủ thể thực hiện là các trường đại học, viện vật liệu xây dựng, và doanh nghiệp sản xuất vật liệu.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực chuyên môn: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về mô phỏng phần tử hữu hạn và mô hình bám dính cho kỹ sư xây dựng, giúp họ cập nhật kiến thức và kỹ năng mới. Thời gian triển khai trong 6-12 tháng, do các trường đại học và trung tâm đào tạo chuyên ngành đảm nhiệm.

4. Tăng cường nghiên cứu thực nghiệm kết hợp mô phỏng: Khuyến nghị các phòng thí nghiệm xây dựng phối hợp chặt chẽ với các nhóm nghiên cứu mô phỏng để thu thập dữ liệu thực nghiệm đa dạng, phục vụ hiệu quả cho việc hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình tính toán. Chủ thể là các viện nghiên cứu và trường đại học, thực hiện liên tục trong các dự án nghiên cứu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và mô hình mô phỏng chính xác giúp kỹ sư thiết kế đánh giá đúng khả năng chịu lực và biến dạng của dầm bê tông cốt thép, từ đó tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo an toàn công trình.

2. Nhà nghiên cứu vật liệu xây dựng: Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng kết quả để phát triển và cải tiến vật liệu bê tông mới, đặc biệt là bê tông geopolymer, nhằm nâng cao tính năng bám dính và độ bền cơ học.

3. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng: Tài liệu là nguồn tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và học tập về mô hình phần tử hữu hạn, cơ chế liên kết bê tông – thép, cũng như phương pháp mô phỏng kết cấu hiện đại.

4. Doanh nghiệp thi công và quản lý dự án: Các nhà thầu và quản lý dự án có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để kiểm soát chất lượng thi công, đánh giá độ bền và an toàn của kết cấu trong quá trình vận hành, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí bảo trì.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tính đến sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép?
   Sự bám dính không hoàn hảo ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng truyền lực giữa bê tông và thép, gây sai số trong mô phỏng nếu không được tính đến. Ví dụ, lực kéo tuột giảm khi bám dính kém, làm giảm độ bền kết cấu.

2. Mô hình Hsu – Hsu có ưu điểm gì trong mô phỏng bê tông?
   Mô hình này mô tả chính xác tính phi tuyến của bê tông trong cả miền chịu nén và chịu kéo, phù hợp với phần mềm Abaqus, giúp mô phỏng ứng suất – biến dạng sát với thực tế.

3. Bê tông geopolymer khác gì so với bê tông thường?
   Bê tông geopolymer sử dụng vật liệu thay thế xi măng truyền thống, có độ bền cao hơn, khả năng bám dính tốt hơn với cốt thép, và thân thiện với môi trường, phù hợp cho các công trình hiện đại.

4. Phần tử C3D8R được sử dụng trong mô phỏng có đặc điểm gì?
   C3D8R là phần tử khối 3 chiều, 8 nút tuyến tính, có khả năng mô phỏng biến dạng lớn và ứng suất phức tạp, giúp mô hình hóa chính xác cấu kiện bê tông và cốt thép.

5. Làm thế nào để giảm sai số giữa mô phỏng và thực nghiệm?
   Ngoài việc tính đến sự bám dính không hoàn hảo, cần sử dụng thông số vật liệu chính xác, chia lưới phần tử hợp lý, và hiệu chỉnh mô hình dựa trên dữ liệu thực nghiệm để nâng cao độ tin cậy mô phỏng.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chứng minh sự cần thiết của việc tính đến sự bám dính không hoàn hảo giữa bê tông và cốt thép trong mô phỏng dầm bê tông cốt thép.
• Mô hình phần tử hữu hạn trên phần mềm Abaqus với mô hình vật liệu Hsu – Hsu và SEPL cho kết quả mô phỏng sát với thực nghiệm, sai số dưới 10%.
• Bê tông geopolymer thể hiện hiệu quả vượt trội về khả năng bám dính và chịu lực so với bê tông thường và bê tông xỉ thép.
• Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần nâng cao độ chính xác trong thiết kế và thi công kết cấu bê tông cốt thép.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo tập trung vào phát triển mô hình bám dính đa chiều và ứng dụng trong các kết cấu phức tạp hơn, đồng thời mở rộng nghiên cứu vật liệu mới.

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư xây dựng được khuyến khích áp dụng mô hình bám dính không hoàn hảo trong thiết kế và mô phỏng để nâng cao hiệu quả và độ an toàn công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU .Tổng quan chung. Tóm tắt tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích nghiên cứu của đề tài.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .Tổng quan về bê tông cốt thép. Tính chất của bê tông cốt thép.

Lực bám dính giữa bê tông và cốt thép .Tính chất cơ lý của bê tông cốt thép.Ưu điểm của bê tông cốt thép .Ứng dụng của bê tông cốt thép. Vai trò chịu lực của cốt thép trong bê tông. Các thí nghiệm để khảo sát tính dính bám giữa bê tông và cốt thép. 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Cơ chế liên kết của bê tông và cốt thép : .1 Liên kết dựa trên các thành phần hóa học .2 Lực ma sát tạo liên kết .3 Liên kết giữa cốt thép và bê tông .2 Mô hình của bê tông .1 Mô hình Hsu – Hsu (1994).Mô hình vật liệu thép trong mô phỏng.Mô hình vật liệu thép đàn dẻo lý tưởng (SEPL).

Mô hình kéo tuột. Tổng quan về ABAQUS. 21 CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG. Thông số tính toán cho mô hình.

Mô hình vật liệu bê tông. Thông số của mô hình Hsu – Hsu (1994). Mô hình vật liệu thép. Thông số mô hình SEPL.

Thông số mô hình IEPL. Loại phần tử mô phỏng và tỉ lệ chia phần tử. Loại phần tử mô phỏng. Thông số mô hình phá hoại dẻo.

Xây dựng cấu kiện. Cấu kiện mẫu bê tông hình trụ. Đục lỗ cấu kiện. Cấu kiện thép chịu lực trong thí nghiệm kéo tuột.

Cấu kiện tấm thép đệm. Định nghĩa vật liệu và gán đặc trưng vật liệu cho các cấu kiện. Định nghĩa vật liệu. Định nghĩa thuộc tính mặt cắt.

Gán thuộc tính mặt cắt cho cấu kiện. Lắp ghép các cấu kiện. Định nghĩa ràng buộc. Giữa bê tông và đệm thép:.

Giữa bê tông và thép chịu lực:. Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên. Định nghĩa tải trọng. Định nghĩa điều kiện biên.

Chia lưới cho cấu kiện dầm. Thiết lập lưới. Phân chia lưới cho cấu kiệm dầm. Thiết lập các bước phân tích.

Công tác phân tích. Định nghĩa công tác phân tích. Giao diện phân tích. Các bước mô hình hóa dầm bê tông trên phần mền ABAQUS.

Xây dựng cấu kiện. Cấu kiện dầm bê tông. Cấu kiện tấm đệm thép. Cấu kiện cốt thép đai.

Cấu kiện cốt thép dọc chịu lực. Đục lỗ dầm bê tông. Định nghĩa vật liệu và thuộc tính mặt cắt. Định nghĩa vật liệu.

Định nghĩa thuộc tính mặt cắt. Gán thuộc tính mặt cắt cho cấu kiện. Định nghĩa lắp ghép cấu kiện. Dầm bê tông.

Cốt thép chịu lực. Định nghĩa ràng buộc. Ràng buộc giữa cốt thép đai và bê tông. Ràng buộc giữa điểm đặt lực và dầm bê tông.

Ràng buộc giữa thép chịu lực và dầm bê tông. Ràng buộc giữa tấm thép đệm và dầm bê tông. Định nghĩa tải trọng và điều kiện biên. Định nghĩa tải trọng.

Định nghĩa điều kiện biên. Chia lưới cho cấu kiện dầm. Thiết lập lưới. Phân chia lưới cho cấu kiệm dầm.

Thiết lập các bước phân tích. Công tác phân tích. Định nghĩa công tác phân tích. Giao diện phân tích.

Một số chú ý khi thiết lập phân tích mô hình. 70 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ SO SÁNH THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH MÔ PHỎNG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP. Hướng nghiên cứu và so sánh.Kết quả mô phỏng kéo tuột của thép.Kết quả mô phỏng dầm bê tông bê tông.Đánh giá kết quả của mô hình mô phỏng. Đánh giá kết quả mô phỏng kéo tuột.

Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông Geopolymer (GRCB). Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông Xỉ (SRCB). Đánh giá kết quả mô phỏng dầm bê tông thường (RCB). So sánh kết quả mô phỏng cả ba nền vật liệu khác nhau.

82 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO. Kết luận và đánh giá.Hướng nghiên cứu tiếp theo. 86 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hệ số độ tin cậy của một số loại bê tông khí nén  bc và kéo  bt .2: Các cường độ tiêu chuẩn của bê tông nặng và cường độ tính toán .3: Các cường độ tính toán của bê tông khi tính theo trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa) .4: Môđun đàn hồi của bê tông nặng ở điều kiện đông cứng tự nhiên .1: Thông số đặc trưng của các loại bê tông.2: Thông số miền chịu nén của mô hình Hsu – Hsu.3: Thông số miền chịu kéo của mô hình Hsu – Hsu.4: Thông số đặc trưng của cốt thép.5: Thông số đặc trưng của mô hình SEPL.6: Thông số đặc trưng của mô hình IEPL.7: Loại phần tử mô phỏng dầm.8: Thông số mô hình phá hoại dẻo mô hình.1: Kết quả nội suy các giá trị cho thép Ø14 .2: Tổng hợp kết quả Tải trọng giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông GRCB .3: Tổng hợp kết quả Chuyển vị giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông GRCB .4: Tổng hợp kết quả Tải trọng giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông SRCB .5: Tổng hợp kết quả Chuyển vị giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông SRCB .6: Tổng hợp kết quả Tải trọng giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông RCB .7: Tổng hợp kết quả Chuyển vị giữa thực nghiệm - mô phỏng bê tông RCB. 83 ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quan hệ ứng suất biến dạng của bê tông [16] .1: Quá trình trộn bê tông.

2: Công tác đầm dùi. 3: Mẫu thí nghiệm kích thước 150 x 150 x150 mm.4: Mô hình thí nghiệm cấu kiện dầm [1]. 5: Thiết kế dầm tính toán [1]. 6: Vị trí Strain gauge và LVDT [1].7: Lực kéo tuột của thép gân Ø12 trong bê tông Geopolymer [17] .8: Lực kéo tuột của thép gân Ø16 trong bê tông Geopolymer [17] .9: Lực kéo tuột của thép gân Ø20 trong bê tông Geopolymer [17] .10: kết quả thực nghiệm của bê tông Geopolymer.11: kết quả thực nghiệm của bê tông xỉ thép [2] .12: kết quả thực nghiệm của bê tông thường [3] .1: Cơ chế sự di chuyển của các lực liên kết [15] .2 - Mô hình độ cứng chịu kéo - Nayal và Rasheed (2006).3 - Mô hình độ cứng chịu kéo sửa đổi cho Abaqus.4 – Mô hình đường cong nén bê tông theo Hsu – Hsu.5 – Quan hệ ứng suất và biến dạng khái quát hóa của mô hình thép [18] .6: Quan hệ ứng suất và biến dạng của mô hình thép (SEPL) [18] .7: Lực kéo tuột của thép và bê tông Geopolymer [19] .1: Cửa sổ Create Part trong Abaqus.2: Mô hình hình học hai chiều cấu kiện bê tông.3: Cửa số Edit Base Extrusion.4: Mô hình ba chiều của mẫu bê tông hình trụ.5: giao diện 2D của vị trí đục lỗ .6: Mô hình hình học ba chiều của mẫu bê tông sau khi đục lỗ .7: Cửa sổ Create Part trong Abaqus.8: Mô hình hình học hai chiều cấu kiện thép chịu lực.9: Cửa số Edit Base Extrusion.10: Mô hình ba chiều của thép chịu lực.11: cấu kiện tấm thép đệm.12: Xác định thông số vật liệu bê tông.13: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho bê tông.14: Lựa đối tượng gán mặt cắt.15: Cửa sổ Edit Section Assignment.16: Cửa sổ Create Instance.17: Liên kết giữa bê tông và đệm thép .18: chọn phương pháp tương tác bề mặt .19: lực phá hoại lớn nhất .20: năng lượng phá hoại lớn nhất .21: hệ số của độ nhớt .22: Lựa chọn phương pháp tiếp xúc .23: Lựa chọn mặt chủ tiếp xúc .24: Lựa chọn mặt lệ thuộc tiếp xúc.25: ràng buộc giữa cốt thép và bê tông có viscosity .26: Cửa sổ Edit Boundary Condition.27: Cửa sổ Global Seeds.28: Mô hình thiết lập chia lưới.29: Thông báo về chia lưới.30: Mạng lưới phần tử hữu hạn dầm bê tông.31: Cửa sổ Edit Step.32: Cửa sổ Create Job.33: Cửa sổ Edit Job.34: Cửa sổ Job Manager.35: Cửa sổ Create Part trong Abaqus.36: Mô hình hình học hai chiều cấu kiện bê tông.37: Kích thước mô hình hình học hai chiều cấu kiện bê tông.38: Cửa số Edit Base Extrusion.39: Mô hình ba chiều của cấu kiện dầm bê tông.40: Mô hình hai chiều của cấu kiện tấm đệm thép.41: Mô hình ba chiều của cấu kiện tấm đệm thép.42: Mô hình hình học hai chiều của cốt đai.43: Mô hình hình học ba chiều của cốt đai.44: Mô hình hình học hai chiều của cốt thép dọc.45: Mô hình hình học ba chiều của cốt thép dọc .46: giao diện 2D của vị trí đục lỗ .47: Mô hình hình học ba chiều của dầm bê tông đục lỗ .48: Xác định thông số vật liệu bê tông.49: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho bê tông.50: Cửa sổ định nghĩa thuộc tính mặt cắt cho cốt thép chịu lực.64: gán liên kết cho bê thông và cốt thép .65: lựa chọn mặt chủ tiếp xúc.66: lựa chọn mặt tiếp xúc lệ thuộc .67: hoàn thành gán ràng buộc giữa cốt thép và bê tông .68: Lựa chọn mặt chủ tiếp xúc .69: Lựa chọn mặt lệ thuộc tiếp xúc.70: ràng buộc giữa cốt thép và bê tông không viscosity .71: Ràng buộc giữa cốt thép và bê tông.72: Ràng buộc giữa tấm thép và dầm bê tông.73: Cửa sổ Edit Boundary Condition.74: Cửa sổ Global Seeds.75: Mô hình thiết lập chia lưới.76: Thông báo về chia lưới.77: Mạng lưới phần tử hữu hạn dầm bê tông.78: Cửa sổ Edit Step.79: Cửa sổ Create Job.80: Cửa sổ Edit Job.81: Cửa sổ Job Manager.1: Kết quả thực nghiệm kéo tuột (mẫu bị phá hoại) .2: Kết quả mô phỏng kéo tuột thép Ø12 .3: Kết quả mô phỏng kéo tuột thép Ø16 .4: Kết quả mô phỏng kéo tuột thép Ø20 .5: Kết quả thí nghiệm uốn dầm (dầm phá hoại) .6: Kết quả mô phỏng dầm GRCB.7: Kết quả mô phỏng dầm SRCB.8: Kết quả mô phỏng dầm RCB.9: Kết quả so sánh mô phỏng – thực nghiệm kéo tuột thép Ø12 .10: Kết quả so sánh mô phỏng – thực nghiệm kéo tuột thép Ø16 .11: Kết quả so sánh mô phỏng – thực nghiệm kéo tuột thép Ø20 .12: Biểu đồ nội suy lực kéo lớn nhất tn .13: Biểu đồ nội suy năng lượng phá hủy GIC .14: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Wire) bê tông GRCB.15: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Tie) bê tông GRCB .16: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Viscosity) bê tông GRCB .17: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Wire) bê tông SRCB .18: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Tie) bê tông SRCB .19: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Viscosity) bê tông SRCB .20: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Tie) bê tông RCB .21: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Wire) bê tông RCB .22: Biểu đồ so sánh thực nghiệm – Mô phỏng (Viscosity) bê tông RCB.

83 xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU A.