Ảnh hưởng của khuyết tật hình học và tính chất vật liệu lên sức kháng mất ổn định cục bộ cột FRP
Email:
thuy.nguyen@ut.edu.vn
Từ khóa:
sức kháng oằn cục bộ, cột PFRP, phân tích phi tuyến, khuyết tật vật liệu, khuyết tật hình học
Tóm tắt
Vật liệu polyme gia cường sợi sản xuất bằng phương pháp đúc kéo (Pultruded Fiber Reinforced Polymer - PFRP) ngày càng được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực xây dựng do giá thành hợp lý, cường độ cao, trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn tốt, thi công thuận tiện. Do modun đàn hồi thấp và ứng xử tuyến tính đến phá hoại, thiết kế của vật liệu này thường bị khống chế bởi ổn định. Mất ổn định cục bộ của cột xảy ra khi các bản chịu nén của cấu kiện bị oằn theo kiểu lượn sóng. Nghiên cứu này phân tích tải trọng gây oằn tới hạn và sức kháng sau oằn của cột PFRP có tính đến khuyết tật về tính chất vật liệu và khuyết tật hình học. Kết quả cho thấy, khuyết tật hình học có ảnh hưởng rất lớn đến tải trọng gây oằn và làm suy giảm nghiêm trọng sức kháng sau oằn của cột. So sánh phân tích ổn định phi tuyến với tính toán lý thuyết của Kollár và giá trị thực nghiệm cho thấy công thức của Kollár là phù hợp khi xác định tải trọng gây oằn cục bộ. Tác giả đề xuất sử dụng công thức này để xác định sức kháng ổn định cột trong tính toán thiết kế cột PFRP chịu nén.Tài liệu tham khảo
[1]. Tấm gia cường trong dầm bê tông cốt thép, https://www.structuremag.org/?p=8643 , Truy cập ngày 1 tháng 6 năm 2023.
[2]. Thanh GFRP trong công trình cầu, https://www.owenscorning.com/en-us/composites/applications/bridge-construction , Truy cập ngày 1 tháng 6 năm 2023.
[3]. L. C. Bank, Composites for Construction. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2006. https://doi.org/10.1002/9780470121429
[4]. J. T. Mottram, Determination of critical load for flange buckling in concentrically loaded pultruded columns, Compos B Eng, 35 (2004) 35–47. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2003.08.006.
[5]. T. T. Nguyen, A. Nguyen Tuan, Thí nghiệm xác định modun đàn hồi theo phương dọc và hệ số nở ngang của vật liệu polyme gia cường sợi thủy tinh (GFRP), Transport and Communications Science Journal, 74 (2023) 147–159.
[6]. W. P. Stoddard, Lateral-torsional buckling behavior of polymer composite I-shaped members., Georgia Institute of Technology, USA, 1997.
[7]. E. E. Lundquist, E. Z. Stowell, and E. H. Schuette, Principles of moment distribution applied to stability of structures composed of bars or plates, 1943.
[8]. T. C. on P. of S. P. S. of the S. P. R. C. of the T. C. on R. of ASCE, Structural Plastics Selection Manual, American Society of Civil Engineers, 1985.
[9]. J. L. Clarke, Structural design of polymer composites: Eurocomp design code and background document. CRC Press, 2003.
[10]. F. Bleich, Buckling strength of metal structures, Mc Graw-Hill Book Company, Inc., Cardnr. 51-12588, 1952.
[11]. L. P. Kollár, Local Buckling of Fiber Reinforced Plastic Composite Structural Members with Open and Closed Cross Sections, Journal of Structural Engineering, 129 (2003) 1503–1513. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:11(1503)
[12]. P. Qiao, L. Shan, Explicit local buckling analysis and design of fiber–reinforced plastic composite structural shapes, Compos Struct, 70 (2005) 468–483, https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2004.09.005
[13]. ASCE, Pre-standard for load and resistance factor design (LRFD) of pultruded fiber reinforced polymer (FRP) structures, Arlington,VA,USA, 2010.
[14]. T.-T. Nguyen, Local buckling resistance of Pultruded FRP columns: Theoretical predictions vs. Experimental study, Journal of Transportation Science and Technology, 12 (2023), https://doi.org/10.55228/JTST.12(1).33-43
[15]. M. E. Tuttle, M. E. Tuttle, Structural Analysis of Polymeric Composite Materials, Chapman and Hall/CRC, 2012. https://doi.org/10.1201/b13672.
[16]. P. Qiao, G. Zou, and J. F. Davalos, Flexural–torsional buckling of fiber-reinforced plastic composite cantilever I-beams, Compos Struct, 60 (2003) 205–217, https://doi.org/10.1016/S0263-8223(02)00304-5
[17]. T. T. Nguyen, S. Selvaraj, T.-M. Chan, J. T. Mottram, Influence of Combined Imperfections on Lateral-torsional Buckling Behavior of Pultruded FRP Beams, Compos Struct, 2002, p.p 116385, https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2022.116385.
[18]. L. Shan, P. Qiao, Flexural–torsional buckling of fiber-reinforced plastic composite open channel beams, Compos Struct, 68 (2005) 211–224. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.03.015
[19]. E. Riks, An incremental approach to the solution of snapping and buckling problems, Int J Solids Struct, 15 (1979) 529–551. https://doi.org/10.1016/0020-7683(79)90081-7
[20]. M. A. Crisfield, A fast incremental/iterative solution procedure that handles ‘snap-through,’ Comput Struct, 13 (1981) 55–62, https://doi.org/10.1016/0045-7949(81)90108-5
[21]. T. T. Nguyen, Ứng xử mất ổn định cục bộ của kết cấu composite có tính đến độ nhảy của khiếm khuyết hình học và vật liệu, Thuyết minh đề tài KHDN2301 - Đại học Giao thông vận tải TP Hồ Chí MInh, 2023.
[22]. B. Åesson, Plate Buckling in Bridges and Other Structures, CRC Press, 2014. https://doi.org/10.1201/9781482266030
[2]. Thanh GFRP trong công trình cầu, https://www.owenscorning.com/en-us/composites/applications/bridge-construction , Truy cập ngày 1 tháng 6 năm 2023.
[3]. L. C. Bank, Composites for Construction. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 2006. https://doi.org/10.1002/9780470121429
[4]. J. T. Mottram, Determination of critical load for flange buckling in concentrically loaded pultruded columns, Compos B Eng, 35 (2004) 35–47. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2003.08.006.
[5]. T. T. Nguyen, A. Nguyen Tuan, Thí nghiệm xác định modun đàn hồi theo phương dọc và hệ số nở ngang của vật liệu polyme gia cường sợi thủy tinh (GFRP), Transport and Communications Science Journal, 74 (2023) 147–159.
[6]. W. P. Stoddard, Lateral-torsional buckling behavior of polymer composite I-shaped members., Georgia Institute of Technology, USA, 1997.
[7]. E. E. Lundquist, E. Z. Stowell, and E. H. Schuette, Principles of moment distribution applied to stability of structures composed of bars or plates, 1943.
[8]. T. C. on P. of S. P. S. of the S. P. R. C. of the T. C. on R. of ASCE, Structural Plastics Selection Manual, American Society of Civil Engineers, 1985.
[9]. J. L. Clarke, Structural design of polymer composites: Eurocomp design code and background document. CRC Press, 2003.
[10]. F. Bleich, Buckling strength of metal structures, Mc Graw-Hill Book Company, Inc., Cardnr. 51-12588, 1952.
[11]. L. P. Kollár, Local Buckling of Fiber Reinforced Plastic Composite Structural Members with Open and Closed Cross Sections, Journal of Structural Engineering, 129 (2003) 1503–1513. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:11(1503)
[12]. P. Qiao, L. Shan, Explicit local buckling analysis and design of fiber–reinforced plastic composite structural shapes, Compos Struct, 70 (2005) 468–483, https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2004.09.005
[13]. ASCE, Pre-standard for load and resistance factor design (LRFD) of pultruded fiber reinforced polymer (FRP) structures, Arlington,VA,USA, 2010.
[14]. T.-T. Nguyen, Local buckling resistance of Pultruded FRP columns: Theoretical predictions vs. Experimental study, Journal of Transportation Science and Technology, 12 (2023), https://doi.org/10.55228/JTST.12(1).33-43
[15]. M. E. Tuttle, M. E. Tuttle, Structural Analysis of Polymeric Composite Materials, Chapman and Hall/CRC, 2012. https://doi.org/10.1201/b13672.
[16]. P. Qiao, G. Zou, and J. F. Davalos, Flexural–torsional buckling of fiber-reinforced plastic composite cantilever I-beams, Compos Struct, 60 (2003) 205–217, https://doi.org/10.1016/S0263-8223(02)00304-5
[17]. T. T. Nguyen, S. Selvaraj, T.-M. Chan, J. T. Mottram, Influence of Combined Imperfections on Lateral-torsional Buckling Behavior of Pultruded FRP Beams, Compos Struct, 2002, p.p 116385, https://doi.org/10.1016/J.COMPSTRUCT.2022.116385.
[18]. L. Shan, P. Qiao, Flexural–torsional buckling of fiber-reinforced plastic composite open channel beams, Compos Struct, 68 (2005) 211–224. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.03.015
[19]. E. Riks, An incremental approach to the solution of snapping and buckling problems, Int J Solids Struct, 15 (1979) 529–551. https://doi.org/10.1016/0020-7683(79)90081-7
[20]. M. A. Crisfield, A fast incremental/iterative solution procedure that handles ‘snap-through,’ Comput Struct, 13 (1981) 55–62, https://doi.org/10.1016/0045-7949(81)90108-5
[21]. T. T. Nguyen, Ứng xử mất ổn định cục bộ của kết cấu composite có tính đến độ nhảy của khiếm khuyết hình học và vật liệu, Thuyết minh đề tài KHDN2301 - Đại học Giao thông vận tải TP Hồ Chí MInh, 2023.
[22]. B. Åesson, Plate Buckling in Bridges and Other Structures, CRC Press, 2014. https://doi.org/10.1201/9781482266030
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
01/06/2023
Nhận bài sửa
07/06/2023
Chấp nhận đăng
14/06/2023
Xuất bản
15/06/2023
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Tiến, T. (1686762000). Ảnh hưởng của khuyết tật hình học và tính chất vật liệu lên sức kháng mất ổn định cục bộ cột FRP. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 74(5), 611-626. https://doi.org/10.47869/tcsj.74.5.5
Số lần xem tóm tắt
63
Số lần xem bài báo
50
