Nghiên cứu mô phỏng ứng xử kéo nhổ của cốt lưới dệt trong bê tông hạt mịn
Email:
tranmanhtien@humg.edu.vn
Từ khóa:
Ứng xử kéo nhổ, bê tông cốt lưới dệt (BTCLD), mô hình số, lực kéo nhổ - biến dạng trượt
Tóm tắt
Cường độ dính bám giữa cốt lưới dệt và bê tông hạt mịn ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả làm việc của bê tông cốt lưới dệt (BTCLD). Để xác định được giá trị này, phương pháp thì nghiệm kéo nhổ cốt lưới dệt trong khối bê tông hạt mịn được sử dụng rộng rãi và cho hiệu quả nhất. Bài báo này giới thiệu phương pháp tiếp cận thí nghiệm kéo nhổ bằng mô phỏng số để xem xét ảnh hưởng của các tham số vật liệu đến kết quả mô hình. Mô hình số ban đầu được phát triển và đối chứng với kết quả thực nghiệm trước đó của nhóm tác giả. Nhờ vào việc sử dụng mô hình vật liệu phá hủy do nứt cho bê tông hạt mịn, mô hình kéo nhổ đã cho ra dạng phá hủy tương đối phù hợp với thực nghiệm. Đường cong lực kéo nhổ - biến dạng trượt cũng được so sánh giữa kết quả thực nghiệm và mô phỏng số. Tiếp đó, nghiên cứu mô hình với biến thiên của chiều dài neo được thực hiện và phân tích kết quả để xem xét ảnh hưởng của tham số này đến ửng xử kéo nhổ của lưới sợi dệt và bê tông hạt mịnTài liệu tham khảo
[1]. V. Koncar, 1 - Introduction to smart textiles and their applications, in Smart Textiles and their Applications, V. Koncar, Ed., in Woodhead Publishing Series in Textiles, Oxford: Woodhead Publishing (2016) 1–8. https://doi: 10.1016/B978-0-08-100574-3.00001-1
[2]. T. Gries, M. Raina, T. Quadflieg, O. Stolyarov, 1 - Manufacturing of textiles for civil engineering applications, in Textile Fibre Composites in Civil Engineering, T. Triantafillou, Ed., Woodhead Publishing (2016) 3–24. https://doi: 10.1016/B978-1-78242-446-8.00002-1
[3]. Q. T. Shubhra, A. Alam, M. Quaiyyum, Mechanical properties of polypropylene composites: A review, Journal of Thermoplastic Composite Materials, 26 (3) (2013) 362–391. https://doi: 10.1177/0892705711428659
[4]. R. Contamine, Contribution à l’étude du comportement mécanique de composites textile-mortier : application à la réparation et/ou renforcement de poutres en béton armé vis-à-vis de l’effort tranchant, phdthesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011.
[5]. A. Peled, Bonds in textile-reinforced concrete composites, Textile Fibre Composites in Civil Engineering, (2016) 63–99. https://doi: 10.1016/B978-1-78242-446-8.00005-7
[6]. A. Peled, A. Bentur, D. Yankelevsky, Effects of woven fabric geometry on the bonding performance of cementitious composites: Mechanical performance, Advanced cement based materials, 7 (1) (1998) 20–27. https://doi.org/10.1016/S1065-7355(97)00012-6
[7]. R. Barhum, V. Mechtcherine, Effect of short, dispersed glass and carbon fibres on the behaviour of textile-reinforced concrete under tensile loading, Engineering Fracture Mechanics, 92 (2012) 56–71. https://doi: 10.1016/j.engfracmech.2012.06.001
[8]. M.-T. Tran, N.-T. Do, X.-H. Vu, A state of the art review of tensile behaviour of the textile reinforced concrete composite, Transport and Communications Science Journal, 72 (1) (2021) 135–150. https://doi: 10.47869/tcsj.72.1.15
[9]. F. Teklal, A. Djebbar, S. Allaoui, G. Hivet, Y. Joliff, B. Kacimi, A review of analytical models to describe pull-out behavior – Fiber/matrix adhesion, Composite Structures, 201 (2018) 791–815. https://doi: 10.1016/j.compstruct.2018.06.091
[10]. M. R. Piggott, P. S. Chua, D. Andison, The interface between glass and carbon fibers and thermosetting polymers, Polymer Composites, 6 (4) (1985) 242–248. https://doi: 10.1002/pc.750060409
[11]. B. Mu, C. Meyer, S. Shimanovich, Improving the interface bond between fiber mesh and cementitious matrix, Cement and Concrete Research, 32 (5) (2002) 783–787. https://doi: 10.1016/S0008-8846(02)00715-9.
[12]. J. Jiang, C. Jiang, B. Li, P. Feng, Bond behavior of basalt textile meshes in ultra-high ductility cementitious composites, Composites Part B: Engineering, 174 (2019) 107-022. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2019.107022.
[13]. F. de A. Silva, M. Butler, S. Hempel, R. D. Toledo Filho, V. Mechtcherine, Effects of elevated temperatures on the interface properties of carbon textile-reinforced concrete, Cement and Concrete Composites, 48 (2014) 26–34. https://doi: 10.1016/j.cemconcomp.2014.01.007
[14]. M.-T. Tran, X.-H. Vu, E. Ferrier, Experimental and numerical investigation of carbon textile/cementitious matrix interface behaviour from pull-out tests, Construction and Building Materials, 282 (2021) 1226-34. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122634
[15]. M. Zhu, J. H. Zhu, T. Ueda, M. Su, F. Xing, A method for evaluating the bond behavior and anchorage length of embedded carbon yarn in the cementitious matrix, Construction and Building Materials, 255 (2020) 1190-67. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119067
[16]. M. Zhu, J. H. Zhu, T. Ueda, K. Matsumoto, M. Su, Bond behavior of carbon fabric reinforced cementitious matrix (FRCM) composites considering matrix impregnation, Composite Structures, 262 (2021) 1133-50. https://doi: 10.1016/j.compstruct.2020.113350
[17]. M.-T. Tran, Caractérisation expérimentale et modélisation numérique du comportement thermomécanique à haute température des matériaux composites renforcés par des fibres, phdthesis, Université de Lyon, 2019.
[18]. M. Lu, H. Xiao, M. Liu, X. Li, H. Li, L. Sun, Improved interfacial strength of SiO2 coated carbon fiber in cement matrix, Cement and Concrete Composites, 91 (2018) 21–28. https://doi: 10.1016/j.cemconcomp.2018.04.007
[19]. S. R. Ferreira, F. de A. Silva, P. R. L. Lima, R. D. Toledo Filho, Effect of fiber treatments on the sisal fiber properties and fiber–matrix bond in cement based systems, Construction and Building Materials, 101 (2015) 730–740. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.10.120
[20]. E. Grande, G. Milani, Interface modeling approach for the study of the bond behavior of FRCM strengthening systems, Composites Part B: Engineering, 141 (2018) 221–233. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2017.12.052
[21]. Z. I. Djamai, M. Bahrar, F. Salvatore, A. Si Larbi, M. El Mankibi, Textile reinforced concrete multiscale mechanical modelling: Application to TRC sandwich panels, Finite Elements in Analysis and Design, 135 (2017) 22–35. https://doi: 10.1016/j.finel.2017.07.003
[22]. A. Dalalbashi, B. Ghiassi, D. V. Oliveira, A. Freitas, Effect of test setup on the fiber-to-mortar pull-out response in TRM composites: Experimental and analytical modeling, Composites Part B: Engineering, 143 (2018) 250–268. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2018.02.010
[23]. G. Mazzucco, T. D’Antino, C. Pellegrino, V. Salomoni, Three-dimensional finite element modeling of inorganic-matrix composite materials using a mesoscale approach, Composites Part B: Engineering, 143 (2018) 75–85. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2017.12.057
[24]. Cao Minh Quyền, Chuyên đề 1: Nghiên cứu thực nghiệm xác định một số tính chất cơ học của bê tông cốt lưới sợi, Báo cáo chuyên đề NCS, Trường ĐH Giao thông vận tải, 2021.
[25]. Lê Minh Cường và cộng sự, Nghiên cứu chế tạo và xác định các đặc tính cơ học và độ bền của bê tông hạt mịn tính năng cao cốt lưới dệt ứng dụng trong công trình cầu, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ GD và ĐT mã số CTB2014-04-03, 2018.
[26]. Nguyễn Huy Cường, Ngô Đăng Quang, Vũ Văn Hiệp, Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử dính bám giữa lưới sợi các-bon với các loại bê tông hạt mịn sử dụng cát quartz và cát biển, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 59 (2017).
[27]. Huỳnh Xuân Ba, Phạm Duy Hữu, Phân tích thực nghiệm đánh giá ứng xử chịu cắt của dầm bê tông cốt thép được tăng cường bằng bê tông cốt lưới dệt sợi các bon, 2017.
[28]. Nguyễn Huy Cường, Vũ Văn Hiệp, Lê Đức Dũng, Nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép được tăng cường bằng bê tông cốt lưới dệt, 2018.
[29]. Nguyễn Thị Nhung, Phân tích sự phá hoại chọc thủng của bản bê tông cốt thép được gia cường bằng bê tông cốt lưới dệt, Báo cáo tổng kết đề tài Thạc sỹ, 2019.
[30]. Bùi Thị Loan, Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử của kết cấu sandwich tường gạch-bê tông cốt lưới dệt dưới tác dụng của tải trọng trong mặt phẳng, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Trường GTVT mã số T2018-XD-005, 2018.
[31]. Ngô Đăng Quang và cộng sự, Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt lưới dệt trong tăng cường kết cấu bê tông cốt thép ở vùng biển và hải đảo, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ GD và ĐT mã số B2018-GHA-16, 2019.
[32]. Trần Mạnh Tiến, Vũ Xuân Hồng, E. Ferrier, Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử kéo nhổ lưới sợi dệt các bon từ tấm bê tông cốt sợi, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, 15 (2021) 173-183. https://doi: 10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(6V)-15.
[33]. Nguyễn Thanh Hải, Nghiên cứu thực nghiệm xác định cường độ dính bám của bê tông cát biển với cốt lưới dệt sợi các bon, Báo cáo tổng kết đề tài, 2018.
[34]. ANSYS, Mechanical APDL Element Reference, ANSYS Inc, 14 (2011).
[35]. K. J. William, E. P. Warnke, Constitutive model for the triaxial behavior of concrete, Int,” in Association of Bridge and Structural Engineers, Seminar on Concrete Structure Subjected to Triaxial Stresses, Paper III-1, Bergamo, Italy, 1975.
[2]. T. Gries, M. Raina, T. Quadflieg, O. Stolyarov, 1 - Manufacturing of textiles for civil engineering applications, in Textile Fibre Composites in Civil Engineering, T. Triantafillou, Ed., Woodhead Publishing (2016) 3–24. https://doi: 10.1016/B978-1-78242-446-8.00002-1
[3]. Q. T. Shubhra, A. Alam, M. Quaiyyum, Mechanical properties of polypropylene composites: A review, Journal of Thermoplastic Composite Materials, 26 (3) (2013) 362–391. https://doi: 10.1177/0892705711428659
[4]. R. Contamine, Contribution à l’étude du comportement mécanique de composites textile-mortier : application à la réparation et/ou renforcement de poutres en béton armé vis-à-vis de l’effort tranchant, phdthesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011.
[5]. A. Peled, Bonds in textile-reinforced concrete composites, Textile Fibre Composites in Civil Engineering, (2016) 63–99. https://doi: 10.1016/B978-1-78242-446-8.00005-7
[6]. A. Peled, A. Bentur, D. Yankelevsky, Effects of woven fabric geometry on the bonding performance of cementitious composites: Mechanical performance, Advanced cement based materials, 7 (1) (1998) 20–27. https://doi.org/10.1016/S1065-7355(97)00012-6
[7]. R. Barhum, V. Mechtcherine, Effect of short, dispersed glass and carbon fibres on the behaviour of textile-reinforced concrete under tensile loading, Engineering Fracture Mechanics, 92 (2012) 56–71. https://doi: 10.1016/j.engfracmech.2012.06.001
[8]. M.-T. Tran, N.-T. Do, X.-H. Vu, A state of the art review of tensile behaviour of the textile reinforced concrete composite, Transport and Communications Science Journal, 72 (1) (2021) 135–150. https://doi: 10.47869/tcsj.72.1.15
[9]. F. Teklal, A. Djebbar, S. Allaoui, G. Hivet, Y. Joliff, B. Kacimi, A review of analytical models to describe pull-out behavior – Fiber/matrix adhesion, Composite Structures, 201 (2018) 791–815. https://doi: 10.1016/j.compstruct.2018.06.091
[10]. M. R. Piggott, P. S. Chua, D. Andison, The interface between glass and carbon fibers and thermosetting polymers, Polymer Composites, 6 (4) (1985) 242–248. https://doi: 10.1002/pc.750060409
[11]. B. Mu, C. Meyer, S. Shimanovich, Improving the interface bond between fiber mesh and cementitious matrix, Cement and Concrete Research, 32 (5) (2002) 783–787. https://doi: 10.1016/S0008-8846(02)00715-9.
[12]. J. Jiang, C. Jiang, B. Li, P. Feng, Bond behavior of basalt textile meshes in ultra-high ductility cementitious composites, Composites Part B: Engineering, 174 (2019) 107-022. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2019.107022.
[13]. F. de A. Silva, M. Butler, S. Hempel, R. D. Toledo Filho, V. Mechtcherine, Effects of elevated temperatures on the interface properties of carbon textile-reinforced concrete, Cement and Concrete Composites, 48 (2014) 26–34. https://doi: 10.1016/j.cemconcomp.2014.01.007
[14]. M.-T. Tran, X.-H. Vu, E. Ferrier, Experimental and numerical investigation of carbon textile/cementitious matrix interface behaviour from pull-out tests, Construction and Building Materials, 282 (2021) 1226-34. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2021.122634
[15]. M. Zhu, J. H. Zhu, T. Ueda, M. Su, F. Xing, A method for evaluating the bond behavior and anchorage length of embedded carbon yarn in the cementitious matrix, Construction and Building Materials, 255 (2020) 1190-67. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.119067
[16]. M. Zhu, J. H. Zhu, T. Ueda, K. Matsumoto, M. Su, Bond behavior of carbon fabric reinforced cementitious matrix (FRCM) composites considering matrix impregnation, Composite Structures, 262 (2021) 1133-50. https://doi: 10.1016/j.compstruct.2020.113350
[17]. M.-T. Tran, Caractérisation expérimentale et modélisation numérique du comportement thermomécanique à haute température des matériaux composites renforcés par des fibres, phdthesis, Université de Lyon, 2019.
[18]. M. Lu, H. Xiao, M. Liu, X. Li, H. Li, L. Sun, Improved interfacial strength of SiO2 coated carbon fiber in cement matrix, Cement and Concrete Composites, 91 (2018) 21–28. https://doi: 10.1016/j.cemconcomp.2018.04.007
[19]. S. R. Ferreira, F. de A. Silva, P. R. L. Lima, R. D. Toledo Filho, Effect of fiber treatments on the sisal fiber properties and fiber–matrix bond in cement based systems, Construction and Building Materials, 101 (2015) 730–740. https://doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.10.120
[20]. E. Grande, G. Milani, Interface modeling approach for the study of the bond behavior of FRCM strengthening systems, Composites Part B: Engineering, 141 (2018) 221–233. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2017.12.052
[21]. Z. I. Djamai, M. Bahrar, F. Salvatore, A. Si Larbi, M. El Mankibi, Textile reinforced concrete multiscale mechanical modelling: Application to TRC sandwich panels, Finite Elements in Analysis and Design, 135 (2017) 22–35. https://doi: 10.1016/j.finel.2017.07.003
[22]. A. Dalalbashi, B. Ghiassi, D. V. Oliveira, A. Freitas, Effect of test setup on the fiber-to-mortar pull-out response in TRM composites: Experimental and analytical modeling, Composites Part B: Engineering, 143 (2018) 250–268. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2018.02.010
[23]. G. Mazzucco, T. D’Antino, C. Pellegrino, V. Salomoni, Three-dimensional finite element modeling of inorganic-matrix composite materials using a mesoscale approach, Composites Part B: Engineering, 143 (2018) 75–85. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2017.12.057
[24]. Cao Minh Quyền, Chuyên đề 1: Nghiên cứu thực nghiệm xác định một số tính chất cơ học của bê tông cốt lưới sợi, Báo cáo chuyên đề NCS, Trường ĐH Giao thông vận tải, 2021.
[25]. Lê Minh Cường và cộng sự, Nghiên cứu chế tạo và xác định các đặc tính cơ học và độ bền của bê tông hạt mịn tính năng cao cốt lưới dệt ứng dụng trong công trình cầu, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ GD và ĐT mã số CTB2014-04-03, 2018.
[26]. Nguyễn Huy Cường, Ngô Đăng Quang, Vũ Văn Hiệp, Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử dính bám giữa lưới sợi các-bon với các loại bê tông hạt mịn sử dụng cát quartz và cát biển, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 59 (2017).
[27]. Huỳnh Xuân Ba, Phạm Duy Hữu, Phân tích thực nghiệm đánh giá ứng xử chịu cắt của dầm bê tông cốt thép được tăng cường bằng bê tông cốt lưới dệt sợi các bon, 2017.
[28]. Nguyễn Huy Cường, Vũ Văn Hiệp, Lê Đức Dũng, Nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép được tăng cường bằng bê tông cốt lưới dệt, 2018.
[29]. Nguyễn Thị Nhung, Phân tích sự phá hoại chọc thủng của bản bê tông cốt thép được gia cường bằng bê tông cốt lưới dệt, Báo cáo tổng kết đề tài Thạc sỹ, 2019.
[30]. Bùi Thị Loan, Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử của kết cấu sandwich tường gạch-bê tông cốt lưới dệt dưới tác dụng của tải trọng trong mặt phẳng, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Trường GTVT mã số T2018-XD-005, 2018.
[31]. Ngô Đăng Quang và cộng sự, Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt lưới dệt trong tăng cường kết cấu bê tông cốt thép ở vùng biển và hải đảo, Báo cáo tổng kết đề tài cấp Bộ GD và ĐT mã số B2018-GHA-16, 2019.
[32]. Trần Mạnh Tiến, Vũ Xuân Hồng, E. Ferrier, Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử kéo nhổ lưới sợi dệt các bon từ tấm bê tông cốt sợi, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, 15 (2021) 173-183. https://doi: 10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(6V)-15.
[33]. Nguyễn Thanh Hải, Nghiên cứu thực nghiệm xác định cường độ dính bám của bê tông cát biển với cốt lưới dệt sợi các bon, Báo cáo tổng kết đề tài, 2018.
[34]. ANSYS, Mechanical APDL Element Reference, ANSYS Inc, 14 (2011).
[35]. K. J. William, E. P. Warnke, Constitutive model for the triaxial behavior of concrete, Int,” in Association of Bridge and Structural Engineers, Seminar on Concrete Structure Subjected to Triaxial Stresses, Paper III-1, Bergamo, Italy, 1975.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
23/07/2023
Nhận bài sửa
24/08/2023
Chấp nhận đăng
10/10/2023
Xuất bản
15/10/2023
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Trần Mạnh, T., Hoàng Đình, P., Vũ Xuân, H., & Emmanuel, F. (1697302800). Nghiên cứu mô phỏng ứng xử kéo nhổ của cốt lưới dệt trong bê tông hạt mịn. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 74(8), 987-1001. https://doi.org/10.47869/tcsj.74.8.11
Số lần xem tóm tắt
49
Số lần xem bài báo
33
