Công thức nghiệm kín tính toán tải trọng mất ổn định của thanh dàn thép gia cường tấm dán ngoài
Email:
phe.phamvan@utc.edu.vn
Từ khóa:
Ổn định, thanh dàn thép, gia cường tấm dán FRP
Tóm tắt
Việc nghiên cứu mất ổn định đàn hồi của kết cấu dàn thép gia cường tấm FRP có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao khả năng chịu lực và độ bền công trình, đặc biệt khi nhu cầu sử dụng các vật liệu nhẹ, bền và hiệu quả ngày càng gia tăng. Nghiên cứu này xây dựng một công thức nghiệm kín đơn giản, dựa trên lý thuyết biến phân của thế năng biến dạng kết cấu, nhằm tính toán tải trọng tới hạn và dạng mất ổn định của thanh dàn thép có gia cường FRP. Kết quả tính toán từ công thức được kiểm chứng và cho thấy sự phù hợp với lời giải số bằng phần mềm phân tích kết cấu, chứng minh tính chính xác và khả năng ứng dụng của mô hình. Thông qua phân tích tham số, nghiên cứu chỉ ra rằng (i) tấm FRP với hướng sợi 0° tạo ra tải trọng mất ổn định lớn nhất, trong khi các tấm có góc bằng hoặc lớn hơn ± 45° gần như không ảnh hưởng đến tải trọng, (ii) tải trọng mất ổn định tăng tuyến tính theo chiều dày tấm dán, và (iii) việc sử dụng FRP mang lại hiệu quả rõ rệt trong gia cường dàn thép. Những kết quả này khẳng định tính khả thi của công thức đề xuất, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học hữu ích cho thiết kế và gia cường kết cấu thép bằng vật liệu FRP trong thực tiễnTài liệu tham khảo
[1]. H. Xin, Y. Liu, A.S. Mosallam, J. He, A. Du, Evaluation on material behaviors of pultruded glass fiber reinforced polymer (GFRP) laminates, Composite Structures, 182 (2017) 283-300. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.09.006
[2]. A. El Damatty, M. Abushagur, M. A., Youssef, Experimental and analytical investigation of steel beams rehabilitated using GFRP sheets, Steel & Composite Structures, 3 (2005) 421-438. https://doi.org/10.12989/scs.2003.3.6.421
[3]. E. Accord, C.J. Earls, Use of fiber-reinforced polymer composite elements to enhance structural steel member ductility, Journal of composite for construction ASCE, 10 (2006) 337-344. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2006)10:4(337
[4]. M. Youssef, Analytical Prediction of the Linear and Nonlinear Behaviour of Steel Beams Rehabilitated using FRP Sheets. Engineering Structures, 28 (2006) 903-911. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2005.10.018
[5]. M.A.A. Siddique, A.A. El Damatty, Improvement of local buckling behavior of steel beams through bonding GFRP plates, Composite Structures, 96 (2013) 44–56. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.08.042
[6]. K.A. Harries, A.J. Peck, E.J. Abraham, Enhancing stability of structural steel sections using FRP, Thin-walled structures, 47 (2009) 2092-1101. https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.10.007
[7]. R.M. Jones, Mechanics of Composite Materials, 2nd ed., Taylor & Francis, Philadelphia, 1998.
[8]. J.N. Reddy, Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells – Theory and Analysis, 2nd edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2004.
[9]. P.V. Phe, M. Mohareb, A. Fam, Lateral Torsional Buckling Analysis of Steel Beams Strengthened with GFRP plate, Journal of Thin-Walled Structures, 131 (2018) 55-75. https://doi.org/10.1016/j.tws.2018.06.025
[10]. U.A. Girhammar, D.H. Pan, Exact static analysis of partially composite beams and beam-columns, International Journal Mechanical Sciences, 49 (2007) 239–255. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.005
[11]. N. Challamel, U.A. Girhammar, Lateral-torsional buckling of vertically layered composite beams with interlayer slip under uniform moment, Engineering Structures, 34 (2012) 505–513. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.10.004
[12]. S. Schnabl, I. Planinc, Inelastic buckling of two-layer composite columns with nonlinear interface compliance, Int. J. Mechanical Sciences, 53 (2011) 1077-1083. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2011.09.002
[13]. M.Z. Kabir, A.E. Seif, Lateral-Torsional Buckling of Retrofitted Steel I-Beams Using FRP Sheets, Int. J. Science and Tech., Transaction A: Civil Engineering, 17 (2010) 262-272. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-17487-2_202
[14]. S. Shojaee, N. Valizadeh, E. Izadpanah, T. Bui, T.V. Vu, Free vibration and buckling analysis of laminated composite plates using the NURBS-based isogeometric finite element method, Composite Structures, 94 (2012) 1677-1693. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.01.012
[15]. P.V. Phe, An innovated theory and closed form solutions for the elastic lateral torsional buckling analysis of steel beams/columns strengthened with symmetrically balanced GFRP laminates, Engineering Structures, 256 (2022) 114046. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114046
[2]. A. El Damatty, M. Abushagur, M. A., Youssef, Experimental and analytical investigation of steel beams rehabilitated using GFRP sheets, Steel & Composite Structures, 3 (2005) 421-438. https://doi.org/10.12989/scs.2003.3.6.421
[3]. E. Accord, C.J. Earls, Use of fiber-reinforced polymer composite elements to enhance structural steel member ductility, Journal of composite for construction ASCE, 10 (2006) 337-344. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2006)10:4(337
[4]. M. Youssef, Analytical Prediction of the Linear and Nonlinear Behaviour of Steel Beams Rehabilitated using FRP Sheets. Engineering Structures, 28 (2006) 903-911. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2005.10.018
[5]. M.A.A. Siddique, A.A. El Damatty, Improvement of local buckling behavior of steel beams through bonding GFRP plates, Composite Structures, 96 (2013) 44–56. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.08.042
[6]. K.A. Harries, A.J. Peck, E.J. Abraham, Enhancing stability of structural steel sections using FRP, Thin-walled structures, 47 (2009) 2092-1101. https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.10.007
[7]. R.M. Jones, Mechanics of Composite Materials, 2nd ed., Taylor & Francis, Philadelphia, 1998.
[8]. J.N. Reddy, Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells – Theory and Analysis, 2nd edition, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2004.
[9]. P.V. Phe, M. Mohareb, A. Fam, Lateral Torsional Buckling Analysis of Steel Beams Strengthened with GFRP plate, Journal of Thin-Walled Structures, 131 (2018) 55-75. https://doi.org/10.1016/j.tws.2018.06.025
[10]. U.A. Girhammar, D.H. Pan, Exact static analysis of partially composite beams and beam-columns, International Journal Mechanical Sciences, 49 (2007) 239–255. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.005
[11]. N. Challamel, U.A. Girhammar, Lateral-torsional buckling of vertically layered composite beams with interlayer slip under uniform moment, Engineering Structures, 34 (2012) 505–513. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.10.004
[12]. S. Schnabl, I. Planinc, Inelastic buckling of two-layer composite columns with nonlinear interface compliance, Int. J. Mechanical Sciences, 53 (2011) 1077-1083. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2011.09.002
[13]. M.Z. Kabir, A.E. Seif, Lateral-Torsional Buckling of Retrofitted Steel I-Beams Using FRP Sheets, Int. J. Science and Tech., Transaction A: Civil Engineering, 17 (2010) 262-272. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-17487-2_202
[14]. S. Shojaee, N. Valizadeh, E. Izadpanah, T. Bui, T.V. Vu, Free vibration and buckling analysis of laminated composite plates using the NURBS-based isogeometric finite element method, Composite Structures, 94 (2012) 1677-1693. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.01.012
[15]. P.V. Phe, An innovated theory and closed form solutions for the elastic lateral torsional buckling analysis of steel beams/columns strengthened with symmetrically balanced GFRP laminates, Engineering Structures, 256 (2022) 114046. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114046
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
29/08/2025
Nhận bài sửa
29/10/2025
Chấp nhận đăng
10/12/2025
Xuất bản
15/12/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Đoàn Tấn, T., Cao Thị Mai, H., Phạm Văn, P., Nguyễn Xuân, H., & Nguyễn Đức, B. (1765731600). Công thức nghiệm kín tính toán tải trọng mất ổn định của thanh dàn thép gia cường tấm dán ngoài. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(9), 1243-1253. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.9.8
