Một nghiên cứu số về ảnh hưởng đặc trưng lớp kết dính tới sự làm việc của dầm thép cánh rộng chịu uốn gia cường GFRP

  • Phạm Văn Phê

    Khoa Công trình, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
    Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xây dựng (RACE), Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Nguyễn Xuân Huy

    Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xây dựng (RACE), Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam.
    Khoa Kỹ thuật xây dựng, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam.
Email: phe.phamvan@utc.edu.vn
Từ khóa: Dầm thép, GFRP, chất kết dính, ứng suất cắt, ứng suất peeling, sức kháng uốn tối đa.

Tóm tắt

Một nghiên cứu số được thực hiện trong nghiên cứu hiện tại để nghiên cứu ảnh hưởng đặc trưng cơ học của lớp kết dính tới sự làm việc của dầm thép cánh rộng gia cường uốn bằng tấm dán GFRP. Dựa trên một phần mềm phân tích kết cấu, một mô hình mô phỏng kết cấu dầm thép gia cường GFRP bằng các phần tử ba chiều được xây dựng. Các thông số vật liệu phi tuyến được nhập vào mô hình và các phân tích phi tuyến dựa trên phương pháp Riks được tiến hành. Các ảnh hưởng của sức kháng phá hoại và mô đun đàn hồi của lớp kết dính tới mô men uốn tối đa của hệ kết cấu và sự phân bố của các trường ứng suất trong lớp kết dính được nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu cho thấy: (i) Khi sức kháng phá hoại của chất kết dính cao lên, thì lớp kết dính sẽ chịu nhiều ứng suất cắt và ứng suất pháp hơn ở vùng biên và cả ở khu vực giữa nhịp. Bên cạnh đó, khi sức kháng phá hoại này đủ nhỏ, các ứng suất cắt và ứng suất pháp theo phương đứng (peeling) chỉ tập trung cao ở khu vực nhỏ ở biên (đầu tấm GFRP). (ii) Khi có cùng một sức kháng phá hoại, vật liệu kết dính có mô đun đàn hồi nhỏ hơn chịu nhiều ứng suất cắt hơn. (iii) Với lớp kết dính có sức kháng phá hoại lớn hơn thì mô men kháng của kết cấu cũng tăng lên. Khi sức kháng phá hoại của lớp kết dính đủ lớn, dạng phá hoại sẽ chuyển từ kiểu phá hoại lớp kết dính sang phá hoại tấm GFRP. Và (iv) Mô men tối đa của kết cấu tỉ lệ nghịch với giá trị mô đun đàn hồi của lớp kết dính, có thể do lớp kết dính có mô đun đàn hồi nhỏ hơn chịu nhiều ứng suất cắt hơn.

Tài liệu tham khảo

[1]. A.A. El Damatty, M. Abushagur, Testing and modeling of shear and peel behavior for bonded steel/FRP connections, Thin-Walled Structures, 41 (2003) 987-1003. https://doi.org/10.1016/S0263-8231(03)00051-X
[2]. A. El Damatty, M. Abushagur, M. A. Youssef, Experimental and analytical investigation of steel beams rehabilitated using GFRP sheets, Steel&Comp, 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, J. of comp. for const., 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]. K.A. Harries, A.J. Peck, E.J. Abraham, Enhancing stability of structural steel sections using FRP, Thin-walled structures, 47 (2009) 1092 - 1101. https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.10.007
[6]. M.A.A.Siddique, A.A. El Damatty, Enhancement of buckling capacity of steel plates strengthened with GFRP plates, Thin-Walled Structures, 60 (2012) 154-162. https://doi.org/10.1016/j.tws.2012.06.013
[7]. M.A.A. Siddique, A.A. El Damatty, Improvement of local buckling behaviour of steel beams through bonding GFRP plates, Composite Structures, 96 (2013) 44-56. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.08.042
[8]. P.V. Pham, M. Mohareb, A. Fam, Finite element formulation for the analysis of multilayered beams based on the principle of stationary complementary strain energy, Engineering Structures, 167C (2018) 287 -307. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.04.014
[9]. P.V. Pham, M. Mohareb, A. Fam, Lateral torsional buckling of steel beams strengthened with GFRP plate, Thin-walled structures, 131 (2018) 55-75. https://doi.org/10.1016/j.tws.2018.06.025
[10]. S. Kadam, Failure criteria for evaluating Strength of Adhesive joints, Master thesis, Technische University Delft. 2014.
[11]. FYFE, Tyfo S Saturant Epozy, Link: http://www.fyfeasia.com/-/media/Files/Fyfe/2013-Products/ Tyfo-S-Epoxy.ashx?la=en, Date: December 20th 2019.
[12]. Gurit, Spabond 345 Epoxy adhesive systems, Link: file:///C:/Users/Admin/Downloads/ Sp345%20Datasheet.pdf, Date: December 20th 2019.
[13]. Smith, S.T., Teng, J.G., Interfacial stresses in plated beams, Eng. Structs, 2001 (23) 857 - 871. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(00)00090-0

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
21/04/2020
Nhận bài sửa
15/05/2020
Chấp nhận đăng
26/05/2020
Xuất bản
28/06/2020
Chuyên mục
Công trình khoa học