Đánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tông

51 14 0
  • Loading ...
1/51 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 25/11/2016, 13:47

Đánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tôngĐánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tôngĐánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tôngĐánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tôngĐánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tôngĐánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tông MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Mục đích nghiên cứu của đề tài: 3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: 4 Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN VÀ ỨNG XỬ CỦA BÊ TÔNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG LÂU DÀI 1.1 Cơ chế của từ biến bê tông 1.1.1 Cơ chế của từ biến 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến từ biến 1.1.3 Bản chất của biến dạng từ biến 1.2 Ứng xử của bê tông tác dụng của tải trọng lâu dài 11 1.2.1 Biến dạng của bê tông tác dụng của tải trọng lâu dài 11 1.2.2 Sự phát triển của vết nứt bê tông 14 1.2.3 Sự phá hủy của bê tông chịu nén lâu dài 16 1.2.4 Sự thay đổi độ bền của bê tông theo thời gian 19 1.3 Biến dạng của bê tông chịu tải trọng lâu dài 19 1.4 Kết luận chương 20 CHƯƠNG 2: MỐI QUAN HỆ GIỮA TỪ BIẾN PHI TUYẾN VỚI SỰ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG CHỊU NÉN MỘT TRỤC 21 2.1 Cơ chế chung 21 2.2 Mô hình lý thuyết 23 2.3 Khả áp dụng của giả thiết đồng dạng 28 CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT 32 3.1 Mục tiêu 32 3.2 Từ biến phi tuyến 33 3.3 Ảnh hưởng của tốc độ tăng tải 38 3.4 Vai trò của vết nứt 40 3.5 Điều chỉnh kết thí nghiệm 41 3.6 Thông số nghiên cứu 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 PHỤ LỤC 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Trong thập niên qua, công trình bê tông được xây dựng nhiều Giá trị an toàn của chúng ngày trở nên quan trọng phức tạp Việc tìm kiếm đặc tính của bê tông tác dụng của điều kiện làm việc thực tế điều quan trọng nhất Kết cấu bê tông nói chung làm việc thời gian dài Chúng ta biết tổng biến dạng của bê tông tác dụng của tải trọng lâu dài gồm có biến dạng từ biến tuyến tính, biến dạng từ biến phi tuyến biến dạng phá hủy, điều có nguyên nhân sự phát triển siêu vi vết nứt Việc nghiên cứu lĩnh vực này thể đặc tính của bê tông chịu tác dụng của tải trọng dài hạn khác với việc chịu tác dụng của tải trọng ngắn hạn Mẫu bê tông bị phá hủy sau chu kì nào tác dụng của tải trọng nhỏ sức chịu đựng thông thường của Những nghiên cứu chưa giải thích được chế phá hủy của bê tông tác dụng của tải trọng lâu dài Nghiên cứu khảo sát trạng thái từ biến của bê tông chịu nén mối quan hệ của với sự phát triển vết nứt chịu nén trục Do việc nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt bê tông nhằm giải thích chất vai trò của biến dạng từ biến tuyến tính phi tuyến với dấu hiệu phá hủy của bê tông chịu tải trọng lâu dài Mục đích nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu sâu thêm về chế phá hủy từ biến bê tông tải trọng tác dụng lâu dài gây Làm sáng tỏ việc giả thiết đồng dạng biến dạng từ biến phi tuyến tuyến tính (điều này công nhận thiết kế với cấp ứng suất nhỏ 70% độ bền chịu nén của bê tông) không khác nhiều bê tông chịu tải trọng lâu dài, là nguyên nhân của sự phát triển vết nứt không ổn định Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Trạng thái từ biến của bê tông chịu nén mối quan hệ của với sự phát triển vết nứt chịu nén trục - Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt bê tông Phương pháp nghiên cứu: Giả thiết tất biến dạng từ biến bê tông làm xuất siêu vi vết nứt Tính xác của giả thiết này được kiểm tra lại kết thí nghiệm Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: -Ý nghĩa khoa học: Làm sáng tỏ vấn đề tất biến dạng từ biến bê tông làm xuất siêu vi vết nứt Tính xác của được kiểm tra lại kết thí nghiệm -Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần bổ sung vào tiêu chuẩn phá hủy của bê tông Theo tiêu chuẩn bê tông bị vỡ tải trọng lâu dài biến dạng phi đàn hồi không tăng làm phát triển từ bên lòng vật liệu với cấp ứng suất xác định Qua nghiên cứu làm sáng tỏ thêm vấn đề là độ bền lâu dài của bê tông mà tại giả thiết là 85% độ bền ngắn hạn không phù hợp với bê tông cường độ cao Trong nhiều trường hợp, độ bền lâu dài của bê tông được tăng lên tới 65 – 70% độ bền ngắn hạn nếu làm tăng thêm cường lực nén giới hạn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG TỪ BIẾN VÀ ỨNG XỬ CỦA BÊ TÔNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG LÂU DÀI 1.1 Cơ chế của từ biến bê tông 1.1.1 Cơ chế từ biến Từ biến là tượng biến dạng tăng lên theo thời gian tác dụng của tải trọng không đổi tác dụng dài hạn.Ttừ biến là tác nhân phụ thuộc vào thời gian và có vai trò khá quan trọng việc tính toán, thiết kế công trình Từ biến bê tông được gắn với sự thay đổi biến dạng theo thời gian tại vùng của dầm và cột chịu ứng suất nén thường xuyên Nếu đặt tải trọng không đổi theo thời gian lên mẫu bê tông thường (thí nghiệm từ biến), nhận được biến dạng gấp đôi sau vài tuần, gấp ba sau vài tháng và gấp năm sau vài năm điều kiện cực đại Có thể nhận thấy tượng tương tự đặt tải trọng kéo, uốn Từ biến của bê tông phụ thuộc vào nhiều thông số sau: chất của bê tông, tuổi đặt tải và nhất là các điều kiện môi trường Trong trường hợp bỏ tải, ta quan sát thấy sự giảm tức thời của biến dạng (giá trị tuyệt đối rất gần với biến dạng của mẫu tham khảo chịu tải tuổi này), gọi là biến dạng phục hồi Tuy nhiên biến dạng này nhỏ nhiều từ biến tương ứng, xét về giá trị tuyệt đối, và ổn định sau vài tuần Tính chất lý của vật liệu rất phức tạp quá trình chịu lực, môi trường nhiệt độ lớn thời gian chịu tải kéo dài Bởi điều kiện đó, cấu tạo tinh thể của vật liệu thay đổi về hình dáng và cách xếp Sự thay đổi dẫn đến sự thay đổi chất vật lý và học của vật liệu Quan hệ ứng suất, biến dạng, tốc độ biến dạng và thời gian biến dạng của vật liệu trở nên khác phức tạp Để mô tả được tính chất của vật liệu người ta tiến hành mô hình hóa các tính chất này, từ thành lập các phương trình và tìm các quy luật học tương ứng Tuy việc mô hình hóa cho diễn tả gần nhất trạng thái làm việc thực tế của vật liệu là tương đối song việc giải các phương trình lại gặp khó khăn về mặt toán học 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến từ biến Tải trọng: Với các tải trọng thay đổi, người ta xét từ biến tỉ lệ với tải trọng đặt vào, nhiên từ 50% tải trọng phá hủy, tăng nhanh ứng suất ( quan hệ phi tuyến) Bản chất bê tông: Từ biến biến đổi giống biến dạng tức thời, trừ các loại bê tông đặc biệt có các đặc trưng riêng với số động học về quá trình mất nước khác biệt: là trường hợp bê tông nhẹ có cốt liệu rỗng, chứa nước, từ biến nhỏ bê tông thường có cường độ; Các điều kiện môi trường: sự trao đổi nước với bên ngoài, từ biến, gọi là từ biến riêng, gần tỉ lệ với lượng nước bay hơi, và loại bê tông sấy khô 1050C thường tượng từ biến, thực tế, bê tông bị mất nước ít nhiều tùy theo khí hậu và sự thay đổi này dẫn đến từ biến lớn, hai đến ba lần từ biến riêng: ta giải thích tượng từ biến mất nước này ảnh hưởng của cấu trúc liên quan đến co ngót mất nước: mẫu không chịu tải, quá trình mất nước dẫn đến các biến dạng tự bề mặt nhanh và lớn so với tâm, điều này dẫn đến bề mặt chịu kéo và có vết nứt; mẫu chịu tải nén, ta làm giảm nứt và sự mất nước thể các biến dạng lớn hơn; hiệu ứng này không hoàn toàn được định lượng chắn giải thích phần quan trọng tượng từ biến mất nước; ngoài cho phép giải thích rõ ràng hiệu ứng tỉ lệ các cấu kiện dầy, sự mất nước bị giới hạn bề mặt và gần với từ biến riêng, chịu kéo và nứt bề mặt Hình 1.1 Biến dạng đàn hồi từ biến của bê tông Hình 1.2 Biến dạng từ biến của bê tông thường các điều kiện độ ẩm khác nhau; I– Mẫu mất nước tự nhiên; II– Mẫu có bề mặt được bôi lớp nhựa cách nước sau tháo khuôn; III– Mẫu được sấy khô 400C 35 ngày, sau bôi lớp nhựa cách nước [1] 1.1.3 Bản chất biến dạng từ biến Từ biến và phục hồi từ biến là tượng liên quan, chất của chúng không rõ ràng Sự thực là từ biến phục hồi phần phần này gồm có phần chuyển động đàn hồi-dẻo phục hồi (gồm có pha nhớt tuý và pha dẻo tuý) và là bién dạng dẻo không phục hồi Biến dạng đàn hồi thường được phục hồi dỡ tải Biến dạng dẻo không phục hồi được, phụ thuộc vào thời gian, và tỷ lệ biến dạng dẻo và ứng suất tác dụng, hay ứng suất và tốc độ biến dạng Biến dạng nhớt không phục hồi dỡ tải, luôn phụ thuộc vào thời gian và có tỷ lệ tốc độ biến dạng nhớt và ứng suất tác dụng, và ứng suất và biến dạng tại thời điểm cụ thể Những loại biến dạng khác này được tổng kết bảng 1.1 Bảng 1.1 Các loại biến dạng Loại biến dạng Tức thời Phụ thuộc vào thời gian Có thể phục hồi Đàn hồi Đàn hồi-muộn Không thể phục hồi Dẻo Nhớt Một cách xử lý hợp lý phần phục hồi từ biến quan sát được cách sử dụng nguyên tắc tổng hợp biến dạng, được phát triển McHenry Những trạng thái này có biến dạng được tạo bê tông tại thời điểm t bất kỳ sự tăng lên của ứng suất tại thời điểm bất kỳ t và độc lập với tác động của bất kỳ ứng suất tác dụng sớm hay muộn t0 Sự tăng lên của ứng suất được hiểu là tăng lên của ứng suất nén ứng suất kéo, là sự giảm nhẹ của tải trọng Sau nếu ứng suất nén mẫu thử được loại bỏ tại thời điểm t1, sự phục hồi từ biến giống từ biến của mẫu thử tương tự chịu tải trọng ứng suất nén tại thời điểm t1 Phục hồi từ biến là sự khác của biến dạng thực tại thời điểm bất kỳ và biến dạng dự kiến nếu mẫu thử tiếp tục chịu ứng suất ban đầu So sánh của biến dạng thực và biến dạng tính toán (giá trị tính toán thực tế là sự khác hai đường cong thực nghiệm) đối với “bê tông bị bịt kín”, có từ biến gốc Dường như, mọi trường hợp, biến dạng thực sau dỡ tải cao biến dạng dư được dự đoán theo nguyên tắc tổng hợp từ biến Do từ biến thực nhỏ giá trị tính toán Sai sót tương tự được tìm thấy nguyên tắc này áp dụng cho mẫu thử chịu ứng thay đổi Dường nguyên tắc này không hoàn toàn thoả tượng từ biến và phục hồi từ biến Tuy nhiên nguyên tắc tổng hợp biến dạng, thuận tiện Nó ngụ ý từ biến là tượng đàn hồi chậm mà sự phục hồi hoàn toàn nói chung bị ngăn cản quá trình hydrat hoá của xi măng Bởi đặc tính của bê tông tuổi muộn thay đổi rất ít theo thời gian, từ biến của bê tông tải trọng lâu dài tác dụng lên thời điểm sau khoảng vài năm phục hồi hoàn toàn, điều này chưa được thực nghiệm khẳng định Cần nhớ nguyên tắc tổng hợp này gây sai sót nhỏ bỏ qua điều kiện bảo dưỡng dạng khối, nơi mà có từ biến gốc Khi từ biến khô xảy ra, sai sót lớn và phục hồi từ biến bị đánh giá sai đáng kể Vấn đề về chất của từ biến được tranh luận và bàn thêm Vị trí từ biến xảy là vữa xi măng thuỷ hoá, và từ biến gắn liền với sự dịch chuyển bên dính bám hay kết tinh của nước, ví dụ quá trình thấm hay rò rỉ nước Các thí nghiệm của Glucklich chứng tỏ bê tông sự bay của nước thực tế là từ biến Tuy nhiên, sự thay đổi mức độ từ biến tại nhiệt độ cho thấy hoàn cảnh đó, nước ngừng ảnh hưởng và thân chất gel gây biến dạng từ biến Bởi từ biến xảy khối bê tông, và sự rò rỉ nước bên ngoài đóng vai trò không quan trọng đến quá trình từ biến gốc, quá trình diễn từ biến khô Tuy nhiên, sự rò tỉ nước bên từ các lớp chứa nước sang lỗ rỗng là lỗ rỗng mao dẫn là xảy Một chứng cứ gián tiếp thể vai trò của lỗ rỗng là mối liên hệ từ biến và cường độ của vữa xi măng thuỷ hoá: nên có công thức liên hệ từ biến và số lượng tương đối của lỗ rỗng tự do, và thấy lỗ rỗng cấu trúc gel ảnh hưởng đến cường độ và từ biến; tuổi muộn lỗ rỗng gắn liền với tượng rò rỉ nước Thể tích của lỗ rỗng là hàm số của tỷ lệ nước/xi măng và bị ảnh hưởng của mức độ thuỷ hoá Lỗ rỗng mao quản chứa đầy nước chịu áp lực thuỷ tĩnh bể nước Do vậy, sự rò rỉ nước bên là bất kì điều kiện lưu trữ nào Hiện tượng từ biến của mẫu thử không co ngót không bị ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của môi trường cho thấy nguyên nhân gây từ biến “trong không khí” và “trong nước” là giống Đường cong từ biến theo thời gian cho thấy sự giảm từ biến là không xác định theo độ dốc của nó, và có câu hỏi là liệu có hay không sự giảm từ từ, theo chế của từ biến Có thể hiểu tốc độ giảm với chế giống liên tục và rộng khắp, có lý để tin sau nhiều năm tác dụng của tải trọng, chiều dầy của lớp bị thấm nước giảm đến giá trị giới hạn và có thí nghiệm ghi lại từ biến sau nhiều nhất là 30 năm Do đó, phần từ biến chậm, dài hạn là nguyên nhân khác chứ rò rỉ nước biến dạng phát triển có sự tồn tại của số nước bay Nguyên nhân này là chảy nhớt hay trượt các 10 nét dứt hình 3.3c) Nó được quan sát thấy ngày ngày (lúc tắt đầu gia tải) biến dạng dư của mẫu thử hầu hết tương ứng với từ biến tuyến tính Việc phát triển của hệ số đồng dạng  được tìm thấy Hình 3.3b, tại giá trị rất lớn thời điểm bắt đầu và sau gia tăng nhanh chóng và vào ổn định Giá trị (theo thời gian) được dự tính tiến sát tới  =1.3, nếu phần lại của biến dạng phi tuyến được bỏ qua, được so sánh với biến dạng từ biến tuyến tính, được đề nghị xu hướng thể theo ngày cuối Nhiều giá trị được giả thiết tính toán hệ số từ biến tuyến tính tại thời điểm kết thúc (∞,28) = 2.2 (kết này thu được sự điều chỉnh biểu thức từ biến của MC-90 kết thí nghiệm) đưa c(t0) = 1‰ cc,nl = 0.77‰ (thu được từ hình 10c) công thức (2.9): Giá trị  =1.3 kết chấp nhận được với môn lý thuyết dự đoán khác dựa giả thiết đồng dạng ( =1 + 2(c/fc)4 = 1.25, xem công thức (5) Cuối cùng, thí nghiệm tương tự đưa với lịch sử gia tải tương tự cho mẫu thí nghiệm 1.5 (tải trọng tác dụng lâu dài + gia tải), với cấp ứng suất ban đầu cao hơn, để rút ngắn thời gian phá hỏng tải trọng lâu dài Các mẫu thí nghiệm này được phép để thể biến dạng từ biến phi tuyến vòng ít phút Kết minh họa hình 3.3d,cho mẫu thí nghiệm, mẫu mà tải trọng được tăng các trường hợp khác của tiến trình từ biến phi tuyến, giống kết đạt được của kiểu ứng xử của trường hợp (vết nứt phát triển, mẫu 1.6); trường hợp (vết nứt phát triển ổn định, mẫu 1.7) và trường hợp (vết ứt phát triển không ổn định, mẫu 1.8) 37 Những kết thể sau sự phát triển của biến dạng từ biến phi tuyến, mẫu thí nghiệm khả chịu thêm tải trọng Tuy nhiên, lịch sử xếp tải trước được ghi lại ứng suất tăng thêm dựa số lượng biến dạng phi tuyến phát triển trình từ biến phi tuyến Xa quá trình tăng tải, độ cứng tương tự phạm vi đàn hồi, với bê tông không bị phá hủy hư hỏng nhẹ Tuy nhiên bê tông bị nứt đáng kể, biến dạng từ biến phi tuyến phát triển suốt quá trình tăng tải và độ cứng đương nhiên là nhỏ 3.3 Ảnh hưởng của tốc độ tăng tải Hình 3.4 Kết thí nghiệm về ảnh hưởng của tốc độ tăng tải đến độ bền của bê tông; a) thứ 1; b) thứ 2; c) đồ thị về độ bền chịu nén không thứ nguyên của bê tông hàm số của tải trọng theo thời gian 38 Sự giống được thiết lập tác động của tải trọng lâu dài của tốc độ tăng tải đối với phá hủy của vật liệu Tác động của tốc độ tăng tải được nghiên cứu Rusch (1960) tại được xem xét số quy tắc (ví dụ CEB MC 90) Một vài thí nghiệm được đưa tác giả, cách thay đổi tốc độ của chuyển vị bắt buộc () mẫu thông thường Những thí nghiệm được thực mẫu bê tông giống khác tuổi (1.5 tháng tháng, thứ sau đây) và tốc độ chuyển vị khác ( ) Kết thể Hình 3.4 Cả hai thí nghiệm đều thể đặc điểm ứng sử giống của ứng suất lớn nhất (độ bền) tốc độ tăng tải chậm Điều này dường hợp lý, từ tốc độ tăng tải chậm ngầm hiểu tải trọng tác dụng theo thời gian với chu kì lớn, làm cho vết nứt có khả phát triển theo cách tương tự của thí nghiệm từ biến túy, cho đến phá hủy vật liệu (điều này là giải thích cho sự ứng sử tương tự của bê tông trẻ hơn, 1, của bê tông già hơn, 2) Tuy nhiên, sự phát triển của siêu vi vết nứt (cái mà được cân nhắc mẫu dự kiến dựa tỉ lệ c/fc) không nhanh tác dụng của sự tăng tải thí nghiệm từ biến đơn với tải trọng lâu dài (ví dụ tác dụng tại thời điểm giá trị lớn nhất của từ lúc bắt đầu thí nghiệm) Đây là vị trí vết nứt lan truyền từ lúc bắt đầu thí nghiệm thí nghiệm từ biến đơn không thí nghiệm với tốc độ tăng tải Kết này thu được với tốc độ tăng tải khác và được so sánh hình 3.4c, với việc liên quan đến thí nghiệm từ biến phi tuyến MC-90 công thức tốc độ tăng tải Một điều ý thí nghiệm từ biến phi tuyến, độ bền thấp tìm được tương xứng với thí nghiệm 39 về tốc độ tăng tải Điều này chứng minh nghiên cứu trước sự phát triển của siêu vi vết nứt 3.4 Vai trò của vết nứt Hình 3.5 Giai đoạn phục hồi kép; biểu đồ ứng suất- biến dạng và đồ thị của vết nứt lớn nhất hàm số của biến dạng chính; a) 1; b) Để nghiên cứu sự phát triển của vết nứt tiến trình từ biến, có thí nghiệm được kiến nghị cho giai đoạn nghỉ kép (ví dụ không gia tải chuyển vị của kích thủy lực số) Mỗi giai đoạn, số lượng của vết nứt bề rộng của được ghi lại việc đo bề rộng vết nứt bề mặt của mẫu thử sử dụng thiết bị thủ công Các kết thể vết nứt có ảnh hưởng lớn cấp ứng suất lớn 60% độ bền nén (Hình 3.5) Giai đoạn nghỉ cho thấy sự từ biến phi tuyến cách rõ rệt biến dạng giả dẻo giống tiến trình nứt, được xác nhận nghiên cứu thí nghiệm bê tông các độ tuổi khác (48 ngày và tháng) Đã quan sát được 40 ảnh hưởng của tuổi của bê tông nhỏ nhất, biến dạng từ biến phi tuyến phát triển suốt giai đoạn phục hồi (relaxation) tác động chủ yếu đến nứt bê tông 3.5 Điều chỉnh kết thí nghiệm Trong hình 3.6, mô hình dự kiến được thể phù hợp kết của thí nghiệm 1.1 đến 1.4 Đường cong đơn thu được sử dụng biểu diễn chi tiết thích của bài báo này Điểm giới hạn từ biến (bao gồm biến dạng từ biến tuyến tính phi tuyến) thu được giả thiết hệ số từ biến tuyến tính 2.2 (phần 4.2) cho tất mẫu dùng công thức (5) cho việc xác định biến dạng từ biến phi tuyến Những phá hủy tiêu biểu tác dụng của tải trọng lâu dài được tìm thấy để cân nhắc giá trị từ biến phi tuyến của đường bao đơn và trạng thái trước đây, giả thiết hư hỏng phát triển biến dạng từ biến phi tuyến 2/3 giá trị biến dạng phi đàn hồi Như từ giá trị của hệ số  biết công thức (5), quan điểm của công thức (11) biến dạng từ biến tuyến tính lan truyền tại lúc phá hủy được đánh giá theo tổng (biến dạng từ biến tuyến tính + phi tuyến) Thể hình 3.6, điểm đặc trưng cho phá hủy bê tông rất hạn chế cho đường bao gồm có hai đường cong, phía với nhánh được làm mềm (phá hủy tải trọng lâu dài) và phía với nhánh đơn được làm tăn lên (giới hạn từ biến) Sự phát triển của biến dạng theo thời gian thu được từ công thức (12) xa được đối chiếu Hình 14 cho kết tương tự 41 Hình 3.6 Đường cong ứng suất biến dạng cho mẫu thử 1.1 đến 1.4 phù hợp với đường bao tải trọng lâu dài đề xuất Hình 3.7 Sự phát triển của biến dạng dư mẫu 1.1 đến 1.4 và đối chiếu với mô hình giả thiết đề xuất Một phận của đường bao quan hệ với giới hạn từ biến, kết biểu diễn Hình 3.8, với việc tăng tải của mẫu thử 1.5, cho thấy chấp nhận thỏa mãn biến dạng dẻo trễ biến dạng tăng lên được tìm thấy sự chuyển đường cong đơn sang phải Kết thỏa mãn hoàn hảo với mô hình giả thiết đề nghị (Hình 2.3) Hơn thế nữa, ứng sử với việc tăng tải, mô hình phù hợp vơi kết đạt được hình 3.3a,d,e Hình 3.5 Hệ số tải trọng tương tự hệ số đàn hồi bất cứ mà biến dạng phi đàn hồi (sau là siêu vi vết nứt 42 phá hủy của vật liệu) nhỏ, điều giảm biến dạng phi đàn hồi lớn Mô hình đề nghị này được sử dụng để mô tả kết thí nghiệm của Rusch (1960) Hệ số đồng dạng được tính toán công thức (5) việc mô tả quy luật phân tích đường cong đơn chi tiết thích Việc làm cho phù hợp của kết thí nghiệm rất thực tế (Hình 3.9) Hình 3.8 Mẫu thử 1.5: a) biểu đồ ứng suất biến dạng; b) biến dạng phát triển theo thời gian Hình 3.9 Sự so sánh của mô hình lý thuyết đề nghị với kết thí nghiệm của Rusch (1960) 43 3.6 Thông số nghiên cứu Ảnh hưởng của độ bền ngắn hạn của bê tông (fc) hệ số từ biến tuyến tính độ bền dài hạn của bê tông (f*c – Hình 3.10a) được nghiên cứu mục này, lợi dụng mô hình đề nghị Độ bền ngắn hạn của bê tông được cho khoảng (20 đến 100 Mpa) Việc tương xứng biểu đồ ứng suất – biến dạng (Hình 3.10b) thu được quy luật phân tích chi tiết thích (với giả thiết trạng thái tải trọng điều kiện thí nghiêm: c/t  10-5/giây) Mặc dù được mở rộng cho bê tông cường độ thông thường, mô hình đề nghị được áp dụng cho bê tông cường độ cao để nghiên cứu ảnh hưởng của độ giòn độ bền lâu dài của bê tông (trong tài liệu khác, ứng xử của bê tông cường độ cao được giả thiết tương tự với bê tông cường độ thông thường với vấn đền từ biến phi tuyến nứt siêu vi) Hai trường hợp được nghiên cứu, với độ dày quy đổi (e = 2Ac/u = 80 mm, Ac diện tích mặt cắt ngang u chu vi của nó) thời gian đặt tải (t0 = 28 ngày) và độ ẩm được giả thiết tương ứng 95% 60%; kết tương ứng cho hệ số từ biến tuyến tính là 1.3 đến 2.9 cho trường hợp độ bền nén của bê tông 30Mpa Các kết được so sánh với thí nghiệm của Rusch (1960) Foure (1985) hình 3.10c, ý tỉ số f*c/fc ổn định Hơn thế nữa, tính hợp lý của giá trị f*c/fc = 0.85, giả thiết thực tiễn và được chọn kết thí nghiệm của Rusch (1960), chấp nhận với fc có giá trị từ 30 đến 40 Mpa Chú ý giới hạn này tương ứng với giá trị trung bình phân tích thông kê đóng vai trò quyết định giá trị đặc trưng cho giới hạn 44 Hình 3.10 Độ bền lâu dài của bê tông: a) định nghĩa cho độ bền ngắn và độ bền lâu dài, tương ứng fc f*c (đường chấm là đường bao đơn hình lưỡi trai); b) đồ thị của sự phân tích biểu đồ ứng suất – biến dạng sử dụng thông số nghiên cứu; c) đồ thị của fc*/fc theo mô hình đề xuất so sánh với kết thí nghiệm của Rusch (1960) và Foure (1985); đọ dày tương đương 80mm; thời gian đặt tải 28 ngày, độ ẩm tương ứng 95% (đường A) và 60% (đường B) Mặc dù mô hình không được mở rộng cho bê tông cường độ cao, thí nghiệm của Foure cho cường độ tới 80Mpa thu được kết phù hợp Tỉ số fc*/fc rõ ràng gia tăng nhiều trường hợp, giá trị giới hạn của chúng tới 0.6 0.7 rất hợp lý Nguyên nhân cho việc gia tăng hệ số fc*/fc với fc được tìm tính giòn của bê tông cường độ cao, mà giảm bớt giá trị của biến dạng phi hồi (c,in), điều làm phát triển tỉ số ứng suất/độ bền Để hạn chế tác động này, khả biến dạng phi đàn hồi của bê tông được tăng lên (ví dụ cho việc thêm vào thớ dọc việc 45 giới thiệu lực nén hạn chế, xem Hình 3.11) Theo cách này, tỉ số fc*/fc được gia tăng Trong nhiều trường hợp, nghiên cứu rộng cho ứng xử của bê tông cường độ cao cấp ứng suất cao được yêu cầu để kiểm tra khả áp dụng của giả thiết tới việc tác động hỗn hợp từ vết nứt ban đầu sự phát triển biến dạng từ biến phi tuyến được phân biệt để giả thiết tài liệu cho chất kết dính khác Hình 3.11 Gia tăng khả biến dạng phi đàn hồi của bê tông việc thêm vào cốt sợi việc gia tăng áp lực hạn chế 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Mối quan hệ biến dạng từ biến phi tuyến nứt bê tông được nghiên cứu tài liệu này để mô tả hư hỏng sảy của bê tông chịu tác dụng của tải trọng lâu dài Mô hình vật lý được đề xuất để mô tả biến dạng từ biến phi thuyến được giả thiết có tính phi đàn hồi có quan hệ với việc nứt siêu vi Tiêu chuẩn phá hủy được đề nghị Theo tiêu chuẩn này, bê tông bị vỡ tải trọng lâu dài biến dạng phi đàn hồi không tăng làm phát triển từ bê lòng vật liệu với cấp ứng suất xác định Một thí nghiệm được đưa để làm hợp lý việc giả thiết trước trạng thái tự nhiên của biến dạng từ biến phi tuyến, kiểm tra sự tin cậy và độ xác của mô hình đề xuất Mối quan hệ của từ biến phi tuyến nứt siêu vi được chấp nhận việc đo đạc mẫu thử đưa với tải trọng lâu dài với các bước nghỉ kép Hơn thế nữa, tiêu chuẩn phá hủy đề xuất dẫn đến việc chấp nhận giả thiết thí nghiệm thỏa đáng cho nhiều tuổi bê tông khác nhau, cách truyền tải tiến trình tăng – lặp tải trọng Tính hợp lý của giả thiết ban đầu biến dạng từ biến tuyến tính phi tuyến (thông thường được thông qua thiết kế kết cấu) là đối tượng của nghiên cứu này, sự đồng ý tính hợp lệ của giả thiết ban đầu sự phát triển vết nứt và trường hợp vết nứt ổn định, vị trí mà hình dạng của đường cong biến dạng – thời gian lồi Tuy nhiên giả thiết được giới thiệu trường hợp của sự phát triển vết nứt không ổn định, vị trí mà đường cong biến dạng – thời gian có dạng lõm Trong trường hợp này, quy luật phân tích dựa sức kháng của vật liệu tới sự lan truyền vết nứt được đề xuất việc mô tả sự phát triển của biến dạng phi đàn hồi theo thời gian 47 Cuối cùng, tham số nghiên cứu dựa mô hình đề nghị thể độ bền lâu dài của bê tông ( giả thiết tại 85% độ bền ngắn hạn) không được an toàn bê tông cường độ cao Trong nhiều trường hợp, đồ bền lâu dài của bê tông được tăng lên tới 65-70% độ bền ngắn hạn tương ứng trừ khả biến dạng phi đàn hồi của vật liệu tăng lên việc tăng thêm các thớ việc đưa vào lực nén giới hạn 48 PHỤ LỤC Việc phân tích biểu đồ ứng suất- biến dạng sử dụng tài liệu này thu được việc sử dụng công thức kiến nghị sau của tác giả: (1) Với: (2) Và: (3) Chú ý: Các kí hiệu: Ec: Modul đàn hồi của bê tông EA,B: Modul đàn hồi của bê tông (tại A,B) Nf: Số vòng lặp cho đến lúc phá hủy fc: độ bền nén của mẫu bê tông hình trụ n: Số vòng lặp t: thời gian t0: Thời điểm tăng tải : biến dạng đàn hồi lớn nhất cho phép với bất kì cấp tải trọng biết nào : Chuyển vị cưỡng bức 49 tốc độ chuyển vị Biến dạng của bê tông Biến dạng đàn hồi của bê tông Biến dạng co ngót của bê tông Biến dạng dẻo của bê tông Tổng biến dạng từ biến của bê tông (biến dạng từ biến tuyến tính + biến dạng từ biến phi tuyến) Biến dạng từ biến tuyến tính của bê tông, Biến dạng từ biến phi tuyến của bê tông (biến dạng theo thời gian kết hợp với nứt siêu vi = biến dạng dẻo + biến dạng phá hủy) Biến dạng nhớt của bê tông (biến dạng theo thời gian không phụ thuộc vào nứt siêu vi = biến dạng từ biến tuyến tính + biến dạng co ngót) : Hệ số đồng dạng, : Hệ số từ biến Hệ số từ biến tuyến tính Ứng suất của bê tông 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO Creep and fracture inconcrete: a fractional order rate approach Barpi, F and Valente, S - Engineering Fracture Mechanics, 70, 611–623, 2002 Research toward a general flexural theory for structural concrete Rüsch, H - ACI Journal, 57 (1), 1–28, 1960 Model code for concrete structures - International Journal of Fracture, 86, 267–288 CEB–FIP, 1993 Nonlinear creep damage model for concrete under uniaxial compression - Mazzotti, C and Savoia, M - ASCE, Journal of Engineering Mechanics, 129 (9), 1065–1075, 2003 Cyclic cumulative damaging of reinforced concrete in post-peak regions - Maekawa, K and El-Kashif, K F - Journal of Advanced Concrete Technology, (2), 257-271, 2004 Rate effects and load relaxation in static fracture of concrete Bažant, Z P and Gettu, R - ACI Materials Journal, 89 (5), 456– 468, 1992 Cohesive crack withrate–dependent opening and viscoelasticity: I.mathematical model and scaling - Bažant, Z P and Li, Y–N – International Journal of Fracture, 86, 247–265, 1997 Nonlinear creep of concrete analytical modelling and agreement with test results and previous theoretical models - Fernández Ruiz, M., Del Pozo Vindel, F J and Arrieta Torrealba, J M - Hormigón y Acero, 231, Madrid, Spain, 75–86, 2004 Probabilistic fatigue damage model for reinforced concrete Pfanner, D., Stangenberg, F and Petryna, Y S - Institute for reinforced and prestressed concrete structures, Ruhr–Universität Bochum, Bochum, p, 2001 10 Damage degradation of concrete due to compressive fatigue loading - Qingbin, L., Peiyin, L and Lixiang, Z - Key Engineering materials, 74–276, 123–128, 2004 51 [...]... bê tông chịu tải trọng lâu dài cho phép vết nứt phát triển đến chiều dài cuối cùng Với cấp tải trọng cao hơn thì sự lan truyền vết nứt sẽ nhanh hơn và bê tông sẽ bị phá hủy trong thời gian ngắn hơn 20 CHƯƠNG 2: MỐI QUAN HỆ GIỮA TỪ BIẾN PHI TUYẾN VỚI SỰ PHÁT TRIỂN VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG CHỊU NÉN MỘT TRỤC 2.1 Cơ chế chung Tác động của cấp ứng suất cao với trạng thái lâu dài của bê. .. thấp 70%fc tác động phi tuyến của ứng suất lên hệ số từ biến có thể được tính như sau: (1.5) 13 1.2.2 Sự phát triển của các vết nứt trong bê tông Những phá hủy cơ học của bê tông thì rất rõ ràng Một vài nghiên cứu có thể tìm ra tác động tổng hợp của biến dạng từ biến phi tuyến và các phá hủy của bê tông do sự phát triển vết nứt được cân nhắc Trình bày trong các thí nghiệm... xác định 1.2 Ứng xử của bê tông dưới tác dụng của tải trọng lâu dài 1.2.1 Biến dạng của bê tông dưới tác dụng của tải trọng lâu dài Chúng ta đều biết bê tông là loại vật liệu phức tạp với đặc tính phụ thuộc vào thời gian và tiến trình phát triển khác nhau ví dụ như co ngót và từ biến… Co ngót bao gồm sự căng bê mặt khi không có tải trọng ngoài tác động và từ biến thì có liên quan... dụng), thứ hai là “giới hạn của từ biến” (cho phép biến dạng từ biến tuyến tính và phi tuyến phát triển nhưng bê tông không bị phá hủy) như hình 2.1 Hình 2.1 Đường bao tải trọng lâu dài cho bê tông chịu nén một trục: giới hạn từ biến và giới hạn phá hủy theo Rüsch (1960) Nghiên cứu về giới hạn từ biến, bao gồm sự phát triển của các biến dạng dư phi tuyến, đã duy trì với đóng góp... biến dạng từ biến tuyến tính phát triển Những biến dạng dẻo này được thể hiện trên đồ thị hình 3.2c – đường nét đứt, (Giá trị này dựa trên kết quả thu được từ các thí nghiệm trên các 34 mẫu bê tông chỉ cho biến dạng từ biến phi tuyến, c = 0.4fc), ở đây chý ý rằng đường cong này không đặc biệt tương xứng trong trường hợp phát triển vết nứt không ổn định Từ biến dạng từ biến tuyến... phát triển theo thời gian, điều này có thể là kết quả trong việc phá hủy bê tông sau khoảng thời gian cuối cùng ( gọi là từ biến cấp 3) Biến dạng từ biến Thời điểm tác dụng tải lâu dài (ngày) Biến dạng GĐ từ biến thứ 3 Từ biến nguyên thủy GĐ từ biến thứ 2 Thời gian (t) Hình 1.3 Biến dạng của bê tông dưới tác dụng của tải trọng dài hạn a) Ứng suất thấp; b) Ứng suất cao Từ. .. biến dạng từ biến của bê tông như sau: (2.2) Thông thường thì biến dạng từ biến được tính như sau: (2.3) Trong đó: là hệ số từ biến của bê tông kể cả tác động của từ biến khô và từ biến cơ bản Theo định nghĩa này, biến dạng co ngót thì độc lập với trạng thái ứng suất của vật liệu Theo tài liệu khác, từ biến có quan hệ trực tiếp với ứng suất trong bê tông và siêu vi vết nứt... (1992) biến dạng từ biến tuyến tính của bê tông được tính như sau: (1.2) Trong đó: (t) là hệ số từ biến của bê tông bao gồm tác động của cả từ biến khô và từ biến cơ sở và có thể được tính bằng công thức sau: (1.3) Trong đó: t – t0 là thời gian gia tải và (∞,t0) hệ số từ biến cuối cùng được tính bởi: (1.4) Trong đó: ki (i= 15) là hệ số ảnh hưởng bởi độ ẩm …v…v Dựa trên các thí nghiệm... suất rất lớn Ví dụ bê tông trong vùng tiếp xúc với sườn các thanh ba hoặc với máng tận cùng của các gờ trong kết cấu bê tông ứng suất trước có thể bị chịu ứng suất cục bộ rất lớn là nguyên nhân của sự phân phối lại ứng suất trong vùng bê tông ứng suất thấp Những sự phân phối lại ứng suất này được nâng đỡ bởi sự phát triển ngắn hạn của biến dạng phi đàn hồi Sự hiểu... tính mỏi của bê tông là ứng sử trong thời gian dài dưới tải trọng không đổi Theo đó tương tự ứng sử bê tông dưới tải trọng không đổi lâu dài và tải trọng mỏi, tốc độ lan truyền vết nứt được giả thiết tỉ lệ với hệ số độ bê n ứng suất (1.6b) Trong đó: T- Thời gian tải trọng tác dụng K- Hệ số ứng suất K1C- độ cứng chống nứt của bê tông 15 1.2.3 Sự phá hủy của bê tông chịu nén
- Xem thêm -

Xem thêm: Đánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tông, Đánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tông, Đánh giá ảnh hưởng của từ biến phi tuyến đến sự phát triển vết nứt trong bê tông

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nạp tiền Tải lên
Đăng ký
Đăng nhập