Bài viết này với mục đích sử dụng mô hình trường pha có xét tới hiệu ứng mặt phân giới kết hợp định luật ma sát để mô phỏng hư hỏng mẫu BTCT trong sự làm việc đồng thời giữa ứng suất cắt và ứng suất kéo của thí nghiệm kéo tuột.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu cơ chế dính bám trong thí nghiệm kéo tuột kết cấu bê tông cốt thép bị ăn mòn bằng mô hình trường phaTạp chí Khoa học công nghệ Giao thông vận tải Tập 13 - Số 5Nghiên cứu cơ chế dính bám trong thí nghiệm kéo tuộtkết cấu bê tông cốt thép bị ăn mòn bằng mô hìnhtrường phaPhase-field modeling for studying bond mechanisms inpull-out tests of corroded reinforced concretestructuresVũ Bá Thành*, Trần Mạnh Hưng, Phạm Mạnh Tuấn, Nguyễn Đắc ĐứcTrường Đại học Giao thông vận tảiTác giả liên hệ: thanhvb@utc.edu.vnNgày nhận bài: 9/8/2024 , Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2024Tóm tắt:Thí nghiệm kéo tuột được sử dụng phổ biến để xác định cơ chế dính bám giữa bê tông và cốt thép trongcác kết cấu bê tông cốt thép (BTCT). Trong đó, ảnh hưởng của sự ăn mòn đến cơ chế dính bám đã đượcnghiên cứu trong nhiều thí nghiệm. Bài báo này với mục đích sử dụng mô hình trường pha có xét tới hiệuứng mặt phân giới kết hợp định luật ma sát để mô phỏng hư hỏng mẫu BTCT trong sự làm việc đồng thờigiữa ứng suất cắt và ứng suất kéo của thí nghiệm kéo tuột. Phương pháp mô phỏng hiện tại có thể mô tảđược quá trình phát triển và suy giảm cường độ dính bám một cách chính xác khi so sánh với kết quả thựcnghiệm. Các kết quả đạt được của phương pháp mô phỏng về đường nứt và đường cong ứng xử của cácmẫu BTCT với những mức độ ăn mòn cốt thép và đường kính cốt thép khác nhau cho thấy đây là mộtcông cụ hiệu quả và đáng tin cậy trong việc dự đoán cơ chế hư hỏng của thí nghiệm kéo tuột. Các kết quảchỉ ra rằng sau khi đạt tới giá trị lớn nhất, cường độ dính bám bị suy giảm đột ngột trong các mẫu BTCTbị ăn mòn.Từ khóa: Mô hình trường pha; Cơ chế dính bám; Hư hỏng; Thí nghiệm kéo tuột; Ăn mòn.Abstract:The pull-out test is commonly employed to determine the bond mechanism between concrete andreinforcement in reinforced concrete (RC) structures. The influence of corrosion on the bond mechanismhas also been investigated in many experiments. This paper aims to use phase-field modeling consideringthe interfacial effects combined with friction law to simulate the damage of RC specimens undersimultaneous action of shear and tensile stresses from the pull-out test. The present simulation methodcan accurately describe the process of bond strength development and decline when compared toexperimental results. The obtained results of the simulation method regarding crack paths and behaviorcurves of RC specimens with different corrosion levels and different diameters of reinforcementdemonstrate that this is an effective and reliable tool for predicting the damage mechanism of the pull-outtest. The results indicate that after reaching maximum value, bond strength suddenly decreased incorroded RC specimens.Keywords: Phase-field modelling; Bond mechanism; Damage; Pull-out test; Corrosion. 20Vũ Bá Thành, Trần Mạnh Hưng, Phạm Mạnh Tuấn, Nguyễn Đắc Đức1. Giới thiệu Để khắc phục các nhược điểm này, phương pháp trường pha được sử dụng rộng rãi để giảiKết cấu bê tông cốt thép được sử dụng phổ quyết những bài toán mô phỏng sự phát triểnbiến trong xây dựng bởi sự làm việc đồng thời vết nứt phức tạp trong kết cấu. Xuất phát từgiữa hai vật liệu cốt thép và bê tông, do đó, nghiên cứu ban đầu về cơ học phá hủy củađặc tính dính bám giữa cốt thép và bê tông rất Griffith [12], đã có nhiều nghiên cứu bằngquan trọng. Việt Nam là một quốc gia ven biển phương pháp trường pha để mô tả hư hỏngvới đường bờ biển dài nên kết cấu BTCT ở trong những vật liệu giòn, đẳng hướng [13],những khu vực này thường dễ bị ăn mòn do vật liệu dị hướng [14]. Gần đây, nghiên cứumôi trường xâm thực của hơi nước biển [1]. [15] đã sử dụng phương pháp trường pha kếtĐây là một trong những nguyên nhân quan hợp với mô hình vùng dính kết (CZM) bằngtrọng nhất gây hư hỏng tới kết cấu BTCT. việc sử dụng hai biến trường pha đại diện choHiện tượng ăn mòn làm giảm tiết diện cốt thép hư hỏng mặt phân giới và hư hỏng nội tại cácvà cường độ dính bám giữa bê tông và cốt thép pha để mô phỏng kết cấu nhiều pha vật liệugây suy giảm sức chịu tải của kết cấu [2], [3]. thành phần như bê tông. Nhưng nghiên cứu Những năm gần đây, nhiều nghiên cứu về này đang gặp hạn chế bởi việc hư hỏng kết cấuứng xử dính bám trong kết cấu BTCT được chỉ gây ra do ứng suất kéo tương ứng vớithực hiện. Trong đó, các đánh giá về ứng xử thành phần tensor biến dạng dương. Điều nàycường độ dính bám - độ trượt và ảnh hưởng khó có thể áp dụng cho việc mô phỏng kết cấucủa mức độ ăn mòn khác nhau được nghiên thuần túy bị nứt do việc kết hợp giữa ứng suấtcứu [4], [5]. Nghiên cứu [6] đã thực hiện thí cắt và ứng suất kéo như trong thí nghiệm kéonghiệm kéo tuột cốt thép trong dầm để nghiên tuột. Để khắc phục vấn đề này, bài báo này cảicứu ứng xử dính bám giữa bê tông thông tiến phương pháp trường pha đề cập trong [15]thường và bê tông cốt liệu tái chế trong điều để mô tả quá trình phát triển và suy giảmkiện ăn mòn. Các nghiên cứu trên đều ...
