Scholar Hub/Chủ đề/#bê tông cốt thép/
Bê tông cốt thép, kết hợp bê tông và thép, là vật liệu xây dựng quan trọng nhờ khả năng chịu lực nén và kéo, phù hợp cho công trình từ nhà cao tầng đến cầu lớn. Được phát triển từ thế kỷ 19 bởi Joseph Monier, vật liệu này đã trải qua nhiều cải tiến. Bê tông cốt thép có ưu điểm chịu lực tốt, độ bền cao, linh hoạt trong thiết kế nhưng cũng có nhược điểm như chi phí cao và nguy cơ ăn mòn nếu thiết kế kém. Ứng dụng phổ biến trong tòa nhà cao tầng, cầu, hầm và công trình công nghiệp.
Bê Tông Cốt Thép: Giới Thiệu và Ứng Dụng
Bê tông cốt thép, một loại vật liệu kết hợp giữa bê tông và thép, là một trong những công nghệ xây dựng quan trọng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng hiện đại. Với khả năng chịu lực nén của bê tông và khả năng chịu lực kéo của thép, bê tông cốt thép mang lại một giải pháp tối ưu cho nhiều công trình xây dựng, từ những tòa nhà cao tầng đến các cây cầu quy mô lớn.
Lịch Sử Phát Triển
Bê tông cốt thép được phát triển vào thế kỷ 19 như một giải pháp để khắc phục các nhược điểm của bê tông và thép khi sử dụng đơn lẻ. Joseph Monier, một nhà làm vườn người Pháp, được xem như là một trong những người tiên phong với việc cấp bằng sáng chế cho các ứng dụng bê tông cốt thép đầu tiên vào năm 1867. Kể từ đó, công nghệ này đã trải qua nhiều cải tiến và mở rộng phạm vi ứng dụng khắp toàn cầu.
Cấu Trúc và Nguyên Lý Hoạt Động
Bê tông cốt thép được cấu thành từ hỗn hợp bê tông bao phủ các thanh thép hoặc lưới thép được sắp xếp phù hợp với tính toán kỹ thuật. Hỗn hợp bê tông thường bao gồm xi măng, cát, sỏi và nước. Sau khi đông kết, bê tông có độ cứng cao nhưng yếu về lực kéo. Thanh thép được đặt bên trong bê tông để tăng cường khả năng chịu kéo và uốn, giúp cấu trúc có thể chịu được các tải trọng phức tạp.
Ưu Điểm Của Bê Tông Cốt Thép
- Khả năng chịu lực tốt: Sự kết hợp giữa bê tông và thép giúp tăng cường cả khả năng chịu lực nén lẫn kéo.
- Độ bền cao: Bê tông cốt thép có tuổi thọ cao và khả năng chống chịu tốt trước tác động môi trường.
- Linh hoạt trong thiết kế: Có thể tạo ra nhiều hình dạng và cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của công trình.
Nhược Điểm và Thách Thức
Dù có nhiều ưu điểm, bê tông cốt thép cũng có những hạn chế. Chi phí xây dựng và duy trì có thể cao, và nếu thiết kế không đúng cách, thép có thể bị ăn mòn dưới tác động của môi trường, dẫn đến giảm tuổi thọ kết cấu. Do đó, việc kiểm tra định kỳ và bảo trì là rất quan trọng để duy trì hiệu suất của các công trình bê tông cốt thép.
Ứng Dụng Thực Tế
Bê tông cốt thép được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực xây dựng, bao gồm:
- Các tòa nhà cao tầng: Sử dụng cột, dầm, và sàn bê tông cốt thép để đảm bảo độ ổn định và khả năng chịu tải.
- Cầu và hầm: Khả năng chịu tải cao và khả năng chống chịu tác động thời tiết giúp bê tông cốt thép trở thành lựa chọn chính cho các công trình giao thông.
- Các công trình công nghiệp: Hệ thống mái đúc và nền móng bê tông cốt thép được dùng rộng rãi trong các nhà máy và nhà kho.
Kết Luận
Bê tông cốt thép đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành xây dựng hiện đại. Với sự phát triển liên tục của công nghệ vật liệu, các giải pháp mới sẽ tiếp tục nâng cao hiệu quả và độ bền của bê tông cốt thép, từ đó đáp ứng tốt hơn nhu cầu ngày càng tăng của ngành công nghiệp xây dựng toàn cầu.
Sức mạnh cắt của các dầm bê tông cốt thép với ma trận bê tông sợi Dịch bởi AI Canadian Journal of Civil Engineering - Tập 33 Số 6 - Trang 726-734 - 2006
Mục đích của nghiên cứu này là để điều tra ảnh hưởng của sự gia cố bằng sợi đến khả năng chịu cắt của các dầm bê tông cốt thép (RC). Cả sợi thép và sợi tổng hợp với các tỉ lệ thể tích khác nhau đã được nghiên cứu. Hai loạt thử nghiệm đã được thực hiện: thử nghiệm cấu trúc, trong đó các dầm bê tông cốt thép được thử nghiệm đến khi hỏng dưới tải trọng bốn điểm; và thử nghiệm vật liệu, trong đó các khối bê tông gia cố bằng sợi (FRC) được thử nghiệm dưới tải cắt trực tiếp để thu được các đặc tính vật liệu như sức mạnh cắt và độ bền cắt. Kết quả thử nghiệm FRC cho thấy sự gia tăng gần như tuyến tính trong sức mạnh cắt của bê tông theo sự gia tăng trong tỉ lệ thể tích sợi. Sự gia cố bằng sợi đã nâng cao khả năng chịu tải cắt và khả năng biến dạng cắt của các dầm bê tông cốt thép, nhưng tỉ lệ thể tích sợi 1% được coi là tối ưu; không có lợi ích nào được ghi nhận khi tăng tỉ lệ thể tích sợi vượt quá 1%. Cuối cùng, một phương trình được đề xuất để dự đoán khả năng chịu cắt của các dầm bê tông cốt thép. Từ khóa: sức mạnh cắt, bê tông gia cố bằng sợi, dầm RC, thanh gia cố, khả năng hấp thụ năng lượng, sợi thép, sợi tổng hợp.
#sức mạnh cắt #bê tông gia cố bằng sợi #dầm RC #thanh gia cố #khả năng hấp thụ năng lượng #sợi thép #sợi tổng hợp
Một loại thanh gia cố composit dẻo mới với mô đun đàn hồi kéo cao để sử dụng trong kết cấu bê tông cốt thép Dịch bởi AI Canadian Journal of Civil Engineering - Tập 36 Số 4 - Trang 672-675 - 2009
Một mô hình lõi-vỏ mới của thanh composit hybrid đã được phát triển, trong đó sợi thép và sợi thủy tinh được phân tán ngẫu nhiên trong mặt cắt ngang của lõi, và sợi Twaron (Teijin Twaron, Hà Lan) cùng với sợi carbon được đặt trong lớp vỏ. So với các thanh gia cố composit thủy tinh, các thanh composit hybrid mới có đặc điểm kháng ăn mòn, độ dẻo dai, và mô đun đàn hồi kéo cao cũng như sức mạnh cao, và có tiềm năng để ứng dụng trong các kết cấu bê tông.
Phân tích ứng xử địa chấn và kiểm soát hư hại kết cấu trụ cầu bê tông cốt thép sử dụng phương pháp phân tích tĩnh và động phi tuyếnTrong quá khứ, nhiều trận động đất quy mô lớn đã gây thiệt hại nghiêm trọng đến các công trình cầu bê tông cốt thép (BTCT), đặc biệt là tại các bộ phận kê đỡ kết cấu nhịp như trụ, mố và gối cầu. Nhiều phương pháp phân tích động đất cho kết cấu công trình đã ra đời và phương pháp phân tích tĩnh đẩy dần cùng với phương pháp phân tích lịch sử thời gian được sử dụng phổ biến nhất. Dựa trên hai phương pháp này, bài báo trình bày phương pháp mô hình hóa công trình cầu BTCT chịu động đất và tập trung đánh giá ứng xử phi tuyến của kết cấu trụ cầu. Công trình cầu Cái Cùng, tỉnh Bạc Liêu được lựa chọn là một ví dụ. Cụ thể, mô hình phần tử hữu hạn ba chiều được thiết lập cho công trình cầu. Các phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần và lịch sử thời gian được thực hiện. Dựa trên kết quả phân tích của cả hai phương pháp, ứng xử động đất và trạng thái hư hại của kết cấu trụ cầu được kiểm soát và đánh giá cụ thể.
#Cầu bê tông cốt thép #động đất #phân tích tĩnh đẩy dần #phân tích lịch sử thời gian #đường cong khả năng
Phân tích xác suất nứt do nhiệt của kết cấu trụ cầu trong quá trình nhiệt thủy hóa xi măng bằng mô phỏng sốBài báo trình bày kết quả phân tích xác suất nứt do nhiệt nhiệt trong quá trình nhiệt thủy hóa xi măng được xác định bằng mô phỏng số của kết cấu BTCT khối lớn dạng trụ cầu. Nội dung nghiên cứu có đề cập tới mức độ ảnh hưởng của một số yếu tố tới xác suất nứt do nhiệt này theo phương pháp trên. Kết quả phân tích có thể được sử dụng để dự đoán xác suất nứt do nhiệt phục vụ thiết kế phương án thi công và bảo dưỡng bê tông phù hợp nhằm kiểm soát hiện tượng nứt của kết cấu bê tông cốt thép dạng trụ cầu.
#Bê tông cốt thép khối lớn #Nhiệt thủy hóa xi măng #Xác suất nứt do nhiệ #Phương pháp mô phỏng số
Phân tích xác suất nứt do nhiệt của kết cấu trụ cầu trong quá trình nhiệt thủy hóa xi măng bằng mô phỏng sốTạp chí Vật liệu và Xây dựng - Bộ Xây dựng - - 2023
Bài báo trình bày kết quả phân tích xác suất nứt do nhiệt nhiệt trong quá trình nhiệt thủy hóa xi măng được xác định bằng mô phỏng số của kết cấu BTCT khối lớn dạng trụ cầu. Nội dung nghiên cứu có đề cập tới mức độ ảnh hưởng của một số yếu tố tới xác suất nứt do nhiệt này theo phương pháp trên. Kết quả phân tích có thể được sử dụng để dự đoán xác suất nứt do nhiệt phục vụ thiết kế phương án thi công và bảo dưỡng bê tông phù hợp nhằm kiểm soát hiện tượng nứt của kết cấu bê tông cốt thép dạng trụ cầu.
#Bê tông cốt thép khối lớn #Nhiệt thủy hóa xi măng #Phương pháp mô phỏng số #Xác suất nứt do nhiệt
Damage localization in reinforced concrete beams strengthened with FRP sheets using modal strain energy methodCivil structures are affected by many different factors from the environment, loads, aging of materials, … These factors are uncertain variables and affect the health of the structures. Therefore, structural health monitoring (SHM) is very essential to detect damages early for necessary maintenance. In this paper, damaged locations in reinforced concrete beams strengthened with FRP (Fiber Reinforced Polymer) sheets are identified by using the modal strain energy method. First, a reinforced concrete beam strengthened with FRP sheets is simulated by ANSYS APDL software in order to analyze the beam’s behavior and get vibration responses. The reliability of the simulation is verified by comparing the load - displacement relationship between numerical and experimental results. Next, the modal strain energy method is employed to determine the damaged locations (crack and debonding) in the beam. In which, a set of indicators to evaluate the accuracy of damage localization results is proposed. The feasibility of the method is demonstrated through two problems. For problem 1, five different damage scenarios including concrete damage and FRP debonding are examined to evaluate the modal strain energy method’s feasibility for damage detection in the target beam. For problem 2, damages occurring in the beams are analyzed and determined according to each load level corresponding to the real working of the target beam. The results show that the modal strain energy method has high accuracy in detecting and locating damages in reinforced concrete beams strengthened with FRP sheets.
#chẩn đoán hư hỏng #dao động #dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP #năng lượng biến dạng
Đánh giá khả năng chịu động đất của khung bê tông cốt thép theo phương pháp phổ khả năngThiết kế kết cấu kháng chấn dựa theo tính năng (PBSD) là phương pháp thiết kế xét sự làm việc ngoài miền đàn hồi khi chịu tác động của động đất, phương pháp này đang được phát triển và ứng dụng ở các nước phát triển trên thế giới. Trong khi đó, thiết kế kháng chấn theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9386 - 2012 đánh giá ứng xử đàn dẻo thông qua hệ số ứng xử q còn nhiều hạn chế như chưa đánh giá được quá trình “phi tuyến – chảy dẻo” của kết cấu dẫn tới sự phân phối nội lực trong các cấu kiện. Trong nghiên cứu này, một phương pháp đánh giá “mức tính năng” của kết cấu được thiết kế theo các Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành được trình bày bằng phương pháp PBSD thông qua cơ sở lý thuyết và mô hình kết cấu. Đây sẽ có công cụ hữu ích cho các kỹ sư khi thiết kế công trình chịu động đất theo PBSD.
#Thiết kế tính năng #Kháng chấn #Phổ khả năng #Khung BTCT #Động đất
Nghiên cứu so sánh các phương pháp thiết kế tăng cường khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt thép bằng vật liệu FRP dán gần bề mặt theo ACI 440.2R-08 và ISIS (Canada)Tăng cường khả năng chịu uốn của dầm BTCT bằng phương pháp dán gần bề mặt (NSM) vật liệu FRP giải quyết được các vấn đề tồn tại của phương pháp dán ngoài (EB) do vật liệu FRP được bảo vệ tốt hơn đối với các tác động từ môi trường bên ngoài. Bài báo trình bày kết quả phân tích so sánh giữa hai hướng dẫn thiết kế tăng cường sức kháng uốn của dầm bê tông cốt thép sử dụng vật liệu FRP dán gần bề mặt ACI (Mỹ) [3] và ISIS (Canada) [13]. Kết quả phân tích cho thấy, hướng dẫn của ACI [3] cho sức kháng uốn sau khi tăng cường cao hơn khi tính theo ISIS [13] khoảng 31,1% đến 42,6%. Ngoài ra, khi so sánh hiệu quả kinh tế của hai phương pháp tăng cường dán ngoài và dán gần bề mặt, theo ACI [3], phương pháp dán gần bề mặt có chi phí thấp hơn khoảng 13,7% đến 58,2% so với phương pháp dán ngoài với sức kháng uốn tương đương.
#Dán gần bề mặt #pôlime cốt sợi #sức kháng uốn #tăng cường ngoài #tăng cường uốn
Xây dựng đường bao khả năng chịu lực cho cột bê tông cốt thép có tiết diện chữ nhậtCột bê tông cốt thép (BTCT) là bộ phận chịu lực chính trong kết cấu công trình. Vì vậy, xác định khả năng chịu lực của cột là khâu quan trọng trong thiết kế kết cấu mới và tính toán gia cường kết cấu đã có. Việc xét đến ảnh hưởng của cả ba loại nội lực gồm mô men (M), lực cắt (V), và lực dọc (N) trong cột là khá phức tạp, do vậy bài báo đề xuất một phương pháp giải tích kết hợp giữa “Lý thuyết thống nhất" do Hsu và Mo đề xuất, với kết quả thí nghiệm của một số tác giả trên thế giới để xây dựng đường bao khả năng chịu lực (hay còn gọi là phương trình tương tác giữa M, V, và N) cho cột BTCT có tiết diện chữ nhật. Phương trình đề xuất được kiểm chứng thông qua một số kết quả thí nghiệm với kết quả khá tin cậy (sai số trung bình 1,01; hệ số biến động 0,16), và là công cụ hữu ích giúp cán bộ thiết kế có thể dự báo hoặc kiểm tra khả năng chịu lực của cột.
#Biểu đồ tương tác #biểu đồ bao #khả năng chịu lực #cột bê tông cốt thép #nội lực #tương tác M-V-N
Ứng dụng tấm ván khuôn bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) thi công bản mặt cầu bê tông cốt thépTạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (TCKHCNXD) - ĐHXDHN - Tập 13 Số 2V - Trang 1-12 - 2019
Bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng bởi những ưu điểm vượt trội về tính chất cơ học và độ bền lâu so với bê tông thường. Bài báo này trình bày về kết quả thực nghiệm và ứng dụng tấm ván khuôn UHPC thi công bản mặt cầu bê tông cốt thép (BTCT) cầu An Thượng, thành phố Hưng Yên (thuộc chương trình khoa học và công nghệ cấp Bộ về Nghiên cứu ứng dụng bê tông chất lượng siêu cao trong xây dựng cầu quy mô nhỏ và trung bình - CTB-2017-01), trong đó tấm bản mỏng được mô hình bằng phần tử hữu hạn (FEM) bởi phần mềm ABAQUS, đồng thời so sánh giữa thực nghiệm với kết quả phân tích từ mô hình FEM. Kết quả của nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vật liệu UHPC trong chế tạo tấm ván khuôn sẽ là một hướng đi tiềm năng trong thi công bản mặt cầu BTCT.
Từ khóa:
bê tông chất lượng siêu cao; tấm bản mỏng; tấm ván khuôn; bản mặt cầu; phần tử hữu hạn (FEM); phần mềm ABAQUS.
