Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (TCKHCNXD) - ĐHXDHN

Editorial Board — T2, 26 Th02 2024 15:30:16 +0000

Ảnh hưởng của từ biến trong dầm thép liên hợp với bản bê tông Geopolymer

Nguyễn Bình Hà, Nguyễn Quốc Bảo, Lê Bá Danh, Vũ Thành Quang — T2, 26 Th02 2024 14:37:40 +0000

Tóm tắt

Bê tông Geoplymer (GPC) là loại bê tông sử dụng chất kết dính Geopolymer được chế tạo từ tro bay, xỉ lò cao, mê ta cao lanh v.v… kết hợp với chất hoạt hóa kiềm. Sử dụng dầm thép liên hợp với bản GPC ngoài việc phát huy được các ưu điểm của kết cấu liên hợp còn giảm phát thải khí CO₂. Một đặc điểm quan trọng khác là biến dạng do từ biến của GPC nhỏ hơn đáng kể so với bê tông thường vì vậy khả năng ảnh hưởng do từ biến của GPC sẽ nhỏ hơn bê tông thường, bài báo này sẽ đánh giá ảnh hưởng do từ biến của GPC với bê tông thường trong kết cấu liên hợp bằng cách sử dụng công thức xác định ảnh hưởng do từ biến của bản bê tông trong kết cấu dầm liên hợp có kể đến độ cứng uốn của bản bê tông, và qua đó đề xuất việc tính toán ảnh hưởng của từ biến trong kết cấu dầm thép liên hợp với bản GPC.

Từ khóa: geopolymer; dầm thép bê tông liên hợp; từ biến; tỷ số mô đun đàn hồi; bản mặt cầu.

EFFECTS OF CREEP IN COMPOSITE STEEL BEAM WITH GPC SLABS

Abstract

Geoplymer concrete (GPC) is a type of concrete that uses Geopolymer binder made from fly ash, blast furnace, metakaolinite, etc. combined with Alkaline activator. Using steel girder composite with Geoplymer concrete slab, in addition to promoting the advantages of composite structural, also reduces CO₂ gas emissions. Another important point is that the creep deformation of GPC is significantly smaller than that of normal concrete, therefore may the creep effect of GPC will be smaller than that of normal concrete. This article will evaluate the creep effect of GPC with conventional concrete in the composite girder by using the formula to determine the creep effect of concrete slab in the composite girder taking into account the bending stiffness of the concrete slab, and thereby propose the calculation impact of creep in steel girder composite with GPC slab.

Keywords: geopolymer, steel concrete composite girder, creep, elasticity modulus ratio, slab.

Phân tích tĩnh phi tuyến hình học và vật liệu cấu kiện dầm-cột ống thép tròn nhồi bê tông

T2, 26 Th02 2024 00:00:00 +0000

Dầm-cột ống thép tròn nhồi bê tông (CFST) là cấu kiện kết cấu có nhiều đặc điểm nổi trội cho kết cấu nhà nhiều tầng do có cường độ, độ cứng và độ dẻo dai cao hơn những loại cấu kiện thông thường trong khi có hình dáng kiến trúc thanh mảnh, có khả năng chống cháy tốt và thuận tiện cho thi công. Bài báo này phát triển một chương trình phân tích phi tuyến bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để dự đoán ứng xử kết cấu của cấu kiện dầm-cột CFST cường độ cao dưới tác dụng của tải trọng nén lệch tâm có kể đến tác động bó lõi bê tông của ống thép và sự không hoàn hảo ban đầu về hình học của cấu kiện dầm-cột. Tiết diện liên hợp của cấu kiện dầm-côt được chia ̣thành nhiều điểm thớ thép và bê tông và trạng thái của tiết diện được cập nhật trong suốt quá trình phân tích để kể đến tác động phi đàn hồi kết hợp với sự xem xét tác động phi tuyến hình học giữa hai đầu cấu kiện. Những kết quả phân tích số đạt được từ chương trình phát triển được so sánh với các kết quả của các nghiên cứu khác chứng tỏ rằng nó là một công cụ mô phỏng khá hiệu quả và tương đối chính xác trong việc dự đoán khả năng chiu lư c của cấu kiện dầm-cột CFST tròn nhồi bê tông cường độ cao chịu tải trọng tĩnh trong nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật.

Phân tích khung thép có liên kết nửa cứng phi tuyến chịu tải trọng lặp thay đổi lặp

Lê Dũng Bảo Trung, Vũ Quốc Anh, Nguyễn Hải Quang — T2, 26 Th02 2024 00:00:00 +0000

Đối với khung thép, liên kết nối cột, dầm và đặc biệt là các liên kết nối dầm và cột (liên kết dầm-cột) đóng vai
trò quan trọng trong phân tích kết cấu khung. Khi tính toán khung thép với liên kết nửa cứng sẽ có một mô hình phân tích gần hơn với sự làm việc thực tế của khung, nội lực phân bố đều hơn, đạt hiệu quả kinh tế cao hơn so với phương pháp tính toán truyền thống với liên kết cứng hoặc khớp. Bài báo này trình bày một phương pháp thiết lập ma trận độ cứng mới cho phần tử thanh có hai đầu liên kết nửa cứng phi tuyến. khung thépChương trình tính được xây dựng bằng phần mềm Matlab, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, tải trọng thay đổi lặp tăng dần, cho phép tiến hành khảo sát số với khối lượng tính toán lớn. Kết quả được kiểm chứng với tính toán lý thuyết và thực nghiệm đã được công bố.

Tối ưu hệ giằng của khung thép phi tuyến xét liên kết nửa cứng dùng thuật toán tìm kiếm cộng sinh tiến hóa

Trương Hiệp Hòa, Đặng Duy Khanh, Lương Văn Hải, Liêu Xuân Quí — T2, 26 Th02 2024 14:53:29 +0000

Nghiên cứu này nhằm sử dụng thuật toán tìm kiếm cộng sinh tiến hóa (Evolutional Symbiotic Organisms Search-ESOS) để tối ưu hệ giằng của khung thép phi tuyến xét liên kết nửa cứng. Biến thiết kế cấu trúc giả diện tích được gán rời rạc giá trị 1 hoặc 0 để mô tả có hoặc không của một thanh giằng, trong khi đó diện tích của thanh giằng được đại diện bởi biến thiết kế kích thước. Quá trình phân tích và thiết kế tối ưu được tích hợp vào trong một bước bằng phương pháp thiết kế nâng cao (Advanced Analysis Method-AAM). Trong đó, sự ảnh hưởng phi tuyến hình học và vật liệu của phần tử dầm và cột được biểu diễn bằng hàm ổn định, khái niệm mô đun tiếp tuyến và mặt dẻo Orbison. Sự phi tuyến hình học và vật liệu của thanh giằng được xây dựng dựa trên phần tử dàn theo công thức Lagrange cập nhật ngoài miền đàn hồi. Liên kết nửa cứng giữa dầm và cột được biểu diễn bởi mô hình mũ 3 tham số Kishi-Chen. Hệ giằng của một khung thép không gian 2 tầng được tối ưu để chứng minh độ tin cậy của phương pháp đề xuất. Kết quả đạt được cho thấy hệ giằng đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt khi xét đến ứng xử nửa cứng của liên kết dầm và cột.

Dự báo ứng xử chịu cắt của bê tông cốt sợi thép có xét đến ảnh hưởng của định hướng sợi bằng phương pháp giải tích

Vũ Chí Công — T2, 26 Th02 2024 14:56:51 +0000

Ảnh hưởng của định hướng sợi thép tới tác dụng gia cường bê tông ở nhiều trạng thái nứt khác nhau là rất đáng kể tuy nhiên thường khó định lượng. Bài báo này trình bày một nghiên cứu lý thuyết, giải thích cơ chế hoạt động của sợi dưới chuyển động mở rộng và trượt kết hợp của vết nứt thông qua phương pháp giải tích. Phương pháp này cho phép ước lượng ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại vết nứt có độ mở rộng và độ trượt cụ thể. Hàm giải tích của những ứng suất liên kết này là tổ hợp tuyến tính của các ứng suất liên kết của sợi và ứng suất liên kết của bê tông tương ứng. Phân bố của định hướng sợi được tham số hóa bằng hàm thống kê hai biến. Sự biến thiên của mô hình được định lượng bằng một số mô phỏng trên các tham số vật liệu quan trọng. Kết quả của mô phỏng thí nghiệm cắt trực tiếp cho thấy ước lượng của phương pháp là tương đối tốt và có nhiều tiềm năng phát triển.

Xác định tải trọng cầu trục tác dụng lên nhà công nghiệp một tầng theo EN 1991-3

Đinh Văn Thuật, Nguyễn Long, Đặng Việt Hưng — CN, 25 Th02 2024 00:00:00 +0000

Bài báo trình bày các bước xác định tải trọng cầu trục tác dụng lên nhà công nghiệp một tầng theo EN 1991-3, bao gồm việc xác định: (i) tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tại các bánh xe cầu trục truyền lên ray theo phương đứng tương ứng với trọng lượng của cầu trục, xe con và vật nâng, cũng như vị trí của xe con và (ii) tải trọng lớn nhất tại các bánh xe cầu trục tác dụng theo phương ngang tương ứng với gia tốc của cầu trục, gia tốc của xe con và cầu trục bị lệch hướng. Bên cạnh đó, một số ví dụ tính toán khảo sát được minh hoạ cho trường hợp cầu trục có bốn bánh xe. Đồng thời, một số nhận xét được đưa ra cho việc xác định tải trọng lớn nhất theo phương đứng và phương ngang tại các bánh xe, cũng như việc xác định tải trọng cầu trục tác dụng lên cột khung. Kết quả tính đã chỉ ra rằng tải trọng cầu trục tác dụng lên cột khung theo phương ngang nhà do cầu trục bị lệch hướng có giá trị lớn hơn khá nhiều so với các trường hợp do gia tốc của cầu trục và gia tốc của xe con gây ra.

Lý thuyết và thực nghiệm xác định trạng thái ứng suất trước cho mái vòm cáp bốn thanh nén

T2, 26 Th02 2024 15:00:39 +0000

Mái vòm cáp – thanh nén ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các công trình công cộng bởi các ưu điểm vượt trội như hình dạng độc đáo, trọng lượng nhẹ và có thể đóng mở. Thiết kế trạng thái ứng suất trước cho mái vòm này là bước quan trọng nhất trong quá trình thiết kế và thi công hệ kết cấu này. Bài báo đề xuất thực hiện phương pháp phân tích suy biến (SVD) cho ma trận cân bằng đã kể đến nhóm cấu kiện của hệ mái vòm cáp – thanh nén trong việc thiết kế trạng thái ứng suất trước khả thi. Đồng thời, bài báo cũng xây dựng chương trình thực nghiệm trong việc kiểm chứng trạng thái ứng suất trước của các cấu kiện trong mái vòm. Trong đó lực căng trong cáp được xác định thông qua việc đo chiều dài vặn tăng-đơ bằng thước kẹp điện tử với độ cứng dọc trục được xác định trực tiếp từ thí nghiệm riêng cho dây cáp. Kết quả phân tích và thực nghiệm một phần cho thấy sự tương đồng với mẫu thí nghiệm là mái vòm cáp không gian bốn thanh nén.

Nghiên cứu ổn định dầm hộp sandwich FGM theo lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất

Phạm Trung Hiếu, Nguyễn Ngọc Dương — T2, 26 Th02 2024 00:00:00 +0000

Bài báo này áp dụng phương pháp Ritz để phân tích ổn định dầm hộp thành mỏng vật liệu phân lớp chức năng dùng lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất. Ba loại quy luật phân bố vật liệu được khảo sát. Phương trình chủ đạo được thiết lập từ nguyên lý Lagrange. Các hàm xấp xỉ dạng mũ kết hợp với đa thức dùng để mô tả trường chuyển vị. Các ví dụ số được thực hiện để đánh giá độ chính xác và sự hiệu quả của phương pháp. Kết quả được so sánh với nghiên cứu trước và đánh giá sự ảnh hưởng của sự phân bố vật liệu, tỷ số chiều dài và chiều cao đến lực ổn định dầm FGM.

Đường cong quan hệ lực cắt – chuyển vị ngang cho cột bê tông cốt thép chịu tải trọng lặp

Phạm Phú Anh Huy — T2, 26 Th02 2024 15:03:19 +0000

Ứng xử của cột bê tông cốt thép (BTCT) dưới tác dụng của tải trọng lặp hoặc động đất được thể hiện qua đường
cong quan hệ lực cắt - chuyển vị ngang. Việc ước tính chính xác đường cong này là một tiêu chí quan trọng
trong việc tính toán thiết kế hoặc gia cố cho cột BTCT chịu tác động của tải trọng lặp hay động đất. Bài báo đề
xuất một quy trình đơn giản để xây dựng đường cong lực – chuyển vị cho cột BTCT chịu tác dụng của tải trọng
lặp. Quy trình đề xuất dựa trên một số công thức giải tích của tiêu chuẩn ASCE/SEI 41-17 và một số tác giả trên
thế giới, đồng thời được kiểm chứng bởi kết quả thực nghiệm. Kết quả kiểm chứng cho thấy đường cong lực
cắt - chuyển vị ngang đề xuất khá đơn giản, dễ áp dụng, đồng thời cho kết quả khá chính xác với thực nghiệm.

Xác định chiều cao nhỏ nhất của dầm I dự ứng lực căng trước sử dụng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) theo mô men kháng uốn và mô hình số

Ngô Quý Tuấn, Lê Bá Danh, Nguyễn Bình Hà — T2, 26 Th02 2024 14:36:05 +0000

Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu xác định chiều cao nhỏ nhất của dầm I dự ứng lực (DƯL) căng trước sử dụng bê tông chất lượng siêu cao (UHPC) dựa trên công thức tính mô men kháng uốn và mô hình số. Kích thước dầm và mặt cắt ngang của kết cấu nhịp sử dụng cho nghiên cứu này được tham khảo từ tài liệu hướng dẫn thiết kế cầu “LRFD Bridge Design Manual” [21]. Trong đó, dầm I dự ứng lực căng trước nhịp giản đơn sử dụng bê tông cốt thép có chiều dài 42 m, chiều cao 1,6 m. Nghiên cứu đã tiến hành thay thế vật liệu làm dầm từ bê tông cốt thép thường sang bê tông UHPC sử dụng vật liệu sẵn có tại Việt Nam. Chiều cao dầm khảo sát được thay đổi và giảm dần từ 1,6 m xuống 1,0 m. Nghiên cứu cho thấy, việc phân tích sức kháng uốn của dầm bằng công thức tính và mô hình số cho kết quả tương đương nhau. Khi ứng dụng UHPC cho dầm I DƯL căng trước với chiều dài 42 m có thể giảm chiều cao dầm từ 1,6 m xuống còn 1,1 m. Nghiên cứu sẽ mở ra một triển vọng rất lớn trong việc ứng dụng UHPC cho dầm công trình cầu nhịp lớn tại Việt Nam.

Nghiên cứu thực nghiệm độ cứng và độ bền uốn của cột bê tông cốt thép lắp ghép với liên kết ống lồng bơm vữa

Võ Mạnh Tùng — T2, 26 Th02 2024 15:07:23 +0000

Mục đích của bài báo này là xác định độ cứng và độ bền uốn áp dụng cho các cột lắp ghép với các mối nối ống lồng bơm vữa, trong đó các đoạn cột bê tông đúc sẵn được ghép nối và so sánh với cột bê tông cốt thép toàn khối. Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện với các thí nghiệm uốn hai mẫu cột CLK – cột toàn khối và CLG - lắp ghép. Các liên kết ống lồng bơm vữa đã được thiết kế đảm bảo chiều dài nối chồng theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Việt Nam TCVN 5574:2018. Dựa trên những phân tích kết quả thí nghiệm, độ bền của mối nối và độ cứng tổng thể của đoạn cột 9 m có một mối nối đều lớn hơn đoạn cột toàn khối có cốt thép dọc tương đương. Vì vậy hoàn toàn có thể sử dụng và mô hình tính toán loại cột lắp ghép này như các cột toàn khối thông thường.

Phân tích động lực học thiết bị nâng do Việt Nam chế tạo lắp trên tàu khảo sát môi trường biển

Bùi Văn Trầm, Nguyễn Văn Quyền, Lê Văn Dưỡng, Vũ Văn Thoại — T2, 26 Th02 2024 00:00:00 +0000

Bài báo trình bày việc xây dựng mô hình và phân tích động lực học cụm thiết bị nâng lắp trên tàu biển phục vụ
khảo sát môi trường biển ứng với các trường hợp tải trọng khi nâng hạ và kéo vật trong môi trường nước biển
ở độ sâu lân cận 2,5 km. Nội dung bài báo sử dụng lý thuyết hệ nhiều vật để xây dựng mô hình động lực học,
thiết lập hệ phương trình vi phân và giải hệ phương trình bằng phương pháp số. Bài báo tập trung phân tích và
khảo sát mô hình động lực học thiết bị nâng ứng với các trường hợp cơ hệ chịu tải trọng điển hình có xét đến sự
di chuyển của tàu biển. Kết quả bài báo xác định được các thông số động lực học của cơ hệ trong quá trình làm
việc, là cơ sở để đánh giá về đặc tính kỹ thuật và tính năng sử dụng của cụm thiết bị nâng chế tạo ở Việt Nam.

Nghiên cứu khả năng kết hợp cát tái chế từ đá xi măng và thuỷ tinh phát quang thay thế cát tự nhiên trong vữa xây dựng

T2, 26 Th02 2024 15:16:20 +0000

Nghiên cứu này khảo sát tính khả thi của việc kết hợp cát tái chế từ xi măng (gọi tắt là cát tái chế) và thuỷ tinh
phát quang thay thế cho một phần của hàm lượng cát trong vữa thông thường. Cát tái chế được mô phỏng bằng xi măng đã hoàn toàn thuỷ hoá trong 56 ngày. Thuỷ tinh phát quang được chế tạo bôi bột phát quang với hạt thuỷ tinh Vữa cát tái chế - thuỷ tinh phát quang (LM) được chế tạo bằng cách thay thế 40% hàm lượng cát bằng thuỷ tinh phát quang và cát tái chế sẽ thay thế lần lượt 10-30% hàm lượng cát còn lại. Kết quả cho thấy các mẫu đều đạt cường độ khoảng 45 MPa vào 28 ngày tuổi và các đặc trưng cơ lý khác như độ lưu động, sự co ngót, độ rỗng đều thoả mãn yêu cầu kĩ thuật của vữa xây dựng. Các mẫu LM đều có cường độ ánh sáng hơn cường độ nhận biết của mắt thường trong 8 giờ. Qua đó, vữa cát tái chế – thuỷ tinh phát quang hoàn có thể được ứng dụng trong các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình phụ của kết cấu cầu đường.

Khảo sát ảnh hưởng của tải lượng hữu cơ đến quá trình phân hủy kỵ khí hai pha chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ

T2, 26 Th02 2024 15:24:36 +0000

Mục tiêu nghiên cứu này là khảo sát ảnh hưởng tải lượng (OLR) của chất nền đến hệ thống phân hủy hai pha (TAD) chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ (CTRHC). Hệ thống TAD bao gồm một bể thủy phân (HR) và một bể mêtan (MR). CTRHC được thủy phân trong bể khuấy trộn liên tục (HR) ở điều kiện pH 6,5 với thời gian lưu 5 ngày. Sau đó, thành phần dịch thủy phân được tách khỏi chất nền và bơm vào bể Mêtan (MR) với các tải lượng 1,6-9,5 kg-COD/(m³.ngđ). Các bể phản ứng được duy trì ở nhiệt độ ấm (36-37^oC). Ở bể HR, dịch thủy phân thu được có sản lượng đạt 1,26 g-COD/g-VS với tỉ lệ SCOD/TCOD = 0,63. Thành phần COD của VFAs (sản lượng 0,4 g-VFAs/g-VS) chỉ chiếm 74% so với SCOD, chứng tỏ 26% cơ chất đã bị thủy phân nhưng chưa thể chuyển hóa thành acid bay hơi ngắn mạch. Ở bể MR, sự gia tăng về tải lượng hữu cơ làm giảm hiệu suất của quá trình chuyển hóa. Tải lượng kg-COD/(m³.ngđ) được coi là điểm tới hạn về tải lượng để có hiệu suất hoạt động cao. Tại đây, hệ thống đạt được sản lượng khí 358,6 Nml/g-COD với 69,6% CH₄ và hiệu suất loại bỏ COD đạt >95%. Khi tải lượng vượt quá điểm tải lượng này thì có sự suy giảm nhanh chóng về chất lượng khí, sản lượng khí và khả năng loại bỏ COD.