Nghiên cứu thực nghiệm xác định quan hệ ứng suất – biến dạng khi chịu nén của bê tông cường độ cao

Tóm tắt: Bài báo tóm tắt một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm sử dụng phương pháp nén lệch tâm (eccentric bracket specimen test) để xác định quan hệ ứng suất – biến dạng (σ-e) khi chịu nén của bê tông cường độ cao (có cường độ chịu nén 70 và 80 MPa) và của bê tông thường (có cường độ chịu nén 40 MPa, để so sánh kiểm chứng) được sản xuất ở Việt Nam. Các kết quả thực nghiệm được so sánh với phương trình Popovics – Thorenfeldt, là phương trình biểu diễn quan hệ σ-e được sử dụng khá phổ biến hiện nay, để đánh giá độ tin cậy của kết quả. Dựa trên các kết quả thí nghiệm, các tác giả cũng khuyến nghị một số hiệu chỉnh về các hệ số khối ứng suất áp dụng trong tính toán kết cấu bê tông cốt thép sử dụng bê tông cường độ cao.

Abstract: This paper presents briefly some results from an experimental study on obtaining the stress-strain behaviour of high strength concrete made with Vietnamese local materials using eccentric bracket specimen test. Experimental results are compared with ones based on Popovics – Thorenfeldt models, which are very widely used in both research and practice design. Based on the experimental results some corrections of the equivalent stress block factors for design of high strength concrete structures are also proposed.

Quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông là một trong những tham số cơ bản để tính toán xác định ứng xử và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. Để đơn giản cho việc thiết kế kết cấu bê tông ở trạng thái cường độ, các tiêu chuẩn thường cho phép sử dụng mô hình khối ứng suất chữ nhật thay cho quan hệ ứng suất – biến dạng thực tế của bê tông. Các hệ số của khối ứng suất cho các cường độ bê tông phổ biến (dưới 60 MPa) cũng đã được chuẩn hoá. Tuy nhiên, để tính toán toàn bộ quá trình làm việc của kết cấu, đặc biệt là kết cấu có sử dụng bê tông có cường độ cao, cần thiết phải xác định xác định quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông. Hơn nữa, ngoài phương pháp tính toán đơn giản bằng khối ứng suất nêu trên, các tiêu chuẩn thiết kế cũng cho phép/khuyến khích sử dụng các định luật vật liệu khác nếu chúng phù hợp với thực nghiệm.

Hiện nay, ở nước ta bê tông có cường độ chịu nén khoảng 50 MPa đang được sử dụng rất phổ biến trong thực tế xây dựng, bê tông có cường độ 70 – 80 MPa đã có thể sản xuất ổn định trên công trường và bê tông có cường độ đến 130 MPa đã được sản xuất ổn định trong phòng thí nghiệm. Bê tông có cường độ chịu nén đến 70 MPa và 80 MPa được chế tạo ở Việt Nam có thể coi là những vật liệu mới có khả năng ứng dụng cao nhưng chưa có nhiều kết quả thực nghiệm để xác định quan hệ ứng suất biến dạng của các loại bê tông này. Vì vậy, cần có các nghiên cứu thực nghiệm để xác định có tính kiểm chứng các quan hệ ứng suất biến dạng của bê tông cường độ cao phục vụ cho mục đích tính toán, thiết kế các kết cấu sử dụng các loại bê tông này. Ngoài ra, cho đến nay chúng ta vẫn chưa có tiêu chuẩn quy định phương pháp thí nghiệm để xác định quan hệ ứng suất – biến dạng khi chịu nén của bê tông nên việc thử nghiệm và đánh giá kết quả của phương pháp nén lệch tâm cũng là cơ sở để đề xuất phương pháp thí nghiệm thích hợp.

Chi tiết tham khảo Tạp chí GTVT số tháng 9/2013