Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình: Nghiên cứu sử dụng tấm CFRP (fiber reinforced polymer composites) để gia cường kết cấu dầm thép

Chia sẻ: Mucnang555 Mucnang555 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:126

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu luận văn nhằm nghiên cứu phương pháp gia cường tấm CFRP trên dầm thép chữ I và sử dụng tấm gia cường phù hợp nhằm tăng cường khả năng kháng uốn của cấu kiện; Phân tích và tính toán để dự đoán sự phát triển khả năng kháng uốn của dầm gia cường tấm CFRP và dầm chưa được gia cường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình: Nghiên cứu sử dụng tấm CFRP (fiber reinforced polymer composites) để gia cường kết cấu dầm thép

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN NGỌC MẬN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TẤM CFRP (FIBER REINFORCED POLYMER COMPOSITES) ĐỂ GIA CƯỜNG KẾT CẤU DẦM THÉP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 0 5 8 6 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TẤM CFRP (FIBER REINFORCED POLYMER COMPOSITES) ĐỂ GIA CƢỜNG KẾT CẤU DẦM THÉP LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD & CN MÃ SỐ HỌC VIÊN: 1680834 HVTH: TRẦN NGỌC MẬN GVHD: TS. TRẦN TUẤN KIỆT Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2018 i
i
iii
iv
v
vi
vii
viii
ix
x
ii
iii
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ kỹ thuật “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TẤM CFRP ĐỂ GIA CƢỜNG KẾT CẤU DẦM THÉP ” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2018 Ngƣời thực hiện luận văn Trần Ngọc Mận iv
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian đƣợc học tập và nghiên cứu tại Trƣờng Đại học sƣ phạm Thành phố Hồ Chí Minh, em đã đƣợc học tập và nghiên cứu trong môi trƣờng hiện đại, đầy đủ tiện nghi; đƣợc các Thầy cô nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu. Những kiến thức đó giúp em vận dụng vào cuộc sống, công việc của mình, đồng thời nó cũng không thể thiếu để giúp tiếp cận nghiên cứu sâu trong môi trƣờng khoa học hiện đại và cụ thể đã giúp em hoàn thành Luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến nhà trƣờng và tất cả quý Thầy cô. Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Thầy hƣớng dẫn Luận văn, Thầy TS. Trần Tuấn Kiệt, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ cho em những kiến thức sâu rộng trong suốt quá trình thực hiện Luận văn. Sự quan tâm chỉ bảo và hƣớng dẫn thƣờng xuyên của các Thầy là động lực rất lớn giúp em hoàn thành tốt Luận văn. Xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp - những ngƣời đã không ngừng động viên, ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện hoàn thành Luận văn của mình. Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều và trình độ có hạn, mặc dù em đã hết sức cố gắng nhƣng trong luận văn không tránh khỏi những hạn chế khiếm khuyết nhất định, rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo cùng các bạn để luận văn hoàn thiên hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm 2018 Ngƣời thực hiện luận văn Trần Ngọc Mận v
TÓM TẮT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TẤM CFRP ĐỂ GIA CƢỜNG KẾT CẤU DẦM THÉP Nhiệm vụ của đề tài luận văn này là dự đoán khả năng tăng cƣờng tải trọng của dầm thép sau khi gia cƣờng tấm CFRP. Trọng tâm chính của luận văn là xây dựng một chƣơng trình mô phỏng Abaqus và vận dụng lý thuyết để dự đoán khả năng tăng cƣờng độ chịu lực của dầm gia cƣờng xây dựng quy trình tính toán. Mô hình Abaqus để phân tích ứng xử qua nhiều mô hình có cấu trúc gia cƣờng khác nhau sau đó chọn lọc ra các tham số của vật liệu gia cƣờng đem lại hiệu quả nhất, để áp dụng vào bài toán ứng dụng việc nghiên cứu đề tài này nhằm tạo thêm một cánh thức gia cƣờng đáng tin cậy đồng thời ứng dụng phần mềm nhằm giảm bớt khối lƣợng trong phòng thí nghiệm. Phần cuối của đề tài, trình bày việc kiểm nghiệm tính chính xác của chƣơng trình thông qua so sánh kết quả từ mô hình phân tích số với kết quả lý thuyết và đề xuất các tham số hiệu quả của vật liệu gia cƣờng CFRP trên kết cấu dầm thép. Luận văn này đƣợc bố cục thành các phần chính sau đây: - Chƣơng 1: Tổng quan - Chƣơng 2: Ứng dụng Abaqus trong mô phỏng bài toán gia cƣờng cho dầm thép - Chƣơng 3: Khảo sát tham số - Chƣơng 4: Bài toán ứng dụng - Chƣơng 5: Kết luận kiến nghị vi
ABSTRACT A PROJECT TO PROMOTE STEEL BEAM REINFORCED WITH CARBON FIBER REINFORCED POLYMER Mission of this graduation thesis is the estimation of the ability to increase load of steel beam with addition of CFRP plate. The main purposes focus on building up a model of the ABAQUS then applying the theory to predict the ability to improve load of strengthened steel beam creating method for calculation. ABAQUS model is used to analyze the numerous models with distinct structure for collecting the most effective data of different matter. Then the data is applied in the created algorithm to establish the trusted method for enhancing as long as reducing amount of work in lab. The end of this project targets on the review of the accuracy within the comparison of results those were gathered from theory method and model's data in term of the statistic of the enhanced steel beam with CFRP plate. The graduation thesis is composed of five chapters: Chapter 1: Overview Chapter2: Application of ABAQUS in building up the algorithm Chapter 3: Examine the parameter Chapter4: Application problem Chapter5: Conclusion. vii
MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI ........................................................................................ i LÝ LỊCH KHOA HỌC ....................................................................................................ii LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. v TÓM TẮT .......................................................................................................................vi ABSTRACT .................................................................................................................. vii A PROJECT TO PROMOTE STEEL BEAM REINFORCED WITH CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ............................................................................ vii CHƢƠNG 1 ...................................................................................................................... 1 TỔNG QUAN .................................................................................................................. 1 1.1. Giới thiệu chung ....................................................................................................... 1 1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 4 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc ................................................ 5 1.1.2.1. Nghiên cứu ngoài nƣớc ...................................................................................... 5 1.1.2.1. Nghiên cứu trong nƣớc ...................................................................................... 8 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 14 1.3. Phạm vi, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ................................................... 14 1.4 Vật liệu composite FRP ........................................................................................... 16 1.4.1. Cấu tạo và đặc trƣng vật liệu composite CFRP ................................................. 16 1.5 Kết luận chƣơng ....................................................................................................... 17 CHƢƠNG 2 .................................................................................................................... 19 ỨNG DỤNG ABAQUS TRONG MÔ PHỎNG BÀI TOÁN GIA CƢỜNG CFRP CHO DẦM THÉP .......................................................................................................... 19 2.1 Tổng quan về Abaqus .............................................................................................. 19 viii
2.2 Mô tả thí nghiệm (Theo Talat Salama and Ahmed [17]) ...................................... 19 2.2.1 Quy trình thực hiện thí nghiệm ............................................................................ 20 2.2.1.1. Chuẩn bị chi tiết mẫu ....................................................................................... 20 2.2.1.2 Quá trình chuẩn bị gia cƣờng............................................................................ 21 2.2.1.3 Thiết bị đo thông số thí nghiệm ........................................................................ 24 2.2.1.4 Tiến hành thí nghiệm ......................................................................................... 25 2.2.1.5 Kết quả thí nghiệm ............................................................................................ 25 2.3 Mô phỏng bằng Abaqus và đối chiếu với kết quả thực nghiệm ........................... 27 2.3.1 Kỹ thuật lập mô hình ............................................................................................ 27 2.3.1.1 Các thành phần kết dính và mô hình vật liệu keo. .......................................... 28 2.3.1.2 Giới hạn bề mặt ................................................................................................. 29 2.3.2 Mô phỏng Abaqus từ kết quả thực nghiệm ......................................................... 30 2.3.2.1 Xây dựng mô hình ba chiều dầm chữ I ............................................................ 30 2.3.2.2 Xây dựng mô hình tấm CFRP........................................................................... 32 2.3.3 Khai báo vật liệu ................................................................................................... 33 2.3.3.1 Khai báo vật liệu thép ........................................................................................ 33 2.3.3.2 Vật liệu CFRP .................................................................................................... 34 2.3.4 Gán vật liệu ........................................................................................................... 37 2.3.4.1 Gán vật liệu cho phần tử dầm ........................................................................... 37 2.3.4.2 Gán vật liệu cho phần tử CFRP ........................................................................ 37 2.3.4 Ghép các phần tử .................................................................................................. 38 2.3.5 Chia mắt lƣới cho đối tƣợng ................................................................................ 39 2.3.6 Khai báo điều kiện biên ........................................................................................ 40 2.3.7 Khai báo bề mặt tƣơng tác ................................................................................... 41 ix