Ảnh hưởng của vị trí và bề rộng của bản CFRP đến cột bê tông cốt thép tiết diện vuông được gia cường bởi bản CFRP dưới tác dụng của tải trọng lệch tâm

Tóm tắt: 44 | PDF: 45

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Anh Duc Mai
    The University of Danang - University of Science and Technology, Danang, Vietnam
    Ngoc Duong Vo
    The University of Danang - University of Science and Technology, Danang, Vietnam
    Van Huong Nguyen
    The University of Danang - University of Science and Technology, Danang, Vietnam
    Phuoc Dung Tran
    Central College of Transport V, Danang, Vietnam
    Van Tuoi Nguyen
    Central College of Transport V, Danang, Vietnam

Từ khóa:

Cột tiết diện vuông
gia cường không liên tục
gia cường cột bê tông cốt thép bằng vải sợi FRP
cột chịu nén lệch tâm
đường cong phá hoại của cột bê tông cốt thép

Tóm tắt

Hiệu quả của vật liệu vải sợi FRP trong gia cường kết cấu bê tông cốt thép (SRC) đã được thừa nhận rộng rãi. Tuy nhiên, các nghiên cứu về sự làm việc của cột SRC tiết diện vuông (SSRC) gia cường gián đoạn bởi bản CFRP còn rất hạn chế. Nghiên cứu này so sánh sự làm việc của cột SSRC không gia cường và có gia cường không liên tục bởi các dải bản CFRP có bề rộng khác nhau nhằm đánh giá sự ảnh hưởng của bề rộng bản CFRP đối với ứng xử của cột SSRC. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, các bản CFRP làm gia tăng đáng kể khả năng chịu tải và gia tăng lớn độ ổn định của cột SSRC. Cột SSRC được gia cường bởi bản CFRP đặt giữa cốt thép đai có khả năng chịu tải và có độ ổn định lớn hơn cột SSRC gia cường bởi bản CFRP không đặt giữa cốt thép đai. Nghiên cứu này cũng xây dựng đường cong phá hoại của cột SSRC gia cường bởi bản CFRP dựa trên 02 tiêu chuẩn quốc tế là FIB-Bulletin-14 và ACI-440.2R-17.

Tài liệu tham khảo

    [1] G. Teng and L. Lam, "Compressive behavior of carbon fiber reinforced polymer-confined concrete in elliptical columns”, J. Struct. Eng., vol. 128, no. 12, pp. 1535-1543, 2002, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445.
    [2] ACI Committee 440, “Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures”, ACI (American Concrete Institute), 2017.
    [3] N. S. Hadi, M. T. Jameel, and M. N. Sheikh, "Behavior of Circularized Hollow RC Columns under Different Loading Conditions”, J. Compos. Constr., vol. 21, no. 5, p. 04017025, 2017, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000808.
    [4] G. Teng, J. F. Chen, S. T. Smith, and L. Lam, FRP-strengthened RC structures. UK: John Wiley & Sons, LTD, 2002.
    [5] Erdogan, P. Zohrevand, and A. Mirmiran, "Effectiveness of externally applied CFRP stirrups for rehabilitation of slab-column connections”, J. Compos. Constr., vol. 17, no. 6, p. 04013008, 2013, Art no. 04013008, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000389.
    [6] A. Toutanji, "Stress-strain characteristics of concrete columns externally confined with advanced fiber composite sheets”, ACI Mater. J., vol. 96, no. 3, pp. 397-404, 1999.
    [7] Campione, "Influence of FRP wrapping techniques on the compressive behavior of concrete prisms”, Cem. Concr. Compos., vol. 28, no. 5, pp. 497-505, 2006, doi: 10.1016/j.cemconcomp.2006.01.002.
    [8] E. Maaddawy, "Strengthening of Eccentrically Loaded Reinforced Concrete Columns with Fiber-Reinforced Polymer Wrapping System: Experimental Investigation and Analytical Modeling”, J. Compos. Constr., vol. 13, no. 1, pp. 13-24, 2009, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2009)13:1(13).
    [9] Lam and J. G. Teng, "Design-oriented stress–strain model for FRP-confined concrete”, Constr. Build. Mater., vol. 17, no. 6–7, pp. 471-489, 2003, doi: 10.1016/S0950-0618(03)00045-X.
    [10] N. S. Hadi, "Behaviour of FRP wrapped normal strength concrete columns unde eccentric loading”, Compos. Struct., vol. 72, no. 4, pp. 503-511, 2006, doi: 10.1016/j.compstruct.2005.01.018.
    [11] Wu and Y. Zhou, "Unified Strength Model Based on Hoek-Brown Failure Criterion for Circular and Square Concrete Columns Confined by FRP”, J. Compos. Constr., vol. 14, no. 2, pp. 175-184, 2010, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000062.
    [12] H. Tan, "Strength enhancement of rectangular reinforced concrete columns using fiber-reinforced polymer”, J. Compos. Constr., vol. 6, no. 3, pp. 175-183, 2002, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2002)6:3(175).
    [13] Jiang and J. G. Teng, "Behavior and design of slender FRP-confined circular RC columns”, J. Compos. Constr., vol. 17, no. 4, pp. 443-453, 2013, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000333.
    [14] Y. Wang, Z. Y. Wang, S. T. Smith, and T. Yu, "Size effect on axial stress-strain behavior of CFRP-confined square concrete columns”, Constr. Build. Mater., vol. 118, pp. 116-126, 2016, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.158.
    [15] Wang, D. Wang, S. T. Smith, and D. Lu, "CFRP-confined square RC columns. I: Experimental investigation”, J. Compos. Constr., vol. 16, no. 2, pp. 150-160, 2012, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000245.
    [16] G. Teng and L. Lam, "Behavior and modeling of fiber reinforced polymer-confined concrete”, J. Struct. Eng., vol. 130, no. 11, pp. 1713-1723, 2004, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2004)130:11(1713).
    [17] Chaallal, M. Shahawy, and M. Hassan, "Performance of axially loaded short rectangular columns strengthened with carbon fiber-reinforced polymer wrapping”, J. Compos. Constr., vol. 7, no. 3, pp. 200-208, 2003, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2003)7:3(200).
    [18] Lam and J. G. Teng, "Design-oriented stress-strain model for FRP-confined concrete in rectangular columns”, J. Reinf. Plast. Compost., vol. 22, no. 13, pp. 1149-1186, 2003.
    [19] M. Wang and Y. F. Wu, "Effect of corner radius on the performance of CFRP-confined square concrete columns: Test”, Eng. Struct., vol. 30, no. 2, pp. 493-505, 2008, doi: 10.1016/j.engstruct.2007.04.016.
    [20] P. Tastani, S. J. Pantazopoulou, D. Zdoumba, V. Plakantaras, and E. Akritidis, "Limitations of FRP jacketing in confining old-type reinforced concrete members in axial compression”, J. Compos. Constr., vol. 10, no. 1, pp. 13-25, 2006, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2006)10:1(13).
    [21] N. S. Hadi, "Comparative study of eccentrically loaded FRP wrapped columns”, Compos. Struct., vol. 74, no. 2, pp. 127-135, 2006.
    [22] N. S. Hadi, "Behaviour of FRP strengthened concrete columns under eccentric compression loading”, Composite Structures, vol. 77, no. 1, pp. 92-96, 2007, doi: 10.1016/j.compstruct.2005.06.007.
    [23] N. S. Hadi and I. B. R. Widiarsa, "Axial and flexural performance of square RC columns wrapped with CFRP under eccentric loading”, J. Compos. Constr., vol. 16, no. 6, pp. 640-649, 2012, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000301.
    [24] N. S. Hadi, T. M. Pham, and X. Lei, "New Method of Strengthening Reinforced Concrete Square Columns by Circularizing and Wrapping with Fiber-Reinforced Polymer or Steel Straps”, J. Compos. Constr., vol. 17, no. 2, pp. 229-238, 2013, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000335.
    [25] Saljoughian and D. Mostofinejad, "Corner Strip-Batten Technique for FRP-Confinement of Square RC Columns under Eccentric Loading”, J. Compos. Constr., vol. 20, no. 3, p. 04015077, 2016, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000644.
    [26] Rahai and H. Akbarpour, "Experimental investigation on rectangular RC columns strengthened with CFRP composites under axial load and biaxial bending”, Compos. Struct., vol. 108, no. 1, pp. 538-546, 2014.
    [27] F. Warner, S. J. Foster, and A. E. Kilpatrick, Reinforced Concrete Basics: Analysis and design of reinforced concrete structures. Sydney NSW 2086, Australia: Pearson Education Australia, 2007.
    [28] M. Pham, L. V. Doan, and M. N. S. Hadi, "Strengthening square reinforced concrete columns by circularisation and FRP confinement”, Constr. Build. Mater., vol. 49, pp. 490-499, 2013, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2013.08.082.
    [29] N. S. Hadi and J. Youssef, "Experimental investigation of GFRP-reinforced and GFRP-encased square concrete specimens under axial and eccentric load, and four-point bending test”, J. Compos. Constr., vol. 20, no. 5, p. 04016020, 2016, Art no. 04016020, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000675.
    [30] Saljoughian and D. Mostofinejad, "Axial-flexural interaction in square RC columns confined by intermittent CFRP wraps”, Compos. Part B: Eng., vol. 89, pp. 85-95, 2016, doi: 10.1016/j.compositesb.2015.10.047.
    [31] Li and M. N. S. Hadi, "Behaviour of externally confined high-strength concrete columns under eccentric loading”, Compos. Struct., vol. 62, no. 2, pp. 145-153, 2003, doi: 10.1016/S0263-8223(03)00109-0.
    [32] N. S. Hadi and J. Li, "External reinforcement of high strength concrete columns”, Compos. Struct., vol. 65, no. 3-4, pp. 279-287, 2004, doi: 10.1016/j.compstruct.2003.11.003.
    [33] Bisby and M. Ranger, "Axial-flexural interaction in circular FRP-confined reinforced concrete columns”, Constr. Build. Mater., vol. 24, no. 9, pp. 1672-1681, 2010, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2010.02.024.
    [34] Mostofinejad and E. Ilia, "Confining of square RC columns with FRP sheets using corner strip-batten technique”, Constr. Build. Mater., vol. 70, pp. 269-278, 2014, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.07.073.
    [35] Pessiki, K. A. Harries, K. J. T., R. Sause, and J. M. Ricles, "Axial Behavior of Reinforced Concrete Columns Confined with FRP Jackets”, J. Compos. Constr., vol. 5, no. 4, pp. 237-245, 2001, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2001)5:4(237).
    [36] Yang, J. Wei, A. Nanni, and L. R. Dharani, "Shape Effect on the Performance of Carbon Fiber Reinforced Polymer Wraps”, J. Compos. Constr., vol. 8, no. 5, pp. 444-451, 2004, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2004)8:5(444).
    [37] H. Harajli, "Axial stress–strain relationship for FRP confined circular and rectangular concrete columns”, Cem. Concr. Compos., vol. 28, no. 10, pp. 938-948, 2006, doi: 10.1016/j.cemconcomp.2006.07.005.
    [38] Rochette and P. Labossière, "Axial testing of rectangular column models confined with composites”, J. Compos. Constr., vol. 4, no. 3, pp. 129-136, 2000, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2000)4:3(129).
    [39] H. J. Kim, S. T. Yi, S. H. Lee, S. K. Park, and J. K. Kim, "Compressive behaviour of CFS strengthened concrete specimens with various cross-sectional shapes and laminations”, Mag. Concr. Res., vol. 55, no. 5, pp. 407-418, 2003, doi: 10.1680/macr.55.5.407.37592.
    [40] J. Zeng, Y. C. Guo, W. Y. Gao, J. Z. Li, and J. H. Xie, "Behavior of partially and fully FRP-confined circularized square columns under axial compression”, Constr. Build. Mater., vol. 152, pp. 319-332, 2017, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.06.152.
    [41] Darby, R. Coonan, T. Ibell, and M. Evernden, "FRP confined square columns under concentric and eccentric loading”, in Advanced Composites in Construction 2011, ACIC 2011 - Proceedings of the 5th International Conference, 2011, pp. 264-275.
    [42] E. Maaddawy, M. E. Sayed, and B. Abdel-Magid, "The effects of cross-sectional shape and loading condition on performance of reinforced concrete members confined with Carbon Fiber-Reinforced Polymers”, Mater. Des., vol. 31, no. 5, pp. 2330-2341, 5// 2010. [Online]. Available: http://www.sciencedirect.com/science//pii/S0261306909006943
    [43] E. Maaddawy, "Behavior of corrosion-damaged RC columns wrapped with FRP under combined flexural and axial loading”, Cem. Concr. Compos., vol. 30, no. 6, pp. 524-534, 2008.
    [44] Parvin and W. Wang, "Behavior of FRP jacketed concrete columns under eccentric loading”, J. Compos. Constr., vol. 5, no. 3, pp. 146-152, 2001, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0268(2001)5:3(146).
    [45] M. Hassan, O. A. Hodhod, M. S. Hilal, and H. H. Bahnasaway, "Behavior of eccentrically loaded high strength concrete columns jacketed with FRP laminates”, Constr. Build. Mater., vol. 138, pp. 508-527, 2017, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.02.016.
    [46] Matthys, H. Toutanji, K. Audenaert, and L. Taerwe, "Axial load behavior of large-scale columns confined with fiber-reinforced polymer composites”, ACI Struct. J., vol. 102, no. 2, pp. 258-267, 2005. [Online]. Available: <Go to ISI>://WOS:000227277100009.
    [47] A. Hodhod, W. Hassan, M. S. Hilal, and H. Bahnasawy, "Strength and ductility of biaxially loaded high strength RC short square columns wrapped with GFRP jackets”, Struct. Eng. Mech., vol. 20, no. 6, pp. 727-745, 2005, doi: 10.12989/sem.2005.20.6.727.
    [48] M. Hassan, O. A. Hodhod, M. S. M. Hilal, and H. H. Bahnsawy, "Behavior of high strength concrete columns subjected to small biaxial eccentricity and strengthened by FRP laminates”, ACI Spec. Public., no. 293 SP, pp. 111-132, 2012.
    [49] Colomb, H. Tobbi, E. Ferrier, and P. Hamelin, "Seismic retrofit of reinforced concrete short columns by CFRP materials”, Compos. Struct., vol. 82, no. 4, pp. 475-487, 2008, doi: 10.1016/j.compstruct.2007.01.028.
    [50] Saadatmanesh, M. R. Ehsani, and M. W. Li, "Strength and ductility of concrete columns externally reinforced with fiber composite straps”, ACI Struct. J., vol. 91, no. 4, pp. 434-447, 1994.
    [51] G. Triantafyllou, T. C. Rousakis, and A. I. Karabinis, "Axially Loaded Reinforced Concrete Columns with a Square Section Partially Confined by Light GFRP Straps”, J. Compos. Constr., vol. 19, no. 1, p. 04014035, 2015, doi: 10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000496.
    [52] A. O. Barros, D. R. S. M. Ferreira, and R. K. Varma, "CFRP-confined reinforced concrete elements subjected to cyclic compressive loading”, ACI Spec. Public., SP-258-6, pp. 85-104, 2007.
    [53] W. Park, U. J. Na, L. Chung, and M. Q. Feng, "Compressive behavior of concrete cylinders confined by narrow strips of CFRP with spacing”, Compos Part B-Eng, vol. 39, no. 7-8, pp. 1093-1103, 2008, doi: 10.1016/j.compositesb.2008.05.002.
    [54] Externally bonded FRP reinforcement for RC structures, FIB Bulletin 14, The International Federation for Structure Concrete, Switzerland, 2001.
    [55] C. Rousakis and A. I. Karabinis, "Substandard reinforced concrete members subjected to compression: FRP confining effects”, Mater. Struct., vol. 41, no. 9, pp. 1595-1611, 2008, doi: 10.1617/s11527-008-9351-4.
    [56] C. Rousakis and A. I. Karabinis, "Adequately FRP confined reinforced concrete columns under axial compressive monotonic or cyclic loading”, Mater. Struct., vol. 45, no. 7, pp. 957-975, 2012, doi: 10.1617/s11527-011-9810-1.
    [57] Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI 318-19, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2014.
    [58] D. Mai, M. N. Sheikh, and M. N. S. Hadi, "Investigation on the behaviour of partial wrapping in comparison with full wrapping of square RC columns under different loading conditions”, Constr. Build. Mater., vol. 168, pp. 153-168, 2018, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.02.003.
    [59] D. Mai, M. N. Sheikh, and M. N. S. Hadi, "Performance evaluation of intermittently CFRP wrapped square and circularised square reinforced concrete columns under different loading conditions”, Struct. Infrastruct. Eng., vol. 15, no. 5, pp. 696-710, 2019, doi: 10.1080/15732479.2019.1572201.
    [60] Methods of testing concrete: Method 9: Compressive strength tests-Concrete, mortar and grout specimens, AS 1391-2007, Australian Standard, Sydney, NSW, Australia, 2014.
    [61] Metallic materials-Tensile testing at ambient temperature, AS 1391-2007, Australian Standard, Sydney, NSW, Australia,
    [62] Standard Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite Materials, D7565/D7565M-10, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2017.
    [63] Pessiki and A. Pieroni, "Axial load behavior of large-scale spirally-reinforced high-strength concrete columns”, ACI Struct. J., vol. 94, no. 3, pp. 304-314, 1997.
    [64] Z. Fam and S. H. Rizkalla, "Confinement model for axially loaded concrete confined by circular fiber-reinforced polymer tubes”, ACI Struct. J., vol. 98, no. 4, pp. 451-461, 2001.
    [65] Concrete Structures, AS 3600:2009, Australian Standard, Sydney, NSW, Australia, 2009.
    [66] J. B. Mander, M. J. Priestley, and R. Park, "Theoretical stress-strain model for confined concrete”, J. Struct. Eng., vol. 114, no. 8, pp. 1804-1826, 1988, doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1988)114:8(1804).
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

May 31, 2024
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Mai, A. D., N. D. Vo, V. H. Nguyen, P. D. Tran, và V. T. Nguyen. “Ảnh hưởng của vị Trí Và bề rộng của bản CFRP đến cột Bê tông cốt thép tiết diện vuông được Gia cường bởi bản CFRP dưới tác dụng của tải trọng lệch tâm”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 22, số p.h 5A, Tháng Năm 2024, tr 23-34, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/9034.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##