Luận án – Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu lực nén lệch tâm của cột bê tông cốt thép sử dụng tro bay nhà máy nhiệt điện Hongsa – CHDCND Lào

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG CHỊU LỰC NÉN LỆCH TÂM CỦA CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP SỬ DỤNG TRO BAY NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN HONGSA - CHDCND LÀO

Ngành:

Kỹ thuật Xây dựng (Mã số: 9580201)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về khả năng chịu lực nén lệch tâm của cột bê tông cốt thép sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện Hongsa, CHDCND Lào (L-FA). Với lượng tro bay tồn đọng lớn (từ 2 triệu tấn lên tới hơn 10 triệu tấn trong giai đoạn 2016-2018) và chỉ một phần nhỏ được tái sử dụng, việc tái chế L-FA vào ngành xây dựng, đặc biệt trong các cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén và uốn đồng thời như cột, là một giải pháp thiết yếu cho nhu cầu phát triển bền vững tại CHDCND Lào và khu vực Đông Nam Á.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định tính khả thi của việc chế tạo bê tông L-FA, khảo sát các đặc trưng cơ lý, và phát triển các mô hình tính toán khả năng chịu lực cho cấu kiện cột bê tông cốt thép. Luận án được cấu trúc thành ba chương. Chương 1 cung cấp tổng quan về tro bay, bê tông tro bay và ứng dụng của nó trong cột bê tông cốt thép. Chương 2 trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên các viên mẫu bê tông sử dụng L-FA với các tỷ lệ thay thế xi măng poóc lăng (OPC) khác nhau (0%, 10%, 20%, 30%, 40%) cho bê tông có cường độ mẫu trụ trung bình 30 MPa. Nghiên cứu đã xác định tỷ lệ thay thế 20% L-FA/OPC là hợp lý nhất, cho thấy khả năng cải thiện tính công tác, không làm suy giảm cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày và phát triển cường độ tốt hơn theo thời gian, mặc dù có sự suy giảm mô đun đàn hồi. Các mô hình mạng nơ-ron nhân tạo (ANN) cũng được sử dụng để dự báo và đánh giá độ tin cậy của các đặc trưng cơ lý.

Chương 3 tập trung vào nghiên cứu thực nghiệm trên 8 mẫu cột bê tông cốt thép sử dụng bê tông L-FA (với 20% L-FA/OPC) chịu nén lệch tâm phẳng với các mức độ lệch tâm khác nhau (0, 40, 80 mm). Dựa trên kết quả này, luận án đề xuất điều chỉnh các mô hình biến dạng phi tuyến (MH2ĐT và MH3ĐT) cho bê tông L-FA theo TCVN 5574:2018 và phát triển quy trình tính toán khả năng chịu lực nén lệch tâm của cột BTCT, bao gồm xây dựng mặt tương tác và xác định hệ số dự báo kp. Kết quả tính toán lý thuyết được kiểm chứng bằng thực nghiệm, cho thấy khả năng dự báo khá sát và thiên về an toàn. Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xác định tính khả thi và tỷ lệ thay thế tối ưu của L-FA, cung cấp bộ số liệu thực nghiệm về đặc trưng cơ lý và khả năng chịu lực của cột BTCT L-FA, cũng như đề xuất các mô hình và quy trình tính toán tiên tiến. Đề tài không chỉ góp phần giải quyết vấn đề chất thải tro bay mà còn thúc đẩy việc sử dụng vật liệu thân thiện môi trường trong xây dựng, hướng tới phát triển bền vững.