Nghiên cứu gia cường bản bê tông cốt thép bằng tấm FRP dính bám ngoài

L IăCAMăĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả.. Các số liệu và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong b

TR NGăĐ IăH CăBỄCHăKHOA

-  -

NGUY NăT NăĐ I

C TăTHÉPăB NGăT MăFRPăDệNHăBỄMăNGOĨI

LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU Tă

ĐƠăN ngăă- Nĕmă2018

TR NGăĐ IăH CăBỄCHăKHOA

-  -

NGUY NăT NăĐ I

C TăTHÉPăB NGăT MăFRP DÍNH BÁM NGOÀI

Chuyên ngành :ăK ăthu tăxơyăd ngăcôngătrìnhăgiaoăthông Mưăs : 60.58.02.05

LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU Tă

ĐƠăN ngăă- Nĕmă2018

L IăCAMăĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả Các số liệu

và kết quả tính toán đưa ra trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Nguy năT năĐ i

NGHIểNăC UăGIAăC NGăB NăBTCTăB NGăT MăS IăCARBON

DÍNH BÁM NGOÀI

H c viên: Nguy n T n Đ i Chuyên ngƠnh: Kỹ thu t xơy d ng công trình giao thông

Mư s : 60.58.02.05 Khóa: K33 Tr ng Đ i h c Bách khoa ậ ĐHĐN

Tómăt t:ăK t c u BTCT nói chung th ng b xu ng c p theo th i gian Khi c n duy trì kh

năng ch u t i ban đ u ho c t i tr ng tăng lên th ng ph i s a ch a vƠ gia c ng k t c u Có

r t nhi u ph ng pháp gia c ng k t c u d m BTCT đư đ c th c hi n nh mở r ng ti t di n, dán b n thép, thêm cáp d ng l c ngoƠi,ầ đ i v i k t c u d ng b n cũng có th dùng các

ph ng pháp t ng t , tuy nhiên xu h ng hi n nay th ng s dụng v t li u composite c ng

đ cao nh v i s i carbon, v i s i th y tinh dán lên m t BTCT k t h p v i keo n n Epoxy t o thƠnh l p dính bám ngoƠi có c ng đ cao lƠm tăng kh năng ch u t i c a k t c u Ph ng pháp dán t m CFRP thi công khá đ n gi n nên hi n nay đ c s dụng khá nhi u n i Tuy nhiên trên đ a bƠn t nh Qu ng Ngưi, công ngh gia c ng nƠy còn khá m i mẻ v i các nhƠ t

v n thi t k , thi công vƠ qu n lý d án Lu n văn cao h c nƠy t p trung nghiên c u ph ng pháp gia c ng k t c u sƠn BTCT b ng t m v i s i carbon dính bám ngoƠi, n i dung nghiên

c u bao g m các ph ng pháp tính toán n i l c k t c u sƠn, tính toán s c kháng sƠn có gia

c ng CFRP vƠ ki m ch ng ph ng pháp qua th c nghi m th t i m t d án th c t

T ăkhóaăậ T m s i carbon, sàn BTCT, Keo epoxy, S c kháng, n i l c

RESEARCH ON STRENGTHNING CONCRETE SLAB BY EXTERNAL BONDED

CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ABSTRACT: The reinforced concrete structures generally deteriorate over time When it

is necessary to maintain the initial load capacity or increase the load, it is necessary to repair and reinforced the structure There are many methods of reinforcing reinforced concrete beams such as expanded section, steel plate, add external prestressing cable, for RC slab structure can also use the same method, although Today's tendency is to use high-strength composite materials such as carbon fiber, fiberglass cloth glued to the reinforced concrete surface with Epoxy resin to form a high-strength, that increases the load-bearing capacity of structures

Extrenal bonded CFRP method is quite simple, so it is used in many places However, in Quang Ngai province, this technology is quite new to consultants on design, construction and project management This master thesis focuses on the strengthening method of reinforced concrete structure with external bonded CFRP, research contents including methods of calculating internal forces of floor structure, Strengthening CFRP and verify the methodology through empirical testing of a real project

Keywords ậ Carbon fiber reinforecd polymer (CFRP), concrete slab, epoxy resin,

resistance, force effects

M CăL C

L IăCAMăĐOAN

M CăL C

DANHăM CăT ăVI TăT T

DANHăM CăCỄCăB NG

DANHăM CăCỄCăHỊNH

M ăĐ U 1

1 Tên đ tƠi 1

2 Tính c p thi t c a đ tài 1

3 Mục tiêu c a đ tƠi 1

4 Đ i t ng vƠ ph m vi nghiên c u 1

5 Ph ng pháp nghiên c u 1

6 C u trúc lu n văn 2

CH NGă 1.ă T NGă QUANă V ă CỌNGă TỄCă GIAă C NGă K Tă C Uă BTCT B NGăV TăLI UăCFRP 3

1.1 T NG QUAN V T LI U C T S I POLYMER 3

1.1.1 L ch s hình thƠnh vƠ l i ích s dụng v t li u Composite 3

1.1.2 Các lĩnh v c ng dụng c a v t li u Composite 3

1.2 V T LI U FRP 4

1.2.1 C t s i 5

1.2.2 Ch t dẻo n n 7

1.3 CÁC Đ C TR NG C H C V T LI U FRP 8

1.3.1 Mô đun đƠn h i 10

1.3.2 C ng đ 10

1.4 Đ B N V T LI U FRP 10

1.4.1 Tác đ ng c a môi tr ng 10

1.4.2 Tác đ ng các y u t dƠi h n 11

1.5 TRÌNH T THI CỌNG GIA C NG K T C U BTCT B NG CFRP 11

1.5.1 Trình t thi công t ng quát: 11

1.5.2 Yêu c u v t li u 12

1.6 CH D N CÁC B C CỌNG NGH THI CỌNG, KI M TRA, ĐÁNH GIÁ VÀ NGHI M THU K T C U 13

1.6.1 S a ch a h h ng b m t k t c u: 13

1.6.2 Chu n b b m t k t c u tr c khi dán s i CFRP 14

1.6.3 Công tác ki m tra hƠng ngƠy 19

K T LU N CH NG 1 20

CH NGă2.ăC ăS ăLụăTHUY T TệNHăTOỄNăSĨNăBTCTăGIAăC NGă CFRP DÍNH BÁM NGOÀI 21

2.1 TệNH TOÁN N I L C TRONG K T C U SÀN 21

2.2 TệNH TOÁN S C KHÁNG U N SÀN BTCT GIA C NG CFRP [4] 22

2.2.1 Các gi thuy t tính toán: 22

2.2.2 Tính toán gia c ng s c kháng u n (xem hình 2.1.) 22

2.2 MỌ PH NG S SÀN BTCT GIA C NG CFRP B NG PH N M M PH N T H U H N 26

2.2.1 C sở tính toán theo ph ng pháp ph n t h u h n 26

2.2.2 Mô hình k t c u sƠn BTCT gia c ng CFRP b ng ph n m m SAP2000 V14 27

K T LU N CH NG 2 32

CH NGă 3 TH Că NGHI Mă GIAă C NGă SĨNă BTCTă B NGă PH NGăPHỄPăDỄNăT MăS IăCFRPăVĨă NGăD NGăTH CăT 33

3.1 GI I THI U CỌNG TRÌNH KHÁCH S N HOLIDAY BEACH: 33

3.2 THI T K GIA C NG K T C U D M SÀN CỌNG TRÌNH KHÁCH S N HOLIDAY BEACH, PHỂN TệCH LÝ THUY N SÀN TH C NGHI M 36

3.2.1 Ph ng pháp tăng c ng k t c u s dụng s i CFRP 36

3.2.2 C sở th c hi n tính toán thi t k s a ch a gia c ng: T k t qu kh o sát hi n tr ng vƠ phơn tích k t c u 37

3.2.3 S li u phục vụ tính toán thi t k s a ch a gia c ng 38

3.3 K T QU TH NGHI M VÀ BI N LU N 42

3.3.1 T ng quan v quá trình th nghi m 42

3.3.2.T i tr ng th nghi m vƠ qui trình th 44

3.3.3 M t s k t qu th t i 46

K T LU N CH NG 3 51

K TăLU NăVĨăKI NăNGH 53

TĨIăLI UăTHAMăKH O 54 QUY TăĐ NHăGIAOăĐ ăTĨIă(B năsao)

DANHăM CăT ăVI TăT T

AFRP : Aramid Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime s i aramid)

BTCT : Bê tông c t thép

CFRP : Carbon Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime s i cacbon)

DUL : D ng l c

FRP : Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime)

GFRP : Glass Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime s i th y tinh)

DANHăM CăCỄCăB NGă

3.4 K t qu v ng su t trong quá trình th t i 483.5 So sánh k t qu đo th c t vƠ phơn tích trên mô hình PTHH 50

1.8 HoƠn thi n t o phẳng b m t b ng keo Epoxy 181.9 HoƠn thi n dán l p v i s i vƠo b m t k t c u 18

2.4 Khai báo t i tr ng t p trung 10T t i v trí gi a ô sƠn 29

2.7 Giá tr ng su t Smax tr c khi gia c ng CFRP (1,36 Mpa)

M ăĐ U

1 Tênăđ ătƠi

Nghiên c u gia c ng b n bê tông c t thép b ng t m Carbon Fiber Reinforced

Polymer (CFRP) dính bám ngoài

2.ăTínhăc păthi tăc aăđ ătƠi

K t c u sƠn BTCT đ c s dụng khá nhi u trong các công trình nhƠ c a vƠ h

t ng kỹ thu t xơy d ng khác Sau m t th i gian khai thác do s suy thoái c a v t li u

bê tông vƠ c t thép lƠm gi m kh năng ch u l c c a sƠn BTCT nên c n thi t ph i gia

c ng đ đ m b o kh năng ch u t i theo thi t k M t s h sƠn BTCT do s gia tăng

v yêu c u t i tr ng tác dụng lên sƠn nên cũng c n thi t ph i gia c ng

Hi n nay, có nhi u ph ng pháp gia c ng k t c u công trình sƠn BTCT đ c

ng dụng th c t ở n c ta nh : Ph ng pháp mở r ng thêm ti t di n, dùng b n thép gia c ng (dán b n thép), dùng cáp d ng l c căng ngoƠi, s dụng lo i v t li u composite s i c ng đ cao FRP (Fiber-Reinforced Polymer)

Trong gi i h n lu n văn th c sỹ ng dụng h c viên ch n đ tƠi nghiên c u

ắNghiênăc uăgiaăc ngăb năBTCTăb ngăt măCFRPădínhăb măngoƠiẰ lƠ có tính

th i s vƠ ng dụng

3.ăM cătiêuăc aăđ ătƠi

Nghiên c u ng x c a sƠn BTCT đ c gia c ng b ng t m s i carbon (CFRP) dính bám ngoƠi trên mô hình ph n t h u h n vƠ ki m ch ng b ng k t qu th c nghi m thông qua th t i sƠn ch u u n

4.ăĐ iăt ngăvƠăph măviănghiênăc u

Đ iăt ngănghiênăc u: SƠn BTCT đ c gia c ng b ng t m CFRP dính bám

ngoài

Ph măviănghiênăc u:ăSƠn BTCT nhƠ dơn dụng gia c ng b ng t m CFRP 5.ăPh ngăph pănghiênăc u

Lý thuy t k t h p v i th c nghi m

6.ăC uătrúcălu năvĕn

Lu n văn g m:

Ph n mở đ u

Ch ng 1: T ng quan v công tác gia c ng k t c u BTCT b ng v t li u FRP

Ch ng 2: C sở lý thuy t tính toán sƠn BTCT gia c ng FRP dính bám ngoài

Ch ng 3: Th c nghi m th t i sƠn BTCT gia c ng FRP

K t lu n vƠ ki n ngh :

Đ hoƠn thƠnh lu n văn nƠy, ngoƠi s n l c c a b n thơn, tác gi xin chơn thƠnh c m n PGS TS HoƠng Ph ng Hoa đư đ nh h ng vƠ nhi t tình h ng d n trong su t th i gian lƠm lu n văn Tác gi cũng xin bƠy t lòng bi t n đ n cán b phòng thí nghi m Trung tơm KHCN & T v n đ u t đư t o đi u ki n vƠ góp ý cho

lu n văn

Dù đư c g ng h t mình vƠ đ c s giúp đ r t nhi u c a các cá nhơn vƠ t p

th Nh ng trong khuôn kh n i dung c a m t lu n văn, m i khía c nh c a v n đ mƠ trong th c t đòi h i có th ch a gi i quy t h t, tác gi xin chơn thƠnh c m n vƠ h t

s c ti p thu nh ng ý ki n đóng góp c a các th y

CH NGă1

B NGăV TăLI UăCFRP

1.1 T NGăQUANăV TăLI UăC TăS IăPOLYMER

V t li u Composite lƠ v t li u đ c ch t o t ng h p t hai hay nhi u v t li u khác nhau nh m mục đích t o ra m t v t li u m i có tính năng u vi t b n h n hẳn v t

li u ban đ u V t li u Compostie bao g m có v t li u n n vƠ c t, v t li u n n đ m b o

vi c liên k t các c t l i v i nhau t o cho v t li u g m nhi u thƠnh ph n có tính nguyên

kh i, liên tục nh m đ m b o cho Compostie có đ c các đ c tính c h c c n thi t lƠm

vi c hƠi hòa v i nhau

1.1.1 L chăs ăhìnhăthƠnhăvƠăl iăíchăs ăd ngăv tăli uăComposite

V t li u Compostie đư xu t hi n t r t lơu trong cu c s ng, kho ng 5000 năm

tr c Công nguyên ng i c đ i đư bi t v n dụng v t li u Compostie vƠo cu c s ng

(ví dụ: S dụng b t đá tr n v i đ t sét đ đ m b o s dưn nở trong quá trình nung đ

g m)

Tính u vi t c a v t li u Composite lƠ kh năng ch t o t v t li u nƠy thƠnh các k t c u s n ph m theo nh ng yêu c u kỹ thu t khác nhau mƠ ta mong mu n, các thƠnh ph n c t c a v t li u Compostie có đ c ng, đ b n c h c cao, v t li u n n luôn đ m b o cho các thƠnh ph n liên k t hƠi hòa t o nên các k t c u có kh năng ch u nhi t vƠ ch u s ăn mòn c a v t li u trong đi u ki n kh c nghi t c a môi tr ng M t trong nh ng ng dụng hi u qu nh t đó lƠ Compostie Polymer, đơy lƠ v t li u có tính

u vi t vƠ áp dụng r ng rưi, tính ch t n i b t lƠ nhẹ, đ b n cao, ch u môi tr ng, d

l p đ t có đ b n riêng vƠ các đ c tr ng đƠn h i cao, b n v ng v i môi tr ng ăn mòn hóa h c, đ d n nhi t, d n đi n th p Khi ch t o ở m t nhi t đ vƠ áp su t nh t đ nh

d tri n khai các th pháp công ngh , thu n l i cho quá trình s n xu t

1.1.2 C călƿnhăv că ngăd ngăc aăv tăli uăComposite

Torayca® lƠ s n ph m v t li u s i carbon c a t p đoƠn Toray, trong đó bao

g m nhi u s n ph m đáp ng các nhu c u đa d ng trong tăng c ng, s a ch a k t c u

nh t m s i carbon 1 h ng, t m s i carbon đa h ng, s i carbon c ng đ cao, s i carbon môđun đƠn h i cao,ầ

K t h p v i h th ng keo epoxy Toray ACE’s Resin System, s n ph m s i

carbon Torayca® đ c ng dụng trong các lĩnh v c sau:

Tăng kh năng ch u t i c a các b ph n k t c u c a công trình xơy d ng dơn dụng, công nghi p, công trình c u, công trình thuỷ l iầ

C i thi n kh năng ch ng đ ng đ t c a các b ph n k t c u nh c t, kh i xơy

v a không có c t thépầ

S a ch a các đ ng ng có đ ng kính l n đ nơng cao c ng đ vƠ ch ng

th m

S a ch a các b ph n c a c u trúc b h h ng bởi tác đ ng c a môi tr ng: ăn mòn, l a, tác đ c a xe c , lưo hoáầ

Thay đ i h th ng k t c u: mở r ng k t c u công trình, di chuy n công trìnhầ

S a ch a các l i trong quá trình thi t k ho c thi công: thi công sai thanh c t thép, k t c u không đ chi u dƠy yêu c u thi công

B o v ch ng xơm th c môi tr ng vƠo k t c u tăng tính b n lơu cho công

lo i s i s dụng t o thƠnh lƠ: CFRP, GFRP, AFRP [8]

V t li u FRP có các d ng nh : FRP d ng t m, FRP d ng thanh, FRP d ng cáp, FRP d ng v i, d ng cu n Trong s a ch a vƠ tăng c ng k t c u th ng dùng d ng

t m vƠ d ng v i

So v i các v t li u bê tông vƠ c t thép, v t li u FRP có nhi u u đi m h n nên

v t li u FRP đ c s dụng r ng r i trong xơy d ng t i Nh t B n, Mỹ, chơu Ểu vƠ b t

đ u xu t hi n ở các n c Đông Nam Á D i đơy lƠ m t s u đi m chính c a v t li u

FRP

+ C ng đ ch u kéo, mô đun đƠn h i r t cao vƠ tr ng l ng nh ;

+ Kh năng ch ng mƠi mòn cao, có s c đ kháng t t v i các ch t xơm th c; + Đ b n r t cao;

+ Cách đi n, ch u nhi t t t;

+ Ch u m i cao;

+ Thi công đ n gi n ít t n nhơn công, không c n máy móc hi n đ i;

+ Không c n bưo d ng ch ng r trong quá trình khai thác;

Hi n nay trên th gi i có các hưng s n xu t v t li u FRP nh : Sika, Tyfo®

, MBraceTB, Torayca®vƠ khá nhi u hưng khác

Nh đư gi i thi u ở mục 1.1.1 v t li u FRP lƠ lo i v t li u composite do s k t

h p c a hai thƠnh ph n lƠ c t s i vƠ ch t dẻo n n t o nên

V t li u FPR có 2 thƠnh ph n: C u trúc n n vƠ c u trúc s i C u trúc v t li u FRP đ c th hi n hình sau (xem hình 1.2.)

Hình 1.2 Cấu trúc vật liệu CạRP

1.2.1 C tăs i

Trong v t li u FRP ch c năng chính c a c t s i lƠ ch u t i tr ng, c ng đ , đ

c ng, n đ nh nhi t Vì v y, c t s i đ c s dụng đ s n xu t v t li u FRP ph i đ m

b o các yêu c u sau đơy:

+ Mô đun đƠn h i cao;

+ C ng đ t i h n cao;

+ S khác bi t v c ng đ gi a các s i v i nhau lƠ không l n;

+ C ng đ n đ nh cao trong v n chuy n;

các s i th y tinh vƠ aramid Chúng có s c kháng r t cao v i t i tr ng đ ng, đ c bi t lƠ

m i vƠ t bi n, h s gi n nở nhi t th p S i cacbon đ c s n xu t b ng ph ng pháp nhi t phơn vƠ h u c k t tinh ở nhi t đ trên 20000C, s i đ c x lý nhi t theo nhi u quá trình đ t o ra các s i các bon S n ph m s i t o thƠnh có các thay đ i nên t n t i nhi u lo i s i khác nhau

Đ phơn lo i các lo i s i các bon khác nhau, d a vƠo mô đun đƠn h i vƠ ng x nhi t nh sau:

- Phân lo i dựa vào mô đun đàn hồi:

+ Mô đuyn đƠn h i r t cao: Lo i s i cacbon có mô đun >450GPa;

+ Mô đuyn đƠn h i cao: Lo i s i cacbon có mô đun t 325-450 GPa;

+ Mô đuyn đƠn h i trung bình: Lo i s i cacbon có mô đun t 200 đ n 325GPa; + Mô đuyn đƠn h i vƠ c ng đ ch u kéo th p: Lo i s i cacbon có mô đun

<100 GPa vƠ c ng đ ch u kéo >3 GPa

- Phân lo i dựa vào ng xử với nhiệt độ:

+Lo i I (lo i s i cacbon ng x nhi t đ cao): K t h p v i mô đun đƠn h i cao

(>20000C);

+ Lo i II ( lo i s i cacbon ng x nhi t đ trung bình: K t h p v i c ng đ

cao (>15000C và <20000C);

+ Lo i III (lo i s i cacbon ng x nhi t đ th p): K t h p v i c ng c ng đ

vƠ mô đun đƠn h i th p (<10000C)

Hi n nay s i cacbon ngƠy cƠng s dụng ph bi n trong các k t c u xơy d ng do chúng có các u đi m nh c ng đ cao, tr ng l ng nhẹ, kh năng ch ng mƠi mòn

C ngăđ ă

ch uăkéo (ksi)

N căs năxu t Giá thành

b Sợi aramid

Là s i h u c t ng h p có c ng đ vƠ đ c ng l n h n s i th y tinh Chúng cũng có tính m i vƠ t bi n t t V m t s n xu t, đ c s n xu t t h p ch t t ng h p poliamit th m S i aramid có mô đuyn đƠn h i trung bình, c ng đ cao, tr ng l ng

nhẹ S i aramid nhẹ h n s i th y tinh kho ng 43% vƠ 20% đ i v i s i th y tinh S i aramid có 3 lo i chính lƠ Kevlar R49, Kevlar R29, Kevlar R

c Sợi th y tinh

Có giá thƠnh rẻ nh t so v i hai lo i s i cacbon vƠ s i aramid S i th y tinh đ c

s n xu t theo ph ng pháp n u ch y t dung d ch th y tinh S i th y tinh có mô đuyn đƠn h i vƠ tr ng l ng riêng trung bình, c ng đ cao, có kh năng ch ng cháy ở nhi t đ lên đ n 4000

C S i th y tinh có các lo i E-glass, S-glass, C-glass, AR-glass

B ng 1.2 Các đặc trưng lo i sợi th y tinh khác nhau

Lo iăs iăth yă

tinh

T ătr ng (g/cm 3 )

C ngăđ ăch uă kéo (ksi)

+ Thích h p v hóa h c vƠ nhi t v i c t s i

Trong v t li u FRP thì ch t dẻo n n có ch c năng truy n l c gi a các s i, còn

c t s i ch u t i tr ng, c ng đ , đ c ng, n đ nh nhi t Ch t dẻo n n dùng đ s n xu t

v t li u FRP th ng s dụng lƠ viny lester, epoxy, polyethylen

Polyester: Ch t dẻo n n polyester có tính kinh t nh t vƠ đ c s dụng r ng rưi Trong nh ng năm g n đơy, g n n a tri u t n polyester đ c s dụng m i năm ở Mỹ đ

s n xu t v t li u composit u đi m c a polyester lƠ tính nh t th p, giá thƠnh th p, vƠ

ít đ c Nh c đi m c a polyester lƠ đ co ngót l n

Viny lester: Có tính dẻo vƠ đ b n cao h n polyester u đi m c a Viny lester

lƠ có s c kháng ăn mòn t t vƠ cũng có tính ch t hóa h c vƠ v t lý t t nh c ng đ

ch u kéo vƠ ch u m i cao Viny lester có giá thƠnh cao

Epoxy: Đ c s dụng r ng rưi h n polyester vƠ viny lester Nh ng u đi m chính c a epoxy bao g m:

+ Không bay h i vƠ đ co ngót th p trong su t quá trình l u hóa;

+ S c kháng r t t t v i s thay đ i hóa h c;

+ Dính bám v i c t s i r t t t

B ng 1.3 Tính chất cơ học khác nhau c a các lo i chất nền (Coker 2003)

1.3 CỄCăĐ CăTR NGăC ăH CăV TăLI UăFRP

V t li u FRP có c ng đ vƠ đ c ng phụ thu c vƠo v t li u h p thƠnh, đ c

tr ng v t li u c a FRP phụ thu c vƠo đ ng kính s i, h ng phơn b các s i vƠ các

đ c tr ng c h c c a ch t dẻo n n

Hi n nay s i cacbon vƠ s i th y tinh v i c u trúc n n lƠ epoxy đ c s dụng

r ng rưi S i cacbon vƠ s i th y tinh cũng có nh c đi m riêng c a t ng lo i S i aramid đ b n th p, trong môi tr ng nhi t đ cao thì lƠm vi c kém Trong khi đó s i cacbon có mô đun đƠn h i cao nên đ c s dụng ph bi n trong các k t c u xơy d ng

Đ c tr ng c h c c a FRP phụ thu c vƠo nh ng y u t d i đơy:

+ Đ c tr ng c h c c a s i (s dụng s i cacbon, s i aramid hay s i th y tinh); + Đ c tr ng c h c c a ch t n n (s dụng Epoxy,Vinylester hay Polyester); + Tỷ l gi a s i vƠ ch t n n trong c u trúc FRP;

+ H ng phơn b c a các s i trong ch t n n

B ng 1.4 Một số đặc trưng tiêu biểu c a hệ thống tấm sợi CFRP

H ăth ngăFRP Lo iăs i Tr ngă l ng

[g/m 2 ]

Chi uă dƠyăthi tă

k [mm]

C ngăđ ă

ch uăkéoă [MPa]

Môăđună đƠnăh i [GPa]

H ăth ngăFRP Lo iăs i Tr ngă l ng

[g/m 2 ]

Chi uă dƠyăthi tă

k [mm]

C ngăđ ă

ch uăkéoă [MPa]

Môăđună đƠnăh i [GPa]

B ng 1.5 ảệ số giãn nở nhiệt theo các phương c a vật liệu CFRP

1.3.1.ăMôăđunăđƠnăh i

Mô đuyn đƠn h i c a v t li u FRP Efrpđ c th hi n qua các mô đun đƠn h i

c a các v t li u h p thƠnh theo ph ng trình (1.1)

 f m f m f

f m m frp E V E V E E V E

FRP có c ng đ ch u kéo l n, đ c s dụng nh lƠ c t thép ch u kéo FRP khi

ch u kéo phụ thu c vƠo các bi n d ng phá ho i c a hai v t li u thƠnh ph n

m f f ult frp,  V  , 1V

f ult f ult

frp,  . V  1V

Trong đó:

m f ult f ult m ult

frp    

 , , , , , , , l n l t lƠ c ng đ ch u kéo t i h n c a FRP, ch t

n n, c t s i vƠ c ng đ ch u kéo c a c t s i, ch t n n

1.4.ăĐ ăB NăV TăLI UăFRP

Đ b n lƠ m t trong nh ng v n đ quan tr ng khi m t lo i v t li u m i đ c s dụng trên m t k t c u hi n hƠnh Vì vi c s dụng v t li u FRP cho các công trình xơy

d ng lƠ m i mẻ do đó c n ph i có nh ng hi u bi t v các ng x c a v t li u FRP Các nghiên c u g n đơy cho th y, đ b n c a v t li u FRP phụ thu c vƠo các đi u ki n

cụ th c a môi tr ng (môi tr ng ki m, đ m, nhi t đ cao); nh h ởng các y u t theo th i gian (t bi n, t i tr ng m i)

1.4.1.ăT căđ ngăc aămôiătr ng

a Môi trường kiềm (Alkaline)

N c t n t i trong các l r ng c a bê tông, môi tr ng ki m có th gơy ra s

xu ng c p c a nh a (resin) vƠ phá ho i b m t ti p xúc gi a t m FRP vƠ k t c u đ c gia c ng

b nh hưởng c a độ ẩm

nh h ởng chính c a đ m liên quan đ n s h p thụ c a ch t nh a Resin S

h p thu đ m c a v t li u FRP phụ thu c vƠo t ng lo i nh a, thƠnh ph n t m s i, chi u dƠy, đi u ki n b o d ng vƠ các đi u ki n lƠm vi c khác Nói chung s nh

ra các v t n t nhở trong h th ng v i nh a có modulus cao Đ i v i nhi t đ đi n hình trong công trình dơn dụng, nó có th s dụng ở nh ng n i mƠ nhi t đ chuy n hóa luôn cao h n nhi t đ ho t đ ng t i đa c a h th ng k t c u đ c gia c ng đ tránh thi t h i do cháy gơy ra

1.4.2.ăT căđ ngăc căy uăt ădƠiăh n

a Từ biến và chùng

Đ i v i h u h t v t li u FRP, bi n d ng do t bi n lƠ y u t quan tr ng t i

nh ng n i có ng su t cao hay nhi t đ cao ho c k t h p c hai y u t nƠy Trong v t

li u FRP đ c tính t bi n vƠ chùng phụ thu c vƠo tính ch t c a ch t nh a vƠ c t s i

T bi n có th đ c gi m b ng cách ki m soát ng su t s dụng th p

b ảiệu ng mỏi

Trong h th ng gia c ng v t li u FRP hi u ng m i phụ thu c vƠo thƠnh ph n

ch t n n vƠ c t s i.Các t m s i FRP có th lƠm trì hoưn s hình thƠnh v t n t, ngăn

c n s mở r ng c a v t n t

1.5.1.ăTrìnhăt ăthiăcôngăt ngăqu t:

Trình t công tác thi công s i Carbon c ng đ cao bao g m các b c c b n

sau: (xem hình 1.4.)

ảình 1.4 Trình tự thi công gia cường kết cấu BTCT bằng CFRP

1.5.2.ăYêuăc uăv tăli u

- Các tiêu chu n thí nghi m cho v t li u CFRP bao g m: Thí nghi m c ng đ kéo, mô đun đƠn h i kéo, đ dưn dƠi c a v t li u composite (keo Epoxy vƠ s i lƠm

vi c đ ng th i) theo tiêu chu n ASTM D3039;

- V i s i các bon CFRP theo tiêu chu n ACI440.2R-08 c a Mỹ [4], tiêu chu n BD90/05 ho c JIS-K7073 vƠ các ch tiêu kỹ thu t t i thi u c a s i Carbon c ng đ

cao: (xem b ng 1.6.)

B ng 1.6 Yêu cầu, chỉ tiêu kỹ thuật c a vật liệu CFRP

STT C căchiătiêuăk ăthu t Yêuăc uăt iă thi u Ch ăd n

4 Mô đun đƠn đ i v i keo

B ng 1.8 Yêu cầu, chỉ tiêu kỹ thuật đối với keo lót

ASTM JIS

VĨăNGHI MăTHUăK TăC U

1.6.1.ăS aăch aăh ăh ngăb ăm tăk tăc u:

Các h h ng trên b m t k t c u th ng bao g m:

- S t v bê tông do l i trong quá trình thi công

- R bê tông do thi công kém ch t l ng

- N t v bê tông do ăn mòn c t thép

- N t bê tông do thi công ho c thi u kh năng ch u l c

Các v trí s t, v , r trong bê tông c n ph i đ c đục b , v sinh vƠ trám vá

b ng v t li u bê tông không co ngót có c ng đ t i thi u f’c = 28Mpa Các yêu c u

kỹ thu t s a ch a h h ng bê tông c n tuơn th tiêu chu n ACI 546R vƠ ACI

546.3R-06 [5]

Chú ý :

- Tr c khi trám vá c n x lý r cho c t thép (n u có)

- Ph n ti p giáp gi a bê tông cũ vƠ bê tông m i c n s dụng v a k t n i (ch t

k t dính) đ đ m b o s dính bám t t gi a 2 ph n bê tông cũ vƠ m i

Các v trí n t, v bê tông do ăn mòn c t thép c n ph i đ c đục b , v sinh,

ch ng r cho c t thép vƠ trám vá b ng v t li u bê tông không co ngót có c ng đ t i thi u f’c = 28Mpa Các yêu c u kỹ thu t s a ch a h h ng bê tông c n tuơn th tiêu chu n ACI 546R vƠ ACI 546.3R-06 [5]

T t c các v t n t trên b m t bê tông có chi u r ng l n h n 0,01 in (0,25 mm)

ph i đ c x lý b ng b m keo Epoxy theo tiêu chu n ACI 224.1R Các v t n t nh

h n n u nh h ởng đ n s ăn mòn c a c t thép c n đ c b m nh a ho c ph b ng s i Carbon, s i th y tinh đ ngăn ch n s ăn mòn c a c t thép hi n có V t li u FRP ch

đ c thi công sau 24 gi b m keo Epoxy

1.6.2.ăChu năb ăb ăm tăk tăc uătr căkhiăd năs iăCFRP

MƠiăph ngăb ăm t:

T t c các b m t dán c n đ c mƠi phẳng b ng thi t b mƠi chuyên dụng (máy mƠi c m tay) Đ c bi t các v trí b t th ng, không đ ng đ u, vƠ nh ng ch l i lõm

c n đ c x lý b ng mƠi phẳng đ đ m b o đ b ng phẳng theo yêu c u Đ i v i các

b m t thông th ng đ sơu mƠi t i thi u lƠ 1.0 mm đ i v i b m t bê tông có c ng

đ ≥ 25 Mpa vƠ 2mm đ i v i b m t bê tông có c ng đ ≥ 17 Mpa (thông th ng

đ mƠi sơu yêu c u t 1mm ~ 3mm) (xem hình 1.5.)

Hình 1.5 ảoàn thiện bề mặt trước khí dán sợi CFRP

Đ i v i các v trí không th mƠi phẳng theo yêu c u c n đ c l p đ y b ng v a

g c keo epoxy ho c v a xi măng polymer v i c ng đ t i thi u l n h n ho c b ng

c ng đ c a bê tông hi n h u

Trong ph n l n các tr ng h p, có th s dụng máy mƠi c m tay đ t o các b

m t đáp ng yêu c u dính bám Lo i máy mƠi có đĩa mƠi vƠ h th ng hút chơn không

đ c khuy n cáo s dụng Đi u đ c bi t quan tr ng lƠ ph i luôn chú ý đ n an toƠn khi

s dụng máy mƠi c m tay Chú ý luôn đeo kính b o v ho c m t n b o v , ch ng n cho tai, vƠ thi t b b o v đ ng hô h p khi mƠi Khuy n cáo s dụng qu n áo b o h lao đ ng đ m b o g n gƠng, d dƠng chuy n đ ng cho chơn vƠ tay trong su t quá trình thi công C đi u ch nh c a máy ph i luôn luôn đ t ở m c trong vòng 1/8 inch c a bánh mƠi Mũi ch n ph i đ c đi u ch nh ở ph m vi trong vòng 1/4 inch c a bánh mƠi B t c khi nƠo có th , khi s dụng máy mƠi c m tay, ph i đ t t th c a bánh mƠi sao cho các tia l a, phoi thép vƠ m nh v tránh kh i ng i đang thi công

Đ ăb ngăph ngăyêuăc u:

+ Đ g gh ph i đ m b o yêu c u không l n h n 1.6 mm trên m t kho ng đo dƠi 305 mm đ c đ t trên b m t

Boătrònăc căc nhăgócănh n:

+ T t c các c nh bên trong vƠ bên ngoƠi k t c u có góc nh n c n đ c mƠi tròn ho c mƠi vát v i bán kính t i thi u lƠ 20 mm

Hình 1.6 Yêu cầu trước khi hoàn thiện bề mặt

V ăsinhăb ăm t:

+ V sinh b m t đ c ti n hƠnh sau khi đư nghi m thu công tác mƠi phẳng,

x lý bo tròn các c nh góc nh n vƠ x lý các v t n t bởi T v n giám sát Công tác lƠm s ch s lo i b b t kỳ bụi, m , d u, các h p ch t h u c khác LƠm s ch có th

đ c th c hi n v i bi n pháp th i khí áp l c cao, máy hút bụi, phun n c áp l c cao, ho c các bi n pháp t ng đ ng khác, bi n pháp hút chơn không lƠm s ch có

th s dụng trong các đi u ki n yêu c u cao v môi tr ng N u s dụng bi n pháp phun n c áp l c cao đ r a b m t, b m t ph i đ c đ khô hoƠn toƠn tr c khi thi công v t li u FRP

* Các chú ý:

+ Vi c x lý các h h ng/ khuy t t t c a bê tông t i thi u 7 ngƠy tr c khi thi công b m t tr c khi dán s i FRP, tr khi đ c b o d ng vƠ s dụng phụ gia đông

c ng nhanh đ c ki m ch ng bởi các thí nghi m

+ B t kỳ b m t thô, không b ng phẳng do tiêm keo Epoxy ph i đ c x lý mƠi phẳng

P haătr năkeoăvƠăc tăv iătheoăthi tăk :

- Ki m tra v t li u đ u vƠo:

+ V t li u đ u vƠo ph i đ m b o các yêu c u sau:

+ S i Carbon, s i th y tinh không b nhăn, không b x c x ch, không b gưy do

g p n p S i ph i còn trong h n s dụng (h n s dụng c a s i lƠ 10 năm k t ngƠy

xu t x ởng)

+ Keo Epoxy ph i còn trong h n s dụng (h n s dụng c a keo khi còn nguyên đai, nguyên ki n lƠ 2 năm k t ngƠy xu t x ởng; h n s dụng c a keo khi đư mở lƠ 6 tháng k t ngƠy mở thùng) Keo ph i trong vƠ có mƠu đ ng nh t N u keo có hi n

t ng b t th ng c n ti n hƠnh l p biên b n bƠn giao ngay cho nhƠ cung c p v t li u

vƠ không đ c s dụng thùng keo đó

+ Đ i v i các d án tăng c ng k t c u s dụng v t li u FRP ph i có T v n giám sát ch t l ng đư đ c đƠo t o c a NhƠ cung c p v t li u NgoƠi ra, NhƠ th u thi công cũng có th có Kỹ s giám sát riêng đ ki m soát ch t l ng

- Ki m tra các đ c tính kỹ thu t c a v t li u:

+ Tr c khi b t đ u d án, các nhƠ s n xu t v t li u FRP ph i trình Ch đ u t các thông s kỹ thu t c a v t li u Công tác ki m tra t t c các v t li u c a NhƠ s n

xu t cho t t c các l n giao hƠng vƠ ph i phù h p v i các tƠi li u h p đ ng tr c khi

b t đ u d án Các thí nghi m v t li u có th đ c ti n hƠnh n u th y c n thi t tùy theo m c đ yêu c u c a d án Các thí nghi m v t li u FRP có th bao g m các thí nghi m cho đ b n kéo, mô đun đƠn h i c a c t s i ; đ dính bám c a keoầ vƠ đ c

th c hi n trên các m u v t li u đ c g i đ n phòng thí nghi m theo yêu c u c a d án

V t li u không đáp ng các yêu c u t i thi u theo quy đ nh c a thi t k s b t ch i

+ Các tiêu chu n thí nghi m cho v t li u FRP bao g m: Thí nghi m c ng đ kéo, mô đun đƠn h i kéo, đ dưn dƠi c a v t li u composite (keo Epoxy vƠ s i lƠm

vi c đ ng th i) theo tiêu chu n ASTM D3039 ; Thí nghi m c ng đ kéo, mô đun đƠn

h i kéo c a keo Epoxy theo tiêu chu n ASTM D638 ; Thí nghi m c ng đ u n, mô đun đƠn h i u n c a keo Epoxy theo tiêu chu n ASTM D790 [10]

- Pha tr n keo:

+ Vi c pha tr n keo ph i đ m b o các yêu c u sau:

+ Kh i l ng pha ch đ dùng không đ c pha th a vƠ phụ thu c vƠo năng su t dán s i

+ Ph i chú ý đ n th i gian s ng c a keo Khi nhi t đ môi tr ng lƠ 25oC thì

th i gian s ng c a keo lƠ 180 phút Khi nhi t đ môi tr ng t 29 đ n 32oC thì th i gian s ng c a keo t 90 đ n 120 phút Không đ c pha tr n keo khi nhi t đ môi

đ m b o đ đ c ng không phai mƠu ho c gơy b n cho keo Thông th ng th i gian

tr n lƠ 5 phút trong tr ng h p t c đ tr n lƠ 400-600 vòng trên phút (xem Hình 1.7.)

Hình 1.7 Pha trộn keo trước khi dán tấm sợi

- C t v i:

+ Công tác c t v i c n tuơn th các yêu c u sau:

+ Dùng kéo c t gi y thông th ng đ c t v i s i

+ Khi đo kh v i đ c t chú ý không c t b ng kh s i thi t k (b ng b m t k t

c u hi n h u) mƠ c t hụt kho ng 1cm đ n 2cm Vì quá trình lăn keo vƠ dán s i s i s dưn ra đ b m t thi t k

+ Khi c t chú ý đ n các th c a s i tránh c t qua th d c s i

+ S i sau khi c t ph i đ c b o v ch ng bụi b n ; b o qu n ch ng nhăn, g y + Nên s dụng các ng nh a đ cu n l i các kh v i đư c t Đ ng kính ngoƠi

t i thi u c a ng t 125 đ n 150mm

- Trát keo l p lót trên b m t k t c u vƠ t m keo cho s i:

+ S dụng con lăn ho c bay trát l p keo lót Epoxy trên b m t k t c u c n tăng

c ng (t i thi u 2 l p) Đ i cho l p keo lót đ t tr ng thái b t đ u dính bám (s tay),

t i thi u t 30 ~ 60 phút

Hình 1.8 ảoàn thiện t o phẳng bề mặt bằng keo Epoxy

+ Có th trám vá, t o phẳng cho các b m t không b ng phẳng b ng keo Epoxy

- Dán s i:

+ Th m đ m (bưo hòa) v i s i b ng keo Epoxy theo khuy n cáo c a nhƠ s n

xu t Vi c nƠy có th th c hi n b ng tay cho các công trình nh , ho c có th s dụng

máy Epoxyaturator

Hình 1.9 ảoàn thiện dán lớp v i sợi vào bề mặt kết cấu

+ Dán l p v i s i bưo hòa keo vƠo b m t bê tông b ng tay, dùng con lăn ép đ

đ m b o t t c m i kho ng tr ng vƠ khí đ c lo i b

+ Kho ng tr ng gi a các d i v i s i ch y song song v i s i c b n không đ c

v t quá 1/2 in b r ng tr khi có ch d n khác trong b n v thi t k Chi u dƠi ph n

g i lên nhau gi a các d i v i s i theo ph ng c a s i c b n yêu c u t i thi u 6 in trong m i tr ng h p tr có các yêu c u cụ th khác trong h s thi t k

+ Ti n hƠnh ph t l p keo Epoxy vƠ dán l p v i s i bưo hòa keo ti p theo m t cách liên tục ho c n i ghép, cho đ n khi đ m b o đ s l p theo thi t k

+ Sau khi dán l p sau cùng, các c nh vƠ đ ng n i c a các mép v i có th đ

tr n nh n ho c có th trang trí đ gi u các vi n c nh

- Ki m tra b m t sau khi dán s i:

+ Vi c ki m tra k t c u sau khi s a ch a, tăng c ng b ng v t li u FRP s đ c

ti n hƠnh sau ít nh t 24 gi sau khi hoƠn t t công tác dán s i Công vi c ki m tra s

đ c ti n hƠnh b ng ph ng pháp tr c quan Công tác ki m tra nƠy nh m phát hi n các h h ng (n u có) đ có bi n pháp s a ch a k p th i Các h h ng trên k t c u sau

khi tăng c ng v t li u FRP có th bao g m (1) có b t khí xu t hi n gi a bê tông vƠ

s i FRP, gi a các l p FRP; (2) có s tách l p gi a các l p FRP ; (3) b h ng ho c b

h h ng c nh c a h th ng FRP; (4) có n p g p khi dán s i vƠ s i b v ; (5) S i b g y

do thi công ; (6) các v t n t c a l p ph b o v ; (7) t m keo vƠ quét keo lót không

đ ng đ u; (8) bong dán; vƠ (9) s i thi công không đ t yêu c u v đ thẳng c a s i

- HoƠn thi n b m t sau khi dán s i:

+ Thi công l p v t li u hoƠn thi n b m t trong vòng 72 gi

+ Ngay sau khi thi công xong l p s i cu i cùng c n ti n hƠnh phun cát ho c xoa cát đ t o nhám b m t đ m b o s dính bám c a l p ph vƠ s i

+ L p hoƠn thi n có th lƠ v a xi măng không co ngót, v a xi măng g c polymer ho c các v t li u khác đ c ch rõ trong h s thi t k Khi s dụng v a xi măng không co ngót ho c v a xi măng polymer thì chi u dƠy trát v a t i thi u t 15

đ n 25mm

+ Các v trí ph i hoƠn thi n b m t: M t ngoƠi c a k t c u ch u tr c ti p ánh sáng m t tr i: D m biên c a c u, trụ c u, m c u, t ng ngoƠi, c t ngoƠiầ NgoƠi ra, các v trí yêu c u khác c a Ch đ u t c n hoƠn thi n b m t đ đ m b o mỹ quan cho

công trình

1.6.3.ăCôngăt căki mătraăhƠngăngƠy

Ki m tra hƠng ngƠy trong quá trình s a ch a bao g m:

- Nhi t đ b m t bê tông vƠ môi tr ng xung quanh

- Đ m t ng đ i trên b m t bê tông vƠ đ m môi tr ng (đ c bi t cho

tr ng h p keo Epoxy yêu c u đ m)

- Đi u ki n th i ti t nói chung

- Ch t l ng công tác chu n b b m t

- Ki m tra ch t l ng công tác ki m tra b m t

- Ki m tra chi u r ng c a các v t n t có tiêm ho c không tiêm Epoxy trên t t c

b m t k t c u

- Tỷ l pha tr n h n h p keo Epoxy vƠ th i gian pha tr n

- Ki m tra công tác quét keo vƠ t m keo lên s i

- Ki m tra công tác dán s i

- Đánh giá ch t l ng sau khi dán s i

Công tác nghiệm thu

Công tác nghi m thu đ c th c hi n bởi T v n giám sát, Ch đ u t , NhƠ th u thi công vƠ NhƠ th u cung c p v t li u FRP Các n i dung c n nghi m thu bao g m:

- Công tác s a ch a các khuy t t t, h h ng c a bê tông, lo i b bê tông y u, v sinh c t thép vƠ bê tông (tính theo m3)

- S a ch a các v t n t c a bê tông (s dụng b m keo Epoxy áp l c cao hay áp

l c th p) (tính theo chi u dƠi vƠ kích th c v t n t)

- S n ch ng ăn mòn cho c t thép (theo m2)

- Công tác chu n b b m t: mƠi phẳng, bo tròn c nh, đánh d u các v trí dán s i theo h s thi t k , v sinh b m t (theo m2

)

- Công tác quét keo lót (theo m2)

- Công tác t m keo cho v i s i Carbon/ S i th y tinh (theo m2

V t li u m i FRP có r t nhi u ng dụng trong s a ch a vƠ tăng c ng k t c u,

lo i v t li u nƠy m i đ c s dụng ph bi n ở các n c nh Canada vƠ Mỹ,Chơu Ểu,

Nh t vƠ hi n nay đang đ c ng dụng đ s a ch a, gia c ng vƠ b o v k t c u BTCT

t i Vi t Nam khá nhi u

Qua nghiên c u các đ c tr ng c h c c a v t li u FRP, có th nh n th y r ng v t

li u FRP có ch ng lo i r t đa d ng, tr ng l ng nhẹ, c ng đ ch u kéo cao h n nhi u

l n so v i thép Trong đó, đ c bi t lƠ v t li u CFRP còn v t tr i h n GFRP vƠ AFRP

v h u h t các ch tiêu, ngo i tr giá thƠnh v t li u Vì v y, vi c nghiên c u ng dụng

v t li u CFRP vƠo ngƠnh xơy d ng nói chung vƠ s a ch a tăng c ng c u nói riêng trong đi u ki n cụ th c a n c ta lƠ vi c r t c n thi t Trong ch ng 2 ti p theo s

trình bày cách tính toán sàn BTCT đ c tăng c ng b ng t m s i cacbon CFRP

CH NGă2

DÍNH BÁM NGOÀI

2.1.ăTệNHăTOỄNăN IăL CăTRONGăK TăC UăSĨN

K t c u sƠn BTCT th ng liên k v i d m thƠnh h không gian d m-sƠn ho c liên k t v i c c t thƠnh h khung không gian d m-c t-sƠn cùng lƠm vi c v i nhau NgƠy nay đ tính toán các d ng k t c u nƠy th ng s dụng ph ng pháp ph n t h u

h n cùng v i các ph n m m chuyên dụng nh SAP2000,MIDAS đ phơn tích Trình

t t ng quát mô ph ng vƠ phơn tích n i l c trong k t c u khung-sàn-c t b ng ph n

Ph n t d m, c t s dụng lo i ph n t thanh (frame) 2 đi m nút đ mô ph ng,

ph n t sƠn thì dùng lo i ph n t v (shell) 3 đi m nút ho c 4 đi m nút đ mô ph ng

NgƠy ngay nhi u ph n m m th ng m i cho phép khai báo mô hình k t c u theo ki u nh p các tham s mô hình, ph n m m s t đ ng phát sinh các ph n t theo các tham s đư khai báo, ho c s dụng các mô hình m u cho phép phát sinh các lo i

mô hình thông th ng r t nhanh chóng

B că2:ăăMô t v t li u, m t c t các ph n t

- Đ nh nghĩa các m u v t li u dùng trong mô hình

- Đ nh nghĩa các lo i m t c t ph n t thanh, ph n t t m/v dùng trong mô

hình

- Gán các ph n t cho các m t c t t ng ng

B că3:ăMô t t i tr ng cho mô hình

- Đ nh nghĩa m u t i t i dùng trong mô hình

- Gán các lo i/giá tr t i tr ng tác dụng lên nút, lên ph n t

- K t xu t k t qu phơn tích n i l c ra các đ nh d ng d li u khác n u c n

(EXCEL, )

B că6: Th c hi n l nh thi t k / ki m tra k t c u

Các ph n m m PTHH hi n đ i ngƠy nay th ng có kh năng thiêt k /ki m tra

k t c u K t qu thi t k k t c u BTCT th ng lƠ l ng thép ch u u n, thép ch u c t trong các ph n t t ng ng v i tiêu chu n thi t k vƠ t h p t i tr ng l a ch n tr c

2.2.ăTệNHăTOỄNăS CăKHỄNGăU NăSĨNăBTCTăGIAăC NG CFRP [4]

2.2.1.ăC căgi ăthuy tătínhăto n:

- Bi n d ng nh

- Không có s tr t t ng đ i gi a v t li u gia c ngoƠi FRP và bê tông

- V t li u gia c FRP có mô hình quan h ng su t ậ bi n d ng lƠ tuy n tính

- B qua bi n d ng c t

- Không tính đ n kh năng ch u kéo c a bê tông

- Giá tr bi n d ng phá ho i l n nh t c a bê tông lƠ 0,003

2.2.2.ăTínhăto năgiaăc ngăs căkh ngău n (xem hình 2.1.)

Hình 2.1 Mô hình tính toán s c kháng uốn

B că1:ăC căthôngăs ăhìnhăh c

b: b r ng m t ch u nén c a c u ki n (mm)

d: kho ng cách t th ch u nén c c h n t i tr ng tơm c a c t thép ch u kéo

(mm)

df: chi u cao có hi u c a v t li u FRP tăng c ng ch u u n (mm)

Af: di n tích c a v t li u FRP gia c bên ngoƠi (mm 2)

c: kho ng cách t mép th ch u nén c c h n đ n trục trung hòa (mm)

Es: môđun đƠn h i c a thép (Mpa)

Ec: môđun đƠn h i c a bê tông (Mpa)

f,

c: c ng đ nén quy đ nh c a bê tông (Mpa)

B că2:ăKi mătraăv ătríătr cătrungăhòa

b f

f A c

c

y s 1

'

85

1

 : H s quy đ i hình kh i ng su t

1 0,85

28c

56c

 ' 

1

280.85 0.05

7cf

B că4:ăTínhăch tăv tăli uăc aăFRP

B ng 2.1 ảệ số gi m do môi trường (theo ACI 440-2008)

Môi tr ng xơm th c (nhƠ

máy hóa ch t, nhƠ máy x

ns: Tỷ s gi a mô đun đƠn h i c a thép vƠ bê tông

Mô men quán tính c a m t c t đư n t

c

t nE

f



9 , 0

,



w

s s

B că7:ăX căđ nhăchi uăcaoăbêătôngăch uănénă(c)

Gi đ nh chi u cao trục trung hòa ở tr ng thái gi i h n c c h n c

B că8:ăBi năd ngăcó hi uăc aăFRP (fe)

- Bi n d ng trong v t li u FRP: bi n d ng trong v t li u FRP r t quan tr ng trong tính toán ở các tr ng thái gi i h n

fd bi f

cu fe

c

cd

c

f bi fe

c d

f bi fe s

Es: môđun đƠn h i c a thép (MPa)

Ef: môđun kéo đƠn h i c a thép (Mpa)

B că11:ăTínhăto năk tăqu ăn iăl căvƠăki mătraătr ngăth iăcơnăb ng

c

c c

E

f'' 1,71



Tính toán g n đúng các h s kh i ng su t

c c

c c



 



26

4,

, 1





2 1

2 , 13

3c

c c c

fAfAc

fe f s s

1 '

1 





B că12:ăS căkh ngău năm tăc tătĕngăc ngăFRP

Af fef

Af fef



B că13:ăKi mătraă ngăsu tăs ăd ngătrongăc tăthépăvƠăFRP

Tỷ s c a chi u cao trục trung hòa v i chi u cao c a c t thép tính t mép ch u

nén

d

dnn

3(

))(

3(

))](

3(

[

kdd

kddEAkdd

kddEA

Ekdd

kddEAM

f f

f f s

s

s f

f f bi s

s

f

Ekd

d

kddE

B că15:ăKi mătraăđi uăki nă ngăsu tătrongăbêătông

fc = fs,s( )( )

kd d

kd E

E

s

c



2.2.ă MỌă PH NGă S ă SĨNă BTCTă GIAă C NGă CFRP B NGă PH Nă M Mă

PH NăT ăH UăH N[12;13]

2.2.1.ăC ăs ătínhăto nătheoăph ngăph păph năt ăh uăh n

Ph ng pháp ph n t h u h n (PPPTHH) lƠ ph ng pháp s đ gi i các bƠi toán đ c mô t bởi các ph ng trình vi phơn riêng ph n cùng v i các đi u ki n biên

cụ th C sở c a ph ng pháp nƠy lƠ lƠm r i r c hóa các mi n liên tục ph c t p c a bƠi toán Các mi n liên tục đ c chia thƠnh nhi u mi n con (ph n t ) Các mi n nƠy

đ c liên k t v i nhau t i các đi m nút Trên mi n con nƠy, d ng bi n phơn t ng

đ ng v i bƠi toán đ c gi i x p x d a trên các hƠm x p x trên t ng ph n t , tho mưn đi u ki n trên biên cùng v i s cơn b ng vƠ liên tục gi a các ph n t V m t toán

h c, ph ng pháp ph n t h u h n (PPPTHH) đ c s dụng đ gi i g n đúng bƠi toán

ph ng trình vi phơn t ng ph n (PTVPTP) vƠ ph ng trình tích phơn L i gi i g n đúng đ c đ a ra d a trên vi c lo i b ph ng trình vi phơn m t cách hoƠn toƠn (nh ng v n đ v tr ng thái n đ nh), ho c chuy n PTVPTP sang m t ph ng trình vi phơn th ng t ng đ ng mƠ sau đó đ c gi i b ng cách s dụng ph ng pháp sai phơn h u h n,

Trên th gi i có nhi u ph n m m PTHH n i ti ng nh : NASTRAN, ANSYS,

TITUS, MODULEF, SAP2000, CASTEM 2000, SAMCEF,ABAQUS,

Mô hình tính toán s dụng ph ng pháp chuy n v :

- C ng đ bê tông f’c: 25.0 MPa

- Chi u dƠy l p bê tông b o v c t thép c t, d m 30mm, sƠn 15mm

- Thép CI: Rs = Rsc = 225Mpa (cho đ ng kính d<10mm)

- Thép CII: Rs = Rsc = 280Mpa (cho đ ng kính d>10mm)

+ Mô đun đƠn h i c a FRP: 95000 Mpa

c Mô hình hóa và tính toán kết cấu

- Mô ph ng mô hình hình h c: Mô ph ng l i ph n t h u h n phù h p v i c u

t o ki n trúc vƠ các b n v k t c u đư ch n Kích th c m t c t các d m, c t, sƠn

- Các c u ki n c t, sƠn đ c mô ph ng b ng ph n t frame

- SƠn đ c mô ph ng b ng ph n t Solids

- T m gia c ng CFRP đ c mô ph ng b ng ph n t Shell

- Khi tính k t c u ph n trên, xem liên k t d i chơn các c t lƠ ngƠm c ng

*/* M t s k t qu mô hình hóa: (xem hình 2.2, 2.3, 2.4)