Phương pháp gia cường kháng uốn cải tiến cho dầm bê tông cốt thép sử dụng tấm sợi cacbon

TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích phương pháp gia cường kháng uốn cải tiến cho dầm bê tông cốt thép sử dụng tấm sợi cacbon NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1 Xây dựng chương trình thực nghiệm để khảo sát và p

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

-

TRƯƠNG VĂN DƯƠNG

PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CẢI TIẾN

CHO DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trang 2

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Long

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Lê Trung Kiên

2 Thư ký: TS Trần Tuấn Kiệt

3 Ủy viên: TS Hồ Hữu Chỉnh

4 Ủy viên: TS Lê Trung Kiên (Phản biện 1)

5 Ủy viên: TS Đinh Thế Hưng (Phản biện 2)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

PGS TS Trần Văn Miền PGS TS Nguyễn Minh Tâm

Trang 3

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: TRƯƠNG VĂN DƯƠNG MSHV: 13210134

Ngày, tháng, năm sinh: 24/02/1988 Nơi sinh: Thừa Thiên Huế Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp

Mã ngành: 60 58 02 08

I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích phương pháp gia cường kháng uốn cải tiến cho dầm

bê tông cốt thép sử dụng tấm sợi cacbon

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

(1) Xây dựng chương trình thực nghiệm để khảo sát và phân tích sự ảnh hưởng củaphương pháp gia cường cải tiến đến ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép gia cườngtấm sợi cacbon;

(2) Phân tích sự làm việc của lưới sợi CFRP và cơ chế phá hủy của liên kết giữalưới sợi CFRP và bê tông dầm theo các phương pháp dán khác nhau thông qua ứng

xử làm việc của các dầm, quan hệ lực - chuyển vị của dầm, lực – biến dạng của lướisợi gia cường, của cốt thép dọc chịu kéo, bê tông;

(3) Đánh giá hiệu quả gia cường kháng uốn của phương pháp gia cường cải tiếnđược đề xuất;

(4) Đề xuất phương pháp và qui trình tính toán đơn giản cho cấu kiện BTCT đượcgia cường kháng uốn theo phương pháp lắp đặt tấm sợi CFRP cải tiến dựa trên tiêuchuẩn ACI 440.2R (2008);

(5) Thực hiện việc tính toán sức kháng uốn của dầm gia cường theo quy trình tínhtoán đề xuất và so sánh với kết quả tính toán từ các mô hình có sẵn trong một sốhướng dẫn tính toán hiện hành;

Trang 4

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 16/01/2017

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 26/06/2017

IV HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Nguyễn Minh Long

Tp HCM, ngày 26 tháng 6 năm 2017

PGS.TS Nguyễn Minh Long PGS.TS Bùi Công Thành

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS Nguyễn Minh Tâm

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy hướng dẫn là Thầy Nguyễn Minh Long, đã nhiệt tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian làm luận văn

Chân thành cảm ơn các Thầy, Cô và Cán bộ Phòng thí nghiệm kết cấu công trình - Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng (BKsel) - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã tạo điều kiện và giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình đã động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành chương trình đào tạo sau Đại học

Cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và hiệu quả của Công ty Cổ phần Bê tông Ly tâm Thủ Đức 1 trong công tác gia công đúc mẫu thí nghiệm

Cảm ơn sự giúp đỡ của Công ty Cổ phần Tư vấn khảo sát kiểm định Trường Sơn trong công tác thí nghiệm vật liệu đầu vào

Chân thành cám ơn

Trang 6

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài nghiên cứu khả năng kháng uốn của dầm Bê tông cốt thép kích thước 200x300x4000mm gia cường bằng tấm CFRP với phương pháp dán tấm CFRP dạng U (Loại 1: tấm gia cường đáy và thân dầm liên tục; Loại 2: tấm gia cường đáy

và thân dầm rời rạc) với chiều cao gia cường thân dầm thay đổi từ 50mm đến 150mm Từ kết quả thực nghiệm, nghiên cứu ứng xử của tấm CFRP thân dầm khi chịu uốn thông qua ứng xử làm việc của các dầm, quan hệ lực - chuyển vị của dầm, lực – biến dạng của lưới sợi gia cường Từ đó đánh giá hiệu quả tấm CFRP thân dầm vào việc tăng khả năng kháng uốn của dầm Bê tông cốt thép Đề xuất một phương pháp và qui trình tính toán đơn giản cho cấu kiện Bê tông cốt thép được gia cường kháng uốn theo phương pháp lắp đặt tấm sợi CFRP cải tiến dựa trên tiêu chuẩn ACI 440.2R (2008) Mức độ chính xác của quy trình tính toán được so sánh kết quả thực nghiệm và một số mô hình tiêu biểu hiện có

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tôi thực hiện với sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Nguyễn Minh Long

Các kết quả trong luận văn là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác

Tôi xin chịu trách nhiệm về công việc thực hiện của mình

Tp Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 06 năm 2017

Học viên thực hiện

Trương Văn Dương

Trang 8

HỌC VIÊN : TRƯƠNG VĂN DƯƠNG 1

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 7

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 9

2.1 Sơ lược về vật liệu FRP 9

2.2 Tình hình nghiên cứu 11

CHƯƠNG 3: MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU 18

3.1 Mục tiêu nghiên cứu 18

3.2 Ý nghĩa của nghiên cứu 18

3.2.1 Ý nghĩa khoa học 18

3.2.2 Ý nghĩa thực tiễn 18

3.3 Nội dung nghiên cứu 19

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM 20

4.1 Vật liệu 20

4.1.1 Bê tông 20

4.1.2 Cốt thép 22

4.1.3 Tấm FRP và Keo dán Epoxy 23

4.2 Mẫu thí nghiệm 24

4.3 Quá trình gia công mẫu thí nghiệm 26

4.3.1 Công tác ván khuôn cốt thép 26

4.3.2 Công tác lắp đặt cảm biến đo biến dạng cốt thép 27

4.3.3 Công tác lắp đặt cốt thép; đổ bê tông 29

4.3.4 Công tác quản lý chất lượng trong giai đoạn đổ bê tông 31

4.3.5 Công tác vận chuyển dầm từ bãi đúc đến phòng thí nghiệm 33

4.3.6 Công tác triển khai gia cường dầm bằng tấm FRP 34

4.4 Sơ đồ thí nghiệm và bố trí thiết bị đo đạt 40

4.5 Quy trình thí nghiệm 44

4.5.1 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 44

4.5.2 Trình tự thí nghiệm 45

4.6 Kết quả thí nghiệm 45

4.6.1 Kiểu phá hoại của mẫu thí nghiệm 46

4.6.1.1 Đối với mẫu dầm A (Dầm đối chứng) 46

4.6.1.2 Đối với mẫu gia cường 47

Trang 9

MỤC LỤC

4.6.2 Quan hệ lực và chuyển vị 49

4.6.3 Ảnh hưởng tấm gia cường đến mối quan hệ lực và sự phát triển bề rộng vết nứt 50

4.6.4 Quan hệ lực và biến dạng của tấm CFRP 51

4.6.4.1 Quạn hệ lực và biến dạng tấm CFRP (Vị trí đáy dầm) 51

4.6.4.2 Quạn hệ lực và biến dạng tấm CFRP (Vị trí bên thân dầm) 53

4.6.5 Ảnh hưởng tấm gia cường đến mối quan hệ lực và biến dạng của cốt thép chịu kéo 59

4.6.6 Ảnh hưởng tấm gia cường đến mối quan hệ lực và biến dạng của bê tông chịu nén 60

4.6.7 Sơ đồ phân bố biến dạng trên mặt cắt dầm 61

CHƯƠNG 5: KIỂM CHỨNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN 63

5.1 Giả thuyết tính toán 63

5.1.1 Các giả thiết tính toán ứng suất trong bê tông 63

5.1.2 Giả thiết tính toán ứng suất trong cốt thép thanh 63

5.1.3 Giả thiết tính toán khả năng chịu uốn của tiết diện được gia cường bằng tấm CFRP dán ngoài 63

5.1.4 Giả thiết về kiểu phá hoại 63

5.2 Phương pháp tính toán 64

5.3 Kiểm chứng công thức tính toán 64

5.3.1 Quy trình tính toán khả năng kháng uốn của dầm bê tông cốt thép gia cường tấm CFRP dán ngoài theo tiêu chuẩn ACI 440.R2-08 64

5.3.2 Đánh giá về ứng xử tấm CFRP thân dầm trong việc tính toán khả năng kháng uốn dầm bằng tấm CFRP 66

5.3.3 Xây dựng quy trình tính toán dựa trên tiêu chuẩn ACI 440.R2-08 (có xét đến tấm CFRP thân dầm) 67

5.3.3.1 Quy đổi sơ đồ ứng suất tấm CFRP thân dầm 67

5.3.3.2. Quy trình tính toán khả năng kháng uốn của dầm bê tông cốt thép gia cường tấm CFRP dán ngoài theo tiêu chuẩn ACI 440.R2-08 (khi có xét tấm CFRP thân dầm) 68

5.3.4 So sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm 71

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 73

6.1 Kết luận 73

6.2 Kiến nghị 74

CHƯƠNG 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

CHƯƠNG 8: PHỤ LỤC 77

Trang 10

DANH MỤC BẢN VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

Bảng 2.1 Chỉ tiêu cơ học vật liệu sợi carbon 9

Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật chất nền (QuakeBond J300SR) 10

Bảng 2.3 So sánh kết quả thực nghiệm và kết quả tính toán theo ACI và fib 12

Bảng 2.4 Vật liệu thí nghiệm dầm 13

Bảng 2.5 So sánh kết quả thực nghiệm và phương pháp tính toán (Aram và cộng sự) 13

Bảng 2.6 Số lượng dầm thí nghiệm và phương pháp gia cường dầm 14

Bảng 2.7 Số liệu dầm gia cường kháng uốn 15

Bảng 2.8 Số liệu dầm gia cường đồng thời kháng uốn và kháng cắt 15

Bảng 2.9 Thông số mẫu thí nghiệm (9 dầm) 17

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM Bảng 4.1 Cấp phối bê tông 20

Bảng 4.2 Kết quả cường độ chịu nén bê tông 20

Bảng 4.3 Chủng loại cốt thép sử dụng 22

Bảng 4.4 Các đặc trưng cơ học của tấm sợi CARBOTEX UD300 23

Bảng 4.5 Các đặc trưng keo epoxy 2 thành phần 23

Bảng 4.6 Tổng hợp kết quả thí nghiệm 9 mẫu dầm 46

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VÀ KIỂM CHỨNG Bảng 5.1 Xác định hệ số k1 & k 2 67

CHƯƠNG 8: PHỤ LỤC Bảng 8.1 Kết quả thí nghiệm dầm đối chứng A 82

Bảng 8.2 Kết quả lực–chuyển vị dầm gia cường cải tiến loại 1 (Dầm B-50 & Dầm B-75) 83

Bảng 8.3 Kết quả lực–chuyển vị dầm gia cường cải tiến loại 1 (Dầm B-100 & Dầm B-150) 84

Bảng 8.4 Kết quả lực – chuyển vị dầm gia cường cải tiến loại 2 (Dầm C-50 & Dầm C-75) 85

Bảng 8.5 Kết quả lực – chuyển vị dầm gia cường cải tiến loại 2 (Dầm C-100 & Dầm C-150) 86

Bảng 8.6 Kết quả lực – biến dạng tấm CFRP (đáy dầm) cùng chiều hgc =50mm 87

Bảng 8.10 Kết quả lực – biến dạng tấm CFRP (thân dầm) cùng chiều hgc =50mm 91

Trang 11

DANH MỤC BẢN VẼ

Bảng 8.14 Kết quả lực – biến dạng cốt thép chịu kéo dầm gia cường cải tiến loại 1 95

Bảng 8.15 Kết quả lực – biến dạng cốt thép chịu kéo dầm gia cường cải tiến loại 2 96

Bảng 8.16 Kết quả lực – biến dạng bê tông vùng nén dầm gia cường cải tiến loại 1 97

Bảng 8.17 Kết quả lực – biến dạng bê tông vùng nén dầm gia cường cải tiến loại 2 98

Trang 12

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Vật liệu CFRP 10

Hình 2.2 Các ứng dụng vật liệu sợi FRP trong xây dựng 11

Hình 2.3 Dầm thí nghiệm gia cường kháng uốn (12 dầm) 12

Hình 2.4 Mô hình thí nghiệm uốn 4 điểm (Aram và cộng sự) 13

Hình 2.5 Cấu tạo dầm thí nghiệm và mô hình thí nghiệm 14

Hình 2.6 Chi tiết dầm gia cường kháng uốn 15

Hình 2.7 Chi tiết dầm gia cường đồng thời kháng cắt và kháng uốn 15

Hình 2.8 Mẫu thí nghiệm (Nhóm C30/37: 4 dầm; Nhóm C50/60: 5 dầm) 16

Hình 2.9 Hình dạng vật liệu gia cường CFRP chữ T 17

Hình 2.10 Ảnh hưởng cường độ bê tông đến việc gia cường 17

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM Hình 4.1 Thí nghiệm nén bê tông 21

Hình 4.2 Thí nghiệm kéo thép 22

Hình 4.3 Cấu tạo chi tiết dầm thí nghiệm (9 dầm) 25

Hình 4.4 Gia công ván khuôn thép 26

Hình 4.5 Gia công cốt thép tại xưởng 26

Hình 4.6 Xác định vị trí lắp dán cảm biến 27

Hình 4.7 Mài cốt thép ngay tại vị trí dán cảm biến 27

Hình 4.8 Dán cảm biến đo biến dạng cốt thép 28

Hình 4.9 Kiểm tra sự làm việc của cảm biến sau khi dán 28

Hình 4.10 Dùng cẩu trục cẩu thép vào ván khuôn 29

Hình 4.11 Cốt thép sau khi lắp vào ván khuôn 29

Hình 4.12 Đổ bê tông bằng phễu đổ 0.8m3 30

Hình 4.13 Làm mặt bê tông 30

Hình 4.14 Bảo dưỡng bê tông bằng nước 31

Hình 4.15 Lấy mẫu bê tông để kiểm tra độ sụt 31

Hình 4.16 Kiểm tra độ sụt bê tông (S10±2) 32

Hình 4.17 Lấy mẫu nén bê tông (2 tổ mẫu/lần đổ) 32

Hình 4.18 Dầm được chuyển từ bãi đúc bằng cẩu trục 33

Hình 4.19 Sử dụng cẩu thùng cẩu dầm và vận chuyển 33

Hình 4.20 Xác định vị trí gia cường để tiến hành mài 34

Hình 4.21 Tiến hành mài dầm bằng đá mài 34

Hình 4.22 Mặt dầm sau khi mài 35

Hình 4.23 Xác định kích thước sợi FRP để triển khai cắt 35

Hình 4.24 Triển khai cắt sợi CFRP theo bảng quy cách chi tiết tấm sợi 36

Hình 4.25 Phân loại sợi FRP theo kích thước sau khi ra sợi CFRP 36

Hình 4.26 Định lượng keo dán Epoxy 2 thành (Loại A : 470kg ; Loại B : 130kg) 37

Trang 13

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 4.27 Trộn keo dán Epoxy 2 thành bằng máy khuấy 37

Hình 4.28 Tẩm keo lên sợi CFRP (Định mức 0.6 kg/m2 ) 38

Hình 4.29 Thoa keo lên dầm và tiến hành dán sợi CFRP Lớp 1 38

Hình 4.30 Thoa keo lên Lớp 1 đã dán để triển khai dán Lớp 2 39

Hình 4.31 Mẫu dầm sau khi gia cường 39

Hình 4.32 Sơ đồ thử tải thí nghiệm 41

Hình 4.33 Sơ đồ thử tải thực tế điển hình 41

Hình 4.34 Chi tiết bố trí strain gauges trên bêtông và cốt thép chịu kéo 42

Hình 4.35 Chi tiết bố trí strain gauges tấm CFRP thân dầm (hgc =50mm) 42

Hình 4.36 Chi tiết bố trí strain gauges tấm CFRP thân dầm (hgc =75mm) 43

Hình 4.37 Chi tiết bố trí strain gauges tấm CFRP thân dầm (hgc =100mm & 150mm) 43

Hình 4.38 Máy data logger Agilent 34970A và Load cell đo lực 44

Hình 4.39 Cảm biến đo biến dạng cốt thép, CFRP và Bê tông 44

Hình 4.40 Hình thái vết nứt và kiểu phá hoại Dầm A (Dầm đối chứng) 47

Hình 4.41 Hình thái vết nứt và kiểu phá hoại (Loại 1) 48

Hình 4.42 Hình thái vết nứt và kiểu phá hoại (Loại 2) 48

Hình 4.43 Vị trí vùng phá hoại và bong tách giữa tấm CFRP và bê tông 48

Hình 4.44 Quan hệ lực – Chuyển vị giữa dầm 49

Hình 4.45 Quan hệ lực – bề rộng vết nứt 50

Hình 4.46 Quan hệ lực – biến dạng của tấm CFRP (Tấm đáy dầm) 52

Hình 4.47 Phân bố biến dạng trong tấm CFRP (Tấm đáy dầm) 52

Hình 4.48 Quan hệ lực – biến dạng tấm CFRP thân dầm (Dầm B-50) 53

Hình 4.49 Quan hệ lực – biến dạng tấm CFRP thân dầm (Dầm C-50) 54

Hình 4.50 Quan hệ lực – Biến dạng tấm CFRP thân dầm (Dầm B-75) 55

Hình 4.52 Quan hệ lực – biến dạng tấm CFRP thân dầm (Dầm B-100) 56

Hình 4.54 Quan hệ lực – biến dạng tấm CFRP thân dầm (B-150) 58

Hình 4.55 Quan hệ lực – biến dạng tấm CFRP thân dầm (C-150) 58

Hình 4.56 Quan hệ lực – biến dạng cốt thép 60

Hình 4.57 Quan hệ lực – Biến dạng bê tông 61

Hình 4.58 Sơ đồ phân bố biến dạng trên mặt cắt dầm C-50 62

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG CÔNG THỨC TÍNH TOÁN VÀ KIỂM CHỨNG Hình 5.1 Mô hình tính toán tiêu chuẩn ACI 440.2R-08 64

Hình 5.2 Quy đổi sơ đồ ứng suất thực tế thành sơ đồ ứng suất hình chữ nhật 67

Hình 5.3 Biến dạng, ứng suất, và tổ hợp lực trong mặt cắt gia cường 68

Hình 5.4 So sánh kết quả giữa lý thuyết và thực nghiệm 72

Trang 14

Chương 1: Đặt vấn đề

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở Việt Nam, trong một vài năm gần đây, nhu cầu sửa chữa và gia cường kết cấu công trình dân dụng, công nghiệp cũng như giao thông ngày càng trở nên cấp thiết do sự hư hỏng và xuống cấp hàng loạt của các công trình Để đáp ứng nhu cầu trên, một số kỹ thuật gia cường

có thể kể đến việc tăng cường kích thước cấu kiện bằng cách mở rộng kết cấu bê tông, dán

áo thép lên mặt bê tông bằng các chất kết dính đặc biệt như keo Epoxy hoặc áp dụng phương pháp dưỡng lực Gần đây, với những ưu điểm nổi trội về cường độ, khối lượng riêng, giá thành hợp lý so với các phương pháp gia cường trước đây (Nanni, 1995; Norris

và cộng sự, 1997; Hassan và Rizkalla, 2002; Dai và cộng sự, 2005; ACI 440.2R, 2008) và phương pháp thi công đơn giản, sửa chữa và gia cường kết cấu bằng vật liệu sợi gia cường (CFRP) đã nhận được sự quan tâm rất lớn từ cộng đồng doanh nghiệp xây dựng cũng như giới chuyên môn Những hiểu biết trong lĩnh vực này cho đến hiện nay đã dẫn đến sự ra đời của các hướng dẫn thiết kế và thi công như ACI 440-2R (2008), CEB-FIP (2007), ISIS M04 (2013) và CNRDT200R1 (2013)

Hiệu quả gia cường lưới sợi CFRP được quyết định bởi một số yếu tố như hàm lượng, cường độ, phương pháp lắp đặt lưới sợi gia cường; các đặc tính kỹ thuật của cấu kiện như kích thước hình học, cường độ bê tông, hàm lượng cốt thép, khả năng bám dính của lưới sợi với bê tông và sự tương tác giữa các yếu tố này (Bousselham và Chaallal, 2005; Barros

Dong và cộng sự, 2013; Kotynia và Cholostiakow, 2015;Nguyen-Minh và Rovnak, 2015) Liên quan đến các nghiên cứu về phương pháp lắp đặt lưới sợi gia cường kháng uốn, cho đến hiện nay, sợi gia cường chủ yếu được dán vào bề mặt chịu kéo của cấu kiện nhằm cải thiện khả năng chịu kéo của bê tông, từ đó tăng khả năng chịu uốn của cấu kiện Dựa trên các đặc trưng hình học và cấu tạo cốt thép trong cấu kiện, hàm lượng lưới sợi gia cường được sử dụng một cách phù hợp Phương pháp dán gia cường này đã cho thấy tính hiệu quả cao đối với các cấu kiện cần gia cường kháng uốn Tuy nhiên, do lưới sợi chỉ được lắp đặt ở mặt chịu kéo bên ngoài của cấu kiện (mặt trên và mặt dưới của cấu kiện sàn hoặc dầm), nên một khi vết nứt uốn (vết nứt vuông góc với trục cấu kiện) xuất hiện, lưới sợi chỉ phát huy hiệu quả vai trò của chúng trong việc hạn chế bề rộng vết nứt Thực tế, một khi vết nứt xuất hiện, tiết diện cấu kiện bị giảm yếu, độ võng tăng nhanh Vết nứt không chỉ

mở rộng mà còn phát triển nhanh hướng về vùng chịu nén (chiều dài vết nứt tăng nhanh)

Trang 15

Chương 1: Đặt vấn đề

kèm theo đó là hiện tượng tách lớp cục bộ giữa lưới sợi gia cường và bề mặt bê tông bắt đầu xuất hiện Sự tách lớp cục bộ này làm giảm dần hiệu quả gia cường của lưới sợi Một

số nghiên ít nghiên cứu như của Attari và cộng sự (2012) cũng đã nhận thấy thực tế trên và

đã đề xuất lắp đặt sợi gia cường theo kiểu U (bọc 3 mặt dầm), tuy nhiên kiểu lắp đặt này làm tăng mạnh diện tích sợi cần lắp đặt từ đó không đảm bảo được tính kinh tế của thiết kế gia cường Ngoài ra kiểu lắp đặt này dẫn đến hiện tượng bong tách tấm cục bộ ngay phía trên mép chịu kéo của dầm do biến dạng không đều của phần lưới sợi mặt dưới và trên thân dầm Việc tìm kiếm giải pháp để kiểm soát sự phát triển của vết nứt (không những về bề rộng mà còn về chiều dài), hạn chể hoặc trì hoãn thời điểm tách lớp cục bộ của lưới sợi, từ

đó có thể tăng hiệu quả gia cường kháng uốn của lưới sợi đồng thời vẫn đảm bảo được tính kinh tế của công tác thiết kế cũng như thi công gia cường là thật sự cần thiết

Đề tài này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm và phương pháp lắp đặt sợi gia cường cải tiến nhằm làm tăng hiệu quả gia cường kháng uốn của lưới sợi các-bon cho dầm bê tông cốt thép (BTCT) Một chương trình khảo sát thực nghiệm trên 9 dầm BTCT kích thước thực (200 x 300 x 4000 mm), gồm 1 dầm đối chứng, 4 dầm được gia cường theo phương pháp dán cải tiến loại 1 và 4 dầm dán được gia cường theo phương pháp dán cải tiến loại

2 Cụ thể, 4 dầm gia cường theo phương pháp dán cải tiến loại 1 được lắp đặt lần lượt 2 lớp sợi các-bon vào mặt dưới dầm (mặt chịu kéo) và đồng thời 2 lớp vào cạnh bên dầm theo phương pháp gia cường liên tục dạng U cải tiến loại 1 (Tấm gia cường dưới đáy dầm

và cạnh dầm bên liên tục) với chiều cao gia cường cạnh bên dầm thay đổi 50mm, 75mm, 100mm, 150mm; 4 dầm gia cường theo phương pháp dán cải tiến loại 2, hàm lượng tấm gia cường tương ứng với 4 dầm gia cường theo phương pháp dán cải tiến loại 1, chỉ thay đổi về phương pháp dán là tấm gia cường đáy và tấm gia cường cạnh bên là dán độc lập (Tấm gia cường dưới đáy dầm và cạnh dầm bên không liên tục) Ngoài ra, dựa trên kết quả thực nghiệm, đề tài đề xuất phương pháp và qui trình dự đoán khả năng kháng uốn cho các dầm được gia cường theo phương pháp dán cải tiến và so sánh với kết quả dự đoán từ các quy trình trong các hướng dẫn thiết kế gia cường kết cấu BTCT bằng vật liệu CFRP hiện

có

Trang 16

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu

2.1 Sơ lược về vật liệu FRP

FRP là vật liệu liên hợp cấu tạo từ 2 phần chính vật liệu nền (chất nền – polymer) và vật liệu cốt (sợi – fiber)

 Chất nền có chức năng liên kết các sợi, phân phối lực đồng đều giữa các sợi và bảo

vệ các sợi khỏi sự xâm thực của các tác động bất lợi từ môi trường

 Vật liệu sợi gồm 3 loại chính: sợi thủy tinh; sợi các-bon; và sợi aramid Sợi có chức năng gia cường, là phần chịu lực chính của vật liệu FRP

Sợi các-bon thường được dùng trong các ứng dụng của kỹ thuật công trình dưới dạng là các tấm đan, dệt, các dải, dây gân gồm các lớp sợi: SM (standard modulus), IM (intermediate modulus), HS (high strength), UHM (ultrahigh modulus) có đường kính

Bảng 2.1 Chỉ tiêu cơ học vật liệu sợi carbon

Thông tin sản

phẩm

Khối lượng riêng (g/cm 3 )

Module đàn hồi kéo (MPa)

Cường độ chịu kéo (Mpa)

Lực kéo đứt (N/mm)

Độ giãn dài tối đa (%)

Chiều dày lớp (mm)

a Vải sợi carbon đơn hướng (Hướng 0)

Tính chất cơ lý của vật liệu nền: có độ rỗng <1% ; nhiệt độ sử dụng <180oC, khi nhiệt độ

sử dụng cao hơn nhiệt độ nóng chảy thì cường độ và module của chất nền lẫn FRP đều giảm, chất nền trở nên giòn và xuất hiện nhiều vết nứt; chất nền không có khả năng chống

Trang 17

cháy; không bị xâm thực bởi môi trường Gồm 5 loại chất nền chính: Polyester, Epoxy, Vinylester, Phenolic, Polyurethane Ngoài ra, còn có các lại chất nền khác như: PET, Polypropylene, nylon Các đặc tính kỹ thuật của chất nền được thể hiện trong Bảng 2.2 Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật chất nền (QuakeBond J300SR)

Màu sắc : Thành phần A màu siro, thành phần B màu Hổ phách

Thời gian sống của keo ở 25oC 3 – 4 giờ

Khối lượng riêng ở 0oC Phần A : 1.13kg/l ; Phần B : 1.00kg/l

Cường độ chịu cắt (ASTM D-3165)

Không bị phá hoại bởi lực cắt mà thường

bị phá hoại bởi lực kéo

Hệ số giãn nở nhiệt (-37.4oC – 40oC) 78 x 10-6 m/moC

Hệ số giãn nở nhiệt (120oC – 222oC) 151.8 x 10-6 m/moC

Hình 2.1 Vật liệu CFRP

Trang 18

Hình 2.2 Các ứng dụng vật liệu sợi FRP trong xây dựng

2.2 Tình hình nghiên cứu

Barros và cộng sự (2007) nghiên cứu hiệu quả gia cường của hai phương pháp NSM (gia cường theo kiểu xẻ rãnh) và EBR (gia cường bọc ngoài) cho dầm BTCT bằng vật liệu CFRP Các tác giả nghiên cứu về gia cường kháng cắt và kháng uốn cho dầm BTCT Chương trình thí nghiệm kháng uốn dựa trên 12 mẫu, chia làm 3 nhóm chính (S1, S2, S3),

có hàm lượng cốt thép chịu kéo và sợi các-bon gia cường tăng dần (Hình 2.3) Mỗi nhóm

có 4 dầm trong đó có 1 dầm đối chứng, 1 dầm gia cường theo phương pháp NSM, 2 dầm gia cường theo phương pháp EBR Kết quả thí nghiệm cho thấy gia cường dầm BTCT theo phương pháp EBR có khả năng chịu uốn lớn nhất Đối với dầm không gia cường, mẫu bị phá hoại do bê tông bị nứt trong vùng chịu nén; đối với dầm gia cường bằng phương pháp NSM, mẫu bị phá hoại do cốt thép chịu lực bị chảy dẻo và lớp bê tông bảo vệ bị bong tróc; đối với dầm gia cường bằng phương pháp EBR, mẫu bị phá hoại do: (1) lớp keo liên kết giữa tấm FRP và bê tông bị phá hoại; (2) tấm FRP bị phá hoại trước’ (3) tấm FRP bị phá hoại và cốt thép chảy dẻo đồng thời, (4) cốt thép chảy dẻo kèm theo đó là sự bong tróc lớp

bê tông bảo vệ Các kết quả thực nghiệm được tác giả kiểm chứng bằng các công thức tính

Trang 19

toán theo tiêu chuẩn ACI và fib (Bảng 2.3), kết quả tính toán theo tiêu chuẩn ACI có độ chính xác hơn so với fibkhi so sánh với kết quả thực nghiệm thu được từ thí nghiệm

Hình 2.3 Dầm thí nghiệm gia cường kháng uốn (12 dầm)

Bảng 2.3 So sánh kết quả thực nghiệm và kết quả tính toán theo ACI và fib

Aram và cộng sự (2008) nghiên cứu kiểu phá hoại của dầm bê tông cốt thép gia cường kháng uốn bằng tấm FRP Tác giả so sánh giữa kết quả thực nghiệm về hiệu quả gia cường,

cơ chế phá hủy với kết quả mô phỏng (FEA) Trong nghiên cứu này, tác giả thí nghiệm phá hoại 4 dầm, trong đó có 1 dầm đối chứng không gia cường, 3 dầm còn lại gia cường bằng tấm FRP với chủng loại tấm FRP khác nhau về cường độ và modul đàn hồi (Bảng 2.4) Dầm được gia tải theo kiểu uốn 4 điểm (Hình 2.4) Kết quả thu được có sự không đồng nhất giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng về khả năng chịu lực và cơ chế phá hoại (Bảng 2.5) Về hiệu quả gia cường kháng uốn, sau khi gia cường kháng uốn bằng tấm FRP, khả năng chịu lực của dầm BTCT tăng 100% so với dầm đối chứng Về cơ chế phá hoại, dầm đối chứng bị phá hoại do sự phá hoại của bê tông trong vùng chịu nén trước

Trang 20

khi cốt thép chịu kéo bị chảy, dầm gia cường tấm FRP có modul đàn hồi lớn bị phá hoại

do sự chảy dẻo của thép chịu kéo ngay sau khi xảy ra sự phá hoại tấm FRP; dầm gia cường tấm FRP có cường độ cao bị phá hoại do bê tông vùng chịu nén bị phá hoại và cốt thép vùng chịu kéo bị chảy đồng thời

Bảng 2.4 Vật liệu thí nghiệm dầm

Hình 2.4 Mô hình thí nghiệm uốn 4 điểm (Aram và cộng sự)

Bảng 2.5 So sánh kết quả thực nghiệm và phương pháp tính toán

Attari và cộng sự (2012) nghiên cứu gia cường kháng uốn dầm bê tông sử dụng vật liệu CFRP, GFRP và kết hợp giữa CFRP và GFRP Tác giả sử dụng 3 loại vật liệu chính để gia cường khả năng kháng uốn dầm BTCT bao gồm: tấm gia cường dùng cốt sợi carbon 1 hướng (CFRP); tấm gia cường dùng cốt sợi thủy tinh 1 hướng (GFRP); tấm gia cường bao gồm cốt sợi carbon và cốt sợi thủy tinh 2 hướng (HFRP) Tác giả thí nghiệm 7 mẫu, có thông số kích thước hình học và cốt thép như nhau Trong 7 mẫu dầm thí nghiệm, có 1 dầm đối chứng (PC); 3 dầm gia cường bằng CFRP, GFRP (Serial A); 3 dầm gia cường bằng HFRP (Serial B) (Bảng 2.6) Dầm thí nghiệm uốn 4 điểm đến khi dầm phá hoại (Hình 2.5) Kết quả thí nghiệm cho thấy sự hiệu quả khi kết hợp vải cốt sợi carbon và cốt sợi thủy

Trang 21

tinh (hiệu quả gia cường tăng 138%) so với dầm đối chứng Phương pháp dán gia cường gia cường chữ U cải thiện gia cường kháng uốn tốt hơn so với phương pháp dán đáy (mẫu PA4 tăng khả năng kháng uốn 114% tốt hơn nhiều so với mẫu PA6 là 51%)

Bảng 2.6 Số lượng dầm thí nghiệm và phương pháp gia cường dầm

Hình 2.5 Cấu tạo dầm thí nghiệm và mô hình thí nghiệm

Dong và cộng sự (2013) nghiên cứu ứng xử dầm bê tông cốt thép khi gia cường đồng thời kháng cắt và kháng uốn cho dầm bằng vật liệu FRP Quá trình thực nghiệm tác giả thí nghiệm uốn 4 điểm trên 14 dầm chia làm 2 nhóm chính, nhóm dầm gia cường kháng uốn trong đó có 1 dầm không gia cường và 6 dầm gia cường kháng uốn 9 (Bảng 2.7), nhóm dầm gia cường đồng thời kháng cắt và kháng uốn trong đó có 2 dầm không gia cường và 5 dầm gia cường đồng thời (Bảng 2.8) Đối với nhóm dầm chỉ gia cường kháng uốn, cơ chế phá hoại dầm là do hiện tượng bóc tách lớp bê tông hoặc sự phá hủy lớp liên kết giữa tấm FRP và mặt bê tông Đối với nhóm dầm gia cường đồng thời kháng cắt và kháng uốn, hình

Trang 22

thái vết nứt trong dầm là sự kết hợp giữa vết nứt xiên và vết nứt uốn, tuy nhiên dầm bị phá hoại là do vết nứt uốn gần điểm đặt lực

Bảng 2.7 Số liệu dầm gia cường kháng uốn

Hình 2.6 Chi tiết dầm gia cường kháng uốn

Bảng 2.8 Số liệu dầm gia cường đồng thời kháng uốn và kháng cắt

Hình 2.7 Chi tiết dầm gia cường đồng thời kháng cắt và kháng uốn

Trang 23

Kotynia và Cholostiakow (2015) đề xuất phương pháp gia cường kháng uốn dầm bê tông cốt thép sử dụng tấm CFRP dạng chữ T Phương pháp gia cường được tác giả áp dụng bằng cách kết hợp giữa 2 phương pháp gia cường cải tiến loại 1 NSM (Near Surface Mounted)

và EB (Externally Bonded) Chương trình thực nghiệm được tiến hành trên 9 mẫu dầm cùng kích thước 550x270x4500mm, trong đó 7 dầm được gia cường bằng phương pháp mới và 2 dầm đối chứng không gia cường, được chia làm 2 nhóm với cấp độ bền bê tông khác nhau lần lượt C30 và C50 (Hình 2.8).Thông số chi tiết của dầm được thể hiện trong

Bảng 2.9 Tấm gia cường CFRP có dạng chữ T (Hình 2.9) Các dầm gia cường hầu hết bị phá hủy do nứt phần liên kết của vật liệu CFRP với việc bóc tách lớp bê tông bảo vệ 2 dầm nhóm C50/60 với chiều sâu liên kết 30 mm bị phá hủy do việc đứt gãy vật liệu gia cường FRP Hiệu quả gia cường đã vượt ngoài mong đợi của tác giả khi kết quả thu được

từ 2 nhóm dầm khác nhau về cường độ bê tông C30 và C50; theo đó khả năng kháng uốn của dầm tăng đến 134.7% và 172.9% với chiều sâu gia cường 30 mm, và 128.6% và

166.7% với chiều sâu gia cường 15 mm Và kết quả cũng chỉ thấy rằng cường độ bê tông ảnh hưởng rất lớn đến việc gia cường (Hình 2.10) Phương pháp gia cường kết hợp giữa 2 phương pháp NSM và EB cải thiện đáng kể khả năng chịu lực tối đa giữa dầm gia cường Phương pháp gia cường sử dụng tấm CFRP dạng T hạn chế việc phá hủy dầm do việc bóc tách lớp bê tông bảo vệ

Hình 2.8 Mẫu thí nghiệm (Nhóm C30/37: 4 dầm; Nhóm C50/60: 5 dầm)

Trang 24

Bảng 2.9 Thông số mẫu thí nghiệm (9 dầm)

Hình 2.9 Hình dạng vật liệu gia cường CFRP chữ T

Hình 2.10 Ảnh hưởng cường độ bê tông đến việc gia cường

Trang 25

Chương 3: Mục tiêu và ý nghĩa nghiên cứu

CHƯƠNG 3: MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU

3.1 Mục tiêu nghiên cứu

Căn cứ trên kết quả nghiên cứu tổng quan, các vấn đề đang tồn tại và chưa được giải quyết đối với phương pháp gia cường kết cấu BTCT bằng tấm sợi CFRP, đề tài dự kiến đề xuất các mục tiêu nghiên cứu sau:

 Phân tích và đề xuất phương pháp lắp đặt tấm sợi CFRP cải tiến nhằm làm tăng hiệu quả gia cường kháng uốn cho dầm BTCT;

 Đề xuất phương pháp và qui trình tính toán đơn giản cho cấu kiện BTCT được gia cường kháng uốn theo phương pháp lắp đặt tấm sợi CFRP cải tiến dựa trên tiêu chuẩn ACI 440.2R (2008)

3.2 Ý nghĩa của nghiên cứu

3.2.1 Ý nghĩa khoa học

Phương pháp dán gia cường tấm CFRP là một trong những yếu tố quyết định trực tiếp đến hiệu quả việc gia cường kháng cắt và kháng uốn cho cấu kiện BTCT Trong bối cảnh các nghiên cứu gia cường kháng uốn sử dụng tấm CFRP hiện nay hầu hết chỉ tập trung đến vấn

đề hạn chế bề rộng vết nứt ởmặt chịu kéo của tiết diện dầm mà chưa xét đến vấn đề hạn chế sự phát triển vết nứt ở bên hông dầm Thực tế, một khi vết nứt xuất hiện, tiết diện cấu kiện bị giảm yếu, độ võng tăng nhanh Vết nứt không chỉ mở rộng mà còn phát triển về chiều dài, hướng về vùng chịu nén và kèm theo đó là hiện tượng tách lớp cục bộ giữa lưới sợi gia cường và bề mặt bê tông bắt đầu xuất hiện Sự tách lớp cục bộ này làm giảm dần hiệu quả gia cường của lưới sợi Đề tài nghiên cứu và đề xuất phương pháp dán cải tiến nhằm kiểm soát sự phát triển của vết nứt (không những về bề rộng mà còn về chiều dài), hạn chể hoặc trì hoãn thời điểm tách lớp cục bộ của lưới sợi, từ đó có thể tăng hiệu quả gia cường kháng uốn của lưới sợi đồng thời vẫn đảm bảo được tính kinh tế của công tác thiết

kế cũng như thi công gia cường

3.2.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này giới thiệu một số phương pháp lắp đặt sợi gia cường cải tiến Phương pháp này được kỳ vọng làm gia tăng hiệu quả gia cường kháng uốn cho dầm BTCT sử dụng tấm sợi các-bon làm tăng hiệu quả kinh tế của kỹ thuật gia cường sử dụng vật liệu CFRP do có thể kiểm soát được cả bề rộng và chiều dài vết nứt Kết quả từ đề tài có thể là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị cho các kỹ sư đang làm việc trong lĩnh vực gia cường

Trang 26

Chương 3: Mục tiêu và ý nghĩa nghiên cứu

3.3 Nội dung nghiên cứu

Trên cơ sở các mục tiêu đã đặt ra, đề tài tiến hành thực hiện các nội dung chính sau:

(1) Lập chương trình thực nghiệm dựa trên 9 dầm BTCT được chia làm 3 nhóm (Nhóm A: dầm đối chứng, Nhóm B: dầm gia cường cải tiến loại 1, dầm chữ nhật có bo cong vị trí góc dầm (tấm gia cường đáy và tấm gia cường thân dầm là liên liên tục), Nhóm C: dầm gia cường cải tiến loại 2 dạng U, dầm chữ nhật có không có bo cong góc dầm (tấm gia cường đáy và tấm gia cường thân dầm không liên kết với nhau) Nhóm A gồm 1 dầm đối chứng không gia cường, Nhóm B gồm 4 dầm gia cường cải tiến loại 1 dạng U chịu uốn với số lớp

là 2 lớp, thay đổi chiều cao gia cường lần lượt là 50mm; 75mm; 100mm; 150mm; Nhóm

C gồm 4 dầm gia cường cải tiến loại 2 dạng U chịu uốn với số lớp là 2 lớp, thay đổi chiều cao gia cường lần lượt là 50mm; 75mm; 100mm; 150mm);

(2) Phân tích sự làm việc của lưới sợi CFRP và cơ chế phá hủy của liên kết giữa lưới sợi CFRP và bê tông dầm theo các phương pháp dán khác nhau thông qua kiểu phá hoại của các dầm, quan hệ lực - chuyển vị của dầm, lực – biến dạng của lưới sợi gia cường, của cốt thép dọc chịu kéo, bê tông;

(3) Đánh giá hiệu quả gia cường kháng uốn giữa phương pháp gia cường cải tiến loại 1 và phương pháp cải tiến loại 2;

(4) Đề xuất phương pháp và qui trình tính toán đơn giản cho cấu kiện BTCT được gia cường kháng uốn theo phương pháp lắp đặt tấm sợi CFRP cải tiến dựa trên tiêu chuẩn ACI 440.2R (2008);

(5) Thực hiện việc tính toán sức kháng uốn của dầm gia cường theo quy trình tính toán đề xuất và so sánh với kết quả thực nghiệm

Trang 27

Chương 4: Phân tích thực nghiệm

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM

4.1 Vật liệu

4.1.1 Bê tông

Bê tông của mẫu thử có cường độ chịu nén trung bình là 30 MPa Cấp phối chi tiết của bê tông được trình bày trong Bảng 4.1 và Hình 4.1 Cường độ chịu nén fc của bê tông được xác định thông qua kết quả nén mẫu trụ 150x300mm được thể hiện ở Bảng 4.2

Bảng 4.1 Cấp phối bê tông

lượng (kg)

Cốt liệu mịn (Cát nghiền) Bà Rịa – Vũng Tàu Modul độ lớn 3.2 180 Cốt liệu mịn (Cát vàng) Đồng Tháp Modul độ lớn 1.82 630 Cốt liệu thô (Đá) Bà Rịa – Vũng Tàu Đường kính

Cường độ chịu nén bê tông lấy 6 tổ mẫu, 1 tổ mẫu gồm 3 viên, trong đó 3 tổ mẫu nén R7,

3 tổ mẫu nén R28 Các tổ mẫu được lấy từ các đợt đổ để đảm bảo sự đồng nhất về cường

độ và được tiến hành thí nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 4453 (1995)

Bảng 4.2 Kết quả cường độ chịu nén bê tông

Kích thước mẫu (cm)

Tuổi mẫu

Lực phá hoại (kN)

Cường

độ nén

bê tông (MPa)

Cường độ nén bê tông trung bình (MPa)

Trang 28

(a) Mẫu thí nghiệm chuẩn bị nén

(b) Quá trình nén mẫu

(c) Kiểu phá hoại do nén

Hình 4.1 Thí nghiệm nén bê tông

Trang 29

Giới hạn bền (MPa)

Độ giãn dài (%)

Tiến hành lấy mẫu thử để thí nghiệm kéo uốn, mẫu thép thí nghiệm được lấy 2 loại (Ø14; Ø16); mỗi loại 3 thanh; 1 thanh dài L= 0.6m, các mẫu thử được tiến hành thí nghiệm theo TCVN 1651-2: 2008 tại phòng thí nghiệm Trường Sơn (LAS 711) (Hình 4.2)

(a) Mẫu thí nghiệm

(b) Thí nghiệm kéo thép

Hình 4.2 Thí nghiệm kéo thép

Trang 30

4.1.3 Tấm FRP và Keo dán Epoxy

Tấm sợi các-bon CARBOTEX UD300 và keo epoxy 2 thành phần được sử dụng cho các mẫu thí nghiệm Các đặc trưng cơ học chính của sản phẩm này được liệt kê ở Bảng 4.4 và Bảng 4.5

Bảng 4.4 Các đặc trưng cơ học của tấm sợi CARBOTEX UD300

Bảng 4.5 Các đặc trưng keo epoxy 2 thành phần

Tỷ lệ trộn 2 thành phần (Loại A : 2.35kg + Loại B : 0.65kg)

Trang 31

B - 50

1 2

4.2 Mẫu thí nghiệm

Chương trình thực nghiệm dựa trên 9 dầm BTCT (Hình 4.3) được chia làm 3 nhóm (Nhóm

A: dầm đối chứng, Nhóm B: dầm gia cường cải tiến loại 1 dạng chữ U, dầm chữ nhật có

bo cong vị trí góc dầm (tấm gia cường đáy và tấm gia cường thân dầm là liên liên tục),

dầm (tấm gia cường đáy và tấm gia cường thân dầm không liên kết với nhau) Nhóm A

gồm 1 dầm đối chứng không gia cường, Nhóm B gồm 4 dầm gia cường cải tiến loại 1 dạng

U chịu uốn với số lớp là 2 lớp, thay đổi chiều cao gia cường lần lượt là 50mm; 75mm; 100mm; 150mm; Nhóm C gồm 4 dầm gia cường cải tiến loại 2 dạng U chịu uốn với số lớp

là 2 lớp, thay đổi chiều cao gia cường lần lượt là 50mm; 75mm; 100mm; 150mm;

Dầm có chữ nhật có kích thước 200×300×4000 mm, cốt thép dọc cấu tạo thớ dưới gồm

316, thớ trên gồm 214; giới hạn chảy fy = 240 MPa, giới hạn bền fu = 380 MPa Dầm dùng cốt đai 6, bước cốt đai s = 200 mm (trong vùng đầu dầm s = 50 mm nhằm tránh hiện tượng nén vỡ bê tông cục bộ đầu dầm)

Dầm được neo 2 đầu dầm bằng tấm CFRP để hạn chế việc kiểu phá hoại do bóc tách tấm CFRP và bê tông ở hai đầu dầm do lực cắt gây ra

- Mô tả ký hiệu dầm:

(1) : Nhóm dầm (A ; B ; C)

A: Dầm đối chứng (A) B: Dầm gia cường liên tục (B-50 ~ B-150) C: Dầm gia cường không liên tục (C-50~C-150)

(2) : Chiều cao gia cường (50 ; 75 ; 100 ; 150)

Trang 32

Cấu tạo dầm thí nghiệm:

Nhóm A

(Đối chứng)

Nhóm B (Gia cường cải tiến- Loại 1)

Nhóm C (Gia cường cải tiến- Loại 2)

Trang 33

4.3 Quá trình gia công mẫu thí nghiệm

4.3.1 Công tác ván khuôn cốt thép

Quá trình gia công ván khuôn cốt thép được thể hiện từ Hình 4.4 & Hình 4.5 Ván khuôn

sử dụng bằng thép tấm 4mm được gia công từ ván khuôn có sẵn tại nhà máy, quá trình gia công ván khuôn theo đúng quy cách yêu cầu Cốt thép được cắt và gia công đúng theo quy cách thép tại xưởng cốt thép, sau đo được bo thành khung cứng trên khung bo cốt thép gần

vị trí ván khuôn, tất cả đều làm đúng theo bản vẽ thiết kế dầm chi tiết

Hình 4.4 Gia công ván khuôn thép

Hình 4.5 Gia công cốt thép tại xưởng

Trang 34

4.3.2 Công tác lắp đặt cảm biến đo biến dạng cốt thép

Quá trình dán cảm biến đo biến dạng cốt thép được thể hiện từ Hình 4.6 đến Hình 4.9 Vị trí đo biến dạng cốt thép được xác định bằng thước thép, tại vị trí đo biến dạng sẽ được mài phẳng, sau đó dán cảm biến điện trở vào vị trí đã được mài, bọc cẩn thận bằng băng keo đen, tránh hiện tượng nước vào khi đổ bê tông Kiểm tra sự làm việc của cảm biến bằng máy đo điện trở sau khi hoàn tất dán cảm biến đo cốt thép

Hình 4.6 Xác định vị trí lắp dán cảm biến

Hình 4.7 Mài cốt thép ngay tại vị trí dán cảm biến

Trang 35

Hình 4.8 Dán cảm biến đo biến dạng cốt thép

Hình 4.9 Kiểm tra sự làm việc của cảm biến sau khi dán

Trang 36

4.3.3 Công tác lắp đặt cốt thép; đổ bê tông

Quá trình lắp đặt cốt thép được thể hiện Hình 4.10 & Hình 4.11 Sau khi dán cảm biến vào

cốt thép, tiến hành công tác thoa dầu ván khuôn, dùng cẩu trục 25T cẩu cốt thép đã được

bo cứng lắp vào ván khuôn, kiểm tra cao độ dừng bê tông, lớp bê tông bảo vệ cốt thép trước khi tiến hành đổ bê tông

Hình 4.10 Dùng cẩu trục cẩu thép vào ván khuôn

Hình 4.11 Cốt thép sau khi lắp vào ván khuôn

Trang 37

Quá trình đổ bê tông được thể hiện từ Hình 4.12 đến Hình 4.13 Sau khi lắp đặt cốt thép

hoàn thành, bê tông được trộn bằng trạm trộn 60m3 tại nhà máy theo đúng cấp phối thiết

kế ban đầu, bê tông được đưa xuống phễu đổ 0.8m3, dùng cẩu trục để di chuyển phễu đổ

để đổ bê tông dầm (Hình 4.12), trong suốt quá trình đổ bê tông tuân thủ nghiêm ngặt yêu cầu kỹ thuật thi công Sử dụng đầm dùi cầm tay để đảm bảo tính đồng nhất của bê tông và hạn chế tối đa lỗ rỗng do bọt khí trong quá trình trộn cũng như thi công

Sau khi đổ bê tông, tiến hành xoa phẳng mặt trên dầm (Hình 4.13) Sau 4 giờ, khi bê tông

se mặt, tiến hành bảo dưỡng bê tông (Hình 4.14) bằng cách đắp bờ cát 2 đầu dầm, tưới nước ngập giữ ẩm bề mặt để tránh mất nước và nhiệt độ cao trên bề mặt dầm trong suốt 24h

Hình 4.12 Đổ bê tông bằng phễu đổ 0.8m3

Hình 4.13 Làm mặt bê tông

Trang 38

Hình 4.14 Bảo dưỡng bê tông bằng nước

4.3.4 Công tác quản lý chất lượng trong giai đoạn đổ bê tông

Quá trình kiểm soát chất lượng bê tông trong quá trình thi công được thể hiện từ Hình 4.15

đến Hình 4.17 Để đảm bảo chất lượng bê tông đúng theo yêu cầu kỹ thuật, tiến hành kiểm tra độ sụt bê tông (Hình 4.15 & Hình 4.16) trước khi đổ bê tông, lấy mẫu nén bê tông bằng khuôn mẫu trụ 150x300mm (Hình 4.17), lấy 2 tổ mẫu/lần đổ (1 tổ mẫu nén R7, 1 tổ mẫu nén R28)

Hình 4.15 Lấy mẫu bê tông để kiểm tra độ sụt

Trang 39

Hình 4.16 Kiểm tra độ sụt bê tông (S10±2)

Hình 4.17 Lấy mẫu nén bê tông (2 tổ mẫu/lần đổ)

Trang 40

4.3.5 Công tác vận chuyển dầm từ bãi đúc đến phòng thí nghiệm

Công tác vận chuyển mẫu dầm thí nghiệm từ bãi sản xuất đến phòng thí nghiệm công trình thể hiện từ Hình 4.18 & Hình 4.19

Hình 4.18 Dầm được chuyển từ bãi đúc bằng cẩu trục

Hình 4.19 Sử dụng cẩu thùng cẩu dầm và vận chuyển

Định dạng
Số trang	106
Dung lượng	10,38 MB