NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CHỊU UỐN
CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CÓ HÀM LƯỢNG CỐT THẤP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
***
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2014
HỌC VIÊN : NGUYỄN ĐỨC HOÀN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HÙNG PHONG
NỘI DUNG LUẬN VĂN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI
THỦY TINH CHỊU UỐN
2
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT
SỢI THỦY TINH CÓ HÀM LƯỢNG CỐT THẤP CHỊU
UỐN
3
KẾT LUẬN
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Sợi thủy tinh là một vật liệu mới có nhiều đặc tính ưu việt như cường độ chịu kéo lớn hơn thép nhiều lần, trọng lượng nhẹ lại không
bị gỉ, ăn mòn. Việc ứng dụng sợi thủy tinh thay thế cốt thép trong kết cấu bê tông đã được nhiều nước áp dụng trong đó có Việt
Nam. Sự làm việc của kết cấu có cốt FRP khác với sự làm việc của cốt thép thông thường do FRP là vật liệu không đẳng hướng,
không có sự chảy dẻo nên cần có nghiên cứu thực nghiệm để kiểm tính lý thuyết tính toán.
Cơ sở khoa học, thực tiễn và pháp lý của đề tài
Cơ sở khoa học: Tiêu chuẩn của các nước trên thế giới như Mỹ, Canada, Nhật
bản, Nga…
Cơ sở thực tiễn: Hiện tại Việt Nam đã có nhà máy sản xuất cốt GFRP nhưng vẫn

Không bị ăn mòn, không có từ tính
•
Độ dẫn điện, dẫn nhiệt thấp
Hạn chế thanh GFRP:
•
Không có miền chảy trước khi phá hủy
•
Có mô đun đàn hồi thấp (khoảng 1/5 lần thép)
•
Có thể bị cháy, khả năng chịu lửa kém.
I.3 Ứng dụng của thanh FRP trong lĩnh vực xây dựng
Thế giới:
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
Nhà ở chiến sỹ cảnh vệ Đại tướng Võ Nguyên Giáp Cừ bê tông cường độ siêu
cao Kết hợp với GFRP
Việt Nam:
Kết cấu tường vây Kết cấu Cọc Kết cấu mặt cầu
I.1 Các giả thiết tính toán

Mặt phẳng tiết diện vẫn phẳng sau khi biến dạng

Suất biến dạng nén lớn nhất trong bê tông theo: ACI là 0,003;
Canada 0,0035; Nga 0,0035

Bỏ qua cường độ chịu kéo của bê tông

Sự làm việc của thanh FRP là đàn hồi đến khi phá hủy

Bê tông và cốt FRP dính kết hoàn toàn.
CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh

f
M f bd
f
ρ
ρ
 
= −
 ÷
 
Phá hủy do bê tông bị ép vỡ
I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 1
Phá hủy do đứt cốt GFRP : (ρf<ρfb)

Biến dạng bê tông vùng nén đạt εc

Ứng suất trong cốt GFRP là ffu
ACI: Để đơn giản và thiên về an toàn coi εc =εcu
CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh
1
1
2
b
n f fu
c
M A f d
β
 
= −
 ÷
 

c c
C f c b
α φ β
=
. .
frp frp frpu
T A f
φ
=
C T=
. . ( )
2
frp frp frpu
c
M A f d
β
φ
= −
I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 1
Nga:
Hệ số ξR:
Khi ξ= x/h0≤ ξR=>
Với chiều cao vùng nén x:
Khi x> ξRh0 thì lấy x= ξRh0
CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh
Phá hủy do đứt cốt FRP
0
2
1
R

Vỡ bê tông
Hệ số tin
cậy
Hs điều kiện sử
dụng
Hs tác dụng tải dài
hạn
0.55 0.65 0.6667 1.5 0.7-0.8 0.3-0.6
I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 2
CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh
I.2.1 Bề rộng khe nứt
2 2
w 2 ( )
2
f
b c
f
f
s
k d
E
β
= +
Hội kỹ sư
Nhật
Canada
Ủy ban ACI
Nga
Trong nhà Ngoài trời Trong nhà Ngoài trời
0,5 mm 0,7mm 0,5 mm

3 2 2
(1 )
3
cr f f
bd
I k n A d k= + −
3 3
( ) ( ) [1 ( ) ]
cr cr
e d g cr
u u
M M
I I I
M M
β
= + −
I.2.2 Độ võng
Hệ số giảm độ cứng hóa do kéo
1
5
f
d
fb
ρ
β
ρ
=
CHƯƠNG III: nghiên cứu thực nghiệm dầm bê tông cốt sợi
thủy tinh có hàm lượng cốt thấp chịu uốn
3.1 Mục tiêu của nghiên cứu

2-2
TT Tên
mẫu
Cốt As
mm2
1 DF1 38 119.7
2 DF2 210 117.4
18
3.1 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN bê tông
Mẫu thí nghiệm hình trụ tiêu chuẩn
150x300mm
Thiết bị thí nghiệm Máy nén thủy lực
200 tấn chỉ thị số DHR200
Cường độ nén được xác định theo công thức sau:
Mẫu và thiết bị thí nghiệm
i
ci
i
P
f
F
=
Loại mẫu
Nước
(Kg)
Xi măng
(kg)
Đá
(kg)
Cát

2

(10
-6
)
E
th c nghi mự ệ

(Mpa)
1 555
17671
31.1
 
2 531  
3 563  
4 220  376.5
30230
5 220  424
3.3. THÍ NGHIỆM KÉO CỐT GFRP
Sử dụng kết quả kéo mẫu của nhà máy sản xuất cốt GFRP
STT
Φ
(mm)
Φ
th c t ự ế
(mm)
Tr ng l ng ọ ượ
(g/m)
As
(mm2)

i1 i2
i3
t1
t2
24
Hình ảnh thiết bị đo
3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn
Kích thủy lực LVDT Máy đo vết nứt Bộ xử lý dữ liệu


Ghi chép những thông tin về mẫu

Lắp đặt LVDT, kích thủy lực vào vị trí theo đúng sơ đồ thiết kế

Chọn thang lực phù hợp trên máy nén. Sơ bộ tính lực phá hoại dầm để làm
cơ sở chọn thang lực thí nghiệm.

Gia tải thí nghiệm và ghi chép kết quả

Các cấp tải được tăng dần

Trong quá trình gia tải phải quan sát kỹ vùng bê tông chịu kéo để phát hiện vết
nứt đầu tiên và ghi lại giá trị tải trọng nứt. Theo dõi quá trình hình thành và
phát triển các vết nứt, cần vẽ lại sơ đồ các vết nứt.
Các bước tiến hành thí nghiệm
c) Tính toán xử lý kết quả thí nghiệm
i. Tải trọng phá hoại và cơ chế phá hoại dầm
3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn
TT Tên
dầm