GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH
GIỚI THIỆU
Đề tài được thực hiện với mục đích nghiên cứu ứng xử công trình khi được gia cường
với vật liệu FRP cho công trình ban đầu. Đề tài được thực hiện dựa trên thí nghiệm thực tế
được thực hiện đối với một công trình tại miền Nam nước Ý. Qua đó, thực hiện hai thí
nghiệm:
1. Công trình nguyên sơ chịu lực động đất.
2. Công trình được gia cường với vật liệu FRP chịu lực động đất.
Đồng thời tiến hành mô hình kết cấu bằng SAP2000 để so sánh với kết quả thực nghiệm.

1


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH
MỤC LỤC
A. Thí nghiệm thực tế ............................................................................................... 3
I. Giới thiệu ........................................................................................................... 3
II. Thí nghiệm thực tế với công trình BTCT có tường Masonry ............................ 8
III.Thí nghiệm thực tế với công trình ban đầu được gia cường FRP ..................... 22
IV.Đánh giá kết quả và nhận xét ............................................................................ 31
B. Mô hình công trình với SAP2000 ....................................................................... 33
I. Mô hình công trình BTCT có tường Masonry .................................................... 9
II. Mô hình công trình được gia cường FRP ........................................................... 11
C. Nhận xét - Kết luận .............................................................................................. 14
D. Tính toán với phần mềm FRP-Analysis ............................................................ 14

2


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH
A. THÍ NGHIỆM THỰC TẾ


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH
theo tiêu chuẩn cũ của nước Ý (không có tính đến động đất). Ví dụ như, cốt đai của dầm và
cột không liên tục, khoảng cách đai khá lớn và đoạn uốn thép không đảm bảo. Ngoài ra, việc
đảm bảo chiêu dài neo hay đoạn nối chồng cốt thép không được quan tâm. Cùng với việc
không confinement tại các nút, chỗ giao nhau giữa cột và dầm. Đối với tường masonry, cấu
tạo gồm 2 lớp: lớp ngoài dày 10cm làm bằng semi-hollow tile block, lớp trong dày 10cm làm
từ semi-hollow light concrete block. Tường phân chia bên trong công trình dày 10cm làm từ
semi-hollow light concrete block.
Ứng xử của kết cấu được dự đoán sẽ chịu ảnh hưởng lớn bởi sự hiện diện của cầu thang
tang 1. Cầu thang được cấu thành từ 2 bản bê tông nới với nhau bởi chiếu nghỉ.

4


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

5


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

6


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Figure 4: Geometry and reinforcement of the existing structure.

7

Phản lực tổng xác định từ việc đo lường áp lực,á lực này được ghi lại bằng một máy đo
KTS với độ chình xác 1bar
Chuyển vị ngang S của công trình được ghi lại Zeiss Trimble S10 (máy kinh vĩ bằng tia
Laser có độ chính xác đến 10mm) bằng phương phap2 sử dụng sự phản xạ từ các mục tiêu(8
điểm đo dạc). Đặc biệt, có 8 điểm được đo đạc, 4 điểm ở sàn tầng 1 và 4 điểm ở sàn tầng 2.
Ghi lại kết quả tại 8 điểm sau mỗi lần tác dụng lực

Kết quả thực nghiệm
Kết cấu bị tác dụng để tang chuyển vị ngang cho đến khi phát triển 1 cơ cấu phá hủy
“dẻo” rõ rang.Kết quả thí nghiệm được biểu diễn dưới dạng biểu đồ lực cắt – chuyển vị sau
9


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Đối với chu kỳ tải đầu tiên, những dấu hiệu nguy hiểm rõ rệt vẫn chưa xuất hiện ở mặt
ngoài của tường phân chia ngoài,những vết nứt với bề rộng nhỏ hơn 1mm được hình thành ở
mặt trong của tường ngoài .Đặc biệt là đối với các tường định hướng trong mặt phẳng của tải
trọng tác dụng.Ở cấp tải trọng lớn nhất (+1872kN), dịch chuyển trung bình của sàn tầng 2 là
1.004cm và của sàn tầng 1 là 0.414cm
Độ cứng ban đầu của công trình, được xem như là dịch chuyển trung bình của tầng 2,
bằng 3166kN/cm
Chu kỳ tải thứ 2, phản ứng của kết cấu được đặc trưng bởi sự giảm độ cứng và mức thiệt
hại nhỏ. Đặc biệt tại sàn tầng 1,nhận thấy có sự mở rộng các vết nứt đã xuất hiện ở chu kỳ tải
thứ 1 và dưới tác dụng của lực đẩy lớn nhất thì xuất hiện thêm nhung vết nứt ở mặt ngoài
chu vi tường phía tây (đối diện với cơ cấu phản ứng) tương ứng với tầng thứ nhất ( giữa 2
cửa sổ). Những vết nứt này nghiêng góc 450 và có bề rộng nhỏ hơn 1mm
Chuyển vị trung bình của tầng 2 và tầng 1 ứng với lực đẩy lớn nhất +2106kN là 1.318cm
và 0.779cm.Trong khi đó ứng với lực kéo lớn nhất (-1572kN) thì chuyễn vị trung bình của
10

12


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH
Tường hướng tây, bên cạnh sự mở rộng vết nứt với góc 45o trong mảng tường giữa 2 cửa
sổ, tại vị trí phía trên bên phải của tường kế tiếp, sự phá hủy cục bộ tại góc tường ngăn cách
được nhì thấy khá sớm, đó là do sự tập trung lực ngang từ khung BTCT truyền qua.
Sự phá hủy tại các tường phân cách này được gây ra bởi những vết nứt ở đầu cột, báo
trước sự há hủy cắt tại những phần tử lịa này.
Ở phía đông, trong tất cả các tường của first order giữa cửa sổ và cột là những vết nứt rõ
rệt với góc nghiêng 45o do các lực kéo xéo(sụp đổ do sực ph1 hủy xéo của lực kéo). Hơn
nữa, ở phía đông, on the top left corner of the wall from the side of the reactive structure có
sự phá hủy cục bộ của tướng ngăn. Những tấm tường bên trong côn trình mà lực tác dụng
nằm trong mặt phẳng của nó thì bề rộng vết nứt gia tăng rõ rệt
Mức độ phá hủy này được thể hiện trong hình sau:

13


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

14


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

C/ (F=2152 kN, s1=4,187 cm, s2=5,244 cm). Thiệt hại chủ yếu là ở tầng 1. Thực chất sự
gia tăng chuyển vị ngang gây ra chỉ do sự trượt (drift) của tầng 1 trong khi sự trôi dạt tầng 2
chỉ với giả trị nhỏ (the inter-story drift of the second level suffered a light reduction.)
D/ Sự phá hủy bên ngoài tòa nhà được chỉ ra ở mặt Đông và tây trong hình 13 và 14. Đặc

đầu cột ngoài khoảng 50cm. Giai đoạn này, một phần tường ngoài phía tây phía trên cửa sổ
trung tâm đã sụp đổ.
F/ Tình trạng công trình lúc dỡ tải được thể hiện trong những hình sau, cho các phần tử
mặt ngoài công trình. Biến dạng thường trực (lâu dài) là rất lớn và được định vị tại first order
- được xác nhận bằng chuyển vị thực tế và bằng chuyển vị dư.
Kiểm tra những con số này, chúng ta có thể nhận thấy mức độ thiệt hại và khoanh vùng
thiệt hại nằm tầng đầu tiên. Đặc biệt, bên cạnh những thiệt hại trước đây thì giai đoạn dỡ tải
gây ra sự sụp đổ một phần, đặc biệt là mặt trong tường ngăn.
Các biến dạng vĩnh viễn của kết cấu gây thiệt hại nghiên trọng không chỉ trong các kết
cấu tường, mà còn trong bê tông cốt thép như cột hay cầu thang.

18


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

19


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH

Những hình ảnh sau cho thấy sự hư hỏng kết cấu ở giai doạn cuối của thí nghiệm. Đặc
biệt chúng ta có thể thấy sự sụp đổ hoàn toàn của tường ngoài, sự hư hỏng cầu thang và
những khớp dẻo phát triển tại vị trí chân cột

20


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH


Các tấm nề đã được xây dựng lại bằng cách sử dụng vật liệu có hình học và tính chất cơ
học càng gần càng tốt với những yếu tố nguyên gốc. Sau khi dựng nên các tấm tường ngoài
thì bề mặt tường được gia cường bằng kỹ thuật miết lại chỉ tường KC bằng FRP. Kỹ thuật
này bao gồm việc đặt thanh composite FRP tại chỗ nối các lớp vữa, và sử dụng vữa phổ biến
để liên kết. Vật liệu sử dụng cho repointing là:
Sand-blasted carbon fiber rods có những đặc điểm hình học và tính chất cơ học sau
1.5 mm tick and 5 mm wide rectangular cross-section;
23


GVHD: TS HỒ HỮU CHỈNH
- Characteristic tensile strength (ACI 440.1R-01 2002): 1300 MPa;
- Average tensile modulus (ACI 440.1R-01 2002): 70000 MPa;
- Average ultimate deformation (ACI 440.1R-01 2002): 1.8%.
- Pre-mixed, thixotropic, fiber reinforced, shrinkage compensated cement
mortar (“Emaco® Formula Tixo” by
Degussa Construction Chemical) having the following main nominal
properties:
- Compressive strength (28 days) (EN 12190 2000): > 60 MPa;
- Adhesive strength (EN 12615 2001): > 6 MPa;
- Modulus of elasticity (EN 13412 2003): > 28000 (± 2000) MPa.
The installation procedure consisted in the following phases (Fig. 14):
- (a) Grinding of joints: this phase consists of the cutting out part of the
mortar using a grinder;
- (b) Installation of carbon fiber rods in the bed-joints previously raked out;
- (c) Bonding of carbon fiber rods with the pre-mixed cement mortar.
Việc sửa chữa và gia cường phần đầu hư hỏng của các cột bên ngoài được thực hiện bằng
cách loại bỏ bê tông bị phá hủy và xây dựng lại BT được phủ "Emaco ® Formula Tixo" precement mortar. Hình sau đây cho thấy các vật liệu được sử dụng và một số giai đoạn nâng
cấp kết cấu.