BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

ĐINH TRỌNG HUY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM
BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

HàNội – 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
-------------------------------

ĐINH TRỌNG HUY
KHÓA: 2013-2015

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA DẦM
BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08


Hà Nội, tháng 6 năm 2015

Đinh Trọng Huy


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ...........................................................................................................
Lời cam đoan .......................................................................................................
Mục lục ................................................................................................................
Danh mục bảng ...................................................................................................
Danh mục hình ....................................................................................................
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
* Sự cần thiết của đề tài...................................................................................... 1
* Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ........................................................................ 2
* Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 2
* Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2
* Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 2
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài ................................................................ 2
NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CỐT SỢI THỦY TINH ............... 4
1.1 Tổng quan về vật liệu cốt sợi thủy tinh ....................................................... 4
1.1.1 Các đặc trưng của vật liệu Cốt sợi thủy tinh .............................................. 4
1.1.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của cốt sợi thủy tinh........................ 10
1.2 Tổng quan về dầm bê tông cốt thép .......................................................... 13
1.2.1 Khái niệm về dầm.................................................................................... 13
1.2.2 Cơ sở xác định sự làm việc của dầm chịu cắt ........................................... 14
1.2.3 Sức kháng cắt của bê tông ....................................................................... 16
1.2.4 Sự làm việc của dầm bê tông cốt thép sau khi nứt nghiêng ...................... 24



3.5.2 Qui trình thí nghiệm ................................................................................ 68
3.5.3 Thời gian thực hiện thí nghiệm ................................................................ 71
3.6. Các kết quả thí nghiệm .............................................................................. 71
3.7 So sánh kết quả giữa tính toán lí thuyết khả năng chịu cắt của dầm bê tông
cốt sợi thủy tinh và kết quả thí nghiệm ............................................................. 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 88
Kết luận:........................................................................................................... 88
Kiến nghị: ........................................................................................................ 89
Một số hình ảnh chế tạo và thí nghiệm các mẫu dầm bê tông cốt sợi thủy tinh . 91


DANH MỤC BẢNG
Số hiệu bảng

Tên bảng

Bảng 1.1

Thông số hình học thanh cốt sợi thủy tinh

Bảng 1.2

Khối lượng riêng điển hình của thanh cốt sợi thủy tinh
(g/cm3)

Bảng 1.3

Hệ số giãn nở nhiệt điển hình của thanh cốt sợi thủy tinh

Bảng 1.4


Bảng tổng hợp bề rộng vết nứt

Bảng 3.5

Bảng tổng hợp tại thời điểm phá hoại các mẫu dầm thí
nghiệm

Bảng 3.6

Bảng so sánh kết quả tính toán lí thuyết với thực nghiệm
khả năng chịu cắt của các nhóm dầm ( Đơn vị Kg )


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu hình

Tên hình

Hình 1.1

Bề mặt và một số kiểu gân của thanh cốt sợi thủy tinh

Hình 1.2

Biểu đồ ứng suất - biến dạng của vật liệu FRP và thép

Hình 1.3

Bê tông cốt sợi dùng trong việc phá clorua hóa mặt đường


Hình 1.11

Các dạng vết nứt trong cấu kiện chịu cắt và uốn

Hình 1.12a

Dạng phá hoại do momen uốn

Hình 1.12b

Dạng phá hoại do ứng suất kéo chính

Hình 1.12c

Dạng phá hoại nén do lực cắt

Hình 1.13

Xác định sự phân bố ứng suất tiếp trong dầm bê tông cốt
thép có chứa các vết nứt do uốn


Hình 1.14

Các thành phần sức kháng cắt

Hình 1.15

Quỹ đạo ứng suất chính của dầm chữ T bằng bê tông cốt

Sơ đồ tính dầm bê tông cốt sợi thủy tinh

Hình 3.1

Mô hình thí nghiệm khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt
sợi thủy tinh và dầm bê tông cốt thép

Hình 3.2

Mô hình thiết kế mẫu dầm thí nghiệm bê tông cốt thép

Hình 3.3

Mô hình thiết kế mẫu dầm thí nghiệm bê tông cốt sợi thủy
tinh

Hình 3.4

Mô hình lắp đặt thiết bị thí nghiệm

Hình 3.5

Ảnh minh họa mô hình lắp đặt thí nghiệm

Hình 3.6

Ảnh minh họa vết nứt thẳng góc ở giữa dầm do mô men


Hình 3.7

Biểu đồ so sánh quan hệ lực P- bề rộng vết nứt nghiêng
trung bình an của các mẫu dầm

Hình 3.14

Quan hệ lực P - độ võng f của các mẫu dầm nhóm I

Hình 3.15

Quan hệ lực P - độ võng f của các mẫu dầm nhóm II

Hình 3.16

Quan hệ lực P - độ võng f của các mẫu dầm nhóm III

Hình 3.17

Quan hệ lực P - độ võng f của các mẫu dầm nhóm IV

Hình 3.18

Biểu đồ so sánh quan hệ lực P- độ võng của các mẫu dầm

Hình 3.19

Quan hệ lực phá hoại và hàm lượng cốt FRP

Hình 3.20

Đồ thị so sánh kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm về

Thi công đổ bê tông các mẫu dầm thí nghiệm

Hình 3.28

Các mẫu dầm thí nghiệm và các mẫu nén thử bê tông

Hình 3.29

Mô hình lắp dựng các thiết bị cho mẫu thí nghiệm

Hình 3.30

Đo đạc, ghi chép số liệu thí nghiệm

Hình 3.31

Đo bề rộng vết nứt dầm thí nghiệm

Hình 3.32

Ghi chép số liệu thí nghiệm

Hình 3.33

Mẫu dầm bê tông cốt thép bị phá hoại

Hình 3.34

Các mẫu dầm bê tông cốt sợi thủy tinh Ø 12 bị phá hoại


loại vật liệu này ở nước ta, nhưng việc đánh giá nghiên cứu chủ yếu là của
cấu kiện chịu uốn, nghiên cứu trên tiết diện thẳng góc. Vì đây là loại vật liệu
mới nên cần phải có những nghiên cứu tính toán lý thuyết kết hợp với nghiên
cứu thực nghiệm trên cả tiết diện nghiêng, cụ thể là nghiên cứu về khả năng
chịu cắt của loại dầm bê tông cốt sợi thủy tinh .
Cốt sợi thủy tinh là loại vật liệu nhẹ, không có từ tính, chống ăn mòn
với các môi trường axit, kiềm,nước mặn ... nên việc đưa cốt sợi thủy tinh vào


2

thay thế thép cho các công trình xây dựng ở ven biển, hải đảo, ở nơi ngập
mặn, nơi đất phèn,... hoặc đưa cốt sợi thủy tinh vào các bộ phận ngầm dưới
lòng đất của công trình nhà cửa, cầu cống là rất cần thiết .
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu khả năng chịu
cắt của dầm bê tông cốt sợi thủy tinh” là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn .
* Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Tìm hiểu về phương pháp tính toán khả năng chịu cắt của dầm sử
dụng cốt sợi thủy tinh theo các tiêu chuẩn nước ngoài
Tìm hiểu các đặc trưng cơ học của vật liệu cốt sợi thủy tinh thông qua
các thí nghiệm vật liệu
Đánh giá khả năng chịu lực cắt của dầm bê tông sử dụng cốt sợi thủy
tinh bằng thực nghiệm.
So sánh kết quả tính toán lý thuyết khả năng chịu cắt của dầm bê tông
cốt sợi thủy tinh và kết quả mô hình thí nghiệm.
* Đối tượng nghiên cứu
Dầm bê tông cốt sợi thủy tinh .
* Phạm vi nghiên cứu
Dầm đơn giản bê tông cốt sợi thủy tinh chịu tải trọng tập trung.
* Phương pháp nghiên cứu

Kết luận:
Qua việc nghiên cứu khả năng chịu cắt của dầm bê tông cốt sợi thủy
tinh theo lí thuyết và thực nghiệm, mặc dù số lượng thí nghiệm còn hạn chế,
luận văn đã đạt được các kết quả :
- Đã tìm hiểu về vật liệu cốt sợi thủy tinh và phạm vi ứng dụng
- Tìm hiểu nghiên cứu khả năng chịu cắt theo các mô hình và tính toán
theo các tiêu chuẩn Nga, Mỹ, Việt Nam khi sử dụng cốt thép thường và cốt
sợi thủy tinh.
- Tìm hiểu phương pháp thực nghiệm trên kết cấu bê tông cốt thép
thường và bê tông cốt sợi thủy tinh.
Qua ví dụ tính toán theo các tiêu chuẩn và kết quả thực nghiệm cho
thấy :
- Khả năng chịu cắt của dầm cốt sợi thủy tinh không bằng dầm cốt
thép thường, điều này có thể lý giải do vật liệu và sự bám dính với bê tông
không như bê tông cốt thép thường. Tuy nhiên sử dụng cốt sợi thủy tinh sẽ tốt
hơn cho các công trình hải đảo và xâm thực. Nhưng cũng cần đánh giá hiệu
quả sử dụng trong công tác thiết kế về khả năng chịu cắt.
- Hàm lượng cốt sợi thủy tinh có ảnh hưởng đến khả năng chịu cắt của
dầm, cụ thể khi sử 2Ø14 (ρ= 0,6%) thì khả năng chịu lực cắt của dầm tăng
16% so với dầm sử dụng 2Ø12 (ρ= 0,43%), khi sử 2Ø16 (ρ= 0,83%) thì khả
năng chịu lực cắt của dầm tăng 24% so với dầm sử dụng 2Ø12 (ρ= 0,43%),
khi sử 2Ø16 (ρ= 0,83%) thì khả năng chịu lực cắt của dầm tăng 6,8% so với
dầm sử dụng 2Ø14 (ρ= 0,6%). Tiêu chuẩn của Nga và Việt Nam không đề
cập tới ảnh hưởng này, còn tiêu chuẩn Mỹ đã đề cập tới ảnh hưởng này trong
tính toán.


89

- Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng khả năng chịu cắt của dầm cốt

tông cốt sợi thủy tinh.
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
Nghiên cứu việc sử dụng vật liệu cốt sợi thủy tinh đối với các cấu
kiện khác.
Nghiên cứu khả năng bám dính của kết cấu sử dụng cốt sợi thủy tinh.


91

Một số hình ảnh chế tạo và thí nghiệm các mẫu dầm bê tông cốt sợi thủy
tinh

Hình 3.21: Gia công cốt sợi thủy tinh cho các mẫu dầm thí nghiệm

Hình 3.22: Gia công cốp pha cho các mẫ dầm thí nghiệm


92

Hình 3.23:Cốt thép thường và cốt sợi thủy tinh trong các mẫu dầm thí nghiệm

Hình 3.24: Ghép cốp pha, lắp dựng các mẫu dầm thí nghiệm


93

Hình 3.25: Hoàn thành lắp dựng các mẫu dầm

Hình 3.26: Chế tạo bê tông cho các mẫu dầm