Đ I H CăĐÀăN NG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


PHẠM TRÍ TÂM

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ TĔNG CƯỜNG KHẢ NĔNG
CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU CỘT BÊ TÔNG C T THÉP

L

va

TT

BẰNG TẤM SỢI THỦY TINH

TT

H

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao Thông
Mã số: 60.58.02.05

TÓM TẮT LUẬN VĔN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐƠ Nẵng – Năm 2017


Côngătrìnhăđược hoàn thành tại
TR

 Trung tâm Học liệu,ăĐại họcăĐàăN ng tạiăTrườngăĐại học Bách khoa

 Thưă viện Khoa Xây dựng Cầuă Đường,ă Trườngă Đại học Bách khoa –
ĐHĐN


1
M

Đ U

1. Tính c p thi t của đề tƠi

TT

H

L

va

TT

Trênăconăđườngăcôngănghiệpăhóa,ăhiệnăđạiăhóaăphátătriểnăđấtă
nước,ănềnăkinhătếănướcătaăcóănhữngăbướcăphátătriểnărấtănhanhătrongă
nhữngănĕmăgầnăđây.ăĐiăkèmăvớiăsựăphátătriểnădânăsốăngàyăcàngătĕngă
dẫnăđếnăcácăcôngătrìnhăgiaoăthôngăngàyăcàngăđượcăxâyădựngănhiều.ă
Nhuăcầuăxâyămớiăngàyăcàngănhiều,ănhưngăngânăsáchăđịaăphươngăcóă
hạn,ă choă nênă việcă nângă cấp,ă cảiă tạoă nhằmă nângă caoă nĕngă lựcă hoạtă
động,ăkéoădàiătuổiăthọăcácăcôngătrìnhăgiaoăthông,ădânădụngăvàăth yă


va

TT

3. Đối t ợng vƠ phạm vi nghiên cứu
- Đốiă tươngă nghiênă c u:ă Cácă cơă sởălýă thuyết,ă môă hìnhă tínhă
toánă lýă thuyếtă tĕngă cườngă choă kếtă cấuă BTCTă bằngă côngă nghệă dánă
tấmăsợiăth yătinh.
- Phạmăviănghiênăc u:ăNghiênăc uăsửădụngăcôngănghệădánă
tấmă sợiă th yă tinhă đểă tĕngă cườngă khảă nĕngă chịuă lựcă choă kếtă cấuă
BTCT.
4. Ph ng pháp nghiên cứu
- Đốiă tươngă nghiênă c u:ă Cácă cơă sởălýă thuyết,ă môă hìnhă tínhă
toán lýă thuyếtă tĕngă cườngă choă kếtă cấuă BTCTă bằngă côngă nghệă dánă
tấmăsợiăth yătinh.
- Phạmăviănghiênăc u:ăNghiênăc uăsửădụngăcôngănghệădánă
tấmă sợiă th yă tinhă đểă tĕngă cườngă khảă nĕngă chịuă lựcă choă kếtă cấuă
BTCT.
5. C u trúc lu n văn.
Ch ng 1: Tổng quan bê tông cốt thép vƠ gi i thi u các ph ng
pháp gia c ng k t c u bê tông cốt thép.
1.1. Bê tông.
1.1.1.ăVậtăliệuăcấuăthànhăbêătông.
1.1.2.ăTínhăchấtăc aăbêătông.
1.2.ăQuáătrìnhăxuốngăcấpăvàăhưăhỏngăBTCT:
1.2.1.ăQuáătrìnhăxuốngăcấp.
1.2.2. Ĕnămònăsunăphát.
1.2.3. Phảnă ngăkiềmă– silica.
1.2.4ăăCácădạngăpháăhoạiăkhác.


TT

1.5.ăĐánhăgiáăvềăcácăphươngăphápăgiaăcườngăkếtăcấu.
1.6.ăKếtăluậnăchương.
Ch ng 2: Tổng quan về v t li u FRP vƠ công ngh thi công
dán t m composite.
2.1.ăSơălượcăvềăvậtăliệuăFRPăvàălịchăsửăphátătriển.
2.2.ăCấuătrúcăvàăcácăđặcătrưngăcơăhọcăc aăvậtăliệuăFRP.
2.2.1.ăCấuătrúcăvậtăliệuăFRP.
2.2.2.ăCácăđặcătrưngăcơăhọcăc aăvậtăliệuăFRP.
2.3.ăCôngănghệădánătấmădẻoăsợiăFRP.
2.4.ăThiếtăbịăthiăcông.
2.4.1ăThiếtăbịădoaăvàămàiăboătrònăcácăgócăcạnhăc aăbêătông.
2.4.2.ăThiếtă bịă sửa,ă đụcă bỏă vàă cĕtă bềă mặtă bêă tôngă kếmă chấtă
lượng,ăs tăvỡ.
2.4.3.ă Thiếtă bịă bơmă keoă Epoxyă trámă váă vếtă n tă (ápă lựcă tốiă
thiểuă2ăbar).
2.4.4.ăThiếtăbịălàmăsạchăbềămặtăbằngăth yălực.
2.4.5.ăThiếtăbịăthổiăbụiăkhôăcầmătay.
2.4.6.ăThiếtăbịătẩmăkeoăvàădánătấmăsợi.
2.4.7.ăBảoăhộălaoăđộng.
2.5.ăKếtăluậnăChương.
Ch ng 3: C s tính toán vƠ Thi t k tăng c ng khả năng ch u
l c của c u v ợt Đa Lộc, t nh TrƠ Vinh bằng v t li u FRP.
3.1. Nghiên cứu lý thuy t.
3.1.1. Khoảng cách gi a các dải v t li u FRP trong tăng
c ng ch u cắt
3.1.2. Các gi i hạn tăng c ng sức kháng cắt


Tùyă thuộcă vàoă m că độă baoă ph ă c aă vậtăliệuă FRP,ă đườngă congă ngă
suấtă– biếnădạngăc aăcộtăbêătôngăcốtăthépăcóăthểăđượcămôătảătrongăcácă
đườngăcongăởăHìnhă3.13ăvớiă f ' c và f ' cc làăcườngăđộălớnăc aăbêă
tôngă tươngă ngă vớiă trườngă hợpă bọcă vàă khôngă bọcă vậtă liệuă FRP.ă
Cườngăđộăđượcătínhătoánătĕngălênăởăđâyălàădoătảiătrọngăđượcăphânăbốă
đềuătrênămặtăcắtătrongăbêătôngă.ăBiếnădạngătốiăđaăc aăkếtăcấuăkhôngă
đượcătĕngăcườngăăbằngăvậtăliệuăFRPă ngăvớiă0,85Fcălàă €cu (đườngă
cong (a)).ăĐộăbiếnădạngătươngă ngăvới:
a). 0,85 f ' cc trongă trườngă hợpă kếtă cấuă đượcă tĕngă cườngă
bằngălớpămỏng,ăđườngăcongă(b).
b).ăBiếnădạngăpháăhoạiătrongăcảă2ătrườngăhợpăbọcălớpădàyă–
mềmăhóaă(cóă ngăsuấtăpháăhoạiălớnăhơnă0,85ă f ' cc - đườngă
congă(c))ăvàătrườngăhợpăbọcălớpădàyă– c ngăhóaă(đườngăcongă
(d))
Việcătínhătoánă f ' cc tạiă0,85ăfccăhayăthấpăhơnăđúngăvớiămôă
hìnhă bêă tôngă thôngă thườngă (Honggestadă 1951).ă Cườngă độă
nénăc aăkếtăcấuăbêătôngăTĕngăcườngăbằngăvậtăliệuăFRPăđượcă
tínhătoánătheoăcôngăth că(3-47a,ăb).ăLựcătácădụngălênăkếtăcấuă
bêătôngăđượcătĕngăcườngăvậtăliệuăFRPăđược tínhăvớiăhệăsốătảiă


5
trọngătheoăACI318-05,ăAASHTOăLRFDăvàăcườngăđộănénăthìă
tínhăvớiăhệăsốăchiếtăgiảmăⱷ choăcốtădaiăxoắnă(ⱷ=ă0,85)ăvàăcốtă
daiăthườngă(ⱷ =ă0.80)ăcuảăkếtăcấuăđaiăthườngă(ⱷ =ă0.85)ăc aă
kếtăcấuăACI318-05, AASHTO LRFD.
Vớiăbêătôngăcốtăthépăthườngăsửădụngăcótăđaiăxoắn:




2

 c2

L

{ f 'c  E2 c

4 f 'c

f 'cc  f 'c

(3-48a)

TT

0   c   't

Ec

H

fc ฀

 Ec  E2 

E2

(3-48b)


đượcătínhănhưăsau:
(3-51)
Hệăsốăđiềuăchỉnhăđộădãnădàiăcóăhiệuă
dungătrongătrườngă
hợpăvậtăliệuăFRPăbịăpháăh yăsớmă(ăPessikiăetăal.ă2001),ăcóăhểă
doălựcăkéoătrongătrườngăhợpănàyălàăđaăhướngăch ăkhôngăphảiă
kéoă dọcă trụcă thuầnă túyă nhưă thuộcă tínhă vạtă liệu.ă Hiệnă tượngă
nàyăcũngăcóăthểă doăviệcătậpătrungă ngăsuấtădẫnăđếnăn tăbêă
tông.ăDựaătrênăthíănghiệmăhiệuăchinhăthựcătếăsửădụngăchínhă
vậtă liệuă CFRPă bọcă mẫuă bêă tông,ă giáă trịă trungă bìnhă
đượcăđềăxuấtăbởiăLamăvàăTengă(2003a).ăTươngătựănhưă
vậyămộtăcơăsởădữăliệuăgồmă251ăkếtăquảăthửănghiệmă(ăHarriesă
vàăCareyă2003)ătínhătoánăgiáătrịăă
vàăthửănghiệmă
kiểmătraătrênăcácăcộtăquyămôăvừaăvàălớnăthìăraăkếtăquảătươngă
ngă
và 0,61 (Harries và Carey 2005).
Dựaătrênăthíănghiệmăc aăLamăvàăTengă(2003a,b),ătỷălệă

f

TT

H

L

l฀
/ f ' c cầnănhỏăhơnă0,08.ăĐâyălàăm căthấpănhấtăđểăđảmăbảoă
sựă tĕnă dầnă cuảă nhánhă th ă 2ă trongă biểuă đồă ngă suấtă – biếnă

 1, 50  12 Kb





f 'c   'c 



Society 2004).

 ccu  0,01

(3-53)

H

L

va

TT

Trongă côngă th că (3- 52),ă hệă sốă cóă kýă hiệuă kb xétă đếnă đặcă
trưngăhìnhăhọcăc aămặtăcắt.ăViệcătĕngăcườngăđộănénăc aăkếtă
cấuă bêătôngă cóă f ' c =70MPaăhoặcă lớnă hơnă đềuăchưaăđượcă
xácăminhăbằngăthựcănghiệm.
3.1.5. Tăng c ng khả năng ch u nén v i ti t di n hình
tròn

8

A b
Ka  e  
Ac  h 
Ka 

Ae  b 
 
Ac  h 

2

0,5

Cáchă tiếpă cậnă lýă thuyếtă đượcă chấpă nhậnă chungă choă địnhă
nghĩaăvềăvùngă ngăsuấtănénăkimăchếăcóăhiệuă Ae baoăgồmă4ă
parabolă trongă đóă mặtă cắtă bêă tôngă đượcă hoànă toànă giớiă hạnă
trogă vàă ngoài,ă bỏă quaă cácă hạnă chếă khôngă đángă kểă (ă Hìnhă
3.16).ă Hìnhă dạngă c aă parabolă ă vàă vùngă diệnă tíchă cóăhiệuă làă
mộtăbiểuăth căphụăthuộcăvàoăkíchăthướcăc aăcộtă(ăbăvàăh)ăbánă
kínhăc aăgócă rc vàătỉălệăcốtăthépădọc pg vàăcóăthểăđượcăbiểuă
diểnănhưăsau:

TT

va

L


sựănĕmă2003;ăBousiasăvàăcộngăsựănĕmă2004;ăElnabelsyăvàăSaatciogluă
nĕmă2004;ăHarajliăvàăRteilănĕmă2004;ăSauseăvàăcộngăsựă nĕmă2005;ă
MemonăvàăSheikhănĕmă2005).
Đốiă vớiă mụcă đíchă đánhă giáă ảnhă hưởngă c aă việcă bọcă vậtă liệuă FRPă
trongăviệcătĕngăcườngăđộ,ăcôngăth că(3-47a,b)ápădụngăkhiăđộăchênhă
lệchătâmătrongăkếtăcấuănhỏăhơnăhoặcăbằngă0,1h.ăKhiăđộălệchătâmălớnă


9
hơnă0,1h,ălậpăluậnăvàăphươngătrìnhăđượcăthểăhiệnătrongămụcă3.4.1ăcóă
thểăđượcăsửădụngăđểătínhătoánăđặcătínhălàmăviệcăc aăvậtăliệuăbêătôngă
trongătiếtădiệnăchịuă ngăsuấtănén.ăTrênăcơăsởăđó,ăbiểuăđồăquanăhệăPMă choă lớpă vậtă liệuă FRPă c aă kếtăcấuăcóăthểă xâyă dựngă bằngă cáchă sửă
dụngăcácăphươngăphápăv aăBankă2006.
Cácăgiớiăhạnăsauăápădụngăchoăcácăkếtăcấuăchịuătổăhợpănénăuốnădọcă
trục:
- BiếnădạngăcóăhiệuătrongălớpăvậtăliệuăFRPăcầnăđượcăgiớiă
hạnătrongăgiáătrịăđượcăđưaăraătừăcôngăth că(3-58)ăđểăđảmă
bảoăkhảănĕngăchịuăcắtăc aăbêătông.

 fe  0,004  K  fu

(3-58)

- Việcătĕngăcườngăđộăchỉăcóăthểăxemăxétăkhiălựcănénădọcă

TT

trụcă giớiă hạnă pu vàă môă menă uốnă Mu giảmă xuốngă vàă cắtă

TT

không tròn.
3.1.9. Nơng cao tính dẻo cho k t c u tăng c ng bằng v t li u
FRP
3.1.10 V i mặt cắt ti t di n tròn
3.1.11 V i mặt cắt khác ti t di n tròn
3.1.12 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG QUAN H TƯ NG TÁC
P-M
Đườngăcongăquanăhệătươngătácăp-mădựaătrênăcânăbằngătươngăthíchăvềă
biếnădạngăvớiămôăhìnhă ngăxửăgiữaăvậtăliệuăFRPăvàăbêătôngăbịăkìmă
chếăbiếnădạngănởăhôngătheoăcôngăth că(3-48)ăvàăđượcăthểăhiệnătrênă
hìnhă 3.15ă .ă Đểă đơnă giảnă hóa,ă đườngă congă tươngă tácă P-Mă làă đườngă
gãyăkhúcăđiăquaă3ăđiểmăA,B,Că(ăhìnhă3.17)ăă
ĐiểmăAă(ănénăthuầnătúy)ăvớiăbiếnădạngăgiớiăhạnăc aăbêătôngă
bịăkìmăchếănởăhôngă  ccu .

L

va

ĐiểmăBăvớiăphânăbốăbiếnădạngătươngă ngăvớiăbiếnădạngăkéoă
c aălớpăcốtăthépădọcăgầnăbềămặtăchịuăkéoăbằng khôngăvàăbiếnă
dạngănénătrongăbêătôngăởăthởăchịuănénăbấtălợiănhấtăbằngă  ccu .

H

ĐiểmăCăvớiăphânăbốăbiếnădạngănénătrongăbêătôngăởăthởăchịuă
nénă bấtă lợiă bấtă lợiă nhấtă bằngă fccu vàă ngă suấtă c aă lớpă cốtă

TT


(3-60)
Trongăđó:

b( Ec  E2 )2   ccu 
A


12 f 'c
 c 

2

(3-61)

b( Ec  E2 )   ccu 


2
 c 
C  bf 'c
B

(3-63)

bcE2
 ccu 
2

(3-64)


2

2

TT

H

L

b
h   E  E2    ccu

G   f 'c  b  c   c

2
2

 c
2

h

H  bf 'c  c  
2

I




{d

 ccu
-Tínhăchoăđiểm
 sy   ccu

y1  c

(3-70)

-TínhăchoăđiểmăCăăă

 't
 ccu

(3-71)

Trongăđó:ă fsi - ngăsuấtătrongăcácălớpăcốtăthépă ngăvớiătừngă
sơăđồătínhătoánăchoăđiểmăBăhayăđiểmăCăvàăxácăđịnhădựaătrênă
biếnădạngăc aăcácălớpăcốtăthépătheoătamăgiácăđồngădạng.
SơăđồăkhốiăthểăhiệnăquáătrìnhătínhătoánăP-MătạiăcácăđiểmăA,ă
B, C xem trên hình 3.20.
3.2. Thi t k tăng c ng khả năng ch u l c của c u v ợt Đa Lộc,
t nh TrƠ Vinh bằng v t li u FR
Fc’
45 MPa
Fy

400 MPa


ng

9281

yêu c u tăng 11,138 kN


13
Bảng 3.17: Thông số kỹ thu t của v t li u FRP
Bềădàyăc aălớpătf

0.33 mm

Cườngăđộăchịuăkéoăffu
Biến dạng n t

*

3792 MPa

*

0,0167mm/mm

fu

MôăđunăđànăhồiăEf

227527MPa


(

)

(
= 56,4 MPa

Bướcă3ă - Tínhătoánăgiớiăhạnă ngăsuấtă
kéoălớnănhấtătrongăvậtăliệuăFRP,ăf1
=
Trongăđó:

)


14

[

Bướcă 4ă – Tínhă toánă sốă lượngă lớpă nă cóă
n=
thếăđượcătínhălạiătheoăcôngăth că(3-50):
√

√

n

TT



)

)

( )

va

TT

Nếuă trườngă hợpă màă
lúc
đóă
sẽăđượcătínhătoánălạiătừămôăhìnhă
ngăsuấtă– biếnădạngăsửădụngăcôngăth că
(3-48).

TT

H

L

3.9.9. Tăng c ng khả năng ch u nén uốn đồng th i cho cột bê
tông bằng v t li u FRP
XétăcộtănhưătrênăchịuălựcănénădọcătrụcălàăPu = 8451 Kn và mô
menăuốnăMu =ă515ăKn.Mă(eă=ă0,1ăh).ăYêuăcầuătĕngăthêmăkhảănĕngă
chịuălựcălênă30%ăvớiăđộălệchătâmăkhôngăđổi.
Trình t tính toán

Bướcă2- Tínhătoánăđườngă Điểm A: S căchịuătảiădọcătrụcădanhăđịnh:
congă quană hệă 3ă điểmă c aă
A,ă B,ă Că choă cộtă đãă đượcă
tĕngăcường.
Hệăthốngăvậtăliệuăbọcăgồmă Với:
6ă lớp.ăTaă xâyă dựngă đườngă
cong A-B-Că songă tuyếnă
tính vàăsauăđóăsoăsánhăvớiă
cácăvịătríăPu và Mu yêuăcầu:
Vịă tríă A,ă B,ă Că c aă đườngă
√
congăcóăthểăđượcătínhăbằngă
(3-47), (3-59) và (3-60):

∑

Trình t tính toán
[
....…

K t quả tính toán
Điểm B: S căchịuătảiădọcătrụcădanhăđịnh


17
[

] ∑
HệăsốăA,ăB,ăC, D, E, F, G,
Hă vàă Iă c aă cácă côngă th că

L

b

va

F

TT

E=

H

)

Đểătínhătoánăcácăhệăsố,ăthìăcầnăthiếtăphảiătínhă
cácăthôngăsốătừăbiểuăđồă ngăsuấtă– biếnădạng:

yt = 559
c = 559 mm

I
Thôngăsốăc aămôăhìnhă ngă
E2 =
suấtă– biếnădạng:
...
d
VớiăvịătríăđiểmăB
...=

( )


√

( )

)

TT

(

H

L

va

TT

Trình t tính toán

Môămenăuốnădanhăđịnh:


19
[

]

Khoảngăcáchătừămỗiălớpăthépăgiaăcốăđếnătrọngă
tâmăhìnhăhọcăc aămặtăcắtăngangălà:

Điểm C: S căchịuătảiădọcătrụcădanhăđịnh
[


20
Trongăđó:
A=
= -1,33
B=
= -104,41
C=
D = 610

yt = 375

va

c = 560

TT

= 10,892Kn
Tínhătoánăcácăthôngăsốătừămôăhìnhă ngăsuấtă– biếnă
dạng:

TT



va

G

(

)


22
Bước 3- So sánh biểuă ă đồ Bảngăbênădướiătổngăhợpăs căkhángădanhăđịnhă
c aăđường cong
dọcă trụcă vàă uốnă (khôngă cóă giaă cố)ă vớiă vịă tríă
A- B- C với giá trị Pu và A,ăB,ăvàăC.ăVịătríănàyăđượcăhiểnăthịătrênăhìnhă
Mu yêu cầu:
bênădưới

Điể
m

n=0
(khôngă
cường)

A
B
C

9283


H

6000

TT

0
924
1345

A

TT

15000

tĕngă

n=6

3000
0
0

300

600

900

FRPăđangăđượcă ngădụngăởăViệtăNam.ă
Quaănghiênăc uăc aăluậnăvĕnăcóăthểănhậnăthấyărõăđượcăcácăưuă
điểmă c aă phươngă phápă sửaă chữa,ă tĕngă cườngă bằngă dánă tấmă FRPă ởă
mộtăsốămặtăsau:ăVậtăliệuăFRPăcóăcườngăđộăchịuăkéoăvàămôăđunăđànă
hồiă cao,ă đaă dạngă vềă ch ngă loại,ă trọngă lượngă nhẹ,ă thiă côngă dễă dàngă
nhanhăchóng,ăkhôngăcầnăđậpăpháăkếtăcấuăgiữănguyênăhìnhădạngăkếtă
cấuă cũ,ă thiă côngă khôngă cầnă sửă dụngă coffa,ă ítă tốn nhân công, không
cầnămáyămócăđặcăbiệt,ăkhôngăcầnăbảoădưỡngăchốngărỉătrongăquáătrìnhă
khai thác.
Việcănghiênăc uăc aăđềătàiăgiúpăthêmăthôngătinăhữuăíchăvềăvậtă
liệuăFRP,ăcácăcôngăth cătínhătoánăkếtăcấuăBTCTăđượcădánătấmăFRPă
theoătiêuăchuẩnăc aăACI.ăKếtăquảătínhătoánăs călựcădọcăc aăkếtăcấu:ă
HiệuăquảătĕngăcườngăchịuănénăuốnăđồngăthờiătạiăđiểmăAătĕngă
82,71%,ăđiểmăBătĕngă84,07%,ăđiểmăCătĕngă70,32%.
Vìăvậy,ăcóăthểăthấyărằngăsửădụngătấmăsợiăth yătinhătĕngăcườngă
choăkếtăcấuăăBTCTăcảiăthiệnăđángăkểăkhảănĕngăchịuălựcăc aăcột.ă
2. Kiến nghị:
Cầnănghiênăc uăthựcănghiệmăvềăsựăgiaăcườngănày,ăđánhăgiáăđộă
tinăcậyăcũngănhưătuổiăthọăc aăvậtăliệuăgiaăcường.ă
Cầnăcóătiêuăchuẩnăthiăcôngăvàănghiệmăthuăđểăvậtăliệuănàyăđượcă
ngădụngărộngărãiăhơnăởăViệtăNam.