Nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt GFRP (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

TRỊNH LIÊN HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU UỐN
CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT GFRP

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

Hà Nội – 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
---------------------------

TRỊNH LIÊN HƯƠNG
KHÓA 2013-2015

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CHỊU UỐN
CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT GFRP

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN
Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DD&CN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. VŨ NGỌC ANH
TS. NGUYỄN PHAN DUY

Hà Nội – 2015


LỜI CẢM ƠN

Với sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS. Vũ Ngọc Anh và thầy
TS. Nguyễn Phan Duy, luận văn đã được hoàn thành sau nhiều tháng nghiên
cứu và tổng hợp. Bằng lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tác giả xin gửi
lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu nhà trường, Khoa đào tạo Sau Đại học, các
Thầy Cô giảng dạy lớp CH2013X1 cùng giảng viên hướng dẫn đề tài đã giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Tác giả

Trịnh Liên Hương


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của Luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.

Tác giả luận văn

Trịnh Liên Hương


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài

1

Mục đích nghiên cứu

2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2

Phương pháp nghiên cứu

2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

2

NỘI DUNG
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ BÊ TÔNG CỐT GFRP
1.1 Kết cấu bê tông cốt thép

4
4

1.1.1 Tính chất cơ lý của bê tông

4

1.1.2 Tính chất cơ lý của cốt thép

8

1.1.3 Sự làm việc chung của bê tông và cốt thép
1.2 Kết cấu bê tông cốt sợi GFRP

10
11

1.2.1 Giới thiệu về sợi thủy tinh (GFRP)

11

1.2.2 Tính chất cơ lý của cốt sợi thủy tinh (GFRP)

14

1.2.3 Ưu và nhược điểm của cốt FRP

20

1.2.4 Tình hình phát triển của vật liệu FRP trong lĩnh vực xây dựng

21

1.2.5 Một số công trình đã sử dụng bê tông cốt sợi thủy tinh (GFRP)

25

1.2.6 Các nghiên cứu về bê tông cốt sợi GFRP ở Việt Nam

29


CHƯƠNG II
NGHIÊN CỨU CẤU KIỆN CHỊU UỐN SỬ DỤNG CỐT GFRP

31

2.1 Tính toán cấu kiện chịu uốn bê tông cốt thép và bê tông cốt GFRP 31
theo trạng thái giới hạn I
2.1.1 Tính toán cấu kiện chịu uốn bê tông cốt thép

31

2.1.2 Tính toán cấu kiện chịu uốn bê tông cốt GFRP

34

2.2 Tính toán cấu kiện chịu uốn bê tông cốt thép và bê tông cốt GFRP 40
theo TTGH II.
2.2.1 Tính độ võng của dầm bê tông cốt thép và dầm bê tông cốt 40
GFRP ở trạng thái chưa có vết nứt do uốn
2.2.2 Tính độ võng của dầm bê tông cốt thép và dầm bê tông cốt 41
GFRP ở trạng thái có vết nứt do uốn
2.3. Tính toán dầm bê tông cốt sợi FRP theo tiêu chuẩn ACI 440.1R-06 47
và dầm bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn ACI 318-02
CHƯƠNG III:
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY 64
TINH (GFRP) CHỊU UỐN
3.1. Thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý của bê tông

64

3.2. Thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý cốt sợi GFRP của công ty cổ 67
phần cốt sợi Polyme Việt Nam
3.3 Thí nghiệm và so sánh sự bám dính khi kéo giữa bê tông cốt thép và 70
bê tông cốt GFRP của công ty cổ phần cốt sợi Polyme Việt Nam
3.4. Thí nghiệm nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt thép 73
và dầm bê tông cốt GFRP
KẾT LUẬN

83

KIẾN NGHỊ

85

TÀI LIỆU THAM KHẢO

86


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN
a

chiều cao khối ứng suất trong mặt cắt theo Whitney

Af

diện tích tăng cường FRP

bw

bề rộng của bụng cấu kiện với dầm tiết diện chữ nhật



tỉ số khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt kéo và trọng tâm cốt

d

hệ số suy giảm

β1

hệ số phụ thuộc cường độ bêtông theo Whitney

cb

chiều cao vùng nén là khoảng cách từ mặt ngoài cùng bêtông
đến trục trung hòa của mặt cắt

CE

hệ số suy giảm do môi trường

db

đường kính thanh FRP, mm

dc

chiều dày lớp bảo vệ từ mặt kéo đến thanh gần nhất, mm

Ec

mô đun đàn hồi của bê tông

Ef

mô đun đàn hồi thiết kế của thanh GFRP

 'fu

biến dạng phá hoại (%)

 fu

suất biến dạng phá hủy thiết kế của cốt FRP

 *fu

suất biến dạng phá hủy của thanh FRP (MPa)

 cu

giới hạn biến dạng nén danh định

 fu

biến dạng phá hoại của cốt FRP

fc’

cường độ chịu nén mẫu trụ của bêtông

ff

ứng suất của cấu kiện cốt FRP tại vùng bê tông bị nén

f fu'

cường độ giới hạn thiết kế của GFRP (MPa)

f fu

cường độ chịu kéo thiết kế của cốt FRP (MPa)

f fu*

cường độ chịu kéo của thanh FRP (MPa)

f fb

cường độ chịu kéo thiết kế tại chỗ uốn cong, MPa


fr

cường độ kéo trong bê tông

GFRP

glass fiber reinforced polymer

Ig

momen quán tính nguyên

I cr

momen quán tính nứt

Ie

mô men quán tính hữu hiệu

kb

hệ số xét đến độ dính giữa thanh FRP với môi trường

Ma

mô men uốn lớn nhất do tải trọng tiêu chuẩn gây ra

Mu

mômem uốn lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra

Mn

khả năng chịu mômen danh nghĩa của tiết diện

M cr

momen gây nứt

M n

khả năng chịu lực thiết kế

nf

tỉ số mô đun giữa FRP và bê tông

rb

bán kính uốn, mm

s

khoảng cách từ tâm đến tâm của các cốt FRP

Tg

nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh mà polyme bị mềm

w

bề rộng vết nứt lớn nhất

WDL , WLL

tĩnh tải và hoạt tải tiêu chuẩn



hệ số giảm cường độ khi uốn

αL

hệ số giãn nở nhiệt của GFRP biến đổi theo hướng dọc

αT

hệ số giãn nở nhiệt của GFRP biến đổi theo hướng ngang

ρf

hệ số gia cường FRP mặt cắt ngang chữ nhật

ρfb

hệ số cân bằng FRP mặt cắt ngang chữ nhật (hàm lượng cốt
FRP trong trường hợp cân bằng)

'

hàm lượng cốt thép chịu nén ở tiết diện giữa nhịp của dầm đơn
giản hoặc dầm liên tục



hệ số, phụ thuộc thời gian duy trì của tải trọng


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1.

Đặc tính kỹ thuật của một số loại sợi thủy tinh

Bảng 1-2.

Các đặc trưng cơ học của thép và thanh GFRP

Bảng 1-3.

Đặc trưng tính chất cơ học khi kéo của thanh GFRP

Bảng 1-4.

Hệ số suy giảm do môi trường

Bảng 2-1.

Hàm lượng cốt tối thiểu (%)

Bảng 2-2.

Lựa chọn kích thước tiết diện dầm

Bảng 2-3.

Bảng xác định giá trị của hệ số 

Bảng 2-4.

Chiều rộng vết nứt cho phép của cấu kiện bê tông cốt
GFRP và cốt thép

Bảng 2-5.

Tải trọng-độ võng của dầm GFRP 212, P từ 0-4,5 (T)

Bảng 2-6.

Tải trọng-độ võng của dầm GFRP214, P từ 0-4,5 (T)

Bảng 2-7.

Tải trọng-độ võng của dầm GFRP316, P từ 0-4,5 (T)

Bảng 2-8.

Tải trọng-độ võng của dầm BTCT-212, P từ 0-4,5 (T)

Bảng 2-9.

Tải trọng-độ võng của dầm BTCT-214, P từ 0-4,5 (T)

Bảng 2-10.

Tải trọng-độ võng của dầm BTCT-3 16, P từ 0-4,5 (T)

Bảng 3-1.

Kết quả thí nghiệm cường độ mẫu lập phương

Bảng 3-2.

Kết quả thí nghiệm cường độ mẫu lăng trụ

Bảng 3-3.

Kết quả thí nghiệm mođun đàn hồi mẫu lăng trụ

Bảng 3-4.

Kết quả thí nghiệm xác định chỉ tiêu cơ lý cốt sợi
GFRP  14

Bảng 3-5.

Kết quả thí nghiệm bám dính thanh GFRP D14


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1.

Mẫu xác định Rk

Hình 1-2.

Đồ thị ứng suất - biến dạng của bê tông chịu tải trọng
tác dụng ngắn hạn

Hình 1-3.

Đồ thị biểu diễn quan hệ    khi tăng và giảm tải
trọng

Hình 1-4.

Đồ thị biểu diễn từ biến của bê tông

Hình 1-5.

Biến dạng dẻo của cốt thép

Hình 1-6.

Biểu đồ    của các loại thép

Hình 1-7.

Sợi thủy tinh

Hình 1-8.

Hình dạng thanh cốt sợi thủy tinh

Hình 1-9:

Ứng suất - biến dạng của các loại vật liệu FRP và thép

Hình 1-10.

Thi công chế tạo dầm bản, vách ngăn cốt Composite

Hình 1-11.

Bê tông cốt FRP cho kết cấu mặt đường

Hình 1-12.

Thi công đúc nắp đan giếng cốt Composite

Hình 1-13.

Cấu tạo cọc cốt Composit thông thường

Hình 1-14.

Thi công chế tạo cọc cốt Composit thông thường

Hình 1-15.

Thi công chế tạo cọc cốt Composit dự ứng lực

Hình 1-16.

Thi công sữa chữa tăng cường móng cầu bằng bê tông
Composite

Hình 1-17.

Thi công móng cốt Composite

Hình 1-18.

Thanh FRP cho kết cấu tường vây

Hình 1-19.

Bê tông cốt composite dùng khu vực điện cao thế

Hình 1-20.

Cầu bộ hành qua đường cao tốc Poznan-Kornik BaLan

Hình 1-21.

Cầu bộ hành Apatech ở Moscow Nga

Hình 1-22.

Cầu bộ hành Aberfeldy ở Scotland


Hình 1-23.

Cầu Lleida ở Tây Ban Nha

Hình 1-24.

Kênh thoát nước ở Nga

Hình 1-25.

Ga tàu điện ở Nhật Bản

Hình 1-26.

Chung cư 56 Nguyễn Chí Thanh của tập đoàn
VINGROUP Việt Nam

Hình 1-27.

Trạm quan trắc ra đa tại Trường Sa Việt Nam

Hình 1-28.

Thi công công trình bể sinh thái Quận 7, TP. HCM

Hình 1-29.

Thi công đà kiềng, sàn cốt coposite nhà xưởng Vũng Tàu

Hình 1-30.

Triển lãm sản phẩm cốt sợi Composite của công ty LSK

Hình 2-1

Sơ đồ ứng suất của tiết diện có cốt đơn

Hình 2-2.

Sơ đồ ứng suất của tiết diện có cốt kép

Hình 2-3.

Biến dạng, ứng suất, lực trong điều kiện cân bằng mặt
cắt cấu kiện cốt FRP

Hình 2-4.

Biến dạng, ứng suất và hợp lực trong mặt cắt bố trí
nhiều cốt FRP

Hình 2-5.

Biến dạng, ứng suất và hợp lực trong mặt cắt cấu kiện
bố trí ít cốt FRP

Hình 2-6.

Sơ đồ tính và cấu tạo của dầm bê tông cốt FRP

Hình 3-1.

Gia tải nén phá hoại mẫu lập phương

Hình 3-2.

Gia tải nén phá hoại mẫu trụ

Hình 3-3.

Tổ mẫu gồm 3 thanh cốt sợi GFRP

Hình 3-4.

Gia tải kéo mẫu thử

Hình 3-5.

Mẫu thử bị phá hoại

Hình 3-6.

Biểu đồ thí nghiệm kéo của thanh GFRP số 1

Hình 3-7.

Biểu đồ thí nghiệm kéo của thanh GFRP số 2

Hình 3-8.

Biểu đồ thí nghiệm kéo của thanh GFRP số 3

Hình 3-9.

Thí nghiệm bám dính thanh GFRP đường kính D14


Hình 3-10.

Thí nghiệm bám dính thanh GFRP và thép D12

Hình 3-11.

Thí nghiệm bám dính thanh GFRP và thép D16

Hình 3-12.

Thí nghiệm bám dính thanh GFRP và thép D18

Hình 3-13.

Ván khuôn dầm thí nghiệm

Hình 3-14.

Dầm được đổ bê tông

Hình 3-15.

Sơ đồ thí nghiệm dầm

Hình 3-16.

Sơ đồ bố trí dụng cụ đo

Hình 3-17.

Thí nghiệm dầm bê tông chịu uốn

Hình 3-18.

Sự phát triển vết nứt của dầm thép và dầm GFRP 2phi12

Hình 3-19.

Biểu đồ lực-độ võng của dầm thép và dầm GFRP 2phi
12, thời điểm P=1 tấn.

Hình 3-20.

Biểu đồ lực-độ võng của dầm thép và GFRP 2 phi 12,
thời điểm P=4,5 tấn

Hình 3-21.

Biểu đồ lực-độ võng của dầm thép và GFRP 2 phi 14,
thời điểm P=4,5 tấn

Hình 3-22.

Biểu đồ lực-độ võng của dầm thép và GFRP 3 phi 16,
thời điểm P=4,5 tấn

Hình 3-23.

Biểu đồ lực và độ võng của dầm thép và GFRP với hàm
lượng cốt khác nhau

Hình 3-24.

Biểu đồ quan hệ P-f của dầm BTCT và GFRP 2phi12 đã
bị nứt trước khi gia tải

Hình 3-25.

Biểu đồ quan hệ P-f của dầm BTCT và GFRP 2phi14 đã
bị nứt trước khi gia tải

Hình 3-26.

Biểu đồ quan hệ P-f của dầm BTCT và GFRP 3phi16 đã
bị nứt trước khi gia tải


1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Xu hướng xây dựng trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng hiện
nay là xây dựng các công trình với tiến độ nhanh, độ bền tuổi thọ cao, khả
năng chịu lực tốt, trọng lượng công trình giảm và bền vững trong môi trường
nước.
Do địa hình tiếp giáp với biển và có nền khí hậu khắc nghiệt, các công
trình xây dựng ở Việt Nam chịu ảnh hưởng nhiều bởi yếu tố thời tiết và hơi
nước biển. Các kết cấu công trình như kết cấu thép, kết cấu bêtông cốt thép
sau một thời gian đưa vào khai thác và sử dụng, các vết nứt xuất hiện với bề
rộng và mật độ lớn hơn giới hạn cho phép dẫn đến cốt thép bị ăn mòn làm cho
kết cấu bị suy giảm về khả năng chịu lực.
Ngoài ra, do yêu cầu bảo mật ở các công trình quân sự đòi hỏi phải sử
dụng các kết cấu không dẫn nhiệt, không dẫn điện và đặc biệt không dẫn từ
[6].

Hiện nay, công ty Cổ phần cốt sợi Polyme Việt Nam đã sản xuất dạng
công nghiệp cốt GFRP có những đặc tính kỹ thuật ưu việt so với vật liệu
truyền thống: không từ tính, độ dẫn điện và dẫn nhiệt thấp, khả năng chống ăn
mòn môi trường xâm thực cao, cường độ chịu kéo lớn, nhẹ hơn thép nhiều lần
là loại vật liệu thích hợp sử dụng trong các kết cấu bê tông đòi hỏi các yêu
cầu đặc trưng nêu trên.
Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu ứng xử chịu uốn của dầm bê
tông cốt GFRP” sẽ nghiên cứu quan hệ giữa độ võng và ngoại lực sau khi
dầm bê tông cốt GFRP đã xuất hiện một vài vết nứt do uốn, nghiên cứu khả
năng chịu lực của dầm khi sử dụng cốt GFRP đồng thời so sánh với dầm bê
tông cốt thép thường nhằm mục đích ứng dụng bê tông cốt GFRP cho các
công trình ven biển.


2

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Tìm hiểu về vật liệu cốt sợi GFRP, một loại vật liệu mới có nhiều đặc
tính kỹ thuật ưu việt, bền vững trong môi trường muối, axit và các chất ăn
mòn khác có thể dùng để thay thế một phần hoặc toàn bộ cốt thép trong các
cấu kiện của công trình xây dựng.
Tìm hiểu phương pháp tính toán cấu kiện chịu uốn làm từ cốt GFRP.
Làm quen với nghiên cứu thực nghiệm.
Tìm hiểu ứng xử của dầm bê tông cốt GFRP ở trạng thái giới hạn II, khả
năng chịu lực của dầm bê tông cốt GFRP, so sánh với dầm bê tông cốt thép
thường.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là dầm bê tông cốt thép và dầm bê
tông cốt GFRP làm từ bê tông nặng, cấp độ bền B20.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu ứng xử chịu uốn (khả

năng chịu lực, độ võng, vết nứt).
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
- Thu thập các tài liệu, tiêu chuẩn liên quan đến cốt sợi GFRP và bê tông
cốt sợi GFRP.
- Tìm hiểu các vấn đề liên quan tới tính toán cấu kiện bêtông cốt GFRP
chịu uốn.
- Tổng hợp, phân tích số liệu từ kết quả thí nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ở nước ta, vật liệu cốt sợi GFRP là mới nhưng có tiềm năng ứng dụng là
rất lớn bởi yêu cầu đầu tư xây dựng công trình ở các vùng biển, ven biển và
hải đảo mới bắt đầu phát triển và lợi thế về giá thành của loại vật liệu này trên
thị trường Việt Nam hiện nay quy đổi tương đương cốt thép có cùng khả năng
chịu lực. Việc sử dụng cốt GFRP thay thế cho cốt thép sẽ tiết kiệm từ 7-10%


3

giá trị dự toán xây dựng do không phải chi phí cho khoản mạ kẽm bảo quản
cốt thép [7].
Nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần thúc đẩy phát triển cơ sở kỹ thuật hạ
tầng cho các vùng biển, hải đảo và an ninh quốc phòng cho đất nước. Ứng
dụng của đề tài sẽ mang lại hiệu quả lớn hơn khi kết hợp đồng bộ với giải
pháp kết cấu bê tông sử dụng cát và nước nhiễm mặn.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email:

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


83

KẾT LUẬN
- Vật liệu thanh cốt sợi thủy tinh GFRP có những đặc tính vượt trội so
với vật liệu thép: cường độ kéo cao hơn thép ba lần, khối lượng riêng nhẹ hơn
thép 5 lần, khả năng chống ăn mòn cao, không từ tính, không dẫn nhiệt,
không dẫn điện, dễ gia công cưa cắt, lắp đặt, vận chuyển, là vật liệu bền vững
và thân thiện với môi trường do nguyên liệu sản xuất cốt sợi là từ cát, bột
thạch anh hay đá vôi và vật liệu nền là các polyme nhựa dẻo được chế xuất từ
phế thải công nghiệp dầu mỏ được tái chế để sử dụng.
- Hiện nay, nước ta chưa ban hành tiêu chuẩn mà chỉ có chỉ dẫn thiết kế
và thi công kết cấu bê tông có cốt là thanh polyme cốt sợi của công ty
NUCETECH (Đại học Xây dựng). Tuy nhiên, chúng ta có thể ứng dụng tiêu
chuẩn ACI để tính toán thiết kế dầm bê tông cốt sợi thuỷ tinh FRP tại Việt
Nam.
- Lý thuyết và thực nghiệm chịu uốn đối với dầm bê tông cốt thép và
cốt GFRP với cùng tiết diện, cùng chiều dài, cùng đường kính cốt dọc chịu
lực và cách bố trí cốt trong dầm cho thấy:
Giai đoạn đầu, khi chưa hình thành vết nứt, dầm cốt GFRP ứng xử
giống dầm bê tông cốt thép. Tính toán cho thấy trước khi nứt thì dầm bê tông
cốt sợi FRP và dầm bê tông cốt thép có cùng giá trị độ võng khi ở cùng cấp
tải, nhưng giá trị này khác nhau sau khi dầm đã bị nứt.
Sau khi vết nứt xuất hiện, vết nứt của dầm cốt GFRP phát triển nhanh
và độ võng cũng lớn hơn so với dầm bê tông cốt thép thông thường. Với dầm

bê tông cốt GFRP đặt nhiều thanh tiết diện lớn, độ võng và vết nứt ít hơn so
với dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp.
Nếu làm việc ở trạng thái giới hạn thứ hai thì dầm bê tông cốt GFRP
bất lợi nhiều hơn so với dầm bê tông cốt thép cùng loại (do độ cứng của dầm
bê tông cốt GFRP nhỏ hơn 2 đến 3 lần so với dầm bê tông cốt thép thường).


84

Khả năng chịu lực của dầm bê tông cốt sợi FRP cao hơn khả năng chịu
lực của dầm bê tông cốt thép có cùng kích thước, cùng loại vật liệu và cùng
đường kính cốt dọc chịu lực. Lực phá hoại của dầm cốt GFRP lớn hơn dầm bê
tông cốt thép. Đối với dầm nhiều thanh GFRP tiết diện lớn, lực phá hoại nhỏ
hơn dầm bê tông cốt thép, do bê tông vùng nén trong dầm cốt GFRP bị ép vỡ
phá hủy trước.


85

KIẾN NGHỊ
- Vật liệu thanh cốt sợi composite rất thích hợp với các công trình được
xây dựng trong môi trường ngập mặn, chế tạo các loại cọc bê tông cốt
composite, móng của công trình cầu hay bờ kè gia cố ven biển.
- Thanh GFRP không thể hiện vùng chảy trước khi bị kéo đứt, mô đun
đàn hồi và lực bám dính với bê tông thấp hơn so với thép. Bên cạnh đó, thanh
GFRP chịu tải trọng không đổi quá lâu có thể bị phá hỏng sau một khoảng
thời gian, hiện tượng này được gọi là phá hủy do từ biến hay sự mỏi tĩnh.
Do vậy, không nên sử dụng vật liệu thanh cốt sợi GFRP cho những kết
cấu có yêu cầu khắt khe về điều kiện sử dụng (độ võng, vết nứt). Khi tính
toán thiết kế cần phải có hệ số an toàn tương đối cao để tránh sự phá hoại đột

ngột của dầm. Khi dùng bê tông cốt GFRP làm kết cấu chịu lực thì cần phải
kiểm tra điều kiện về độ võng nhất là sau khi dầm bê tông đã có vết nứt. Vật
liệu GFRP thích hợp cho những kết cấu phụ trong công trình dân cư khu vực
ven biển và hải đảo.
- Không nên dùng thanh cốt GFRP trong kết cấu mà sự toàn vẹn của
kết cấu chủ yếu do khả năng chống cháy.
- Cần xây dựng và hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn áp dụng để thuận lợi
trong việc thiết kế, thi công và nghiệm thu công trình có sử dụng cốt GFRP ở
Việt Nam.
Định hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Cần tiếp tục nghiên cứu để sử dụng GFRP làm cốt cho kết cấu bê
tông, đặc biệt nghiên cứu về từ biến, về mỏi và độ bền nhiệt của GFRP.
- Nghiên cứu về tuổi thọ của kết cấu bê tông cốt GFRP trong môi
trường xâm thực mặn hoặc trong trường hợp dùng bê tông được chế tạo từ cát
biển và nước biển để phục vụ các công trình ven biển và hải đảo.


86

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]

Công ty cổ phần cốt sợi Polyme Việt Nam (06/2014), Tiêu chuẩn nhà
máy TC 01:2014/FRP VIETNAM, Hà Nội.

[2]

Công ty đầu tư và phát triển công nghệ Đại học Xây dựng (2013), Chỉ
dẫn thiết kế và thi công kết cấu bêtông có cốt thanh Polime, Hà Nội.

[3]

PGS.TS. Phan Quang Minh (chủ biên), Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình
Cống (2006), Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép, nhà xuất bản Khoa
học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[4]

PGS.TS.Trần Mạnh Tuân (2005), Giáo trình Tính toán kết cấu bê tông
cốt thép tiêu chuẩn ACI 318-2002, nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội.

[5]

Nguyễn Đức Hoàn (2014), Nghiên sự làm việc chịu uốn của dầm bê
tông cốt sợi thủy tinh có hàm lượng cốt thấp bằng phương pháp thực
nghiệm, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Xây dựng.

[6]

Nguyễn Thanh Trung (2014), Nghiên cứu tính toán cấu kiện bê tông
cốt composite, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Đà Nẵng.

[7]

Đỗ Đức Thắng (2012), “Triển vọng ứng dụng cốt sợi thủy tinh gia
cường Polymer thay thế cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép ở Việt
Nam”, tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, (số 14/12-2012).

Tiếng Anh

[8]

ACI 440.1R-06.(2006) Guide for the Design and Construction of
Structural Concrete Reinforced with FRP Bars.

[9]

Armastek Iran, Glass Fiber Reinforced Polymer The Alternative
Solution, Reinforce safely without Steel.

[10] Lawrence C.Bank, Composite for Construction Structural Design with
FRP Materials, John Wiley & Son, inc.
[11] W.K. Feeser and V.L. Brown,Guide Examples for Design of Concrete
Reinforced with FRP Bars.


87

PHỤ LỤC 1: Kết quả thí nghiệm Mô đun đàn hồi mẫu lăng trụ
Lực

TT

Lần

nén

tăng

mẫu

tải

lăng

Lực
Biến dạng

Số đọc đồng hồ tương ứng PTN

Biến dạng tương đối

tương đối

(x0,001mm)

trung bình

trụ

1

2

3

Lực nén
tạo ứng
suất ban
đầu (kN)

Ứng suất
tương ứng
(N/mm2)

Tốc độ
tăng tải

thử
dùng
đo E
(kN)

Thời

Ứng suất Mô đun đàn hồi Mô đun đàn

gian thử tương

khi nén tĩnh

hồi khi nén

tăng

ứng

E0=(1-0)

tĩnh của tổ

tải

(N/mm2)

/(1- 0)

mẫu E

E (N/mm2)

E (N/mm2)

E (Mpa)

E (Mpa)

Pmax

ĐH1

ĐH2

ĐH3

ĐH4

€1

€2

€3

€4

€ TB

P0

RLT

(N/mm2*s)

PE

t (s)

RLT

CK0

122

2055

2127

2128

2251

0.00014

0.00016

0.00014

0.00015

0.00015

0.5

0.05

0.2

43

22

4.30

29243.12

CK1

122

2055

2126

2129

2253

0.00014

0.00015

0.00014

0.00016

0.00014

0.6

0.06

0.2

44

22

4.40

30707.55

CK2

122

2056

2126

2127

2252

0.00014

0.00015

0.00014

0.00015

0.00014

0.5

0.05

0.2

44

22

4.40

30490.65

CK3

122

2054

2126

2127

2252

0.00014

0.00015

0.00012

0.00015

0.00014

0.6

0.06

0.2

43

22

4.30

30576.92

CK4

140

2053

2126

2127

2251

0.00013

0.00015

0.00014

0.00015

0.00014

0.5

0.05

0.2

43

22

4.30

30357.14

CK0

122

3155

2847

2929

4307

0.00012

0.00015

0.00016

0.00012

0.00014

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

29088.79

CK1

122

3154

2846

2930

4309

0.00011

0.00014

0.00015

0.00014

0.00014

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

30514.71

CK2

122

3152

2848

2928

4307

0.00012

0.00015

0.00015

0.00014

0.00014

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

29642.86

CK3

122

3154

2847

2929

4308

0.00012

0.00018

0.00017

0.00014

0.00016

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

26155.46

CK4

128

3152

2847

2929

4309

0.00011

0.00015

0.00016

0.00012

0.00014

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

29927.88

CK0

122

5133

3942

3487

4305

0.00012

0.00014

0.00013

0.00012

0.00013

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

31760.20

CK1

122

5132

3938

3488

4302

0.00013

0.00015

0.00013

0.00010

0.00014

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

30218.45

CK2

122

5134

3943

3492

4309

0.00014

0.00013

0.00013

0.00012

0.00013

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

30816.83

CK3

122

5137

3944

3489

4307

0.00013

0.00014

0.00014

0.00013

0.00014

0.5

0.05

0.2

41

21

4.10

29779.41

CK4

133

5137

3945

3487

4306

0.00014

0.00015

0.00012

0.00012

0.00014

0.5

0.05

0.2

42

21

4.20

30514.71

27543


88

PHỤ LỤC 2: Kết quả thí nghiệm độ võng của dầm P từ 0-4,5 tấn lần 1
P (kN)
0
5.0
10.0
15.0

15.8
17.5
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0

f (cm)
G-2ϕ12
0
0.0170
0.0344
0.0522
0.0537
0.0601
0.6548
1.0467
1.4351
1.8198
2.2336
2.6318

f (cm)
G-2ϕ14
0
0.0158
0.0320
0.0497

0.0513
0.0588
0.4827
0.7871
1.0485
1.3646
1.6173
1.8577

f (cm)
G-3ϕ16
0
0.0122
0.0304
0.0426
0.0490
0.0536
0.2815
0.4321
0.5872
0.7313
0.8845
1.0212

f (cm)
S-2ϕ12
0
0.0177
0.0351
0.0549

0.0560
0.0633
0.1894
0.2614
0.3875
0.5671
0.7092
0.8217

f (cm)
S-2ϕ14
0
0.0174
0.0348
0.0535
0.0551
0.0617
0.1727
0.2411
0.3175
0.4014
0.4812
0.5538

f (cm)
S-3ϕ16
0
0.0165
0.0332
0.0515

0.0524
0.0594
0.1103
0.1546
0.1945
0.2408
0.2987
0.3382

PHỤ LỤC 3: Kết quả thí nghiệm độ võng của dầm P từ 0-4,5 tấn lần 2
P (kN)
0
5.0
10.0
15.0
15.8
17.5
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0

f (cm)
G-2ϕ12
0
0.1467
0.5323
0.7191

0.8305
0.9765
1.1155
1.2839
1.4890
1.7106
2.0996
2.4660

f (cm)
G-2ϕ14
0
0.1147
0.4099
0.5568
0.6788
0.5945
0.7736
0.9288
1.1319
1.2623
1.6458
1.7258

f (cm)
G-3ϕ16
0
0.0918
0.1522
0.3503

0.3861
0.3676
0.4535
0.5923
0.6637
0.7823
0.8503
0.9507

f (cm)
S-2ϕ12
0
0.1665
0.1527
0.2612
0.3822
0.4091
0.4767
0.4239
0.6015
0.7391
0.9117
0.7806

f (cm)
S-2ϕ14
0
0.0665
0.1123
0.2199

0.2120
0.1273
0.3287
0.3152
0.3600
0.4541
0.4951
0.5311

f (cm)
S-3ϕ16
0
0.0306
0.0782
0.1155
0.1272
0.1142
0.1261
0.1660
0.2192
0.2376
0.2829
0.3196