Nghiên cứu thiết kế tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu cột bê tông cốt thép bằng tấm sợi thủy tinh

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

NGăĐ I H C BÁCH KHOA

Ngườiăhướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ THỊ BÍCH THỦY

Phản biện 1: PGS.TS NGUY N PHI LÂN

TT

Phản biện 2: TS. NGUY N VĔN M

Luậnăvĕnăsẽ được bảo vệ trước Hộiăđồng chấm Luậnăvĕnătốt nghiệp thạcăsĩă

va

Kỹ thuật, Chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Công trình Giao Thông, họp
tháng

nĕmă2017

H

L

tạiăTrườngăĐại học Bách khoa vào ngày

Có thể tìm hiểu luậnăvĕnătại:

TT

 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

lợiătrởănênărấtăcầnăthiết.ăNgoàiăyêuăcầuăvềăviệcăđảmăbảoăchấtălượng,ă
cònă phảiă yêuă cầuă vềă tínhă thẩmă mỹ,ă tạoă vẽă mỹă quană choă đôă thịă làă
nhiệmăvụăhếtăs căcấpăbách.
Tấmă sợiă th yă tinhă (glassă fiberă reinforcedă polymer)ă làă mộtă
loạiăvậtăliệuămớiăcóănhiềuăửuăđiểmăvềăcườngăđộ,ătrọngălượng nhẹ,ăkhảă
nĕngăchịuăĕnămònătrongămôiătrườngănhiễmămặn,ătiếtăkiệmăchiăphíăchoă
việcă sữaă chửa,ă cảiă tạoă cácă côngă trìnhă cũ,ă thờiă giană thiă côngă nhanh,ă
tínhăthẩmămỹăcao.
Vìăvậy,ăTấmăsợiăth yătinhăchoăthấyăphươngăphápăgiaăcườngă
đơnăgiản,ăcóăthểăthựcăhiệnănhanhăchốngăvớiăchiăphíătươngăđốiăthấpăvàă
khôngălàmătĕngăăkíchăthướcăcấuăkiện,ălàmătĕngăkhảănĕngăchịuăcắtăc aă
kếtăcấuăbêătôngăcốtăthép,ăđồngăthờiălàmătĕngăđộăc ngăvàăđộădẻoăc aă
kếtăcấuăbêătôngăcốtăthép.ăXuấtăphátătừăthựcătếăđó,ăđềătàiăă“ăNghiênăc uă
thiếtăkếătĕngăcườngăkhảănĕngăchịuălựcăc aăbêătôngăcốtăthépăbằngătấmă
sợiăth yătinh”ănhằmă ngădụngărộngărãiăcôngănghệănàyăởăViệtăNam.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiênăc uăquáătrìnhăxuốngăcấp,ăhưăhỏngăkếtăcấuăBTCT.
- Nghiênăc uăcácăđặcătrưngăcơăhọcăc aăvậtăliêuăFRP.
- Đánhă giáă vềă côngă nghệă dánă tấmă sợiă th yă tinhă trongă sửaă
chữaăvàătĕngăcườngăkếtăcấuăBTCTăvàăkhảănĕngăápădụngăcôngănghệă
nàyăởănướcăta.


2

TT

H

L

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.

1.3.ăNguyênănhânădẫnăđếnăhưăhỏngătrongăkếtăcấuăBTCT.
1.3.1.ăBêătôngăbịărổ.
1.3.2.ăBêătôngăbịărổng.
1.3.3ăBêătôngăbịăn tănẻ.
1.3.4.ăBêătôngăbịăvỡălởă
1.3.5. Bê tông quá khô


3

cọc.

cột.

1.3.6.ăSuyăthoáiăc aăbêătông.
1.3.7.ăSựălàmăviệcămỏiăc aăBTCTăthường.
1.4.ă Cácă phươngă phápă giaă cườngă kếtă cấuă mố,ă trụă cầu,ă móngă
1.4.1.ăTổngăquanăvềăcácădạngăhưăhỏngămố,ătrụ.
1.4.2.ăSữaăchữaăhưăhỏngăkếtăcấu,ămốătrụ.
1.4.3.ăTĕngăcườngăkhảănĕngăchịuălựcăc aămốăcầu.
1.4.4.ăTĕngăcườngăkhảănĕngăchịuălựcăc aătrụăcầu.
1.4.5.ă Tĕngă cườngă khảă nĕngă chịuă lựcă c aă kếtă cấuă móngă cọc,ă

TT

H

L

va

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

4

TT

H

L

va

TT

3.1.3. Tăng c ng khả năng ch u l c dọc trục vƠ dọc trục
k t hợp v i uốn.
ViệcăbóăcácăcộtăbêătôngăcốtăthépăbằngăcácăvậtăliệuăFRPăcóăthểăđượcă
sửădụngăđểătĕngăcườngăkhảănĕngăchịuănén,ăuốnăvàăđộădẻoăc aăcột.ăCóă
thểănhậnăthấyăngayăviệcăgiaătĕngătỉătrọngătrongăkếtăcấuăcộtăthểăhiện
bằngăviệcăcảiăthiệnătảiătrọngătốiăđaămàăcộtăchịuăđượcădoăkimăchếăbiếnă
dạngă nởă hôngă c aă bêă tông.ă Vậtă liệuă FRPă ngoàiă tínhă nĕngă tĕngă khảă
nĕngăchịuălựcăchoăcộtăcònăcóăkhảănĕngătĕngătínhădẻoăc aăcộtăđángăkể.ă
3.1.4. Tăng c ng k t c u bê tông ch u nén dọc trục thu n
túy bằng v t li u FRP
VậtăliệuăFRPăcóăthểăđượcăsửădụngăđểătĕngăcườngăđộănénăchoăkếtăcấuă
bêă tôngă bằnă cáchă bọcă kếtă cấuă bằngă vậtă liệuă FRPă (ă theoă Nanniă vaă
Bradfordă1995;ăToutanjiă1999).ăViệcănàyăđượcăthựcăhiệnăbằngăcáchă
bọcăkếtăcấuăbêătôngăvớiăphươngăngangăc aăsợăđượcădánătheoăphươngă
dọcăc aăkếtăcấu.ăTheoăphươngănày,ăcácăsợăngangăhayăsợăđaiătươngătựă
nhưăcácăcốtăđaiăthườngăhoặcăcốtăđaiăxoắn.ăNênăbỏăquaăcácăảnhăhưởngă
c aăcácăsợătheoăphươngădọcăđếnăcườngăđộăchịuănénăc aăbêătông.

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:





ⱷ pn  0,850,85 f 'cc Ag  Ast  f y Ast 









Vớiăbêătôngăcốtăthépăthườngăsửădụngăcốtăđaiăthường:
ⱷ pn  0,800,85 f 'cc Ag  Ast  f y Ast 





Mộtăvàiămôăhìnhămôăphỏngătrạngătháiăđườngă ngăsuấtă – biếnădạngă
c aă lớpă bọcă FRPă tạiă mặtă cắtă nénă đãă đượcă đềă cậpă trongă báoă cáoă kỹă
thuậtă c aă Tengă etă al.ă 2002;ă Deă Lorenzisă vàă Tepfersă 2003;ă Lamă vàă
Tengă 2003a.ă Môă hìnhă ngă suấtă – biếnă dạngă trongă Lamă vàă Tengă (ă
2003a,b)ăchoăbêătôngăHoaăKìă(ACI)ăchấpăthuậnăvàăđượcămôătảănhưă
trongăhìnhă3.15,ăđượcătínhătoánăsửădụngăcácăcôngăth cădướiăđây:

TT

va

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)

2 f 'c
Ec  E2

(3-48c)

Cườngăđộănénătốiăđaăc aăbêătôngă f ' cc vàălựcănénăgiớiăhạnă
f1ăđượcătínhătoánăbằngăcáchăsửădụngăcôngăth că(3-49) và (350),ătươngă ngălàăhệăsốăchiếtăgiảmăđốiăvớiăvậtăliệuăFRPă
.
GíaătrịăhệăsốănàyăđượcădựaătrênăđánhăgiáăACI.

f 'cc  f 'c 

fl ฀

2 Er nt f

3.3ka fl

(3-49)


6

va

TT

Trogăcôngăth că(3-49), f ' c Làăcườngăchịuănénădanhăđịnhă
c aăbêătôngătheoămẫuăchuẩnăhìnhătrụăvàăhêăsốăcóăkíăhiệu Ka
thểăhiệnăđặcătínhăhìnhăhọcăc aămặtăcắt.ăTrongăcôngăthưcă(350)ăđộădãnădàiăcóăhiệuătạiăđiểmăpháăhoạiăc aăvậtăliệuăFRPălàă

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

dạngă,ăđượcăbiểuăthịănhưădướiădạngăđườngăcongă(d)ă – Hình
3.13.ă Sựă hạnă chếă nàyă sauă đóă đãă đượcă ch ngă minhă với tiếtă
diệnă hìnhă trònă bởiă Spoelstraă vàă Montiă (1999)ă bằngă cáchă sửă
dụngă môă hìnhă lyă thuyết.ă Nênă ápă dụngă vớiăhệăsốă dãnădàiăcóă

hay f fu nt /  f 'c D   0,073).

hiệuă

làă0,55ăvàătỷălệăbọcătốiăthiểuălàă

fl ฀ / f ' c

là 0,08 (

Biếnă dạngă nénătốiă đaă c aăbêă tôngă tĕngă cườngă bằngăvậtă liệuă
FRP
đượcă tínhă theoă côngă th că (3-52).ă Biếnă dạngă nàyă
nênănhỏăhơnăgiáătrịăđưaăraăởăcôngăth că(3-52)ăđểăloạiătrừăkhảă
nĕngăvếtăn tăquáălớnăgâyămấtătínhănguyênăkhốiăc aăbêătông.ă
Khiă đạtă đến m că giớiă hạn,ă cầnă tínhă lạiă giáă trịă cựcă đạiă c aă


7

f ' cc theoă đườngă congă ngă suấtă – biếnă dạngă (ă Concreteă
0,45


fl   fe 

 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

3.1.6. Tăng c ng khả năng ch u nén v i các ti t di n
khác.
Thíănghiệmăđãăch ngătỏăviệcătĕngăcườngăcácăcấuăkiệnăhìnhă
vuôngăvàăchữănhậtăbởiăvậtăliệuăFRPăcóăthểăgiúpătĕngăcườngă
cườngăđộăchịuănénădọcătrụcătốiăđaăă f 'cc c aăcấuăkiệnă(ăpessikiă
vàă cộngă sựă 2001;ă Wangă vàă Restrepoă nĕmă 2001;ă Harriesă vàă
Careyă2003;ăYoussefă2003;ăRoccaăvàăcộngăsựă2008).ăCácăquiă
địnhătrongătiêuăchuẩnăACI40-2Răb,hălớnăhơnă900mm,ătrừăkhiă
cóăthíănghiệmăkiểmăch ngăriêng.

TT

(3-52)

Vớiăcácămặtăcắtăkhácădạngăđườngătrònăăă f trongăcôngăth că
l฀
(3-50)ătươngăđươngăvớiăápălựcăkhôngănởăhôngătốiăđaăc
aămộtă
tiếtădiệnătrongăcóăđườngăkínhăDăbằngăđườngă kínhăchéoăc aă
mặtăcắtăchữănhật:

D  b2  h2

(3-54)
HệăsốăhìnhăhọcăKaăăăătrongăcôngăth că(3-49) và trong công
th că (3-52)ă phụă thuộcă vàoă haiă thamă số:ă diệnă tíchă mặtă cắtă
ngangăbêătôngăcóăhiệuă Ae vàătỷăsốăchiềuădàiăcanhăbênăh/b,thểă
hiệnătươngă ngătrongăcôngăth că(3-55) và (3-56)

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

1  Pg

H

Ae

Ac

 b 
2
2
b
 h   h  2rc    h   b  2rc  
 
 
 P
1 
g
3 Ag

(3-57)

TT

3.1.7 Tăng c ng khả năng ch u nén có xét đ n trạng thái
gi i hạn sử dụng
3.1.8. Tăng c ng k t c u ch u nén, uốn đồng th i
VậtăliệuăFRPăcóăthểăsửădụngăđểătĕngăcườngăchoăkếtăcấuăchịuănénăuốnă
đồngăthờiă(ăNoshoă1996;ăSaadatmaneshăcùngăđồngănghiệpănĕmă1996;ă
ChaallalăvàăShahawyă2000;ăSheikhăvàăYauă2002;ăIacobucciăvàăcộngă

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

H

L

va

đườngănốiăđiểmăgốcătọaăđộăvàăđiểmăcânăbằngătrongăbiểuăđồă
quană hệă tươngă tácă P-Mă (Hìnhă 3.17)ă .Sựă hạnă chếă nàyă bắtă
nguồnă từă thựcă tếă làă việcă tĕngă cườngă độă chỉă cóă ýă nghĩaă choă
cácă kếtă cấuă trongă đóă việcă pháă hoạiă doă ngă suấtă nénă khốngă
chếă(Bankă2006).
BiểuăđồăquanăhệătươngătácăP-Măcóăthểăđượcăphátătriểnăbởiăkhảă
nĕngăchịuăbiếnădạngătươngăthíchăvàălựcăcânăbằngăbằngăcáchăsửădụngă
môăhìnhăchoătrạngătháiăkéoă– nénăc aălớpăvậtăliệuăFRPăbọcăbêătôngă
đượcăgiớiăthiệuătrongăcôngăth că(ă3-48).ăĐểăđơnăgiản,ăđườngăkìmăchếă
biếnădạngănởăhôngăvàăđườngăkhôngăkìmăchếăbiếnădạngănởăhôngătrongă
biểuăđồăquanăhệătươngătácăP-Măđểăkiểmăsoátăpháăhoạiănénăđượcăbiếnă
đổiătươngăđươngăthànhă2ăđườngăsongăsongătuyếnătínhăđiăquaă3ăđiểmă
A,ăB,ăCă(Hìnhă3.17)ă.Đốiăvớiăcácăgiáătrịălệchătâmălớnăhơnă0,1hăvàăcácă
điểmăphíaătrênăgiớiăhạnăcânăbằng,ăcácăphươngăphápăđượcănêuătrongă
Mụcă 3.5ă cóă thểă đượcă sửă dụngă đểă tínhă toánă cácă sơă đồă tươnă tácă đơnă
giảnă.ăCácăgiáătrịăc aăhệăsốăăăăcóătrongăACI318-05, AASHTO LRFD


10

TT

đượcă ápă dụngă choă cácă mặtă cắtă ngangă dạngă trònă vàă mặtă cắtă ngangă

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

thépădọcăgầnăbềămặt chịuăkéoăbằng  sy .

Choăbêătôngăbịăkiềmăchếăbiếnădạngănởăhôngăgiáătrịăc aă  pn

tươngă ngăvớiăđiểmăAă ( Mn  0) đượcătínhătoánătheoăcôngă

th că(3-47),ă tọaă độă c aă điểmă Bă vàă Că cóă thểă đượcă tínhă toánă
theo chỉădẫnăd iăđây:



3
2
Pn ( B.C )    AYt   B Yt   C Yt   D)   Asi fsi 



(3-59)


11



4
3
2
Mn ( B.C )    E Yt   F Yt   G Yt   H Yt   1)   Asi fsi di 



(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)

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

2

TT

D  bcf 'c 

(3-62)

(3-65)

va

h   E  E2    ccu  b  Ec  E2    ccu 

F  bc   c

 


2  12 f 'c  c 
3

 c 

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






(3-66)

(3-67)

(3-68)

bcE
bc 2
h  bc 2 E2
h

f 'c  bcf 'c  c   
 ccu   2  c    ccu 
2
3
3 
2
h


(3-69)
Cácăthôngăsốăhìnhăhọcătínhătoánătrongăcácăcôngăth cătừă(362)ăđếnă(3-69)ălấyătheoăhìnhă3.18ăvàă3.19.ăChiềuăcaoăvùngăbêă
tôngăchịuănénăcăvàă yt đượcăxácăđịnhătheoăcôngăth că(3-70),
(3-71):


12

{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

rc

25 mm

Cốt thép ch u l c

12Ø32

Ag

3716 cm2

Ast

98 cm2

P g, %

2,65

φpn

ch a tăng c

φpn(red)

c

ng

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

Trình t tính toán

K t quả tính toán

f’cc =

TT

H

L

va

TT

Bướcă1ă– Tínhătoánăđặcătínhăc aăvậtăliệuă ffu = (0,95)(3792MPa) = 3603 Mpa
FRP
fu = (0,95)(0,0167) = 0,0159
Đặcătínhăc aăvậtăliệuăFRPăđưaăvàoăthiếtă mm/mm
kếă đượcă xemă xétă triếtă giảmă vớiă hệă sốă
môiătrường
= 0,95.
ffu = CEf*fu
*
fu = CE fu
Bướcă2ă– Tínhătoánăcườngăđộăchịuănénă
=
kìmăchếălớnănhấtăc aăbêătôngăf’cc :
×

(

)

(
= 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

n

]

Trình t tính toán

TT

H

L

va

Kiểmătraălạiăhệăsố:ă

K t quả tính toán


15
Bướcă 5ă – Kiểmă toánă lạiă biếnă dạngă dọcă
trụcătớiăhạnăc aăbêătôngă
cóăthểătínhătoánăsửădụngăcôngăth că
(3-52):

Trongăđó:ă

(

(

)

)

( )

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

K t quả tính toán
Bướcă 1- Tínhă toánă đườngă
congă giữaă 3ă điểmă A,ă B,ă Că
choă cộtă chưaă đượcă tĕngă
cườngă(nă=ă0ălớp).
Vịă tríă cácă điểmă A,ă Bă vàă Că
cóăthểăđượcătínhătoánăbằngă


16
cácă côngă th că (3-59)ă đếnă

H

)

TT

(

L

va

TT

(3-71)ă xétă với:ă 
;
; E2 = 0 và
.

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

phíaă trênă đượcă tínhă toánă
bởiăcôngăth că(3-61):
A

]

Với:

B

A

C
D=
B
= C
D

=

=

(

TT

G

H

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
...=

= 389


18
d
VớiăvịătríăđiểmăC
(

...=
...=

)

(

)

ka = kb
f1

√

Kiểmătraăhệăsố:

K t quả tính toán
Biếnă dạngă c aă mỗiă lớpă cốtă thépă đượcă tínhă
toánă dựaă vàoă tamă giácă đồngă dạng.ă ngă suấtă
tươngă ngăđượcătínhătoánănhưăsau:

( )


√

( )

)

TT

(

H

L

va

TT

Trình t tính toán

Môămenăuốnădanhăđịnh:


19
[

]

Trongăđó:
E
= -0,4502

Kn/m

(

)

TT

H

L

G

va

TT

F

H = 44,8
I= 44,8

(0,0042)
= 500, 612 Kn.mm

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

H

L

Biếnădạngătrongămỗiălớpăthépăđượcătínhătoánă
theo tam giácă đồngă dạngă trong.ă ngă suấtă
tươngă ngălà:

Môămenăuốnădanhăđịnh:


21
[
]

Trongăđó:
E
= -9,98

TT

F

Kn/m

TT

H

L

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

8264
4128

0
873
1199

nă=ă6ălớp

11223
9829
5870

12000



va

A’

 Mu.Pu

L

9000

n=0

Đườngăcânăbằng

H

6000

TT

0
924
1345

A

TT

15000

tĕngă

n=6

3000
0
0

300

600

900

1200

3.3. KẾT LUẬN CHƯ NG
Trongăchươngă3ăđãătrìnhăbàyăcơăsởălýăthuyếtătínhătoánăvàămôă
hìnhăphânătíchătĕngăcườngăchịuănénălựcăuốnăđồngăthờiăbằngătấmăsợiă
FRPă choă cộtă BTCT.ă Kếtă quảă ă tínhă toánă cộtă BTCTă hìnhă vuông,ă sửă
dụngă 6ă lớpă tấmă sợiă ,ă bềă dàyă tấmă 0,33ă mmă thìă hiệuăquảă tĕngă cườngă
chịuă nénă uốnă đồngă thờiă tạiă điểmă Aă tĕngă 82,71%,ă điểmă Bă tĕngă
84,07%,ăđiểmăCătĕngă70,32%.


23

TT

H

L

va

TT

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Luậnă vĕnă đãă trìnhă bàyă cácă nguyênă nhână gâyă hưă hỏngă vàă cácă
biệnăphápăkiểmăđịnhăkhảănĕngălàmăviệcăc aăkếtăcấuăcộtăbêătôngăcốtă
thép,ă từă đóă đề xuấtă cácă biệnă phápă giaă cường,ă vàă giớiă thiệuă mộtă
phươngă phápă giaă cườngă kếtă cấuă cộtă bêătôngă cốtă thépăbằngă tấmă dánă

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.