Ảnh hưởng của cường độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia cường tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phương

TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CƠNG NGHIỆP LONG AN

---------------------------------------

TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Đề tài:

ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG
ĐẾN ỨNG XỬ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP
GIA CƯỜNG TẤM CFRP CHỊU NÉN
LỆCH TÂM MỘT PHƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ: 8.580.201

Năm 2019
Long An - Năm 2019


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CƠNG NGHIỆP LONG AN

TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH

Đề tài:

ẢNH HƢỞNG CỦA CƢỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN
ỨNG XỬ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA
CƢỜNG TẤM CFRP CHỊU NÉN LỆCH TÂM
MỘT PHƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Long An, năm 2019


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CƠNG NGHIỆP LONG AN

TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH

Đề tài:

ẢNH HƢỞNG CỦA CƢỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN ỨNG
XỬ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA CƢỜNG TẤM
CFRP CHỊU NÉN LỆCH TÂM MỘT PHƢƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
MÃ SỐ: 8.580.201

Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học: PGS.TS. NGUYỄN MINH LONG

Long An, Năm 2019


LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
Tôi xin cam đoan đây là đề tài luận văn thạc sĩ do chính tơi thực hiện dưới sự
hướng dẫn của thầy Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Minh Long.
Các kết quả trong luận văn thạc sĩ là đúng sự thật và chưa được công bố ở các
nghiên cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung nghiên cứu của mình.
Long An, ngày 19 tháng 4 năm 2019
Tác giả

Tống Nguyễn Thanh Bình


LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng tri ân đến thầy hướng dẫn Nguyễn Minh Long, đã tận tâm
hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn các cán bộ quản lý Phịng Thí nghiệm kết cấu cơng trình - Khoa kỹ
thuật xây dựng - Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian thực hiện chương trình thực
nghiệm luận văn thạc sĩ.
Xin cảm ơn q Thầy Cô đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ bản, các bạn
học viên đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập tại Trường
Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Long An, ngày 19 tháng 4 năm 2019
Tác giả

Tống Nguyễn Thanh Bình

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Tên đề tài: Ảnh hƣởng của cƣờng độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia
cƣờng tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phƣơng.
Tác giả luận văn: Tống Nguyễn Thanh Bình, Khóa: K3
Người hướng dẫn: PGS, TS Nguyễn Minh Long
Lý do chọn đề tài
Trong hệ kết cấu khung của cơng trình, cột là một bộ phận quan trọng, tiếp
nhận đồng thời toàn bộ tải trọng đứng từ các cấu kiện sàn, dầm và tải trọng ngang.
Hiện nay, sau một thời gian dài sử dụng, hàng loạt các cơng trình xây dựng (dân
dụng và giao thơng) đã và đang có dấu hiệu xuống cấp. Trong bối cảnh việc xây
mới để thay thế các cơng trình này địi hỏi cần có một nguồn vốn rất lớn và thật sự
tốn kém; việc sửa chữa hoặc nâng cấp nhằm kéo dài thời gian sử dụng của chúng,
trong đó vấn đề gia cường và gia cố kết cấu chịu lực chính như cột được đặc biệt
quan tâm. Bên cạnh công tác gia cường sử dụng các vật liệu và các kỹ thuật truyền
thống như dán thép tấm lên bề mặt kết cấu, tăng kích thước tiết diện của kết cấu
bằng cách phủ thêm lớp áo bê tông, hoặc tạo thêm ứng suất có lợi bằng phương
pháp căng sau, gần đây, kỹ thuật dùng vật liệu “composite epoxy - sợi” (Fiber
Reinforced Polymers - FRP) đang nổi lên như một giải pháp hiệu quả nhờ vào
những đặc tính nổi bật như khối lượng riêng nhẹ, khơng bị ăn mịn, có cường độ
chịu kéo cao, dễ thi cơng. Tuy vậy, cho đến hiện nay, mức độ ứng dụng kỹ thuật gia
cường sử dụng tấm FRP vào trong thực tế xây dựng vẫn còn khá khiêm tốn. Một
trong những nguyên nhân chính được cho là do sự hiểu biết về dạng kết cấu này
chưa được thật sự đầy đủ cả về mặt phương pháp luận cũng như qui trình tính tốn
cụ thể.
Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt
thép gia cường tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phương, trong đó tập trung vào ba
mục tiêu cụ thể sau: (1) Khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng của cường độ bê tông đến

hiệu quả gia cường của tấm CFRP gia cường dán dọc và bó hơng cho cột bê tơng
cốt thép chịu nén lệch tâm một phương; (2) Phân tích và đánh giá mức độ chính xác
của các cơng thức dự đoán khả năng chịu lực của cột BTCT gia cường tấm CFRP


trong các tiêu chuẩn hiện hành cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm một phương
dựa trên dữ liệu thực nghiệm từ đề tài này và một số nghiên cứu trước đây; và (3)
Đề xuất một hiệu chỉnh cho quy trình tính tốn khả năng chịu lực của cột được gia
cường sử dụng tấm CFRP dán dọc và bó hơng trong tiêu chuẩn ACI 440.2R (2017),
trong đó xét đến ảnh hưởng tương tác giữa cường độ bê tông và biến dạng hiệu quả
của tấm CFRP nhằm giúp cho việc dự đốn được hợp lý và chính xác hơn.
Tóm tắt cơ đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả
Để thực hiện được mục tiêu trên, một số nội dung nghiên cứu chủ yếu được
triển khai như sau:
 Nghiên cứu và phân tích tổng quan về các đề tài đã nghiên cứu đã thực hiện
có liên quan đến nội dung đề tài đang nghiên cứu;
 Xây dựng chương trình thực nghiệm trên 25 mẫu cột có kích thước
200x200x800mm được chia làm 4 nhóm, với cách gia cường khác nhau. Mỗi
nhóm gồm các mẫu cột với 3 độ lệch tâm khác nhau 0mm, 25mm và 50mm,
và 3 loại cường độ (25, 40, 60MPa), cụ thể:
-

Nhóm 1(mẫu đối chứng, khơng gia cường kháng uốn và kháng nở hông):
gồm 9 mẫu với 3 độ lệch (0mm, 25mm, 50mm) và 3 loại cường độ (fc
=25, 40, 60MPa) khác nhau.

-

Nhóm 2 (gia cường 1 lớp kháng uốn) gồm 6 mẫu : 2 mẫu fc = 25MPa với
2 độ lệch tâm (0mm, 50mm); 2 mẫu fc = 40MPa với 2 độ lệch tâm (0mm,

50mm) và 2 mẫu fc = 60MPa với 2 độ lệch tâm (0mm, 50mm).

-

Nhóm 3 (gia cường 2 lớp kháng uốn và 1 lớp bó hơng tồn cột) gồm 3
mẫu fc = 40MPa với 3 độ lệch tâm (0mm, 25mm, 50mm).

-

Nhóm 4 (gia cường 2 lớp kháng uốn và 1 lớp bó hơng quấn cách qng)
gồm 7 mẫu tương tự như nhóm 2.

 Triển khai thực nghiệm ghi nhận các thơng số gồm khả năng chịu lực dọc
trục, chuyển vị dọc trụ và chuyển vị ngang của mẫu cột thực nghiệm; biến
dạng tấm CFRP gia cường bó hơng và dán dọc, của cốt thép dọc, cốt đai, và
của bê tông; Thiết lập các quan hệ giữa tải trọng, chuyển vị và biến dạng;
phân tích kết quả thực nghiệm;
 Phân tích hình thái vết nứt và kiểu phá hoại của các mẫu cột thực nghiệm;


 Phân tích khả năng chịu lực, chuyển vị của mẫu cột; đánh giá và lượng hóa
ảnh hưởng của cường độ bê tơng đến các thơng số này;
 Phân tích ứng xử của tấm CFRP gia cường bó hơng và dán dọc; đánh giá ảnh
hưởng của cường độ bê tông đến biến dạng hiệu quả của tấm CFRP gia
cường dán dọc và bó hơng;
 Phân tích biến dạng của bê tông và cốt đai và sự biến thiên của chúng theo sự
thay đổi cấu hình gia cường của tấm CFRP và cường độ bê tông của mẫu cột
thực nghiệm;
 Phân tích và đánh giá mức độ chính xác của các cơng thức dự đốn khả năng
chịu lực của cột BTCT gia cường tấm CFRP trong các tiêu chuẩn hiện hành

cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm một phương dựa trên dữ liệu thực
nghiệm từ đề tài này và một số các nghiên cứu trước đây;
 Đề xuất hiệu chỉnh, trong đó xét đến ảnh hưởng tương tác giữa cường độ bê
tông và biến dạng hiệu quả của tấm CFRP nhằm giúp cho việc dự đốn được
hợp lý và chính xác hơn.
Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng phương nghiên thực nghiệm.
Kết luận
Từ kết quả đạt được bổ sung thêm cơ sở khoa học và thực tiễn để dự báo khả
năng chịu lực của cột khi chịu nén lệch tâm, đề xuất phương pháp tính cũng như xây
dựng mơ hình tính để phù hợp hơn so với thực tiễn.


ABSTRACT

Topic: Effect of concrete strength on eccentric - compressive behavior

of reinforced concrete columns strengthened by CFRP sheets.
Author: Tong Nguyen Thanh Binh, Course: K3
Instructor: Assoc. Prof. Dr.Eng. Nguyen Minh Long

Preamble
In the structural system of buildings, columns are the important structural
members, simultaneously receiving all vertical loads from floor, beam and
horizontal loads. Currently, after a long time of usage, a series of civil structures
and bridges have been showing the signs of degradation. In the context the
construction of new facilities which is to replace the degraded ones requires a huge
capital and actually expensive; the repair or upgrade to extend their lifespan, in
which the strengthening of the main bearing members such as the columns have
been particularly interested in. In addition to the conventional techniques such as the

application of steel plates to the structural surfaces, increase of the cross-sectional
size of the structure by adding a concrete coat, or creating the useful stress by the
post-tensioning method; recently, the technique of "composite epoxy - fiber" (Fiber
Reinforced Polymers - FRP) has been emerged as an effective solution which thanks
to the outstanding features such as light weight, free from corrosion, high tensile
strength, easy construction. However, until now, the application of reinforcement
techniques with FRP sheets in the actual construction has still been quite modest.
One of the main reasons is that the understanding of this type of structure has not
been fully in terms of methodology as well as specific calculation process.
Purpose, objects and scope of thesis
The thesis focuses on the effect of concrete strength on eccentric -

compressive behavior of reinfforced concrete columns strengthened by CFRP
sheets, including three specific objectives: (1) Experimental survey of the effect of


the concrete strength on the reinforcement efficiency of CFRP sheets on vertical
reinforcement and side bundles for reinforced concrete columns under the one-sided
eccentric axial load; (2) Analysis and evaluation of the accuracy of the formulas of
estimated reinforced concrete columns with Carbon Fiber Reinforced Polymer
(CFRP) sheets in the current standards applied to the columns under the one-sided
eccentric axial load on experimental data from this topic and some previous studies;
and (3) Recommendation of an adjustment for the calculation of load bearing of the
reinforced columns with CFRP sheets on vertical reinforcement and side binding in
standard ACI 440.2R (2017), in which it is considered interaction between the
concrete strength and deformation effiency of CFRP sheets in order to support the
more reasonable and accurate prediction.
Brief of main contents and new contributions of the author
To realize such objectives, some main contents of the study shall be executed
as follows:

 Research and analyze an overview of the topics that have been completed in
relation to the content of the topic under the study;
 Develop an experimental program on 25 samples of 200x200x800mm
divided into 4 groups, at different ways of reinforcement. Each group
consists of samples with 3 different eccentricities, 0mm, 25mm and 50mm,
and 3 types of strength (25, 40, 60MPa), specifically:
-

Group 1 (Control sample, no resistance to bending and side binding):
including 9 samples with 3 different eccentricities (0mm, 25mm, 50mm)
and 3 types of strength (fc =25, 40, 60MPa).

-

Group 2 (reinforcement, 1 layer of resistence to bending) including 6
samples: 2 samples fc = 25MPa with 2 eccentricities (0mm, 50mm); 2
samples fc = 40MPa with 2 eccentricities (0mm, 50mm) and 2 samples fc
= 60MPa with 2 eccentricities (0mm, 50mm).

-

Group 3 (reinforcement, 2 layers of resistence to bending and 1 layer of
side binding of the whole column) including 3 samples fc = 40MPa with 3
eccentricities (0mm, 25mm, 50mm).

-

Group 4 (reinforcement, 2 layers of resistence to bending and 1 layer of
side binding with distance) including 7 samples similar to group 2.

 Experimental development of recognizing the parameters including axial
load bearing capacity, cylindrical displacement and horizontal displacement
of experimental samples; deformation of CFRP sheets under side binding
and longitudinal application, of vertical reinforcing, and of concrete;
Establish the relationships between load, displacement and deformation;
analyze the experimental results;
 Analyze the morpholoty of crack and destructive patterns of experimental
samples;
 Analyze the load bearing capacity and displacement of samples; assess and
quantify the effect of concrete strength on such parameters;
 Analyze the behavior of CFRP sheets under side binding and longitudinal
application; assess the effect of the concrete strength on the effective
deformation of CFRP sheets under side binding and longitudinal application;
 Analyze the deformation of concrete and reinforcement and their variation
according to the change of reinforcement configuration of CFRP sheets and
the concrete strength of the experimental sample;
 Analyze and evaluate the accuracy of the predictability formulas of load
bearing capacity of the reinforced concrete columns with the CFRP sheets in
the current standards applied to column under the one-sided eccentric axial
load based on the experimental data from this topic and some previous
studies;
 Recommend the correction, which takes into account the interaction between
the concrete strength and the effective deformation of CFRP sheets to make
the more reasonable and accurate predictions.
Research method
The thesis applies the experimental research methods.
Conclusion
From the achieved results, add the scientific and practical basis to predict the
load bearing capacity of the column under the eccentric axial load, recommend the

calculation method as well as establish the more actually suitable calculation model.


i

MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... v
DANH MỤC KÝ HIỆU .......................................................................................... viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮC .................................................................................. x
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................1
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .........................................................3
2.1. Sơ lƣợc lịch sử phát triển và đặc tính kỹ thuật của lƣới sợi FRP .....................3
2.1.1. Sơ lƣợc lịch sử phát triển............................................................................3
2.1.2. Tính chất của lƣới sợi carbon (CFRP)........................................................4
2.1.3. Tính chất của của keo kết dính ...................................................................5
2.2. Tổng quan nghiên cứu về ứng xử của cột BTCT gia cƣờng kháng uốn và
kháng nở hơng bằng vật liệu CFRP .........................................................................6
2.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .............................................................6
2.3. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................10
2.4. Ý nghĩa nghiên cứu .........................................................................................10
2.4.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................................10
2.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................11
2.5. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................11
2.6. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................12
CHƢƠNG 3: CHƢƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM ............................................13
3.1. Vật liệu ............................................................................................................13
3.1.1. Bê tông .....................................................................................................13
3.1.2. Cốt thép ....................................................................................................15

3.1.3. Vải sợi carbon và keo kết dính .................................................................15
3.2. Mẫu cột thí nghiệm .........................................................................................16
3.3. Thiết bị tạo độ lệch tâm ..................................................................................18
3.4. Quá trình đúc mẫu thí nghiệm ........................................................................19
3.4.1. Cơng tác ván khn và lắp đặt cốp pha ....................................................19


ii
3.4.2. Gia công cốt thép và lắp cảm biến đo biến dạng thép ..............................20
3.4.3. Đổ bê tông và công tác bảo dƣỡng ...........................................................20
3.4.4. Công tác gia cƣờng mẫu cột bằng tấm CFRP ..........................................21
3.5. Bố trí thiết bị đo và sơ đồ thí nghiệm .............................................................24
3.5.1. Bố trí thiết bị đo biến dạng thép đai và thép dọc......................................24
3.5.2. Bố trí thiết bị đo biến dạng bê tơng ..........................................................24
3.5.3. Bố trí thiết bị đo biến dạng tấm CFRP .....................................................25
3.5.4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo chuyển vị đứng và nở hông .................................26
3.6. Quy trình thí nghiệm .......................................................................................26
3.6.1. Thiết bị thí nghiệm ...................................................................................26
3.6.2. Quy trình gia tải ........................................................................................27
CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .......................................29
4.1. Kết quả thí nghiệm..........................................................................................29
4.2. Hình thái vết nứt và kiểu phá hoại của mẫu ...................................................33
4.2.1. Mẫu không gia cƣờng ...............................................................................33
4.2.2. Mẫu gia cƣờng ..........................................................................................35
4.3. Ứng xử của các mẫu cột thí nghiệm ...............................................................38
4.3.1. Quan hệ lực – chuyển vị dọc trục .............................................................38
4.3.2. Quan hệ lực - chuyển vị nở hông .............................................................41
4.3.3. Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến chuyển vị của cột .....................44
4.3.4. Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tông đến chuyển vị của cột khi độ lệch tâm thay
đổi .......................................................................................................................48

4.3.5. Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tông đến chuyển vị của cột ...............................53
4.3.6. Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tông đến khả năng chịu nén của cột khi độ lệch
tâm thay đổi ........................................................................................................56
4.3.7. Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tông đến khả năng chịu nén của cột .................58
4.3.8. Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến khả năng chịu nén của cột .......60
4.4. Quan hệ lực - biến dạng của tấm CFRP .........................................................62
4.4.1. Tấm CFRP bó hơng ..................................................................................62
4.4.2. Biến dạng của tấm CFRP dán dọc chịu kéo .............................................67
4.5. Quan hệ lực - biến dạng nén dọc trục của bê tông..........................................72


iii
4.5.1. Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tông đến biến dạng dọc bê tông ........................75
4.5.2. Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến biến dạng dọc của bê tơng .......77
4.5.3. Tính tƣơng tác giữa các thơng số có ảnh hƣởng đến ứng xử nén của cột
gia cƣờng tấm CFRP ..........................................................................................79
4.5.4. Tƣơng tác giữa tấm CFRP bó hơng và cốt đai .........................................79
4.5.5. Tƣơng tác giữa tấm CFRP dán dọc và cốt dọc .........................................80
4.5.6. Tƣơng tác giữa tấm dán dọc và tấm bó hơng ...........................................82
4.6. Hiệu quả gia cƣờng của tấm CFRP ................................................................83
4.6.1. Cải thiện khả năng chịu lực của bê tông ..................................................83
4.6.2. Khả năng biến dạng của mẫu cột .............................................................84
4.6.3. Biến dạng của tấm CFRP .........................................................................86
4.6.4. Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng biến dạng của cốt dọc và cốt
đai .......................................................................................................................89
CHƢƠNG 5: KIỂM CHỨNG CÔNG THỨC ......................................................94
5.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................94
5.1.1. Cột chịu nén đúng tâm..............................................................................94
5.1.2. Cột bê tông cốt thép gia cƣờng bó hơng bằng tấm CFRP chịu nén lệch
tâm ......................................................................................................................98

5.2. Kết quả kiểm chứng và nhận xét ..................................................................100
CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................109
6.1. Kết luận .........................................................................................................109
6.2. Kiến nghị.......................................................................................................111
CHƢƠNG 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................112
CHƢƠNG 8: PHỤ LỤC TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG KHÁNG NÉN CỦA CỘT
THEO TIÊU CHUẨN ACI 440.2R-17 ................................................................115


iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Tính chất cơ lý của vật liệu CFRP (theo ACI 440.2R, 2017). ...................5
Bảng 4.1: Cấp phối bê tông cƣờng độ chịu nén 25MPa. ..........................................13
Bảng 4.2: Cấp phối bê tông cƣờng độ chịu nén 40MPa. ..........................................13
Bảng 4.3: Cấp phối bê tông cƣờng độ chịu nén 40MPa. ..........................................14
Bảng 4.4: Tổng hợp kết quả thí nghiệm nén mẫu bê tơng ........................................14
Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả thí nghiệm kéo mẫu thép. ............................................15
Bảng 4.6: Các đặc trƣng cơ học của vải sợi carbon và keo ......................................15
Bảng 4.7: Thống kê mẫu thí nghiệm (Kích thước mẫu: 200mm x 200mm x 800mm)
...................................................................................................................................17
Bảng 5.1: Tổng hợp kết quả thực ..............................................................................30
Bảng 6.1: Tổng hợp kết quả tính khả năng kháng nén của cột BTCT đƣợc gia cƣờng
kháng nở hông bằng tấm CFRP ..............................................................................102
Bảng 6.2: Tổng hợp kết quả tính khả năng kháng nén của cột BTCT không gia
cƣờng kháng nở hông bằng tấm CFRP ...................................................................103
Bảng 6.3: So sánh sự suy giảm khả năng chịu nén của mẫu cột không gia cƣờng và
gia cƣờng khi độ lệch tâm thay đổi theo tiêu chuẩn và theo thực nghiệm ..............108
Bảng 9.1: Bảng tính khả năng kháng nén cột gia cƣờng CFRP bó hơng tại điểm A
.................................................................................................................................115

Bảng 9.2: Bảng tính khả năng kháng nén cột gia cƣờng CFRP bó hơng tại điểm B
.................................................................................................................................118
Bảng 9.3: Bảng tính khả năng kháng nén cột gia cƣờng CFRP bó hơng tại điểm C
.................................................................................................................................122
Bảng 9.4: Bảng tính khả năng kháng nén cột gia cƣờng CFRP bó hơng tại điểm A
.................................................................................................................................128
Bảng 9.5: Bảng tính khả năng kháng nén cột gia cƣờng CFRP bó hơng tại điểm B
.................................................................................................................................131
Bảng 9.6: Bảng tính khả năng kháng nén cột gia cƣờng CFRP bó hơng................136


v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Một số dạng sản phẩm lƣới sợi carbon. ......................................................4
Hình 2.2: Khả năng tự thẩm thấu của keo Epoxy. ......................................................5
Hình 4.1: Cấu tạo cốt thép mẫu cột thí nghiệm ........................................................16
Hình 4.2 :Cơ cấu truyền tải, (a) – mặt bằng; (b) – mặt cắt A-A ...............................18
Hình 4.3: Thiết bị tạo độ lệch tâm: (a) con bi tạo độ lệch tâm; (b) đầu chụp; và (c)
lắp đặt mẫu cột với độ lệch tâm 50mm .....................................................................18
Hình 4.4: Cơng tác ván khn...................................................................................19
Hình 4.5: Cơng tác cốt thép.......................................................................................20
Hình 4.6: Cơng tác đổ bê tơng và đầm dùi................................................................20
Hình 4.7: Cơng tác bảo dƣỡng bê tơng. ....................................................................21
Hình 4.8: Cơng tác mài cột để chuẩn bị dán cảm biến bê tông và dán tấm CFRP ...22
Hình 4.9: Cơng tác chuẩn bị và dán tấm CFRP. .......................................................23
Hình 4.10: Sơ đồ lắp đặt cảm biến thép ....................................................................24
Hình 4.11: Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo biến dạng của bê tơng. ..................................25
Hình 4.12: Sơ đồ lắp đặt cảm biến đo biến dạng tấm CFRP. ...................................25
Hình 4.13: Sơ đồ bố trí chuyển vị kế đo chuyển vị hơng và chuyển vị đứng. ..........26

Hình 4.14: Quá trình tiến hành thí nghiệm nén lệch tâm mẫu cột ............................28
Hình 5.1: Nhóm mẫu nén đúng tâm khơng gia cƣờng ..............................................34
Hình 5.2: Nhóm mẫu khơng gia cƣờng, nén lệch tâm 25mm ...................................34
Hình 5.3: Nhóm mẫu khơng gia cƣờng, nén lệch tâm 50mm ...................................34
Hình 5.4: Nhóm mẫu gia cƣờng hai lớp dán dọc nén đúng tâm. ..............................35
Hình 5.5: Nhóm mẫu gia cƣờng hai lớp dán dọc nén lệch tâm 50mm .....................35
Hình 5.6: Cột có fc = 49MPa, gia cƣờng 2 lớp dán dọc + 1 lớp bó hơng liên tục .....37
Hình 5.7: Cột có fc = 28MPa, gia cƣờng 2 lớp dán dọc+1 lớp bó hơng cách qng 37
Hình 5.8: Cột có fc = 49MPa, gia cƣờng 2 lớp dán dọc+1 lớp bó hơng cách qng 37
Hình 5.9: Cột có fc = 61MPa, gia cƣờng 2 lớp dán dọc+1 lớp bó hơng cách qng 38
Hình 5.10: Quan hệ lực - chuyển vị dọc trục của cột với độ lệch tâm e khác nhau .39
Hình 5.11: Quan hệ lực – chuyển vị nở hông của cột với độ lệch tâm khác nhau. ..42
Hình 5.12: Ảnh hƣởng của phƣơng pháp gia cƣờng đến chuyển vị dọc trục của cột
...................................................................................................................................45


vi
Hình 5.13: Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến chuyển vị nở hơng của cột .....48
Hình 5.14: Ảnh hƣởng độ lệch tâm đến chuyển vị dọc trục của cột .........................50
Hình 5.15: Ảnh hƣởng độ lệch tâm đến chuyển vị nở hơng của cột.........................52
Hình 5.16: Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tơng đến chuyển vị dọc trục của cột ...............54
Hình 5.17: Ảnh hƣởng độ lệch tâm đến chuyển vị nở hông của cột.........................55
Hình 5.18: Ảnh hƣởng của độ lệch tâm đến khả năng chịu nén của cột...................58
Hình 5.19: Ảnh hƣởng của cƣờng độ bê tông đến khả năng chịu nén của cột .........59
Hình 5.20: Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến khả năng chịu nén của cột ......62
Hình 5.21: Biểu đồ quan hệ lực - biến dạng của tấm CFRP bó hơng .......................63
Hình 5.22: Biểu đồ quan hệ lực - biến dạng của tấm CFRP bó hơng có cùng độ lệch
tâm .............................................................................................................................64
Hình 5.23: Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến biến dạng bó hơng của tấm
CFRP .........................................................................................................................64

Hình 5.24: Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tơng đến biến dạng bó hơng của tấm CFRP ...66
Hình 5.25: Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tơng đến biến dạng bó hơng của tấm CFRP khi
độ lệch tâm thay đổi ..................................................................................................66
Hình 5.26: Quan hệ lực - biến dạng tấm CFRP dán dọc của cột chịu nén lệch tâm
50mm với cách gia cƣờng khác nhau ........................................................................68
Hình 5.27: Ảnh hƣởng của cƣờng độ bê tông đến biến dạng dọc tấm CFRP của
nhóm mẫu lệch tâm 50mm ........................................................................................69
Hình 5.28: Ảnh hƣởng của phƣơng pháp gia cƣờng đến biến dạng của tấm CFRP
dán dọc của nhóm mẫu nén lệch tâm 50mm .............................................................70
Hình 5.29: Ảnh hƣởng của độ lệch tâm đến biến dạng tấm CFRP dán dọc .............71
Hình 5.30: Quan hệ lực - biến dạng dọc bê tơng của nhóm mẫu khơng gia cƣờng,
gia cƣờng 2 lớp dán dọc và gia cƣờng 2 lớp dán dọc + 1 lớp bó hơng cách qng. .74
Hình 5.31: Quan hệ lực - biến dạng dọc bê tông của nhóm mẫu có cƣờng độ bê
tơng fc=28MPa, 49MPa, 61MPa. ..............................................................................75
Hình 5.32: Ảnh hƣởng của cƣờng độ bê tơng đến biến dạng bê tơng ......................77
Hình 5.33: Ảnh hƣởng phƣơng pháp gia cƣờng đến biến dạng dọc bê tơng ............77
Hình 5.34: Tƣơng tác giữa tấm CFRP bó hơng và cốt đai của nhóm mẫu gia cƣờng
2 lớp dán dọc + 1 lớp bó hơng cách qng ...............................................................79


vii
Hình 5.35: Tƣơng tác giữa tấm CFRP bó hơng và cốt đai nhóm mẫu có cƣờng độ bê
tơng fc=49MPa tƣơng ứng. ........................................................................................80
Hình 5.36: Tƣơng tác giữa tấm dán dọc và cốt dọc ..................................................81
Hình 5.37: Quan hệ lực – biến dạng tấm CFRP dán dọc và biến dạng thép dọc. .....82
Hình 5.38: Tƣơng tác giữa tấm dán dọc và tấm bó hơng ở nhóm mẫu gia cƣờng 2
lớp dán dọc + 1 lớp bó hơng cách qng ứng với độ lệch tâm 50mm. .....................83
Hình 5.39: Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng đến cƣờng độ bê tơng .........83
Hình 5.40: Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng đến khả năng biến dạng dọc
...................................................................................................................................84

Hình 5.41: Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng biến dạng ngang ..................86
Hình 5.42:Hiệu quả gia cƣờng dán dọc tấm CFRP ảnh hƣởng cƣờng độ của bê tơng
...................................................................................................................................87
Hình 5.43:Hiệu quả gia cƣờng dán ngang tấm CFRP ảnh hƣởng cƣờng độ của bê
tơng ............................................................................................................................88
Hình 5.44: Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng biến dạng cốt dọc ................90
Hình 5.45: Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng biến dạng cốt đai .................91
Hình 5.46: Hiệu quả gia cƣờng tấm CFRP ảnh hƣởng biến dạng bê tơng................93
Hình 6.1: Mơ hình ứng suất - biến dạng của bê tông gia cƣờng bó hơng bằng tấm
CFRP (Lam và Teng 2003) .......................................................................................94
Hình 6.2: Tác động của ứng suất nở hông lên tấm CFRP trong tiết diện trịn..........95
Hình 6.3: Mặt cắt ngang trịn tƣơng đƣơng (Lam và Teng 2003) ............................96
Hình 6.4: Biều đồ tƣơng tác ......................................................................................98
Hình 6.5: Phân bố biến dạng cho điểm B và điểm C ................................................99
Hình 6.6: Một số biểu đồ tƣơng tác điển hình ........................................................104
Hình 6.7: So sánh khả năng chịu nén của mẫu cột gia cƣờng tính tốn từ tiêu chuẩn
ACI 440.2R-17 với kết quả thực nghiệm. ...............................................................106
Hình 6.8: So sánh khả năng chịu nén của mẫu cột không gia cƣờng (ứng với cƣờng
độ bê tơng f’c=22.4; 39.2; 48.8MPa) tính tốn từ tiêu chuẩn ACI 440.2R-17 với kết
quả thí nghiệm. ........................................................................................................107


viii
Hình 6.9: So sánh khả năng chịu nén của mẫu cột không gia cƣờng (ứng với độ lệch
tâm thay đổi 0, 25, 50mm) tính tốn từ tiêu chuẩn ACI 440.2R-17 với kết quả thí
nghiệm. ....................................................................................................................107

DANH MỤC KÍ HIỆU
Ac: Diện tích phần tiết diện bê tơng cột

(mm2)

Ae: Diện tích chịu nén hiệu quả tiết diện cột

(mm2)

Ag: Diện tích tiết diện cột

(mm2)

Ast: Tổng diện tích tiết diện thép chịu lực dọc cột

(mm2)

b:

Chiều rộng tiết diện cột

(mm)

D:

Chiều dài đƣờng chéo tiết diện cột

(mm)

Ef:

Mô đun đàn hồi chịu kéo của CFRP

(MPa)

fl:

Ứng suất bó hơng do lớp CFRP gia cƣờng tạo ra

(MPa)

fy:

Giới hạn chảy dẻo thép dọc

(MPa)

f’c: Cƣờng độ chịu nén của bê tông

(MPa)

f’cc: Cƣờng độ chịu nén của bê tơng khi chịu bó hơng

(MPa)

f*fu: Cƣờng độ chịu kéo của vật liệu CFRP gia cƣờng

(MPa)

h:

Chiều dài tiết diện cột

n:

Số lớp tấm CFRP gia cƣờng

(mm)

nd: Số lớp gia cƣờng dán dọc
nn: Số lớp gia cƣờng bó hông
Pun : Khả năng kháng nén tối đa của cột

(kN)

Pu: Tải trọng cực hạn của mẫu

(kN)

Pu,exp: Khả năng chịu nén của mẫu cột thí nghiện

(kN)

Pu,ACI : Khả năng chịu nén của mẫu cột tính theo ACI 440.2R (2017)

(kN)

rc:

Bán kính góc bo tiết diện cột

(mm)

tf:

Chiều dày tấm lƣới sợi CFRP gia cƣờng

(mm)

 f:

Biến dạng của tấm CFRP

e:

Độ lệch tâm

(mm/mm)
(mm)


ix
fc:

Cƣờng độ bê tơng của mẫu thí nghiệm

(MPa)

u,v: Chuyển vị dọc trục cực hạn của mẫu

(mm)

u,h: Chuyển vị nở hông cực hạn của mẫu

(mm)

cu: Biến dạng cực hạn của bê tông
CFRP,v1, CFRP,v2, CFRP,v3 : lần lƣợt là biến dạng cực hạn của tấm CFRP dán dọc tại
các vị trí đầu, giữa và chân cột

CFRP,h1, CFRP,h2, CFRP,h3 : lần lƣợt là biến dạng cực hạn của tấm CFRP quấn ngang
tại các vị trí đầu, giữa và chân cột

st1, st2, st3, st4, st5 :

lần lƣợt biến dạng cực hạn của thép dọc tại vị trí mặt cắt
ngang giữa cột của mẫu

sw1, sw2 :

lần lƣợt là biến dạng cực hạn của thép đai tại vị trí mặt cắt
ngang ở giữa và chân cột

fe: Biến dạng hiệu quả của tấm CFRP

(mm/mm)

*fu: Biến dạng giới hạn của tấm CFRP

(mm/mm)

ccu : Biến dạng cực hạn của bê tơng khi đƣợc bó hơng
 ’ t:

Biến dạng chuyển tiếp trong mơ hình ứng suất – biến dạng cho bê tơng đƣợc
bó hơng bằng FRP

si: Biến dạng của lớp thép thứ i
a: Hệ số hiệu quả gia cƣờng CFRP, xác định theo ACI 440.2R (2017)
b: Hệ số hiệu quả gia cƣờng CFRP, xác định theo ACI 440.2R (2017)
:

Hệ số biến dạng hữu hiệu, = 0.55 theo ACI 440.2R (2017)

g: Hàm lƣợng thép dọc
f: Hệ số giảm cƣờng độ CFRP, = 0,95 cho trƣờng hợp bó tồn bộ chu vi
tiết diện mặt cắt cột
sf:

Khoảng cách trục giữa các tấm bó hông

wf: Bề rộng tấm sợi cacbon CFRP


x

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Mean : Giá trị trung bình;
COV : Hệ số biến thiên, = STDEV/Mean, với STDEV là độ lêch chuẩn.
CFRP: Vật liệu lƣới sợi carbon dùng để gia cƣờng kháng nở hơng cột.
BTCT: Bê tơng cốt thép
N1:

Nhóm khơng gia cƣờng.

N2:

Nhóm gia cƣờng 2 lớp dán dọc.

N3:

Nhóm gia cƣờng 2 lớp dán dọc – 1 lớp quấn ngang tồn cột.

N4:

Nhóm gia cƣờng 2 lớp dán dọc – 1 lớp quấn ngang cách qng.

M1:

Bê tơng có cƣờng độ fc=28MPa;

M2:

Bê tơng có cƣờng độ fc=49MPa;

M3:

Bê tơng có cƣờng độ fc=61MPa


1

CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong hệ kết cấu khung của cơng trình, cột là một bộ phận quan trọng, tiếp
nhận đồng thời toàn bộ tải trọng đứng từ các cấu kiện sàn, dầm và tải trọng ngang
(gió…). Hiện nay, sau một thời gian dài sử dụng, hàng loạt các công trình xây dựng
(dân dụng và giao thơng) đã và đang có dấu hiệu xuống cấp. Trong bối cảnh việc
xây mới để thay thế các cơng trình này địi hỏi cần có một nguồn vốn rất lớn và thật
sự tốn kém;việc sửa chữa hoặc nâng cấp nhằm kéo dài thời gian sử dụng của chúng,
trong đó vấn đề gia cƣờng và gia cố kết cấu chịu lực chính nhƣ cột đƣợc đặc biệt
quan tâm. Bên cạnh công tác gia cƣờng sử dụng các vật liệu và các kỹ thuật truyền
thống nhƣ dán thép tấm lên bề mặt kết cấu, tăng kích thƣớc tiết diện của kết cấu
bằng cách phủ thêm lớp áo bê tơng, hoặc tạo thêm ứng suất có lợi bằng phƣơng
pháp căng sau, gần đây, kỹ thuật dùng vật liệu “composite epoxy - sợi” (Fiber
Reinforced Polymers - FRP) đang nổi lên nhƣ một giải pháp hiệu quả nhờ vào
những đặc tính nổi bật nhƣ khối lƣợng riêng nhẹ, khơng bị ăn mịn, có cƣờng độ
chịu kéo cao, dễ thi công. Tuy vậy, cho đến hiện nay, mức độ ứng dụng kỹ thuật gia
cƣờng sử dụng tấm FRP vào trong thực tế xây dựng vẫn còn khá khiêm tốn. Một
trong những nguyên nhân chính đƣợc cho là do sự hiểu biết về dạng kết cấu này
chƣa đƣợc thật sự đầy đủ cả về mặt phƣơng pháp luận cũng nhƣ qui trình tính tốn
cụ thể (Pellegrino và Sena-Cruz, 2016).
Tấm FRP gia cƣờng bó hơng đã cho thấy hiệu quả cao trong việc gia tăng khả
năng chịu nén, biến dạng dọc trục và nở hông, mức độ hấp thu năng lƣợng và độ
dẻo dai của cột bê tông và bê tông cốt thép (BTCT) chịu nén đúng tâm
(Saadatmanesh và cộng sự, 1994; Matthyss và cộng sự, 2006; Wu và cộng sự 2009;
Toutanji và cộng sự, 2010; Luca và cộng sự, 2011; Herwig and Motavalli, 2012;
Abdelrahman and El-Hacha, 2012; Wang và cộng sự, 2012; Pham và Hadi, 2013;
Parvin and Brighton, 2014; Taghreed và cộng sự, 2015). Trong thực tế, cột trong
cơng trình đa phần chịu nén lệch tâm và ứng xử của cột chịu nén lệch tâm có sự
khác biệt lớn so với nén đúng tâm. Hiện tƣợng biến dạng không đều của tấm FRP
gia cƣờng do ứng xử nén lệch tâm của cột làm giảm đáng kể hiệu quả gia cƣờng
kháng nở hông của tấm CFRP so với trƣờng hợp cột nén đúng tâm (Parvin vàWang,
2001). Một số các nghiên cứu khácvềứng xử nén lệch tâm một phƣơng của cột bê

2
tơng và BTCT gia cƣờng tấm CFRP theo dạng bó hông và dán dọc nhƣ của
Mirmiran và cộng sự (1998),Li và Hadi (2003), Hadi (2005, 2006, 2007, 2009), ElMaaddawy (2009); Sadeghian và cộng sự (2010), Hadi và Widiarsa (2012), Song và
cộng sự (2013), Gajdosova và Bilcik(2013) cho thấycác yếu tố nhƣ là cƣờng độ bê
tơng, hình dạng và kích thƣớc tiết diện cột, tỉ lệ mơ hình của mẫu thí nghiệm, hàm
lƣợng cốt đai, số lớp FRP gia cƣờng bó hơng và dán dọc, kiểu gia cƣờng bó hơng
tồn phần hay bán phần, góc sợi gia cƣờng, và độ mảnh của mẫu cột có ảnh hƣởng
đáng kể đến ứng xử cơ học của cột gia cƣờng tấm CFRP bó hơng và dán dọc. Các
nghiên cứu cũng nhận xét rằng tấm CFRP bó hơng làm tăng hiệu quả gia cƣờng
kháng uốn của tấm CFRP dán dọc, tuy nhiên, cho đến thời điểm hiện tại, vấn đề
lƣợng hóa ảnh hƣởng này vẫn chƣa thấy đề cập trong các nghiên cứu vừa nêu.
Ngoài ra, vấn đề ảnh hƣởng của tƣơng tác giữa cốt thép dọc, cƣờng độ bê tông và
tấm FRP gia cƣờng dán dọc đến hiệu quả gia cƣờng của tấm FRP cũng nhƣ ứng xử
cơ học của cột BTCT gia cƣờng bó hơng và dán dọc bằng tấm CFRP vẫn chƣa đƣợc
trình bày tƣờng minh.
Đề tài này nghiên cứu về ảnh hƣởng của cƣờng độ bê tông đến ứng xử cột bê
tông cốt thép gia cƣờng tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phƣơng. Chƣơng trình
thực nghiệm đƣợc thực hiện trên 25 mẫu cột có kích thƣớc 200 x 200 x 800 mm.
Mục tiêu chính của đề tài gồm: (1) Khảo sát thực nghiệm ảnh hƣởng của cƣờng độ
bê tông đến hiệu quả gia cƣờng của tấm CFRP gia cƣờng dán dọc và bó hơng cho
cột bê tơng cốt thép chịu nén lệch tâm một phƣơng; (2) Phân tích và đánh giá mức
độ chính xác của các cơng thức dự đốn khả năng chịu lực của cột BTCT gia cƣờng
tấm CFRP trong các tiêu chuẩn hiện hành cho trƣờng hợp cột chịu nén lệch tâm một
phƣơng dựa trên dữ liệu thực nghiệm từ đề tài này và một số nghiên cứu trƣớc đây;
và (3) Đề xuất một hiệu chỉnh cho quy trình tính tốn khả năng chịu lực của cột
đƣợc gia cƣờng dùng tấm CFRP dán dọc và bó hơng trong tiêu chuẩn ACI 440.2R
(2017), trong đó xét đến ảnh hƣởng tƣơng tác giữa cƣờng độ bê tông và biến dạng
hiệu quả của tấm CFRP nhằm giúp cho việc xuất phƣơng pháp tính cũng nhƣ xây

dựng mơ hình tính đƣợc phù hợp hơn so với thực tiễn.


3

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1. Sơ lƣợc lịch sử phát triển và đặc tính kỹ thuật của lƣới sợi FRP
2.1.1. Sơ lƣợc lịch sử phát triển
Vật liệu gia cƣờng FRP đƣợc giới thiệu lần đầu vào thập niên 50 (Bank,
2006), vật liệu này đƣợc cấu tạo từ 2 thành phần chính là chất kết dính và sợi. Chất
kết dính đƣợc làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau, phổ biến nhất hiện nay nhựa
polymer. Sợi là thành phần chủ yếu tạo nên các đặc tính cơ lý cho FRP, sợi đƣợc
làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau, phổ biến nhất hiện nay là từ thủy tinh (glass
fibers), aramid (aramid fibers) và carbon (carbon fibers). Đặc tính của các loại sợi
này là có cƣờng độ chịu kéo rất cao, mô đun đàn hồi rất lớn, trọng lƣợng nhỏ, khả
năng chống mài mòn cao, cách điện, chịu nhiệt tốt, bền theo thời gian …Tùy vào
loại sợi đƣợc sử dụng mà vật liệu FRP sẽ đƣợc phân loại và có tên gọi tƣơng ứng
khác nhau là GFRP, AFRP và CFRP (viết tắt của chữ tiếng Anh Carbon Fiber
Reinforced Polymer hoặc Carbon Fiber Reinforced Plastic).
Sợi cacbon trên thị trƣờng thƣờng có đƣờng kính 7 - 10μm đƣợc cấu tạo từ
khoảng 30.000 sợi đơn. Sản phẩm này đƣợc sản xuất chủ yếu bởi một số công ty
nhƣ Toray, Toho Rayon và Mitsubishi Rayon của Nhật; Hexcel, Zoltek, Aldila,
Hughes Brothers, Strongwell và FyfeCo của Mỹ; SGL của Đức; Tai-Quang của Hàn
Quốc; Formosa của Đài Loan-Trung Quốc; Clever Reinforcement AG, Sika của
Thụy Sĩ; S&P ở Áo; và số ít các cơng ty khác nắm đƣợc kỹ thuật công nghệ để sản
xuất sợi cacbon. Theo nhu cầu sử dụng khác nhau, các nhà sản xuất tạo thành bán
thành phẩm và sản phẩm định hình dƣới dạng cuộn sợi, dạng thanh, lƣới (vải) sợi
dệt sẵn. Đối với lƣới sợi carbon hiện nay có 4 dạng phổ biến là: dệt trơn; dệt chéo;
trơn mịn và sọc đơn (Hình 2.1).

4

Hình 2.1: Một số dạng sản phẩm lƣới sợi carbon.
Việc sử dụng vật liệu FRP để gia cƣờng kết cấu bê tông đã đƣợc triển khai
thực hiện cuối những năm 1980 ở châu Âu (đặc biệt là Thụy Sĩ) và ở Nhật Bản. Một
thời gian sau nó đƣợc nghiên cứu ứng dụng tại Hoa Kỳ và Canada. Ban đầu, việc
nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc gia cƣờng cho kết cấu chịu uốn bê tông và
gỗ. Tiếp theo nối là các nghiên cứu sử dụng các loại tấm và vải FRP để phục hồi các
cột bê tông ; đặc biệt là các trụ cầu đƣờng cao tốc chịu tải trọng ngang do động đất.
Gia cƣờng chống cắt bằng vật liệu FRP cho dầm bê tông đã đƣợc nghiên cứu từ
những năm đầu thập niên 1990 và đƣợc ứng dụng nhiều trong các kết cấu bê tông,
đặc biệt là kết cấu bê tông dự ứng lực dầm chữ T (Bank, 2006).
Việc kết dính tấm, vải gia cƣờng FRP lên bề mặt kết cấu dầm bê tông chịu uốn
đã đƣợc nghiên cứu ứng dụng đầu tiên ở Thụy Sĩ vào cuối những năm 1980 bởi
Meier và các đồng nghiệp của tại Trung tâm EMPA (1995). Vải sợi FRP đã đƣợc sử
dụng trong hàng trăm tòa nhà, cây cầu và các ống khói ở châu Âu (Taerwe và
Matthys, 1999). Kể từ giữa năm 1990, sau khi dùng cho kết cấu ứng lực bằng vật
liệuFRP đƣợc thƣơng mại hóa, hàng trăm dự án nghiên cứu và hàng ngàn ứng dụng
FRP để gia cƣờng cho kết cấu chịu tải trọng tĩnh hoặc động (tải trọng xe cộ, gió) đã
đƣợc thực hiện trên tồn thế giới (Bank, 2006).
2.1.2. Tính chất của lƣới sợi carbon (CFRP)
Các loại lƣới sợi cacbon đều có đặc điểm chung là có độ bền rất cao, dễ uốn
theo hình dạng bất kỳ, trơ về mặt hóa học nên khơng chịu tác động của môi trƣờng