I. Tổng quan về bê tông cốt sợi thép và ứng xử cắt của dầm bê tông cốt sợi thép
Phần này trình bày lịch sử phát triển của bê tông cường độ cao và bê tông cốt sợi thép (BTCST), cùng với các tính năng cơ học của BTCST. Các yếu tố như lực dính bám giữa sợi thép và chất nền, cường độ chịu kéo, nén, uốn, co ngót và từ biến được phân tích chi tiết. Nghiên cứu cũng đề cập đến ảnh hưởng của cốt sợi thép đến tính chất cơ học của BTCST, đặc biệt là trong việc tăng cường khả năng chịu lực và giảm thiểu sự phát triển vết nứt.
1.1 Lịch sử phát triển của bê tông cường độ cao và BTCST
Bê tông cường độ cao (BTCĐC) đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt trong các công trình yêu cầu độ bền cao. BTCST, với sự kết hợp giữa bê tông và cốt sợi thép, đã chứng minh được hiệu quả trong việc cải thiện cường độ chịu kéo và khả năng chịu lực của kết cấu. Các nghiên cứu về BTCST đã chỉ ra rằng cốt sợi thép giúp tăng cường độ dính bám và giảm thiểu sự phát triển vết nứt, đặc biệt trong các kết cấu chịu lực lớn.
1.2 Tính năng cơ học của BTCST
BTCST có khả năng chịu kéo, nén và uốn tốt hơn so với bê tông thông thường. Cốt sợi thép giúp phân bố ứng suất đồng đều, ngăn chặn sự phát triển vết nứt và tăng cường độ dẻo của kết cấu. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng BTCST có khả năng chịu co ngót và từ biến tốt hơn, giúp kết cấu ổn định hơn trong điều kiện tải trọng dài hạn.
II. Nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo sức kháng cắt của dầm BTCĐC CST
Phần này tập trung vào việc xây dựng mô hình dự báo sức kháng cắt của dầm bê tông cường độ cao cốt sợi thép (BTCĐC CST). Các yếu tố ảnh hưởng đến sức kháng cắt như sự phá hủy dầm, các thành phần lực cắt và các mô hình dự báo được phân tích chi tiết. Nghiên cứu cũng đề xuất mô hình tính toán sức kháng cắt dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm, nhằm đưa ra phương pháp tính toán chính xác hơn cho dầm BTCĐC CST.
2.1 Sự phá hủy và các thành phần lực cắt của dầm BTCST
Sự phá hủy của dầm BTCST chủ yếu do các vết nứt nghiêng gây ra bởi lực cắt và mô men uốn. Các thành phần lực cắt bao gồm lực cắt do bê tông, cốt đai và cốt sợi thép. Nghiên cứu chỉ ra rằng cốt sợi thép đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường sức kháng cắt, đặc biệt trong các dầm không có cốt đai truyền thống.
2.2 Các mô hình dự báo sức kháng cắt
Các mô hình dự báo sức kháng cắt của dầm BTCST bao gồm mô hình tiêu chuẩn, thực nghiệm và bán thực nghiệm. Nghiên cứu đề xuất mô hình bán thực nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm, nhằm đưa ra phương pháp tính toán chính xác hơn cho dầm BTCĐC CST. Mô hình này xem xét các yếu tố như hàm lượng sợi, chiều dài sợi và chiều cao dầm.
III. Nghiên cứu thực nghiệm ứng xử cắt của dầm BTCĐC CST
Phần này trình bày kết quả thực nghiệm về ứng xử cắt của dầm bê tông cường độ cao cốt sợi thép (BTCĐC CST). Các thí nghiệm được thiết kế để kiểm chứng mô hình dự báo sức kháng cắt đề xuất. Kết quả thí nghiệm cho thấy sự ảnh hưởng của hàm lượng sợi, chiều dài sợi và chiều cao dầm đến sức kháng cắt. Nghiên cứu cũng phân tích các dạng phá hủy và biến dạng trong cốt thép dọc, cốt đai và bê tông miền nén của dầm BTCĐC CST.
3.1 Thiết kế thí nghiệm và kết quả
Các dầm BTCĐC CST được thiết kế với các thông số khác nhau về hàm lượng sợi, chiều dài sợi và chiều cao dầm. Kết quả thí nghiệm cho thấy sức kháng cắt tăng lên đáng kể khi tăng hàm lượng sợi và chiều dài sợi. Các dạng phá hủy chủ yếu là phá hủy do cắt và cắt uốn, với sự xuất hiện của các vết nứt nghiêng.
3.2 Phân tích kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm được phân tích để đánh giá hiệu quả của cốt sợi thép trong việc tăng cường sức kháng cắt. Nghiên cứu chỉ ra rằng cốt sợi thép giúp giảm thiểu sự phát triển vết nứt và tăng cường độ dẻo của dầm. Các biến dạng trong cốt thép dọc, cốt đai và bê tông miền nén cũng được đo lường và phân tích chi tiết.
IV. Nghiên cứu ứng dụng tính toán về cắt cho dầm cầu đường bộ sử dụng BTCĐC CST
Phần này trình bày các giải pháp thiết kế cắt cho dầm cầu đường bộ sử dụng bê tông cường độ cao cốt sợi thép (BTCĐC CST). Nghiên cứu đề xuất trình tự thiết kế và ví dụ tính toán cụ thể, dựa trên tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ TCVN 11823-2017. Kết quả tính toán cho thấy hiệu quả của việc sử dụng BTCĐC CST trong việc tăng cường sức kháng cắt và giảm thiểu kích thước kết cấu.
4.1 Giải pháp thiết kế cắt cho dầm cầu đường bộ
Nghiên cứu đề xuất trình tự thiết kế cắt cho dầm cầu đường bộ sử dụng BTCĐC CST, bao gồm các bước tính toán nội lực, lựa chọn cốt thép và kiểm tra sức kháng cắt. Các ví dụ tính toán cụ thể được đưa ra để minh họa hiệu quả của phương pháp thiết kế này.
4.2 Kết quả tính toán và ứng dụng
Kết quả tính toán cho thấy việc sử dụng BTCĐC CST giúp tăng cường sức kháng cắt và giảm thiểu kích thước kết cấu. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng BTCĐC CST có thể giảm chi phí thi công và tăng tuổi thọ của công trình, đặc biệt trong các điều kiện tải trọng và môi trường khắc nghiệt.
