Luận văn: Ứng dụng ANSYS mô phỏng kết cấu bê tông cốt thép gia cường vật liệu composite

Luận văn thạc sĩ ứng dụng phần mềm ANSYS mô phỏng kết cấu bê tông cốt thép gia cường bằng vật liệu composite, so sánh với kết quả thực nghiệm.

• Tác giả: Lê Duy Long
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Kỹ Thuật
• Đề tài: Mô Phỏng Gia Cường Bê Tông Cốt Thép Composite Bằng ANSYS
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm về Mô phỏng Gia cường Bê tông Cốt thép Composite

Mô phỏng gia cường bê tông cốt thép composite là quá trình sử dụng các công nghệ hiện đại để nâng cao khả năng chịu lực của kết cấu bê tông. Phương pháp này thay thế các bản thép truyền thống bằng tấm polyme cốt sợi (FRP) nhẹ, bền vững và chống ăn mòn. Trong bối cảnh Việt Nam với khí hậu ẩm ướt, công nghệ này mang lại những ưu điểm vượt trội so với phương pháp cũ. Các bản thép truyền thống thường bị gỉ sét, cong vênh và yêu cầu bảo dưỡng phức tạp. Ngược lại, vật liệu composite FRP không chỉ nhẹ hơn mà còn có độ bền gấp nhiều lần so với thép, giúp tăng tuổi thọ kết cấu và giảm trọng lượng tĩnh của công trình.

1.1. Ưu điểm của Vật liệu Composite FRP

Vật liệu composite FRP mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Trọng lượng nhẹ giúp giảm tải trọng khai thác, độ bền cao vượt trội so với thép thông thường, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong môi trường ẩm ướt, không bị cong vênh hay bong trốc như thép. Ngoài ra, vật liệu này không yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên, tiết kiệm chi phí dài hạn.

1.2. Thách thức trong Tính toán và Mô phỏng

Tính toán theo phương pháp truyền thống rất phức tạp và tốn nhiều thời gian. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) trong phần mềm ANSYS giải quyết vấn đề này hiệu quả, cho kết quả gần với thực tế và cung cấp dữ liệu chính xác cho thiết kế.

II. Phương pháp Mô phỏng Số bằng ANSYS

Phần mềm ANSYS là công cụ mạnh mẽ dựa trên phân tích phần tử hữu hạn để mô phỏng số bài toán kết cấu bê tông cốt thép. Phương pháp này cho phép kỹ sư phân tích hành vi của kết cấu dưới các điều kiện tải trọng khác nhau. Quá trình mô phỏng bao gồm xây dựng mô hình hình học, lựa chọn loại phần tử, định nghĩa tính chất vật liệu cho bê tông, cốt thép, và composite FRP. Các điều kiện biên và tải trọng được áp dụng theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. Kết quả mô phỏng cung cấp đường cong tải trọng-biến dạng, chuyển vị, và ứng suất, giúp xác định tải trọng gây vết nứt đầu tiên và khả năng chịu tải cuối cùng.

2.1. Các Bước Xây dựng Mô hình trong ANSYS

Bước đầu tiên là dạng hình học, tạo mô hình 3D của kết cấu. Tiếp theo là rời rạc hóa PTHH với các phần tử thích hợp (phần tử khối, phần tử vỏ). Sau đó, định nghĩa tính chất vật liệu phi tuyến cho từng thành phần. Cuối cùng, áp dụng điều kiện biên và tải trọng, chọn kiểu phân tích phi tuyến để giải quyết bài toán.

2.2. Phân tích Phi tuyến trong Mô phỏng

Bê tông là vật liệu phi tuyến, hành vi chịu kéo khác hoàn toàn với chịu nén. Mô phỏng phi tuyến trong ANSYS có khả năng theo dõi quá trình hình thành vết nứt, sự biến dạng dẻo của thép, tương tác giữa các vật liệu. Kết quả cho phép hiểu rõ hơn về cơ chế phá hủy kết cấu.

III. Kết quả Mô phỏng và Phân tích Dữ liệu

Kết quả mô phỏng bê tông cốt thép gia cường composite trong ANSYS bao gồm nhiều đồ thị quan trọng. Đường cong tải trọng-biến dạng tại thanh cốt thép cho biết độ cứng và khả năng chịu tải. Đồ thị tải trọng-chuyển vị cung cấp thông tin về sự uốn của kết cấu. Biến dạng nén của bê tông cho thấy tình trạng compression trong vùng chịu nén. Dữ liệu được thu thập từ các dầm chịu uốn, dầm chịu cắt, và dầm chịu uốn-cắt kết hợp. Kết quả mô phỏng được so sánh với kết quả thực nghiệm để xác nhận độ chính xác. Sự trùng khớp tốt giữa mô phỏng và thực tế chứng minh hiệu quả của phương pháp.

3.1. Tải trọng Gây vết Nứt và Tải trọng Bước

Tải trọng gây vết nứt đầu tiên là chỉ số quan trọng cho thấy thời điểm bê tông bắt đầu mất độ bền kéo. Khi tải trọng tăng tiếp, tải trọng bước được xác định khi thép bắt đầu chảy hoặc composite bắt đầu tách ra. Các giá trị này giúp thiết kế an toàn kết cấu.

3.2. So sánh Khả năng Chịu tải Giữa Các Phương pháp

Kết quả cho thấy dầm gia cường composite chịu tải tốt hơn dầm không gia cường đáng kể. Tải trọng tối đa tăng từ 15-30% tùy loại tải và hình học kết cấu. Sự gia tăng này xác nhận hiệu quả của công nghệ gia cường bằng vật liệu composite.

IV. Ứng dụng Thực tiễn tại Việt Nam

Với hệ thống nhiều cầu và kết cấu bê tông cốt thép cũ đang cần sửa chữa, ứng dụng mô phỏng ANSYS mang ý nghĩa thực tiễn lớn. Thay vì xây dựng mới toàn bộ, sử dụng tấm composite FRP để gia cường là giải pháp kinh tế hiệu quả. Kỹ sư có thể dự đoán chính xác khả năng chịu tải sau gia cường, giảm rủi ro thiết kế. Phương pháp này phù hợp với điều kiện khí hậu ẩm ướt của Việt Nam, không bị ảnh hưởng bởi gỉ sét. Công tác bảo dưỡng giảm đáng kể, tiết kiệm chi phí dài hạn. Với sự hỗ trợ của mô phỏng số, công nghệ gia cường composite có tiềm năng ứng dụng rộng rãi cho các công trình cầu và cấu trúc bê tông cốt thép tại Việt Nam.

4.1. Lợi ích Kinh tế và Kỹ thuật

Gia cường composite giảm chi phí xây dựng mới, kéo dài tuổi thọ công trình, giảm tải trọng khai thác, không yêu cầu bảo dưỡng phức tạp. Mô phỏng ANSYS cho phép lựa chọn chính xác quy cách composite phù hợp, tối ưu hóa chi phí.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Nghiên cứu tiếp tục để xác định tính chất vật liệu thích hợp với điều kiện môi trường Việt Nam, phát triển các quy trình thi công chuẩn hóa, xây dựng hướng dẫn thiết kế dựa trên mô phỏng số. Kết hợp thực nghiệm và mô phỏng sẽ khẳng định độ tin cậy của phương pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống hạ tầng giao thông tại Việt Nam hiện có hàng trăm cây cầu bê tông cốt thép đã xây dựng qua nhiều thập kỷ đang đứng trước tình trạng xuống cấp nghiêm trọng. Dưới tác động khắc nghiệt của khí hậu nhiệt đới ẩm với độ ẩm trung bình thường xuyên vượt ngưỡng 80%, các công trình này chịu sự suy giảm độ bền kết cấu nhanh chóng do thiếu nguồn kinh phí duy tu định kỳ. Trước áp lực ngân sách không thể xây mới đồng loạt, giải pháp sửa chữa và tăng cường khả năng chịu tải cho các kết cấu cũ là yêu cầu cấp thiết. Trong lịch sử, công nghệ dán bản thép ngoài từng được áp dụng tại nhiều dự án, tiêu biểu như công trình cầu bản 4 nhịp dài 4x13m tại Pháp năm 1980 sử dụng 5 kg keo dán trên mỗi mét vuông để giảm 10% độ võng hoạt tải, hay tại Việt Nam với cầu Bà Rén, cầu Trần Thị Lý và các cầu đường sắt tại Km 410+580, Km 411+800. Tuy nhiên, bản thép bộc lộ nhiều hạn chế lớn như dễ bị gỉ sét, cong vênh cục bộ, đòi hỏi bảo dưỡng phức tạp và làm gia tăng đáng kể tĩnh tải công trình.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Cơ kỹ thuật thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2007 đã tập trung giải quyết bài toán ứng dụng vật liệu composite polyme cốt sợi (FRP) – loại vật liệu có trọng lượng riêng chỉ bằng 20% đến 25% so với thép nhưng sở hữu cường độ chịu kéo cao gấp nhiều lần. Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng quy trình mô phỏng số phi tuyến bằng phần mềm ANSYS nhằm khảo sát toàn diện ứng xử cơ học của dầm bê tông cốt thép gia cường dải FRP. Kết quả nghiên cứu chứng minh giải pháp này giúp gia tăng khả năng chịu tải từ 25% đến hơn 60%, giảm thiểu biến dạng võng và tiết kiệm 50% đến 70% chi phí thử nghiệm phá hủy trong phòng thí nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai trụ cột lý thuyết chính: cơ học phá hủy đàn - dẻo phi tuyến của bê tông cốt thép và lý thuyết kết cấu composite dị hướng nhiều lớp. Bê tông là loại vật liệu không đồng nhất, có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém, biểu hiện ứng xử phi tuyến phức tạp khi xuất hiện các vết nứt tế vi dưới tác dụng của tải trọng. Luận văn ứng dụng mô hình phá hủy bê tông ba chiều William-Warnke để mô tả đồng thời hai trạng thái vật lý cốt lõi: sự hình thành vết nứt do ứng suất kéo vượt quá giới hạn và sự vỡ nát dưới trạng thái ứng suất nén khối.

Đối với cốt thép chịu lực đường kính 12mm và cốt đai, mô hình đàn dẻo lý tưởng song tuyến Von-Mises được áp dụng để mô tả giai đoạn đàn hồi và chảy dẻo với mô đun đàn hồi xấp xỉ 200 GPa. Đối với dải vật liệu composite FRP, nghiên cứu sử dụng mô hình vật liệu trực giao đàn hồi tuyến tính cho đến khi đứt gãy giòn hoàn toàn. Các khái niệm chính bao gồm: trạng thái ứng suất - biến dạng phi tuyến, cơ chế truyền ứng suất cắt qua lớp dính bám keo epoxy, tải trọng xuất hiện vết nứt đầu tiên, tải trọng bắt đầu gây chảy dẻo cốt thép và tải trọng phá hoại tới hạn của cấu kiện dầm.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thu thập và kế thừa nguồn dữ liệu thực nghiệm chuẩn từ các thử nghiệm uốn dầm quy mô thực trên thế giới, kết hợp với các thông số vật liệu bê tông mác 250 và thép xây dựng phổ biến tại Việt Nam. Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu có chủ đích bao gồm 4 cấu hình dầm thực nghiệm đối chứng tiêu chuẩn đại diện cho 4 trạng thái làm việc: dầm gốc không gia cường, dầm gia cường uốn đáy, dầm gia cường cắt hai bên hông và dầm gia cường uốn - cắt kết hợp. Tiếp đó, nghiên cứu mở rộng phân tích trên 2 mô hình dầm điển hình theo điều kiện tải trọng và vật liệu cầu đường Việt Nam.

Phương pháp phân tích số phần tử hữu hạn (FEM) trên phần mềm ANSYS được lựa chọn vì đây là công cụ tối ưu để mô phỏng chính xác sự tương tác đa vật liệu phi tuyến 3D. Phần tử Solid65 được dùng cho bê tông với khả năng tích hợp cốt thép rải rác hoặc kết hợp phần tử Link8 dạng thanh 3D rời rạc, trong khi dải FRP được mô hình hóa bằng phần tử vỏ hoặc khối chuyên dụng Solid46. Hệ phương trình phi tuyến được giải theo phương pháp lặp gia số tải trọng Newton-Raphson có kiểm soát bước tải phụ và tiêu chuẩn hội tụ dịch chuyển với dung sai dưới 5%. Quá trình tính toán và kiểm chứng được hoàn thành trong khung thời gian nghiên cứu 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phát hiện thứ nhất: Dải composite FRP dán ngoài vùng chịu kéo làm gia tăng đáng kể tải trọng xuất hiện vết nứt đầu tiên của dầm. Cụ thể, dầm gia cường uốn có mức tải gây nứt ban đầu tăng từ 15% đến 25% so với dầm gốc không gia cường, giúp hạn chế hiệu quả sự mở rộng của các khe nứt chân chim ở đáy dầm dưới cấp tải trọng sử dụng.

Phát hiện thứ hai: Khả năng chịu uốn tới hạn của cấu kiện dầm tăng vọt từ 30% đến 58% sau khi dán tấm FRP sợi carbon. Biến dạng kéo trong thanh thép chủ đường kính 12mm được kiềm chế rõ rệt, hiện tượng chảy dẻo của thép xảy ra muộn hơn so với dầm đối chứng, cho phép kết cấu duy trì khả năng hấp thụ năng lượng trước khi đạt tải trọng cực hạn.

Phát hiện thứ ba: Giải pháp bọc dải FRP gia cường đồng thời uốn và cắt giúp nâng cao sức chịu tải tổng thể của dầm lên mức 60% đến 65%, đồng thời làm giảm độ võng giữa nhịp từ 20% đến 35% tại cùng một cấp tải trọng khai thác 50 kN so với dầm không gia cố.

Phát hiện thứ tư: Mức độ tương thích giữa mô phỏng số ANSYS và số liệu đo đạc thực nghiệm đạt độ chính xác rất cao. Sai số về tải trọng cực hạn và chuyển vị giữa nhịp chỉ nằm trong khoảng 4% đến 8%, khẳng định tính khả thi vượt trội của phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến trong tính toán kết cấu gia cường composite.

Thảo luận kết quả

Cơ chế nâng cao khả năng chịu lực của dầm được giải thích qua sự phân bố lại ứng suất nội tại. Khi bê tông vùng kéo nứt nẻ, dải FRP đóng vai trò như một màng liên kết liên tục gánh toàn bộ ứng suất kéo phụ trội, ngăn chặn vết nứt lan truyền nhanh lên vùng nén bê tông phía trên. Toàn bộ các kết quả được thể hiện chi tiết và trực quan qua hệ thống đồ thị đường cong quan hệ Tải trọng - Biến dạng kéo tại cốt thép và lớp composite, đồ thị Tải trọng - Biến dạng nén bê tông đỉnh dầm, cùng đồ thị Tải trọng - Độ võng chuyển vị giữa nhịp dầm. Bảng tổng hợp số liệu đối chiếu cho thấy mô hình số tái hiện xuất sắc cả 3 giai đoạn làm việc: giai đoạn đàn hồi ban đầu, giai đoạn nứt dẻo hóa cốt thép và giai đoạn phá hoại giòn của lớp composite hoặc vỡ nén bê tông.

So với giải pháp dán bản thép truyền thống tại Pháp năm 1980 chỉ giúp giảm 10% độ võng hoạt tải và tiềm ẩn nguy cơ ăn mòn điện hóa, giải pháp dán FRP vừa triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng rỉ sét trong môi trường ẩm ướt, vừa không làm tăng tĩnh tải công trình, mở ra hướng đi đột phá cho các cầu yếu tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình tính toán và thiết kế gia cường kết cấu bê tông cốt thép bằng vật liệu composite dựa trên mô hình mô phỏng số ANSYS. Các trường đại học khối kỹ thuật và viện nghiên cứu chuyên ngành cần phối hợp xây dựng tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết trong vòng 6 đến 12 tháng tới, nhằm mục tiêu rút ngắn 40% thời gian thẩm định phương án gia cố cầu đường.

Thứ hai, triển khai dự án thử nghiệm ứng dụng dải FRP sợi carbon (CFRP) cho các công trình cầu bê tông cốt thép đang xuống cấp tại khu vực miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long. Cục Đường bộ Việt Nam cùng các nhà thầu thi công hạ tầng cần đặt mục tiêu phục hồi và nâng tải trọng khai thác của tối thiểu 10 cây cầu yếu thêm 25% đến 30% trong lộ trình 12 đến 18 tháng.

Thứ ba, xây dựng cơ sở dữ liệu số hóa mô hình phần tử hữu hạn cho hơn 50 cấu hình dầm cầu nhịp giản đơn phổ biến tại Việt Nam. Đội ngũ chuyên gia cơ học công trình cần số hóa toàn bộ dữ liệu vật liệu và dạng phá hoại trong thời gian 24 tháng để phục vụ công tác tra cứu, tính toán nhanh cho các kỹ sư hiện trường.

Thứ tư, thiết lập quy trình kiểm tra và quan trắc định kỳ chất lượng dính bám của lớp keo epoxy liên kết dải composite với bề mặt bê tông. Các ban quản lý dự án giao thông cần thực hiện kiểm tra không phá hủy định kỳ 6 tháng một lần, đảm bảo độ bám dính của lớp vật liệu duy trì trên 95% sau 5 năm đưa vào khai thác sử dụng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư kết cấu, chuyên gia thiết kế và tư vấn thẩm tra công trình cầu đường. Nhóm này có thể ứng dụng trực tiếp các tham số mô hình hóa phần tử Solid65 và kỹ thuật chia lưới trong ANSYS để tính toán phương án cải tạo dầm cầu thực tế, giúp tiết kiệm 30% chi phí vật liệu gia cường.

Nhóm thứ hai là các cán bộ quản lý dự án, đơn vị quản lý và duy tu hạ tầng giao thông đường bộ. Luận văn cung cấp luận cứ khoa học vững chắc về hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của vật liệu composite, hỗ trợ ra quyết định thay thế công nghệ dán bản thép cũ bằng giải pháp dải polyme cốt sợi tiên tiến.

Nhóm thứ ba là giảng viên, nghiên cứu viên tại các trường đại học và viện nghiên cứu chuyên ngành Cơ kỹ thuật, Xây dựng, Cầu đường. Tài liệu là nguồn tham khảo mẫu mực về phương pháp giải bài toán cơ học vật liệu phi tuyến và mô hình hóa vật liệu composite dị hướng.

Nhóm thứ tư là học viên cao học và sinh viên kỹ thuật. Đề tài cung cấp hướng dẫn tường tận từ khâu thiết lập điều kiện biên, đặt tải trọng từng bước, xử lý nghiệm phi tuyến Newton-Raphson cho đến khâu phân tích biểu đồ ứng suất - biến dạng, giúp rút ngắn 50% thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao dải composite FRP lại vượt trội hơn bản thép trong việc gia cường cầu bê tông cốt thép? Dải composite FRP sở hữu cường độ chịu kéo gấp 5 đến 10 lần thép xây dựng nhưng trọng lượng bản thân rất nhẹ, không làm gia tăng tĩnh tải cho kết cấu nhịp. Đặc biệt, vật liệu này hoàn toàn miễn nhiễm với hiện tượng oxy hóa, rỉ sét và ăn mòn trong môi trường nhiệt đới gió mùa ẩm ướt tại Việt Nam.

Phần mềm ANSYS sử dụng những loại phần tử nào để mô phỏng dầm bê tông cốt thép gia cường FRP? Nghiên cứu sử dụng phần tử thể tích 8 nút Solid65 chuyên dụng cho bê tông có khả năng nứt và vỡ nén, phần tử thanh Link8 mô phỏng khung cốt thép chịu lực, và phần tử vỏ nhiều lớp Solid46 để mô phỏng tấm vật liệu composite FRP trực giao đàn hồi.

Làm thế nào để kiểm soát sự hội tụ nghiệm khi giải bài toán phi tuyến bê tông nứt trong ANSYS? Tác giả áp dụng thuật toán lặp phi tuyến Newton-Raphson kết hợp kỹ thuật chia nhỏ gia số tải trọng thành nhiều bước phụ. Đồng thời, nghiên cứu thiết lập dung sai hội tụ dịch chuyển hợp lý và sử dụng hệ số truyền ứng suất cắt thích hợp tại bề mặt vết nứt mở và vết nứt đóng.

Hiệu quả gia cường của dải FRP đối với khả năng chịu uốn và chịu cắt của dầm đạt mức bao nhiêu? Kết quả phân tích cho thấy việc dán dải FRP ở đáy dầm giúp tăng khả năng chịu uốn từ 30% đến 58%. Khi kết hợp dán tăng cường cả vùng chịu cắt ở hai bên hông dầm, sức chịu tải tổng thể của cấu kiện tăng lên tới 65% và độ võng giảm 20% đến 35%.

Sai số giữa kết quả mô phỏng số trên ANSYS và kết quả thử nghiệm thực tế là bao nhiêu? Sai số tương đối giữa mô hình phần tử hữu hạn trong ANSYS và số liệu thực nghiệm phòng thí nghiệm chỉ dao động từ 4% đến 8% về tải trọng phá hoại và đường cong chuyển vị, chứng minh mô hình số có độ tin cậy rất cao và sẵn sàng ứng dụng thực tiễn.

Kết luận

• Xây dựng thành công phương pháp luận mô phỏng số 3D chính xác trên phần mềm ANSYS cho bài toán dầm bê tông cốt thép gia cường vật liệu composite FRP.
• Chứng minh định lượng khả năng nâng cao sức chịu tải của dầm từ 30% đến 65% và giảm độ võng khai thác từ 20% đến 35% nhờ dải polyme cốt sợi.
• Khắc phục hoàn toàn các nhược điểm rỉ sét, tăng tĩnh tải và bong tróc cục bộ của phương pháp dán bản thép truyền thống trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm Việt Nam.
• Xác lập độ tin cậy của mô hình với sai số kiểm chứng thực nghiệm chỉ từ 4% đến 8%, mở ra giải pháp thay thế hiệu quả cho các thử nghiệm phá hủy tốn kém.
• Đề xuất định hướng mở rộng nghiên cứu bài toán dính bám động học và độ bền mỏi của kết cấu gia cường composite dưới tác động của tải trọng xe chạy trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới.

Luận văn thạc sĩ của tác giả Lê Duy Long là công trình học thuật có giá trị thực tiễn to lớn, đóng góp nền tảng tính toán vững chắc cho ngành xây dựng công trình giao thông tại Việt Nam. Các đơn vị tư vấn và cơ quan quản lý hạ tầng giao thông nên nhanh chóng áp dụng quy trình mô phỏng số này để tối ưu hóa công tác kiểm định, sửa chữa và nâng cấp hệ thống cầu đường trên toàn quốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Nước ta nằm trong khu vực nhiệt dới ẩm, lại có một hệ thống khá lớn các cầu, kết cấu bê tông cốt thép được xây dựng từ cách đây nhiều nam. Hệ thống câu, kết cấu đó đã bị xuống cấp dưới tác động của môi trường, do nhiều năm. chúng ta không có điều kiện duy lu bảo dưỡng thường xuyên. Hiện nay theo thống kê cho thấy có tới hàng trăm cầu bê tông cốt thép cũ đang cần sửa chữa, làm mới ngay.

Tuy nhiên không thể cố đủ nguồn kinh phí để cùng xây dựng hàng loạt cầu mới. Vì vậy phương án sửa chữa tăng cường các cẩu yếu để duy trì sự làm việc của các công trình cầu thêm thời gian nữa là rất cần thiết. Đã cổ nhiều biện pháp sửa chữa tăng cường khả năng chịu lực của cầu, kết cấu bê tông cốt thép đã được áp dụng luỹ thuộc vào tình hình làm việc thực tế cầu. Một trong các công nghệ đã được áp dụng thành công là gia cường bằng cách dán thêm bản thép ngoài kết cấu cũ.

Sau đây tóm tắt một số ứng dụng điển hình ở nước ngoài và ở Việt Nam. + Câu bản bê tông cốt thép có sơ đồ 4 nhịp đài 4xI3m ở Pháp bị nứt gãy quá quy định năm 1980 đã được dần bản thép ở đầy kết cấu nhịp. Các bản thép rộng 300mmn đày 4mm, đài 4300nmn được đán từng tấm ngang cầu Lượng keo đán trung bình đã dùng là 5 kg keo đán⁄m” bể mặt đán. Kết quả đã giảm được độ võng hoạt tải 10% và các vết nứt không phát triển nữa.

+ Tại Nga đã có những nghiên cứu và thử nghiệm gia cường kết cấu bê tông cốt thép bằng cách đán thêm phần cấu kiện bê tông cốt thép dự ứng lực hoặc bản thép vào vùng chịu kéo của kết cấu cũ nhằm lăng cường khả năng chịn lực của đầm bé tông cốt thép + "Tại Việt Nam chúng ta đã tiến hành gia cường bằng phương pháp dán ban thép trên một số cầu như: cầu Bà rén, cầu Trần ‘thi Ly, cầu đường sắt tại Km 410580, cầu tại Km 411 + 800 và một số cẩu trong đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả là các vết nứt cũ không cố dấu hiệu gia tảng, khả năng chịu lực của cầu dược dảm bảo. 1 Trường ĐHBKHN Laude van thae si £8 Dug Loug PHAN A: BAI TOAN DAM BE TONG COT THEP GLA CUONG BANG VAT LIEU COMPOSITE CUA NUGC NGOAL CHUONG 1: GLOL THIEL CHUNG 1.1, Đất tượng nghiên cứu. Bốn loại dầm bê tông cốt thép được xây dựng với các cách thức gia cường khác nhau, để thể hiện ứng xử của dầm từ các đữ liệu thực nghiệm và đối tượng của mô hình trên máy tính này nhằm mục đích « _ Thí nghiệm ứng xử của kết cấu dâm khi có và không có dải FRP.

® _ Thiết lập phương pháp luận để ứng dụng tính toán mô hình các dẩm bê tông cốt thép được gia cường dải I'RP, 1. Pham vi Mô hình phần từ hữu hạn đã dược phát triển để mô phỏng ứng xử của 4 dam từ các ứng xử tuyến tính, phi tuyến, cho đến khi hồng bằng chương trình ANSYS. So sánh được thực hiện thông qua biểu đồ đường cong Ứng suất biến dạng(ƯS - BD), đường cong Độ võng - tải trọng giữa nhịp dầm, tải trong gây vết nứt đầu tiên, các kiểu vết nứt khi hỏng. Mô hình các kết cấu gữt cường dữ FRP Mô hình ứng xử của bê tông cốt thép trong các kết cấu xây dựng dân dụng bằng phương pháp phân tử hữu hạn là một thách thức rất khó khăn, là rất phức tạp vì chúng là vật liệu không đồng nhất, dị hướng.