ĐẶT VẤN ĐỀ. TỔNG QUAN, MỤC TIÊU, Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .4 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .1 Giới thiệu về vật liệu FRP .2 Tổng quan về đặc tính bám dính giữa tấm CFRP và bê tông trong dầm bê tông .3 Ứng xử uốn của dầm BTUST gia cường tấm CFRP, khả năng biến dạng và hiệu quả gia cường của tấm CFRP .4 Mô hình và phương pháp xác định khả năng kháng uốn của dầm BTUST gia cường tấm CFRP .22 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .25 Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU.1 Ý nghĩa khoa học .2 Ý nghĩa thực tiễn.27 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .27 PHẠM VI NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu .2 Nội dung nghiên cứu.3 Phương pháp nghiên cứu .29 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN. CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM.2 Cốt thép thường .3 Cáp ứng suất trước .4 Tấm sợi các bon và keo epoxy.33 MẪU THÍ NGHIỆM .1 Thông số kỹ thuật các mẫu dầm BTUST dùng cáp không bám dính .2 Thông số kỹ thuật các mẫu thí nghiệm kéo trượt đơn .40 TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC CHẾ TẠO MẪU DẦM BTUST .1 Công tác gia công cốt thép, ván khuôn và đúc mẫu dầm .3 Công tác gia cường tấm CFRP cho dầm BTUST .41 ix TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC CHẾ TẠO MẪU KÉO TRƯỢT ĐƠN .1 Công tác ván khuôn và đúc mẫu kéo trượt .2 Công tác dán tấm gia cường .42 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM, BỐ TRÍ THIẾT BỊ ĐO VÀ QUY TRÌNH GIA TẢI 43 2.1 Mẫu dầm BTUST .2 Mẫu kéo trượt đơn. ĐẶC TÍNH BÁM DÍNH CỦA LIÊN KẾT GIỮA TẤM CFRP VÀ BÊ TÔNG CHO DẦM BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH .50 ĐẶC TÍNH BÁM DÍNH CỦA LIÊN KẾT GIỮA TẤM CFRP – BÊ TÔNG 50 3.1 Kiểu phá hoại của liên kết CFRP – bê tông trong mẫu kéo trượt .2 Kiểu phá hoại của liên kết CFRP – bê tông trong mẫu dầm BTUST .3 Sự khác biệt về phân bố biến dạng bong tách tấm CFRP trong các mẫu kéo trượt so với mẫu dầm BTUST căng sau dùng cáp không bám dính .4 Sự khác biệt về quan hệ giữa ứng suất bám dính và độ trượt của liên kết tấm CFRP - bê tông trong mẫu kéo trượt so với mẫu dầm BTUST căng sau dùng cáp không bám dính .68 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.
HIỆU NĂNG GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA TẤM CFRP CHO DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH .79 HIỆU QUẢ GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA TẤM CFRP CHO DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH .1 Khả năng kháng uốn, biến dạng và hấp thụ năng lượng của dầm .2 Ứng xử nứt của dầm .95 KHẢ NĂNG BIẾN DẠNG CỦA TẤM CFRP GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN .1 Nhóm dầm không chịu tác động bởi tải lặp: nhóm M (dầm không nứt trước khi gia cường) và nhóm RC (dầm nứt trước khi gia cường) .2 Nhóm dầm chịu ảnh hưởng của tải trọng lặp (nhóm C) .106 BIẾN DẠNG CỦA CÁP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CFRP GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN .1 Nhóm dầm không chịu tác động bởi tải lặp: nhóm M (không nứt trước khi gia cường) và RC (nứt trước khi gia cường) .2 Nhóm dầm chịu ảnh hưởng của tải trọng lặp – nhóm C .113 BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG .1 Nhóm dầm không chịu tác động bởi tải trọng lặp: nhóm M (không nứt trước khi gia cường) và RC (nứt trước khi gia cường) .2 Nhóm dầm chịu ảnh hưởng của tải trọng lặp – Nhóm C .3 Sự khác biệt về biến dạng bê tông trong nhóm dầm RC&C so với nhóm M 118 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH BIẾN DẠNG CÁP, MÔ HÌNH VÀ CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG BONG TÁCH CỦA TẤM CFRP 122 ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH BIẾN DẠNG CÁP CHO DẦM BTUST DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH GIA CƯỜNG TẤM CFRP .2 Công thức đề xuất .126 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH BÁM DÍNH - TRƯỢT CHO LIÊN KẾT TẤM CFRP- BÊ TÔNG TRONG DẦM BTUST DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH .1 Kiểm chứng mức độ chính xác của các mô hình hiện có .2 Mô hình đề xuất .134 ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG BONG TÁCH TẤM CFRP CHO DẦM BTUST DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH .1 Các công thức hiện có và kiểm chứng .2 Công thức đề xuất .145 KẾT LUẬN CHƯƠNG 5 .150 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .151 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .155 TÀI LIỆU THAM KHẢO.169 xi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. Một số sản phẩm của vật liệu FRP: (a) Dạng tấm; (b) Dạng thanh; (c) Dạng cáp; (d) Dạng vải. Quan hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu FRP và thép [61].
Sửa chữa và gia cố dầm bằng tấm FRP. Sửa chữa và gia cố sàn bằng tấm FRP. Sửa chữa và gia cố cột bằng tấm FRP. Các dạng của quá trình bong tách của liên kết FRP – bê tông.
Một số sơ đồ thí nghiệm kéo trượt tấm FRP. Quan hệ giữa cường độ bám dính và độ trượt. Hiện tượng bong tách và tách lớp của hệ thống gia cường ngoài bằng tấm FRP cho ầm [2]. Mô hình thí nghiệm kéo trượt đơn.
Phần tử giữa hai vết nứt – phân tích quá trình bong tách tấm xảy ra tại vết nứt uốn. Mô hình xác định khả năng kháng uốn của cấu kiện BTUST dùng cáp bám dính gia cường tấm FRP [1]. Đầu neo và loại cáp sử dụng cho dầm thí nghiệm. Gia công và thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo của cáp.
(a) Tấm sợi Carbotex UD 300 của ADCOS; (b) Keo dán epoxy hai thành phần loại Carbotex Impreg của ADCOS. Công tác gia công và kéo thí nghiệm mẫu tấm CFRP. Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang (A-A) của dầm thí nghiệm. Cấu hình gia cường và bố trí các cảm biến cho các dầm gia cường có hệ neo U-wraps của nhóm M.
Cấu hình gia cường và bố trí các cảm biến cho các dầm nhóm RC. Cấu hình gia cường và bố trí các cảm biến cho các dầm nhóm C. Thông số kỹ thuật và sơ đồ thí nghiệm mẫu kéo trượt đơn. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo của dầm nhóm M.
Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo thực tế của dầm nhóm M ………………………………………………………………………………………. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo của dầm nhóm RC……………………………………………………………………………………. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo thực tế của dầm nhóm RC (dầm bị nứt trước gia cường) …………………………………………………………………. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo của dầm nhóm C (trong giai đoạn chịu tải trọng lặp) …………………………………………………………………….
Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo thực tế của các dầm nhóm C (trong giai đoạn chịu tải trọng lặp) …………………………………………………………. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo của các dầm nhóm C (trong giai đoạn chịu tải trọng đơn điệu sau lặp) ………………………………………………………………………………………. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo thực tế của các dầm nhóm C (trong giai đoạn chịu tải trọng đơn điệu sau lặp) ……………………………………………. Sơ đồ thí nghiệm và lắp đặt thiết bị đo thực tế của mẫu kéo trượt.
Kiểu phá hoại điển hình của mẫu kéo trượt đơn. Hình thái vết nứt và kiểu phá hoại của các dầm thực nghiệm nhóm M. Kiểu bong tách của tấm CFRP trong các dầm nhóm M. Kiểu phá hoại của dầm nhóm C: (a) nén vỡ bê tông vùng nén; (b) bong tách lớp bê tông bảo vệ trong vùng mô men hằng số và bong tách tấm CFRP trong nhịp cắt; (c) bong tách tấm CFRP trong nhịp cắt; (d) và (f) bong tách tấm CFRP và nén vỡ bê tông cục bộ tại điểm gia tải; và (e) bong tách và đứt tấm CFRP, và nén vỡ bê tông cục bộ tại điểm gia tải;.
Kiểu phá hoại của các dầm nhóm RC: (a) nén vỡ bê tông vùng nén giữa nhịp uốn; (b) và (c) bong tách tấm CFRP trong nhịp cắt và lớp bê tông bảo vệ trong nhịp uốn; (d) và (e) nén vỡ bê tông vùng nén và liền sau đó là bong tách tấm CFRP trong nhịp uốn. Sự phân bố biến dạng tấm CFRP trong các mẫu thí nghiệm kéo trượt khi thay đổi số lớp gia cường. Quan hệ giữa tỷ số biến dạng bong tách của tấm CFRP trong các mẫu thí nghiệm kéo trượt so với mẫu kéo trượt có một lớp CFRP khi thay đổi độ cứng dọc trục của tấm CFRP. Sự phân bố biến dạng tấm CFRP trong vùng mô men hằng số của các dầm nhóm C theo các cấp tải trọng thí nghiệm.
Sự phân bố biến dạng tấm CFRP trong vùng nứt điển hình của các dầm nhóm RC theo các cấp tải trọng thí nghiệm. Tỉ số biến dạng bong tách tại vùng gia tải (a) và vùng giữa nhịp (b) của các mẫu dầm BTUST dùng cáp không bám dính so với biến dạng bong tách của mẫu kéo trượt đơn. (a) Sự phân bố biến dạng tấm CFRP giữa hai vết nứt từ kết quả thí nghiệm; (b) Ứng suất bám dính giữa tấm CFRP với bê tông; (c) Độ trượt giữa tấm CFRP và bê tông trong vùng nứt điển hình. Quan hệ giữa ứng suất bám dính và độ trượt của tấm CFRP trong các mẫu kéo trượt.
(a) Quan hệ giữa tỷ số ứng suất bám dính lớn nhất của tấm CFRP của các mẫu kéo trượt so với của mẫu kéo trượt dán một lớp CFRP theo độ cứng dọc trục của tấm CFRP; (b) Quan hệ giữa tỷ lệ độ trượt s0 tương ứng với u của tấm CFRP trên các mẫu kéo trượt với s0 của mẫu dán một lớp CFRP theo độ cứng dọc trục của tấm CFRP. Sự phân bố ứng suất bám dính trung bình trong vùng mô men hằng số của các dầm: (a) dầm C4; (b) dầm C6; (c) dầm C4-AN2; và (d) dầm C4-AN3r1. Sự phân bố ứng suất bám dính và độ trượt trong vùng nứt điển hình: (a) dầm RC4; (b) dầm RC6; (c) dầm RC4-AN2; và (d) dầm RC4-AN3r1. Quan hệ giữa ứng suất bám dính và độ trượt trong các dầm nhóm RC.
So sánh chiều dài bám dính hữu hiệu của tấm CFRP theo các tiêu chuẩn khác nhau. Quan hệ lực và chuyển vị tại giữa nhịp dầm nhóm M. Tỉ số chuyển vị và tỉ số khả năng kháng uốn giữa nhịp dầm tại thời điểm phá hoại của dầm gia cường so với dầm đối chứng nhóm M. Minh họa cách xác định khả năng hấp thụ năng lượng (Eb) dầm thí nghiệm.
Quan hệ lực và chuyển vị tại giữa nhịp dầm nhóm RC. Tỉ số chuyển vị và tỉ số khả năng kháng uốn giữa nhịp dầm tại thời điểm phá hoại của dầm gia cường so với dầm đối chứng RC0. Quan hệ lực – chuyển vị tại giữa nhịp của các dầm .