Luận án tiến sĩ về hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP cho dầm bê tông căng sau

• Tác giả: Phan Vũ Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Minh Long
• Trường học: Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp
• Đề tài: Nâng Cao Hiệu Năng Kháng Uốn Của Tấm CFRP Cho Dầm Bê Tông Căng Sau
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• TÓM TẮT LUẬN ÁN
• ABSTRACT
• LỜI CÁM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ. TỔNG QUAN, MỤC TIÊU, Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Giới thiệu về vật liệu FRP
• 1.1.2. Tổng quan về đặc tính bám dính giữa tấm CFRP và bê tông trong dầm bê tông
• 1.1.3. Ứng xử uốn của dầm BTUST gia cường tấm CFRP, khả năng biến dạng và hiệu quả gia cường của tấm CFRP
• 1.1.4. Mô hình và phương pháp xác định khả năng kháng uốn của dầm BTUST gia cường tấm CFRP
• 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.3. Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
• 1.5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
• 1.5.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.5.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
• 1.6.1. CHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM
• 1.6.1.1. Cốt thép thường
• 1.6.1.2. Cáp ứng suất trước
• 1.6.1.3. Tấm sợi các bon và keo epoxy
• 2. CHƯƠNG 2: MẪU THÍ NGHIỆM VÀ TRÌNH TỰ CHẾ TẠO MẪU
• 2.1. MẪU THÍ NGHIỆM
• 2.1.1. Thông số kỹ thuật các mẫu dầm BTUST dùng cáp không bám dính
• 2.1.2. Thông số kỹ thuật các mẫu thí nghiệm kéo trượt đơn
• 2.2. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC CHẾ TẠO MẪU DẦM BTUST
• 2.2.1. Công tác gia công cốt thép, ván khuôn và đúc mẫu dầm
• 2.2.2. Công tác gia cường tấm CFRP cho dầm BTUST
• 2.3. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC CHẾ TẠO MẪU KÉO TRƯỢT ĐƠN
• 2.3.1. Công tác ván khuôn và đúc mẫu kéo trượt
• 2.3.2. Công tác dán tấm gia cường
• 2.4. SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM, BỐ TRÍ THIẾT BỊ ĐO VÀ QUY TRÌNH GIA TẢI
• 2.4.1. Mẫu dầm BTUST
• 2.4.2. Mẫu kéo trượt đơn
• 3. CHƯƠNG 3: 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
• 3.1. Kiểu phá hoại của liên kết CFRP – bê tông trong mẫu kéo trượt
• 3.2. Kiểu phá hoại của liên kết CFRP – bê tông trong mẫu dầm BTUST
• 3.3. 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
• 3.4. 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
• 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: HIỆU NĂNG GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA TẤM CFRP CHO DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH
• 4.1. Khả năng kháng uốn, biến dạng và hấp thụ năng lượng của dầm
• 4.2. Ứng xử nứt của dầm
• 4.3. KHẢ NĂNG BIẾN DẠNG CỦA TẤM CFRP GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN
• 4.3.1. 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)
• 4.3.2. Nhóm dầm chịu ảnh hưởng của tải trọng lặp (nhóm C)
• 4.4. BIẾN DẠNG CỦA CÁP VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TẤM CFRP GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN
• 4.4.1. Nhóm dầm không chịu tác động bởi tải lặp: nhóm M (không nứt trước khi gia cường) và RC (nứt trước khi gia cường)
• 4.4.2. Nhóm dầm chịu ảnh hưởng của tải trọng lặp – nhóm C
• 4.5. BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG
• 4.5.1. 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)
• 4.5.2. Nhóm dầm chịu ảnh hưởng của tải trọng lặp – Nhóm C
• 4.5.3. Sự khác biệt về biến dạng bê tông trong nhóm dầm RC&C so với nhóm M
• 4.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• 5. CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH BIẾN DẠNG CÁP, MÔ HÌNH VÀ CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG BONG TÁCH CỦA TẤM CFRP
• 5.1. ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH BIẾN DẠNG CÁP CHO DẦM BTUST DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH GIA CƯỜNG TẤM CFRP
• 5.1.1. Công thức đề xuất
• 5.2. ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH BÁM DÍNH - TRƯỢT CHO LIÊN KẾT TẤM CFRP- BÊ TÔNG TRONG DẦM BTUST DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH
• 5.2.1. Kiểm chứng mức độ chính xác của các mô hình hiện có
• 5.2.2. Mô hình đề xuất
• 5.3. ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG BONG TÁCH TẤM CFRP CHO DẦM BTUST DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH
• 5.3.1. Các công thức hiện có và kiểm chứng
• 5.3.2. Công thức đề xuất
• 5.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 5
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP cho dầm bê tông căng sau

Tấm CFRP (Composite Fiber Reinforced Polymer) đã trở thành một giải pháp hiệu quả trong việc gia cường dầm bê tông căng sau. Với các đặc tính nổi bật như cường độ cao và trọng lượng nhẹ, tấm CFRP không chỉ giúp cải thiện khả năng kháng uốn mà còn giảm thiểu trọng lượng tổng thể của cấu kiện. Nghiên cứu này sẽ phân tích sâu về hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP và vai trò của nó trong việc gia cường dầm bê tông căng sau.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của tấm CFRP trong xây dựng

Tấm CFRP có nhiều đặc điểm kỹ thuật nổi bật như khả năng chống ăn mòn, không dẫn điện và dễ thi công. Những đặc điểm này làm cho tấm CFRP trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc gia cường các cấu kiện bê tông, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng tấm CFRP cho dầm bê tông

Việc sử dụng tấm CFRP giúp tăng cường khả năng kháng uốn của dầm bê tông, giảm thiểu vết nứt và tăng độ bền cho cấu kiện. Nghiên cứu cho thấy rằng tấm CFRP có thể cải thiện khả năng chịu tải của dầm lên đến 65%.

II. Vấn đề và thách thức trong việc gia cường dầm bê tông bằng tấm CFRP

Mặc dù tấm CFRP mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong việc áp dụng nó cho dầm bê tông căng sau. Các vấn đề như đặc tính bám dính giữa tấm CFRP và bê tông, cũng như ảnh hưởng của tải trọng lặp cần được nghiên cứu kỹ lưỡng.

2.1. Đặc tính bám dính của tấm CFRP với bê tông

Đặc tính bám dính giữa tấm CFRP và bê tông là yếu tố quyết định đến hiệu quả gia cường. Nghiên cứu cho thấy rằng sự khác biệt trong đặc tính bám dính có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng kháng uốn của dầm.

2.2. Ảnh hưởng của tải trọng lặp đến hiệu năng kháng uốn

Tải trọng lặp có thể làm giảm đáng kể khả năng kháng uốn của dầm bê tông gia cường bằng tấm CFRP. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tải trọng lặp có thể làm tăng bề rộng vết nứt và giảm khả năng chịu tải của dầm.

III. Phương pháp gia cường kháng uốn cho dầm bê tông bằng tấm CFRP

Để nâng cao hiệu năng kháng uốn của dầm bê tông, nhiều phương pháp gia cường đã được nghiên cứu và áp dụng. Việc sử dụng tấm CFRP với các lớp khác nhau và kiểu neo U-CFRP là những phương pháp phổ biến.

3.1. Sử dụng tấm CFRP với số lớp khác nhau

Số lớp tấm CFRP ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kháng uốn của dầm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng số lớp tấm CFRP có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu tải của dầm.

3.2. Kiểu neo U CFRP và ảnh hưởng đến hiệu năng

Kiểu neo U-CFRP có thể làm tăng đáng kể độ dẻo và khả năng kháng uốn của dầm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng kiểu neo này giúp phân bố tải trọng đều hơn trên bề mặt tấm CFRP.

IV. Kết quả nghiên cứu về hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP

Kết quả nghiên cứu cho thấy tấm CFRP có thể cải thiện đáng kể hiệu năng kháng uốn của dầm bê tông căng sau. Các thí nghiệm cho thấy rằng tấm CFRP có thể làm giảm bề rộng vết nứt và tăng khả năng chịu tải của dầm.

4.1. Kết quả thí nghiệm về khả năng kháng uốn

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng tấm CFRP có thể tăng khả năng kháng uốn của dầm lên đến 65%, đồng thời giảm bề rộng vết nứt đến 84% trong giai đoạn sử dụng.

4.2. Ảnh hưởng của tải trọng lặp đến hiệu năng kháng uốn

Tải trọng lặp có ảnh hưởng lớn đến khả năng kháng uốn còn lại của dầm. Nghiên cứu cho thấy rằng tấm CFRP giúp giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực của tải trọng lặp đến dầm.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về hiệu năng kháng uốn của tấm CFRP cho dầm bê tông căng sau đã chỉ ra nhiều tiềm năng ứng dụng trong xây dựng. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để cải thiện thiết kế và thi công các cấu kiện bê tông.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tấm CFRP có thể cải thiện đáng kể khả năng kháng uốn của dầm bê tông, đồng thời giảm thiểu vết nứt và tăng độ bền cho cấu kiện.

5.2. Triển vọng ứng dụng tấm CFRP trong xây dựng

Với những lợi ích vượt trội, tấm CFRP có thể trở thành giải pháp chính trong việc gia cường các cấu kiện bê tông trong tương lai, đặc biệt là trong các công trình yêu cầu độ bền cao.