Mở đầu 1.2 Nhiệm vụ và nội dung của đề tài: Nhằm đánh giá đúng khả năng chịu tải trọng uốn và ứng xử của kết cấu dầm kính ghép khảo sát thực nghiệm được tiến hành trên 33 mẫu với sự thay đổi chiều dày lớp inox gia cường và thay đổi loại kính ghép. Kết quả thu được từ lý thuyết, thực nghiệm, được so sánh với nhau để có những đánh giá đầy đủ nhất về kết cấu đang khảo sát, nhằm hoàn thành những mục tiêu sau: - Khảo sát thực nghiệm khả năng chịu uốn của kết cấu dầm kính ghép cường lực hoàn toàn (3 lớp kính FT-FT-FT) và dầm kính ghép hỗn hợp (3 lớp kính FT-AN-FT) có gia cường inox với hàm lượng khác nhau. Các lớp kính ghép với nhau bằng lớp film PVB. - So sánh kết quả dầm kính ghép gia cường với dầm kính ghép đối chứng.
- So sánh đánh giá kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm. - Đưa ra nhận xét, kết luận.3 Ý nghĩa nghiên cứu: 1.1 Ý nghĩa khoa học: - Do khả năng chịu lực cũng như mức độ an toàn của kết cấu dầm kính ghép gia cường, cho nên dầm kính ghép càng được sử dụng rộng rãi hơn trong các công trình về kiến trúc cũng như trong kết cấu. - Phân tích khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính ghép với chiều dày lớp inox gia cường thay đổi.2 Ý nghĩa thực tiễn: - Qua nghiên cứu này, xem xét được khả năng chịu tải trọng uốn và ứng xử của kết cấu dầm kính ghép gia cường với chiều dày lớp inox khác nhau. - Từ khả năng làm việc cũng như ứng xử của dầm kính ghép gia cường, ta có thể lựa chọn loại dầm kính ghép gia cường phù hợp cho công trình theo đúng mục đích, yêu cầu cũng như phạm vi sử dụng như: về công năng sử dụng, tính thẩm mỹ, tính kinh tế (bởi khi thay đổi về loại kính, chiều dày kính hay chiều dày lớp inox gia cường, giá thành của kính ghép sẽ tăng lên rất nhiều)… 3 Chương 2: Tổng Quan Chương 2: Trong nội dung đề tài nghiên cứu về vật liệu dầm kính ghép có gia cường inox, các nghiên cứu trước của một số tác giả đã cho thấy khả năng sử dụng vật liệu gia cường nhằm tăng cường tính dẻo dai, khả năng chịu uốn của dầm kính ghép là có khả thi.
Một số nghiên cứu về dầm kính ghép các vật liệu khác nhau đã được nghiên cứu trên thế giới bởi Kreher 2004 [3] gia cường gỗ, Palumbo 2005 [4] gia cường sợi cacbon, Freytag 2004 [5] gia cường bê tông… Đặc biệt, trong những năm gần đây, tác giả Louter [1], [6], [7] đã nghiên cứu sâu về dầm kính ghép gia cường các vật liệu ở vùng ứng suất chịu kéo.1 Sơ lược lịch sử phát triển: Một số đề tài nghiên cứu về dầm kính ghép gia cường đã được một số nhà khoa học nghiên cứu trước đây: Kreher và Hamn 2004 [3] đã nghiên cứu về dầm kính gia cường gỗ. Gỗ được liên kết ở ngoài viền của dầm kính ghép tại vùng chịu nén và vùng chịu kéo của dầm kính. Nghiên cứu cũng được kiểm tra ở dầm 6m và được áp dụng vào cấu trúc mái nhà. Gia cường gỗ (Kreher,2004) Hình 2.1 Khảo sát thực nghiệm dầm kính gia cường gỗ [3].
4 Chương 2: Tổng Quan Palumbo 2005 [4] và các đồng sự đã nghiên cứu thực nghiệm gia cường sợi cacbon trong dầm kính ghép. Sợi cacbon thường được áp dụng phổ biến trong sửa chữa ở kết cấu bêtông, tuy nhiên được dùng để gia cường vào vùng chịu nén của dầm kính ghép. Nghiên cứu này, thí nghiệm ở dầm kính kích thước 1.1m Gia cường và được đưa vào ứng dụng ở dầm 6m trong cấu trúc mái nhà. sợi carbon (Palumbo 2005) Freytag 2004 [5] và các cộng sự đã nghiên cứu dầm kính ghép gia cường dầm bê tông.
Trong nghiên cứu, liên kết được thực hiện bằng cách bao phủ dầm bê tông mỏng ở ngoài viền dầm kính ghép ba lớp. Nghiên cứu được thực hiện thành công cho chiều dài 7.8m dầm kính ghép. Tuy nhiên thì khả năng chịu cắt của bê tông, độ ổn định lâu dài của bê tông kém và tính kiềm trong bê tông cao. Gia cường dầm bê tông Hình 2.2 Khảo sát thực nghiệm dầm kính gia cường (Freytag 2004) bê tông cốt thép [5].
Louter [6] và các đồng sự đã nghiên cứu gia cường dầm kính ghép bằng thép căng sau tương tự như trong bê tông dự ứng lực. Nghiên cứu nhằm kiểm tra khả năng chịu tải của dầm kính khi được gia cường và kiểm tra liên kết ở các đầu neo của dầm kính ghép. Gồm ba loại đầu neo khác nhau (Hình 2. Kết quả cho thấy khả năng chịu tải trọng được tăng cường nhưng xuất hiện một số ứng xử không an toàn sau khi dầm kính phá hoại Gia cường thép căng sau (Hình 2.
Louter 2007) 5 Chương 2: Tổng Quan 1 1 2 2 3 3 (a) (b) Hình 2.3 Các loại hộp đầu nối [6].4 Sơ đồ thí nghiệm dầm kính ghép dự ứng lực [6]. 6 Chương 2: Tổng Quan Hình 2.5 Biểu đồ kết quả thí nghiệm dầm kính ghép dự ứng lực [6]. Louter 2007 [7] và các đồng nghiệp đã nghiên cứu dầm kính gia cường bằng thép ở vùng chịu ứng suất kéo của dầm kính của các tiết diện hình học khác nhau (Hình 2.6a) theo sơ đồ uốn bốn điểm với chiều dài mẫu và kích thước 1. Kết quả đạt là chuyển vị và ứng suất của dầm kính gia cường được gia tăng khi tăng cường thép ở vùng chịu kéo của dầm kính (Hình 2.
Loại 1F Loại 2F Loại 3F (a) Tiết diện dầm kính (b) Sơ đồ thí nghiệm Hình 2.6 Sơ đồ thí nghiệm dầm kính gia cường [7]. 7 Chương 2: Tổng Quan (a) Keo liên kết acrylic (b) Keo Liên kết epoxy Loại 1F Hình 2.7 Biểu đồ kết quả σ-δ của loại dầm 1F [7].8 Biểu đồ kết quả σ-δ của loại dầm 2F [7].9 Biểu đồ kết quả σ-δ của loại dầm 3F [7]. 8 Chương 2: Tổng Quan C. Louter 2012 [1] và các đồng nghiệp đã nghiên cứu dầm kính ghép ba lớp gia cường inox ở vùng chịu ứng suất kéo của dầm kính với các loại kính khác nhau theo sơ đồ uốn bốn điểm với chiều dài mẫu và kích thước 1500x120 (Hình 2.
Trong đó, các lớp kính gồm kính thường (AN), kính bán cường lực (HS), kính cường lực (FT) (Bảng 2. Các lớp kính liên kết với nhau bằng lớp film SG interlayer. Kết quả khảo sát thực nghiệm khẳng định dầm kính ghép được gia cường inox làm tăng khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính ghép. Bên cạnh đó, hàm lượng inox gia cường cũng ảnh hưởng đến ứng xử của kết cấu dầm kính ghép.1 Kích thước mẫu dầm thí nghiệm [1].
Tên Mẫu AN HS FT SOLID (AN-AN-AN) (HS-HS-HS) (FT-FT-FT) (AN-AN-AN) (mm) (6-10-6) (6-10-6) (6-10-6) (6-10-6) Kích thước (mm) 1500x120 1500x120 1500x120 1500x120 Tiết diện (mm) 10x10x1 10x10x1 10x10x1 10x10x10 inox Lớp keo SG (mm) 1.10 Sơ đồ thí nghiệm uốn 4 điểm [1]. 9 Chương 2: Tổng Quan AN HS FT SOLID Hình 2.11 Biểu đồ kết quả P-δ của các nhóm mẫu [1].2 hận xét: Qua các nghiên cứu trước đây ta thấy rằng việc gia cường vào dầm kính là điều cần thiết nhằm làm tăng khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính và đã được ứng dụng trên các công trình thực tế. Ngoài ra, các dầm kính ghép được sử dụng thay cho các dầm kính đơn. Các kết quả của Louter [1], nghiên cứu được hàm lượng cốt thép gia cường có ảnh hưởng đến khả năng chịu tải trọng uốn của dầm kính ghép, tuy nhiên vẫn chưa tập trung vào tỉ lệ hàm lượng và các loại kính ghép khác nhau.
Do đó, hướng nghiên cứu chính của đề tài sẽ tập trung vào tỉ lệ hàm lượng gia cường và chủng loại kính ghép với nhau, phù hợp với điều kiện kỹ thuật ở Việt Nam. 10 Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép Chương 3: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA DẦM KÍNH GHÉP GIA CƯỜNG INOX Chương này giới thiệu cơ sở lý thuyết cần thiết trong luận văn, thiết lập các sơ đồ tính toán khối ứng suất, các biểu đồ quan hệ P-δ, các ứng xử dầm kính của mô hình lý thuyết đã được kiểm chứng thực nghiệm theo đề xuất của Louter [1]. Ngoài ra, tác giả cũng đề xuất mô hình tính toán lý thuyết phù hợp với các khảo sát thực nghiệm trình bày trong luận văn này. Cuối cùng là các nhận xét và kết luận chương.1 Mô hình tính toán lý thuyết của Louter [1]: Trong nghiên cứu của Louter, các loại mẫu dầm kính ghép được khảo sát gồm: dầm kính ghép gia cường inox với ba lớp kính thường (AN-AN-AN), dầm kính ghép gia cường inox với ba lớp kính bán cường lực (HS-HS-HS), dầm kính ghép gia cường inox với ba lớp kính cường lực (FT-FT-FT).
Kích thước và diện tích cốt gia cường đã được trình bày ở Bảng 2. Qua khảo sát thực nghiệm với sơ đồ uốn 4 điểm (Hình 2.10), Louter đã đề xuất biểu đồ quan hệ P-δ của các nhóm mẫu dầm kính ghép gia cường inox như ở Hình 3.1 dưới đây: Hình 3.1 Biểu đồ quan hệ P-δ của các nhóm mẫu dầm kính gia cường inox [1]. 11 Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép Mẫu dầm kính ghép gia cường inox được chọn trong mô hình tính toán lý thuyết của Louter [1] là dầm kính ghép có 3 lớp kính thường (AN-AN-AN) được kết dính với nhau bằng các lớp film SG, sau đây được gọi tắt là dầm kính AN-R.2 là biểu đồ ứng xử dầm kính AN-R mà Louter đề xuất đã được kiểm chứng bằng thực nghiệm, trong đó khi gia tải uốn ứng xử của dầm kính AN diễn biến theo các giai đoạn như sau: a) Vùng I: đàn hồi không nứt kính. b) Vùng II: kính bị nứt.
c) Vùng III: inox chảy dẻo. Vùng I : đàn hồi Vùng II : Nứt Vùng III : Chảy dẻo inox Hình 3.2 Biểu đồ ứng xử của dầm kính AN-R khi chịu tải trọng uốn [1].3 Sơ đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính AN-R đạt trạng thái phá hoại [1]. 12 Chương 3: Lý thuyết tính toán sức chịu tải của dầm kính ghép Biểu đồ ứng suất biến dạng khi dầm kính đạt trạng thái phá hoại uốn do Louter đề xuất được trình bày ở Hình 3. Trong đó, vùng kính chịu kéo bị phá hoại hoàn toàn không tham gia chịu lực; chỉ có lớp inox chịu kéo toàn bộ với lực tương ứng là Nre ; phần ứng suất vùng kính bị nén (màu xám phía trên) có dạng tam giác tuân theo định luật Hooke với lực nén tương ứng là Ngl .