I. Giới thiệu về gia cường FRP
Gia cường bằng FRP (Fiber Reinforced Polymer) là một phương pháp hiện đại được sử dụng để tăng cường khả năng chịu lực cho các kết cấu bê tông cốt thép. Khung bê tông cốt thép (BTCT) thường gặp phải vấn đề suy giảm khả năng chịu lực khi bị cháy, do đó việc áp dụng công nghệ FRP là cần thiết. Nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả của việc gia cường khung bê tông cốt thép bị cháy bằng FRP, từ đó cung cấp giải pháp khắc phục cho các công trình sau hỏa hoạn. Theo một số nghiên cứu, việc gia cường bằng FRP không chỉ giúp phục hồi khả năng chịu lực mà còn gia tăng độ bền cho kết cấu. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các vụ hỏa hoạn ngày càng gia tăng, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản.
II. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng FRP
Nghiên cứu về việc gia cường FRP cho khung bê tông cốt thép đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới. Nhiều tác giả đã chỉ ra rằng việc gia cường bằng FRP có thể cải thiện đáng kể tính năng chịu lực của các kết cấu bê tông cốt thép bị cháy. Một nghiên cứu của Venkatesh cho thấy các cột BTCT được gia cường FRP có khả năng kháng cháy tốt hơn so với các cột không gia cường. Điều này chứng tỏ rằng vật liệu gia cường có khả năng bảo vệ và duy trì tính toàn vẹn của kết cấu trong điều kiện khắc nghiệt. Việc sử dụng FRP trong xây dựng không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu thời gian thi công, nhờ vào trọng lượng nhẹ và khả năng thi công dễ dàng của nó.
III. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm
Nghiên cứu này được thực hiện thông qua các thí nghiệm với ba khung BTCT, trong đó có một khung đối chứng không bị cháy và hai khung bị cháy trong thời gian 45 phút và 75 phút. Vật liệu gia cường sử dụng là tấm CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Các khung này sẽ được gia tải ngang cho đến khi bị phá hoại. Kết quả cho thấy rằng khung BTCT bị cháy có khả năng chịu lực giảm đáng kể so với khung đối chứng. Sự phát triển của vết nứt và bong tróc bê tông không chỉ phụ thuộc vào thời gian cháy mà còn vào nhiệt độ khi cháy. Tại các vị trí được gia cường bằng FRP, không xảy ra sự phá hoại, cho thấy tính hiệu quả của phương pháp này trong việc khôi phục khả năng chịu lực cho khung BTCT.
IV. Kết quả nghiên cứu và phân tích
Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng việc gia cường bằng FRP đã giúp khôi phục một phần khả năng chịu lực của khung bê tông cốt thép bị cháy. Tuy nhiên, không thể hoàn toàn ngăn chặn sự phá hoại ở các vị trí liên kết tại chân cột. Đặc biệt, độ cứng của khung sau khi gia cường vẫn chưa đạt được mức tối ưu như ban đầu. Việc thiết kế gia cường với hai lớp FRP đã cho thấy khả năng phục hồi nhất định, nhưng không thể hoàn toàn khôi phục lại trạng thái ban đầu của khung. Điều này chỉ ra rằng cần có những nghiên cứu tiếp theo để tối ưu hóa thiết kế gia cường nhằm nâng cao hiệu quả và độ bền của các kết cấu chịu lửa.
V. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu về gia cường FRP cho khung bê tông cốt thép bị cháy không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc nâng cấp, cải thiện các công trình sau hỏa hoạn, giúp khôi phục khả năng chịu lực và bảo vệ an toàn cho người sử dụng. Việc lựa chọn vật liệu gia cường phù hợp là rất quan trọng trong quá trình thi công. Thêm vào đó, nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực xây dựng, nhằm phát triển các giải pháp hiệu quả hơn cho các kết cấu chịu lửa.
