CHƯƠNG 1. TONG QUAN VÈ CÔNG NGHỆ UNG DỤNG VAT LIEU TONG HỢP. COMPOSITE GIA CUONG CAU BÊ TONG COT THÉP TRONG XÂY DUNG CÔNG TRINH. 11 TINH HÌNH UNG DỤNG VAT LIEU TONG HOP GIA CƯỜNG KET CAU BE TONG COT THÉP TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH.
Tinh hình nghiên cứu ngoài nước “Theo thời gian, hiu hốt các công trình xây dựng bing vật liệu bé tông, bê tông cốt thép bị suy giảm khả năng chịu lực vì tiếp xúc thường xuyên với môi trường không thuận lợi như nắng, mưa, nước mặn, chua. Các kết cầu chịu lực không còn giữ được nguyên ven điều kiện và khả năng chịu tải như ban đầu. Điễn hình là các vết nứt xuất hiện với bé rộng và một độ lớn hơn giới hạn cho phép. BE mặt cầu kiện cũng như điện tích cốt thép bi ăn mòn do xâm thực và ri, Ngoài ra, do các tác động phụ thuộc thời sian như từ biển, co ngớt, mỗi.
cường độ của bê tông cũng bị suy giảm nhiều dẫn đến kết cấu làm việc tong điều kiện bắt lợi Nur vậy, để đảm bảo cho việc duy tr khai thác, kéo dài thời gian làm việc của sông tinh, một loạt các phương pháp thay mới cũng như sia chữa ning cắp đã được ứng dụng. Phương pháp thay mới hoàn toàn kết cấu đồi hỏi kinh phí lớn và để giải quyết cho cả một hệ ông gồm rất nhiễu công tình thủy lợi thì nó thể hiện sự không khả thi cũng như hiệu qua kin tẾ, cả ngắn hạn lẫn lâu đài. Phương pháp sữa chữa. gia cường, cải thiện điều kiện về sức kháng cũng như điều chỉnh tải trọng the động tô ra hiệu quả hơn về kinh tế kỹ thuật trong điều kiện nước ta hiện nay.
Một trong số đổ là giải pháp gia cường kết cầu cũ bằng việc sử dụng các tắm sợi thủy tỉnh hoặc sợi các- bon để din vào bE mặt phía chịu kéo của cấu kiện. Giải pháp này có thé làm phục hồi tr lại một phần cũng như nâng cao sức chịu tải của kết edu để phù hợp với yêu cầu khai thác, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật kì sPỨuanất)g § ° 001s 008 Điển dạng ” » Hình 1. 1a) Ủng suét-bién dạng của vật liệu cắt sợi carbon và sợi thủy tình b) Ví đụ về Äết cắt lãng cường bởi tm sợi composite ‘Vat liệu tổng hợp cốt sợi thủy tinh hoặc các-bon có độ bền chống xâm thực cao, hoặc có thể nói là rất ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường xâm thực. Đây là một ưu điểm chính khi so với vật liệu thép.
Ngoài ra, về mặt chịu lực thì các vật liệu phi kim loại này có mô dun din hai thường nhỏ hơn thép nhưng cường độ chịu lực tối hạn thường lớn hơn nhiều so với thép (Hình 1a). Nhờ mô đun din hồi nhỏ hơn thép do đó vật liệu này khá phù hợp cho việc tăng cường độ cứng chịu lực của mặt cắt cầu kiện kh vẫn cho phép một phn nào độ biển dang của kết cầu trong vùng chịu kéo. Kết hop với ưu điểm cường độ chịu lực cao thì việc sử dụng tim composite từ sợi các-bon hoặc thủy tỉnh cho phép vừa tăng tính đẻo vừa tăng khả năng chịu lực của cấu kiện, điều này không chỉ thích hợp cho tải trọng tinh và hoạt tải thông thưởng, mà còn thích hợp cho việc chịu lực động lớn như động đi Sử dụng tắm composite để gia cường sức chịu tái cho cầu kiện chịu lực được thực. hiện bằng cách ding keo dán trên bÈ mặt của cấu ki (Hình 1b).
Tay theo mục dich gia cường mà tim composite được dn tại vị tí thích hợp. Đối với cầu kiện chịu tốn thì tấm gia cường thường được dần tại BE mặt vùng chịu kéo (vũng xuất hiện xết nứt tắn), Nếu mục dich sự gia cường là về sức kháng cất tì am còn được dán ở cạnh bên Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của mặt cất. Đối với cấu kiện chịu nén như cột, th tắm gia cường có thé dần xung cquanh tạo thành lớp vỏ bọc quanh cột, và điều này không chỉ giúp cột thêm sức kháng. mà sức khẳng nén cũng được cải thiện rất nhiễu nhờ hiệu ứng nén kiểm chế (confined) được kích hoạt do sự có mặt của lớp vỏ bọc bằng chat liệu chịu kéo tốt hon rit nhiều so với bể tông Keo dính dùng để liên kết giữa tắm composite và bê tông đóng vai trd quyết định đến sự làm việc chủng giữa kết cầu bê tổng cốt tiếp và tim gia cường, Với sự phát triển mạnh mẽ về sông nghệ vật liệu hiện nay có thé đảm bảo được sự dính bám giữa hai loại vật liệu trên ngay cả trong trường hợp chịu ải trọng lớn.
Tuy nhiên, ty theo mức độ sử dụng tim gia cường vị tí phá boại của hệ kết cấu liên hợp có thể không phải ở vùng dính bám ma ở các vàng khác trong mặt cắt b tông do sự phân bổ lại ứng suất biến dạng trong mặt cắt sau khi gia cường Ứng xử của kết cấu sau khi được gia cường rit phức tạp, vì nó phụ thuộc vào trạng thái làm việc trước đó của chính bản thân nó. Ngoài ra, đối với các cấu kiện bằng. bê tông cốt thép. các yếu tổ như từ biến, co ngs, phi tuyển vật liệu và ảnh hưởng của các vết nứt làm cho ứng xử của kết cầu càng thêm phức tạp.
Nh vậy, sự làm việc của u sau khí gia cường đựa trên sự tích lầy ứng s bi dạng của kết cầu trước đó và cả sự phân bổ lại độ cứng khi tắm gia cường tham gia chịu lực. Do bê tông trong cường độ, nên việc gia cường với mật độ quá ít hay quá nhiễu tắm sợi thủy tỉnh hay các-bon đều dẫn đến trạng thái phá hoại mới của kết cấu có thể bắt lợi và không hiệu quả trong công tác gia cường. Việc xác định mức độ gia cường, do vậy, là một vẫn đỀ quan trọng quyết định tính hiệu quả cia phương pháp gia cường này Trong hướng dẫn thi ké và thi công kết cầu gia cường bằng tắm composite ACL -4402R-08 [6], vì tinh phúc tạp của ứng xử chịu tải của kết cầu được gia cường nên có một số điểm trong tinh toán thiết kế thông thường đã được bỏ qua, ví dụ như các điều kiện trong trang thái giới hạn sử dung rong vết nứt của bê tông vùng. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chịu kéo.
So với kết cấu sử dụng cốt thép bình thường, việc gia cường bằng lắm composite đã làm thay đối ứng xử của bê tông vùng chịu kéo mà ở đây là hiệu ứng chịu kéo chung giữa bê tông và cốt th thép, cũng như với tắm gia cường composite (effect of tension stiffening). Hiệu ứng này phụ thuộc vào trạng thái biển dạng của thé chịu kéo vat hiện tinh phi tuyén của ứng xử của kết cầu bê tông cốt thép được gia cường bing tắm composite. Một trong số dạng phá hoại dién hình của kết cấu bê tông cốt thép được gia cường bằng tim composite là sự bóc tách của tắm gia cường khỏi bé mặt cầu kiện. Ứng xử này được quyết định bởi chất lượng keo dính, độ nhám va chất lượng bê tông bé mặt cấu kiện vũng gia cường và cường độ ti trong.
Khi kết cấu bị nứt xiên do lực cắt. chuyển vị không bằng nhan của hai phin cạnh vết nứt có thé tạo ra lực gây tách tắm gia cường và dẫn đến kết cấu bị phá hoi. “Trong khoảng 10 năm gin đây, có nl se làm việc của tắm gia cường composite với các loại vật liệu khác nhau như gỗ, bê tông cốt thép cũng như với nhiều dang công tình khác nhau, đặc biệt à công tình cầu, được công bổ trên thể giới “Các img dụng của phương pháp gia cường này ngoài công trình cầu cũng có thể thấy ở sông trình nhà và các công tình dân dụng khác. Đối với công tình thủy lợi như cổng, thì độ âm của công trinh luôn ở mức độ cao và di yêu cầu những phẩm chất đặc biệt eo đính, lửa tim gia cường và bề mặt ất cấu bê tông cốt thép.
Do đặc thù phức tp trong điều kiện làm việc của các kết cầu chịu lực trong công tình thủy lợi nên sác nghiên cứu ứng đụng của phường pháp gia cường trên vẫn còn để mở và chỉ một số ítnghiên cứu được tim thấy 1. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, phương pháp gia cường bing tim sợi composite là rit mới m và chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu để xem xét sự phù hợp của phương pháp trong k iu công trình. Có một số ít tài liệu khoa học liên quan nhưng chủ yếu chỉ mang tính giới thiệu. Trong ngành giao thông có vài công tình cầu được nghiên cứu theo Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hướng sử dụng phương pháp gia cường này để ning cao khả năng chịu tai của cầu nhằm đáp ứng được lưu lượng xe nặng ngày càng lớn.
Tuy nhiên, việc tính toán thiết KẾ cho công tác gia cường hoàn toàn phụ thuộc vào đơn vị tư vin ở nước ngoài. Những hiểu biết về lĩnh vực này từ các dự án đã và đang triển khai là rất hạn chế. Trong ngành thủy lợi, giải pháp gia cường này chưa được sp dụng cho một công trình nào Như vậy, để ứng dụng và làm chủ được công nghệ gia cường kết cấu bê tông cốt thếp bằng vật liệu composite thì việc tghiên cứu ứng xử: la các cầu nBTCT thông ‘qua quan trắc và phân tích các quan hệ ứng suất biến dạng và diễn biển của chúng theo thời gian dưới các loại tải trọng và tác dụng khác nhau là rất cần thiết. Việc quan trc và phân h cần được hành một cách bài bản bằng lý thu L khảo sát trên mô.
hình vật lý và mô hình số, và thứ nghiệm ở công trình thực tế 1.2 ĐÁNH GIÁ VÀ PHAN LOẠI NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG, MỨC ĐỘ SUY GIẢM KHẢ NANG CHIU LỰC CUA CÁC CONG DƯỚI DAP Trên cơ sở kết quả khảo sát biện trạng một số công dưới đập khu vực miễn núi phía Bắc, có thể phân loại nguyên nhân hư hỏng, mức độ suy giảm khả năng chịu lực “của công trình như sau: a). Hong các khớp nối: Nền cổng lần không đều do địa chất xu không được xử lý, hoặc biện pháp xử lý chưa hợp lý Phân đoạn cổng và bổ trí các khỏp nỗi không hợp ý: “Thiết kế khớp nối chưa hợp lý. “Thi công khớp nổi không đảm bảo kỹ thuật b). Đây cổng bị xói This kế không có biện pháp chống xi do ưu tốc lớn và do chân không gây ra Thi công đáy cổng không đảm bảo chất lượng.
Bê tông day cổng giảm cường độ do nước hi có chit gây ăn mòn, xăm thực ©). Cổng bị đột và mục.