Luận án tiến sĩ: Ứng xử chịu xoắn dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP - ĐH Thủy lợi

Nghiên cứu ứng xử chịu xoắn của dầm bê tông cốt thép gia cường bằng tấm FRP. Luận án tiến sĩ kỹ thuật phân tích hiệu quả kháng xoắn và ứng xử kết cấu.

• Tác giả: Nguyễn Vĩnh Sáng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Anh Dũng
• Trường học: Trường Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên cứu ứng xử chịu xoắn của dầm bê tông cốt thép được gia cường bằng các tấm FRP kết hợp
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2026
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan ứng xử chịu xoắn dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP

Nghiên cứu ứng xử chịu xoắn dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP là đề tài trọng điểm tại Đại học Thủy lợi. Trong các công trình kỹ thuật, cấu kiện dầm thường chịu tác động uốn, cắt và xoắn đồng thời. Hiện tượng xoắn thuần túy hoặc xoắn kết hợp làm suy giảm khả năng chịu lực rất nhanh. Vết nứt chéo xuất hiện sớm khiến dầm mất ổn định đột ngột. Việc gia cường bên ngoài bằng tấm sợi polyme (FRP) mang lại hiệu quả vượt trội. Vật liệu FRP sở hữu trọng lượng nhẹ, độ bền kéo cao và khả năng chống ăn mòn xuất sắc. Sợi carbon (CFRP) cùng sợi thủy tinh (GFRP) được dùng phổ biến nhất hiện nay. Khi bọc tấm FRP quanh tiết diện dầm, vật liệu này liên kết chặt chẽ với bề mặt bê tông nhờ keo epoxy chuyên dụng. Lớp bọc đóng vai trò tương tự cốt đai bổ sung, giúp giữ chặt lõi bê tông. Nghiên cứu thực nghiệm tại Đại học Thủy lợi tập trung phân tích sự phân bố ứng suất và biến dạng của tấm FRP. Các kết quả ban đầu khẳng định dầm gia cường có sức kháng xoắn tăng đáng kể so với dầm đối chứng. Phương pháp này mở ra hướng tiếp cận bền vững cho bảo trì kết cấu.

1.1. Bản chất cơ học khi dầm chịu tác động mô men xoắn

Mô men xoắn tạo ra trạng thái ứng suất cắt thuần túy trên tiết diện dầm. Các ứng suất tiếp này chuyển hóa thành ứng suất kéo chính và nén chính theo phương nghiêng khoảng 45 độ. Bê tông có cường độ chịu kéo rất thấp so với cường độ chịu nén. Do đó, các vết nứt xoắn hình thành nhanh chóng dọc theo bề mặt ngoài dầm. Khi vết nứt xuất hiện, độ cứng chống xoắn của dầm suy giảm nghiêm trọng. Cốt thép dọc và thép đai bên trong phải gánh chịu toàn bộ ứng suất kéo tiếp theo. Nếu tải trọng tiếp tục gia tăng, dầm sẽ bị phá hoại giòn không báo trước. Việc kiểm soát vết nứt xoắn là yếu tố cốt lõi trong an toàn công trình. Bổ sung tấm dán FRP bên ngoài giúp cản trở quá trình mở rộng vết nứt.

1.2. Vai trò gia cường kết cấu của vật liệu composite FRP

Vật liệu FRP gồm các sợi có cường độ cao ngâm tẩm trong nền nhựa polyme. Dòng vật liệu này mang nhiều ưu điểm nổi bật so với phương pháp dán bản thép truyền thống. FRP không bị rỉ sét trong môi trường ẩm ướt hoặc hóa chất xâm thực. Trọng lượng bản thân rất nhẹ giúp giảm tải trọng tĩnh phát sinh cho công trình. Quá trình thi công dán FRP diễn ra nhanh chóng và không cần thiết bị nâng phức tạp. Tấm FRP dán ngoài hoạt động như hệ đai gia cường chịu kéo hiệu quả. Khi bê tông nứt, tấm FRP kìm hãm sự trượt tách của các bề mặt nứt. Nhờ đó, ứng suất cắt được phân bổ đều trên toàn bộ chiều dài dầm. Vật liệu này giúp phục hồi và nâng cao khả năng chịu tải một cách bền bỉ.

II. Phân tích ứng xử chịu xoắn dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP

Phân tích cơ chế làm việc của dầm chịu xoắn gia cường FRP đòi hỏi xem xét nhiều hiện tượng phi tuyến phức tạp. Khi mô men xoắn tăng, bê tông vùng chịu nén xuất hiện hiện tượng mềm hóa. Chiều dày thành ống nén tương đương giảm dần theo mức độ nứt vỡ của vật liệu. Sự tương thích biến dạng tại các góc tiết diện trở nên mất cân bằng do sự tập trung ứng suất. Điểm yếu lớn nhất của kết cấu dán ngoài là hiện tượng bong tách sớm giữa lớp FRP và bê tông. Liên kết dính bám đóng vai trò truyền lực cắt trực tiếp giữa hai bề mặt vật liệu. Nếu bề mặt bê tông không được xử lý chuẩn xác, liên kết keo dễ bị phá hoại trước khi sợi FRP đạt cường độ chịu kéo giới hạn. Thêm vào đó, việc kết hợp giữa dầm đặc và dầm rỗng tạo ra sự khác biệt lớn về độ cứng chống xoắn. Mô hình lý thuyết giàn tương thích Mohr hoặc lý thuyết trường nén phi tuyến (CFT) cần hiệu chỉnh để đánh giá đúng ứng xử. Sự suy giảm độ cứng sau nứt diễn ra rất nhanh nếu cấu hình bọc không liên tục. Điều này đặt ra yêu cầu phải kiểm soát chặt chẽ biến dạng và cơ chế neo giữ.

2.1. Hiện tượng suy giảm độ cứng và nứt vỡ dưới tải xoắn

Dưới tác động của mô men xoắn thuần túy, sự biến dạng góc xoắn tăng dần theo từng cấp tải trọng. Trước khi nứt, dầm làm việc hoàn toàn trong trạng thái đàn hồi. Khi mô men đạt ngưỡng nứt, vết nứt xoắn xuất hiện đột ngột theo đường xoắn ốc quanh dầm. Độ cứng chống xoắn của cấu kiện sụt giảm nghiêm trọng ngay tại thời điểm này. Các thanh thép dọc bắt đầu chịu kéo dọc trục nhằm chống lại sự giãn dài của dầm. Thép đai và các tấm FRP bên ngoài bị kéo căng theo phương tiếp tuyến. Nếu cấu kiện không có đủ liên kết neo, vết nứt sẽ mở rộng rất nhanh. Sự nứt vỡ làm giảm diện tích hữu hiệu của vùng bê tông nén. Dầm chuyển nhanh sang giai đoạn biến dạng dẻo và suy thoái chịu lực.

2.2. Cơ chế bong tách tấm composite và giới hạn phá hoại

Bong tách tấm composite là dạng phá hoại điển hình và nguy hiểm nhất ở dầm gia cường FRP. Ứng suất cắt cục bộ tập trung rất lớn tại mép các vết nứt chéo của bê tông. Khi ứng suất này vượt quá cường độ dính bám của lớp keo, màng dán bắt đầu bong rộp. Sự bong tách có thể bắt đầu từ phần đáy dầm rồi lan nhanh lên các cạnh bên. Khi tấm FRP mất liên kết cơ học, ứng suất xoắn không thể truyền qua vật liệu gia cường. Dạng phá hoại này mang tính chất giòn và xảy ra tức thì. Tấm composite không thể phát huy hết khả năng chịu kéo vốn có của sợi. Do đó, việc nghiên cứu các giải pháp neo cơ học hoặc bọc kín toàn phần là yêu cầu bắt buộc để ngăn chặn bong tách sớm.

III. Giải pháp ứng xử chịu xoắn dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP

Để giải quyết các thách thức chịu xoắn, nghiên cứu tại Đại học Thủy lợi đề xuất giải pháp kết hợp thực nghiệm và mô hình giải tích nâng cao. Nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm trên hệ dầm bê tông đặc và rỗng với các cấu hình dán FRP đa dạng. Cấu hình bọc kín hoàn toàn theo chu vi mang lại hiệu quả kháng xoắn cao nhất. Ngoài ra, việc kết hợp giữa tấm sợi carbon (CFRP) và sợi thủy tinh (GFRP) giúp tối ưu hóa chi phí mà vẫn đảm bảo độ dẻo dai. Về mặt lý thuyết, phương pháp trường nén phi tuyến hiệu chỉnh (MCFT) kết hợp phép loại suy ống rỗng mỏng Onsongo được áp dụng triệt để. Mô hình này xem xét đầy đủ ứng suất kéo của bê tông sau nứt và biến dạng góc tại các góc tiết diện dầm. Một thuật toán lặp trên phần mềm MATLAB được xây dựng để giải hệ phương trình cân bằng và tương thích. Công cụ tính toán này cho phép dự báo chính xác toàn bộ đường cong quan hệ mô men xoắn và góc xoắn. Phương pháp đề xuất khắc phục các nhược điểm bảo thủ trong tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.

3.1. Kỹ thuật dán bọc và liên kết hybrid tấm CFRP kết hợp GFRP

Giải pháp dán kết hợp sợi carbon và sợi thủy tinh tạo nên hệ vật liệu lai hybrid giàu tiềm năng. Sợi CFRP có mô đun đàn hồi và cường độ kéo cực cao. Ngược lại, sợi GFRP có độ giãn dài khi đứt lớn và giá thành kinh tế. Việc xếp lớp xen kẽ giữa CFRP và GFRP nâng cao đáng kể độ dẻo dai của cấu kiện dầm khi chịu xoắn lớn. Kỹ thuật thi công đòi hỏi mài phẳng mặt bê tông và bo tròn góc cạnh với bán kính tối thiểu 20 mm. Lớp keo lót primer thẩm thấu sâu vào mao dẫn bê tông giúp tăng độ bám dính. Lớp vải bọc kín chu vi dầm đóng vai trò như đai gia cường liên tục ngoài tiết diện. Cấu hình này ngăn ngừa tách lớp sớm và tăng khả năng hấp thụ năng lượng.

3.2. Thuật toán mô hình hóa trường nén phi tuyến cải tiến

Thuật toán mô hình hóa được xây dựng dựa trên lý thuyết trường nén phi tuyến hiệu chỉnh kết hợp phép loại suy ống rỗng. Phương pháp này phân tích dòng ứng suất cắt chạy vòng quanh chu vi thành mỏng của dầm. Khi mô men xoắn tác dụng, chiều dày vùng nén và góc nghiêng của đường giàn nén liên tục thay đổi. Thuật toán thiết lập hệ phương trình phi tuyến gồm điều kiện cân bằng lực và tính tương thích biến dạng. Ngôn ngữ MATLAB được sử dụng để lập trình giải thuật lặp Newton-Raphson tự động. Chương trình nhanh chóng hội tụ nghiệm và xác định chính xác tải trọng nứt, mô men xoắn giới hạn cũng như góc xoắn tương ứng. Mô hình tính toán phản ánh chân thực ứng xử cơ học của dầm gia cường FRP trong mọi giai đoạn chịu tải.

IV. Kết luận ứng xử chịu xoắn dầm bê tông cốt thép gia cường tấm FRP

Kết quả nghiên cứu tại Đại học Thủy lợi mang lại nhiều đóng góp khoa học và thực tiễn giá trị. Việc gia cường dầm bê tông cốt thép bằng tấm composite FRP cải thiện rõ rệt khả năng chịu mô men xoắn. Phương pháp bọc kín toàn phần chu vi giúp dầm tăng sức kháng xoắn từ 40% đến hơn 80% so với kết cấu ban đầu. Tấm FRP khống chế độ mở rộng vết nứt chéo hiệu quả và tăng độ cứng xoắn sau nứt. Dạng phá hoại của dầm chuyển đổi linh hoạt theo cấu hình dán và tỷ lệ sợi gia cường. Mô hình tính toán cải tiến trên cơ sở lý thuyết trường nén phi tuyến cho độ chuẩn xác rất cao khi đối chiếu với số liệu thí nghiệm. Sai số giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm duy trì ở mức dưới 10%. Giải pháp này khẳng định tính khả thi vượt bậc trong việc sửa chữa, gia cố các công trình cầu đường và nhà cao tầng chịu tải trọng xoắn phức tạp. Các kỹ sư xây dựng có thêm cơ sở khoa học tin cậy để thiết kế và thi công hệ kết cấu dán ngoài an toàn, kinh tế.

4.1. Khả năng ứng dụng thực tiễn trong gia cố công trình

Công nghệ gia cường tấm composite FRP mở ra giải pháp tối ưu cho công tác đại tu kết cấu hạ tầng. Nhiều công trình cầu vượt, dầm biên nhà cao tầng và sàn công nghiệp thường xuyên đối mặt với mô men xoắn phát sinh ngoài dự kiến. Việc cấy thêm thép truyền thống đòi hỏi đục phá bê tông, tốn kém thời gian và làm suy yếu kết cấu cũ. Dán tấm FRP trực tiếp bên ngoài loại bỏ hoàn toàn các phiền toái này. Quá trình thi công gọn gàng, giảm thiểu tiếng ồn và duy trì sự lưu thông liên tục của công trình. Tuổi thọ của dầm được kéo dài thêm nhiều năm nhờ khả năng kháng hóa chất xuất sắc của lớp vật liệu polymer. Phương pháp đem lại giá trị kinh tế to lớn cho các dự án cải tạo hiện đại.

4.2. Khuyến nghị thiết kế và định hướng nghiên cứu tiếp theo

Để áp dụng phương pháp an toàn vào tiêu chuẩn xây dựng, kỹ sư cần tuân thủ nghiêm ngặt quy trình chuẩn bị bề mặt bê tông. Bán kính bo tròn tại các góc dầm cần đạt chuẩn để loại bỏ sự tập trung ứng suất cắt. Trong thiết kế, cấu hình bọc kín chu vi phải luôn được ưu tiên hơn dạng bọc chữ U khi dầm chịu xoắn thuần túy. Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung khảo sát độ bền mỏi dưới tải trọng xoắn chu kỳ đổi chiều. Tác động của nhiệt độ môi trường khắc nghiệt và bức xạ cực tím lên lớp keo epoxy dán ngoài cũng cần được đánh giá sâu rộng. Việc hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế quốc gia về FRP sẽ thúc đẩy mạnh mẽ chuyển giao công nghệ vào thực tiễn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những thập kỷ gần đây, việc sửa chữa và gia cường cho các công trình nhà và cầu bê tông cốt thép (BTCT) ngày càng trở nên phổ biến. Kết cấu BTCT có thể không đáp ứng được yêu cầu chịu lực do một số nguyên nhân như: thay đổi công năng sử dụng công trình, cập nhật và thay đổi các tiêu chuẩn tải trọng và tác động trong thiết kế, sai sót trong quá trình thiết kế và xây dựng, sự xuống cấp do điều kiện môi trường, chịu tác động của tải trọng vượt mức dự báo trước như động đất. Các cấu kiện kết cấu BTCT thường được gia cường để tăng khả năng chịu uốn, cắt hoặc nén dọc trục tùy thuộc vào điều kiện tác động của tải trọng và loại kết cấu.

Trong một số trường hợp, các cấu kiện kết cấu BTCT chịu mô men xoắn đáng kể như dầm đỡ ban công, các bản sàn có dạng công xôn, dầm công xôn, dầm cong, dầm cầu thang bộ trong công trình dân dụng; dầm rỗng dạng cong trong công trình cầu [1] (Hình 1). Do đó, cần có các phương pháp và quy định thiết kế để gia cường chịu xoắn cho dầm BTCT [2]. (a) Kết cấu cầu cong theo ACI 440.06- (b) Phá hoại xoắn của cầu Tacoma 08 [3] Narrows ở Hoa Kỳ [4] Hình 1 Kết cấu cầu và phá hoại do xoắn. Vật liệu polyme cốt sợi (Fiber Reinforced Polymer - FRP) bọc bên ngoài được sử dụng phổ biến trong gia cường kết cấu BTCT trong nhiều năm qua do có nhiều ưu điểm như trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn tốt, đặc biệt tại các góc cấu kiện, chi phí hợp lý, không dẫn điện, không nhiễm từ, cường độ cao và ít làm thay đổi hình dạng cấu kiện.

Tuy nhiên, ứng dụng của FRP cũng bị hạn chế với một số nhược điểm bao gồm: khả năng chịu nhiệt kém [5], làm việc đàn hồi, có tính giòn, không đánh giá được hư hại bên trong kết cấu BTCT khi phá hoại xảy ra, cường độ có thể suy giảm nhanh trong môi trường nhiệt độ thấp hoặc ẩm ướt [6]. Vật liệu tấm FRP có bốn dạng chính bao gồm 1 FRP cốt sợi các bon (CFRP), FRP cốt sợi aramid (AFRP), FRP cốt sợi thủy tinh (GFRP) và FRP cốt sợi bazan (BFRP) có các đặc trưng cơ học về mô đun đàn hồi, cường độ chịu kéo, biến dạng cực hạn và giá thành khác nhau [7]. Trong đó, CFRP là tấm sợi có cường độ lớn nhất, mô đun đàn hồi gần bằng thép và được sản xuất rộng rãi với các hình dạng khác nhau như vải sợi, tấm, thanh và lưới; điểm hạn chế FRP cốt sợi các bon là giá thành rất đắt và biến dạng cực hạn thấp [7, 8]. FRP cốt sợi bazan là một giải pháp thay thế rẻ tiền cho CFRP [9], bởi đá bazan rất dồi dào (chiếm 33% vỏ trái đất) [10], an toàn với người lao động khi khai thác và thân thiện môi trường.

Điểm nổi bật của BFRP là bám dính bề mặt tốt, biến dạng cực hạn lớn, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn tốt [11]; tuy nhiên, BFRP có mô đun đàn hồi, cường độ chịu kéo tương đối thấp. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá hiệu quả gia cường dầm BTCT chịu xoắn bằng tấm CFRP bọc ngoài [12]. Khả năng chịu xoắn của dầm gia cường được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, vẫn tồn tại các lo ngại do khả năng biến dạng cực hạn thấp của loại sợi này dẫn tới xảy ra dạng phá hoại giòn, đột ngột làm giảm cường độ, độ dẻo và hiệu quả gia cường [13].

Vấn đề này đặt ra cho các kỹ sư và nhà nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều loại tấm FRP để tăng cường cho các bộ phận kết cấu không đáp ứng được yêu cầu chịu lực [14]. Việc sử dụng tấm FRP kết hợp mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và kỹ thuật so với tấm sợi đơn. Các vật liệu FRP kết hợp có thể được tạo thành từ nhiều loại cốt sợi khác nhau như bazan, các bon, aramid và thủy tinh; mỗi loại có các đặc tính riêng về cường độ và biến dạng. Vật liệu mới được tạo ra bằng cách kết hợp hai loại vật liệu FRP có đặc tính cơ học khác nhau thông qua chất kết dính như keo epoxy.

Các nghiên cứu trước đây đã thực hiện sử dụng kết hợp tấm FRP cốt sợi các bon và bazan cho mục đích gia cường và sửa chữa kết cấu công trình [15]. Tấm CFRP được sử dụng rất phổ biến trong gia cường và sửa chữa công trình xây dựng nhờ cường độ và mô đun đàn hồi cao cũng như khả năng chịu được các điều kiện thời tiết khắc nghiệt [8, 16]. Trong khi đó, tấm BFRP mang lại nhiều lợi ích cho việc gia cường bởi chi phí thấp, thân thiện môi trường và biến dạng cực hạn cao [9, 10, 17]. Nhiều nghiên cứu đã thực hiện để xác định đặc trưng cơ học của vật liệu composite kết hợp, đặc biệt là vật liệu được tạo ra bởi FRP cốt sợi các bon - bazan thông qua chất kết dính [18-25].

Kết quả các nghiên cứu cho thấy tấm FRP kết hợp này cải thiện đặc tính cơ học gồm: biến dạng cực hạn so với FRP cốt sợi các bon, mô đun đàn hồi và cường độ tốt hơn FRP cốt sợi bazan. Đóng góp của sợi bazan trong tấm kết hợp làm quá trình đứt gãy xảy ra từ từ, không đột ngột. Bên cạnh đó, một số khuyến nghị sử dụng tấm FRP kết hợp các bon-bazan để gia 2 cường cho các bộ phận kết cấu BTCT cần quan tâm đến nhiệt độ cao [23]. Đồng thời, nghiên cứu ứng dụng kết hợp tấm FRP cốt sợi các bon-bazan cho thấy sự cải thiện đáng kể về khả năng chịu tải, chuyển vị và độ dẻo [25].

Việc gia cường kết cấu BTCT bằng tấm đơn FRP (CFRP, GFRP) tại Việt Nam được sử dụng rộng rãi trong thực tế, có nhiều nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã được thực hiện [26-32]. Tuy nhiên, trong các tài liệu trước đây chưa có nghiên cứu thực nghiệm hoặc tính toán về sử dụng kết hợp tấm FRP cốt sợi các bon và bazan để gia cường kết cấu BTCT chịu xoắn. Thực trạng kỹ thuật hiện nay cho thấy việc sử dụng tấm FRP kết hợp, liên kết bằng chất kết dính, để gia cường kết cấu vẫn là một chủ đề khá mới mẻ, đặc biệt là vật liệu kết hợp FRP cốt sợi các bon và bazan. Một số ít nghiên cứu sử dụng tấm FRP kết hợp để gia cường kết cấu chịu uốn, cắt hoặc nén dọc trục [25, 33-35].

Chưa có nghiên cứu nào sử dụng tấm FRP kết hợp để gia cường kết cấu BTCT chịu xoắn thuần túy. Với lý do trên, đề tài “Nghiên cứu ứng xử chịu xoắn của dầm bê tông cốt thép được gia cường bằng các tấm FRP kết hợp” được lựa chọn trong nội dung nghiên cứu của luận án này. Mục tiêu nghiên cứu của luận án Nhằm có thêm sự hiểu biết về ứng xử chịu xoắn của dầm BTCT được gia cường bằng vật liệu FRP kết hợp, luận án tiến hành các công việc với các mục tiêu cụ thể sau: - Xây dựng được mô hình dự báo ứng xử qua các giai đoạn làm việc, khả năng chịu lực và dạng phá hoại dầm BTCT gia cường bằng tấm FRP kết hợp chịu xoắn thuần túy. - Xác định được ứng xử và hiệu quả gia cường bằng tấm FRP kết hợp cho dầm đặc và rỗng BTCT chịu xoắn thuần túy thông qua nghiên cứu thực nghiệm.

- Xác định được một số yếu tố ảnh hưởng đến ứng xử tổng thể và khả năng chịu xoắn đối với dầm đặc và rỗng BTCT được gia cường bằng tấm FRP kết hợp bằng mô hình tính toán đề xuất. Đưa ra được một số khuyến nghị cho công tác thiết kế, sửa chữa gia cường kết cấu BTCT chịu xoắn. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của luận án là dầm đặc và rỗng BTCT tiết diện chữ nhật được gia cường bằng các tấm FRP kết hợp.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu ứng xử chịu xoắn thuần túy của dầm đặc và rỗng BTCT tiết diện chữ nhật được gia cường bằng các tấm FRP kết hợp, tải trọng tác dụng dạng tĩnh. 3 - Vật liệu gia cường là tấm FRP cốt sợi các bon và bazan, chất kết dính (vật liệu nền) bằng keo epoxy: + Tấm FRP cốt sợi các bon (CFRP) có cường độ chịu kéo của sợi khô đến 4200 MPa, mô đun đàn hồi chịu kéo của sợi 253 GPa.

+ Tấm FRP cốt sợi bazan (BFRP) có cường độ chịu kéo của sợi khô đến 2100 MPa, mô đun đàn hồi chịu kéo của sợi 91 GPa. + Chất kết dính bằng keo epoxy có cường độ chịu kéo đến 50 MPa, cường độ dính bám 3 MPa. - Cấu hình bọc gia cường là bao quanh mặt cắt ngang tiết diện dầm, hướng sợi 90o so với dọc trục dầm. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu của luận án được thực hiện dựa trên hai phương pháp chính là nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm, cụ thể như sau: - Nghiên cứu lý thuyết được thực hiện trên cơ sở kế thừa, tổng hợp và phân tích các nghiên cứu trong nước và nước ngoài về dầm BTCT được gia cường bằng tấm FRP kết hợp nhằm xác định phương pháp tính toán và xây dựng mô hình dự báo ứng xử qua các giai đoạn chịu tải, dạng phá hoại xảy ra.

- Nghiên cứu thực nghiệm: thực hiện chương trình thí nghiệm trên quy mô vật liệu để xác định ứng xử và đặc trưng cơ học của tấm FRP kết hợp (cốt sợi các bon và bazan). Nghiên cứu thực nghiệm trên quy mô kết cấu nhằm xác định ứng xử của kết cấu được gia cường, qua đó, giúp hoàn thiện cơ sở lý thuyết đã được phân tích và đề ra được phương pháp thiết kế thích hợp. Trong phần nghiên cứu thực nghiệm kết cấu được chia thành hai nhóm: nhóm dầm đặc và nhóm dầm rỗng không gia cường và có gia cường bằng tấm CFRP, BFRP và CFRP-BFRP kết hợp. Bên cạnh đó, nghiên cứu thực nghiệm đóng vai trò để kiểm chứng mô hình tính toán, đánh giá độ chính xác và tính ứng dụng của mô hình đề xuất trong nghiên cứu lý thuyết.

Từ đó, các tham số ảnh hưởng đến ứng xử tổng thể và khả năng chịu xoắn đối với dầm đặc và rỗng BTCT được gia cường bằng các tấm FRP kết hợp được đánh giá bằng mô hình đề xuất. Các tham số khảo sát bao gồm: chiều dày thành dầm rỗng, hàm lượng và tỷ lệ hàm lượng FRP cốt sợi các bon và bazan, hàm lượng cốt thép đai, hàm lượng cốt thép dọc và cường độ chịu nén của bê tông.