1. Trang Chủ
  2. Kiến trúc - Xây dựng
  3. Nghiên cứu thực nghiệm làm việc dầm bê tông có cốt polyme sợi thủy tinh so với dầm bê tông cốt thép

Nghiên cứu thực nghiệm làm việc dầm bê tông có cốt polyme sợi thủy tinh so với dầm bê tông cốt thép

Bài viết này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về sự làm việc chịu uốn của dầm bê tông cốt thủy tinh (GFRP) và cốt thủy tinh kết hợp cốt thép so với dầm bê tông cốt thép. Sáu dầm bê tông được gia cường bởi cốt thép và cốt GFRP đã được thí nghiệm cho đến khi dầm bị phá hoại. Ứng xử của dầm trước và sau khi nứt, từ khi cốt thép chảy dẻo đến khi dầm bị phá hoại được trình bày thông qua quan hệ tải trọng - độ võng. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học N

Thể loại Tài liệu miễn phí Kiến trúc - Xây dựng

Số trang 4

Ngày tạo 4/6/2023 2:55:08 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.72 M

Tên tệp

Tải Nghiên cứu thực nghiệm làm việc dầm bê tông có cốt... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM LÀM VIỆC DẦM BÊ TÔNG CÓ CỐT POLYME SỢI THỦY TINH SO VỚI DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP Lê Công Bằng*, Nguyễn Lâm Bình, Trịnh Minh Duy, Trần Ngọc Thạch, Nguyễn Mai Chí Trung Trường Đại học Quy Nhơn *Tác giả liên lạc: congbang2258@gmail.com TÓM TẮT Bài báo này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về sự làm việc chịu uốn của dầm bê tông cốt thủy tinh (GFRP) và cốt thủy tinh kết hợp cốt thép so với dầm bê tông cốt thép. Sáu dầm bê tông được gia cường bởi cốt thép và cốt GFRP đã được thí nghiệm cho đến khi dầm bị phá hoại. Ứng xử của dầm trước và sau khi nứt, từ khi cốt thép chảy dẻo đến khi dầm bị phá hoại được trình bày thông qua quan hệ tải trọng - độ võng. Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng chịu lực của dầm có cốt GFRP lớn hơn gần hai lần so với dầm bê tông cốt thép. Từ khóa: Cốt sợi thủy tinh (GFRP), cốt thép, độ võng, bề rộng vết nứt. AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE BEHAVIOUR OF GLASS FIBER-REINFORCED POLYMER (GFRP) RC BEAM IN COMPARISON WITH STEEL RC BEAM Le Cong Bang*, Nguyen Lam Binh, Trinh Minh Duy, Tran Ngoc Thach, Nguyen Mai Chi Trung Quy Nhon University *Corresponding Author: congbang2258@gmail.com ABSTRACT This paper presents an experimental study on the behaviour of glass fiber- reinforced polymer (GFRP) RC beam in comparison with steel RC beam. Six concrete beams are reinforced by reinforcing bars and GFRP reinforcement. These beams were tested until they were collapsed. The behaviour of the beams post- and pre-cracking, yielding steel and failure are presented through the load – deflection relationship. Experimental results show that the bearing capacity of GFRP beams is nearly double that of the RC beams. Keywords: Glass fiber-reinforced polymer (GFRP), steel, deflection, crack width. TỔNG QUAN Ưu điểm của cốt GFRP: cường độ chịu Cốt thủy tinh (GFRP) là vật liệu kéo cao gấp ba đến bốn lần và có khối composit được chế tạo và sử dụng từ lượng riêng bằng 1/4 đến 1/6 (GFRP: những thập niên 70 của thế kỷ 20 tại 1,25-2,1 g/cm3) so với cốt thép thường Mỹ, sau đó được nghiên cứu và phát (Thép: 7,9 g/cm3), bền trong môi triển ra nhiều nước khác trên thế giới trường axit và bazơ, không có tính như: Trung Quốc (1982), các nước nhiễm từ. Cốt GFRP rất phù hợp với Châu Âu (1986) và Nhật Bản (1990) môi trường chịu xâm thực mạnh như (Lau et al., 2010; Nguyễn Hiệp Đồng các công trình ở vùng ven biển, hải đảo và cộng sự, 2016; Trần Ngọc Thạch và của nước ta. cộng sự, 2018). Nhược điểm của cốt GFRP: làm việc 607
  2. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học đàn hồi cho đến khi bị đứt, không có hơn phá hoại giòn do vỡ bê tông vùng thềm chảy, hình 1. Mô đun đàn hồi nén (Nguyễn Hùng Phong, 2014). thấp do đó vết nứt trong kết cấu bê tông Ở nước ta, gần đây thanh GFRP đã cốt GFRP hình thành sớm hơn và rộng được chế tạo. Việc nghiên cứu để nâng hơn so với kết cấu bê tông cốt thép cao hiệu quả sử dụng thanh GFRP (BTCT), đồng thời cốt GFRP chịu lửa trong xây dựng công trình là rất cần kém. thiết. Với sự giúp đỡ cung cấp các Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới thanh GFRP từ Trường Đại học Giao đã sử dụng thanh polymer cốt sợi thủy thông vận tải, nhóm tác giả đã tiến tinh (Glass Fiber Reinforced Polymer hành nghiên cứu thực nghiệm cho sáu – FRP) để làm cốt gia cường cho kết dầm BTCT, dầm BTCT kết hợp cốt cấu bê tông. Trong các loại kết cấu bê GFRP và dầm bê tông cốt GFRP. tông sử dụng cốt GFRP, cấu kiện chịu Nghiên cứu này được thực hiện tại uốn như dầm, bản được sử dụng phổ phòng thí nghiệm kết cấu công trình biến nhất do phát huy được đặc tính của Trường Đại học Quy Nhơn, đã của thanh GFRP là có cường độ chịu phân tích ứng xử và khả năng chịu lực kéo cao, nhưng cường độ chịu nén khá của các dầm, qua đó đưa ra các khuyến thấp. Sự phá hoại kéo đứt của thanh nghị cho việc thiết kế và thi công dầm GFRP là tương đối đột ngột. Do đó, bê tông cốt GFRP đạt hiệu quả cao trong tiêu chuẩn của nhiều nước xem hơn. trường hợp phá hoại này là nguy hiểm Hình 1. Biểu đồ ứng suất - biến dạng VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP mục đích để kiểm tra sự hội tụ của kết NGHIÊN CỨU quả và làm tham chiếu cho các dầm Vật liệu còn lại; một dầm B2_CI_GFRP_C20 Mẫu thí nghiệm là sáu dầm bê tông có được gia cường cốt thép ở mặt trên và cùng kích thước 0.120.15x1 m. Cốt cốt GFRP ở mặt dưới của dầm, mục đai trong tất cả các dầm dùng cốt thép đích để đánh giá khả năng chịu lực của nhóm CI, đường kính 6 mm, khoảng dầm khi thay cốt thép trong vùng kéo cách giữa các đai là 75 mm. Cốt dọc bằng cốt GFRP; một dầm dùng cốt thép nhóm CI và cốt GFRP có B3_CI_GFRP_C40 có cấu tạo giống cùng đường kính 8 mm. Sáu dầm bê dầm B2_CI_GFRP_C20 nhưng chiều tông, trong đó có ba dầm BTCT dày lớp bê tông bảo vệ được tăng lên B1_CI_C20 được thiết kế giống nhau, thành 40 mm, mục đích để nghiên cứu 608
  3. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học ảnh hưởng của chiều cao làm việc đến bê tông vùng nén và khả năng chịu lực khả năng chịu lực của dầm có cốt của dầm. Chi tiết về mẫu thí nghiệm GFRP so với dầm BTCT; một dầm được trình bày trong Bảng 1, các mặt B4_GFRP_C20 được gia cường cốt cắt tiết diện ngang của mẫu và gia công GFRP ở cả mặt trên và mặt dưới của chế tạo mẫu xem Hình 2 và Hình 3. dầm, mục đích để khảo sát ứng xử của Hình 2. Mặt cắt các mẫu thí nghiệm Hình 3. Gia công chế tạo mẫu dầm BTCT và bê tông cốt GFRP Bảng 1. Chi tiết mẫu thí nghiệm Cốt dọc Lớp bê Số Hàm Mặt tông STT Tên mẫu lượng Mặt dưới lượng trên bảo vệ (mẫu) dầm  (%) dầm (mm) 1 B1_CI_C20 3 28 - 28 - CI 0.70 20 CI 2 B2_CI_GFRP_C20 1 28 - 28 - 0.70 20 CI GFRP 3 B3_CI_GFRP_C40 1 28 - 28 - 0.70 40 CI GFRP 4 B4_GFRP_C20 1 28 - 28 - 0.70 20 GFRP GFRP Giải thích ký hiệu tên mẫu: (B): dầm (CI): cốt thép nhóm CI (GFRP): cốt thủy tinh (C): chiều dày lớp bê tông bảo vệ. Tại các vị trí gối tựa và vị trí tác dụng dầm được cho trong Bảng 2, trong đó, tải trọng, các tấm thép kích thước cường độ chịu nén của bê tông ở 28 1201008 mm được đặt vào trong ngày tuổi được xác định từ việc nén ba dầm để tránh sự tập trung ứng suất. Các mẫu chuẩn 150150150 mm, cường dầm được quét vôi để dễ quan sát vết độ chịu kéo của thanh GFRP được nứt. Tính chất cơ lý của vật liệu chế tạo cung cấp bởi nhà sản xuất. Bảng 2. Tính chất cơ lý của vật liệu 609
  4. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học Bê tông Cốt thép (8 – CI) Thanh GFRP (8) Cấp Độ R28 Giới Giới Mô Giới Giới Mô độ sụt (MPa) hạn hạn đun hạn hạn đun bền (cm) chảy, bền, đàn chảy, bền, đàn fy fu hồi, Es fy fu hồi, (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Efrp (MPa) B20 10.5 29.32 394.14 520.78 21×104 Không 1036,9 45×103 có Phương pháp nghiên cứu biệt so với dầm bê tông cốt thép thông Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực thường. Vết nứt của dầm bê tông cốt nghiệm. GFRP nhiều hơn dầm bê tông cốt thép, Sơ đồ thí nghiệm là dầm đơn giản chịu đồng thời bề rộng và chiều cao của vết uốn tại bốn điểm, hai đầu kê lên gối cố nứt cũng lớn hơn. Phá hoại của dầm định và gối di động. xảy ra do đứt cốt GFRP là khá đột ngột, đặc biệt khi hàm lượng cốt nhỏ hơn KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN hàm lượng cân bằng. Các dầm được gia tải đến tải trọng P  Khả năng chịu lực của dầm bê tông cốt 6 kN thì xuất hiện vết nứt ở bê tông GFRP cao hơn gần hai lần so với dầm vùng kéo. Tải trọng tiếp tục tăng thì vết bê tông cốt thép thông thường khi có nứt phát triển dần lên vùng bê tông cùng hàm lượng cốt. Độ võng của dầm chịu nén, đạt gần 90% chiều cao của bê tông cốt GFRP lớn hơn khá nhiều so dầm và có bề rộng vết nứt vượt quá với dầm bê tông cốt thép. giới hạn nứt cho phép, theo (ACI Trong thời gian tới, để có thể ứng dụng 440.1R-06, 2006) giới hạn bề rộng vết rộng rãi cốt GFRP vào công trình xây nứt là 0.7mm với kết cấu trong nhà. dựng, cần có nhiều nghiên cứu thực nghiệm hơn nữa để hiểu rõ hơn về ứng KẾT LUẬN xử của kết cấu khi sử dụng loại cốt này. Nghiên cứu thực nghiệm về dầm bê Cần xây dựng tiêu chuẩn thiết kế dựa tông cốt GFRP cho thấy sự làm việc trên điều kiện xây dựng và sản xuất cốt chịu uốn của dầm có nhiều điểm khác GFRP tại Việt Nam. TÀI LIỆU THAM KHẢO NGUYỄN HIỆP ĐỒNG, ĐỖ TRƯỜNG GIANG VÀ PHẠM PHÚ TÌNH (2016). Nghiên cứu ứng xử của dầm bê tông cốt thủy tinh (GFRP) bằng thực nghiệm trên tiết diện thẳng góc. Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XII, tr. 465-471. NGUYỄN HÙNG PHONG (2014). Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của dầm bê tông có cốt polyme sợi thủy tinh hàm lượng thấp. Tạp chí Xây dựng Việt Nam, 9: 61-65. 610
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học