Nghiên cứu tính toán gia cường sức kháng cắt, sức kháng uốn dầm bê tông cốt thép bằng cách dán tấm sợi thủy tinh
Cơ sở khoa học và thực tiễn của việc chọn đề tài
Nước ta nằm trong khu vực nhiệt đới ẩm, lại có một hệ thống lớn các kết cấu bê tông cốt thép được xây dựng cách đây nhiều năm; đến nay phần lớn các kết cấu đó đã bị xuống cấp do tác động của môi trường, do nhiều năm chúng ta không có điều kiện duy tu, bảo dưỡng thường xuyên. Theo các số liệu thống kê hiện nay rất nhiều kết cấu bê tông cốt thép cũ đang cần sửa chữa và làm mới ngay; tuy nhiên, không thể đảm bảo nguồn kinh phí để đầu tư xây dựng hàng loạt các công trình mới. Vì vậy phương án sửa chữa tăng cường các kết cấu bê tông cốt thép để duy trì sự làm việc thêm nhiều thời gian nữa là cần thiết.
Với sự phát triển, tiến bộ của khoa học và công nghệ vật liệu trong lĩnh vực ngành xây dựng đã có nhiều biện pháp sửa chữa, tăng cường khả năng chịu lực cho kết cấu đã được áp dụng tùy thuộc vào tình hình làm việc thực tế của kết cấu. Một trong các công nghệ đã và đang được áp dụng là gia cường kết cấu bằng tấm sợi thủy tinh. Với những ưu điểm chính như: cường độ chịu kéo rất cao; bền và không han gỉ, ít chịu ảnh hưởng của môi trường; sức chịu mỏi tốt hơn thép; nhẹ, dễ vận chuyển, lắp đặt, thi công ở công trường; chi phí thực hiện thấp hơn so với một số vật liệu khác đang được sử dụng (thấp hơn so với sử dụng tấm sợi cacbon khoảng 2 ÷ 2,5 lần), chỉ cần sử dụng đối với những vị trí cần gia cường; giảm chi phí bảo trì trong suốt thời gian khai thác sử dụng; tăng tải trọng khai thác, tuổi thọ của kết cấu và tăng tính mỹ thuật công trình so với các phương pháp truyền thống.
Việc nghiên cứu tính toán để gia cường tấm sợi thủy tinh theo các phương pháp thông thường thì rất phức tạp và mất nhiều thời gian. Nhằm ứng dụng rộng rãi công nghệ này ở Việt Nam, việc nghiên cứu thực nghiệm đưa ra những kết quả chính xác, gắn liền với thực tiễn là hết sức cần thiết. Đề tài “Nghiên cứu tính toán gia cường sức kháng cắt, sức kháng uốn dầm bê tông cốt thép bằng cách dán tấm sợi thủy tinh” được thực hiện trong luận văn này nhằm giải quyết các vấn đề trên.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
– Nghiên cứu các đặc trưng cơ học của kết cấu bê tông cốt thép gia cường tấm sợi thủy tinh.
– Khảo sát, phân tích ảnh hưởng của tải trọng đến kết cấu bê tông cốt thép gia cường tấm sợi thủy tinh.
– Kết hợp so sánh với thực nghiệm để đưa ra kết luận và lựa chọn phương án gia cường hợp lí.
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
– Các cơ sở lý thuyết, mô hình tính toán kết cấu BTCT gia cường tấm sợi thủy tinh.
– Dầm và các kết cấu bê tông cốt thép gia cường tấm sợi thủy tinh.
– Ứng dụng tính toán gia cường cho một số kết cấu BTCT tại Việt.
Phương pháp nghiên cứu:
– Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
– Phương pháp tính toán.
Cấu trúc của đề tài:
Nội dung đề tài nghiên cứu gồm phần mở đầu, 3 chương và kết luận.
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về bê tông cốt thép và các phương pháp gia cường kết cấu btct.
Chương 2: Giới thiệu sơ lược về vật liệu tấm sợi thủy tinh (GFRP) và các cơ sở lý thuyết, tính toán của nó trong sửa chữa và tăng cường kết cấu btct.
Chương 3: Ví dụ tính toán gia cường dầm btct bằng tấm vật liệu tấm sợi thủy tinh (GFRP) và triển vọng áp dụng công nghệ này ở nước ta.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU BTCT
1.1. BÊ TÔNG
Bê tông (gốc từ béton trong tiếng Pháp) là một loại đá nhân tạo, được hình thành bởi việc trộn các thành phần: Cốt liệu thô, cốt liệu mịn, chất kết dính,… theo một tỷ lệ nhất định (được gọi là cấp phối bê tông). Trong bê tông, chất kết dính (xi măng + nước, nhựa đường, phụ gia…) làm vai trò liên kết các cốt liệu thô (đá, sỏi,…đôi khi sử dụng vật liệu tổng hợp trong bê tông nhẹ) và cốt liệu mịn (thường là cát, đá mạt, đá xay,…) và khi đóng rắn, làm cho tất cả thành một khối cứng như đá.
Hiện nay, có các loại bê tông phổ biến là: bê tông tươi, bê tông nhựa, bê tông Asphalt, bê tông Polyme và các loại bê tông đặc biệt khác.
Bê tông được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình kiến trúc, móng, gạch không nung hay gạch block, mặt lát của vỉa hè, cầu và cầu vượt, đường lộ, đường băng, các cấu trúc trong bãi đỗ xe, đập, hồ chứa/bể chứa nước, ống cống, chân cột cho các cổng, hàng rào, cột điện và thậm chí là thuyền. Một số công trình kiến trúc làm bằng bê tông nổi tiếng có thể kể đến như Burj Khalifa (tòa nhà chọc trời cao nhất thế giới), đập Hoover, kênh đào Panama và Đền Pantheon.
Kỹ thuật chế tạo và sử dụng bê tông xuất hiện từ thời La Mã cổ đại và được sử dụng rộng rãi trong suốt giai đoạn tồn tại của Đế quốc La Mã. Sau khi đế quốc La Mã sụp đổ, kỹ thuật sử dụng bê tông cũng bị mai một cho đến khi được tái khám phá vào giữa thế kỷ 18.
Việc sản xuất và sử dụng bê tông có nhiều tác động khác nhau đến môi trường và nhìn chung cũng không hoàn toàn là tiêu cực như nhiều người nghĩ. Mặc dù sản xuất bê tông đóng góp đáng kể vào việc sản sinh khí nhà kính, việc tái sử dụng bê tông lại rất phổ biến đối với các công trình quá cũ và quá giới hạn tuổi thọ. Những kết cấu bê tông rất bền và có tuổi thọ rất cao. Đồng thời, do tính năng lưu giữ nhiệt cao nên bê tông cũng là một vật liệu dùng cho nhà ở tiết kiệm năng lượng
1.2. QUÁ TRÌNH XUỐNG CẤP VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT
1.2.1. Các quá trình xuống cấp
1.2.2. Các dạng phá hoại khác.
1.3. NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN HƯ HỎNG TRONG KẾT CẤU BTCT
1.3.2. Bêtông bị rỗng, phồng rộp
1.3.7. Sự làm việc mỏi của BTCT thường
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU BTCT
– Phương pháp tăng cường tiết diện kết cấu: Đơn giản, dễ thi công. Tuy nhiên sẽ làm ảnh hưởng đến kiến trúc mỹ quan công trình; thời gian thi công, xử lý kéo dài.
– Phương pháp đặt thêm gối tựa phụ: Có 02 hình thức Gối tựa cứng và Gối tựa đàn hồi (gắn thêm dầm). Sử dụng phương pháp này sẽ làm ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình; tạo thêm lưới cột, làm lớn kết cấu.
– Phương pháp dây căng ứng lực trước (tạo tác động ngược so với lực tác động ban đầu cần xử lý). Phương pháp này đòi hỏi công nghệ cao, thi công phức tạp.
– Phương pháp tạo conson (tăng cường khả năng chịu cắt của kết cấu BTCT).
– Phương pháp dùng kết cấu hỗ trợ hoặc thay thế (ốp thép vào kết cấu, tấm vật liệu sợi): Thi công đơn giản; thời gian xử lý nhanh; không làm ảnh hưởng đến tiết diện kết cấu và vẫn giữ được mỹ quan, kiến trúc công trình.
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ VẬT LIỆU TẤM SỢI
VÀ CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT, TÍNH TOÁN CỦA TẤM SỢI THỦY TINH (GFRP) TRONG SỬA CHỮA VÀ TĂNG CƯỜNG KẾT CẤU BTCT
2.1. VẬT LIỆU TẤM SỢI (FRP)
2.1.1. Sơ lược về vật liệu FRP và lịch sử phát triển
FRP được bắt đầu phát triển vào giữa thế kỷ 20 và được ứng dụng rộng rãi từ năm 1970. Có ba loại quan trọng của hệ thống FRP là: sợi thủy tinh, sợi carbon, và aramid.
Sợi thủy tinh đã được thử nghiệm trong các ứng dụng quân sự vào cuối chiến tranh Thế giới II. Cho đến nay sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi trên tất cả các ngành công nghiệp để tăng cường khả năng chịu lực cho kết cấu.
Sợi carbon bắt đầu thử nghiệm từ cuối những năm 1950 và đã được sử dụng trong ngành công nghiệp Anh bắt đầu từ đầu những năm 1960. Sợi carbon được sử dụng cho các yêu cầu cần tăng cường đặc biệt được ứng dụng phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ, ô tô và thể thao
Sợi aramid xuất hiện đầu tiên dưới tên thương mại Nomex của DuPont được ứng dụng cùng thời điểm với sợi carbon. Sợi aramid được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chất dẻo yêu cầu độ đàn hồi cao.
Năm 1987 Giáo sư Urs Meier làm việc tại EMPA (Viện kiểm định và nghiên cứu vật liệu Thụy sỹ) lần đầu tiên đã đưa ra cách gia cường kết cấu bằng cách gắn kết polymer cốt sợi carbon. Năm 1991 để tăng cường sức chịu uốn cho các kết cấu cầu Ibanh ở Thụy sỹ bằng các tấm polymer cốt sợi carbon. Cây cầu bị hỏng đã được phục hồi về trạng thái ban đầu sau 2 ngày.
So với các vật liệu bêtông và cốt thép, vật liệu FRP có nhiều ưu điểm hơn nên vật liệu FRP được sử dụng rộng rãi trong xây dựng tại Nhật Bản, Mỹ, châu Âu và bắt đầu xuất hiện ở các nước Đông Nam Á. Dưới đây là một số ưu điểm chính của vật liệu FRP:
– Cường độ chịu kéo, mô đun đàn hồi rất cao và trọng lượng nhỏ;
– Khả năng chống mài mòn cao, có sức đề kháng tốt với các chất xâm thực;
– Độ bền rất cao;
– Cách điện, chịu nhiệt tốt;
– Chịu mỏi cao;
– Thi công đơn giản ít tốn nhân công, không cần máy móc.
– Không cần bảo dưỡng chống rỉ trong quá trình khai thác.
2.2. TẤM SỢI THỦY TINH (GFRP)
2.2.1. Sơ lược về vật liệu GFRP
Vật liệu composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ[1].
Vật liệu Composite là vật liệu đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật liệu composite chỉ mới hình thành gắn với sự xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học công nghệ vật liệu composite đã phát triển trên toàn thế giới và có khi thuật ngữ “vật liệu mới” đồng nghĩa với “vật liệu composite”.
Việc sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng các tấm vật liệu GFRP (Glass Fibre reinforced polymer) là một phương pháp mới đã được nghiên cứu và áp dụng tại các nước tiên tiến từ những năm 90 của thế kỷ trước. Phương pháp này tận dụng được khả năng chịu lực rất cao của vật liệu cùng với sự tiện lợi khi thi công đã trở thành một giải pháp tốt rất đáng chú ý khi chọn lựa để sửa chữa, gia cố nâng cấp cải tạo các công trình bêtông cốt thép. Tuy có hạn chế về mặt giá thành, nhưng phương pháp sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng vật liệu GFRP có rất nhiều ưu điểm như thi công đơn giản, nhanh chóng, không cần phải đập phá kết cấu, không cần sử dụng cốp pha, đảm bảo giữa nguyên hình dạng kết cấu cũ, công trình sau khi gia cố vẫn có tính thẩm mỹ cao, đặc biệt với các công trình đòi hỏi khả năng chống thấm và ăn mòn.
Ở Việt Nam, vật liệu tấm sợi thủy tinh cường độ cao GFRP (Glass Fibre reinforced polymer) đã được sử dụng cho việc gia cường một số công trình cầu và nhà dân dụng. Tuy nhiên việc áp dụng còn hạn chế, chưa được phổ biến trong đó những nguyên nhân chính là giá thành và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho loại vật liệu gia cường này. Hiện nay, việc tính toán thiết kế, gia cường kết cấu bê tông cốt thép bằng vật liệu GFRP chủ yếu dựa theo các tiêu chuẩn nước ngoài như tiêu chuẩn ACI[2].
Sợi thủy tinh là dòng vật liệu với nhiều tính năng ưu việt. Sợi thủy tinh được cấu tạo gồm nhiều sợi nhỏ có đường kính từ 2 – 10 micromet. Sợi thủy tinh không giòn và rất dai, có độ chịu nhiệt, độ bền hóa học và độ cách điện cao. Sợi thủy tinh có tính chất cơ học gần tương đương với các loại sợi khác như polymer và sợi carbon. Sợi thủy tinh được ứng dụng phổ biến để tăng cường các kết cấu chịu lực, đặc biệt chịu tải trọng mỏi, tải trọng động đất cho dầm, cột, sàn, cọc…
Đối mặt với tình trạng công trình bê tông cốt thép (BTCT) bị xuống cấp theo thời gian, chất lượng thi công công trình không đảm bảo và việc gia tăng tải trọng sử dụng lên công trình đòi hỏi công trình cần được gia cố/gia cường để tránh hư hỏng, sụp đổ. Trong các hình thức phá hoại kết cấu BTCT, phá hoại cắt diễn ra rất đột ngột và nguy hiểm, do đó, việc gia cường, gia cố chịu cắt cho công trình cần đảm bảo độ an toàn cao. Trong các phương pháp được sử dụng, giải pháp gia cố chịu cắt cho dầm BTCT bằng tấm sợi liên tục cường độ cao GFRP là một giải pháp tương đối đơn giản, cho phép thi công nhanh và ít gây ảnh hưởng tới kiến trúc công trình.
Ngoài việc gia cố kháng cắt, giải pháp dán tấm GFRP còn giúp bảo vệ kết cấu BTCT khỏi tác dụng xâm thực của môi trường và đóng vai trò neo cho gia cố kháng uốn bằng cách dán tấm GFRP ở đáy dầm. Có nhiều hình thức gia cường kháng cắt dầm BTCT bằng tấm GFRP như gia cường dạng tấm liên tục trên suốt chiều dài dầm hoặc gia cường theo từng băng, gia cường theo phương thẳng đứng hay phương xiên, gia cường dán ba mặt dầm hoặc hai mặt bên của dầm.
Với khả năng cường độ chịu kéo rất cao, mô đun đàn hồi rất lớn, các tấm GFRP thường được dùng để sửa chữa, tăng khả năng chịu lực của các phần tử kết cấu bằng cách dán bên ngoài cấu kiện. Sử dụng vật liệu GFRP trong các trường hợp: Tăng cường khả năng chịu uốn và cắt cho dầm bêtông cốt thép, gia cố đường hầm, ống khói, cột…,
2.2.3. Các phương pháp thi công sửa chữa, gia cố kết cấu bằng cách dán tấm GFRP
Công tác thi công sửa chữa gia cố kết cấu bê tông cốt thép bằng tấm GFRP trong lĩnh vực sửa chữa, cải tạo, nâng cấp các công
trình xây dựng dân dụng, giao thông và thủy lợi. Việc thi công là đặt tấm GFRP vào vị trí cần tăng cường khả năng chịu lực với hướng sợi phù hợp với phương chịu lực để tận dụng được khả năng chịu kéo và độ bền của sợi FRP, đồng thời phải đảm bảo cho tấm GFRP không bị tách lớp cũng như tách khỏi bề mặt bê tông.
Phương pháp sửa chữa, gia cố công trình bằng cách sử dụng vật liệu GFRP có rất nhiều ưu điểm như: thi công đơn giản, nhanh chóng, không cần phải đập phá kết cấu, không cần sử dụng cốp pha, đảm bảo giữa nguyên hình dạng kết cấu cũ, có tính thẩm mỹ cao và đặc biệt với các công trình đòi hỏi khả năng chống thấm và ăn mòn cao.
Thông thưòng việc thi công tấm GFRP gồm các bước: chuẩn bị sửa chữa bề mặt bê tông, sơn lót tăng cường độ bám dính, trét phẳng bề mặt, phủ keo hoặc nhựa dán, đặt tấm dán lên lớp keo, chờ lớp keo khô với thời gian quy định rồi dán các lớp tiếp theo, cuối cùng đợi cấu kiện khô hoàn toàn thì sơn phủ bảo vệ và thẩm mỹ.
Hiện nay phổ biến nhất là hai phương pháp thi công đối với loại vật liệu GFRP là dán theo phương pháp khô (dry lay-up) và dán theo phương pháp ướt (wet lay -up).
1. Thi công dán theo phương pháp khô (dry lay-up)
Quá trình thi công dán tấm FRP bằng phương pháp khô có thể chia làm sáu bước:
Bước 1: Chuẩn bị bề mặt bê tông
Bước 2: Sơn lót kết cấu cần gia cố.
Bước 3: Phủ bột trét làm phẳng bề mặt
Bước 4: Phủ lớp keo thứ nhất
Bước 5: Dán tấm GFRP
Bước 6: Phủ lớp keo thứ hai
2. Thi công dán tấm GFRP theo kiểu ướt (wet lay-up)
Phương pháp dán tấm GFRP theo kiểu ướt về trình tự rất giống với phướng pháp khô. Tuy nhiên phương pháp ướt khác biệt trong bước thoa keo nhúng tấm nhựa GFRP. Khi dán tấm GFRP bằng phương pháp ướt ta chỉ sử dụng tấm vải GFRP dạng khô chưa tẩm nhựa. Tấm GFRP khô sẽ được tẩm đẫm nhựa đến khi bão hoà và được dán lên bề mặt bê tông đã được xử lý kỹ.
Ưu điểm của phương pháp dán ướt là có thể sử dụng cho cấu kiện có kích thước lớn (cột đường kính lớn, mặt đáy sàn, dán bọc ba mặt dầm), liên kết giữa các tấm GFRP được đảm bảo hơn sẽ ít có trường hợp bị phá hoại liên kết. Tuy nhiên, khi dùng phương pháp dán ướt sẽ sử dụng một lượng keo dán rất lớn nên thời gian đợi kéo dài hơn. Quá trình thoa keo tẩm nhựa cho tấm GFRP có thể sử dụng máy tẩm nhựa đối với tấm vải GFRP có bề rộng lớn hoặc có thể dùng phương pháp thủ công bằng tay đối với tấm GFRP có bề rộng nhỏ. Các bước tiến hành tương tự như phương pháp thi công dán khô.
a. Thiết bị doa và mài bo tròn các góc cạnh của bêtông:
b. Thiết bị sửa, đục bỏ và cắt bề mặt bêtông kém chất lượng, sứt vỡ:
c. Thiết bị bơm keo Epoxy trám vá vết nứt (áp lực tối thiểu 2bar):
d. Thiết bị làm sạch bề mặt bằng thủy lực:
e. Thiết bị thổi bụi khô cầm tay:
f. Thiết bị tẩm keo và dán tấm sợi
g. Bảo hộ lao động: Các vật dụng, đồ dùng để bảo hộ lao động bao gồm: Quần áo, mũ, giầy, khẩu trang, găng tay…
2.2.7. Đánh giá chung về công nghệ dán tấm sợi GFRP
– Tăng khả năng chịu cắt và chịu uốn của dầm bê tông cốt thép để sửa chữa, gia cố và tăng cường khả năng chịu tải động.
– Tăng cường khả năng chịu uốn của sàn bê tông cốt thép tại vùng có mô men dương và mô men âm.
– Tăng khả năng chịu uốn và bó cột bê tông cốt thép để tăng cường khả năng chịu lực, chịu tải động.
– Tăng khả năng chịu cắt và chịu uốn với tường bê tông nhẹ và tường không có cốt thép như các khối xây gạch.
– Các thiết bị thi công đều đơn giản và sẵn có trên thị trường Việt Nam;
– Chi phí đầu tư cho các thiết bị thi công không đáng kể so với các thiết bị thi công khác;
– Kỹ thuật thi công đòi hỏi không cao, chỉ cần thực hiện theo đúng trình tự kỹ thuật yêu cầu;
– Được hỗ trợ dịch vụ kỹ thuật miễn phí cho các dịch vụ thiết kế tăng cường, hỗ trợ kỹ thuật thi công cho nhà thầu;
Đồng thời, công nghệ thi công vật liệu này có rất nhiều ưu điểm như thi công đơn giản, nhanh chóng, không cần phải đập phá kết cấu, không cần sử dụng cốp pha, đảm bảo giữ nguyên hình dạng kết cấu cũ, có tính thẩm mỹ cao, đặc biệt là với các công trình đòi hỏi khả năng chống thấm và ăn mòn cao.
2.3. GIỚI THIỆU CÁC NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết của Triantafillou, T. và Plevris, N. (1991)
Lý thuyết của Triantafilou và Plevris là dùng những điều kiện tương thích biến dạng để phân tích tình trạng của các dầm BTCT được tăng cường bằng tấm sợi FRP. Dựa vào các giả thiết được được sử dụng trong mô hình này:
– Biến dạng nhỏ;
– Biến dạng phân bố trên toàn dầm là tuyến tính;
– Bỏ qua biến dạng cắt;
– Không tính đến khả năng chịu kéo của bêtông;
– Tấm sợi FRP dính bám tuyệt đối với bề mặt kết cấu (dầm) BTCT.
Theo Triantafillou và Plevris có 3 mô hình phá hoại của kết cấu:
– Biến dạng chảy của cốt thép gây ra bởi nứt vỡ bêtông trong vùng chịu nén;
– Biến dạng chảy của cốt thép kéo theo đứt các tấm sợi FRP;
2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm của Meier et al
Song song với các nghiên cứu lý thuyết thì các nghiên cứu thực nghiệm cũng được tiến hành.
Nghiên cứu thực nghiệm của Meier et al. nghiên cứu thực nghiệm các tấm FRP liên kết với các dầm BTCT tiến hành tại trung tâm thử nghiệm và nghiên cứu vật liệu Thụy Sỹ:
+ Thí nghiệm: Tiến hành nghiên cứu trên 27 mẫu dầm thử nghiệm bằng bêtông có kích thước mỗi dầm như Hình 2.1:
- 26 mẫu dầm có mô hình dán các tấm sợi FRP.
- 1 mẫu dầm đối chứng không được tăng cường FRP.
+ Kết quả thực nghiệm:
- Tải trọng: So với dầm đối chứng tải trọng tối đa của các mẫu dầm có dán FRP vào đáy dầm tăng lên 60%;
- Độ võng: So với dầm đối chứng độ võng của các dầm được tăng cường FRP nhỏ hơn 50%;
- Vết nứt: Trên các dầm được tăng cường, xuất hiện các vết nứt nhỏ dọc theo chiều dài của dầm. Trong khi đó dầm đối chứng thì vết nứt lớn hơn nhưng số lượng vết nứt ít hơn.
Mô hình nghiên cứu này Meier et al đã đề cập đến ba dạng hư hỏng của dầm được tăng cường bằng FRP:
- Bêtông trong vùng chịu nén bị phá hủy;
- Đứt tấm sợi FRP do chịu kéo;
- Tấm sợi FRP bị bong ra khỏi bề mặt bêtông.
Từ 3 dạng hư hỏng trên sau khi đã tiến hành một loạt các thí nghiệm Meier et al (1992) đã phát triển thêm 6 dạng hư hỏng nữa:
- Đứt cốt thép trong khu vực chịu kéo;
- Biến dạng cắt giữa các thớ trong tấm sợi FRP;
- Biến dạng cắt của bêtông trong vùng chịu kéo;
- Hư hỏng của lớp dính bám;
- Hư hỏng tại bề mặt dầm bêtông với chất dính bám;
- Hư hỏng tại bề mặt giữa tấm FRP với chất dính bám.
2.4. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG UỐN VÀ SỨC KHÁNG CẮT CỦA KẾT CẤU DẦM BTCT GIA CƯỜNG TẤM GFRP
2.4.1. Mô hình tính toán sức kháng uốn của kết cấu tăng cường tấm GFRP
2.4.2. Mô hình tính toán sức kháng cắt của kết cấu được tăng cường tấm GFRP
Vào năm 1998 Triantafillou đã đưa ra công thức tính như sau:
Trong đó:
+,, Diện tích của tấm sợi, mô đun đàn hồi của tấm sợi, biến dạng có hiệu của tấm sợi.
+ α, Góc nghiêng của tấm sợi so với phương nằm ngang, khoảng cách giữa các tấm và chiều cao có hiệu của tấm gia cường.
CHƯƠNG 3
VÍ DỤ TÍNH TOÁN GIA CƯỜNG DẦM BTCT BẰNG
TẤM VẬT LIỆU SỢI THỦY TINH (GFRP) VÀ TRIỂN VỌNG
ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NÀY Ở NƯỚC TA
3.1. VÍ DỤ TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG UỐN VÀ KHÁNG CẮT CỦA KẾT CẤU BTCT
3.1.1. Thiết kế tăng cường sức kháng uốn cho dầm BTCT bằng GFRP
Số liệu ban đầu và kết quả tính tăng cường sức kháng uốn cho dầm chữ T BTCT thường bằng tấm dán Thủy tinh:
| Số liệu ban đầu và kết quả tính toán | Đơn vị | Dầm T |
|---|---|---|
| 1. Kích thước hình học mặt cắt | ||
| Chiều cao dầm | mm | 1000 |
| Chiều dày bản cánh | mm | 200 |
| Chiều rộng bản cánh | mm | 2000 |
| Chiều dày sườn dầm | mm | 200 |
| 2. Đặc trưng vật liệu | ||
| 2.1 Bê tông | ||
| Tỷ trọng của bê tông | Kg/m3 | 2500 |
| Cường độ chịu nén của bê tông | N/mm2 | 40 |
| Biến dạng cực hạn của bê tông | 0,003 | |
| 2.2 Cốt thép | ||
| Giới hạn chảy của cốt thép | N/mm2 | 400 |
| Mô đun đàn hồi của cốt thép | N/mm2 | 200000 |
| Biến dạng chảy của cốt thép | 0,002 | |
| Số thanh cốt thép dọc | thanh | 12φ25 |
| 2.3. Tấm sợi Thủy tinh | ||
| Biến dạng cực hạn của tấm sợi GFRP | 0,017 | |
| Chiều rộng tăng cường của tấm GFRP | mm | 200 |
| Chiều dày tấm GFRP | mm | 1,2 |
| Mô đun đàn hồi của tấm GFRP | N/mm2 | 165000 |
| Hệ số sức kháng của tấm GFRP | 0,85 | |
| Số lớp | 4 | |
| 3. Kết quả tính toán | ||
| – Trục trung hòa đi qua bản cánh (Tính theo tiết diện chữ nhật) | c< hf | |
| Mô hình phá hoại của dầm | Bê tông vỡ | |
| Mô men kháng uốn trước khi tăng cường | kN.m | 1847 |
| Mô men kháng uốn sau tăng cường | kN.m | 3987,8 |
| 4. Hiệu quả tăng cường | % | 115,9% |
| 5. Kiểm tra tải trọng khai thác | ||
| Kiểm tra ứng suất trong cốt thép fs,s<0,8 fy=320 N/mm2 | N/mm2 | 229,23 |
| Kiểm tra ứng suất tấm sợi và cốt thép f f,s<0,55 ffu=1705 N/mm2 | N/mm2 | 251,11 |
Số liệu ban đầu và kết quả tính toán tăng cường sức kháng uốn dầm BTCT DƯL (giả định) bằng tấm dán Thủy tinh
| Số liệu ban đầu và kết quả tính toán | Đơn vị | Dầm DƯL |
|---|---|---|
| 1. Kích thước hình học mặt cắt | ||
| Chiều cao dầm | mm | 1000 |
| Chiều dày bản cánh | mm | 140 |
| Chiều rộng bản cánh | mm | 1300 |
| Chiều dày sườn dầm | mm | 210 |
| 2. Đặc trưng vật liệu | ||
| 2.1 Bê tông | ||
| Cấp bê tông thiết kế | – | B35 |
| Cường độ chịu nén quy định f’c | N/mm2 | 35,00 |
| Cường độ chịu kéo khi uốn fr | N/mm2 | 3.56 |
| Mô đun đàn hồi của bê tông | N/mm2 | 28060 |
| Biến dạng cực hạn của bê tông | 0,003 | |
| 2.2 Cốt thép | ||
| Giới hạn chảy cốt thép thường fy | N/mm2 | 400 |
| Diện tích cốt thép thường As | mm2 | 1472 |
| Mô đun đàn hồi Es = Eps | N/mm2 | 200 000 |
| Giới hạn bền fpe | N/mm2 | 1034 |
| Giới hạn chảy fpu | N/mm2 | 1860 |
| Diện tích cáp DƯL Aps | mm2 | 690,97 |
| 2.3 Vật liệu GFRP gia cường | ||
| Các thông số của hãng Fyfe® (sợi thủy tinh ) | ||
| Biến dạng cực hạn của tấm sợi GFRP | 0,017 | |
| Chiều rộng tăng cường của tấm GFRP | mm | 210 |
| Chiều dày tấm GFRP | mm | 0,165 |
| Mô đun đàn hồi của tấm GFRP | N/mm2 | 227586 |
| Hệ số sức kháng của tấm GFRP | 0,85 | |
| Số lớp tấm GFRP | 3 lớp | |
| 3.Khả năng chịu lực dầm | ||
| Khả năng chịu lực của dầm trước khi tăng cường (theo M) | KN.m | 1656 |
| Khả năng chịu lực của dầm sau khi tăng cường (theo M) | KN.m | 1850,35 |
| Hiệu quả tăng cường | % | 11,74% |
| 4.Kiểm tra ứng suất với tải trọng khai thác | ||
| Tĩnh tải: wDL=qtt | N/mm | 11,308 |
| Hoạt tải :wLL=qht | N/m | 19,058 |
| Nhịp tính toán dầm | mm | 20,4 |
| Kiểm tra ứng suất lớn nhất trong bê tông fct fct<0,45.f’c=15,75 N/mm2 | N/mm2 | 7,85 |
| Kiểm tra ứng suất trong cốt thép: | ||
| N/mm2 | 212,66 |
| N/mm2 | 1318 |
| Kiểm tra ứng suất trong tấm sợi ff: ff<0,55fpu=1023 N/mm2 | N/mm2 | 258,08 |
3.1.2. Thiết kế tăng cường sức kháng cắt cho dầm BTCT bằng tấm dán sợi Thủy tinh
Kết quả tính toán gia cường lực cắt cho dầm BTCT
| Số liệu ban đầu và kết quả tính toán | Đơn vị | Dầm chữ T |
|---|---|---|
| 1. Kích thước hình học của dầm | ||
| Bề rộng cánh dầm | mm | 2.000 |
| Bề rộng bản cánh | mm | 200 |
| Bề dày sườn dầm | mm | 200 |
| Chiều cao có hiệu của dầm (d) | mm | 940 |
| Chiều cao của dầm | mm | 1000 |
| 2. Đặc trưng vật liệu | ||
| Tỷ trọng của bê tông | kg/m3 | 2500 |
| Cường độ chịu nén của bê tông | N/mm2 | 40 |
| Mô đun đàn hồi của bê tông | N/mm2 | 25000 |
| Cốt thép đai (φ, khoảng cách) | mm | φ8a200 |
| Giới hạn chảy của cốt thép | N/mm2 | 400 |
| Mô đun đàn hồi của cốt thép | N/mm2 | 200000 |
| Mô đun đàn hồi của tấm sợi | N/mm2 | 231000 |
| Biến dạng cực hạng của tấm sợi | 0,015 | |
| Bề rộng tăng cường của tấm sợi | mm | 200 |
| Thiết kế 3 lớp GFRP Sika-Wrap Hex 103C | ||
| Chiều dày tấm sợi GFRP | mm | 0,34 |
| Chiều cao của tấm sợi GFRP | mm | 400 |
| Góc nghiêng của tấm sợi | độ | 90o |
| Khoảng cách giữa các tấm sợi | mm | 250 |
| 3. Kết quả tính toán | ||
| Sức kháng cắt trước tăng cường | kN | 300 |
| Sức kháng cắt sau tăng cường | kN | 450,88 |
| Hiệu quả tăng cường | % | 50% |
3.2. SỐ LIỆU THỰC TIỄN:
A. TÒA NHÀ VCCI – TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI, SỐ 9 ĐÀO DUY ANH, ĐỐNG ĐA, HÀ NỘI
Kết quả kiểm tra sàn sau khi gia cường bằng tấm GFRP:
| Số liệu ban đầu và kết quả tính toán | Đơn vị | Dầm DƯL |
|---|---|---|
| 1. Kích thước hình học mặt cắt | ||
| Chiều cao dầm | mm | 220 |
| Chiều rộng dầm | mm | 1000 |
| 2. Đặc trưng vật liệu | ||
| 2.1. Bê tông | ||
| Cấp bê tông thiết kế | – | M400 |
| Cường độ chịu nén quy định f’c | N/mm2 | 33 |
| Cường độ chịu kéo khi uốn fr | N/mm2 | 3.56 |
| Mô đun đàn hồi của bê tông | N/mm2 | 29 498.00 |
| Biến dạng cực hạn của bê tông | 0.003 | |
| 2.2. Cốt thép | ||
| Cáp DƯL | Φ5 | 24 |
| Mô đun đàn hồi Es | N/mm2 | 200 000 |
| Giới hạn bền fps | N/mm2 | 1860 |
| Giới hạn chảy fpy | N/mm2 | 1586 |
| Giới hạn có hiệu fpe | N/mm2 | 1138 |
| Diện tích một bó cáp Ap | mm2 | 232.92 |
| 2.3. Vật liệu GFRP gia cường | ||
| Cường độ chịu kéo khi uốn fpu | N/mm2 | 1860 |
| Biến dạng cực hạn của tấm sợi GFRP | 0.017 | |
| Chiều rộng tăng cường của tấm GFRP | mm | 400 |
| Chiều dày tấm GFRP | mm | 1.3 |
| Mô đun đàn hồi của tấm GFRP: Efu | N/mm2 | 507 |
| Hệ số sức kháng của tấm GFRP | 0.9 | |
| Khoảng cách mép trên chịu nén đến trục trung hòa c | mm | 26.86 |
| Số lớp tấm GFRP | 1 lớp | |
| Kiểm tra ứng suất bê tông cốt thép với tải trọng khai thác fps,s<0,82 fpy=1301 MPa <0,74 fpu=1376MPa | N/mm2 | 1176 |
| Kiểm tra ứng suất bê tông cốt thép với tải trọng khai thác fcs,s <0,45 f’c= 15 N/mm2 | N/mm2 | 11 |
| Khả năng chịu lực của dầm trước khi tăng cường (theo M) | KN.m | 64.87 |
| Khả năng chịu lực của dầm sau khi tăng cường (theo M) | KN.m | 84.47 |
| Hiệu quả tăng cường Mô men | % | 30,21% |
B. GIA CƯỜNG CẦU THỪA LƯU – TỈNH THỪA THIÊN HUẾ
B.1. Kết quả tính toán theo điều kiện Mômen
| Kết quả tính toán theo điều kiện Mômen | Đơn vị | Kết quả |
| Mômen tính toán theo TTGHCĐ1 (H30) | KN.m | 1041.14 |
| Mômen tính toán theo TTGHCĐ1 (XB80) | KN.m | 948.26 |
| Mômen tính toán theo TTGHCĐ1 (HL93) | KN.m | 1205.83 |
| Khả năng chịu lực của dầm trước khi tăng cường | KN.m | 1598.36 |
| Khả năng chịu lực của dầm sau khi tăng cường | KN.m | 3335.77 |
| Hiệu quả tăng cường | % | 108.77 |
| Phương án tăng cường 3 lớp sợi SCH41 | ||
B.2. Kết quả tính toán theo điều kiện lực cắt
| Kết quả tính toán theo điều kiện lực cắt | Đơn vị | Kết quả |
| Lực cắt tính toán theo TTGHCĐ1 (H30) | KN | 185.70 |
| Lực cắt tính toán theo TTGHCĐ1 (XB80) | KN | 172.19 |
| Lực cắt tính toán theo TTGHCĐ1 (HL93) | KN | 194.76 |
| Khả năng chịu lực của dầm trước khi tăng cường | KN | 307.06 |
| Khả năng chịu lực của dầm sau khi tăng cường | KN | 462.17 |
| Hiệu quả tăng cường | % | 50.51 |
| Phương án tăng cường 1 lớp sợi SCH11UP cho 4m đầu dầm | ||
C. GIA CƯỜNG CẦU GIÁN KHẨU – TỈNH NINH BÌNH
C.1. Kết quả tính toán theo điều kiện Mômen
| Kết quả tính toán theo điều kiện Mômen | Đơn vị | Kết quả |
| Mômen tính toán theo TTGHCĐ1 (H30) | KN.m | 5335.00 |
| Mômen tính toán theo TTGHCĐ1 (XB80) | KN.m | 5485.00 |
| Mômen tính toán theo TTGHCĐ1 (HL93) | KN.m | 8137.00 |
| Khả năng chịu lực của dầm trước khi tăng cường | KN.m | 10687.00 |
| Khả năng chịu lực của dầm sau khi tăng cường | KN.m | 12822.76 |
| Hiệu quả tăng cường | % | 19.98 |
| Phương án tăng cường 2 lớp sợi SCH41 | ||
C.2. Kết quả tính toán theo điều kiện lực cắt
| Kết quả tính toán theo điều kiện lực cắt | Đơn vị | Kết quả |
| Lực cắt tính toán theo TTGHCĐ1 (H30) | KN | 795.00 |
| Lực cắt tính toán theo TTGHCĐ1 (XB80) | KN | 826.00 |
| Lực cắt tính toán theo TTGHCĐ1 (HL93) | KN | 1169.00 |
| Khả năng chịu lực của dầm trước khi tăng cường | KN | 856.78 |
| Khả năng chịu lực của dầm sau khi tăng cường | KN | 1529.46 |
| Hiệu quả tăng cường | % | 78.51 |
| Phương án tăng cường 1 lớp sợi SCH41 cho đầu dầm và SCH11UP cho vị trí còn lại | ||
3.3. SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ VỀ CÔNG NGHỆ DÁN VẬT LIỆU TẤM SỢI THỦY TINH VÀ TRIỂN VỌNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ NÀY Ở NƯỚC TA
3.3.1. So sánh, đánh giá về công nghệ dán vật liệu tấm sợi thủy tinh
Phương pháp sửa chữa, gia cố kết cấu bê tông cốt thép bằng tấm GFRP được thể hiện rõ ở hai mặt đó là ưu điểm của vật liệu GFRP và ưu điểm của phương pháp thi công lắp đặt tấm GFRP.
a. Ưu điểm
Nhờ tận dụng được các tính chất ưu việt của vật liệu GFRP như khả năng chịu lực và mô đun đàn hồi rất cao, khối lượng nhẹ, có tính chống ăn mòn cao, cách điện, cách nhiệt tốt và đặc biệt có khả năng đồng nhất làm việc với các kết cấu làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, thép, gỗ … đã giúp cho phương pháp sửa chữa, gia cố kết cấu bằng tấm GFRP trở thành một giải pháp chọn lựa tốt khi chọn phương án sửa chữa, gia cố công trình. Vật liệu GFRP được sản xuất đa dạng về chủng loại sợi và được dệt theo nhiều dạng khác nhau nên có thể dễ dàng chọn lựa chủng loại GFRP giúp tiết kiệm được vật liệu; đồng thời vật liệu sợi thủy tinh GFRP có giá thành thấp hơn so với các vật liệu tấm sợi khác.
Ngoài ra, phương pháp thi công lắp đặt tấm GFRP cũng rất dễ dàng, không đòi hỏi phải cần thiết nhiều nhân công, máy móc thiết bị. Quá trình thi công diễn ra nhanh chóng, ít bị chú ý nên giải quyết được vấn đề thi công sửa chữa khi công trình vẫn đang hoạt động. Khối lượng gia cố cũng rất nhỏ, không đáng kể, công trình nhanh đi vào hoạt động sau khi sửa chữa, gia cố.
Ngoài các ưu điểm trên, phương pháp sửa chữa, gia cố kết cấu bê tông cốt thép bằng tấm GFRP còn làm cho cấu kiện cần sửa chữa, gia cố không tăng kích thước tiết diện, không làm thay đổi đến mỹ quan công trình, không ảnh hưởng đến công năng sử dụng của công trình.
Kết hợp ưu điểm của vật liệu và ưu điểm của phương pháp thi công đã làm cho phương pháp sửa chữa, gia cố kết cấu bê tông cốt thép bằng tấm GFRP vượt trội hơn các phương pháp khác và trở thành một giải pháp hàng đầu khi sửa chữa, gia cố công trình.
b. Nhược điểm
Hiện nay, vật liệu GFRP vẫn còn có giá thành tương đối cao nên chi phí khi sử dụng phương pháp dán tấm GFRP sử dụng trong công tác sửa chữa, gia cố các công trình xây dựng dân dụng vẫn còn tương đối cao hơn các phương pháp bọc ngoài bằng bê tông cốt thép hoặc thép. Tuy nhiên, trong các trường hợp sửa chữa, gia cố cầu lại có kinh phí thấp hơn so với phương pháp ứng lực. Một khuyết điểm đáng chú ý khi sử dụng phương pháp dán tấm GFRP sửa chữa, gia cố cho các cấu kiện bê tông cốt thép là vấn đề phá hoại của liên kết keo dán và bị phá hoại bởi tia UV.
Tuy nhiên, các khuyết điểm trên có thể được khắc phục. Trong thời gian tới giá thành của vật liệu GFRP sẽ giảm xuống do sự cải tiến trong công nghệ sản xuất và nhu cầu sử dụng ngày càng tăng. Để ngăn ngừa và giảm thiểu vấn đề phá hoại liên kết chúng ta có thể tiến hành xử lý kỹ bề mặt bê tông, tính toán thiết kế và bố trí các dạng neo chống lại hiện tượng tách lớp khi dán. Việc khắc phục phá hoại của tia UV có thể được ngăn chặn bằng các sơn lên bề mặt tấm GFRP một lớp sơn đặc biệt chống lại sự phá hoại của tia UV.
3.3.2. Triển vọng áp dụng công nghệ gia cường GFRP ở nước ta
Phương pháp sửa chữa, gia cố công trình bê tông cốt thép bằng tấm dán GFRP đã được sử dụng rộng rãi tại Nhật Bản, Mỹ, Châu Âu … và đã bắt đầu sử dụng rộng rãi ở các nước Đông Nam Á lận cận Việt Nam.
Ngày nay với sự tồn tại của nhiều công trình cũ nên việc cải tạo, mở rộng, nâng cấp công trình cũ là một giải pháp ngày càng quan trọng có thể thay thế cho việc xây mới vốn rất tốn kém về kinh tế. Trọng tâm trong lĩnh vực này là việc gia cường kết cấu bê tông cốt thép sau khi đã khai thác để đáp ứng điều kiện cũng như yêu cầu khai thác mới. Các lý do cho việc này có thể là:
- Thay đổi việc khai thác công trình do sự thay đổi về hệ thống kết cấu hoặc về tải trọng;
- Do sự sai sót về thiết kế cũng như thi công;
- Do ăn mòn đối với cốt thép;
- Do ảnh hưởng của môi trường (ví dụ như động đất),…
Những năm trước đây, người ta đã biết đến việc gia cường sức kháng uốn của kết cấu bằng phương pháp dán bản thép. Trong những năm gần đây việc sử dụng vật liệu gia cường cốt sợi thủy tinh đã thay thế dần các bản thép. Các tấm vật liệu tổng hợp này được chế tạo từ các cốt sợi phi kim loại cường độ cao với khoảng 70% thể tích trong sự dính kết với keo epoxy. Vật liệu kết dính được dùng cũng giống như đối với bản thép là keo epoxy. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trước đây về giải pháp gia cường sức kháng uốn của kết cấu với các tấm composite cốt sợi thủy tinh được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới. Ngày nay thì các tấm gia cường sợi thủy tinh này được sản xuất phổ biến ở Tây Âu, Nhật Bản, Nam Mỹ,..
So sánh với các phương pháp gia cố truyền thống, phương pháp sử dụng tấm sợi thủy tinh thể hiện nhiều lợi thế. Việc thi công đơn giản, gọn nhẹ. Hơn nữa, chiều cao kết cấu được giữ nguyên và tĩnh tải gia tăng là rất nhỏ. Vật liệu cốt sợi phi kim loại cũng có những điểm hạn chế. So với giải pháp gia cường bằng các tấm thép thì vật liệu này đắt hơn. Việc thi công cũng đòi hỏi người có kỹ thuật cao và không thích hợp cho kết cấu chịu nhiệt vì dưới tác dụng của nhiệt độ cao các keo dính có nhiều vấn đề.
Vật liệu cốt sợi tổng hợp gia cường cho kết cấu bê tông có tiềm năng lớn và có thể đảm nhiệm được cả hai việc: sửa chữa gia cường và làm tăng sức chịu tải của kết cấu. Với ưu điểm nhẹ, cường độ cao, mô đun đàn hồi lớn và khả năng chống ăn mòn cao, vật liệu composite cốt sợi thủy tinh rất thích hợp cho việc gia cường kết cấu bê tông cốt thép. Hơn thế nữa, việc sử dụng các tấm sợi thủy tinh bọc lên bề mặt cấu kiện còn có thể bảo vệ và hạn chế sự gỉ cũng như ăn mòn của các phần cốt thép bên trong lòng bê tông.
Với những ưu điểm về vật liệu như cường độ chịu tải lớn, khối lượng nhẹ so với các vật liệu truyền thống, và về sự thuận tiện trong việc thi công, phương pháp gia cường kết cấu bê tông cốt thép bằng việc dán vật liệu cốt sợi tổng hợp thể hiện sự hiệu quả kỹ thuật cao. Sự tăng cường vật liệu cường độ cao này ở những vùng chịu kéo làm tăng chiều cao chịu nén của mặt cắt bê tông, kéo theo sự tăng về sức chịu tải uốn của cấu kiện. Khảo sát số và thực nghiệm đều cho thấy, việc gia cường bằng tấm vật liệu sợi thủy tinh cũng làm tăng đáng kể độ cứng của cấu kiện sau khi gia cường. Vì vật liệu gia cường có giới hạn biến dạng phá hoại cao, nên sự phá hoại của mặt cắt chịu lực chủ yếu xảy ra do bê tông vùng chịu nén vượt quá khả năng chịu lực. Sự chuyển đổi từ dạng phá hoại dẻo do cốt thép thường sang phá hoại dòn ở bê tông vùng chịu nén đã khai thác được tối đa sự chịu lực của bê tông, và do đó hiệu quả gia tăng sức chịu tải của kết cấu là cao.
KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu chúng ta có thể nhận thấy rõ được các ưu điểm của phương pháp sửa chữa, gia cố bằng tấm dán GFRP ở các mặt: vật liệu GFRP có cường độ và độ bền rất cao, khối lượng riêng thấp, thi công dễ dàng nhanh chóng, ít tốn nhân công, không cần máy móc đặc biệt, có thể thi công trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, không ảnh hưởng đến xung quanh nên có thể tiến hành thi công khi công trình vẫn tiếp tục hoạt động, khối lượng gia cố thấp, không làm thay đổi kiến trúc và công năng của công trình, đảm bảo tính mỹ thuật cao, không cần bảo trì.
Việc nghiên cứu của đề tài cung cấp thêm thông tin về vật liệu GFRP, các phương pháp thi công và các công thức tính toán thiết kế sửa chữa, gia cố công trình bê tông cốt thép bằng tấm dán GFRP. Nội dung đề tài đề cập đến việc áp dụng phương pháp sửa chữa, gia cố công trình bê tông cốt thép bằng tấm dán GFRP cho tất cả các loại cấu kiện dầm, bản, cột.
Đề tài đã mở ra một hướng mới cho công tác cải tạo, sửa chữa các công trình xây dựng phục vụ dân sinh. Khi các công trình đó đã được đưa vào sử dụng trong khoảng thời gian dài đến nay đã xuống cấp cần được cải tạo, sửa chữa. Nếu áp dụng biện pháp cải tạo này, hiệu quả kinh tế – kỹ thuật có thể đạt được kết quả theo tính toán sức kháng uốn và sức kháng uốn của kết cấu như sau:
+ Tính toán sức kháng uốn của dầm T BTCT thường tăng cường bằng 4 lớp tấm sợi GFRP tăng cường cho dầm thì hiệu quả tăng cường là 115,9%.
+ Tính toán sức kháng uốn của dầm BTCT DƯL tăng cường bằng 3 lớp tấm sợi GFRP thì hiệu quả tăng cường là 11,74%.
+ Tính toán sức kháng cắt của dầm BTCT tăng cường bằng 3 lớp tấm sợi GFRP thì hiệu quả tăng cường là 50%.
Vì vậy, có thể thấy rằng sử dụng tấm sợi GFRP tăng cường cho dầm BTCT cải thiện đáng kể khả năng chịu lực của dầm; đồng thời có thể rút ngắn đáng kể thời gian thi công cải tạo công trình.
Công nghệ thi công đơn giản thuận tiện, công việc nhẹ nhàng không đòi hỏi công nhân có tay nghề cao. Tấm vật liệu sợi thủy tinh mỏng trọng lượng nhẹ chỉ việc làm sạch bề mặt kết cấu cần gia cường lăn keo Epoxy là chúng ta có thể dán được tấm vật liệu; trong quá trình thi công, công trình vẫn có thể trong tình trạng khai thác bình thường. Trong khi một số phương pháp khác khi thi công cải tạo công trình bắt buộc phải dừng khai thác để đảm bảo an toàn cho các phương tiện và công trình.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\LUAN VAN DUY TAN\LUAN VAN DUY TAN\KY THUAT\NGUYEN TIEN THONG\SAU BAO VÊ
