BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM ĐĂNG HUỆ NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP GIA CƯỜNG SỨC KHÁNG UỐN CỦA DẦM BẰNG TẤM COMPOSITE ỨNG SUẤT TRƯỚC Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 60.58.02.05 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2015 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS HOÀNG PHƯƠNG HOA Phản biện 1: TS Nguyễn Lan Phản biện 2: TS Trần Đỉnh Quảng Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Kỹ thuật họp Đại Học Đà Nẵng vào ngày 13 tháng năm 2015 Có thể tìm hiểu Luận văn tại: - Trung tâm Thơng tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Từ bê tơng xuất hiện, xem vật liệu xây dựng với đặc tính có cường độ chịu nén cao cường độ chịu kéo thấp Một dầm bê tông chế tạo mà khơng có tồn cốt thép bị nứt phá hủy tác dụng tải trọng nhỏ Sự phá hoại xãy hầu hết trường hợp đột ngột Do đó, để tăng cường khả chịu kéo bê tông người ta đặt thép vào kết cấu trước thi công bê tông Sau thời gian khai thác kết cấu bê tơng bị hư hỏng phá hủy Hư hỏng phá hủy quy luật tự nhiên ảnh hưởng đến hầu hết kết cấu Kết cấu phải chịu tải trọng tăng lên yêu cầu sử dụng thay đổi tiêu chuẩn xây dựng Trong số trường hợp kết cấu bê tông bị hư hỏng tai nạn gây phương tiện giao thông Một vài kết cấu khơng thể mang tải thiết kế khơng xác sai sót q trình thi cơng Nếu tình phát sinh cần thiết xác định xem việc gia cường kết cấu trạng hay tiến hành xây dựng kinh tế Nếu việc gia cường cần thiết có nhiều phương pháp, ví dụ thêm vật liệu kết cấu mới, căng cáp dự ứng lực thay đổi sơ đồ kết cấu Trong số tình bố sung thêm cột để đỡ kết cấu dầm, trường hợp ứng xử kết cấu tác dụng tải trọng bị thay đổi Một phương pháp tăng hiệu chịu tải trọng kết cấu sử dụng mơ hình tiến tiến tương ứng với thơng số vật liệu kích thước thực tế, tải trọng thực tế gọi gia cường phương pháp thường tiết kiệm Những phương pháp nêu áp dụng chứng minh kết cấu làm việc tốt nhiều điều kiện khác Tuy nhiên số trường hợp chúng có nhược điểm làm cho giá thành kết cấu đắt Do ưu điểm nhược điểm phương pháp gia cường, nhà thiết kế phải đánh giá tất lựa chọn, việc nâng cấp lựa chọn tốt phải quay phương án thay kết cấu Trong thập kỷ qua, phát triển mạnh mẽ chất kết dính Eboxy áp dụng ngày nhiều lĩnh vực gia cường kết cấu bê tông việc kết hợp với sợi composite bề mặt Phương pháp liên quan đến loại vật liệu có độ bền chịu kéo cao, độ cứng cao liên kết với bề mặt kết cấu để phục vụ công tác gia cường Một lợi phương pháp không làm thay đổi hình dạng kết cấu trạng mà đạt hiệu gia cường cao Đã có nhiều khảo sát xem xét mà sợi Cacbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) căng trước dán vào bề mặt kết cấu bê tông Trong hầu hết trường hợp kết hợp sợi CFRP ứng lực trước sử dụng hiệu trường hợp không căng trước Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu biện pháp gia cường sức kháng uốn dầm Composite ứng suất trước” nghiên cứu ưu điểm công nghệ dán chất dẻo sợi cacbon, nhằm ứng dụng rộng rãi công nghệ nước ta Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu phương pháp tăng hiệu khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép gia cường sợi Cacbon tổng hợp ứng suất trước Kiểm tra khả sử dụng sợi Cacbon tổng hợp ứng lực trước việc gia cường khả chịu uốn dầm bê tông cốt thép phương pháp phần tử hữu hạn Tính toán lý thuyết, dự báo phát triển vết nứt kiểm tra mơ hình thực nghiệm xuất vết nứt kết cấu dầm bê tông cốt thép gia cường sợi Cacbon ứng suất trước Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Theo phương pháp này, sợi Cacbon kéo trước dán vào mặt chịu kéo dầm bê tông cốt thép, hai đầu sợi neo nhờ lớp dính kết đơng cứng truyền ứng lực vào kết cấu dầm Những kết thực nghiệm dầm gia cường sợi Cacbon ứng lực trước thảo luận Phạm vi nghiên cứu: Các sở lý thuyết, mơ hình tính tốn lý thuyết, mơ hình thực nghiệm dầm bê tơng cốt thép gia cường sợi Cacbon ứng suất trước Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, việc tính tốn dựa mơ hình lý thuyết - Tính tốn hiệu tăng cường thơng qua lý thuyết tính tốn - Phương pháp nghiên cứu mơ hình thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu tài liệu Bố cục đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC GIA CƯỜNG KẾT CẤU BẰNG TẤM SỢI COMPOSITE 1.1 TỔNG QUAN VỀ TẤM SỢI CPMPOSITE Vật liệu Composite vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm tạo vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu ban đầu Vật liệu Compostie cấu tạo từ thành phần cốt nhằm đảm bảo cho Compostie có đặc tính học cần thiết vật liệu đảm bảo cho vật liệu Compostie liên kết làm việc hài hòa với 1.1.1 Lịch sử hình thành lợi ích sử dụng vật liệu Composite 1.1.2 Các lĩnh vực ứng dụng vật liệu Composite - Tăng khả chịu tải phận kết cấu công trình xây dựng dân dụng, cơng nghiệp, cơng trình cầu, cơng trình thuỷ lợi… - Cải thiện khả chống động đất phận kết cấu cột, khối xây vữa khơng có cốt thép… - Sửa chữa đường ống có đường kính lớn để nâng cao cường độ chống thấm - Sửa chữa phận cấu trúc bị hư hỏng tác động mơi trường: ăn mòn, lửa, tác độ xe cộ, lão hoá… - Thay đổi hệ thống kết cấu: mở rộng kết cấu cơng trình, di chuyển cơng trình… - Sửa chữa lỗi trình thiết kế thi công: thi công sai cốt thép, kết cấu không đủ chiều dày yêu cầu thi công 1.2 VẬT LIỆU FRP FRP có tên tiếng Anh Fiber Reinforced Polymer dạng vật liệu composite chế tạo từ vật liệu sợi, ba loại vật liệu sợi thường sử dụng sợi carbon, sợi thủy tinh, sợi aramid Các sản phẩm FRP tương ứng với loại sợi sử dụng tạo thành là: CFRP, GFRP, AFRP Sỵi chÊt nỊn vËt liƯu frp Hình 1.2 Cấu trúc vật liệu CFRP 1.2.1 Cốt sợi Trong vật liệu FRP chức cốt sợi chịu tải trọng, cường độ, độ cứng, ổn định nhiệt Vì vậy, cốt sợi sử dụng để sản xuất vật liệu FRP phải đảm bảo yêu cầu sau đây: + Mô đun đàn hồi cao; + Cường độ tới hạn cao; + Sự khác biệt cường độ sợi với không lớn; + Cường độ ổn định cao vận chuyển; + Đường kính kích thước sợi phải đồng Vật liệu FRP sản xuất từ vật liệu sợi có ba loại vật liệu thường sử dụng sợi Cacbon, sợi thủy tinh sợi aramid Dưới đặc điểm loại cốt sợi a Sợi cacbon Phân loại dựa vào ứng xử với nhiệt độ: + Loại I (loại sợi cacbon ứng xử nhiệt độ cao): Kết hợp với mô đun đàn hồi cao (>20000C); + Loại II ( loại sợi cacbon ứng xử nhiệt độ trung bình: Kết hợp với cường độ cao (>15000C