Nghiên cứu sử dụng vật liệu bê tông cốt sợi thủy tinh kết hợp thanh composit trong thiết kế trụ tiêu báo hiệu hàng hải

4 172 1
Nghiên cứu sử dụng vật liệu bê tông cốt sợi thủy tinh kết hợp thanh composit trong thiết kế trụ tiêu báo hiệu hàng hải

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Trong bài viết này, các tác giả nghiên cứu sử dụng vật liệu bê tông cốt sợi thủy tinh kết hợp thanh composit để thay thế cho các vật liệu truyền thống như bê tông cốt thép và thép trong thiết kế các cột trụ công trình báo hiệu hàng hải. Phần mềm SAP 2000, một trong các phần mềm tính toán kết cấu hiện đại có độ chính xác cao được sử dụng để kiểm tra khả năng chịu lực của giải pháp kết cấu mới.

CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH KẾT HỢP THANH COMPOSIT TRONG THIẾT KẾ TRỤ TIÊU BÁO HIỆU HÀNG HẢI STUDY USING OF GLASS REINFORCED CONCRETE COMBINED WITH FIBRE REINFORCED POLYMER IN DESIGN OF NAVIGATION LIGHT COLUMN TS TRẦN LONG GIANG Viện Nghiên Cứu Phát Triển, Trường ĐHHH Việt Nam ThS HỒNG GIANG Cơng ty Cổ phần Xây dựng vàTư vấn đầu tư Hồng Lê Tóm tắt Trong báo này, tác giả nghiên cứu sử dụng vật liệu bê tông cốt sợi thủy tinh kết hợp composit để thay cho vật liệu truyền thống bê tông cốt thép thép thiết kế cột trụ cơng trình báo hiệu hàng hải Phần mềm SAP 2000, phần mềm tính tốn kết cấu đại có độ xác cao sử dụng để kiểm tra khả chịu lực giải pháp kết cấu Abstract In this paper, the authors have studied using of Glass Reinforced Concrete (GRC) combined with Fibre Reinforced Polymer (FRP) relacing for traditional material such as reinforced concrete and steel in design of navigation light column, SAP 2000 software one of the modern structural calculation with high-precision results to be used to verify bearing capacity of the new structural solution Key words: Glass Reinforced Concrete (GRC), Fibre Reinforced Polymer (FRP), navigation light Đặt vấn đề Các cơng trình báo hiệu hàng hải Việt Nam thiết kế xây dựng theo giải pháp kết cấu dạng cột dạng tháp (Hình 1) thường chủ yếu lựa chọn hai dạng vật liệu truyền thống bản: Thép bê tông cốt thép Trong môi trường nước lợ nước biển kết cấu thép thường bị han gỉ, ăn mòn nhanh đòi hỏi chi phí tu bảo dưỡng năm tốn Trên thị trường vật liệu xây dựng có nhiều loại vật liệu đời có trọng lượng nhẹ khả chịu lực cao, ví dụ FRP có khả chịu kéo cao thép truyền thống bê tơng cốt sợi thủy tinh có khả chịu kéo nén tốt, điều giúp người thiết kế đưa giải pháp kết cấu sử dụng tính ưu việt loại vật liệu để làm giảm giá thành thời gian thi cơng xây dựng cơng trình Hình Trụ tiêu sơng cấm - Hải phòng đèn báo hiệu Sơng Vàm Cỏ Đơng -Tây Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 69 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 Giải pháp thiết kế trụ tiêu sử dụng vật liệu cốt sợi composit polymer FRP Kết cấu trụ tiêu kết cấu bê tông cốt thép thường gồm cấu kiện bê tơng cốt thép có kích thước chiều rộng từ 20cm trở lên, trọng lượng kết cấu tháp trụ bê tông lớn nhiên khả chịu lực ngang sóng, gió lại kém, dẫn đến khơng đảm bảo điều kiện bền đứt cốt thép (hình 2) Việc sử dụng composite polyme thay cho cốt thép thường tận dụng ưu điểm chống ăn mòn mơi trường nước biển, khả chịu kéo cao vật liệu composite polyme, bên cạnh việc kết hợp với bê tông cốt sợi thủy tinh giúp giảm chiều dày cấu kiện bê tông nhiều không bị ràng buộc yêu cầu chiều dày lớp bê tông bảo vệ điều kiện khống chế vết nứt tính theo trạng thái giới hạn Hình Đèn báo hiệu Xồi - Hải phòng khả chịu lực cốt thép chịu lực bị phá hoại Các tiêu lý composite polyme dùng để thay cho cốt thép thường trình bày bảng Bảng Các đặc trưng cốt FRP Tên tiêu Giá trị tiêu chuẩn GFRP BFRP 1200 1400 a) Đối với đường kính từ 4mm đến 8mm 1500 1600 b) Đối với đường kính từ 10mm đến 14mm 1400 1500 Độ dãn dài tương đối đứt, %, không nhỏ 2,2 2,2 Mô đun đàn hồi kéo, MPa, không nhỏ 75000 90000 350 350 24 giờ, 0C, không nhỏ 200 230 giờ, 0C, không nhỏ 220 250 Độ thấm nước, %, không lớn 0,2 0,2 Ứng suất phá hoại uốn tĩnh ngang sợi, MPa, không nhỏ Ứng suất phá hoại kéo, MPa, không nhỏ hơn: Khả chịu va đập ngang sợi, KJ/m 2, khơng nhỏ Khả chịu nung nóng tức thời: Các tiêu lý bê tông cốt sợi thủy tinh dùng để thay cho bê tơng thường trình bày bảng 2, tiêu phụ thuộc vào hàm lượng cốt sợi thủy tinh bê tơng Bảng Các tính chất vật lý bê tông cốt sợi dùng loại sợi thủy tinh Các tính chất vật lý Hiệu so với bê tông thường Mô đun phá hoại (gây nứt) Bằng gấp từ 2-3 lần Cường độ chống cắt Bằng gấp từ 1,5-2 lần Cường độ chống xoắn Bằng gấp từ 1,5-2 lần Khả hập thụ lượng va chạm Bằng gấp từ 5-15 lần Độ bền chịu mỏi Bằng gấp từ 1,5-2 lần Độ bền chịu mài mòn Bằng gấp từ 1,0-1,4 lần Các vết nứt co ngót bị kiềm chế Giảm bề rộng vết nứt Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 70 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 Trên sở kích thước trụ tiêu dạng tháp thép, tác giả chọn kích thước góc composite polyme tương đương L150x150x25mm (hình 3) Liên kết tháp keo epoxy Liê Hình Thanh góc bê tơng cốt sợi thủy tinh gia cường FRP Giới thiê ̣u trình tự tính tốn mơ hình kết cấu tháp trụ phần mềm SAP 2000 Đối với trụ tiêu nằm biển khu vực nước nông, giải pháp hợp lý sử dụng kết cấu phía dạng tháp Căn yêu cầu báo hiệu hàng hải mà người thiết kế chọn chiều cao tháp tiết diện vị trí khác tháp cho đảm bảo điều kiện chịu lực hoạt động bình thường cơng trình 3.1 Mơ hình hóa kết cấu Kết cấu tháp mơ hình dạng khung không gian bao gồm phần tử thanh, liên kết tháp đài móng mơ hình liên kết ngàm [1] 3.2 Mơ hình kết cấu vào phần mềm Khai báo thông số vật liệu sau: - Thanh góc: Khối lượng riêng  = 2,45T/m3; E = 40.106N/m3; Hệ số pốt xơng µ = 0,25 Khai báo đặc trưng hình học tiết diện: - Thanh L150x150x25mm: chiều cao h = 150mm, chiều rộng b = 150mm, chiều dày t = 25mm Diện tích mặt cắt ngang F = 68,75cm Vẽ sơ đồ hình học kết cấu LxBxH=10mx2mx2m (Hình 4) - Khai báo tọa độ lưới [2] - Mô hình cấu kiện phần tử khung (Draw Frame) Khai báo điều kiện biên - Tất chân tháp giả định ngàm chặt đài móng bê tơng cốt thép Khai báo tải trọng tính tốn [3] - Tải trọng chủ yếu tác dụng lên tháp tải trọng gió, vận tốc gió tính tốn lấy V=40m/s - Tải trọng sóng, chiều cao sóng hs = 4m, chu kỳ sóng T = 5,75s - Trọng lượng thân trụ tháp chương trình SAP 2000 tự tính cách khai báo giá trị trọng lượng thân bê tông cốt sợi composit vào đặc trưng vật liệu Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 71 CHÚC MỪNG NĂM MỚI 2016 Hình Mơ hình khai báo tải trọng gió phải, gió trái sóng lên tháp báo hiệu bê tơng cốt sợi composit L150x150x25mm 3.3 Kết tính toán nội lực tháp Nội lực phân bố kết cấu tháp trình bày hình Hình Kết lực dọc, lực cắt mô men tháp Tổng hợp kế t quả tính toán nội lực tháp sau: - Lực dọc lớn nhât Nmax = 8T, lực dọc nhỏ Nmin = -10,32T - Lực cắt lớn Qmax = 0,043T, lực cắt nhỏ Qmin = - 0,046T - Mô men nhỏ Mmin = -0,022T.m; Mô men lớn Mmax = 0,012T.m; Kết luận Qua nghiên cứu rút số kết luận sau: - Lực dọc trường hợp tải trọng sóng gió chiều gây lực nén chân cột lớn nhất, lực dọc trường hợp nguy hiểm kết hợp với lực cắt môn men lớn vị trí chân cột gây phá hoại bền vị trí chân tháp - Việc sử dụng bê tông cốt sợi thủy tinh kết hợp FRP để làm thép góc thay cho thép góc truyền thống trụ cột phao tiêu báo hiệu hoàn toàn khả thi (Kết thí nghiệm Viện Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - IBST cho thấy góc bê tơng cốt sợi thủy tinh có khả chịu lực kéo uốn 0,8 -0,9 lần thép góc tương đương làm thép CT3) - Việc liên kết nối thép góc cốt sợi thủy tinh kết hợp với FRP cần nghiên cứu thêm để đưa cấu kiện vào thiết kế thi công cơng trình báo hiệu hàng hải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TS Nguyễn Viết Trung (2010), “SAP 2000 - Tính tốn cơng trình cảng cơng trình bờ biển” Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội, 2010 [2] BS 6349: Part 2: 1998 Cơng trình biển – Thiết kế tường bến, cầu tàu, trụ độc lập Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội, 2002 [3] User SAP 2000,2012/ Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 45 – 01/2016 72 ... MỪNG NĂM MỚI 2016 Giải pháp thiết kế trụ tiêu sử dụng vật liệu cốt sợi composit polymer FRP Kết cấu trụ tiêu kết cấu bê tông cốt thép thường gồm cấu kiện bê tơng cốt thép có kích thước chiều... bê tơng thường trình bày bảng 2, tiêu phụ thuộc vào hàm lượng cốt sợi thủy tinh bê tơng Bảng Các tính chất vật lý bê tông cốt sợi dùng loại sợi thủy tinh Các tính chất vật lý Hiệu so với bê tông. .. chịu kéo cao vật liệu composite polyme, bên cạnh việc kết hợp với bê tông cốt sợi thủy tinh giúp giảm chiều dày cấu kiện bê tông nhiều không bị ràng buộc yêu cầu chiều dày lớp bê tông bảo vệ điều

Ngày đăng: 10/02/2020, 09:15

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan