(LUẬN văn THẠC sĩ) ảnh hưởng của cường độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia cường tấm CFRP chịu nén lệch tâm một phương

TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN - TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT XÂY DỰNG Đề tài: ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN ỨNG XỬ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA CƯỜNG TẤM CFRP CHỊU NÉN LỆCH TÂM MỘT PHƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 8.580.201 Năm 2019 Long An - Năm 2019 download by : skknchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH Đề tài: ẢNH HƢỞNG CỦA CƢỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN ỨNG XỬ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA CƢỜNG TẤM CFRP CHỊU NÉN LỆCH TÂM MỘT PHƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG Long An, năm 2019 download by : skknchat@gmail.com BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN TỐNG NGUYỄN THANH BÌNH Đề tài: ẢNH HƢỞNG CỦA CƢỜNG ĐỘ BÊ TÔNG ĐẾN ỨNG XỬ CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP GIA CƢỜNG TẤM CFRP CHỊU NÉN LỆCH TÂM MỘT PHƢƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ: 8.580.201 Ngƣời hƣớng dẫn Khoa học: PGS.TS NGUYỄN MINH LONG Long An, Năm 2019 download by : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ tơi thực hướng dẫn thầy Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Minh Long Các kết luận văn thạc sĩ thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung nghiên cứu Long An, ngày 19 tháng năm 2019 Tác giả Tống Nguyễn Thanh Bình download by : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng tri ân đến thầy hướng dẫn Nguyễn Minh Long, tận tâm hướng dẫn truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian thực luận văn Xin cảm ơn cán quản lý Phịng Thí nghiệm kết cấu cơng trình - Khoa kỹ thuật xây dựng - Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ cho tơi suốt thời gian thực chương trình thực nghiệm luận văn thạc sĩ Xin cảm ơn quí Thầy Cô truyền đạt cho kiến thức bản, bạn học viên tạo điều kiện, giúp đỡ cho suốt thời gian học tập Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An Tôi xin chân thành cảm ơn! Long An, ngày 19 tháng năm 2019 Tác giả Tống Nguyễn Thanh Bình download by : skknchat@gmail.com TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Tên đề tài: Ảnh hƣởng cƣờng độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia cƣờng CFRP chịu nén lệch tâm phƣơng Tác giả luận văn: Tống Nguyễn Thanh Bình, Khóa: K3 Người hướng dẫn: PGS, TS Nguyễn Minh Long Lý chọn đề tài Trong hệ kết cấu khung cơng trình, cột phận quan trọng, tiếp nhận đồng thời toàn tải trọng đứng từ cấu kiện sàn, dầm tải trọng ngang Hiện nay, sau thời gian dài sử dụng, hàng loạt cơng trình xây dựng (dân dụng giao thơng) có dấu hiệu xuống cấp Trong bối cảnh việc xây để thay cơng trình địi hỏi cần có nguồn vốn lớn thật tốn kém; việc sửa chữa nâng cấp nhằm kéo dài thời gian sử dụng chúng, vấn đề gia cường gia cố kết cấu chịu lực cột đặc biệt quan tâm Bên cạnh công tác gia cường sử dụng vật liệu kỹ thuật truyền thống dán thép lên bề mặt kết cấu, tăng kích thước tiết diện kết cấu cách phủ thêm lớp áo bê tông, tạo thêm ứng suất có lợi phương pháp căng sau, gần đây, kỹ thuật dùng vật liệu “composite epoxy - sợi” (Fiber Reinforced Polymers - FRP) lên giải pháp hiệu nhờ vào đặc tính bật khối lượng riêng nhẹ, không bị ăn mịn, có cường độ chịu kéo cao, dễ thi cơng Tuy vậy, nay, mức độ ứng dụng kỹ thuật gia cường sử dụng FRP vào thực tế xây dựng khiêm tốn Một nguyên nhân cho hiểu biết dạng kết cấu chưa thật đầy đủ mặt phương pháp luận qui trình tính tốn cụ thể Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng cường độ bê tông đến ứng xử cột bê tông cốt thép gia cường CFRP chịu nén lệch tâm phương, tập trung vào ba mục tiêu cụ thể sau: (1) Khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng cường độ bê tông đến hiệu gia cường CFRP gia cường dán dọc bó hơng cho cột bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm phương; (2) Phân tích đánh giá mức độ xác cơng thức dự đốn khả chịu lực cột BTCT gia cường CFRP download by : skknchat@gmail.com tiêu chuẩn hành cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm phương dựa liệu thực nghiệm từ đề tài số nghiên cứu trước đây; (3) Đề xuất hiệu chỉnh cho quy trình tính tốn khả chịu lực cột gia cường sử dụng CFRP dán dọc bó hơng tiêu chuẩn ACI 440.2R (2017), xét đến ảnh hưởng tương tác cường độ bê tông biến dạng hiệu CFRP nhằm giúp cho việc dự đoán hợp lý xác Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả Để thực mục tiêu trên, số nội dung nghiên cứu chủ yếu triển khai sau:  Nghiên cứu phân tích tổng quan đề tài nghiên cứu thực có liên quan đến nội dung đề tài nghiên cứu;  Xây dựng chương trình thực nghiệm 25 mẫu cột có kích thước 200x200x800mm chia làm nhóm, với cách gia cường khác Mỗi nhóm gồm mẫu cột với độ lệch tâm khác 0mm, 25mm 50mm, loại cường độ (25, 40, 60MPa), cụ thể: - Nhóm 1(mẫu đối chứng, khơng gia cường kháng uốn kháng nở hông): gồm mẫu với độ lệch (0mm, 25mm, 50mm) loại cường độ (fc =25, 40, 60MPa) khác - Nhóm (gia cường lớp kháng uốn) gồm mẫu : mẫu fc = 25MPa với độ lệch tâm (0mm, 50mm); mẫu fc = 40MPa với độ lệch tâm (0mm, 50mm) mẫu fc = 60MPa với độ lệch tâm (0mm, 50mm) - Nhóm (gia cường lớp kháng uốn lớp bó hơng tồn cột) gồm mẫu fc = 40MPa với độ lệch tâm (0mm, 25mm, 50mm) - Nhóm (gia cường lớp kháng uốn lớp bó hơng quấn cách quãng) gồm mẫu tương tự nhóm  Triển khai thực nghiệm ghi nhận thông số gồm khả chịu lực dọc trục, chuyển vị dọc trụ chuyển vị ngang mẫu cột thực nghiệm; biến dạng CFRP gia cường bó hơng dán dọc, cốt thép dọc, cốt đai, bê tông; Thiết lập quan hệ tải trọng, chuyển vị biến dạng; phân tích kết thực nghiệm;  Phân tích hình thái vết nứt kiểu phá hoại mẫu cột thực nghiệm; download by : skknchat@gmail.com  Phân tích khả chịu lực, chuyển vị mẫu cột; đánh giá lượng hóa ảnh hưởng cường độ bê tông đến thông số này;  Phân tích ứng xử CFRP gia cường bó hơng dán dọc; đánh giá ảnh hưởng cường độ bê tông đến biến dạng hiệu CFRP gia cường dán dọc bó hơng;  Phân tích biến dạng bê tơng cốt đai biến thiên chúng theo thay đổi cấu hình gia cường CFRP cường độ bê tơng mẫu cột thực nghiệm;  Phân tích đánh giá mức độ xác cơng thức dự đoán khả chịu lực cột BTCT gia cường CFRP tiêu chuẩn hành cho trường hợp cột chịu nén lệch tâm phương dựa liệu thực nghiệm từ đề tài số nghiên cứu trước đây;  Đề xuất hiệu chỉnh, xét đến ảnh hưởng tương tác cường độ bê tông biến dạng hiệu CFRP nhằm giúp cho việc dự đoán hợp lý xác Phƣơng pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương nghiên thực nghiệm Kết luận Từ kết đạt bổ sung thêm sở khoa học thực tiễn để dự báo khả chịu lực cột chịu nén lệch tâm, đề xuất phương pháp tính xây dựng mơ hình tính để phù hợp so với thực tiễn download by : skknchat@gmail.com ABSTRACT Topic: Effect of concrete strength on eccentric - compressive behavior of reinforced concrete columns strengthened by CFRP sheets Author: Tong Nguyen Thanh Binh, Course: K3 Instructor: Assoc Prof Dr.Eng Nguyen Minh Long Preamble In the structural system of buildings, columns are the important structural members, simultaneously receiving all vertical loads from floor, beam and horizontal loads Currently, after a long time of usage, a series of civil structures and bridges have been showing the signs of degradation In the context the construction of new facilities which is to replace the degraded ones requires a huge capital and actually expensive; the repair or upgrade to extend their lifespan, in which the strengthening of the main bearing members such as the columns have been particularly interested in In addition to the conventional techniques such as the application of steel plates to the structural surfaces, increase of the cross-sectional size of the structure by adding a concrete coat, or creating the useful stress by the post-tensioning method; recently, the technique of "composite epoxy - fiber" (Fiber Reinforced Polymers - FRP) has been emerged as an effective solution which thanks to the outstanding features such as light weight, free from corrosion, high tensile strength, easy construction However, until now, the application of reinforcement techniques with FRP sheets in the actual construction has still been quite modest One of the main reasons is that the understanding of this type of structure has not been fully in terms of methodology as well as specific calculation process Purpose, objects and scope of thesis The thesis focuses on the effect of concrete strength on eccentric - compressive behavior of reinfforced concrete columns strengthened by CFRP sheets, including three specific objectives: (1) Experimental survey of the effect of download by : skknchat@gmail.com the concrete strength on the reinforcement efficiency of CFRP sheets on vertical reinforcement and side bundles for reinforced concrete columns under the one-sided eccentric axial load; (2) Analysis and evaluation of the accuracy of the formulas of estimated reinforced concrete columns with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) sheets in the current standards applied to the columns under the one-sided eccentric axial load on experimental data from this topic and some previous studies; and (3) Recommendation of an adjustment for the calculation of load bearing of the reinforced columns with CFRP sheets on vertical reinforcement and side binding in standard ACI 440.2R (2017), in which it is considered interaction between the concrete strength and deformation effiency of CFRP sheets in order to support the more reasonable and accurate prediction Brief of main contents and new contributions of the author To realize such objectives, some main contents of the study shall be executed as follows:  Research and analyze an overview of the topics that have been completed in relation to the content of the topic under the study;  Develop an experimental program on 25 samples of 200x200x800mm divided into groups, at different ways of reinforcement Each group consists of samples with different eccentricities, 0mm, 25mm and 50mm, and types of strength (25, 40, 60MPa), specifically: - Group (Control sample, no resistance to bending and side binding): including samples with different eccentricities (0mm, 25mm, 50mm) and types of strength (fc =25, 40, 60MPa) - Group (reinforcement, layer of resistence to bending) including samples: samples fc = 25MPa with eccentricities (0mm, 50mm); samples fc = 40MPa with eccentricities (0mm, 50mm) and samples fc = 60MPa with eccentricities (0mm, 50mm) - Group (reinforcement, layers of resistence to bending and layer of side binding of the whole column) including samples fc = 40MPa with eccentricities (0mm, 25mm, 50mm) - Group (reinforcement, layers of resistence to bending and layer of side binding with distance) including samples similar to group download by : skknchat@gmail.com 126 17 Khoảng cách lớp thép đến trọng tâm tiết diện, d2 Tính tốn theo Fig D-1, mm Ứng suất lớp thép 1, fs2 fs2 = Es x s2