HIỆU NĂNG GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA TẤM CFRP CHO DẦM BÊ TÔNG CĂNG SAU DÙNG CÁP KHÔNG BÁM DÍNH

IăH CăQU CăGIAăTP.ăH ăCHệăMINH TR NGă IăH CăBÁCHăKHOA PHANăV ăPH NG HI UăN NGăGIAăC NGăKHÁNGăU NăC AăT εăCFRPă CHOăD εăBểăTỌNGăC NGăSAUăDỐNGăCÁPă KHƠNG BÁM DÍNH LU NăÁNăTI NăS TP.ăH ăCHệăMINHă- N Mă2022 TR IăH CăQU CăGIAăTP.ăHCM NGă IăH CăBÁCHăKHOAă PHANăV ăPH NG HI UăN NGăGIAăC NGăKHÁNGăU NăC AăT εăCFRPă CHOăD εăBểăTỌNGăC NGăSAUăDỐNGăCÁPă KHƠNG BÁM DÍNH ChunăngƠnh:ăK ăThu tăXơyăD ngăCơngăTrìnhăDơnăD ngăvƠăCơngăNghi p Mưăs ăchuyên ngành: 62580208 Ph năbi năđ căl pă1:ăTS.ăTr năV năPhúc Ph năbi năđ căl pă2:ăPGS.ăTS.ăNguy năTrungăHi u Ph năbi nă1:ăPGS.ăTS.ăLêăAnhăTh ng Ph năbi nă2:ăTS.ăNguy nă ìnhăHùng Ph năbi nă3:ăPGS.ăTS.ăH ă căDuy NG IăH NGăD N: PGS TS Nguy n Minh Long PGS TS Ngô H uăC ng δ I CAεă OAN Tácăgi ăxinăcamăđoanăđơyălƠăcơngătrìnhănghiênăc uăc aăb năthơnătácăgi ăCácăk tă qu ănghiênăc uăvƠăcácăk tălu nătrongălu năánănƠyălƠătrungăth c,ăvƠăkhôngăsaoăchépăt ăb tă k ăm tăngu nănƠoăvƠăd có)ăđưăđ iăb tăk ăhìnhăth cănƠo.ăVi căthamăkh oăcácăngu nătƠiăli uă(n uă căth căhi nătríchăd năvƠăghiăngu n tƠiăli uăthamăkh oăđúngăquyăđ nh Tácăgi ălu năán Ch ký PhanăV ăPh ng i TịεăT TăδU NăÁN Nh ăvƠoăcácăđ cătínhăk ăthu tăn iătr i c aăv tăli uăCFRPănh ăcóăc l ngăđ ăcao,ătr ngă ngăriêngănh ,ăkhơngăd năđi n,ăkhơngănhi măt ,ăkhơngăb ă nămịn,ăthiăcơngăđ năgi n,ă gi iăphápăs ăd ngăv tăli uăCFRPăchoăcôngătácăs aăch aăho căgiaăc c tăthépă(BTCT)ăvƠăbêătơngă ngăsu tătr că(BTUST)ăđưăchoăth yăđ ngăc uăki năbêătơngă cătínhăhi uăqu ăcaoă c aănóăbênăc nhăcácăgi iăphápătruy năth ngăhi năh u.ăTuyănhiên,ăm tăvài nghiênăc uă hi nănayăv ă ngăx ău năc aăd m BTUST dùng cáp khơngăbámădínhăgiaăc đ uăch aăđ ăc păđ yăđ ăvƠăl ngăhóa t ngăminhă nhăh ngăt măCFRPă ngăc aăt măCFRPăgiaăc đ năs ălƠmăvi căc aăcápăvƠăd m;ăvƠăch aăth yăđ ăc păđ n nhăh ngă ngăc a t iătr ngăl p.ă Bênăc nhăđó,ăđ cătínhăbámădínhăc aăt măCFRPăv iăbêătơngălƠăm tăy uăt ăch ăđ oăquy tă đ nhăđ năhi uăqu ăgiaăc ngăkhángău n c aăt măCFRPăchoăd măBTCTăvƠăd măBTUST; tuyănhiên,ăđ cătínhănƠyăch aăđ cătrìnhăbƠyăđ yăđ ăvƠăcóăh ăth ng,ăđ căbi tăchoătr ngă h păd măBTUSTădùngăcápăkhơngăbámădính.ăCácăv năđ ăv aănêuăd năđ năs ăthi uăv ngă c aăcácăđi uăkho năthi tăk choătr bámădínhătrongăcácăh ngăh păc uăki năhayăd măBTUSTădùngăcápăkhơngă ngăd năthi tăk ăgiaăc ngăhi năhành b ng v tăli uăFRP Lu năánănƠyănghiênăc uăv ăđ cătínhăbámădínhăc aăt măCFRPăv iăbêătơngăvƠăhi uăn ngă giaăc ngăkhángău năc aăt măCFRPăchoăd măBTUSTădùngăcápăkhơngăbámădính.ăCácă m cătiêuăchínhăc aălu năánăbaoăg m:ă(1)ăphơnătíchăth cănghi măđ cătínhăbámădínhăc aă t măCFRPăv iăbêătơngătrênăd măBTUSTădùngăcápăkhơngăbámădínhăvƠălƠmărõăs ăkhácă bi tăv iăđ cătínhăbámădínhăc aăt măCFRPăv iăbêătơngătrênăcácăm uăkéoătr t thơngăd ngă hi nănayăm tăcáchăcóăh ăth ng;ă(2)ăphơnătíchăth cănghi mă ngăx ăvƠăđ nhăl hi uăqu ăgiaăc ngăhóaă ngăkháng u năc aăt măCFRPăchoăd măBTUSTădùngăcápăkhơngăbámă dính;ăvƠă(3)ăxơyăd ngăm t mơ hình bám dính - tr tăc aăliênăk tăt măCFRPăậ bê tông choăd măBTUST dùng cáp không bám dính vƠăđ ăxu tăm tăcơngăth căm iătínhăbi năd ngă c aăcápătrongăd măBTUST dùng cáp khơng bám dính cóăk ăđ nă nhăh c ngăkhángău năCFRPăph căv ăchoăquyătrìnhăthi tăk ăgiaăc ngăc aăt măgiaă ngăkhángău năb ngăt mă CFRPăchoăd măBTUST dùng cáp khơng bám dính Ph căv ăchoăcácăm cătiêuăth cănghi m,ăch ngătrìnhăth cănghi măchínhătrên haiăm d măBTUST gi năđ nădùngăcápăkhơngăbámădínhăti tădi năch ăTăkíchăth ii căl n đ i că th căhi n.ăCácăthơngăs ăkh oăsátăchínhăbaoăg măs ăl păt m CFRPă(0,ă2,ă4,ăvƠă6ăl p),ă tìnhătr ngăd mătr căkhiăgiaăc ngă(d mănguyên d măn t),ălo iăt iătr ngă(t iătr ngă đ năđi uăvƠăt iătr ngăl p),ăvƠăki uăneo U-CFRPă(t pătrungăvƠăphơnăb ăđ u).ăNgoƠiăra,ăđ ă phơnătíchăvƠălƠmărõăs ăkhácăbi tăv ăđ cătínhăbámădínhăgi aăt m CFRP-bê tông m uăkéoătr tăđ n th bám dính,ăch ngădùngăhi nănayăsoăv iăc aăm u d m BTUST dùng cáp khơng ngătrìnhăthíănghi mănh ăh năđ căti năhƠnhătrênăb yăm uăkéoătr K tăqu ăth cănghi măv ăđ cătínhăbámădínhăc aăt măCFRPăgiaăc t ngăkhángău nătrongă d măBTUST dùngăcápăkhơngăbámădínhăchoăth yăcóăs ăkhácăbi tăl năv ăs ăphơnăb ăbi nă d ngăvƠăgiáătr ăbi năd ngăbong tách c aăt măCFRPătrongăcácăm uăd măBTUST dùng cáp khơngăbámădínhăsoăv iăc aăcácăm uăkéoătr tăthu nătúyă(chênhăl chălênăt iă250%ăsoăv iă d măkhôngăneoăvƠă490%ăsoăv iăd măcóăneo).ăK tăqu ăki măch ngăchoăth yăcác cơng th căd ăđốnăc ngăđ ăbámădínhătrongăcácănghiênăc uătr d n,ătiêuăchu năthi tăk ăgiaăc ngăhi năhƠnhăd ăđốnăc căđơyăvƠătrongăcácăh ngă ngăđ ăbámădínhăc aăt măCFRPă d măBTUST dùng cáp khơng bám dính,ăđ căbi tăkhiădùngăh ăneo CFRP d ng Uwraps r tăth păsoăv iăth cănghi mă(trungăbìnhă42%) K tăqu ăth cănghi măv ă ngăx ău năc aăd măBTUST dùng cáp khơng bám dính gia c ngăt m CFRP ch u t iătr ngăt nhăđ năđi uăvƠăt iătr ngăl păchoăth y bi năd ngăcápă trongăcácăd măgiaăc ngăch uătácăđ ngăđángăk ăb iăt măCFRPăgiaăc h ăneo CFRP d ngăd i U.ăT măCFRPă nhăh ngăkhángău năvƠă ngăđángăk ăđ năkh ăn ngăkhángău nă(t ngă đ nă65%),ăb ăr ngăv tăn t (gi măđ nă84%ătrongăgiaiăđo năs ăd ng)ăvƠăchuy năv ăc aă d mă(t ngăđ nă65%); tuyănhiên,ăm căđ ă nhăh T iătr ngăl pă nhăh ngăt ăl ăngh chăv iăs ăl p t măCFRP.ă ngăđángăk ăđ năkh ăn ngăkhángău năcònăl i,ăbi năd ngăvƠăb ăr ngă v tăn tăc aăd măgiaăc ngă ăgiaiăđo năthíănghi măt iăđ năđi uăsauăl p,ăđ căbi tătrongă giaiăđo năs ăd ng,ănh ngăkhôngăđángăk ătrongăgiaiăđo năb n Trongăgiaiăđo năch uăt iă tr ngăl p,ăt măCFRPălƠmăgi măđángăk ăchuy năv ăd ă(đ nă19%),ăchuy năv ă(đ nă34%)ă vƠăb ăr ngăv tăn tăl nănh tăc aăd mă(đ nă21%)ăsoăv iăcácăd măt ngă ngătrongănhómă ch uăt iătr ngăt nhăđ năđi u;ăvƠăs ăgi mănƠyăt ăl ăthu năv iăs ăl p giaăc k ăgiaăt iăl p.ăH ăneo U-wrapsăv iăvùngăb ătríăkhácănhauă nhăh ngăvƠăs ăchu ngărõănétăđ năd ngăpháă ho iăc aăd m,ălƠmăt ngăđángăk ăbi năd ngăcu iăcùngăc aăt măCFRPăvƠăcáp,ăvƠăđ ăd o c aăd m.ăBi năd ngăbongătáchăc aăt măCFRPătínhătốnăt ăcácăh iii ngăd năvƠătiêuăchu nă thi tăk ăgiaăc ngăk tăc uăbêătôngădùngăt m FRP dán ngoƠiăhi năhƠnh,ăm cădùăđ uăchoă k tăqu ăanătoƠn,ănh ngănhìnăchung,ăđangăđánhăgiáăth păgiáătr ăbi năd ngăbongătáchăc aă t măCFRPăchoătr ngăh păd măBTUST dùng cáp khơng bám dính Cơngăth cătínhăbi năd ngăc aăcápăkhơng bám dính cóăk ăđ nă nhăh đ ngăc aăt măCFRP căđ ăxu tătrongălu năánăchoăk tăqu ăg năv iăth cănghi măv i đ ăphơnătánăth p vƠăd ă s ăd ng Cơngăth cănƠyăvƠămơăhìnhătínhăbi năd ngăbongătáchăc aăt măCFRPăđ xu tătrongălu năán cóăth ăđ cădùngăđ ăb ăsungăvƠoăcácăđi uăkho năthi tăk ăgiaăc căđ ă ngă khángău năchoăd măBTUSTăcápăkhơngăbámădínhădùngăt măCFRPăv năcịnăthi uătrongă cácătiêuăchu năhi năhƠnh iv ABSTRACT Thanks to the outstanding technical characteristics of CFRP materials such as high strength, lightweight, non-conductivity, non-magnetism, non-corrosiveness, simple construction, the solution of using CFRP materials for retrofitting or strengthening of reinforced concrete (RC) and post-tensioned concrete (PC) structures has shown its high efficiency besides existing traditional solutions However, the current limited studies on the flexural behavior of unbonded post-tensioned reinforced concrete (UPC) beams strengthened with CFRP sheets have not fully mentioned and quantified the influence of CFRP sheets for strengthening on the performance of the tendons and the beams, and the effects of repeated loads as well on the performance of UPC beams Another pivotal factor controlling the effectiveness of the CFRP strengthening system for RC and PC beams is the interfacial bond behavior of CFRP sheets and concrete However, this behavior has not been fully and systematically investigated in the published literature, especially in the case of PC beams using unbonded tendons The problems mentioned above lead to the absence of design provisions for PC members using unbonded tendons in current design guidelines for strengthening concrete structures using FRP materials This thesis studies the interfacial bond behavior of CFRP-to-concrete joints and the flexural-strengthening efficiency of CFRP sheets on UPC beams The main objectives of the thesis include: (1) experimentally analyze the interfacial bond behavior of CFRP sheets and concrete on UPC beams and clarifying the difference between this bond behavior and the CFRP-to-concrete bond behavior on single-lap shear specimens (the prevailing bond behavior) in a systematic way; (2) experimentally investigate of the behavior and quantification of the flexural-strengthening efficiency of CFRP sheets on UPC beams, and (3) develop an interfacial bond-slip model of CFRP-to-concrete joints for UPC beams and propose a new formula for calculating the strain of unbonded tendons in UPC beams including the effect of CFRP sheets serving for the design procedure of flexural strengthening using CFRP sheets for UPC beams Regarding the experimental program, the test consisted of 20 large-scale UPC T-beams The main survey parameters included the number of CFRP sheet layers (0, 2, 4, and v layers), beam condition before strengthened (uncracked and pre-cracked), loading type (monotonic and repeating loading), and CFRP U-wrap anchors type (concentrated and evenly distributed) In addition, to analyze and clarify the difference between the interfacial CFRP-to-concrete bond in UPC beams and that in single-lap shear specimens which are commonly used, a small test program was conducted on seven single-lap shear specimens The experimental results showed that the interfacial bond behavior in the beams was very different from that in the single-lap shear tests in terms of the debonding strain and strain distribution of CFRP sheets (up to 250% compared to the beams without U-wraps and 490% compared to beams with U-wraps) The test results also showed that the accuracy of some existing codes and models in estimating the bond strength of CFRPto-concrete joints in UPC beams (especially with CFRP U-wrap anchor systems) are very low compare to experimental data (42% on average) The experimental results on the flexural behavior of UPC T-beams strengthened with CFRP sheets under monotonic and repeated loads showed that the use of CFRP sheets and CFRP U-wrap anchors significantly affected the tendon strain CFRP sheets significantly affected the beam flexural resistance (increased by up to 65%), crack width (decreased by up to 84% in the serviceability stage), and beam displacement (increased by up to 65%); however, this enhancement tended to decrease as the CFRP sheet ratio increased The repeated loads considerably affected the residual load-carrying capacity, deflection, and crack width of the strengthened beams under post-repeated monotonic loading, particularly at the serviceability state but not at the ultimate state For the serviceability state, the beams subjected to repeated loads showed a considerable decrease in the residual load-carrying capacity (by 19%), an increase in the final displacement (up to 34%), and an increase in the crack width (up to 21%), compared to those of identical beams under solely monotonic loadings; these reductions were proportional to the number of CFRP layers and load cycles The U-wrap anchors with different layouts had a marked effect on the failure mode of the beam, increased the maximum strain of CFRP sheets and tendons, and enhanced the ductility of the beams Debonding strain of CFRP sheets calculated from the current guidelines and design vi standards for strengthening of concrete structures using externally bonded FRP sheets, although give safe results; in general, it is currently underestimating the debonding strain value of the CFRP sheets for the case of UPC beams The tendon strain prediction formula including the influence of the CFRP sheet is the pioneering proposal, easy to use and give accurate and reliable compared to the experimental data The model and formula proposed in this thesis can supplement the design provisions for flexural strengthening UPC beams with CFRP sheets which are lacking in current standards vii δ IăCÁεă N Lu năánănƠyăđ căth căhi năt iăKhoaăK ăthu tăXơyăd ng,ăTr HQGă TP HCMă d PGS TS.ăNgôăH uăC iă s ă đ ngă h ngă iăh căBáchăKhoa,ă ngă d nă c aă PGS TS.ă Nguy nă Minhă Longă vƠă ng.ăCácănghiênăc uăđ cătrìnhăbƠyătrongălu năánănƠy đ cătƠiă tr ă m tă ph nă kinhă phíă b iă đ ă tƠiă NCKHă c pă Qu că Giaă mưă s ă 14/2018/H -KHCNTNB T/11-19/C26ăthu căCh Minhăv iă ngătrìnhăTơyăNamăB ,ă ătƠiămưăs ăE2016.6.6.1ăvƠăTr ngă iăh căM ăThƠnhăPh ăH ăChíă iăh căBáchăKhoaăTP HCMăv iă ătƠiă Tôiăxinătrơnătr ngăcámă năPGS TS.ăNguy năMinhăLong,ăPGS TS.ăNgôăH uăC ng, mưăs ăTNCS-KTXD-2016-14 KhoaăK ăthu tăXơyăd ng, Phòng Ơoăt oăSauăđ iăh c nhân viên t iăphịngăthí nghi măK tăc uăcơngătrìnhă(BKSEL) đưăt nătìnhăch ăb o,ăh trìnhălƠmănghiênăc uăsinhăvƠăđ căbi tăh ngăd nătơiătrongăsu tăqă ngăd nătôiăvi tăLu năánăTi năs ănƠy viii ... uăqu ? ?gia? ?c ng? ?kháng? ?u năc aă t m? ?CFRP? ?cho? ?d măBTUST? ?dùng? ?cáp? ?khơng? ?bám? ?dính; (3) Xơyăd ngăm t mơ hình bám dính - tr tăc aăliênăk tăt m? ?CFRP? ?ậ bê? ?tông? ?cho? ?d mă BTUST dùng cáp không bám dính vƠăđ... ng? ?cáp? ?khơng? ?bám? ?dính, ? ?cáp? ?bám? ?dính? ?vƠăc uă ki năBTCTăđ c? ?gia? ?c ngăb ngăt măFRP Trongăd măBTUST? ?dùng? ?cáp? ?bám? ?dính? ?đ c? ?gia? ?c lƠmăvi căđ ngăth iăv i? ?bê? ?tơng,ăđi uăki năt t m? ?CFRP? ?gia? ?c ngăđ ng? ?kháng? ?u... v ă đ că tínhă bám? ? dính? ? c aă t mă CFRP v iă bê? ? tơngă trênă d mă BTUST? ?dùng? ?cáp? ?khơng? ?bám? ?dính? ?vƠăhi uăn ng? ?gia? ?c ng? ?kháng? ?u năc aăt m? ?CFRP? ? cho? ?d măBTUST? ?dùng? ?cáp? ?khơng? ?bám? ?dính. ăCácăm cătiêuăchínhăc