Mô phỏng ảnh hưởng của lực căng trước đến hiệu quả gia cường của tấm cfrp cho dầm bê tông căng sau

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH THỊ KIM PHỤNG MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA LỰC CĂNG TRƯỚC ĐẾN HIỆU QUẢ GIA CƯỜNG CỦA TẤM CFRP CHO DẦM BÊ TÔNG CĂNG SAU Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số ngành: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2023 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Long Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Nguyễn Trọng Phước Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Ngô Hữu Cường Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM vào ngày 12 tháng 01 năm 2023 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: TS Nguyễn Hồng Ân TS Trần Tuấn Nam PGS TS Nguyễn Trọng Phước PGS TS Ngô Hữu Cường PGS TS Châu Đình Thành – Chủ tịch hội đồng – Thư ký hội đồng – Ủy viên (Phản biện 1) – Ủy viên (Phản biện 2) – Ủy viên CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HUỲNH THỊ KIM PHỤNG MSHV: 2170810 Ngày, tháng, năm sinh: 21/02/1998 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 8580201 I TÊN ĐỀ TÀI Mô ảnh hưởng lực căng trước đến hiệu gia cường CFRP cho dầm bê tông căng sau (sử dụng cáp khơng bám dính)/ Simulation of jacking force effects on flexural behavior of unbonded prestressed concrete beams strengthened by CFRP sheets II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Phân tích kết mẫu dầm thí nghiệm, đánh giá kiểu phá hoại, hiệu gia cường CFRP dầm bê tông ứng suất trước căng sau sử dụng cáp khơng bám dính ảnh hưởng lực căng cáp đến ứng xử CFRP Mô phần mềm phần tử hữu hạn Abaqus/CAE theo thông số vật liệu mẫu dầm thí nghiệm So sánh kết thực nghiệm mô dựa biểu đồ lực – chuyển vị dầm, cáp căng CFRP, kiểu phá hoại hình thái vết nứt dầm Mơ hình mơ cho dầm bê tơng ứng suất trước sử dụng cáp khơng bám dính gia cường CFRP đưa mối quan hệ lực căng cáp CFRP gia cường dầm III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 05/09/2022 II NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ 23/12/2022 II CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS Nguyễn Minh Long TP.HCM, ngày 23 tháng 12 năm 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS TS Nguyễn Minh Long TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Long Thầy đưa gợi ý để hình thành nên ý tưởng đề tài, góp ý cho tơi nhiều cách nhận định đắn vấn đề nghiên cứu, cách tiếp cận nghiên cứu hiệu Thầy ln sẵn lịng hỗ trợ đưa phương pháp giải vấn đề gặp phải suốt trình thực luận văn thạc sĩ Đồng thời, xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM truyền dạy kiến thức chuyên ngành q giá cho tơi, hành trang q báu đường hành nghề nghiên cứu sau Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quỹ phát triển khoa học công nghệ quốc gia (NAFOSTED) thông qua đề tài mã số 107.01-2018.302 phịng thí nghiệm Kết cấu Cơng trình Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM (BK SEL) tài trợ hỗ trợ thực đề tài nghiên cứu Mặc dù thân cố gắng nghiên cứu hoàn thiện, nhiên luận văn chắn cịn nhiều thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ hướng dẫn thêm để tơi bổ sung kiến thức cịn thiếu hồn thiện thân Một lần nữa, xin trân trọng cảm ơn quý Thầy Cô Tp HCM, ngày 23 tháng 12 năm 2022 Huỳnh Thị Kim Phụng ii TÓM TẮT Số lượng nghiên cứu cấu kiện bê tông căng sau sử dụng cáp khơng bám dính (UPC) gia cường vật liệu FRP chiếm tỷ lệ thấp so với nghiên cứu cấu kiện bê tông cốt thép thơng thường có gia cường FRP cấu kiện bê tơng ứng suất trước có bám dính Đặc biệt tại, chưa có nghiên cứu đề cập đến việc mô cho dầm UPC gia cường FRP Có thể thấy, tổn hao ứng suất dài hạn phát sinh trình sử dụng làm giảm lực căng, ảnh hưởng đến ứng xử cấu kiện bê tông ứng suất trước đến hiệu gia cường CFRP; nhiên, vấn đề chưa làm rõ đầy đủ cho nghiên cứu trước Nghiên cứu tiến hành khảo sát ứng xử dầm UPC gia cường CFRP chịu uốn điểm tác dụng tải trọng tĩnh Chương trình thực nghiệm tiến hành chín dầm UPC tiết diện chữ nhật kích thước lớn với hàm lượng CFRP (0, lớp) lực căng cáp thay đổi (0%, 15% 30%) Sau đó, mơ hình FE xây dựng nhờ phần mềm Abaqus/CAE nhằm phục vụ cho việc đối chứng ứng xử dầm UPC gia cường CFRP ứng suất căng trước số lớp gia cường thay đổi Biểu đồ quan hệ lực – chuyển vị/ biến dạng dầm bê tông, cốt thép, cáp CFRP kiểu phá hoại hệ phân tích để tìm ảnh hưởng lực căng cáp đến ứng xử dầm gia cường CFRP, đóng góp vào việc phát triển cơng thức tính tốn thực nghiệm cho dầm UPC gia cường CFRP tương lai iii ABSTRACT The number of studies on un-bonded prestressed concrete (UPC) members strengthened with FRP sheets accounts for a very low percentage compared to studies on reinforced concrete members and on bonded prestressed concrete members strengthened with FRP sheets Especially, it is not facile to find a study on UPC beams strengthened with FRP sheets simulation until now It can be seen that the long-term stress losses during use reduce tension in tendon, affect the behavior of prestressed concrete members and the reinforcement efficiency of CFRP sheets; However, this issue has not been fully clarified in previous studies This study will investigate the behavior of UPC beams reinforced with CFRP sheets subjected to 4point bending under the effect of static loads The experimental program was conducted on nine large rectangular sections UPC beams with two investigated parameters: the number of CFRP layers (0, and layers) and prestressing force reduction (0%, 15% and 30%) Then, an FE model will be created using Abaqus/CAE software to verify the behavior of UPC beams strengthened with CFRP sheets when the prestressing force and the number of reinforcement layers change The forcedisplacement/strain relationship diagram of concrete beams, reinforcement, tendon and CFRP sheets as well as the failure mode of the system will be analyzed to find out the influence of prestressing force reduction on the behavior of UPC beams strengthened with CFRP sheets, contributing to the development of experimental calculation formulas in the future iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng việc tơi thực hướng dẫn Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Long Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm công việc thực Tp HCM, ngày 23 tháng 12 năm 2022 Huỳnh Thị Kim Phụng v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xii CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Vật liệu FRP dùng gia cường 2.1.1 Giới thiệu vật liệu FRP .4 2.1.2 Vật liệu keo kết dính 2.1.3 Các dạng gia cường hiệu gia cường FRP 2.1.4 Các dạng phá hoại FRP 2.1.5 Ưu nhược điểm việc gia cường FRP 11 2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng lực căng cáp đến ứng xử dầm bê tông UST gia cường CFRP 12 2.3 Các nghiên cứu mô cấu kiện chịu tải trọng tĩnh phương pháp phần tử hữu hạn 15 2.3.1 Các nghiên cứu mơ hình vật liệu mơ hình liên kết 15 2.3.2 Các nghiên cứu mô dầm BTCT gia cường sợi FRP chịu tải trọng tĩnh phương pháp phần tử hữu hạn 17 2.3.3 Các nghiên cứu mô dầm bê tông UST chịu tải trọng tĩnh phương pháp phần tử hữu hạn .19 2.3.4 Các nghiên cứu mô dầm bê tông UST gia cường sợi FRP chịu tải trọng tĩnh phương pháp phần tử hữu hạn 19 vi CHƯƠNG MỤC TIÊU, Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22 3.1 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 22 3.2 Ý nghĩa nghiên cứu 22 3.2.1 Ý nghĩa khoa học 22 3.2.2 Ý nghĩa thực tiễn .23 3.3 Nội dung nghiên cứu 23 CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH [44] 25 4.1 Dầm UPC gia cường kháng uốn CFRP dùng thực nghiệm mô 25 4.1.1 Vật liệu 25 4.1.2 Thông số kỹ thuật dầm thí nghiệm 26 4.1.3 Sơ đồ thí nghiệm .29 4.2 Hình thái vết nứt kiểu phá hoại dầm thí nghiệm 31 4.3 Quan hệ lực - chuyển vị khả kháng uốn 33 4.4 Hiệu gia cường kháng uốn tấm, khả hấp thụ lượng số dẻo dầm 36 4.5 Ứng xử nứt dầm thí nghiệm 39 4.6 Biến dạng gia cường kháng uốn CFRP bê tông 42 4.7 Biến dạng cáp cốt thép 45 CHƯƠNG KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH 50 5.1 Giới thiệu phần mềm Abaqus 50 5.2 Mơ hình vật liệu phần tử 51 5.2.1 Bê tông 51 5.2.2 Cốt thép dọc cốt thép đai 55 5.2.3 Cáp ứng suất trước 56 5.2.4 Vật liệu CFRP 58 5.2.5 Các thành phần khác 59 5.3 Mơ hình liên kết 60 5.3.1 Mơ hình tương tác cáp ứng suất trước bê tông 60 5.3.2 Mơ hình liên kết dính – trượt CFRP bề mặt bê tông .60 vii 5.3.3 Liên kết thép đệm với bê tông dầm .62 5.4 Phương pháp giải gia tải 63 5.5 Kết mô so sánh với kết thực nghiệm 64 5.5.1 Hình thái vết nứt kiểu phá hoại dầm 64 5.5.2 Quan hệ lực - chuyển vị khả kháng uốn 68 5.5.3 Biến dạng gia cường kháng uốn CFRP .71 5.5.4 Biến dạng cáp tương tác CFRP cáp 73 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 6.1 Kết luận 75 6.2 Kiến nghị 77 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 83 69 Nhìn chung, kết mơ tiệm cận xu hướng chung kết thực nghiệm thể rõ hiệu gia cường CFRP việc gia tăng cường độ dầm tác dụng momen uốn Trong thực nghiệm, hiệu gia cường CFRP việc gia tăng tải trọng cực hạn dầm nhóm (khơng suy giảm lực căng cáp) dầm đối chứng không gia cường với dầm gia cường lớp CFRP CFRP dạng U 59%, dầm gia cường lớp lớp CFRP với điều kiện gia cường CFRP dạng U 16% Kết mô cho thấy tương đồng với hiệu 64% 11% tăng số lớp gia cường từ lớp lên lớp từ lớp lên lớp Tương tự với dầm nhóm 2, lực gây phá hoại lớn tăng 62% thực nghiệm 68% mô dầm gia cường thêm lớp CFRP chống uốn, lực tăng thêm 12% thực nghiệm 11% mô tăng cường thêm lớp CFRP chống uốn Đặc biệt dầm nhóm 3, việc gia cường thêm lớp CFRP so với không gia cường gia tăng cấp tải phá hoại dầm lên đến 72% thực nghiệm 71% mơ hình Cùng chung xu hướng với hai nhóm dầm cịn lại, gia tăng thêm lớp CFRP chống uốn làm tăng nhẹ khả chịu tải dầm thí nghiệm lên 11% dầm mô lên 13% Bảng 5.4 Kết so sánh lực tác dụng chuyển vị nhịp dầm giai đoạn cực hạn Nhóm dầm Mẫu dầm nCFRP B0-Cont B0-2CB B0-4CB B1-Cont B1-2CB B1-4CB B2-Cont B2-2CB B2-4CB 4 Ls Pu_e Pu_s δu,mid_e δu,mid_s Pu_e / Pu_s δu,mid_e/ δu,mid_s (%) (kN) 89.7 142.7 165.7 85.1 137.5 153.8 77.3 133.3 147.4 (kN) 83.9 137.6 152.5 81.6 136.1 150.9 78.2 133.5 150.3 (mm) 33.7 38.7 38.0 38.4 40.8 39.4 30.1 44.1 34.3 (mm) 32.4 41.7 41.5 37.9 40.9 43.4 45.7 40.6 44.5 1.07 1.04 1.09 1.04 1.01 1.02 0.99 1.00 0.98 1.04 0.93 0.92 1.01 1.00 0.91 0.66 1.09 0.77 15 30 Ghi chú: nFRP số lớp CFRP; Ls mức độ suy giảm lực căng cáp, %; Pu_e Pu_s lực tác dụng gây phá hoại lớn thực nghiệm mô 70 phỏng, kN; δu,mid_e δu,mid_s chuyển vị nhịp tương ứng với lực gây phá hoại lớn thực nghiệm mơ phỏng, mm 180 P.B0-Cont (Thí nghiệm) P.B0-Cont (Mơ phỏng) P.B0-2CB (Thí nghiệm) P.B0-2CB (Mơ phỏng) P.B0-4CB (Thí nghiệm) P.B0-4CB (Mơ phỏng) (a) 160 140 P (kN) 120 100 80 60 40 20 0.000 180 10.000 20.000 30.000 δmid (mm) 40.000 50.000 60.000 (b) 160 P.B1-Cont (Thí nghiệm) P.B1-Cont (Mơ phỏng) 140 P (kN) 120 100 P.B1-2CB (Thí nghiệm) P.B1-2CB (Mơ phỏng) 80 60 40 P.B1-4CB (Thí nghiệm) 20 0.000 10.000 20.000 30.000 δmid (mm) 40.000 50.000 60.000 160 140 (c) P.B2-Cont (Thí nghiệm) P.B2-Cont (Mơ phỏng) P.B2-2CB (Thí nghiệm) P.B2-2CB (Mơ phỏng) P.B2-4CB (Thí nghiệm) P.B2-4CB (Mơ phỏng) P (kN) 120 100 80 60 40 20 0.000 10.000 20.000 30.000 δmid (mm) 40.000 50.000 60.000 Hình 5.11 So sánh quan hệ lực - chuyển vị dầm vị trí nhịp mơ hình mơ kết thực nghiệm: (a) Dầm nhóm 1; (b) Dầm nhóm 2; (c) Dầm nhóm 71 5.5.3 Biến dạng gia cường kháng uốn CFRP Đối với biến dạng CFRP, đường quan hệ lực – biến dạng hai mô hình có kết tương đồng (Hình 5.12) giai đoạn làm việc miền đàn hồi Ở giai đoạn làm việc cực hạn, từ kết Bảng 5.5 thấy rõ mơ hình mơ dầm có gia cường lớp CFRP tiệm cận tốt với kết thực nghiệm Bảng 5.5 Kết so sánh biến dạng gia cường kháng uốn CFRP giai đoạn cực hạn Nhóm dầm Mẫu dầm nCFRP B0-Cont B0-2CB B0-4CB B1-Cont B1-2CB B1-4CB B2-Cont B2-2CB B2-4CB 4 Ls Pu_e Pu_s fu_e fu_s (%) (kN) (kN) (‰) (‰) 89.7 142.7 165.7 85.1 137.5 153.8 77.3 133.3 147.4 83.9 137.6 152.5 81.6 136.1 150.9 78.2 133.5 150.3 11.8 9.1 11.6 9.8 13.2 9.2 10.5 9.4 10.5 9.9 10.5 10.0 15 30 fu_e / fu_s 1.12 0.97 1.10 0.99 1.26 0.92 Ghi chú: nFRP số lớp CFRP; Ls mức độ suy giảm lực căng cáp, %; Pu_e Pu_s lực tác dụng gây phá hoại lớn thực nghiệm mô phỏng, kN; fu_e fu_s biến dạng kéo CFRP tương ứng với lực gây phá hoại lớn nhất, ‰ Cụ thể, sai số biến dạng CFRP thời điểm xảy phá hoại lớn kết mô so với kết thực nghiệm 3%, 1% 8% (Bảng 5.5) cho dầm gia cường lớp CFRP chống uốn với mức độ suy giảm lực căng cáp 0%, 15% 30% Trong đó, dầm có lớp gia cường CFRP thớ chịu kéo có sai số 12% cho dầm không suy giảm lực căng cáp, 10% cho dầm với mức độ suy giảm lực căng 15%, 26% cho mức độ suy giảm lực căng cáp 30% Nguyên nhân dẫn đến sai số mô chưa thể kể đến tương tác phức tạp CFRP chống uốn mà xét đến tương tác bề mặt tiếp xúc CFRP thân dầm mặt tiếp xúc CFRP dọc CFRP dạng chữ U Do tượng bong tách CFRP giai đoạn phá hoại có xu hướng chung dầm có gia cường hai lớp CFRP mơ có biến dạng 72 nhỏ so với thực nghiệm cấp tải phá hoại, ngược lại, dầm gia cường bốn lớp CFRP lại có giá trị biến dạng lớn cấp tải 180 160 (a) 140 P (kN) 120 100 80 60 40 B0-2CB.R (Mô phỏng) B0-2CB.R (Thí nghiệm) 20 B0-4CB.R (Mơ phỏng) B0-4CB.R (Thí nghiệm) 0 10 εf (‰) 12 14 16 180 160 (b) 140 P (kN) 120 100 80 60 40 B1-2CB.R (Mơ phỏng) B1-2CB.R (Thí nghiệm) 20 B1-4CB.R (Mơ phỏng) B1-4CB.R (Thí nghiệm) 0 10 εf (‰) 12 14 16 160 140 (c) P (kN) 120 100 80 60 40 20 0 B2-2CB.R (Mơ phỏng) B2-2CB.R (Thí nghiệm) B2-4CB.R (Mơ phỏng) B2-4CB.R (Thí nghiệm) 10 12 14 εf (‰) Hình 5.12 So sánh quan hệ lực - chuyển vị CFRP mơ hình mơ kết thực nghiệm: (a) Dầm nhóm 1; (b) Dầm nhóm 2; (c) Dầm nhóm 73 5.5.4 Biến dạng cáp tương tác CFRP cáp Bảng 5.6 cho thấy kết so sánh biến dạng tăng thêm cáp ứng suất trước sau bị biến dạng ứng suất ban đầu 0 (MPa) Bảng 5.6 Kết so sánh biến dạng tăng thêm cáp ứng suất trước trình gia tải Nhóm dầm Mẫu dầm nCFRP B0-Cont B0-2CB B0-4CB B1-Cont B1-2CB B1-4CB B2-Cont B2-2CB B2-4CB 4 Ls Pu_e Pu_s p_e p_s (%) (kN) (kN) (‰) (‰) 89.7 142.7 165.7 85.1 137.5 153.8 77.3 133.3 147.4 83.9 137.6 152.5 81.6 136.1 150.9 78.2 133.5 150.3 2.4 2.9 2.4 2.9 2.8 2.8 3.7 4.7 3.0 2.5 2.6 2.5 3.6 2.8 2.6 3.6 2.9 2.7 15 30 p_e / p_s 0.96 1.12 0.96 0.81 1.00 1.08 1.03 1.62 1.11 Ghi chú: nFRP số lớp CFRP; Ls mức độ suy giảm lực căng cáp, %; Pu_e Pu_s lực tác dụng gây phá hoại lớn thực nghiệm mô phỏng, kN; p_e p_s biến dạng kéo tăng thêm sau căng trước cáp thép tương ứng với lực gây phá hoại lớn nhất, ‰ Sai số biến dạng cáp trung bình dầm nhóm nhóm 7%, dầm nhóm 9% dầm nhóm 26% Xét xu hướng, biến dạng tăng thêm cáp tỉ lệ nghịch với mức độ suy giảm lực căng cáp Điều củng cố thêm tính hợp lí mơ hình tốn học Nguyên nhân dẫn đến sai số lớn mô hình tốn học chưa thể kể đến tượng tuột cáp hai đầu neo thí nghiệm dẫn đến vài tình đặc biệt thí nghiệm chưa thể tiệm cận mơ xác Tuy nhiên, xét xu hướng chung Hình 5.13 đường quan hệ lực – biến dạng cáp thí nghiệm thực tế có xu hướng giống (ngoại trừ dầm B2-2CB) Đồng thời, xét đến tương tác CFRP cáp thấy lực căng cáp suy giảm CFRP biến dạng nhiều (Bảng 5.5) Đáng ý, kết mô cho thấy biến dạng tăng thêm cáp giai đoạn phá hoại dầm 74 nhỏ số lớp gia cường tăng thêm ba nhóm dầm Kết mô chứng minh hiệu việc gia cường CFRP cho dầm UPC 180 B0-Cont (Mơ phỏng) 160 140 B0-Cont (Thí nghiệm) P (kN) 120 B0-2CB.R (Mơ phỏng) 100 80 B0-2CB.R (Thí nghiệm) 60 40 B0-4CB.R (Mơ phỏng) 20 B0-4CB.R (Thí nghiệm) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 Δεp (‰) 180 160 B1-Cont (Mơ phỏng) 140 B1-Cont (Thí nghiệm) P (kN) 120 100 B1-2CB.R (Mơ phỏng) 80 B1-2CB.R (Thí nghiệm) 60 B1-4CB.R (Mơ phỏng) 40 20 B1-4CB.R (Thí nghiệm) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 Δεp (‰) 160 B2-Cont (Mô phỏng) 140 120 B2-Cont (Thí nghiệm) P (kN) 100 B2-2CB.R (Mơ phỏng) 80 60 B2-2CB.R (Thí nghiệm) 40 B2-4CB.R (Mơ phỏng) 20 B2-4CB.R (Thí nghiệm) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Δεp (‰) 5.00 6.00 7.00 Hình 5.13 So sánh quan hệ lực – biến dạng cáp thép mô hình mơ kết thực nghiệm: (a) Dầm nhóm 1; (b) Dầm nhóm 2; (c) Dầm nhóm 75 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Luận văn khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng thay đổi lực căng cáp tổn hao ứng suất đến hiệu gia cường kháng uốn CFRP cho dầm UPC Căn kết đạt từ nghiên cứu này, số kết luận rút sau:  Hiệu gia cường kháng uốn CFRP cho dầm UPC bị chi phối đáng kể yếu tố độ lớn ứng suất căng cáp số lớp CFRP; theo đó, hiệu gia cường CFRP có xu hướng tăng theo suy giảm ứng suất căng dầm, lại giảm dần theo gia tăng số lớp CFRP;  Cáp dầm UPC chịu tác động rõ ràng CFRP gia cường kháng uốn; theo đó, CFRP làm giảm mạnh biến dạng cáp mức độ giảm biến dạng cáp có xu hướng tỉ lệ thuận theo suy giảm độ lớn ứng suất căng dầm Sự giảm biến dạng cáp giúp trì hỗn thời điểm xuất biến dạng chảy danh định cáp, hay nói cách khác CFRP làm tăng khả kháng chảy danh định cáp.;  Mơ hình mơ cho kết giá trị tải trọng cực hạn dầm UPC cách xác với sai số 10%, giá trị sai số tương đồng với chuyển vị vị trí nhịp cấp tải tương ứng dầm thuộc nhóm Đối với giá trị chuyển vị dầm nhóm giá trị lực cực hạn, sai số lớn với giá trị trung bình khoảng 25% cho thấy kiểu phá hoại khác biệt mơ hình thí nghiệm mơ hình mơ ảnh hưởng lớn đến kết chuyển vị nhịp dầm  Biến dạng CFRP mơ có xu hướng nhỏ dầm gia cường lớp CFRP chống uốn với sai số trung bình 16% nhỏ dầm gia cường lớp CFRP với sai số trung bình 4% so sánh với kết thực nghiệm Sai số phát sinh chủ yếu từ khác biệt mặt tương tác CFRP dọc thân dầm thực tế mô 76  Đối với biến dạng cáp ứng suất trước, dầm nhóm nhóm có sai lệch mơ hình mơ kết thực nghiệm khơng đáng kể dầm nhóm có sai số trung bình lên đến 26% Sai số lớn phát sinh mơ hình tốn học chưa thể kể hết tượng phá hoại thực tế thành phần liên kết Tuy nhiên xét xu hướng chung, mơ hình tốn học góp phần làm rõ vai trò ảnh hưởng CFRP việc làm giảm biến dạng cáp giai đoạn phá hoại Nói cách khác, lực căng cáp suy giảm CFRP chịu nhiều tác dụng lực kéo dẫn đến có xu hướng biến dạng nhiều 77 6.2 Kiến nghị Qua kết thực nghiệm mơ tren chín mẫu dầm UPC, kiến nghị đề sau : Do số mẫu cịn hạn chế chưa có nghiên cứu hồn tồn tương tự nên kết thí nghiệm kết mơ có sai số chưa giải thích rõ nguyên nhân khách quan, cần thêm mẫu dầm đối chứng để tăng độ tin cậy cho mơ hình tốn học Phát triển cơng thức tính tốn cho cường độ chịu uốn dầm UPC có gia cường CFRP dựa kết thực nghiệm mơ hình tốn học có tương lai Phát triển mơ hình tốn học khảo sát thêm thông số khác để xem ảnh hưởng việc gia cường FRP lên dầm UPC (tấm GFRP, BFRP,etc) 78 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Tạp chí nước D D Tung, C Van Tu, H T K Phung, and N M Long, “Effect of prestressing force on flexural behavior of unbonded prestressed concrete beams strengthened by CFRP sheets,” Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-HUCE, vol 16, no 1, pp 1–18, 2022 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C E Bakis et al., “Fiber-reinforced polymer composites for construction-stateof-the-art review,” Journal of composites for construction, vol 6, no 2, pp 73– 87, 2002 [2] Y M Amran, R Alyousef, R S Rashid, H Alabduljabbar, and C.-C Hung, “Properties and applications of FRP in strengthening RC structures: A review,” in Structures, 2018, vol 16, pp 208–238 [3] A Hasnat, M M Islam, and A Amin, “Enhancing the debonding strain limit for CFRP-strengthened RC beams using U-clamps: Identification of design parameters,” J Compos Constr, vol 20, no 1, p 04015039, 2016 [4] A ElSafty, M K Graeff, and S Fallaha, “Behavior of laterally damaged prestressed concrete bridge girders repaired with CFRP laminates under static and fatigue loading,” International Journal of Concrete Structures and Materials, vol 8, no 1, pp 43–59, 2014 [5] K H Larson, R J Peterman, and H A Rasheed, “Strength-fatigue behavior of fiber reinforced polymer strengthened prestressed concrete T-beams,” Journal of Composites for Construction, vol 9, no 4, pp 313–326, 2005 [6] L Nguyen-Minh et al., “Flexural-strengthening efficiency of CFRP sheets for unbonded post-tensioned concrete T-beams,” Engineering Structures, vol 166, pp 1–15, 2018 [7] H.-T Hu, F.-M Lin, H.-T Liu, Y.-F Huang, and T.-C Pan, “Constitutive modeling of reinforced concrete and prestressed concrete structures strengthened by fiber-reinforced plastics,” Composite structures, vol 92, no 7, pp 1640–1650, 2010 [8] W Ren, L H Sneed, Y Yang, and R He, “Numerical simulation of prestressed precast concrete bridge deck panels using damage plasticity model,” International Journal of Concrete Structures and Materials, vol 9, no 1, pp 45–54, 2015 [9] Y Huang, T H Kang, C Ramseyer, and C Rha, “Background to multi-scale modelling of unbonded post-tensioned concrete structures,” International Journal of Theoretical and Applied Multiscale Mechanics, vol 1, no 3, pp 219– 235, 2010 [10] T Kang, “Recent Advances in Computational Design and Analysis of Unbonded Post-Tensioned Concrete Structures” [11] A Siddika, M A Al Mamun, W Ferdous, and R Alyousef, “Performances, challenges and opportunities in strengthening reinforced concrete structures by using FRPs–A state-of-the-art review,” Engineering Failure Analysis, vol 111, p 104480, 2020 [12] T Rousakis, “Retrofitting and strengthening of contemporary structures: materials used,” Encyclopedia of Earthquake Engineering: Chapter; Beer, M., Patelli, E., Kougioumtzoglou, I., Au, I., Eds, 2013 80 [13] F A Fathelbab, M S Ramadan, and A Al-Tantawy, “Strengthening of RC bridge slabs using CFRP sheets,” Alexandria Engineering Journal, vol 53, no 4, pp 843–854, 2014 [14] A Belarbi and B Acun, “FRP systems in shear strengthening of reinforced concrete structures,” Procedia Engineering, vol 57, pp 2–8, 2013 [15] E C Seyhan, C Goksu, A Uzunhasanoglu, and A Ilki, “Seismic behavior of substandard RC columns retrofitted with embedded aramid fiber reinforced polymer (AFRP) reinforcement,” Polymers, vol 7, no 12, pp 2535–2557, 2015 [16] U Meier and M Deuring, “The application of fiber composites in bridge repair: a world premiere at the gates of Lucerne,” Strasse und Verkehr, vol 77, no 9, pp 534–535, 1991 [17] V Colotti and G Spadea, “Shear strength of RC beams strengthened with bonded steel or FRP plates,” Journal of Structural Engineering, vol 127, no 4, pp 367–373, 2001 [18] C G Karayannis and G M Sirkelis, “Strengthening and rehabilitation of RC beam–column joints using carbon-FRP jacketing and epoxy resin injection,” Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol 37, no 5, pp 769–790, 2008 [19] M A Aiello et al., “Guide for the design and construction of externally bonded FRP systems for strengthening existing structures,” 2014 [20] U Berardi, B J Meacham, N A Dembsey, and Y.-G You, “Fire performance assessment of a fiber reinforced polymer wall panel used in a single family dwelling,” Fire Technology, vol 50, no 6, pp 1607–1617, 2014 [21] A B M Abdullah, J A Rice, R Bhatia, N R Brenkus, and H R Hamilton, “Unbonded Tendons as an Alternative for Bonded Tendons in Post-Tensioned Bridges: Constructability, Structural Performance, and Monitoring,” in Structures Congress 2017, 2017, pp 506–516 [22] C E Reed and R J Peterman, “Evaluation of prestressed concrete girders strengthened with carbon fiber reinforced polymer sheets,” Journal of Bridge Engineering, vol 9, no 2, pp 185–192, 2004 [23] O Rosenboom, T K Hassan, and S Rizkalla, “Flexural behavior of aged prestressed concrete girders strengthened with various FRP systems,” Construction and building materials, vol 21, no 4, pp 764–776, 2007 [24] T T D Nguyen, K Matsumoto, Y Sato, A Iwasaki, T Tsutsumi, and J Niwa, “Effects of externally bonded CFRP sheets on flexural strengthening of pretensioned prestressed concrete beams having ruptured strands,” Journal of JSCE, vol 2, no 1, pp 25–38, 2014 [25] K H Larson, R J Peterman, and H A Rasheed, “Strength-fatigue behavior of fiber reinforced polymer strengthened prestressed concrete T-beams,” Journal of Composites for Construction, vol 9, no 4, pp 313–326, 2005 [26] H A Rasheed, K H Larson, and R J Peterman, “Analysis and design procedure for FRP-strengthened prestressed concrete T-Girders considering strength and fatigue,” Journal of Composites for Construction, vol 10, no 5, pp 419–432, 2006 81 [27] P R Chakrabari, “Behavior of un-bonded post-tensioned beams repaired and retrofitted with composite materials,” in Structures Congress 2005: Metropolis and Beyond, 2005, pp 1–11 [28] F El Meski and M Harajli, “Flexural behavior of unbonded posttensioned concrete members strengthened using external FRP composites,” Journal of Composites for Construction, vol 17, no 2, pp 197–207, 2013 [29] D T Tran, P Phan-Vu, T M Pham, T D Dang, and L Nguyen-Minh, “Repeated and post-repeated flexural behavior of unbonded post-tensioned concrete T-beams strengthened with CFRP sheets,” Journal of Composites for Construction, vol 24, no 2, p 04019064, 2020 [30] H Zhao, M Zeng, H Chen, J Ling, and D Wu, “Investigating the Effect of Prestress Force on Cross-Tensioned Concrete Pavement Vibration,” Transportation Research Record, vol 2674, no 8, pp 875–886, 2020 [31] H Abdel-Jaber and B Glisic, “Monitoring of prestressing forces in prestressed concrete structures—An overview,” Structural Control and Health Monitoring, vol 26, no 8, p e2374, 2019 [32] D J Carreira and K.-H Chu, “Stress-strain relationship for plain concrete in compression,” in Journal Proceedings, 1985, vol 82, no 6, pp 797–804 [33] T Jankowiak and T Lodygowski, “Identification of parameters of concrete damage plasticity constitutive model,” Foundations of civil and environmental engineering, vol 6, no 1, pp 53–69, 2005 [34] R Shamass, X Zhou, and G Alfano, “Finite-element analysis of shear-off failure of keyed dry joints in precast concrete segmental bridges,” Journal of Bridge Engineering, vol 20, no 6, p 04014084, 2015 [35] R K Devalapura and M K Tadros, “Stress-strain modeling of 270 ksi lowrelaxation prestressing strands,” PCI Journal, vol 37, no 2, pp 100–106, 1992 [36] T Kang, “Recent Advances in Computational Design and Analysis of Unbonded Post-Tensioned Concrete Structures” [37] X Z Lu, J G Teng, L P Ye, and J J Jiang, “Bond–slip models for FRP sheets/plates bonded to concrete,” Engineering structures, vol 27, no 6, pp 920–937, 2005 [38] C A Coronado and M M Lopez, “Sensitivity analysis of reinforced concrete beams strengthened with FRP laminates,” Cement and Concrete Composites, vol 28, no 1, pp 102–114, 2006 [39] D Zhang, Q Wang, and J Dong, “Simulation study on CFRP strengthened reinforced concrete beam under four-point bending,” Computers and Concrete, vol 17, no 3, pp 407–421, 2016 [40] B Mercan, A E Schultz, and H K Stolarski, “Finite element modeling of prestressed concrete spandrel beams,” Engineering Structures, vol 32, no 9, pp 2804–2813, 2010 [41] L S Moreira, J B M Sousa Jr, and E Parente Jr, “Nonlinear finite element simulation of unbonded prestressed concrete beams,” Engineering Structures, vol 170, pp 167–177, 2018 82 [42] Y J Kim, C Shi, and M F Green, “Ductility and cracking behavior of prestressed concrete beams strengthened with prestressed CFRP sheets,” Journal of composites for construction, vol 12, no 3, pp 274–283, 2008 [43] Y.-M You, A Ayoub, and A Belarbi, “Three-dimensional nonlinear finiteelement analysis of prestressed concrete beams strengthened in shear with FRP composites,” Journal of Composites for Construction, vol 15, no 6, pp 896– 907, 2011 [44] D D Tung, C Van Tu, H T K Phung, and N M Long, “Effect of prestressing force on flexural behavior of unbonded prestressed concrete beams strengthened by CFRP sheets,” Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE)-HUCE, vol 16, no 1, pp 1–18, 2022 [45] N F Grace, A S G Abdel-Sayed, and K R Saleh, “Behavior and ductility or simple and continuous FRP reinforced beams,” Journal of composites for construction, 1998 [46] S.-M Jeong, Evaluation of ductility in prestressed concrete beams using fiberreinforced plastic tendons University of Michigan, 1994 [47] T D Le, T M Pham, and H Hao, “Numerical study on the flexural performance of precast segmental concrete beams with unbonded internal steel tendons,” Construction and Building Materials, vol 248, p 118362, 2020 [48] D J Carreira and K.-H Chu, “Stress-strain relationship for plain concrete in compression,” in Journal Proceedings, 1985, vol 82, no 6, pp 797–804 [49] R Shamass, X Zhou, and G Alfano, “Finite-element analysis of shear-off failure of keyed dry joints in precast concrete segmental bridges,” Journal of Bridge Engineering, vol 20, no 6, p 04014084, 2015 [50] L Nguyen-Minh, D Vo-Le, D Tran-Thanh, T M Pham, C Ho-Huu, and M Rovňák, “Shear capacity of unbonded post-tensioned concrete T-beams strengthened with CFRP and GFRP U-wraps,” Composite Structures, vol 184, pp 1011–1029, 2018 [51] L Nguyen-Minh, D Vo-Le, D Tran-Thanh, T M Pham, C Ho-Huu, and M Rovňák, “Shear capacity of unbonded post-tensioned concrete T-beams strengthened with CFRP and GFRP U-wraps,” Composite Structures, vol 184, pp 1011–1029, Jan 2018, doi: 10.1016/j.compstruct.2017.10.072 [52] P Phan-Vu, D T Tran, T M Pham, T D Dang, C Ngo-Huu, and L NguyenMinh, “Distinguished bond behaviour of CFRP sheets in unbonded posttensioned reinforced concrete beams versus single-lap shear tests,” Engineering Structures, vol 234, p 111794, May 2021, doi: 10.1016/j.engstruct.2020.111794 [53] P R Gupta, Post-tensioning manual PTI Post-Tensioning Institute, 2006 [54] D Systemes, “ABAQUS/CAE User’s Manual, Version 6.14,” Providence, RI: Dassault Systemes Simulia Corp, 2014 [55] B G Rabbat and H G Russell, “Friction coefficient of steel on concrete or grout,” Journal of Structural Engineering, vol 111, no 3, pp 505–515, 1985 83 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: HUỲNH THỊ KIM PHỤNG Ngày sinh: Địa chỉ: Điện thoại: Email: 21/02/1998 Nơi sinh: Tiền Giang A5/6 đường Liên Ấp 123, huyện Bình Chánh, Tp.HCM 0389627397 huynhthikimphung212@gmail.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2016 – 2021: Kỹ sư Xây dựng dân dụng Năng lượng (Chương trình Kỹ sư Chất lượng cao Việt – Pháp (PFIEV)), Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM 2021 – 2023: Học viên cao học chuyên ngành Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG Tp.HCM