Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt lưới dệt để tăng cường kết cấu sàn bê tông cốt thép trong xây dựng dân dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ LUẬN VĂN THẠC SỸ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT ĐỂ TĂNG CƢỜNG KẾT CẤU SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG XÂY DỰNG DÂN DỤNG Tp Hồ Chí Minh - Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI _ LUẬN VĂN THẠC SỸ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT ĐỂ TĂNG CƢỜNG KẾT CẤU SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG XÂY DỰNG DÂN DỤNG CHUN NGÀNH : KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔN NGHIỆP Mã số: 60.58.02.08 Học viên : Nguyễn Việt Đức Lớp : Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp, khố: 24.1 Giáo viên hƣớng dẫn : PGS TS Ngô Đăng Quang Tp Hồ Chí Minh - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Học viên cam kết tự nghiên cứu thực đề tài này, kinh nghiệm làm việc thực tiễn kiến thức chun mơn đào tạo q trình học Đại học chƣơng trình cao học Trƣờng Đại học giao thông vận tải, nghành Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp, khóa 24.1, dƣới quan tâm, hƣớng dẫn trực tiếp thầy PGS.TS Ngô Đăng Quang Mọi tham khảo dùng luận văn đƣợc trích dẫn nguồn rõ ràng có độ xác cao phạm vi hiểu biết học viên Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, học viên xin hồn tồn chịu trách nhiệm Tp Hồ Chí Minh ngày tháng Học viên Nguyễn Việt Đức i năm 2018 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên xin chân thành cảm ơn thầy tận tình hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức quý giá suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện Trƣờng Đại học giao thông vận tải Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn Thầy giáo hƣớng dẫn PGS TS Ngô Đăng Quang định hƣớng, tận tình, chu đáo hƣớng dẫn tạo điều kiện để thực luận văn Trong trình thực luận văn tốt nghiệp, cố gắng nhƣng trình độ có hạn, nội dung đề tài cịn q mẻ nên khó tránh khỏi sai sót q trình tiếp nhận kiến thức Vì vậy, tơi mong nhận đƣợc thông cảm, dẫn, giúp đỡ thầy, cô Tôi xin chân thành cảm ơn ! ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT …………………………… ………… V DANH MỤC HÌNH ẢNH……………………………… ………………………… VII ĐẶT VẤN ĐỀ .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 CÔNG NGHỆ BỌC ÁO BÊ TÔNG CỐT THÉP (RC JACKETING) 1.2 PHƢƠNG PHÁP DÁN BẢN THÉP NGOÀI 1.3 CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG VẬT LIỆU POLYMER CỐT SỢI DÁN NGOÀI (FRP) 1.4 CƠNG NGHỆ DỰ ỨNG LỰC NGỒI 1.5 CÔNG NGHỆ TĂNG CƢỜNG SÀN BTCT BẰNG BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT .12 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG SÀN BTCT BẰNG TRC 17 2.1 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU TRC 17 2.1.1 Một số đặc tính học bê tông cốt lƣới dệt phục vụ mục tiêu gia cƣờng kết cấu .17 2.1.1.1 Bê tông hạt mịn 17 2.1.1.2 Lƣới sợi dệt 18 2.1.1.3 Đặc tính dính bám lƣới sợi dệt với bê tơng hạt mịn 20 2.1.1.4 Đặc tính dính bám TRC bê tơng thƣờng 22 2.1.2 Một số nghiên cứu tăng cƣờng sàn BTCT TRC 26 2.2 ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ DẠNG SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP TỒN KHỐI 28 2.3 GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG CHO SÀN BTCT LÀM VIỆC PHƢƠNG 30 2.4 GIẢI PHÁP TĂNG CƢỜNG CHO SÀN BTCT LÀM VIỆC PHƢƠNG 32 2.5 GIẢI PHÁP THI CÔNG TĂNG CƢỜNG SÀN BTCT BẰNG TRC .36 2.5.1 Sửa chữa kết cấu chuẩn bị bề mặt 36 iii 2.5.2 Thi công TRC 38 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG CHỊU LỰC VÀ ỨNG XỬ CHỊU UỐN CỦA SÀN BTCT ĐƢỢC TĂNG CƢỜNG BẰNG TRC .41 3.1 MÔ HÌNH TÍNH TỐN LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG UỐN CỦA SÀN BTCT ĐƢỢC TĂNG CƢỜNG BẰNG TRC .41 3.1.1 Mơ hình tính tốn lý thuyết .41 3.1.2 Ví dụ tính tốn kiểm chứng .44 3.2 MÔ HÌNH MƠ PHỎNG SỐ 49 3.2.1 Kỹ thuật mô 49 3.2.2 Kết mô .52 3.3 NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT THAM SỐ 56 3.3.1 Tính tốn phần mềm Response 2000 56 3.3.2 Hàm lƣợng cốt lƣới sợi 58 3.3.3 Hàm lƣợng cốt thép sàn .60 3.3.4 Cƣờng độ bê tông sàn 61 CHƢƠNG TÍNH TỐN TĂNG CƢỜNG SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP BẰNG BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 63 4.1 HIỆN TRẠNG KẾT CẤU .63 4.2 KẾT CẤU SÀN SAU KHI TĂNG CƢỜNG 66 4.2.1 Trƣờng hợp 1: Tăng cƣờng không sử dụng đà giáo nâng sàn để thi công 66 4.2.2 Trƣờng hợp 2: Tăng cƣờng có sử dụng đà giáo nâng sàn để thi công 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 CÁC KẾT LUẬN CHÍNH .68 KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iv DANH MỤC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa TRC Bê tông cốt lƣới dệt FRP polymer cốt sợi RC Jacketing CDP Công nghệ bọc áo Bê tông phá hoại dẻo BTCT Bê tông cốt thép TTGH Trạng thái giới hạn PTHH Phần tử hữu hạn 1 Hệ số khối ứng suất 1 Hệ số khối ứng suất c Biến dạng bê tông  cu Biến dạng cực hạn bê tông chịu nén  cr Biến dạng gây nứt bê tơng chịu kéo As Diện tích phần cốt thép chịu kéo mặt cắt a Chiều cao khối ứng suất b Bề rộng mặt cắt c Chiều cao vùng bê tông chịu nén ds Chiều cao có hiệu cốt thép dọc chịu kéo mặt cắt (Khoảng cách từ mép chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo) d s Chiều cao có hiệu cốt thép dọc chịu nén mặt cắt (Khoảng cách từ mép chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu nén) df Chiều cao có hiệu cốt lƣới dệt chịu kéo mặt cắt (Khoảng cách từ mép chịu nén đến trọng tâm cốt lƣới dệt chịu kéo) Ec Mô đun đàn hồi bê tông Ef Mô đun đàn hồi chịu kéo cốt lƣới dệt Es Mô đun đàn hồi cốt thép v Ký hiệu Ý nghĩa f Ứng suất f c Cƣờng độ chịu nén trục bê tông fy Cƣờng độ kéo chảy cốt thép fu Cƣờng độ kéo đứt cốt thép f fu Cƣờng độ kéo đứt cốt lƣới dệt h Chiều cao mặt cắt dầm I Mơ men qn tính mặt cắt M Mô men uốn Mn Mô men uốn danh định Mu Mơ men uốn tính tốn (mơ men uốn nhân hệ số) vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Công nghệ áo bê tông cốt thép tăng cƣờng cho dầm, sàn, cột Hình 1.2 Công nghệ dán thép tăng cƣờng cho sàn Hình 1.3 Vật liệu polymer cốt sợi FRP Hình 1.4 Các dạng sản phẩm FRP Hình 1.5 Nguyên tắc tăng cƣờng khả chịu uốn cho kết cấu dầm, sàn Hình 1.6 Ứng dụng FRP tăng cƣờng sàn BTCT .9 Hình 1.7 Tăng cƣờng dự ứng lực 10 Hình 1.8 Cấu tạo hệ neo dự ứng lực 10 Hình 1.9 Bê tơng cốt lƣới dệt 12 Hình 1.10 Tăng cƣờng sàn mái Schweinfurt, Đức bê tông cốt lƣới dệt 12 Hình 1.11 Sửa chữa, tăng cƣờng sàn tầng hầm bị hƣ hỏng hỏa hoạn (Thụy Sỹ) .14 Hình 1.12 Ứng dụng TRC tăng cƣờng sàn mái xung quanh vị trí lỗ sàn bị cắt bỏ để lắp đặt ống dẫn nhiệt 15 Hình 1.13 Tăng cƣờng sàn bê tông cốt thép tƣờng gạch (Hy Lạp) 15 Hình 2.1 Mặt cắt cốt sợi thủy tinh gồm 400 sợi đặt bê tơng hạt mịn 18 Hình 2.2 Cấu trúc điển hình lƣới sợi dệt 19 Hình 2.3 Lƣới sợi thành phần 19 Hình 2.4 Tính chất học số loại sợi [11] 19 Hình 2.5 Sự phụ thuộc cƣờng độ chịu kéo vào tốc độ gia tải [11] 20 Hình 2.6 Mẫu thí nghiệm kết thí nghiệm kéo tuột bó sợi chiều [11] 21 Hình 2.7 So sánh quan hệ ứng suất dính bám – chuyển vị trƣợt bó sợi cốt thép 21 Hình 2.8 Một số vị trí xung yếu đoạn neo dính bám số cấu kiện BTCT đƣợc tăng cƣờng .22 Hình 2.9 Thiết lập thí nghiệm ứng xử dính bám 22 Hình 2.10 Kết thí nghiệm dính bám .23 Hình 2.11 Thiết lập thí nghiệm dính bám [2] 24 Hình 2.12 Các dạng phá hoại dính bám TRC với bê tơng thƣờng[2] 25 Hình 2.13 Các dạng phá hoại dính bám TRC với bê tơng [1] 26 vii Hình 2.14 Thí nghiệm tăng cƣờng BTCT Curbach [21] 26 Hình 2.15 Kích thƣớc BTCT .27 Hình 2.16 Quan hệ tải trọng – độ võng mẫu dầm thí nghiệm mẫu dầm mơ hình hóa phần mềm 28 Hình 2.17 Sàn làm việc phƣơng 28 Hình 2.18 Bản kê bốn cạnh 29 Hình 2.19 Phân phối tải trọng hai phƣơng 29 Hình 2.20 Tăng cƣờng khả chịu uốn cho kết cấu sàn BTCT làm việc phƣơng 31 Hình 2.21 Cấu trúc phù hợp lƣới sợi dệt để tăng cƣờng sàn BTCT làm việc phƣơng .31 Hình 2.22 Cấu tạo chi tiết sàn đối chứng [22] 32 Hình 2.23 Cấu tạo lớp TRC tăng cƣờng (a) CON; (b) C1; (c) C2; (d) C1_part; (e) G3; (f) C3_cr .32 Hình 2.24 Thi công tăng cƣờng TRC 33 Hình 2.25 Thiết lập thí nghiệm 33 Hình 2.26 Kết thí nghiệm uốn điểm sàn làm việc phƣơng 34 Hình 2.27 Dạng phá hoại sàn thí nghiệm 34 Hình 2.28 Cấu trúc điển hình lƣới sợi dệt để tăng cƣờng sàn BTCT làm việc phƣơng .35 Hình 2.29 Xử lý bề mặt hƣ hỏng kết cấu 36 Hình 2.30 Vệ sinh bề mặt mài, thổi rửa phun cát [2] 37 Hình 2.31 Mài phẳng bề mặt, bo trịn góc nhọn .38 Hình 2.32 Thi cơng TRC phƣơng pháp trát phun bê tơng hạt mịn 39 Hình 2.33 Các bƣớc thi công tăng cƣờng TRC [2] .39 Hình 3.1 Các dạng phá hoại xảy kết cấu dầm BTCT đƣợc tăng cƣờng sức kháng uốn TRC [2] .41 Hình 3.2 Quan hệ ứng suất – biến dạng mặt cắt dầm đƣợc tăng cƣờng đặt cốt thép đơn [2] 42 Hình 3.3 Kích thƣớc mẫu thí nghiệm 44 Hình 3.2 Cấu tạo thí nghiệm uốn sàn BTCT đƣợc tăng cƣờng TRC .44 Hình 3.5 Kết thí nghiệm uốn sàn tăng cƣờng 45 viii thực nghiệm xấp xỉ nhau, chuyển vị đƣờng cong thực nghiệm mô phù hợp với Cấu trúc vết nứt đƣợc so sánh (Hình 3.22) Hình 3.19 So sánh sàn đối chứng Response 2000 thí nghiệm Hình 3.20 So sánh sàn tăng cƣờng lớp lƣới sợi Response 2000 thí nghiệm Hình 3.21 So sánh sàn tăng cƣờng lớp lƣới sợi Response 2000 thí nghiệm 57 Sàn đối chứng Sàn S1 Sàn S2 Hình 3.22 Cấu trúc vết nứt sàn phần mềm Response 2000 Nhƣợc điểm phần mềm Response mô tả quan hệ lực tác dụng chuyển vị chƣa thể đƣợc làm việc sau lƣới sợi bị kéo đứt Các nghiên cứu cho thấy, sau lƣới sợi bị kéo đứt, toàn lực kéo cốt thép chịu, trọng tác dụng giảm xuống đột ngột mức tải trọng nhỏ hơn, trì mức tải trọng xấp xỉ nhƣ sàn đối chứng Do đó, phần nghiên cứu tham số biểu diễn theo mối quan hệ mô men độ cong mặt cắt sàn BTCT đƣợc tăng cƣờng Có tham số ảnh hƣởng lớn đến khả chịu lực kết cấu sàn BTCT đƣợc tăng cƣờng TRC đƣợc khảo sát, bao gồm: hàm lƣợng cốt lƣới sợi, hàm lƣợng cốt thép cƣờng độ chịu nén bê tông sàn 3.3.2 Hàm lƣợng cốt lƣới sợi Đầu tiên, hàm lƣợng cốt lƣới sợi đƣợc thay đổi Trong nghiên cứu trên, bao gồm thí nghiệm mô phỏng, lớp lƣới sợi tƣơng ứng với hàm lƣợng sợi 0,019% 0,039% đƣợc sử dụng Trong nghiên cứu tham số này, hàm lƣợng lƣới sợi tăng lên đến 0,116% tƣơng ứng với lớp lƣới sợi Kết phân tích Response 2000 đƣợc thể (Hình 3.23) theo quan hệ mơ men uốn – độ cong Kết phân tích cho thấy, khả chịu lực độ cứng kết cấu sàn tăng lên tăng hàm lƣợng lƣới sợi Bảng 3.7 so sánh khả chịu lực sàn cho thấy, khả chịu mô men uốn tăng từ 71,86% đến 285,77% tăng số lớp lƣới sợi từ đến lớp Tuy nhiên, hiệu chịu lực lớp lƣới lại giảm xuống tăng số lớp lƣới lên Điều đƣợc giải thích hạn chế 58 khả chịu lực nén bê tông vùng nén, dẫn đến việc khơng phát huy hết tồn khả chịu lực lƣới sợi vùng kéo Hình 3.23 Quan hệ mô men – độ cong sàn tăng cƣờng đến lớp lƣới sợi Bảng 3.7 Hiệu tăng cƣờng khả chịu lực thay đổi hàm lƣợng cốt lƣới sợi Sàn Số lớp sợi Diện tích sợi (mm2) Hàm lƣợng sợi (%) Mô men uốn lớn Mu (kNm) S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 20.24 40.48 60.72 80.96 101.2 121.44 0.000 0.019 0.039 0.058 0.077 0.096 0.116 17.08 29.354 35.024 42.888 49.986 59.433 65.89 59 Hiệu tăng cƣờng so với sàn đối chứng (%) 0.00 71.86 105.06 151.10 192.66 247.97 285.77 Hiệu tăng cƣờng lớp (%) 0.00 71.86 52.53 50.37 48.16 49.59 47.63 3.3.3 Hàm lƣợng cốt thép sàn Trong phần này, hàm lƣợng cốt thép đƣợc thay đổi từ 0,66% lên 1,03 1,49%, tƣơng ứng với đƣờng kính cốt thép dọc tăng từ ø8 lên ø10 ø12 Số lƣợng cốt thép dọc đƣợc giữ nguyên 10 Hình 3.24 Quan hệ mô men – độ cong sàn tăng cƣờng thay đổi hàm lƣợng cốt thép dọc Quan hệ mô men uốn – độ cong sàn tăng cƣờng thay đổi hàm lƣợng cốt thép đƣợc thể hiên (Hình 3.24) Kết cho thấy, khả chịu lực kết cấu sàn tăng lên tăng hàm lƣợng cốt thép Tuy nhiên, đóng góp TRC giảm xuống hàm lƣợng thép tăng lên, nhƣ thể Bảng 3.8 Cụ thể, sử dụng lớp lƣới sợi, hiệu tăng cƣờng giảm từ 71,86% xuống 26,64 % sử dụng thép ø10 18,34 % với thép ø12 Tƣơng tự, sử dụng lớp lƣới sợi, hiệu tăng cƣờng giảm từ 105,06% xuống 56,32 % sử dụng thép ø 38,89 % với thép ø12 Điều đƣợc giải thích do, có hàm lƣợng cốt thép lớn, phá hoại bê tông vùng nén bị ép vỡ không chế khả chịu lực kết cấu, làm giảm hiệu lớp lƣới sợi dệt chịu kéo đƣợc tăng cƣờng 60 Bảng 3.8 Hiệu tăng cƣờng khả chịu lực thay đổi thay đổi hàm lƣợng cốt thép dọc Sàn S8-0 S8-1 S8-2 S10-0 S10-1 S10-2 S12-0 S12-1 S12-2 Tổng diện tích thép Hàm lƣợng thép (%) 502.64 0.66 785.375 1.03 1130.94 1.49 Số lớp sợi Mô men uốn lớn Mu (kNm) Hiệu tăng cƣờng (%) 2 17.08 29.354 35.024 27.944 35.389 43.682 39.114 46.287 54.327 0.00 71.86 105.06 0.00 26.64 56.32 0.00 18.34 38.89 3.3.4 Cƣờng độ bê tông sàn Trong phần này, cƣờng độ bê tông sàn đƣợc thay đổi từ 49,5 MPa xuống 35 MPa 20 MPa Quan hệ mô men – độ cong sàn tăng cƣờng thay đổi cƣờng độ chịu nén bê tơng đƣợc thể (Hình 3.25) Bảng 3.9 trình bày hiệu tăng cƣờng khả chịu lực thay đổi thay đổi cƣờng độ chịu nén bê tơng Hình 3.25 Quan hệ mơ men – độ cong sàn tăng cƣờng thay đổi cƣờng độ chịu nén bê tông 61 Bảng 3.9 Hiệu tăng cƣờng khả chịu lực thay đổi thay đổi cƣờng độ chịu nén bê tông Loại Bê tông 49.5 MPa 35 MPa 20 MPa Sàn Số lớp sợi Mô men uốn lớn Mu (kNm) Hiệu tăng cƣờng (%) S50-0 S50-1 S50-2 S35-0 S35-1 S35-2 S20-0 S20-1 S20-2 2 17.08 29.354 35.024 16.9666 25.959 34.102 16.3256 24.874 32.3676 0.00 71.86 105.06 0.00 53.00 101.00 0.00 52.36 98.26 Có thể thấy, giảm cƣờng độ chịu nén từ 49,5 MPa xuống 35 MPa 20 MPa, khả chịu lực kết cấu giảm nhẹ, tƣơng ứng với hiệu tăng cƣờng giảm nhẹ Điều hợp lý, không mâu thuẫn với kết luận Nhƣ trình bày phần mơ số Abaqus Mục 3.2.2, sử dụng cốt thép ø8, kết cấu phá hoại mức ứng suất bê tơng vùng nén tƣơng đối nhỏ Nói cách khác, sử dụng cốt thép phi 8, kết cấu không tận dụng hết khả chịu lực vùng nén Do đó, hiệu tăng cƣờng sử dụng lớp lƣới sợi không thay đổi nhiều so với việc sử dụng bê tông 49,5 MPa Tuy nhiên, sử dụng bê tông 20 MPa, tăng số lƣợng lớp lƣới sợi lên cao hơn, hiệu tăng cƣờng giảm nhanh vùng nén “yếu” nhiều so với bê tơng 49.5 MPa 62 CHƢƠNG TÍNH TỐN TĂNG CƢỜNG SÀN BÊ TƠNG CỐT THÉP BẰNG BÊ TÔNG CỐT LƢỚI DỆT 4.1 HIỆN TRẠNG KẾT CẤU Trong ví dụ này, sàn bê tơng cốt thép có chiều dày 100 mm, có kích thƣớc nhịp x m, làm việc theo sơ đồ ô đơn kê tự cạnh Ban đầu, sàn đƣợc sử dụng làm phòng ngủ, với hoạt tải tiêu chuẩn 200 daN/m2 Sàn đƣợc cải tạo, tăng cƣờng để làm phịng đọc sách với hoạt tải 400 daN/m2 Hình 4.1 4.2 trạng ô sàn trƣớc sau tăng cƣờng TRC mặt dƣới ô sàn Hình 4.1 Hiện trạng kết cấu sàn Hình 4.2 Sau tăng cƣờng TRC thớ dƣới sàn 63 Tải trọng sàn trƣớc tăng cƣờng: Ký hiệu Cấu tạo - Chức Dày lớp g S100 -Nền nhà lát gạch Ceramic 300x300 10 2000 -Lớp lót vữa TH dày 20 20 1800 -Sàn BTCT đổ chỗ 100 2500 -Trát trần vữa xi măng dày 15 15 1800 Tổng cộng (daN/m2)= Ký hiệu HT Cấu tạo - Chức -Phòng ngủ nhà kiểu hộ Tĩnh tải + Hoạt tải (daN/m2) G= Tải trọng tiêu chuẩn 20 36 250 27 333 Tải trọng tiêu chuẩn 200 533 Hệ số 1.1 1.3 1.1 1.3 Hệ số 1.2 Tải trọng tính tốn 22 47 275 35 379 Tải trọng tính tốn 240 619 Tải trọng sàn sau tăng cƣờng lớp TRC dày 10 mm: Ký hiệu Cấu tạo - Chức Dày lớp g S100 -Nền nhà lát gạch Ceramic 300x300 10 2000 -Lớp lót vữa TH dày 20 20 1800 -Sàn BTCT đổ chỗ 100 2500 -Trát trần vữa xi măng dày 15 15 1800 Lớp TRC tăng cƣờng dày 10 mm 10 2500 Tổng cộng (daN/m2)= Ký hiệu HT Cấu tạo - Chức -Phịng đọc sách có giá sách Tĩnh tải + Hoạt tải (daN/m2) G= Tải trọng tiêu chuẩn 20 36 250 27 25 358 Tải trọng tiêu chuẩn 400 758 Hệ số 1.1 1.3 1.1 1.3 1.3 Hệ số 1.2 Tải trọng tính tốn 22 47 275 35 33 411 Tải trọng tính tốn 480 891 Ơ sàn sử dụng bê tơng có cƣờng độ chịu nén 20 MPa, cƣờng độ chịu kéo cốt thép 225 MPa, với đƣờng kính mm, bƣớc cốt thép 200 mm rải theo phƣơng Trƣớc sau tăng cƣờng, sơ đồ tính tốn sàn khơng thay đổi, đƣợc xem nhƣ sàn làm việc phƣơng, theo sơ đồ ô đơn kê tự (Hình 4.3) 64 M2 M1 Hình 4.3 Sơ đồ tính đơn kê tự làm việc phƣơng Nội lực sàn đƣợc tính theo sơ đồ đàn hồi: M1  1ql1l2 M   ql1l2 Trong đó, hệ số 1 ,  đƣợc tra theo phụ lục tài liệu [3], phụ thuộc vào loại ô nhịp ô Sàn đƣợc tăng cƣờng bê tông cốt lƣới dệt, sử dụng lƣới sợi bon SITgrid017KB, có: Cƣờng độ chịu kéo danh định: 5000 MPa; Mô đun đàn hồi chịu kéo: 270 GPa; Diện tích mặt cắt lƣới sợi: 64 mm2/m Cƣờng độ chịu kéo thiết kế lƣới sợi đƣợc lấy theo tiêu chuẩn ACI, với biến dạng có hiệu  fe  0,012 Hình 4.4 Lƣới sợi bon sử dụng để tăng cƣờng 65 4.2 KẾT CẤU SÀN SAU KHI TĂNG CƢỜNG Biểu đồ thể quan hệ ứng suất – biến dạng bê tông, cốt thép, cốt lƣới dệt đƣợc thể Hình 4.5 Do sàn BTCT trƣớc đƣợc tăng cƣờng phải chịu ứng suất biến dạng ban đầu trọng lƣợng thân loại tải trọng thƣờng xuyên, nên lớp TRC sau tăng cƣờng chịu tải trọng bổ sung lại cu b c0 c df h fc c f c a  1c c s Fc M ds s s0 Fs fs At t Mặt cắt Ft ft As tTRC t0 Ứng suất Biến dạng Lực dọc quy đổi Hình 4.5 Quan hệ ứng suất – biến dạng mặt cắt sàn đƣợc tăng cƣờng 4.2.1 Trƣờng hợp 1: Tăng cƣờng không sử dụng đà giáo nâng sàn để thi công Trong trƣờng hợp này, sàn không sử dụng đà giáo để kích / nâng sàn lúc thi cơng tăng cƣờng TRC Do đó, tải trọng thi công bê tông cốt thép cũ chịu Phần TRC sau tăng cƣờng chịu hoạt tải tĩnh tải xuất sau sửa chữa (nếu có) - Tải trọng: hoạt tải tính tốn 4,8 kN/m2 - Mô men uốn hoạt tải gây ra: M1  5,33kNm / m; M  2, 465kNm / m - Mô men kháng uốn danh định lớp TRC: M f  19,7kNm / m  M f  0,9 19,7  17,73kNm / m Kết luận: Lớp TRC tăng cƣờng đủ khả chịu hoạt tải 4.2.2 Trƣờng hợp 2: Tăng cƣờng có sử dụng đà giáo nâng sàn để thi công Trong trƣờng hợp này, sàn có sử dụng đà giáo để kích / nâng sàn lúc thi công tăng cƣờng TRC Với hệ đà giáo này, tồn tải trọng thi cơng đà giáo chịu (sàn không võng, thép không bị biến dạng) Phần TRC sau tăng cƣờng chịu hoạt tải tĩnh tải đồng thời với cốt thép - Tổng tải trọng tính tốn 8,91 kN/m2 66 - Mơ men uốn tồn tải trọng gây ra: M1  10, 26kNm / m; M  4,57 Nm / m - Mô men kháng uốn danh định lớp TRC: M n  M s  M f  22,81kNm / m  M n  0,9  22,81  20,5kNm / m Kết luận: Kết cấu sau tăng cƣờng đủ khả chịu tải trọng 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CÁC KẾT LUẬN CHÍNH Luận văn nghiên cứu đề xuất số giải pháp tăng cƣờng sàn BTCT TRC Đồng thời, luận văn nghiên cứu tính tốn xác định ứng xử chịu uốn sàn BTCT đƣợc tăng cƣờng TRC Quá đó, số kết luận đƣợc rút nhƣ sau: o Trình bày giải pháp tăng cƣờng khả chịu lực cho kết cấu sàn BTCT làm việc phƣơng phƣơng o Xây dựng đƣợc mơ hình tính tốn lý thuyết để xác định khả chịu lực kết cấu sàn BTCT đƣợc tăng cƣờng sức kháng uốn TRC Kết tính tốn lý thuyết đƣợc so sánh với kết thực nghiệm tác giả nƣớc Các giá trị mơ men uốn tính tốn thí nghiệm sát nhau, với độ sai lệch từ 0,11% sàn lớp sợi, 3,52% sàn lớp lƣới sợi o Xây dựng mơ hình mơ phần mềm ABAQUS kết cấu sàn đƣợc thí nghiệm Kết mơ tƣơng đối phù hợp với kết thí nghiệm ứng xử chịu lực nhƣ dạng phá hoại o Xây dựng mơ hình tính tốn phần mềm Response 2000 kết cấu sàn đƣợc thí nghiệm Từ đó, luận văn khảo sát tham số ảnh hƣởng đến khả chịu lực kết cấu đƣợc tăng cƣờng, bao gồm: cƣờng độ chịu nén sàn, hàm lƣợng cốt thép dọc hàm lƣợng cốt lƣới sợi Kết khảo sát cho thấy, sử dụng hàm lƣợng cốt thép tƣơng đối nhỏ, hiệu tăng cƣờng TRC rõ rệt Đồng thời, tăng hàm lƣợng lƣới sợi lên lớn, hiệu tăng cƣờng lớp lƣới giảm xuống hạn chế bê tông vùng nén o Trình bày ví dụ tính tốn tăng cƣờng sàn BTCT làm việc phƣơng TRC KIẾN NGHỊ Đề xuất thực nghiên cứu thực nghiệm kết cấu sàn BTCT đƣợc tăng cƣờng TRC 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jesse F (2005), Load bearing behaviour of filament yarns embedded in cementious matrix, PhD Thesis, Faculty of Civil Engineering, Technische Universität Dresden, 2005 [2] Brameshuber W., Brockmann T., Curbach M., Meyer C., Vilkner G., Mobasher B., Peled A., Reinhardt H.W., Wastiels J (2006), Textile Reinforced Concrete State-of-the Art Report of RILEM Technical Comittee 201-TRC, 1st ed Bagneux, vol 36: RILEM Publications S.A.R.L., 2006, ISBN 2-912143-99-3, p 29-56 [3] J Hegger, N Will, O Bruckermann, S Voss (2006), Load–bearing behaviour and simulation of textile reinforced concrete, Materials and Structures, Volume 39, Issue , pp 765-776 [4] Brückner, A., R Ortlepp (2006) "Textile reinforced concrete for strengthening in bending and shear." Materials and Structures 39(8): 741-748 [5] ISIS Canada (2006b), "ISIS Educational Module 3: An Introduction to FRPReinforced Concrete", ISIS Canada Resource Centre [6] A Brückner, R Ortlepp, M Curbach, (2008), “Anchoring of shear strengthening for T-beams made of textile reinforced concrete (TRC)”, Materials and Structures Volume 41, Issue , pp 407-418 [7] Xu, S and H Li (2007), Bond properties and experimental methods of textile reinforced concrete, Journal of Wuhan University of Technology-Mater Sci Ed 22(3): 529-532 [8] Katalin Orosz, Thomas Blanksvärd, Björn Täljsten and Gregor Fisher (2010), From material level to structural use of mineral-based composites: An overview, In: Advances in Civil Engineering / Hindawi, ISSN 1687-8086, E-ISSN 16878094, Vol 2010, 985843 [9] Regine Ortlepp (2011), Anchorage Length for Textile Reinforced Concrete, International Journal of Environmental Protection (IJEP), Vol.1, No.3, 2011, PP.43-48 [10] Schladitz F., Hampel T., Ortlepp R., Scheerer S (2011) “Eine neue 10-MN- Prüfmaschine für großformatige Bauteile” Bautechnik 69 [11] Curbach M., Ortlepp R., Scheerer S., Frenzel M “Verstärken mit Textilbeton – Weg von der Vision zur Anwendung” Der Prüfingenieur 2011, n° 39, p 32-44 [12] [13] Michael Frenzel, Nguyễn Việt Anh, Manfred Curbach (2013), Bê tông lưới sợi: Phần 1: Thành phần cấu tạo tính chất vật liệu, Tạp chí Xây dựng, Số 05/2013, Tr 79-81 [14] Michael Frenzel, Nguyễn Việt Anh, Manfred Curbach (2013), Bê tông lưới sợi: Phần 2: Nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng thực tế, Tạp chí Xây dựng, Số 09/2013, Tr 88-90 [15] Tommaso D'Antino, Carlo Pellegrino, Christian Carloni, Lesley H Sneed, Giorgio Giacomin (2014), Experimental Analysis of the Bond Behavior of Glass, Carbon, and Steel FRCM Composites, Key Engineering Materials Vol 624 (2015) pp 371-378 [16] Nguyễn Huy Cƣờng, Ngô Đăng Quang, Lê Minh Cƣờng (2015), Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm ứng xử chịu uốn bê tông cốt lưới dệt, Tạp Chí Khoa học Giao thơng vận tải, số Đặc biệt, 11/2015, tr100-105 [17] Nguyễn Huy Cƣờng, Vũ Văn Hiệp, Lê Đăng Dũng (2015), Nghiên cứu ứng xử chịu uốn dầm bê tông cốt thép tăng cường bê tơng cốt lưới dệt, Tạp Chí KHKT Thủy Lợi & Môi Trƣờng, số 48, Quý I/2015 [18] Nguyễn Huy Cƣờng, Vũ Văn Hiệp, Đỗ Văn Linh, Nguyễn Danh Tồn (2015), Nghiên cứu thực nghiệm mơ ứng xử chịu uốn bê tông cốt lưới dệt, Tạp Chí Xây dựng, số 3-2016 [19] LN Koutas, DA Bournas (2016), Flexural strengthening of two-way RC slabs with textile-reinforced mortar: experimental investigation and design equations, Journal of Composites for Construction 21 (1), 04016065 [20] Nguyễn Huy Cƣờng, Ngô Đăng Quang, Lê Minh Cƣờng, Nguyễn Hoàng Quân (2016), Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử chịu uốn dầm bê tông cốt thép tăng cường bê tơng cốt lưới dệt sợi bon, Tạp chí kết cấu công nghệ xây dựng, số 23/2016 [21] Ngô Đăng Quang, Nguyễn Duy Tiến (2016), Kết cấu bê tông bản, NXB Giao thông vận tải, 2016 70 [22] Phan Quang Minh (2011), Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện bản), NXB Xây dựng [23] Nguyễn Huy Cƣờng (2017), Nghiên cứu ứng dụng bê tông cốt lưới dệt kết cấu, CTB 2014-04-04, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp [24] Nguyễn Huy Cƣờng, Ngô Đăng Quang, Lê Minh Cƣờng, Vũ Văn Hiệp: Phân tích thực nghiệm đánh giá ứng xử chịu cắt dầm bê tông cốt thép đƣợc tăng cƣờng bê tơng cốt lƣới dệt sợi bon, Tạp chí Khoa học GTVT, Số 56, Tháng 02/2017, tr20-25, 2017 71