TỔNG QUAN
Giới thiệu chung
Ở Việt Nam, nhà cao tầng thực sự phát triển từ năm 1996 trở lại đây Tình trạng hỏa hoạn gây hư hỏng, sập đổ các công trình đã và đang là vấn đề nan giải trong nhiều năm nay Nhiều nhà cao tầng đã và đang được xây dựng đã gặp phải hỏa hoạn khiến công trình bị hư hỏng nặng gây thiệt hại về người và tài sản như:
Cháy tòa nhà ITC: Trưa ngày 29/10/2002, vụ cháy kinh hoàng đã xảy ra ở tòa nhà Trung tâm Thương mại quốc tế (ITC, Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Quận 1, TP.HCM), cướp đi sinh mạng 60 người, làm bị thương 70 người, thiệt hại tài sản hơn 32 tỷ đồng như trong Hình 2.1
Hình 2.1 Cháy tòa nhà ITC Ở khu vực đô thị lớn của Mỹ, Châu Âu và một số nước Châu Á, đã có rất nhiều nhà cao tầng và siêu cao tầng bị thiêu rụi không thể cứu chữa như:
Lửa bùng phát từ những tầng trên cùng của trung tâm thương mại 21 tầng Bashundhara City tại thủ đô Dhaka của Bangladesh vào ngày 13/3/2009 Chỉ một nhân viên bảo vệ thiệt mạng do nhảy từ nóc tòa nhà xuống đất 17 người khác bị thương như trong Hình 2.2
Hình 2.2 Lửa bùng phát từ những tầng trên cùng của trung tâm thương mại 21 tầng Trong khi đó, các công trình hiện hữu được thiết kế theo các tiêu chuẩn cũ không đáp ứng được khả năng chịu lực Để có thể đáp ứng được các yêu cầu về khả năng chịu lực cho công trình, hoặc đối với những kết cấu bị hư hại ở mức độ có thể sửa chữa, cải tạo thì gia cường bằng vật liệu FRP đã thể hiện nhiều ưu điểm nổi bật và đáp ứng được nhiều yêu cầu về gia cường cho công trình.
Tình hình nghiên cứu
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới, nghiên cứu về kết cấu bê tông trong điều kiện cháy đã được thực hiện trong nhiều thập kỷ qua
Năm 1996, Dotreppe và cộng sự [1] nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số chính ảnh hưởng đến ứng xử của cột bê tông cốt thép trong điều kiện cháy Các kết luận chính được rút ra như sau:
Cốt thép các cột có đường kính lớn 25 mm có điện trở nhiệt nhỏ hơn, đáng kể hơn và có ích hơn so với cốt thép có đường kính 12 và 16 mm khi làm rõ ảnh hưởng của đường kính cốt thép dọc
Kết quả thí nghiệm hiển thị độ phân tán khá rộng
Sự phá vỡ bê tông xảy ra thường xuyên hơn ở Ghent so với Liege ở các vết nứt lớn dọc theo cốt thép chịu lực Sự phân tán vết nứt là hậu quả những hiện tượng này
Điện trở nhiệt thấp nhất thường tương ứng với các cột có mức tải cao nhất
Kích thước của mặt cắt ngang ảnh hưởng đến khả năng chịu cháy Đối với các cột 200 mm × 300 mm, dễ dàng thu được Rf = 1 h, trong khi rất khó đạt Rf = 2 h Đối với các cột 300 mm × 300 mm, dễ dàng thu được Rf = 1 h; có thể đạt Rf = 2 h, nhưng mức chịu tải phải được giới hạn cùng với một số đặc điểm chi tiết khác Đối với hai cột
400 mm × 400 mm, thời gian chịu cháy thu được nhỏ hơn đáng kể so với dự kiến
Việc tăng chiều dài có ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình chịu tải ở mức bình thường cũng như ở nhiệt độ cao, kết quả từ các ảnh hưởng phi tuyến hình học
Việc tăng lớp bảo vệ bê tông có tác động tích cực đến khả năng chịu cháy hoặc ở mức tải trọng phù hợp, ảnh hưởng này ít ảnh hưởng hơn và được đưa ra bởi các khuyến nghị của FIP/CEB hoặc Eurocode 2
Năm 2005, Franssen [2] đã nghiên cứu về kết cấu chịu cháy trong quá khứ, hiện tại và tương lai Bài nghiên cứu này đã kết luận: Mô hình hóa phản ứng và ước tính khả năng chịu cháy của các công trình chịu cháy là một đề tài nghiên cứu hiện đã đạt đến một mức độ phát triển nhất định Phương pháp sẵn có khác nhau với mức độ tinh vi khác nhau Thí nghiệm thực nghiệm, dữ liệu, mô hình tính toán đơn giản, các mô hình số nâng cao là những yếu tố cần thiết của ngành học, trong đó thí nghiệm thực nghiệm mãi mãi là trụ cột ngành học Mô hình số đơn giản kiểm tra tính ổn định của các cấu kiện kết cấu dựa trên cơ sở các phương pháp cân bằng Mô hình số nâng cao giúp mô hình hóa phản ứng của kết cấu phức tạp một cách thực tế nhất có thể Tất cả các phương pháp này đều có những hạn chế riêng và cần nổ lực phát triển hơn, để mở rộng khả năng của nó và làm nó đáng tin cậy hơn nữa Hầu hết các cố gắng hiện nay đều dành cho các mô hình số tiên tiến
Năm 2007, Wu và cộng sự [3] đã tiến hành nghiên cứu khả năng chịu cháy của cột bê tông cốt thép tiết diện vuông Trong bài nghiên cứu này, mô hình số dùng cho dự đoán sự phát triển khả năng chịu cháy của cả hai cột bê tông thường (NSC) và cường độ cao (HSC) Bốn mặt của các cột được tiếp xúc với lửa, có nhiệt độ giống nhiệt độ tiêu chuẩn ISO 834 Nhiệt độ cột được tính bằng phương pháp sai phân hữu hạn (FDM) Thí nghiệm mô phỏng thực hiện trên 480 mặt cắt ngang và 480 cột bê tông cường độ cao (HSC) được làm bằng cốt liệu silic Các mẫu mô phỏng kháng nhiệt tăng dần từ 0 0 C đến 1400 0 C Với các kết quả thu được từ phân tích thí nghiệm mô phỏng, các kết luận được rút ra như sau:
Kích thước mặt cắt ngang ảnh hưởng đến khả năng chịu cháy của các cột bê tông là đáng kể, sự gia tăng kích thước mặt cắt ngang tỷ lệ thuận với khả năng chịu cháy của cả hai cột NSC và HSC
Khả năng chịu cháy của các cột HSC nhỏ hơn nhiều so với các cột NSC, do bề mặt tiết diện cột HSC bị phá vỡ trong quá trình tăng nhiệt độ Tăng tỷ lệ tải trọng dọc trục làm tăng khả năng chịu cháy của cột NSC so với cột HSC, nhưng nhìn chung có giảm hoặc hầu như không thay đổi đối với tăng kích thước mặt cắt ngang cột
Với sự gia tăng tỷ lệ tải trọng dọc trục, khả năng chịu cháy của các cột HSC ban đầu giảm nhanh nhưng sau đó giảm dần đều Ngoài ra, sự gia tăng tỷ lệ tải dọc trục cũng làm giảm đáng kể khả năng chịu cháy của các cột NSC và sự thay đổi phi tuyến khả năng chịu cháy của các cột NSC
Tỷ lệ thép trong các cột NSC và HSC chịu nén đúng tâm ảnh hưởng không đáng kể đến khả năng chịu cháy
Năm 2008, Jau và cộng sự [4] đã đi sâu nghiên cứu về ứng xử của các cột biên trong khung kết cấu sau khi chịu cháy Sáu mẫu được tiến hành thí nghiệm được đốt trong lò ở thời gian là 2 giờ và 4 giờ, và tiết diện các mẫu là 300×450 mm, trong đó 3 mẫu sử dụng thép dọc 4 25 mm, 3 mẫu sử dụng 4 32mm và tăng dần độ dày lớp bê tông bảo vệ lần lượt là 50 mm, 60 mm, 70 mm Sau đó các mẫu được thí nghiệm nén Kết luận được rút ra như sau:
Cấu tạo cốt thép cột ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu tải, khả năng chịu tải thép
Dựa vào tỉ lệ thép và độ dày lớp bê tông bảo vệ mà vết nứt cột hình thành khi cháy
Nhiệt độ trong cột vẫn tăng dù không còn chịu lửa
Kết quả của nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức độ cơ bản, còn ảnh hưởng của lửa nói chung tác dụng lên khung kết cấu chưa được đề cập vào
Năm 2009, Chen và cộng sự [5] đã làm một báo cáo nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của cột bê tông cốt thép tiếp xúc với lửa theo thời gian Chín cột bê tông cốt thép được thí nghiệm cháy trong 2 và 4 giờ có kích thước đầy đủ là 45×30×300 cm, tỉ lệ cốt thép dọc là 1,4% và 2,3% Các mẫu thí nghiệm đã được thử nghiệm nén mẫu sau một tháng để nguội Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng chịu tải của các cột giảm khi tăng thời gian thí nghiệm cháy Sự suy giảm khả năng chịu tải sau khi tăng thời gian cháy sẽ làm giảm khả năng phục hồi cường độ các thanh cốt thép sau khi làm nguội
Năm 2010, Khan và cộng sự [6] đã tiến hành nghiên cứu độ bền cắt của dầm RC chịu tải nhiệt tuần hoàn Bài viết trình bày kết quả kiểm tra khả năng chịu cắt của mẫu dầm RC tiếp xúc với tải chu kỳ nhiệt Tỷ lệ chịu nứt bên ngoài ban đầu của các dầm chịu chu kỳ nhiệt 300 0 C bị ảnh hưởng nhiều hơn và giảm đi khi tăng số chu kỳ nhiệt Trong đó, ở nhiệt độ cao nhất 100 0 C và 200 0 C, đa số không bị ảnh hưởng bởi số lượng chu kỳ Độ bền chịu cắt cuối cùng của dầm RC chịu chu kỳ nhiệt 100 0 C và 200 0 C được tăng lên tới 10%, trong khi ở 300 0 C có mức giảm tới 14% ở số chu kỳ nhiệt cao hơn
Tổng kết
Từ những nghiên cứu trong và ngoài nước có thể nhận thấy rằng: hướng nghiên cứu chủ yếu là phân tích sự làm việc của khung bê tông cốt thép được gia cường vật liệu FRP, tăng cường thêm một hay nhiều lớp chịu cháy sau đó tiến hành thí nghiệm cháy ở thời gian nhất định Từ đó tác giả đưa ra nhận định về khả năng bám dính trong nhiệt độ môi trường và độ bền kết dính giữa bê tông và vật liệu gia cường, cũng như xác định được thời gian cháy để mẫu bị phá hoại Các thí nghiệm này chủ yếu được thực hiện trong phòng thí nghiệm với kích thước và tiết diện nhỏ, còn các thí nghiệm có kích thước lớn và có tiết diện giống so với thực tế thì hầu như không tìm thấy được đặc biệt là với kết cấu bê tông cốt thép bị cháy và gia cường FRP sau cháy Trên những cơ sở đó, luận văn sẽ làm rõ các vấn đề cần nghiên cứu sau:
- Khảo sát thực nghiệm khung bê tông cốt thép bị cháy
- Nghiên cứu ứng xử của khung bê tông cốt thép sau quá trình bị cháy, sau đó được gia cường FRP sau khi bị cháy
- Đánh giá khả năng chịu nén của cột ở 3 trường hợp: khung đối chứng (không bị cháy), khung bị cháy và khung được gia cường FRP sau khi bị cháy
- Đưa ra kết luận về hiệu quả gia cường kết hợp kháng uốn và kháng nở hông bằng FRP cho kết cấu khung BTCT bị cháy.
CHƯƠNG TRÌNH THÍ NGHIỆM
Bê tông
- Xi măng sử dụng là loại PCB 50 của Vicem Hà Tiên như Hình 3.1a dùng để chế tạo khung bê tông cốt thép mác 250 cho chương trình thí nghiệm
- Cát sông được sử dụng là loại cát vàng có kích thước từ nhỏ, trung bình cho đến lớn Cát sông khá đa năng được sử dụng với nhiều hạng mục công trình khác nhau, tuy nhiên nhiều nhất là dùng để đổ bê tông và xây tường ở những vị trí chịu lực Cát sông được sử dụng có Mdl = 1,6 ÷ 1,8 của Tân Châu như Hình 3.1b
- Đá được sử dụng là đá Tân Cang 1×2 ở Đồng Nai như Hình 3.1c làm cốt liệu lớn cho bê tông Đá có kích thước từ 5 mm đến 70 mm có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo Trong hỗn hợp bê tông, thông thường đá chiếm 85 đến 90% thể tích khô của bê tông Đá được ứng dụng cho bê tông thông thường là đá 1×2 còn gọi là đá 20 mm được sử dụng nhiều nhất trong các hạng mục bê tông
- Phụ gia được sử dụng là phụ gia siêu dẻo SIKA R301M Admixture như Hình
3.1d nhầm nâng cao hiệu suất sản xuất bê tông tại nơi thí nghiệm, rút ngắn thời gian, thi công nhanh, nâng cao hiệu quả kinh tế với chi phí thấp a) b) c) d)
Hình 3.1 Các vật liệu sử dụng cho chương trình thí nghiệm b Cấp phối bê tông thí nghiệm:
Cấp phối được sử dụng trong 1 m 3 bê tông mác 250 bao gồm xi măng PCB50; đá xanh 10x20 có Dmax là 20 mm; cát sông có Mdl là 1,6 ÷ 1,8; nước sử dụng là nước sinh hoạt, có sử dụng thêm phụ gia siêu dẻo SIKA R301M được trộn theo tỉ lệ như trong Bảng 3.1:
Bảng 3.1 Cấp phối bê tông M250
Thành phần Mô tả Khối lượng /m 3
Tiên PCB50 350 kg Đá xanh 10×20 (mm):
Tân cang (Đồng nai) Dmax = 20mm 1170kg
Cát sông: Tân Châu Mdl= 1,6 – 1,8 752 kg
Nước Nước sinh hoạt 157 lít
Phụ gia siêu dẻo SIKA R301M Adimixture 3 lít
Trong quá trình đổ bê tông, các mẫu bê tông hình trụ được chuẩn bị sẵn Mẫu hình trụ có đường kính 150 mm, cao 300 mm được lấy dựa trên tiêu chuẩn thí nghiệm cường độ nén mẫu bê tông hình trụ ASTM C39/C39M [24] Sau khi mẫu bê tông được bảo dưỡng sau 28 ngày Mẫu bê tông được đem thí nghiệm để xác định cường độ chịu nén Kết quả cường độ chịu nén trung bình các mẫu bê tông là 24,8 MPa.
Thép xây dựng
Cốt thép dọc sử dụng là thép Miền Nam CB300 – V như Hình 3.2 có đặc điểm đáp ứng nhu cầu sử dụng cho chương trình thí nghiệm: Độ giãn dài tương đối (%): 14%, giới hạn chảy là 300 MPa và giới hạn bền là 450 MPa, đường kính thép dọc: 14 mm; đường kính cốt thép ngang: 6 mm Các loại thép này đều được lấy mẫu để kiểm tra cường độ thực tế Cường độ chảy dẻo trung bình của 3 mẫu thép là 335,7 MPa
Hình 3.2 Thép Miền Nam CB300 – V
Vật liệu Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP)
CFRP là một dạng vật liệu composite được chế tạo từ các vật liệu sợi, có trọng lượng nhẹ, cường độ chịu kéo cao và không bị ăn mòn Sợi Carbon rất bền và có khả năng chống chịu tốt trong điều kiện môi trường nóng ẩm nhờ vào khả năng không hấp thụ độ ẩm Đối với tác động dài hạn, sợi Carbon cũng cho thấy khả năng kháng mỏi rất tốt Với tác dụng nhiệt, sợi Carbon có hệ số giản nở âm và rất bé theo chiều dọc giúp tạo ra độ ổn định tuyệt vời trong quá trình làm việc
Trong quá trình thí nghiệm, khung bê tông cốt thép bị cháy và bị bong tróc, răn nứt trên bề mặt dầm, cột Do đó, cần được gia cường CFRP để kiểm tra khả năng chịu lực của kết cấu sau khi được gia cường Vật liệu gia cường cho chương trình thí nghiệm là CFRP – Sợi carbon gia cường kết cấu Carbotex UD230 như có thể thấy Hình 3.3 CFRP có trọng lượng 230 (g/m 2 ); cường độ kéo 4900 (N/mm 2 ); độ giãn dài tới đứt > 2,1%; Mô đung đàn hồi 240 (GPa) Tấm CFRP đã được kiểm tra thực tế với kích thước chiều rộng 500 (mm); chiều dài cuộn 100 (m) và độ dày = 0,167 (mm) a) b)
Hình 3.3 Hình CFRP – Sợi carbon gia cường kết cấu Carbotex UD230 Để gia cường khung bê tông cốt thép, ta sử dụng keo kết dính chuyên dụng Carbotex Impreg Keo kết dính dùng liên kết trực tiếp vải sợi Carbon với kết cấu bê tông cốt thép nhầm tạo thành thể thống nhất giúp cải thiện khả năng chịu lực cho cấu kiện Đồng thời, liên kết vải sợi Carbon với kết cấu bê tông cốt thép còn có tác dụng gián tiếp cải thiện khả năng chống ăn mòn và carbon hóa Keo kết dính chuyên dụng Carbotex Impreg gồm 2 phần: Component A như Hình 3.4a và Component B như được thể hiện Hình 3.4b a) b) Hình 3.4 Hình keo kết dính chuyên dụng Carbotex Impreg
Mẫu thí nghiệm
Dựa vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5574:2018 [25] và tiêu chuẩn ACI 318 [26], mẫu thí nghiệm sẽ được chế tạo với kích thước phủ bì khung lớn 3500×3340 mm Kích thước cột là 200×250×2940 mm, dầm trên có kích thước 200×220×3500 mm và dầm ngang có kích thước 300×400×4000 mm Hệ khung đứng trên hai dầm chống lật có kích thước 300×300×5300 mm
Số lượng mẫu thí nghiệm gồm 3 khung BTCT với tỷ lệ thực (ful scale) Một khung không thí nghiệm cháy và hai khung thí nghiệm cháy trong 45 phút và 75 phút Hai khung F45-5 và F 75-5 bị cháy được gia cường FRP kháng nở hông và kháng uốn Cột 200×250×2940 mm có cấu tạo cốt thép như sau Tại đầu cột và chân cột tiếp giáp dầm trên và dầm dưới bố trí cốt đai 6a100 trong khoảng 500 mm dựa trên chiều dài L/4 của cột , đoạn giữa cột bố trí cốt đai 6a150 trong khoảng là 1500 mm; thép cột bố trí 614 với lớp bê tông bảo vệ là 25 mm
Dầm trên 200×220×3500 mm có cấu tạo cốt thép như sau Tại đầu dầm và cuối dầm tiếp giáp với dầm bố trí 6a100 trong khoảng 500 mm dựa trên chiều dài của dầm L/4, giữa cột bố trí 6a150 trong khoảng là 1500 mm; thép cột bố trí 414 với lớp bê tông bảo vệ là 25 mm; tại đầu dầm có 2 lưới thép 6 gia cường khi tác dụng tải lên đầu dầm
Dầm ngang 300×400×4000 mm có cấu tạo cốt thép như sau Tại đầu dầm và cuối dầm tiếp giáp với dầm bố trí 6a100 trong khoảng 500 mm dựa trên chiều dài của cột
L/4, giữa dầm bố trí 6a150 trong khoảng là 1500 mm; thép cột 614 với lớp bê tông bảo vệ là 25 mm
Dầm chân nằm dưới mặt đất 300×300×5300 mm có cấu tạo cốt thép như sau Bố trí 6a150 và thép dầm 614 với lớp bê tông bảo vệ là 25 mm
Hình 3.5 thể hiện mặt bằng khung được đặt trong hồ chứa dầu có kích thước
4600×4900 mm Hình 3.6 a thể hiện mặt cắt khung có lắp đặt thiết bị thí nghiệm gia tải và Hình 3.6b thể hiện mặt cắt tiết diện của dầm, cột, dầm chân
Hình 3.7 thể hiện mặt cắt khung thí nghiệm có vách tole cao 2000 mm bao che xung quanh có cây chống xiên và ngang để giữ vách tole không bị ngã Vách tole được dùng để che chắn lửa không lan sang khu vực ngoài thí nghiệm
Hình 3.8 thể hiện mặt bên cắt ngang qua các khung bê tông cốt thép, bể chứa dầu và có dầm chân nằm dưới mặt đất dài 5300 mm
Hình 3.5 Bản vẽ mặt bằng khung thí nghiệm được đặt trong hồ đựng dầu a) Mặt cắt dọc khung thí nghiệm b) Mặt cắt dầm, cột, dầm chân Hình 3.6 Bản vẽ mặt cắt khung thí nghiệm
Hình 3.7 Bản vẽ khung thí nghiệm có vách tôn bao che
Hình 3.8 Bản vẽ mặt bên khung thí nghiệm có chi tiết thành và đáy bể chứa dầu
Thiết bị dùng cho thí nghiệm
Sử dụng súng đo nhiệt độ bằng hồng ngoại như Hình 3.9a để đo nhiệt độ cháy mà không cần tiếp xúc trực tiếp, dễ dàng và an toàn vẫn cho độ chính xác cao, nhanh chóng
Sử dụng kích thủy lực 30 tấn như Hình 3.9b để dễ dàng mang vác khi di chuyển, lắp đặt kích lên đầu dầm và gia tải lên khung thí nghiệm
Thiết bị đo chuyển vị sử dụng chuyển vị kế có độ chính xác 0.001 mm lực như Hình 3.9c dùng để do chuyển vị của khung thí nghiệm khi gia tải bằng kích thủy lực a) b) c)
Hình 3.9 Thiết bị dùng cho thí nghiệm
Quá trình thi công khung thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm được xây dựng ở khu đất trống, thuộc phường 2 thành phố Vĩnh Long, tỉnh Vĩnh Long trong khu vực trống trải cách xa khu dân cư Quá trình thi công được thực hiện theo đúng bản vẽ thiết kế Khung thí nghiệm được tiến hành thi công, thí nghiệm cháy và gia tải sau khi được UBND Phường 2 cấp phép
3.3.1 Giải phóng mặt bằng và định vị tim cột Đầu tiên, nhóm nghiên cứu giải phóng mặt bằng dọn dẹp phát hoang cỏ dại, làm sạch mặt bằng như Hình 3.10a Tiếp theo định vị tọa độ tim trục, khoảng cách giữa các khung thí nghiệm để thi công thuận lợi dễ dàng Sau đó thực hiện dựng láng trại để chứa vật tư, bảo quản dễ dàng hơn như Hình 3.10b a) b) Hình 3.10 Giải phóng mặt bằng, định vị tọa độ tim trục khung bê tông và lắp dựng láng trại để chứa vật tư tại nơi thí nghiệm
3.3.2 Thi công dầm dọc chống lật
Công nhân tiến hành thi công dầm dưới mặt đất nhằm chống lật gồm 2 dầm có kích thước 300×300×1500 mm như Hình 3.11 a để đặt khung bê tông cốt thép không cháy; 4 dầm có kích thước 300×300×5300 mm như Hình 3.11 b và c để đặt khung bê tông cốt thép bị cháy trong 45 phút và 75 phút
Dầm dọc chống lật có tác dụng giữ vững kết cấu khung bê tông cốt thép ở phía trên và khi thí nghiệm gia tải, cháy cho khung Quá trình thi công: Đào lắp đất; đặt ván khuôn, cốt thép đúng theo bản vẽ thiết kế; đổ bê tông đá 1×2 mác 250
Sau khi dầm dọc chống lật được đổ bê tông xong qua 24 giờ thì sẽ tiến hành tháo dỡ ván khuôn a) b) c)
Hình 3.11 Dầm chân chống lật
Công nhân tiến hành thi công dầm ngang đặt trên dầm dọc chống lật có kích thước 300×400×4000 mm Trong quá trình thi công có bố trí thêm một số ống nhựa rỗng có đường kính tiết diện 32 mm đặt dưới đáy theo phương ngang của dầm ngang có tác dụng tạo khoảng rỗng giữa dầm để trong quá trình thí nghiệm cháy dầu có thể thông qua
Dầm ngang có tác dụng giữ vững theo phương ngang cho khung kết cấu bê tông ở phía trên và khi thí nghiệm gia tải, cháy cho khung Quá trình thi công như sau đặt ván khuôn, cốt thép đúng theo bản vẽ thiết kế; công nhân làm sạch mặt trên dầm chân bằng nước, hồ dầu và đổ bê tông đá 1×2 mác 250 Trong quá trình đổ tiến hành dùi bằng đầm dùi để đảm bảo bê tông không bị xuất hiện lỗ rỗng
Sau khi dầm ngang được đổ bê tông xong qua 24 giờ thì sẽ tiến hành tháo dỡ ván khuôn và bảo dưỡng bê tông để đạt đúng cường độ Hình 3.12 là hình hoàn thiện dầm ngang sau khi bê tông đông cứng a) b)
Hình 3.12 Dầm ngang được hoàn thiện
Công nhân tiến hành thi công cột kích thước 200×250×2950 mm được thi công lần lượt theo phương đứng cốt thép được nối thép chờ của dầm dưới như Hình 3.13
Cột có tác dụng giữ vững theo chiều đứng cho khung kết cấu bê tông, chịu lực dọc khung, đỡ dầm trên và liên kết với dầm ngang tạo thành hệ khung Quá trình thi công: đặt cốt thép, ván khuôn đúng theo bản vẽ thiết kế như Hình 3.13a và Hình 3.13b; công nhân làm sạch mặt dầm dưới tại cột bằng nước hồ cốt và đổ bê tông đá 1×2 mác 250, bê tông cột sẽ được đổ từ từ theo từng đoạn cột, mỗi đoạn đổ bê tông cao khoảng 1m, khi công nhân đổ bê tông xong đoạn đầu tiên của cột thì tiến hành đóng thêm ván khuôn mặt cột để đổ đoạn tiếp theo Trong quá đình đổ tiến hành dùi bằng đầm dùi để đảm bảo bê tông không bị xuất hiện lỗ rỗng như Hình 3.13d và Hình 3.13e; cột sau khi hoàn thiện như Hình 3.13f
Sau khi cột được đổ bê tông xong qua 24 giờ thì sẽ tiến hành tháo dỡ ván khuôn và bảo dưỡng bê tông để đạt đúng cường độ Khi tháo ván khuôn cột cần chú ý không để cột bị mẻ cạnh hoặc răn nứt a) b) d) e) f)
Hình 3.13 Quá trình thi công cột
Công nhân tiến hành thi công dầm trên của khung kết cấu bê tông có kích thước 200×220×3500 mm như Hình 3.14
Dầm trên có tác dụng giằng ngang cột giữ vững hệ khung kết cấu bê tông, liên kết với cột tạo thành hệ khung Ở hai đầu dầm giằng được lắp thêm hai lớp lưới thép có đường kính tiết diện 6mm có tác dụng gia cường thêm cho đầu dầm khi làm thí nghiệm gia tải Quá trình thi công: đặt ván khuôn, cốt thép đúng theo bản vẽ thiết kế như Hình 3.14a và Hình 3.14b; làm sạch đầu cột bằng nước hồ cốt và đổ bê tông đá 1×2 mác 250 như Hình 3.14c và Hình 3.14d, hoàn thiện dầm trên như Hình 3.14e và Hình 3.14f
Dầm giằng sau khi đổ bê tông xong khoảng 24 giờ sẽ tiến hành tháo ván khuôn và bảo dưỡng Khi tháo ván khuôn dầm giằng phải giữ lại ván đáy và cây chống dầm giằng chỉ được tháo ván thành Nếu tháo hết ván khuôn đáy và cây chống của dầm giằng thì dầm sẽ bị võng nên phải giữ lại ván đáy và cây chống cho tới khi dầm đạt đủ cường độ mới được tháo Sau khi tháo ván thành xong thì tiến hành tưới nước để bảo dưỡng dầm tạo điều kiện cho bê tông mau chóng phát triển cường độ a) b) c) d) e) f)
Hình 3.14 Quá trình thi công dầm trên
3.3.6 Thi công hồ chứa dầu
Công nhân tiến hành thi công bể chứa dầu có kích thước 4600×4900 mm như Hình 3.15 Bể chứa dầu gồm tường xây gạch ống 8x8x18 mm, cao 500 mm dày 100 mm bao quanh 5 khung thí nghiệm như Hình 3.15a và Hình 3.15b; đáy bể chứa dầu láng bằng lớp bê tông dày 30 mm có sử dụng phụ gia chống thấm như Hình 3.15c và Hình 3.15d Sau khi thi công phần đáy bể và mặt trong thành bể được phủ thêm 2 lớp chống thấm để đảm bảo khi thí nghiệm cháy không bị hao hụt như Hình 3.15e và Hình 3.15f a) b) c) d) e) f)
Hình 3.15 Quá trình thi công bể chứa dầu
3.3.7 Thi công vách bao che
Công nhân tiến hành thi công vách bao che khu thí nghiệm cháy như Hình 3.16 Vách bao quanh được dựng bằng tôn thép và chống bằng cừ tràm Tác dụng của vách bao che: cản gió, giữ nhiệt khi cháy khung, ngăn cho lửa không bốc ra ngoài đảm bảo cháy đều và bao trùm hết khung thí nghiệm a) b)
Thi công dầm dọc chống lật
Công nhân tiến hành thi công dầm dưới mặt đất nhằm chống lật gồm 2 dầm có kích thước 300×300×1500 mm như Hình 3.11 a để đặt khung bê tông cốt thép không cháy; 4 dầm có kích thước 300×300×5300 mm như Hình 3.11 b và c để đặt khung bê tông cốt thép bị cháy trong 45 phút và 75 phút
Dầm dọc chống lật có tác dụng giữ vững kết cấu khung bê tông cốt thép ở phía trên và khi thí nghiệm gia tải, cháy cho khung Quá trình thi công: Đào lắp đất; đặt ván khuôn, cốt thép đúng theo bản vẽ thiết kế; đổ bê tông đá 1×2 mác 250
Sau khi dầm dọc chống lật được đổ bê tông xong qua 24 giờ thì sẽ tiến hành tháo dỡ ván khuôn a) b) c)
Hình 3.11 Dầm chân chống lật
Thi công dầm ngang
Công nhân tiến hành thi công dầm ngang đặt trên dầm dọc chống lật có kích thước 300×400×4000 mm Trong quá trình thi công có bố trí thêm một số ống nhựa rỗng có đường kính tiết diện 32 mm đặt dưới đáy theo phương ngang của dầm ngang có tác dụng tạo khoảng rỗng giữa dầm để trong quá trình thí nghiệm cháy dầu có thể thông qua
Dầm ngang có tác dụng giữ vững theo phương ngang cho khung kết cấu bê tông ở phía trên và khi thí nghiệm gia tải, cháy cho khung Quá trình thi công như sau đặt ván khuôn, cốt thép đúng theo bản vẽ thiết kế; công nhân làm sạch mặt trên dầm chân bằng nước, hồ dầu và đổ bê tông đá 1×2 mác 250 Trong quá trình đổ tiến hành dùi bằng đầm dùi để đảm bảo bê tông không bị xuất hiện lỗ rỗng
Sau khi dầm ngang được đổ bê tông xong qua 24 giờ thì sẽ tiến hành tháo dỡ ván khuôn và bảo dưỡng bê tông để đạt đúng cường độ Hình 3.12 là hình hoàn thiện dầm ngang sau khi bê tông đông cứng a) b)
Hình 3.12 Dầm ngang được hoàn thiện
Thi công cột
Công nhân tiến hành thi công cột kích thước 200×250×2950 mm được thi công lần lượt theo phương đứng cốt thép được nối thép chờ của dầm dưới như Hình 3.13
Cột có tác dụng giữ vững theo chiều đứng cho khung kết cấu bê tông, chịu lực dọc khung, đỡ dầm trên và liên kết với dầm ngang tạo thành hệ khung Quá trình thi công: đặt cốt thép, ván khuôn đúng theo bản vẽ thiết kế như Hình 3.13a và Hình 3.13b; công nhân làm sạch mặt dầm dưới tại cột bằng nước hồ cốt và đổ bê tông đá 1×2 mác 250, bê tông cột sẽ được đổ từ từ theo từng đoạn cột, mỗi đoạn đổ bê tông cao khoảng 1m, khi công nhân đổ bê tông xong đoạn đầu tiên của cột thì tiến hành đóng thêm ván khuôn mặt cột để đổ đoạn tiếp theo Trong quá đình đổ tiến hành dùi bằng đầm dùi để đảm bảo bê tông không bị xuất hiện lỗ rỗng như Hình 3.13d và Hình 3.13e; cột sau khi hoàn thiện như Hình 3.13f
Sau khi cột được đổ bê tông xong qua 24 giờ thì sẽ tiến hành tháo dỡ ván khuôn và bảo dưỡng bê tông để đạt đúng cường độ Khi tháo ván khuôn cột cần chú ý không để cột bị mẻ cạnh hoặc răn nứt a) b) d) e) f)
Hình 3.13 Quá trình thi công cột
Thi công dầm trên
Công nhân tiến hành thi công dầm trên của khung kết cấu bê tông có kích thước 200×220×3500 mm như Hình 3.14
Dầm trên có tác dụng giằng ngang cột giữ vững hệ khung kết cấu bê tông, liên kết với cột tạo thành hệ khung Ở hai đầu dầm giằng được lắp thêm hai lớp lưới thép có đường kính tiết diện 6mm có tác dụng gia cường thêm cho đầu dầm khi làm thí nghiệm gia tải Quá trình thi công: đặt ván khuôn, cốt thép đúng theo bản vẽ thiết kế như Hình 3.14a và Hình 3.14b; làm sạch đầu cột bằng nước hồ cốt và đổ bê tông đá 1×2 mác 250 như Hình 3.14c và Hình 3.14d, hoàn thiện dầm trên như Hình 3.14e và Hình 3.14f
Dầm giằng sau khi đổ bê tông xong khoảng 24 giờ sẽ tiến hành tháo ván khuôn và bảo dưỡng Khi tháo ván khuôn dầm giằng phải giữ lại ván đáy và cây chống dầm giằng chỉ được tháo ván thành Nếu tháo hết ván khuôn đáy và cây chống của dầm giằng thì dầm sẽ bị võng nên phải giữ lại ván đáy và cây chống cho tới khi dầm đạt đủ cường độ mới được tháo Sau khi tháo ván thành xong thì tiến hành tưới nước để bảo dưỡng dầm tạo điều kiện cho bê tông mau chóng phát triển cường độ a) b) c) d) e) f)
Hình 3.14 Quá trình thi công dầm trên
Thi công hồ chứa dầu
Công nhân tiến hành thi công bể chứa dầu có kích thước 4600×4900 mm như Hình 3.15 Bể chứa dầu gồm tường xây gạch ống 8x8x18 mm, cao 500 mm dày 100 mm bao quanh 5 khung thí nghiệm như Hình 3.15a và Hình 3.15b; đáy bể chứa dầu láng bằng lớp bê tông dày 30 mm có sử dụng phụ gia chống thấm như Hình 3.15c và Hình 3.15d Sau khi thi công phần đáy bể và mặt trong thành bể được phủ thêm 2 lớp chống thấm để đảm bảo khi thí nghiệm cháy không bị hao hụt như Hình 3.15e và Hình 3.15f a) b) c) d) e) f)
Hình 3.15 Quá trình thi công bể chứa dầu
Thi công vách bao che
Công nhân tiến hành thi công vách bao che khu thí nghiệm cháy như Hình 3.16 Vách bao quanh được dựng bằng tôn thép và chống bằng cừ tràm Tác dụng của vách bao che: cản gió, giữ nhiệt khi cháy khung, ngăn cho lửa không bốc ra ngoài đảm bảo cháy đều và bao trùm hết khung thí nghiệm a) b)
Hình 3.16 Hình thi công vách bao che khu thí nghiệm Sau khi hoàn thành vách ngăn bao che, khung bê tông cốt thép sẽ được thi công trong vòng thời gian 1 tháng Quá trình bảo dưỡng khung bê tông cốt thép nhầm đạt cường độ theo thiết kế là 2 tuần
Thí nghiệm cháy khung bê tông cốt thép
Thí nghiệm cháy được thực hiện trên mô hình gần giống thực tế theo phương đứng Trong quá trình thử nghiệm, mẫu thử chịu tác động của lửa theo tiêu chuẩn ISO
834 [27] trong khoảng thời gian 45 phút và 75 phút tương ứng với các nhiệt độ cháy khác nhau Thời gian thí nghiệm sẽ thực hiện vào buổi tối để quan sát rõ quá trình cháy.
Giai đoạn chuẩn bị trước khi thí nghiệm cháy khung bê tông cốt thép
Bước 1: Đánh số hiệu khung bê tông cốt thép theo các số hiệu quy định trước như Hình 3.17 a) b) Hình 3.17 Đánh số hiệu lên dầm và cột khung thí nghiệm Bước 2: Vận chuyển củi và xếp vào khu vực thí nghiệm cháy theo khối lượng dự tính Khu vực thí nghiệm cháy 45 phút xếp 2 thước củi và 75 phút xếp 3 thước củi như Hình 3.18 a) b)
Hình 3.18 Củi được đặt trong khu vực thí nghiệm Bước 3: Chuẩn bị máy bơm nước và ống nước để cung cấp nước cho khu vực thí nghiệm nhầm đề phòng lửa lan ra khỏi vách ngăn và khu vực phụ cận
Bước 4: Chuẩn bị dầu dựa trên thời gian đốt Thể tích dầu trong mỗi khu vực thí nghiệm được chia làm 2 phần: 1 phần dầu lớn được chuẩn bị sẵn trong bể và 1 phần nhỏ lượng dầu được đặt trong các túi đựng nilong chuẩn bị sẵn bên ngoài Khi thời gian thí nghiệm cháy không đạt đến thời gian cần thiết thì các túi đựng dầu được dùng để cung cấp cho khu vực thí nghiệm bị cháy.
Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm cháy được tiến hành tuần tự theo từng khu vực đã quy định trước: khu vực cháy 45 phút sẽ thực hiên trước, sau đó đến khu vực cháy 75 phút
Củi trong bể chứa dầu được dùng làm mồi bén lửa giúp giữ lửa lâu và dễ cháy hơn Trong quá trình thí nghiệm cháy xảy ra, quan sát khu vực thí nghiệm cháy và sử dụng súng đo nhiệt kiểm tra sau đó ghi nhận nhiệt độ đám cháy
Trong mỗi 15 giây, súng đo nhiệt được bắn 1 lần, ghi nhận kết quả đạt được và tiếp tục đến khi hết thời gian cháy như Hình 3.19 Lửa trong khu vực thí nghiệm cháy bắt đầu yếu đi thì tiến hành đưa các túi đựng đầu đã chuẩn bị sẵn trước đó mang vào khu vực thí nghiệm cháy để duy trì thời gian cháy và nhiệt độ cháy
Khung thí nghiệm được tiến hành quan sát và ghi nhận thêm các yếu tố nhiệt độ
Hình 3.19 Quá trình thí nghiệm đốt cháy khung bê tông cốt thép và đo bằng súng do nhiệt
3.4.3 Kết quả thu được sau khi khung thí nghiệm bị cháy
Nhóm nghiên cứu quan sát được trong quá trình thí nghiệm cháy xảy ra xuất hiện hiện tượng phá vỡ, nứt, bong tróc bề mặt bê tông Chính hiện tượng này khiến cho kết cấu bê tông cốt thép cả 2 khu thí nghiệm cháy 45 phút và 75 phút bị yếu đi, khả năng chịu lực kém hơn so với khung không bị cháy như Hình 3.20 a và b Nhiệt độ cao nhất được ghi nhận cả 2 khu lên tới gần 900 o C khi bắn súng đo nhiệt độ Hiện tượng phá vỡ, nứt, bong tróc bề mặt bê tông xảy ra chủ yếu ở cột và dầm trên của khung thí nghiệm như Hình 3.20 Nguyên nhân xảy ra hiện tượng một số khung bê tông bị phát nổ nhẹ là do bê tông bị nung nóng đến nhiệt độ cao, hơi nước mắc kẹt bên trong bị bốc hơi Nước sẽ nở rộng ra khi nóng lên và cuối cùng áp lực đến điểm giới hạn mà cấu trúc bê tông sẽ bị phá vỡ a) Khung 45 phút sau khi bị cháy b) Khung 75 phút sau khi bị cháy c) Tại cột xuất hiện các vết bong tách, nứt d) Tại cột xuất hiện các vết nứt rạn e) Tại dầm xuất hiện các vết nứt rạn nhưng không nhiều Hình 3.20 Kết quả thu được sau khi 2 khu thí nghiệm 45 phút và 75 phút bị cháy
Gia cường kháng uốn, kháng nở hông FRP cho khung bê tông cốt thép bị cháy Đầu tiên, khung bê tông cốt thép bị cháy sẽ được xử lý bề mặt bằng máy mài bê tông trước khi gia cường FRP tại các vị trí quan trọng và nguy hiểm
Sau đó, nhóm chuẩn bị tấm CFRP – sợi carbon gia cường kết cấu Carbotex UD230, chọn kích thước và gia cường cho khung thí nghiệm tại các vị trí nguy hiểm
Vị trí gia cường, bề rộng tấm FRP, khoảng gia cường cho dầm và cột được căn cứ vào sự xuất hiện của vết nứt và được tham khảo theo tiêu chuẩn “ACI 440.2R-08” [28] Dựa vào cạnh lớn nhất của dầm và cột được tính bằng 2h Đối với dầm: 2h = 2×220 440 mm, đối với cột: 2h = 2×250 = 500 mm Dầm và cột được gia cường bằng 2 lớp Đối với dầm: 2×220 + 2×200 = 880, đối với cột: 2×250 + 2×200 = 900
Gia cường tấm CFRP được chia làm 2 phần cho mỗi bên cột như sau:
- Phần trên như Hình 3.21a có mặt dưới liên kết giữa đầu cột và dầm trên sử dụng
1 tấm 200×900 mm, 1 tấm 200×600 mm Mặt trên liên kết giữa đầu cột và dầm trên sử dụng 1 tấm 200×600 mm, 1 tấm 200×200 Đầu cột sử dụng 1 tấm 50×900, 1 tấm 500×1000 Dầm trên sử dụng 1 tấm 440×880, 1 tấm 50×880
- Phần dưới như Hình 3.21b: Mặt trên liên kết giữa chân cột và dầm dưới sử dụng
2 tấm 200×600 mm Chân cột sử dụng 1 tấm 500×900 Dầm ngang sử dụng 2 tấm 100×880
Sau khi chuẩn bị các tấm gia cường FRP, khung sẽ được quét lớp keo chuyên dụng Carbotex Impreg gồm 2 loại Carbotex Impreg A và Carbotex Impreg B được trộn chung với nhau theo một tỉ lệ nhất định (2.35 kg Carbotex Impreg A và 0.65 kg Carbotex Impreg B) Hợp chất này được sử dụng làm hỗn hợp chất kết dính cho các tấm FRP lên khung thí nghiệm a) b) Hình 3.21 Gia cường CFRP cho khung thí nghiệm tại phần trên và phần dưới Hình 3.22 thể hiện những vị trí cần gia cường CFP kháng uốn cho khung CFRP sẽ được gia cường tại các vị trí đầu cột và chân cột tiếp xúc với dầm trên và dầm ngang của khung bê tông cốt thép
Hình 3.23 thể hiện những vị trí cần gia cường CFP kháng nở hông cho khung Cột được gia cường CFRP tại vị trí dưới dầm trên và vị trí trên dầm ngang Dầm trên được gia cường CFRP tại vị trí hai bên tiếp xúc với hai cột của khung bê tông cốt thép Hình 3.24 là bản vẽ hoàn thiện cho khung thí nghiệm bị cháy được gia cường kết hợp CFRP kháng nở hông và kháng uốn
Hình 3.22 Hình gia cường FRP kháng uốn cho khung thí nghiệm bị cháy
Hình 3.23 Hình gia cường FRP kháng nở hông cho khung thí nghiệm bị cháy
Hình 3.24 Hoàn thành gia cường FRP cho khung thí nghiệm.
Gia tải lên khung thí nghiệm không bị cháy và bị cháy có gia cường FRP 3.6.1 Công tác chuẩn bị thiết bị để gia tải trọng đơn cho khung thí nghiệm
Công tác chuẩn bị giống Hình 3.25 như sau Tại mặt bên cột chuẩn bị thép I có kích thước 200×200×8×12 mm dài 3300 mm Tại phần trên của thép I có liên kết hàn với thép I ngắn dài 500 mm đặt theo chiều đứng Tại thép I ngắn có liên kết thêm hai tấm bản mã có kích thước 200×200×8 mm Mỗi tấm bản mã được khoan hai lỗ để đặt bu lông 16 có tác dụng liên kết giằng chéo, giữ dàn thanh thép I thẳng đứng, chống lật và giữ kích gia tải lên khung thí nghiệm Tại phần dưới thép I 20 có liên kết hàn với các tấm thép chữ V có kích thước 75×75×6 mm tạo thành hệ thép chữ A và có thanh V nằm ngang được khoan lỗ để đặt bu lông 20 Tác dụng của hệ thép chữ A giúp thanh thép
I 20 và dầm ngang của khung thí nghiệm liên kết với nhau chống lật khi tác dụng tải và lắp đặt dàn thép I 20 Hai thép hộp vuông có kích thước 30×30×6 mm được liên kết hàn hai bên dàn thép I 20 có tác dụng ngàm vào hai bên dầm ngang giữ chân dàn thép I không ngã về hai bên
Tại đầu dầm trên chuẩn bị một khung thép chữ nhật nhỏ để đặt vào đầu dầm Khung thép này có tác dụng giữ máy bơm kích và các tấm bản mã thép khi khung được gia tải Tại vị trí giữa khung chuẩn bị 2 giằng chéo thép có kích thước V75×75×6 mm được liên kết bằng bu lông 16 với dàn thép I ở phần trên và hệ thép đỡ nằm dưới đáy dầm ngang Tác dụng giữ dàn thép chống lật, giữ tải khi thí nghiệm
Tại đáy dầm ngang chuẩn bị 2 thép bản mã có kích thước 300×300×8 mm được khoan
2 lỗ vào mỗi bản mã và có liên kết hàn với thép I kích thước 100×200×8 mm được đặt nằm ngang tạo thành hệ thép đỡ nằm dưới dầm ngang Hệ đỡ này có tác dụng ôm dầm dưới giữ giằng chéo cho dàn thép I để giữ tải cho kích gia tải và giữ cho hệ dàn thép I chống lật
Sau đó khung thí nghiệm được lắp đặt thiết bị chuyển vị kế để ghi lại chuyển vị dầm khi được gia tải
Hình 3.25 Bản vẽ lắp đặt thiết bị và kích gia tải cho khung thí nghiệm
Quá trình gia tải lên khung thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm cháy
Sau khi thực hiện xong thí nghiệm cháy, kết quả quan sát, ghi nhận và được phân tích như sau
4.1.1 Kết quả thí nghiệm cháy 45 phút:
Hình 4.1 Đường cong của khung thí nghiệm cháy 45 phút
Hình 4.1 biểu diễn đường cong màu xanh là nhiệt độ và thời gian thí nghiệm cháy trong 45 phút, đường màu cam là nhiệt độ và thời gian thí nghiệm cháy theo tiêu chuẩn ISO 834 [27] Khi bắt đầu cháy nhiệt độ của đám cháy tăng dần tương tự như nhiệt độ của tiêu chuẩn ISO 834 [27], nhưng khi khung thí nghiệm cháy được khoảng 10 phút thì nhiệt độ của đám cháy tăng lên rất nhiều do củi và dầu đã bén lửa Lúc này nhiệt độ của đám cháy cao hơn so với nhiệt độ của tiêu chuẩn ISO 834 [27] Khung thí nghiệm cháy được khoảng 30 phút thì nhiệt độ của lửa được giữ đều cho đến khi hết thời gian cháy 45 phút Nhiệt độ của đám cháy trong khung thí nghiệm ban đầu cao hơn so với nhiệt độ cháy của tiêu chuẩn ISO 834 [27] nhưng sau đó nhiệt độ khung có thấp hơn đôi chút so với tiêu chuẩn ISO 834 [27]
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Phân tích kết quả khung bị cháy 75 phút có gia cường FRP
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Luận văn này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm gia cường FRP kháng nở hông kết hợp kháng uốn cho khung bê tông cốt thép bị cháy Khung thí nghiệm có tỷ lệ thực (full-scale) với kích thức phủ bì của khung là 3500×3340 mm Cột có tiết diện 200×250 mm và dầm có tiết diện 200×220 mm Khung thí nghiệm được chia làm 3 khung: một khung không bị cháy làm khung đối chứng và hai khung bị cháy lần lượt trong khoảng thời gian 45 phút và 75 phút Khung không bị cháy được tiến hành gia tải ngang trước Hai khung bị cháy 45 phút và 75 phút sẽ được gia cường FRP để kháng nở hông kết hợp kháng uốn Sau đó, khung được tiến hành gia tải ngang Từ kết quả thí nghiệm, một số kết luận được rút ra như sau:
1 Khung bê tông cốt thép bị suy giảm khả năng chịu lực đáng kể khi bị cháy Trên khung bị cháy xuất hiện các vết nứt tại nhiều vị trí khác nhau ở dầm và cột Các vết nứt hình thành có nhiều hình dạng như nứt chân chim, nứt mạng nhện, vv
Sự phát triển của các vết nứt và các vết bong tróc bê tông phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ khi khung thí nghiệm bị cháy
2 Sau khi gia tải, tại các vị trí được gia cường kháng nở hông kết hợp kháng uốn bằng FRP, sự phá hoại không xảy ra cũng như không bị bong tách hay bị nứt Tuy nhiên, sự phá hoại tập trung ở các vị trí liên kết tại nút khung và chân cột
3 Khả năng chịu lực của khung bị cháy sau khi được gia cường có phục hồi ở một mức độ nhất định nhưng không hoàn toàn như khung ban đầu và cũng không thể ngăn cản sự phá hoại tại các vị trí đó Cụ thể, khung bị cháy 45 phút có khả năng chịu lực đạt khoảng 94,53% còn khung bị cháy 75 phút có khả năng chịu lực đạt khoảng 90,33% so với khung ban đầu
4 Độ cứng của khung bị cháy sau khi được gia cường tuy được phục hồi nhưng cũng không hoàn toàn Cụ thể, khung bị cháy 45 phút và 75 phút có độ cứng đạt được khoảng 97,4% so với khung không bị cháy.