Slide bảo vệ luận án Thạc sỹ : kỹ thuật nghiên cứu sự làm việc chịu uốn của dầm bê tông cốt sợ thủy tinh có hàm lượng cốt thấp bằng phương pháp thực nghiệm

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CÓ HÀM LƯỢNG CỐT THẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG *** LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2014 HỌC VIÊN : NGUYỄN ĐỨC HOÀN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HÙNG PHONG NỘI DUNG LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CHỊU UỐN 2 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CÓ HÀM LƯỢNG CỐT THẤP CHỊU UỐN 3 KẾT LUẬN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Sợi thủy tinh là một vật liệu mới có nhiều đặc tính ưu việt như cường độ chịu kéo lớn hơn thép nhiều lần, trọng lượng nhẹ lại không bị gỉ, ăn mòn. Việc ứng dụng sợi thủy tinh thay thế cốt thép trong kết cấu bê tông đã được nhiều nước áp dụng trong đó có Việt Nam. Sự làm việc của kết cấu có cốt FRP khác với sự làm việc của cốt thép thông thường do FRP là vật liệu không đẳng hướng, không có sự chảy dẻo nên cần có nghiên cứu thực nghiệm để kiểm tính lý thuyết tính toán. Cơ sở khoa học, thực tiễn và pháp lý của đề tài Cơ sở khoa học: Tiêu chuẩn của các nước trên thế giới như Mỹ, Canada, Nhật bản, Nga… Cơ sở thực tiễn: Hiện tại Việt Nam đã có nhà máy sản xuất cốt GFRP nhưng vẫn chưa có tiêu chuẩn thiết kế và thi công cho kết cấu bê tông cốt GFRP. Đề tài này là rất cần thiết để nghiên cứu, áp dụng kết cấu bê tông cốt sợi thủy tinh rộng rãi hơn trong lĩnh vực xây dựng trong điều kiện Việt Nam. • Phương pháp nghiên cứu của đề tài Phương pháp thực nghiệm Mở đầu I.1 đặc trưng vật liệu FRP CẤU TẠO 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Sợi thủy tinh + keo polyme = Thanh GFRP Trên thế giới: Thanh GFRP ra đời được hơn 30 năm. Việt Nam: Năm 2012 do công ty Armatek mang đến triển lãm Vietconstech CHƯƠNG I: TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT THANH GFRP Sợi thủy tinh Thùng keo Quấn tạo ren Lò sấy Bể làm lạnh Máy cắt Thanh GFRP I.2 ƯU ĐIỂM và hạn chế CỦA thanh FRP 6 Ưu điểm Thanh GFRP: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN • Cường độ chịu kéo lớn (f fu =1000 Mpa) • Trọng lượng nhẹ (khoảng 1/5 lần thép) • Không bị ăn mòn, không có từ tính • Độ dẫn điện, dẫn nhiệt thấp Hạn chế thanh GFRP: • Không có miền chảy trước khi phá hủy • Có mô đun đàn hồi thấp (khoảng 1/5 lần thép) • Có thể bị cháy, khả năng chịu lửa kém. I.3 Ứng dụng của thanh FRP trong lĩnh vực xây dựng Thế giới: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Nhà ở chiến sỹ cảnh vệ Đại tướng Võ Nguyên Giáp Cừ bê tông cường độ siêu cao Kết hợp với GFRP Việt Nam: Kết cấu tường vây Kết cấu Cọc Kết cấu mặt cầu I.1 Các giả thiết tính toán  Mặt phẳng tiết diện vẫn phẳng sau khi biến dạng  Suất biến dạng nén lớn nhất trong bê tông theo: ACI là 0,003; Canada 0,0035; Nga 0,0035  Bỏ qua cường độ chịu kéo của bê tông  Sự làm việc của thanh FRP là đàn hồi đến khi phá hủy  Bê tông và cốt FRP dính kết hoàn toàn. CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 1  Dạng phá hủy Tiêu chuẩn Mỹ và Canada (3 dạng phá hủy)  Phá hủy do vỡ bê tông vùng nén: ρf > ρfb  Phá hủy do đứt cốt FRP: ρf < ρfb  Phá hủy cân bằng: ρf = ρfb Tiêu chuẩn Nga (1 dạng phá hủy)  Phá hủy do đứt cốt FRP: ξ ≤ ξR Khi ξ > ξR thì lấy ξ = ξR CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 1 Phá hủy do vỡ bê tông: (ρf>ρfb)  Biến dạng bê tông vùng nén đạt εcu  Ứng suất trong cốt GFRP là ff Giải phương trình cân bằng lực và mô men ta có khả năng chịu lực của dầm: CHƯƠNG II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh 2 ' 1 0,59 f f n f f c f M f bd f ρ ρ   = −  ÷   Phá hủy do bê tông bị ép vỡ [...]... 3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn a)Mẫu thí nghiệm P P 1 2 1 1 2 1 1-1 2-2 3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn b) Sơ đồ thí nghiệm và thiết bị gia tải P i1 P i2 t1 t2 i3 3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn Hình ảnh thiết bị đo Kích thủy lực LVDT Máy đo vết nứt Bộ xử lý dữ liệu Các bước tiến hành thí nghiệm. .. CHƯƠNG III: nghiên cứu thực nghiệm dầm bê tông cốt sợi thủy tinh có hàm lượng cốt thấp chịu uốn 3.1 Mục tiêu của nghiên cứu  Xác định khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt GFRP bằng nghiên cứu thực nghiệm  Lập biểu đồ quan hệ Tải trọng- Độ võng của dầm bê tông cốt GFRP  Tìm hiểu các cơ chế phá hoại của dầm bê tông cốt GFRP 3.2 Mẫu thí nghiệm TT Tên Cốt mẫu As Vật liệu mm2 Hình thức phá hoại dự kiến... hiệu quả P 0 P1 3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn iii Ứng suất trong cốt GFRP m m ε 28 3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn iv Chiều cao bê tông vùng nén Sau nứt: -Chiều cao vùng nén giảm nhanh và - Rất bé và biến đổi ít v .Sự phát triển vết nứt trên kết cấu thí nghiệm Cấp tải Dầm DF1 (3f8) Bề rộng vết P(kN) nứt (mm) Dầm DF2 (2f10) P(kN) Bề... Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn c) Tính toán xử lý kết quả thí nghiệm i Tải trọng phá hoại và cơ chế phá hoại dầm TT Tên Cốt Độ võng Pn (kN) dầm Tải phá hoại Cơ chế phá hoại d (mm) 1 DF1 3φ8 GFRP 30 39 Phá hoại do GFRP đứt 2 DF2 2φ10 GFRP 29.2 41.7 Phá hoại do GFRP đứt 3.4 Thí nghiệm dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn c) Tính toán xử lý kết quả thí nghiệm. .. 4 Với 2 dầm có cùng diện tích cốt dầm có ít thanh cốt GFRP thì bề rộng vết nứt phát triển nhanh hơn dầm có nhiều thanh cốt 5 Lực dính giữa bê tông và cốt GFRP có vai trò quan trọng đến khả năng chịu lực của dầm Hiện tượng mất lực dính ảnh hưởng lớn đến độ cứng của dầm 6 Đối với những công trình có yêu cầu về điều kiện sử dụng, thẩm mỹ sử dụng dầm bê tông cốt GFRP có hàm lượng cốt thấp chịu uốn là chưa... bê tông cốt sợi thủy tinh I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 2 I.2.2 Độ võng Khi bê tông chưa nứt bh3 Ig = 12 M cr = Khi bê tông nứt: f r = 0.62 f 'c 2 f r I g h Trục trung hòa dầm bd 3 3 I cr = k + n f Af d 2 (1 − k ) 2 3 (Ie ) = ( M cr 3 M ) β d I g + [1 − ( cr )3 ]I cr Mu Mu Hệ số giảm độ cứng hóa do kéo β d = 1 ρf 5 ρ fb CHƯƠNG III: nghiên cứu thực nghiệm dầm bê tông cốt sợi... phá hủy dầm GFRP có hàm lượng cốt thấp là phá hoại dòn, nguy hiểm ít cảnh báo nên trong thiết kế cần có lượng dự trữ về cường độ cao 4 Xây dựng quy chuẩn, tiêu chuẩn thiết kế và nghiệm thu để công tác thiết kế và thi công kết cấu bê tông cốt GFRP được phổ biến Hướng phát triển 1 Nghiên cứu khả năng bám dính của cốt GFRP đối với bê tông 2 Nghiên cứu khả năng chịu tải trọng dài hạn của kết cấu bê tông sử... II: lý thuyết tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh I.2 Thiết kế dầm bê tông cốt GFRP theo trạng thái giới hạn 1 Phá hủy do đứt cốt GFRP : (ρf Với chiều cao vùng nén x: Khi x> ξRh0 thì lấy x= ξRh0 M ult = Rb b.x.(h0 − 0.5 x) R f Af x= Rb b Phá hủy do đứt cốt FRP Hệ số giảm cường độ khi uốn ACI Đứt cốt GFRP 0.55 Canada Vỡ bê tông 0.65 Nga (Giảm cường độ tính toán vật... GFRP là đột ngột có ít dự báo trước 2 Dầm bê tông cốt sợi thủy tinh có hàm lượng cốt thấp có lợi về khả năng chịu lực nhưng không có lợi về độ võng và bề rộng vết nứt Dầm có độ võng lớn, Bề rộng vết nứt phát triển nhanh và ngay lập tức đạt đến trạng thái giới hạn 3 Ứng suất trong cốt GFRP khi đạt trạng thái giới hạn 2 thấp Đạt 35% cường độ kéo đứt Sau khi hình hành vết nứt ứng suất trong cốt GFRP tăng . III: nghiên cứu thực nghiệm dầm bê tông cốt sợi thủy tinh có hàm lượng cốt thấp chịu uốn 3.1 Mục tiêu của nghiên cứu  Xác định khả năng chịu uốn của dầm bê tông cốt GFRP bằng nghiên cứu thực nghiệm. NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CHỊU UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CÓ HÀM LƯỢNG CỐT THẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG *** LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ. TINH CHỊU UỐN 2 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH CÓ HÀM LƯỢNG CỐT THẤP CHỊU UỐN 3 KẾT LUẬN MỞ ĐẦU Lý do chọn đề tài Sợi thủy tinh là một vật liệu mới có nhiều