CHỈ DẪN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KẾT CẤU BÊ TÔNG THANH POLYME CỐT SỢI

Bản Chỉ dẫn thiết kế thi công kết cấu bê tông có cốt polyme cốt sợi (FRP) đƣợc biên soạn từ Tiêu chuẩn Viện Bê tông Hoa Kỳ ACI Bản Chỉ dẫn sở kỹ thuật pháp lý để thiết kế thi công công trình xây dựng bê tông có cốt FRP Nhà máy Công ty NUCETECH Doanh nghiệp liên doanh sản xuất -1- CHƢƠNG  GIỚI THIỆU CHUNG Thanh Polyme cốt sợi, thuật ngữ tiếng Anh: Fiber- reinforced polymer (FRP), sản phẩm dạng tạo nên sợi thủy tinh hay sợi cacbon đƣợc dính kết bao bọc chất nhựa tổng hợp polyme tạo nên cốt chịu lực Thanh FRP đời từ 30 năm, đƣợc sử dụng để làm cốt cho kết cấu bê tông nhƣ sản phẩm thay cho cốt thép Kết cấu bê tông cốt thép truyền thống số trƣờng hợp gặp vấn đề sau : kết cấu chịu môi trƣờng xâm thực mạnh nhƣ cầu, công trình bờ biển, chịu tác dụng kết hợp độ ẩm, nhiệt độ, hóa chất làm thép bị ăn mòn FRP giải pháp ƣu việt thay cốt thép FRP vật liệu từ tính nên tránh đƣợc vấn đề tƣơng tác điện từ kết cấu dùng cốt thép Ngoài ra, vật liệu FRP có nhiều tính chất khác nhƣ cƣờng độ chịu kéo lớn nên thích hợp để làm cốt gia cƣờng Sự áp dụng rộng rãi toàn giới thúc đẩy việc cải tiến công nghệ chế tạo, việc nghiên cứu lí thuyết tích lũy kinh nghiệm cho phƣơng pháp xây dựng với vật liệu Sự làm việc kết cấu có cốt FRP khác với làm việc kết cấu dùng cốt thép thông thƣờng Vật liệu FRP không đẳng hƣớng, có cƣờng độ chịu kéo lớn theo phƣơng sợi Tính không đẳng hƣớng ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu cắt dính kết Ngoài ra, vật liệu FRP chịu lực chảy dẻo luôn làm việc đàn hồi phá hoại Tất khác biệt làm thay đổi lí luận tƣ thiết kế, dẫn đến sai khác nhƣ với bê tông cốt thép thông thƣờng Bản Chỉ dẫn (sau gọi Tài liệu) trình bày phƣơng pháp thiết kế thi công theo Tiêu chuẩn Chỉ dẫn Viện Bê tông Hoa Kỳ ACI Các văn bản, Tiêu chuẩn chủ yếu dựa vào để biên soạn Bản Chỉ dẫn là: Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars ACI 440.1R-06.(Chỉ dẫn thiết kế thi công kết cấu bê tông có cốt FRP), sau gọi Tài liệu gốc, có tham khảo thêm ấn ACI 440.1R-03, năm 2003 ba Tiêu chuẩn bổ sung : 1) Specification for Construction with Fiber-Reinforced Polymer Reinforcing Bars ACI 440.5-08 (Chỉ dẫn kỹ thuật để thi công cốt FRP) 2) Specification for Carbon and Glass Fiber-Reinforced Polymer Bar Materials for Concrete Reinforcement ACI 440.6-08.(Chỉ dẫn cho kết cấu bê tông có cốt FRP thủy tinh cacbon ) 3) Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Reinforcing or Strengthening Concrete and Masonry Structures ACI.440.3R-12 (Chỉ dẫn phƣơng pháp thử nghiệm Polyme cốt sợi cho bê tông có cốt gia cƣờng kết cấu bê tông kết cấu xây), có tham khảo thêm ấn ACI 440.3R-04, năm 2004 Hai Tiêu chuẩn ACI 440.5-08 ACI 440.6-08 đƣợc trích điều khoản không trùng lặp với Tài liệu gốc đƣợc in văn theo chữ nghiêng lùi vào đầu dòng để ngƣời đọc biết là Tài liệu gốc Tiêu chuẩn ACI.440.3R-12 đƣợc chọn số phƣơng pháp đƣa vào Phần Phụ lục -2- 1.1 Phạm vi Tài liệu hƣớng dẫn khuyến nghị để thiết kế thi công kết cấu bê tông có cốt FRP Nó áp dụng cho cốt sợi FRP không dự ứng lực Cơ sở tài liệu kết đúc rút đƣợc từ nghiên cứu rộng rãi lý thuyết thực nghiệm nhƣ trình ứng dụng cốt sợi FRP toàn giới Các khuyến nghị tài liệu nói chung có chiều hƣớng thiên an toàn Các dẫn thiết kế đƣợc dựa trình độ hiểu biết nhằm bổ sung vào quy phạm có kết cấu bê tông cốt thép truyền thống, giúp cho kĩ sƣ cán ngành xây dựng việc thiết kế, thi công kết cấu bê tông có cốt FRP Tài liệu không nêu cách sử dụng kết hợp cốt thép thƣờng cốt FRP kết cấu bê tông 1.2  Các định nghĩa Các định nghĩa dƣới giải thích cho thuật ngữ riêng cốt FRP đƣợc gặp bê tông thông thƣờng Các từ đƣợc xếp theo thứ tự abc tiếng Anh để tiện đối chiếu với nguyên A AFRP  polyme cốt sợi aramit aging – lão hóa – ảnh hƣởng thời gian đến tính chất vật liệu môi trƣờng khác alkalinity – tính kiềm – điều kiện có chứa iông hydroxyt (OH-) ; chứa chất kiềm Trong bê tông, môi trƣờng kiềm có độ pH cao 12 B balanced FRP reinforcement ratio  hàm lượng cốt FRP cân – lƣợng cốt phân bố cốt cấu kiện uốn cho thiết kế cƣờng độ cốt FRP chịu kéo đạt tới trị số biến dạng tỉ đối cực hạn đồng thời với việc bê tông vùng nén đạt biến dạng tỉ đối cực hạn 0,003 bar, FRP FRP – Là vật liệu composit dạng mảnh dùng để làm cốt bê tông, gồm sợi đặt theo phƣơng dọc (sợi thủy tinh, sợi aramit,…) thông qua chất kết dính polyme tạo hình thành có tiết diện ngang khác (thƣờng tiết diện tròn chữ nhật) có bề mặt gân nhám để tăng độ dính kết với bê tông braiding  bện – cách xoắn hai hay nhiều sợi theo phƣơng chéo để tạo nên thể thống Vật liệu bện khác với sản phẩm đan hay dệt cách đƣa sợi vào cách sợi xoắn bện C CFRP  polyme cốt sợi cacbon composite – composit – tổ hợp từ hay nhiều vật liệu khác hình thức hay thành phần ; thành phần giữ nguyên chất chúng nghĩa không hòa tan hòa nhập hoàn toàn vào chúng phối hợp với Thông thƣờng thành phần nhận diện rõ ràng vật lý chúng có mặt phân giới với -3- cross-link  liên kết chéo – liên kết hóa học phân tử polyme Lƣu ý : việc tăng số liên kết chéo cho phân tử polyme làm tăng cƣờng độ mô đun đàn hồi nhƣng làm giảm độ mềm dẻo curing of FRP bars – lưu hóa FRP – trình biến đổi vĩnh viễn tính chất chất nhựa kết dính nóng phản ứng hóa học nhƣ trình ngƣng tụ, khép kín vòng hay phản ứng cộng thêm Lƣu ý: lƣu hóa FRP thực cách thêm liên kết chéo (liên kết hóa học phân tử polyme) điều kiện có không gia nhiệt áp lực D deformability factor – hệ số biến dạng – tỉ số lƣợng hấp thu (diện tích bên dƣới đƣờng cong quan hệ mô menđộ cong) tiết diện mức cƣờng độ cực hạn so với lƣợng hấp thu mức ứng suất giai đoạn sử dụng degradation – xuống cấp – suy giảm cấu trúc hóa học, tính chất vật lí bề cốt FRP design modulus of elasticity – mô đun đàn hồi tính toán  mô đun đàn hồi FRP (Ef) dùng tính toán thiết kế đƣợc xác định nhƣ mô đun trung bình nhóm mẫu thử (Ef = Ef,ave ) design rupture strain – biến dạng tỉ đối tính toán phá hủy  biến dạng tỉ đối kéo cực hạn FRP (fu) đƣợc xác định biến dạng tỉ đối đƣợc bảo đảm phá hủy kéo nhân với hệ số giảm môi trƣờng (CE.fu*) design tensile strength – cường độ kéo tính toán  cƣờng độ kéo FRP (ffu) đƣợc dùng tính toán thiết kế đƣợc xác định cƣờng độ kéo đƣợc bảo đảm nhân với hệ số giảm môi trƣờng (CEffu*) E E-glass – thủy tinh E – họ thủy tinh với thành phần silicat bo- canxi alumina hàm lƣợng kiềm tối đa 2,0% Một loại sợi đa dụng dùng làm cốt sợi polyme endurance limit – giới hạn chịu đựng– số chu kì biến dạng hay tải trọng làm cho vật liệu mẫu thử cấu kiện bị hỏng F fatigue strength – cường độ mỏi – ứng suất lớn mà vật liệu chịu đƣợc sau số chu kì định mà không bị phá hủy fiber – sợi – vật dạng dây, tự nhiên tổng hợp, có nguồn gốc khoáng chất hay hữu Lƣu ý: từ thƣờng đƣợc dùng cho vật liệu mà chiều dài 100 lần đƣờng kính fiber, aramid – sợi aramit – sợi hữu định hƣớng mức cao làm từ polyamit kết hợp cấu trúc vòng thơm fiber, carbon – sợi cacbon – sợi đƣợc chế tạo cách nung nóng vật liệu hữu tiền tố, có chứa lƣợng lớn cacbon nhƣ tơ nhân tạo, polyacrylonitrin (PAN) hay hắc ín môi trƣờng trơ fiber, glass – sợi thủy tinh – sợi kéo từ sản phẩm vô nóng chảy đƣợc làm nguội mà không kết tinh -4- fiber content – hàm lượng sợi – lƣợng sợi có composit Lƣu ý: hàm lƣợng thƣờng đƣợc cho phần trăm thể tích phần trăm trọng lƣợng composit fiber-reinforced polymer (FRP) – polyme cốt sợi (FRP ) – vật liệu composit gồm sợi dài liên tục kết dính với nhờ polyme, sau tạo hình khuôn để rắn lại thành hình dạng dự định fiber volume fraction – tỉ phần thể tích sợi – tỉ số thể tích sợi so với thể tích composit fiber weight fraction – tỉ phần trọng lượng sợi – tỉ số trọng lƣợng sợi so với trọng lƣợng composit G GFRP – glass fiber reinforced polymer – polyme cốt sợi thủy tinh grid – lưới – mảng cứng hai chiều (phẳng) ba chiều (không gian) gồm FRP liên kết với tạo nên lƣới liên tục làm cốt cho bê tông Lƣới đƣợc chế tạo từ liên kết trƣớc với riêng lẻ liên kết phƣơng pháp học H hybrid – đa thể - kết hợp hai hay nhiều lọại sợi khác nhƣ sợi cacbon sợi thủy tinh sợi cacbon sợi aramit cấu trúc I impregnate – thấm đẫm – polyme cốt sợi, sợi đƣợc thấm đẫm nhựa M matrix – chất gắn – trƣờng hợp polyme cốt sợi, vật liệu dùng để kết dính sợi với nhau, truyền tải đến sợi bảo vệ chúng chống xâm hại môi trƣờng hƣ hại thao tác bốc xếp P pitch – hắc ín – chất cặn đen từ việc chƣng cất dầu mỏ polymer – polyme – hợp chất hữu cao phân tử, tự nhiên hay tổng hợp, có chứa đơn vị lặp lặp lại precursor – chất tiền tố – sợi cacbon hay graphit, sợi tơ, PAN (polyacrylonitrin), hay hắc ín để từ làm sợi cacbon graphit pultrusion – đùn kéo – trình liên tục để chế tạo composit có tiết diện Phƣơng pháp kéo vật liệu làm cốt sợi qua bể nhúng chứa đẫm nhựa kéo qua khuôn tạo hình để nhựa đƣợc lƣu hóa sau R resin – nhựa – vật liệu polyme dạng cứng nửa cứng nhiệt độ phòng ; thƣờng có điểm chảy nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh cao nhiệt độ phòng S stress concentration – tập trung ứng suất – tăng ứng suất cục vùng có uốn cong, có cắt khấc, rỗng, lỗ hay có dị vật, so với ứng suất dự tính theo công thức học thông thƣờng mà không xét đến bất thƣờng sustained stress – ứng suất dài hạn – ứng suất gây tải trọng lâu dài không nhân thêm hệ số, bao gồm tải trọng tĩnh phần dài hạn hoạt tải -5- T thermoplastic – chất dẻo nhiệt – loại nhựa có khả mềm hóa rắn hóa nhiều lần cách tăng giảm nhiệt độ thermoset – chất dẻo rắn nhiệt – loại nhựa mà bị lƣu hóa nhiệt hay hóa học, biến đổi thành vật liệu không nóng chảy không bị hòa tan V vinyl esters – vinyleste – loại nhựa rắn nhiệt có chứa este axit acrylic hay methacrylic hai, nhiều loại đƣợc chế tạo nhựa epoxy W weaving – dệt – cách xếp sợi theo nhiều phƣơng Ví dụ dệt kiểu độc cực sợi cốt theo phƣơng chu vi, xuyên tâm.và dọc trục ; dệt trực giao sợi xếp theo hình trực giao (hệ Đê các), sợi giao theo góc 90 độ 1.3  Kí hiệu Af = Af,bar = Af,min = Af,sh = Afv = Afv,min = As a b bo bw C CE = = = = = = = c cb = = d = db dc = = Ec Ef = = diện tích tiết diện cốt FRP, mm2 diện tích tiết diện FRP, mm2 diện tích tiết diện cốt FRP tối thiểu cần thiết để cấu kiện uốn không bị phá hỏng bị nứt, mm2 diện tích tiết diện cốt FRP để chịu co ngót chịu nhiệt độ, tính mét dài, mm2 diện tích tiết diện cốt FRP chịu cắt bên khoảng cách s, mm2 diện tích tiết diện cốt FRP tối thiểu chịu cắt bên khoảng cách s, mm2 diện tích cốt thép chịu kéo, mm2 bề cao biểu đồ ứng suất chữ nhật tƣơng đƣơng, mm bề rộng tiết diện chữ nhật, mm chu vi tiết diện nguy hiểm đế móng, mm bề rộng bụng dầm, mm khoảng cách bƣớc hay kích thƣớc lớp bảo vệ, mm hệ số giảm môi trƣờng loại sợi khác điều kiện phơi lộ khác nhau, đƣợc cho bảng 4.1 khoảng cách từ thớ nén đến trục trung hòa, mm khoảng cách từ thớ nén đến trục trung hòa điều kiện cân biến dạng, mm khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt chịu kéo, mm đƣờng kính cốt, mm bề dày lớp bê tông bảo vệ tính từ thớ kéo đến tâm cốt sợi hay vùng sợi gần với thớ đó, mm mô đun đàn hồi bê tông, MPa mô đun đàn hồi tính toán hay mô đun đàn hồi đƣợc bảo đảm -6- Ef,av Es fc′ = = = = ff ffb ffe = = = ffr ff,s ffu = = = ffu* = ffv = fs fu,ave fy = = = h I Icr Ie Ig K1 k = = = = = = = kb L = = = = = = = = = Ma FRP đƣợc xác định mô đun trung bình nhóm mẫu thử (Ef = Ef,ave ), MPa mô đun đàn hồi trung bình FRP, MPa mô đun đàn hồi thép, MPa cƣờng độ nén đặc trƣng bê tông, MPa bậc cƣờng độ nén đặc trƣng bê tông, MPa ứng suất cốt FRP chịu kéo, MPa cƣờng độ phần uốn cong FRP, MPa ứng suất triển khai chiều dài chôn le , MPa ứng suất yêu cầu thanh, MPa mức ứng suất phát sinh FRP tải trọng dài hạn, MPa cƣờng độ kéo thiết kế FRP có xét giảm môi trƣờng sử dụng, MPa cƣờng độ kéo đƣợc bảo đảm FRP, đƣợc xác định cƣờng độ kéo trung bình nhóm mẫu thử, trừ ba lần độ lệch chuẩn (fu* = fu,ave  3), MPa cƣờng độ kéo FRP thiết kế chịu cắt, lấy giá trị nhỏ giá trị : cƣờng độ kéo thiết kế ffu , cƣờng độ kéo phần uốn cong đai FRP ffb ứng suất tƣơng ứng với 0,004Ef , MPa ứng suất cho phép cốt thép, MPa cƣờng độ kéo trung bình nhóm mẫu thử, MPa ứng suất chảy đặc trƣng cốt thép không ứng lực trƣớc, MPa Chiều cao tiết diện cấu kiện uốn, mm mô men quán tính, mm4 mô men quán tính tiết diện có khe nứt, mm4 mô men quán tính hữu hiệu, mm4 mô men quán tính tiết diện nguyên, mm4 tham số xét đến điều kiện biên (phƣơng trình 5-10) tỉ số khoảng cách từ thớ nén đến trục trung hòa đến cốt chịu kéo hệ số phụ thuộc độ dính kết khoảng cách khe nối đặt đất, mm chiều dài nhịp cấu kiện, m chiều dài neo bổ sung gối tựa hay điểm uốn, mm chiều dài neo móc FRP tiêu chuẩn chịu kéo, mm chiều dài neo, mm chiều dài chôn cốt, mm chiều dài phần đuôi sau móc FRP, mm mô men lớn cấu kiện giai đoạn tính toán độ -7- Mcr = Mn Ms Mu = = = nf = rb s = = Tg u = = Vc Vf Vn Vs Vu = = = = = w α = = α1 = αL αT β = = = β1 = = βd ∆(cp +sh) = (∆i )sus (∆/l)max εc εcu εf = = = = = võng, N-mm mô men gây nứt, N-mm khả chịu mô men uốn danh nghĩa, N-mm mô men tải trọng dài hạn, N-mm mô men có nhân hệ số (còn gọi mô men tính toán) tiết diện, N-mm tỉ số mô đun đàn hồi FRP mô đun đàn hồi bê tông bán kính uốn phía FRP, mm khoảng cách đai hay bƣớc cốt xoắn liên tục, khoảng cách FRP dọc, mm nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh, oC ứng suất dính trung bình tác dụng bề mặt FRP, MPa khả chịu cắt danh nghĩa bê tông, N khả chịu cắt đai FRP, N khả chịu cắt danh nghĩa tiết diện, N khả chịu cắt cốt đai thép, N lực cắt có nhân hệ số (còn gọi lực cắt tính toán) tiết diện, N bề rộng vết nứt lớn nhất, mm góc nghiêng đai cốt xoắn (Chƣơng 6), hệ số điều chỉnh cho đỉnh (Chƣơng 7) tỉ số ứng suất trung bình biểu đồ ứng suất chữ nhật tƣơng đƣơng fc’ hệ số giãn nở nhiệt theo phƣơng dọc 1/oC hệ số giãn nở nhiệt theo phƣơng ngang 1/oC tỉ số khoảng cách từ trục trung hòa đến thớ kéo khoảng cách từ trục trung hòa đến tâm cốt chịu kéo (Mục 5.3.1) hệ số lấy 0,85 cƣờng độ bê tông fc’ tới 28 MPa Với cƣờng độ lớn 28 MPa, hệ số giảm liên tục với mức 0,05 cho giá trị MPa vƣợt 28 MPa nhƣng không lấy nhỏ 0,65 hệ số giảm dùng để tính độ võng (Mục 5.3.2) độ võng bổ sung từ biến co ngót dƣới tải trọng dài hạn, mm độ võng tức thời tải trọng dài hạn, mm tỉ lệ giới hạn độ võng so với nhịp (Chƣơng 5) biến dạng tỉ đối bê tông biến dạng tỉ đối cực hạn bê tông biến dạng tỉ đối cốt FRP -8- εfu = biến dạng tỉ đối thiết kế đứt cốt FRP = biến dạng tỉ đối đứt đƣợc bảo đảm cốt FRP, xác định biến dạng tỉ đối trung bình lúc phá hủy nhóm mẫu thử trừ lần độ lệch chuẩn (εfu* =εu,ave 3) biến dạng tỉ đối trung bình lúc kéo đứt nhóm mẫu thử tỉ số khoảng cách từ thớ nén đến trọng tâm cốt kéo (d) bề cao toàn thể cấu kiện uốn (h) (Chƣơng 5) hệ số nhân cho độ võng dài hạn bổ sung hệ số ma sát đất để tính toán cốt chịu co ngót nhiệt độ đặt đất hệ số theo thời gian tải trọng dài hạn hàm lƣợng cốt thép chịu nén, ρ′ =As′ /bd hàm lƣợng cốt thép tạo nên điều kiện cân biến dạng tỉ đối hàm lƣợng cốt FRP hàm lƣợng cốt FRP chịu nén hàm lƣợng cốt FRP tạo nên điều kiện cân biến dạng tỷ đối hàm lƣợng cốt FRP chịu cắt hàm lƣợng cốt FRP chịu nhiệt độ co ngót hàm lƣợng cốt thép cực tiểu độ lệch chuẩn hệ số giảm cƣờng độ εu,ave = η = λ µ = = ξ ρ′ ρb = = = ρf ρf′ ρf,b = = ρfv ρf,ts ρmin σ φ = = = = = 1.4  Phạm vi ứng dụng cốt FRP Khi xác định xem cốt FRP có thích hợp với kết cấu đó, cần xét đặc trƣng vật liệu FRP Chƣơng mô tả chi tiết đặc trƣng vật liệu Bảng 1.1 liệt kê số điều lợi bất lợi cốt FRP cho kết cấu bê tông so sánh với cốt thép truyền thống, Khả chịu ăn mòn FRP lợi đáng kể cho kết cấu nằm môi trƣờng xâm thực mạnh nhƣ đê biển công trình biển khác, mặt cầu đƣờng kết cấu môi trƣờng không khí chứa muối Trong kết cấu đỡ thiết bị chụp ảnh cộng hƣởng từ, hay thiết bị khác nhạy cảm với trƣờng điện từ, cốt FRP không từ tính vật liệu tốt Cƣờng độ chịu kéo lớn FRP bù đắp phần cho tính dẻo Sử dụng cốt FRP nên hạn chế cho công trình đƣợc lợi rõ ràng nhờ tính chất khác vật liệu nhƣ không bị ăn mòn không dẫn điện Do chƣa đủ kinh nghiệm sử dụng, không nên dùng cốt FRP cho khung chịu mô men vùng mà cần phân phối lại mô men -9- THUYẾT MINH CHỈ DẪN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CÓ CỐT LÀ THANH POLYME CỐT SỢI (FRP) I – MỞ ĐẦU 1- Giới thiệu chung kết cấu bê tông có cốt polyme cốt sợi Thanh Polyme cốt sợi (FRP) mà tiếng Anh Fiber reinforced polymer (FRP) sản phẩm dạng tạo nên chất nhựa tổng hợp polyme bao bọc sợi thủy tinh hay sợi cacbon tạo nên cốt chịu lực học cho Thanh FRP đời từ 30 năm, đƣợc sử dụng để làm cốt cho kết cấu bê tông nhƣ thay cho cốt thép Kết cấu bê tông cốt thép truyền thống số trƣờng hợp gặp vấn đề sau : kết cấu chịu môi trƣờng xâm thực mạnh nhƣ cầu,cầu cảng, công trình bờ biển, kết cấu chịu tác dụng kết hợp độ ẩm, nhiệt độ, hóa chất làm thép bị ăn mòn FRP giải pháp ƣu việt thay cốt thép FRP vật liệu từ tính nên tránh đƣợc vấn đề giao thoa điện từ kết cấu cốt thép Ngoài ra, vật liệu FRP có nhiều tính chất khác nhƣ cƣờng độ chịu kéo lớn nên thích hợp để làm cốt gia cƣờng Sự áp dụng rộng rãi toàn giới thúc đẩy việc cải tiến công nghệ chế tạo, việc nghiên cứu lí thuyết tích lũy kinh nghiệm cho phƣơng pháp xây dựng với vật liệu 2- Tình hình sản xuất triển vọng áp dụng Việt Nam Ở Việt Nam có nhiều công ty chuyên sản xuất sử dụng loại vật liệu gọi bê tông sợi thủy tinh (GFRC glass fiber reinforced concrete) số cấu kiện xây dựng nhƣ cửa, vách, đá trang trí chủ yếu làm đồ gia dụng Dạng bê tông thƣờng bê tông cốt sợi thủy tinh dạng phân tán, bao gồm hỗn hợp cát, ximăng, phụ gia sợi thủy tinh Một số công ty khác đặc biệt miền Nam sản xuất vật liệu composit gồm nhựa tổng hợp cốt dƣới dạng vải sợi thủy tinh hay vải sợi cacbon Các sản phẩm đƣợc dùng để gia cố sửa chữa kết cấu, làm bồn nƣớc, vỏ tàu vỏ xe v,v Một lĩnh vực vật liệu composit cốt sợi làm mái suốt lấy sáng Những sản phẩm phức tạp khó chế tạo nhiều so với chế tạo FRP cho bê tông, nhiên chƣa thấy giới thiệu sản phẩm dự án dùng bê tông cốt FRP Một nguyên nhân - 89 - chủ yếu chƣa có phƣơng pháp tính toán kết cấu này, chƣa có phƣơng pháp thiết kế thi công đƣợc thừa nhận chƣa có tiền lệ sử dụng Triển vọng áp dụng phƣơng pháp nƣớc ta lớn Hàng nghìn nhà chung cƣ hƣ hỏng mà chƣa thể phá xây mới, hàng nghìn khu sàn bị nứt bị võng chịu tải trọng sử dụng, hàng nghìn cầu xuống cấp, v.v.đều kéo dài tuổi thọ, tăng độ an toàn phƣơng pháp này, Đặc biệt thích hợp với kết cấu cốt FRP phận thuộc móng, mà không cần quan tâm vấn đề độ võng kết cấu : đế móng, móng bè, tƣờng vây, tƣờng chắn, đài cọc, v.v Những công trình xây, điều kiện đặc thù môi trƣờng ăn mòn, yêu cầu không nhiễm điện từ, vận chuyển, thời hạn xây dựng, dùng FRP lợi hẳn so với dùng cốt thép thông thƣờng Ngoài ra, trƣờng hợp, có hai giải pháp thay tốt có giải pháp Trong thời gian gần đây, Công ty cổ phần đầu tƣ phát triển công nghệ Đại học Xây Dựng (NUCETECH ) liên kết với số đơn vị đầu tƣ xây dựng thành công Nhà máy cốt sợi polyme Việt nam Sản phẩm nhà máy đƣợc ứng dụng số dự án mà Công ty đảm trách , đƣợc ứng dụng rộng rãi phạm vi nƣớc Việc áp dụng loại hình kết cấu nƣớc ta không triển vọng mà trở thành thực tế 3- Sự cần thiết phải có Chỉ dẫn thiết kế thi công kết cấu bê tông cốt FRP Sự làm việc kết cấu có cốt FRP khác với làm việc cốt thép thông thƣờng Vật liệu FRP không đẳng hƣớng, có cƣờng độ chịu kéo lớn theo phƣơng sợi Tính không đẳng hƣớng ảnh hƣởng đến cƣờng độ chịu cắt dính kết Ngoài ra, vật liệu FRP chảy dẻo, luôn làm việc đàn hồi phá hoại Tất khác biệt làm thay đổi lí luận tƣ thiết kế, khác với bê tông cốt thép thông thƣờng Để áp dụng loại hình mẻ xây dựng, cần có Bản Chỉ dẫn thiết kế thi công bê tông cốt FRP, trƣớc mắt mức độ Công ty để đƣợc cấp thẩm quyền duyệt sử dụng cho sản phẩm Nhà máy Cốt sợi Polyme Việt nam sản xuất Qua thời gian áp dụng tích lũy kinh nghiệm, thực nghiên cứu cần thiết, hoàn thiện thêm Bản Chỉ dẫn để phổ biến cho đơn vị thiết - 90 - kế xây dựng nƣớc Lúc Bản Chỉ dẫn hoàn thiện đƣợc trình duyệt ban hành mức độ Tiêu chuẩn ngành cao Tên tài liệu : Chỉ dẫn thiết kế thi công kết cấu bê tông có cốt polyme cốt sợi (FRP) Guide for the Design and Construction of Concrete Structures Reinforced with Fiber reinforced polymer (FRP) Bars II- KẾ HOẠCH BIÊN SOẠN TÀI LIỆU CHỈ DẪN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT FRP 2.1- Nguồn tài liệu Cũng nhƣ với loại kết cấu khác mà chƣa có điều kiện nghiên cứu để tự viết Tiêu chuẩn, cách làm tốt để biên soạn Tài liệu dựa vào Tiêu chuẩn sẵn có giới, chọn tài liệu thích hợp để chuyển dịch biên dịch, ban hành rút kinh nghiệm điều chỉnh dần Với loại kết cấu này, chọn dựa vào Chỉ dẫn kỹ thuật Viện Bê tông Hoa Kỳ ACI nhiều tài liệu tham khảo khác Hoa Kỳ, nguồn tài liệu phong phú mà tìm đƣợc Ngoài ra, văn quy phạm ACI tƣơng đối thông dụng giới quen thuộc với giới xây dựng nƣớc ta Cụ thể sử dụng tài liệu sau : 1) Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars ACI 440.1R-06.(Chỉ dẫn thiết kế thi công kết cấu bê tông có cốt FRP), ấn năm 2006 Đây tài liệu để soạn dịch, sau gọi Tài liệu gốc, có tham khảo thêm ấn ACI 440.1R-03, năm 2003, ba Tiêu chuẩn bổ sung : 2) Specification for Construction with Fiber-Reinforced Polymer Reinforcing Bars ACI 440.5-08 (Chỉ dẫn kỹ thuật để thi công cốt FRP), ấn năm 2008 3) Specification for Carbon and Glass Fiber-Reinforced Polymer Bar Materials for Concrete Reinforcement ACI 440.6-08.(Chỉ dẫn cho kết cấu bê tông có cốt FRP thủy tinh cacbon ), ấn năm 2008 4) Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Reinforcing or Strengthening Concrete and Masonry Structures ACI.440.3R-12 (Chỉ dẫn phƣơng pháp thử nghiệm Polyme cốt sợi cho bê tông có cốt gia - 91 - cƣờng kết cấu bê tông kết cấu xây), ấn năm 2012, có tham khảo thêm ấn ACI 440.3R-04, năm 2004 Hai Tiêu chuẩn ACI 440.5-08 ACI 440.6-08 đƣợc trích điều khoản không trùng lặp với Tài liệu gốc đƣợc in văn theo chữ nghiêng lùi vào đầu dòng để ngƣời đọc biết là Tài liệu gốc Tiêu chuẩn ACI.440.3R-12 đƣợc chọn số phƣơng pháp đƣa vào Phần Phụ lục 2.2- Cách chọn dịch tài liệu 1) Chúng ý định dịch nguyên tài liệu chọn lí sau :  Cả tài liệu có nội dung quan trọng bỏ qua nào, dịch nguyên phải ban hành tới Tiêu chuẩn lúc điều khó làm đƣợc thời điểm Việc ban hành phải kéo dài vài năm, khiến cho sản phẩm Nhà máy chƣa thể sử dụng đƣợc  Văn gốc ACI 440.1R-06 mà dựa hẳn vào để soạn dịch đƣợc viết tỉ mỉ với nhiều tài liệu viện dẫn, với giả thiết, thảo luận, bình luận, kế hoạch nghiên cứu làm Các vấn đề hay bổ ích với nhà nghiên cứu nhƣng không thực cần thiết cho kĩ sƣ thiết kế thi công Do soạn dịch, bỏ tên nguồn viện dẫn, nhƣ số nội dung mang tính chất hàn lâm v.v nhƣ giảm nhẹ nhiều nội dung cần dịch  Hai tiêu chuẩn ACI 440.5-08 ACI 440.6-08 hai tiêu chuẩn chuyên sâu hai loại vật liệu thi công Vì tiêu chuẩn hoàn chỉnh riêng rẽ nên đầy đủ chƣơng mục nhƣ Phạm vi, Định nghĩa, Trình duyệt, v.v Mỗi tiêu chuẩn gồm 10 chƣơng, chƣơng ngắn, có chƣơng vài dòng,đƣợc nhập chung với Tài liệu gốc, bỏ trùng lặp, nội dung quan trọng đƣợc chuyển vào chƣơng mục tƣơng ứng Tài liệu gốc Chúng đƣợc trình bày theo chữ nghiêng in lùi vào đầu dòng để ngƣời đọc biết là Tài liệu gốc  Tiêu chuẩn ACI.440.3R-12 gồm 12 phƣơng pháp thí nghiệm FRP, có phƣơng pháp trùng với phƣơng pháp Tiêu chuẩn ASTM Còn lại phƣơng pháp riêng ACI chọn phƣơng pháp khả thi đƣa vào - 92 - Phần Phụ lục Còn phƣơng pháp lại sâu vào vấn đề mang tính nghiên cứu dùng cho cốt ứng lực trƣớc tạm thời chƣa dịch lần 2.3- Xin ý kiến chuyên gia hội thảo dự thảo Bản Chỉ dẫn Sau soạn dịch xong lần 1, gửi thảo đến chuyên gia Trƣờng Đại học Xây Dựng Sau nhận đƣợc ý kiến chuyên gia, soạn giả tiếp thu sửa chữa giải trình cho việc phát hành văn lần vào tháng 3/2013 Tiếp sau đó, đầu tháng 4/2013, Hội thảo rộng rãi đƣợc tổ chức chuyên gia trực tiếp thảo luận góp ý thảo Trên sở đó, Bản thảo đƣợc hoàn chỉnh trƣớc đƣa trình duyệt lên cấp có thẩm quyền III- NỘI DUNG BẢN CHỈ DẪN Bản dẫn gồm chƣơng phần phụ lục CHƢƠNG - GIỚI THIỆU CHUNG 1.5 Phạm vi 1.6 Các định nghĩa 1.7 Kí hiệu 1.8 Phạm vi ứng dụng cốt FRP Chương gần dịch toàn chương Tài liệu gốc, bỏ phần mở đầu lịch sử tổng quan vật liệu CHƢƠNG  CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA VẬT LIỆU 2.1 Tính chất vật lí 2.2 Tính chất học 2.3 Ứng xử phụ thuộc thời gian 2.4 Tác động nhiệt độ cao lửa 2.5 Độ lâu bền Chương dịch gần toàn chương Tài liệu gốc, kết hợp với chương Tài liệu gốc Bỏ chương Tài liệu gốc nói lịch sử phát triển ứng dụng Trong chương dự thảo có bổ sung nhiều điều khoản ACI 440.5-08 vật liệu CFRP GFRP - 93 - CHƢƠNG  YÊU CẦU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU VÀ THỬ NGHIỆM 3.1 Cấp cƣờng độ cấp mô đun FRP 3.2 Hình dạng bề mặt 3.3 Cỡ 3.4 Nhận dạng 3.5 Thanh thẳng 3.6 Thanh uốn cong 3.7 Các quy định bổ sung GFRP CFRP Chương dịch toàn chương Tài liệu gốc, có bổ sung điều liên quan từ ACI 440.5-08 vật liệu CFRP GFRP CHƢƠNG  CƠ SỞ THIẾT KẾ 4.1 Phƣơng pháp thiết kế 4.2 Các đặc trƣng tính toán vật liệu Chương dịch toàn chương Tài liệu gốc CHƢƠNG  THIẾT KẾ CẤU KIỆN CHỊU UỐN 5.1 Các vấn đề chung 5.3 Cƣờng độ chịu uốn 5.3 Trạng thái sử dụng 5.4 Phá hủy từ biến mỏi Chương dịch toàn chương Tài liệu gốc CHƢƠNG  THIẾT KẾ CẤU KIỆN CHỊU CẮT 6.1 Các vấn đề chung 6.2 Cƣờng độ chịu cắt cấu kiện đặt cốt FRP 6.3 Cấu tạo chi tiết đai chịu cắt 6.4 Cƣờng độ chịu cắt bê tông cốt FRP làm việc hai phƣơng Chương dịch toàn chương Tài liệu gốc - 94 - CHƢƠNG  CÁC VẤN ĐỀ THIẾT KẾ KHÁC 7.1 Cốt chịu tác dụng co ngót biến thiên nhiệt độ 7.2 Neo cốt FRP 7.3 Chiều dài neo uốn 7.4 Chiều dài neo cốt chịu mô men dƣơng 7.5 Mối nối chồng chịu kéo 7.6 Bản đặt đất Chương dịch từ chương 10 11 Tài liệu gốc,đồng thời đưa thêm Phụ lục A Tài liệu gốc vào Phụ lục ngắn chưa đầy trang Lý ghép chương từ Tài liệu gốc vào chương bỏ qua không dịch nhiều viện dẫn bình luận, giả thiết nói CHƢƠNG THI CÔNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT FRP 8.1 Chỉ dẫn chung 8.2 Sản phẩm chế tạo nhà máy 8.3 Thi công 8.4 Bổ sung điều khoản ACI 440.5-06 thi công 8.5 Giám sát kiểm tra chất lƣợng Chương gồm chương thi công Tài liệu gốc (nội dung sơ lược) tất nội dung không trùng lặp ACI 440.6-08 chuyên thi công CHƢƠNG  THÍ DỤ THIẾT KẾ DẦM Chương dịch toàn thí dụ chương 13 Tài liệu gốc, đương nhiên giữ phần công thức tính toán theo hệ SI, bỏ hoàn toàn hệ đơn vị Anh-Mĩ Một số chỗ sai sót nguyên gốc sửa chữa Bỏ hẳn chương 12 Tài liệu gốc liệt kê nguồn tài liệu viện dẫn Một số Tiêu chuẩn thông dụng dẫn chương nội dung - 95 - Phần Phụ lục gồm Phụ lục PHỤ LỤC A PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CƢỜNG ĐỘ KÉO VÀ MÔ ĐUN CỦA THANH FRP Phụ lục dịch toàn phương pháp thí nghiệm Tiêu chuẩn ACI 440.1R-03, năm 2003 Mặc dù phương pháp phương pháp ASTM thay xét thấy phương pháp năm 2003 dễ thực điều kiện nước ta nên đưa vào để người đọc tham khảo sử dụng trường hợp điều kiện làm theo ASTM PHỤ LỤC B CÁC PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CHẤT FRP DÙNG TRONG BÊ TÔNG Phụ lục Bảng 1.3 ACI.440.3R-12, liệt kê phương pháp thí nghiệm chất FRP theo ASTM ACI Do phần lớn phương pháp thí nghiệm ASTM nên không cần dịch phương pháp tương tự ACI có ACI.440.3R-12 Như nói, dịch phương pháp B5 B6 cần thiết mà ASTM PHỤ LỤC C PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM CƢỜNG ĐỘ CỦA THANH FRP UỐN CONG VÀ CỦA ĐAI TẠI CHỖ UỐN Phụ lục dịch toàn phụ lục B5 ACI.440.3R-12, cần thiết cho việc xác định cường độ uốn cong PHỤ LỤC D PHƢƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM NHANH TÍNH KHÁNG KIỀM CỦA THANH FRP - 96 - Phụ lục dịch toàn phụ lục B6 ACI.440.3R-12, cần thiết cho việc xác định độ lâu bền FRP PHỤ LỤC E CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA THANH CỐT SỢI THỦY TINH (GFRP) DO CÔNG TY CỔ PHẦN CỐT SỢI POLYME VIỆT NAM SẢN XUẤT ( Tham khảo ) Phụ lục giới thiệu số thông số hình học lý cốt sợi thủy tinh ( GFRP) Công ty cổ phần cốt sợi polyme Việt Nam ( FRP Vietnam JSC ) sản xuất Các thông tin chi tiết khác tham khảo thêm qua địa liên hệ: Công ty cổ phần cốt sợi polyme Việt Nam, 81 phố Lạc Trung, Vĩnh Tuy, Q Hai Bà Trưng, Hà Nội Tel: +84 36 36 18 58 Fax: +84 36 36 03 93 IV NHỮNG ĐIỂM LƢU Ý 4.1 Về phƣơng pháp dịch Nhƣ nêu trên, tài liệu dịch nguyên văn mà có lựa chọn xếp lại từ Tài liệu gốc Tài liệu khác liên quan, nên gọi soạn dịch Việc lựa chọn phần dịch bỏ dựa theo cân nhắc chủ quan soạn giả, nhƣng nói việc lựa chọn đƣợc thực cách thận trọng, không để bỏ sót điều cần thiết, có ý nghĩa cho việc thiết kế thi công Chỉ loại bỏ rút gọn vấn đề thuộc tổng quan, lịch sử nghiên cứu phát triển, nguồn tài liệu viện dẫn, thảo luận, dự định, nghi ngờ chƣa khẳng định, v.v., ( điều có nhiều Tài liệu gốc ), nhờ mà rút gọn đáng kể khối lƣợng văn Mọi công thức, số liệu, thí dụ tính toán dùng theo hệ đơn vị SI, bỏ hệ đơn vị Anh-Mĩ, trừ số liệu Tiêu chuẩn ASTM phải giữ nguyên đơn vị Anh-Mĩ nhƣng có bổ sung thêm đơn vị SI bên cạnh - 97 - 4.2 Về thuật ngữ tiếng Việt Tên viết tắt polyme cốt sợi đƣợc giữ nguyên tên tiếng Anh FRP từ phổ biến nhƣ thuật ngữ quốc tế Các nƣớc không dùng tiếng Anh nhƣ Pháp dùng chữ FRP tài liệu Ngoài dùng chữ FRP tiên lợi nói loại sợi khác nhƣ polyme cốt sợi thuỷ tinh đƣợc viết GFRP, polyme cốt sợi cacbon đƣợc viết CFRP, v.v Các thuật ngữ vật liệu, hóa học lấy theo Từ điển Khoa học-Công nghệ Anh Việt, Nhà xuất Bản KHKT, 2006 Các thuật ngữ học , kết cấu, xây dựng theo Từ điển Xây dựng thông dụng nƣớc ta, sách giáo khoa Trƣờng Kỹ thuật Xây dựng Với số trƣờng hợp, từ tiếng Anh dịch sang vài từ tiếng Việt ngƣời dịch lựa chọn từ thích hợp với văn cảnh 4.3 Về tài liệu viện dẫn Bản dự thảo có sử dụng viện dẫn số tài liệu Quy phạm, Tiêu chuẩn Hoa Kỳ nhƣ ACI 318-05 “ Quy phạm Xây dựng kết cấu bê tông Bình luận” Tiêu chuẩn ASTM vật liệu thí nghiệm Do điều kiện không cho phép nên trích dịch điều khoản tiêu chuẩn viện dẫn để sử dụng, nhƣ làm tăng lên lớn khối lƣợng Bản Chỉ dẫn Ngƣời kĩ sƣ thiết kế kết cấu loại phải có hiểu biết Tiêu chuẩn ACI 318-05 Quy phạm thiết kế kết cấu bê tông nhiều quen thuộc Việt Nam, có sách hƣớng dẫn vấn đề (hiện có bán Việt Nam) Còn phƣơng pháp thí nghiệm đƣơng nhiên nhà sản xuất phải có đủ tiêu chuẩn ASTM để áp dụng, không cần dịch đƣa 4.4 Những vấn đề cần giải nội dung khoa học Bản Chỉ dẫn Cũng nhƣ với Tiêu chuẩn dịch từ nƣớc ngoài, vấn đề đặt Tiêu chuẩn có phù hợp với nƣớc ta không, loạt câu hỏi: - Tại sao?, - Làm nhƣ nào? đặt Tiêu chuẩn dịch Bản Chỉ dẫn đƣợc ban hành có số câu hỏi đặt ra:  Vật liệu sản xuất nƣớc ta theo công nghệ khác (Nga, Trung quốc) thiết kế đƣợc theo Tiêu chuẩn Hoa Kỳ không ? - 98 -  Nhiệt độ, độ ẩm nƣớc ta khác Hoa Kỳ, liệu hệ số tính toán xét đến môi trƣờng có áp dụng đƣợc không ?  Vấn đề kinh tế vật liệu này, sử dụng có tiết kiệm dùng thép không ?  Chƣa rõ chi tiết cấu tạo cấu kiện - …vân vân Đây câu hỏi nằm phạm vi tài liệu soạn dịch Trong tài liệu soạn dịch này, không thêm thắt điều văn gốc Các câu hỏi đƣợc giải đáp thí nghiệm, nghiên cứu Nhà máy sản xuất, Công ty NUCETECH, sở sản xuất nghiên cứu khác có nhu cầu sử dụng loại hình vật liệu Bản dẫn sở tiền đề cho việc ứng dụng kết cấu bê tông cốt sợi FRP công trình xây dựng Để có liệu cho việc tính toán thiết kế, Nhà sản xuất cốt sợi FRP Công ty NUCETECH tiến hành thí nghiệm sản phẩm để tìm tính năng, đặc trƣng vật liệu ( Cƣờng độ chịu kéo, cƣờng độ chịu cắt, mô đun đàn hồi, suất biến dạng cực hạn ) Nhìn chung số đặc trƣng không sai khác nhiều so với số đặc trƣng sản phẩm tƣơng tự đƣợc đề cập đến tài liệu gốc Viện Bê tông Hoa Kỳ ban hành Qua thời gian ứng dụng công trình thực tế, hy vọng rút đƣợc kinh nghiệm thi công sản xuất, điều quy định thiết kế - thi công đƣợc bổ sung liên tục cho Bản dẫn V- KẾT LUẬN Bản “Chỉ dẫn thiết kế thi công kết cấu bê tông có cốt FRP” đƣợc soạn dịch từ Tài liệu gốc Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars ACI 440.1R-06 Tiêu chuẩn chuyên sâu khác Việc soạn dịch có mục đích phục vụ thiết thực cho công tác thiết kế thi công Chỉ dẫn Từ làm theo nguyên tắc không dịch nguyên văn, lƣợc bỏ phần hàn lâm phục vụ cho nghiên cứu, lƣợc bỏ phần trùng lặp nhập tiêu chuẩn Hoa Kỳ vào dẫn - 99 - 2- Kiến nghị cấp có thẩm quyền duyệt để ban hành, trƣớc hết cấp Công ty để tạo điều kiện đƣa sản phẩm Công ty vào thực tiễn xây dựng Qua trình sử dụng đúc kết đƣợc kinh nghiệm, tích lũy đƣợc liệu thí nghiệm để bổ sung cho Bản dẫn, tiến tới hoàn chỉnh nâng cấp thành Tiêu chuẩn ngành Tiêu chuẩn Việt Nam - 100 - LỜI CÁM ƠN Công ty cổ phần đầu tƣ phát triển công nghệ Đại học Xây Dựng (NUCETECH) xin chân thành cám ơn GS.TS Đoàn Định Kiến, ngƣời dày công nghiên cứu chủ biên tài liệu này; Chân thành cám ơn Th.S Đinh Chính Đạo Th.S Nguyễn Văn Khánh dành nhiều thời gian trực tiếp hiệu đính toàn tài liệu; đặc biệt, phiên đƣợc mắt nhờ có ủng hộ Lãnh đạo Trƣờng Đại học Xây Dựng; với đóng ý kiến tham gia biên soạn chuyên gia Khoa, Viện Trƣờng quan chuyên ngành; cụ thể chuyên gia: 01 GS TS Vũ Công Ngữ 02 GS.TS Phạm Văn Hội 03 GS.TS Phan Quang Minh 04 PGS TS Phan Ý Thuận 05 PGS TS Đinh Quang Cƣờng 06 PGS TS Lê Bá Huế 07 PGS TS Nguyễn Quang Viên 08 Th.S Trần Nhật Thành 09 Th.S Đỗ Đức Thắng 10 Th.S Võ Mạnh Tùng 11 TS Nguyễn Hùng Phong 12 Th.S Phan Minh Tuấn 13 KS Lê Huy Nhƣ 14 TS Bùi Đức Hải 15 KS Vƣơng Minh Đức, 16 Th.S Đinh Lê Khánh Quốc , Tổng Công ty Xây dựng số (TP HCM ) Do vật liệu Cốt sợi Polyme ( FRP) dạng vật liệu lần áp dụng vào Việt nam nên Bản dẫn nhiều khiếm khuyết, trình vận dụng không tránh khỏi vƣớng mắc Công ty Cổ phần đầu tƣ phát triển công nghệ Đại học xây dựng( Nucetech) tập thể tác giả - 101 - mong muốn nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ nhà khoa học, kỹ sƣ , nhà sản xuất toàn thể độc giả để hoàn thiện dần tài liệu cho lần xuất Mọi ý kiến đóng góp xin đƣợc gửi : Công ty cổ phần đầu tƣ phát triển công nghệ Đại học xây dựng ( NUCETECH ) Địa : Số 55 Đƣờng Giải phóng, quận Hai Bà Trƣng , thành phố Hà Nội E-Mail : info@nucetech.vn Website: www.nucetech.vn - 102 - [...]... 30 năm, đƣợc dùng trong kết cấu bê tông thƣờng và bê tông ứng lực trƣớc Thanh FRP đƣợc chế tạo từ nhựa polyme rắn nhiệt (thƣờng là polyeste và vinyleste) còn cốt sợi là sợi thủy tinh, cacbon, aramit Ngày nay thanh FRP thông dụng nhất là vinyleste và sợi thủy tinh Chúng đƣợc khuyến nghị dùng trong kết cấu bê tông chịu tải trọng Thanh đƣợc đặt cốt sợi dọc với thể tích cốt sợi vào khoảng 50 đến 60% Phƣơng... thi t kế Chỉ dẫn này sử dụng phƣơng pháp thi t kế theo cƣờng độ đối với cấu kiện bê tông đặt cốt thanh FRP để thống nhất với các tài liệu khác của ACI, đặc biệt là các điều khoản của ACI 318-05 “Tiêu chuẩn thi t kế đối với kết cấu bê tông Các khuyến nghị này dựa trên nguyên tắc thi t kế theo trạng thái giới hạn tức là một cấu kiện bê tông cốt FRP phải đƣợc thi t kế theo nội lực giới hạn rồi đƣợc kiểm... đƣờng kính thanh rb/db, chiều dài phần đuôi và, ở mức độ thấp hơn, từ cƣờng độ của bê tông Một cách khác để xác định sự suy giảm cƣờng độ kéo do uốn cong là nhà chế tạo có thể tiến hành thí nghiệm thanh cong theo phƣơng pháp nêu trong ACI 440.3R - 30 - CHƢƠNG 5  THI T KẾ CẤU KIỆN CHỊU UỐN Thi t kế cấu kiện chịu uốn bằng bê tông đặt cốt thanh FRP cũng tƣơng tự nhƣ thi t kế cấu kiện bê tông cốt thép Các... sợi cốt và lực dính sẽ có thể bị mất khi lớp nhựa bị phá hủy do cắt Khi lực kéo tăng dần trong một thanh cốt có gân chôn vào bê tông, sự dính giữa thanh và bê tông chung quanh bị giảm đi, đồng thời các gân trên bề mặt thanh gây nên lực tiếp xúc nghiêng giữa thanh và bê tông bao quanh Ứng suất tại bề mặt thanh tạo bởi thành phần lực theo phƣơng của thanh có thể đƣợc coi là ứng suất dính giữa thanh và. .. chịu uốn bằng bê tông có cốt là các thanh FRP Các khuyến nghị này dựa trên các nguyên lý cân bằng, tƣơng thích và cấu tạo của vật liệu Ngoài ra, ứng xử giòn của cả hai vật liệu là cốt FRP và bê tông cũng đƣợc xét đến vì sự đứt của cốt FRP hay sự ép vỡ của bê tông đều là các cơ chế dẫn đến sự phá huỷ Ảnh hƣởng của nhiệt độ cao và lửa đã đƣợc trình bày ở Mục 2.4 4.1  Phƣơng pháp thi t kế Chỉ dẫn này sử... Các số liệu thí nghiệm trên cấu kiện chịu uốn bằng bê tông đặt cốt thanh FRP cho thấy khả năng chịu uốn có thể dựa trên các giả thi t tƣơng tự nhƣ đối với cấu kiện đặt cốt thép Việc thi t kế cấu kiện chịu uốn bằng bê tông cốt FRP cần xét đến quan hệ ứng suất – biến dạng của vật liệu FRP 5.1 Các vấn đề chung Các Chỉ dẫn ở Chƣơng này chỉ xét đến tiết diện chữ nhật với một lớp cốt thuộc một loại FRP vì... đƣợc chấp nhận khi thi t kế cấu kiện chịu uốn có cốt FRP, với điều kiện là thỏa mãn các tiêu chí về cƣờng độ và điều kiện sử dụng Để bù lại sự thi u độ dẻo, cấu kiện cần có sự dự trữ cƣờng độ cao hơn Do đó, Bản Chỉ dẫn này đề xuất một dự trữ an toàn cao hơn so với khi thi t kế bê tông cốt thép truyền thống Dùng bê tông cƣờng độ cao sẽ cho phép tận dụng tốt hơn cƣờng độ cao của thanh FRP và có thể làm tăng... trƣờng và phƣơng pháp thử Tuy nhiên do chƣa có nghiên cứu đầy đủ về ứng xử dính-mỏi nên việc áp dụng các tiêu chí thi t kế nên thi n về an toàn, dựa trên các các chỉ tiêu đặc trƣng của vật liệu và điều kiện thí nghiệm Các tiêu chí thi t kế về mỏi cho ở mục 5.4.2 Còn về đặc trƣng mỏi của các thanh FRP, ngƣời thi t kế có thể dựa vào phƣơng pháp thử tiêu chuẩn đã trình bày trong ACI 440.3R Và ngƣời thi t kế. .. không làm thay đổi cƣờng độ và độ cứng so với các thanh ngâm trong dung dịch không có muối… Tuổi thọ của lực dính giữa FRP và bê tông có liên quan chủ yếu đến môi trƣờng ẩm và kiềm trong bê tông Lực dính của cốt FRP thể hiện qua sự truyền lực cắt và lực ngang tại mặt phân cách giữa cốt và bê tông, và giữa các sợi riêng rẽ trong thanh Cơ chế tạo thành lực dính trong các thanh mà trong đó nhựa là chủ... dựa trên các giả thi t sau : - Biến dạng tỉ đối của bê tông và của cốt FRP tỉ lệ với khoảng cách đến trục trung hòa ( nghĩa là tiết diện luôn phẳng trƣớc và sau khi chịu tải ) ; - Biến dạng tỉ đối nén lớn nhất trong bê tông là 0,003 ; - Cƣờng độ kéo của bê tông bị bỏ qua ; - Sự làm việc của thanh FRP là đàn hồi tuyến tính cho đến khi phá hủy ; - Giữa bê tông và cốt FRP có sự dính kết hoàn toàn 5.2