Nghiên cứu sự làm việc của kết cấu liên hợp thép và bê tông sử dụng cốt thanh thủy tinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - LÊ ANH SƠN NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP VÀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT THANH THỦY TINH LU N V N THẠC S XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Thành Phố Hồ Chí Minh tháng 09 năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - - LÊ ANH SƠN NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP VÀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT THANH THỦY TINH Ch M n n ành ố h n n ành : Xâ dựn Côn trình dân dụn Cơn n hiệp : 60 58 02 08 LU N V N THẠC S XÂY DỰNG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP N ih n d n hó h : TS L Anh T ấn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn “Nghiên cứu làm việc kết cấu liên hợp thép bê tông sử dụng cốt thủy tinh” nghiên cứu tơi Ngồi trừ tài liệu tham khảo trích dẫn luận văn này, tơi cam đoan tồn phần hay phần nhỏ luận văn chưa công bố sử dụng để nhận cấp nơi khác Khơng có sản phẩm/nghiên cứu người khác sử dụng luận văn mà khơng trích dẫn theo quy định Luận văn chưa nộp để nhận cấp trường đại học sở đào tạo khác Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2016 Tác giả luận văn Lê Anh Sơn i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình dân dụng cơng nghiệp trường Đại Học Mở TPHCM nằm hệ thống luận cuối khóa nhằm trang bị cho học viên có đề tài nghiên cứu khoa học bổ ích, thực tiễn kiến thức chuyên sâu trước trường Để hoàn thành luận văn này, ngồi cố gắng tơi nhận nhiều giúp đỡ từ thầy hướng dẫn, bạn bè người thân Tôi chân thành cảm ơn giúp đỡ quan tâm Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn TS Lê Anh Tuấn giúp định hướng có nhìn tổng qt đề tài Trong trình làm luận văn Thầy hướng dẫn nhiệt tình cung cấp tài liệu quý báu giúp tơi hồn thành luận văn thời gian sớm Tôi xin chân thành cảm ơn thầy trưởng khoa Xây Dựng trường Đại Học Mở TPHCM TS Trần Tuấn Anh quan tâm định hướng đề tài có ứng dụng thực tiễn Luận văn thạc sĩ hoàn thành thời gian quy định với cố gắng thân tránh sai sót Kính mong q thầy đưa nhận xét giúp tơi có kiến thức nhìn đắn Xin trân trọng cảm ơn! ii TÓM TẮT Kết cấu liên hợp thép – bê tông (LHT-BT) sử dụng hiệu nước giới nước ta việc xây dựng công trình nhà nhiều tầng nhà khung nhịp lớn, loại kết cấu tận dụng ưu điểm riêng đặc trưng lí hai loại vật liệu phổ biến thép bê tông để tạo kết cấu có khả chịu lực độ tin cậy cao, đồng thời tăng cường khả chống cháy, đáp ứng công sử dụng cao với độ lớn, hiệu kinh tế đảm bảo mỹ thuật cao Bên cạnh với số lượng lớn cơng trình xây dựng dọc theo bờ biển, sơng, nơi có mơi trường ăn mòn cốt thép bê tơng cao Mục tiêu nghiên cứu sử dụng cốt thủy tinh (GFRP) thay cho cốt thép kết cấu LHT-BT, đặc điểm cường độ chịu kéo (GFRP) cao, bền vững môi trường kiềm, axit chất ăn mòn khác với trọng lượng riêng nhẹ giúp giảm tải thân kết cấu Đề tài nghiên cứu thực nghiệm ứng xử thủy tinh (GFRP) khả bám dính làm việc với bê tơng có mác bê tơng khác C20/25, C25/30, C35/45, C45/55 So sánh với khả bám dính thép làm việc với bê tông Thực nghiệm kiểm chứng kết cấu sàn liên hợp LHT-BT sử dụng thủy tinh (GFRP) thay cho cốt thép chịu lực kết so sánh với lý thuyết đồng thời so sánh với kết cấu sàn LHT-BT sử dụng cốt thép chịu lực Kết nghiên cứu cho thấy với vật liệu bê tơng lực kéo tuột cốt thủy tinh lớn thép từ 20-25%, cốt thủy tinh bám dính vào bê tông tốt so với cốt thép Thanh thủy tinh GFRP thay cho cốt thép để làm cốt cấu tạo cốt chịu lực cho bê tơng Khi tính tốn nên lấy cường độ chịu lực thủy tinh GFRP giai đoạn đàn hồi Với cấu kiện khả chịu lực cốt thủy tinh GFRP thấp khả chịu lực cốt thép khoảng 25 – 30% iii Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Mục lục Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ vi DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP VÀ BÊ TÔNG SỬ DỤNG CỐT THANH THỦY TINH xii CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu kết cấu liên hợp thép – bê tông thủy tinh polymer GFRP 1.1.1 Kết cấu liên hợp thép – bê tông 1.1.2 Thanh thủy tinh polymer 1.2 Tình hình nghiên cứu GFRP kết cấu liên hợp thép bê tơng ngồi nước 1.2.1 Thế giới 1.2.2 Trong nước 12 1.3 Mục đích nghiên cứu 13 1.4 Phạm vi nghiên cứu 14 CHƢƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC 15 2.1 Cơ sở khoa học hệ dầm sàn liên hợp cốt thép – bê tông 15 2.1.1 Phương pháp tiêu chuẩn tính tốn 15 2.1.2 Cơ sở tính tốn hệ dầm sàn liên hợp bê tông – cốt thép 15 2.1.3 S làm việc sàn liên hợp bê tông – thép 22 2.2 Cơ sở khoa học s làm việc cốt thủy tinh – bê tông 25 Học viên: Lê Anh Sơn Trang iv Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn CHƢƠNG III: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 28 3.1 Vật liệu 28 3.1.1 Bê tông 28 3.1.2 Thanh thủy tinh GFRP 29 3.1.3 Tấm tôn Type “K” Panel (Zamil Steel) 31 3.2 Phương pháp th c nghiệm 32 3.2.1 Thiết kế sàn liên hợp chịu th c nghiệm 32 3.2.2 Thi công sàn 43 3.2.3 Mẫu thí nghiệm kéo tuột cốt thép cốt thủy tinh 50 3.2.4 Quy trình thí nghiệm kéo tuột thép thủy tinh GFRP 52 3.2.5 Quy trình uốn sàn LHT-BT 54 CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 58 4.1 Ảnh hưởng khả bám dính đến s làm việc chung cốt bê tông 58 4.1.1 Mô hình bám dính cốt thép bê tơng 59 4.1.2 Mơ hình bám dính Thanh thủy tinh bê tơng 62 4.1.3 So sánh khả bám dính cốt thép cốt thủy tinh bê tông 66 4.2 Kiểm chứng mơ hình kết cấu chịu uốn 70 4.2.1 Vật liệu bê tông cốt thép 71 4.2.2 Vật liệu bê tông cốt thủy tinh 77 4.2.3 So sánh mối quan hệ ứng suất chuyển vị 84 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 87 5.1 Kết luận 87 5.2 Hướng phát triển đề tài 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Học viên: Lê Anh Sơn Trang v Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Tháp thiên niên kỷ - Áo Hình 1.2: Quá trình xây d ng tháp thiên niên kỷ Hình 1.3: Hệ dầm sàn q trình thi cơng Hình 1.4: Thi công chốt hàn Hình 1.5: Trung tâm thương mại tài Bitexco Hồ Tùng Mậu – Hải Triều Quận – TP.Hồ Chí Minh Hình 1.6: Một vài hình ảnh thủy tinh gia cường Polymer GFRP Hình 1.7: Sơ đồ thí nghiệm M.Sanfan Hình 1.8: Mặt cắt tiết diện Hình 1.9: Tồn cảnh thí nghiệm M.Sanfan Hình 1.10: Tồn cảnh thí nghiệm Shimming Chen 10 Hình 1.11: Quan hệ mơmen độ võng thí nghiệm Shimming Chen 11 Hình 1.12: Tồn cảnh thí nghiệm Wojciech Lorenc 12 Hình 2.1: Tải trọng tôn nhịp nhiều nhịp 16 Hình 2.2: Phân bố ứng suất chịu mơmen dương trục trung hòa nằm phía sóng tơn 17 Hình 2.3: Phân bố ứng suất chịu mômen dương trục trung hòa nằm sóng tơn 18 Hình 2.4: Mối quan hệ thí nghiệm Mpr Mpa 19 Hình 2.5: Phân bố ứng suất tiết diện chịu mômen âm 20 Hình 2.6: Tính tốn l c cắt đứng 20 Hình 2.7: Chu vi phá hoại chọc thủng (punching shear) 21 Hình 2.8: Các biện pháp hạn chế s trượt tôn bê tơng 23 Hình 2.9: S làm việc sàn liên hợp 24 Hình 2.10: S làm việc giòn làm việc d o 25 Hình 2.11: Quá trình chịu tác dụng l c bê tông 26 Hình 2.12: Cơ chế chịu tác động l c bê tông 26 Hình 2.13: Cơ chế chịu tác động l c kết cấu chịu uốn bê tông cốt polymer 27 Học viên: Lê Anh Sơn Trang vi Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Hình 3.1: Sơ đồ tính tốn sàn LHT-BT 32 Hình 3.2: Mômen sàn LHT-BT 32 Hình 3.3: Mặt cắt sàn 32 Hình 3.4: Lắp tơn “K” panel cho sàn liên hợp cốt thép 44 Hình 3.5: Tạo lưới cốt thủy tinh cho sàn 44 Hình 3.6: Lưới sợi thủy tinh sau hoàn thành 45 Hình 3.7: Các chốt hàn sàn liên hợp cốt thép 45 Hình 3.8: Lắp lưới sợi thủy tinh vào sàn 46 Hình 3.9: Lắp cốt thủy tinh vào sàn để chuẩn bị đổ bê tông 46 Hình 3.10: Thi cơng chốt hàn 47 Hình 3.11: Hồn thành cơng tắc lắp lưới sợi thủy tinh 48 Hình 3.12: Kiểm tra độ sụt cho bê tông sàn 48 Hình 3.13: Bắt đầu đổ bê tông cho sàn 49 Hình 3.14: Đổ bê tông cho sàn 49 Hình 3.15: Thí nghiệm kéo tuột thủy tinh (thép) bê tông 50 Hình 3.16: Mẫu để thí nghiệm kéo tuột cho cốt thủy tinh 51 Hình 3.17: Các mẫu thí nghiệm kéo tuột cho bê tơng 51 Hình 3.18: Lắp mẫu cần kéo vào gá để cố định mẫu 52 Hình 3.19: Đặt mẫu vừa cố định lên máy kéo 52 Hình 3.20: Gia tải theo tốc độ cho phép đến mẫu phá hoại 53 Hình 3.21: Tháo mẫu sau phá hoại khỏi gá 53 Hình 3.22: Sơ đồ tính tốn sàn LHT-BT 54 Hình 3.23: Vị trí gắn Strain gauges mặt sàn LHT-BT 54 Hình 3.24: Vị trí lắp thiết bị thu nhận tính hiệu đo chuyển vị (mặt sàn) 54 Hình 3.25: Lắp thiết bị chuyển đổi l c tập trung thành l c phân bố 55 Hình 3.26: Lắp Strain Gauges vị trí 1, 56 Hình 3.27: Lắp thiết bị thu nhận tính hiệu đo chuyển vị vị trí 4, 5, 6, 8, 56 Hình 3.28: Khởi động máy cài đặt thông số 57 Hình 3.29: Diễn biến trình uốn sàn LHT-BT 57 Học viên: Lê Anh Sơn Trang vii Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Hình 4.1: Th c nghiệm kéo tuột thép trơn 58 Hình 4.2: Mẫu kéo tuột thép gân 59 Hình 4.3: So sánh kết thí nghiệm kéo tuột cấp phối BTCT 60 Hình 4.4: So sánh tải trọng kéo tuột cốt thép với cấp phối bê tông khác 61 Hình 4.5: Hình phân chia giai đoạn thí nghiệm 62 Hình 4.6: So sánh kết thí nghiệm kéo tuột cốt thủy tinh với cấp phối bê tông khác 64 Hình 4.7: So sánh tải trọng kéo tuột cấp phối mẫu BTCT 64 Hình 4.8: Phân chia giai đoạn kéo tuột thủy tinh 65 Hình 4.9 Mẫu kéo tuột thủy tinh với bê tơng Mac cao 66 Hình 4.10: Hình so sánh tải trọng kéo tuột cấp phối mẫu BTCT BTCTT 67 Hình 4.11: So sánh kết thí nghiệm kéo tuột bê tơng C25/30 67 Hình 4.12: Mơ hình ứng suất biến dạng thép 68 Hình 4.13: Mơ hình ứng suất biến dạng bê tơng 68 Hình 4.14: Mơ hình ứng xử bám dính bê tơng thép 69 Hình 4.15: Sơ đồ tính toán sàn LHT-BT 70 Hình 4.16: Vị trí gắn Strain gauges mặt sàn LHT-BT 70 Hình 4.17: Vị trí lắp thiết bị thu nhận tính hiệu đo chuyển vị (mặt sàn) 70 Hình 4.18: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCT C20/25 vị trí 6+7 (giữa nhịp) 73 Hình 4.19: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCT C20/25 vị trí 4+5+8+9 73 Hình 4.20: Sàn liên hợp sau th c nghiệm 74 Hình 4.21: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCT C25/30 vị trí 6+7 (giữa nhịp) 76 Hình 4.22: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCT C25/30 vị trí 4+5+8+9 77 Hình 4.23: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C20/25 vị trí 6+7 (giữa nhịp) 80 Hình 4.24: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C20/25 vị trí 4+5+8+9 80 Hình 4.25: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C25/30 vị trí 6+7 (giữa nhịp) 83 Học viên: Lê Anh Sơn Trang viii Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Hình 4.20: Sàn liên hợp sau thực nghiệm Kết hình 4.21 4.22 cho thấy giá trị ứng suất tính tốn có khác biệt so với giá trị thực nghiệm Trong giai đoạn đầu lực tác dụng lên sàn liên hợp, kết thực nghiệm cho thấy ứng suất đo vị trí lớn giá trị tính tốn Khi chuyển vị kết cấu tăng dần đạt đến mm vị trí sàn 2,3 mm vị trí biên kết ứng suất chuyển vị tính tốn thực nghiệm tương đương nhau, ứng với ứng suất 93 N/mm2 28.7 N/mm2 Khi lực tác dụng lên sàn tăng dần làm gia tăng chuyển vị theo tính tốn giá trụ ứng suất tăng nhanh chuyển vị vị trí tăng chậm Tuy nhiên, kết thực nghiệm cho thấy giá trị ứng suất tăng chậm chuyển vị tăng nhanh Tại giá trị ứng suất tính tốn 250 N/mm2 chuyển vị đạt 9.6 mm giá trị thực nghiệm xác định 37.6 mm Sự chênh lệch giá trị tính tốn thực nghiệm lớn Ta nhận thấy, tính tốn xét tới giai đoạn đàn hồi tuyến tính kết cấu sàn liên hợp, bê tơng cốt thép bám dính tốt, ứng suất tăng dần trình bong tách cốt thép bê tơng xảy Khi đó, so với kết thí nghiệm, giai đoạn đàn hồi ban đầu, số liệu trùng khớp chênh lệch nhiều giai đoạn bong tách xuất sau Học viên: Lê Anh Sơn Trang 74 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Bảng 4.5: Số liệu tính tốn sàn BTCT C25/30 theo tính tốn Lực tác dụng (kN) Vị trí 4+5+8+9 Vị trí 6+7 (Giữa nhịp) σ (N/mm2) Δ (mm) σ (N/mm2) Δ (mm) 11.04 0.40 27.34 0.68 10 16.24 0.80 44.72 1.35 15 21.45 1.19 62.09 2.03 20 26.65 1.59 79.47 2.71 25 31.85 1.99 96.84 3.38 30 37.05 2.39 114.22 4.06 35 42.25 2.79 131.59 4.74 40 47.45 3.18 148.97 5.41 45 52.65 3.58 166.34 6.09 50 57.86 3.98 183.72 6.77 55 63.06 4.38 201.09 7.44 60 68.26 4.78 218.47 8.12 65 73.46 5.18 235.84 8.80 70 78.66 5.57 253.22 9.48 75 83.86 5.97 270.59 10.15 Bảng 4.6: Số liệu thí nghiệm sàn BTCT C25/30 Lực tác dụng Vị trí 4+5+8+9 Vị trí 6+7 (Giữa nhịp) σ (N/mm ) 2.97 8.93 0.3 20.29 0.39 4.82 10.86 0.46 26.72 0.6 6.43 12.53 0.57 32.31 0.76 8.54 14.73 0.73 39.64 0.99 10.89 17.17 0.96 47.81 1.34 12.25 18.58 1.09 52.54 1.52 14.1 20.51 1.22 58.96 1.71 Học viên: Lê Anh Sơn Δ (mm) σ (N/mm2) (kN) Δ (mm) Trang 75 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn 16.08 22.57 1.47 65.84 2.07 18.31 24.89 1.78 73.59 2.6 20.04 26.69 2.06 79.61 3.04 22.27 29.01 2.51 87.36 3.85 26.47 33.38 6.67 101.95 9.99 28.95 35.96 7.58 110.57 11.33 33.53 40.72 9.26 126.48 14 39.96 47.41 11.66 148.83 18.03 45.53 53.21 14.02 168.18 22.01 49.24 57.07 15.58 181.08 24.68 52.58 60.54 17.09 192.68 27.34 54.93 62.98 18.59 200.85 30.04 56.66 64.78 19.35 206.86 31.38 58.64 66.84 20.85 213.74 34.07 62.47 70.83 23.64 227.05 64.7 73.15 25.6 234.80 68.04 76.62 30.01 246.41 300 Ứng suất (N/mm2) 250 200 150 Tính tốn 100 Thực nghiệm 50 0 10 20 30 40 Chuyển vị (mm) Hình 4.21: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCT C25/30 vị trí 6+7 (giữa nhịp) Học viên: Lê Anh Sơn Trang 76 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn 90 80 Ứng suất (N/mm2) 70 60 50 40 Tính tốn 30 Thực nghiệm 20 10 0 10 15 20 25 30 35 Chuyển vị (mm) Hình 4.22: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCT C25/30 vị trí 4+5+8+9 Kết thực nghiệm hình 4.23 4.24 cho thấy vật liệu bê tơng tăng cường tính chất cường độ giá trị tính tốn thực nghiệm sàn liên hợp thay đổi Khi chuyển vị sàn liên hợp đạt 3mm vị trí sàn giá trị ứng suất tính tốn thực nghiệm tương đương, nhiên giá trị vị trí biên đo thấp tính tốn Khi lực tác dụng lên sàn tăng dần giá trị ứng suất thực nghiệm thấp nhiều so với tính tốn Tại vị trí sàn, giá trị ứng suất 200 N/mm2 giá trị chuyển vị tính tốn 7.44 mm thực nghiệm xác định đạt đến 30 mm 4.2.2 Vật liệu bê tông cốt thủy tinh Kết thực nghiệm sàn liên hợp chịu uốn với bê tông cốt thủy tinh trình bày bảng 4.7; 4.8; 4.9 4,10 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 77 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Bảng 4.7: Kết tính tốn sàn BTCTT C20/25 Lực tác dụng (kN) Vị trí 4+5+8+9 Vị trí 6+7 (Giữa nhịp) σ (N/mm2) Δ (mm) σ (N/mm2) Δ (mm) 11.50 1.80 28.5 3.06 10 16.92 3.60 46.6 6.11 15 22.34 5.40 64.7 9.17 20 27.76 7.19 82.8 12.23 25 33.17 8.99 100.9 15.29 30 38.59 10.79 119.0 18.34 35 44.01 12.59 137.1 21.40 40 49.43 14.39 155.2 24.46 45 54.85 16.19 173.3 27.52 50 60.26 17.98 191.4 30.57 55 65.68 19.78 209.5 33.63 60 71.10 21.58 227.6 36.69 65 76.52 23.38 245.7 39.74 70 81.94 25.18 263.8 42.80 75 87.35 26.98 281.9 45.86 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 78 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Bảng 4.8: Kết thực nghiệm sàn BTCTT C20/25 Lực tác dụng (kN) Vị trí 4+5+8+9 Vị trí 6+7 (Giữa nhịp) σ (N/mm2) Δ (mm) σ (N/mm2) Δ (mm) 2.72 9.03 0.25 20.2 0.28 4.45 10.91 0.57 26.5 0.65 6.31 12.92 0.85 33.2 0.97 8.78 15.60 1.24 42.2 1.41 12.62 19.76 1.85 56.1 2.1 14.97 22.31 2.34 64.6 2.65 16.58 24.05 2.83 70.4 3.19 18.56 26.20 3.43 77.6 4.01 22.14 30.07 6.51 90.5 8.25 24.87 33.03 10.02 100.4 14.4 26.23 34.51 11.28 105.3 16.39 28.08 36.51 12.45 112.0 18.29 30.56 39.20 13.56 121.0 20.17 32.16 40.93 14.65 126.8 22.08 34.39 43.35 15.71 134.9 23.99 36.12 45.22 16.76 141.1 25.9 40.7 50.19 19.88 157.7 31.62 42.19 51.80 20.9 163.1 33.53 44.66 54.48 22.93 172.0 37.39 46.89 56.89 24.9 180.1 41.24 48.99 59.17 26.83 187.7 45.1 50.47 60.77 28.72 193.1 48.81 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 79 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn 300 Ứng suất (N/mm2) 250 200 150 Tính tốn 100 Thực nghiệm 50 0 10 20 30 40 50 60 Chuyển vị (mm) Hình 4.23: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C20/25 vị trí 6+7 (giữa nhịp) 100 90 Ứng suất (N/mm2) 80 70 60 50 40 Tính toán 30 Thực nghiệm 20 10 0 10 15 20 25 30 Chuyển vị (mm) Hình 4.24: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C20/25 vị trí 4+5+8+9 Kết thí nghiệm hình 4.25 4.26 cho thấy mối quan hệ ứng suất chuyển vị sàn vị trí sàn vị trí biên sai khác so với kết cấu sử dụng bê tơng cốt thép Trên hình 4.25 Tại vị trí sàn, lực tăng dần làm tăng chuyển vị sàn ứng suất thực tế xác định cao giá trị tính tốn Bài tốn thực nghiệm giữ nguyên Học viên: Lê Anh Sơn Trang 80 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn thông số bê tông thay cốt thép cốt thủy tinh ta nhận thấy giá trị ứng suất đo tăng lên nhiều, lớn so với giá trị tính tốn Khi chuyển vị sàn đạt đến 16mm ứng với ứng suất 100 N/mm2 lực tác dụng tăng giá trị ứng suất thực nghiệm nhỏ ứng suất tính tốn Tại giá trị 200 N/mm2 chuyển vị tính tốn 30mm giá trị thực nghiệm 48.8mm Hình 4.26 cho thấy giá trị ứng suất thực nghiệm xác định lớn giá trị tính tốn Khi ứng suất đạt đến giá trị 80 N/mm2 kết tính tốn thực nghiệm tương đương chuyển vị Ta nhận thấy, q trình bám dính làm việc chung cốt thủy tinh bê tông tác động đến khả chịu tải trọng uốn sàn liên hợp Kết thực nghiệm sàn liên hợp chịu uốn với bê tông cốt thủy tinh với bê tơng C25/30 trình bày bảng sau: Bảng 4.9: Kết tính tốn sàn BTCTT C25/30 Lực tác dụng (kN) Vị trí 4+5+8+9 Vị trí 6+7 (Giữa nhịp) σ (N/mm2) Δ (mm) σ (N/mm2) Δ (mm) 11.04 1.64 27.3 2.79 10 16.24 3.28 44.7 5.57 15 21.45 4.92 62.1 8.36 20 26.65 6.56 79.5 11.15 25 31.85 8.19 96.8 13.93 30 37.05 9.83 114.2 16.72 35 42.25 11.47 131.6 19.50 40 47.45 13.11 149.0 22.29 45 52.65 14.75 166.3 25.08 50 57.86 16.39 183.7 27.86 55 63.06 18.03 201.1 30.65 60 68.26 19.67 218.5 33.44 65 73.46 21.31 235.8 36.22 70 78.66 22.95 253.2 39.01 75 83.86 24.58 270.6 41.79 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 81 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn Bảng 4.10: Kết thí nghiệm sàn BTCTT C25/30 Lực tác dụng (kN) Vị trí 4+5+8+9 Vị trí 6+7 (Giữa nhịp) σ (N/mm2) Δ (mm) σ (N/mm2) Δ (mm) 2.47 8.41 0.69 18.5 0.8 4.33 10.35 1.13 25.0 1.26 7.05 13.18 1.73 34.5 1.83 6.93 13.05 1.75 34.0 1.85 9.03 15.24 2.1 41.3 2.12 11.13 17.42 2.5 48.6 2.43 13.73 20.12 57.7 2.8 15.09 21.54 3.39 62.4 3.07 17.07 23.60 4.32 69.3 3.63 19.18 25.79 4.95 76.6 3.97 21.28 27.98 10.91 83.9 6.96 24.74 31.58 12.6 95.9 7.94 27.71 34.67 14.35 106.3 8.9 29.81 36.85 16.12 113.6 9.87 31.79 38.91 17.88 120.4 10.86 34.64 41.88 21.52 130.3 12.93 36.87 44.20 23.27 138.1 13.89 38.72 46.12 25.04 144.5 14.83 39.83 47.28 26.89 148.4 15.76 41.2 48.70 28.7 153.1 16.73 44.54 52.18 32.3 164.7 18.58 47.13 54.87 35.92 173.7 20.46 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 82 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn 300 Ứng suất (N/mm2) 250 200 150 Tính tốn 100 Thực nghiệm 50 0 10 20 30 40 50 Chuyển vị (mm) Hình 4.25: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C25/30 vị trí 6+7 (giữa nhịp) 90 80 Ứng suất (N/mm2) 70 60 50 40 Tính toán 30 Thực nghiệm 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 Chuyển vị (mm) Hình 4.26: Quan hệ ứng suất chuyển vị sàn BTCTT C25/30 vị trí 4+5+8+9 Kết thí nghiệm cho thấy thay đổi cường độ bê tơng mối quan hệ ứng suất chuyển vị sàn liên hợp thay đổi Hình 4.25 cho thấy vị trí sàn giá Học viên: Lê Anh Sơn Trang 83 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn trị ứng suất thực nghiệm lớn giá trị tính tốn Tại giá trị ứng suất 170 N/mm2 chuyển vị tính tốn 26mm chuyển vị đo 20mm Hình 4.26 cho thấy chuyển vị sàn vị trí biên nhỏ 7mm giá trị ứng suất thực nghiệm đo lớn ứng suất tính tốn Tuy nhiên lực tác động lên sàn tăng dần ứng suất thực nghiệm đo nhỏ nhiều so với ứng suất tính tốn Kết thực nghiệm cho thấy thay đổi cường độ bê tông cốt gia cường làm thay đổi giá trị ứng suất chuyển vị 4.2.3 So sánh mối quan hệ ứng suất chuyển vị 300 Ứng suất (N/mm2) 250 200 150 Cốt thép 100 Cốt thủy tinh 50 0 10 20 30 40 50 60 Chuyển vị (mm) Hình 4.27: Ứng suất chuyển vị Vị trí 6+7 (giữa nhịp) với bê tơng C20/25 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 84 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn 90 80 Ứng suất (N/mm2) 70 60 50 40 Cốt thép 30 Cốt thủy tinh 20 10 0 10 15 20 25 30 35 Chuyển vị (mm) Hình 4.28: Ứng suất chuyển vị Vị trí 4+5+8+9 với bê tông C20/25 90 80 Ứng suất (N/mm2) 70 60 50 40 Cốt thép 30 Cốt thủy tinh 20 10 0 10 15 20 25 30 35 40 Chuyển vị (mm) Hình 4.29: Ứng suất chuyển vị Vị trí 4+5+8+9 với bê tơng C25/30 Kết hình 4.28 4.29 cho thấy với bê tơng C20/25 C25/30 vị trí thực nghiệm đo giá trị ứng suất kết cấu chịu uốn sử dụng cốt thép cao sử dụng cốt thủy tinh Thực nghiệm khả bám dính bê tơng C20/25 Học viên: Lê Anh Sơn Trang 85 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn C25/30 với cốt gia cường cho kết lực kéo tuột cốt thủy tinh cao cốt thép nhiên thực nghiệm kết cấu chịu uốn cốt thép lại cho khả làm việc tốt Khi chuyển vị tăng giá trị ứng suất cốt thép lớn so với cốt thủy tinh hình 4.28 4.29 Giá trị sai lệch ứng suất lớn cốt thép cốt thủy tinh khoảng 25-30% tùy theo vị trí thực nghiệm Học viên: Lê Anh Sơn Trang 86 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận Nghiên cứu ảnh hưởng cốt thủy tinh dùng kết cấu sàn liên hợp nghiên cứu so sánh thay cho cốt thép nhận kết sau: - Vật liệu bê tơng ảnh hưởng khả bám dính làm việc cốt thép thủy tinh Khi bê tông thay đổi từ C20/25 lên C25/30 C35/45 lực kéo tuột cốt thép với bê tơng tăng khoảng 10%, tăng đến C45/55 lực kéo tuột thay đổi nhiều Đối với thủy tinh, bê tơng từ C20/25 đến C35/45 lực kéo thay đổi rõ rệt, C45/55 lực kéo không thay đổi nhiều Với vật liệu bê tông lực kéo tuột cốt thủy tinh lớn thép từ 20-25% Do cốt thủy tinh bám dính vào bê tơng tốt so với cốt thép - Mơ hình làm việc với cốt thủy tinh bê tông có khác biệt so với mơ hình cốt thép Mơ hình bám dính cốt thủy tinh có giai đoạn bám dính xảy tuyến tính với lực kéo tuột, giai đoạn bắt đầu bong – tách xảy ngắn lực kéo gia tăng trình trượt thủy tinh diễn theo quan hệ tuyến tính - Kết cấu sàn liên hợp bê tông – cốt thép sử dụng bê tơng C20/25 C25/30 có khác ứng suất chuyển vị Tuy nhiên sử dụng cốt thủy tinh khác thay đổi bê tông không nhiều - Kết cấu liên hợp sàn bê tông cho thấy vị trí nhịp kết cấu dùng cốt thép thực nghiệm có ứng suất lớn sử dụng cốt thủy tinh - Thanh thủy tinh GFRP thay cho cốt thép để làm cốt cấu tạo cốt chịu lực cho bê tông Khi tính tốn nên lấy cường độ chịu lực thủy tinh GFRP giai đoạn đàn hồi Với cấu kiện khả chịu lực cốt thủy tinh GFRP thấp khả chịu lực cốt thép khoảng 25 – 30% 5.2 Hướng phát triển đề tài Sau kết nghiên cứu ứng dụng cốt thủy tinh kết cấu sàn liên hợp, nghiên cứu muốn phát triển đề tài theo ứng dụng - Nghiên cứu khả làm việc sử dụng cốt thủy tinh kết cấu tấm, vỏ Học viên: Lê Anh Sơn Trang 87 Trường Đại Học Mở TP.HCM GVHD: TS Lê Anh Tuấn - Nghiên cứu khả làm việc sử dụng cốt thủy tinh kết cấu chịu tải trọng động Học viên: Lê Anh Sơn Trang 88 ... 1.1 Giới thiệu kết cấu liên hợp thép – bê tông thủy tinh polymer GFRP 1.1.1 Kết cấu liên hợp thép – bê tông Kết cấu liên hợp thép – bê tông sử dụng hiệu nhiều nước giới nước ta việc xây dựng cơng... thiệu kết cấu liên hợp thép – bê tông thủy tinh polymer GFRP 1.1.1 Kết cấu liên hợp thép – bê tông 1.1.2 Thanh thủy tinh polymer 1.2 Tình hình nghiên cứu GFRP kết cấu liên hợp. .. liệu bê tông lực kéo tuột cốt thủy tinh lớn thép từ 20-25%, cốt thủy tinh bám dính vào bê tơng tốt so với cốt thép Thanh thủy tinh GFRP thay cho cốt thép để làm cốt cấu tạo cốt chịu lực cho bê