Khả năng kháng cắt dầm bê tông gia cường tấm gfrp ảnh hưởng của yếu tố tỷ lệ mô hình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGUYEÃN TRƯỜNG DIỄM KHẢ NĂNG KHÁNG CẮT DẦM BÊ TƠNG GIA CƯỜNG TẤM GFRP: ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ TỈ LỆ MƠ HÌNH Chuyên ngành : XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Mã số ngành : 60 58 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HCM, THÁNG 08 NĂM 2011 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MINH LONG Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ : HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …………tháng ……………năm 2011 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Trường Diễm Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 05/03/1984 Nơi sinh : Bình Định Chuyên ngành : Xây dựng Dân Dụng Công Nghiệp MSHV : 09210188 1- TÊN ĐỀ TÀI: KHẢ NĂNG KHÁNG CẮT DẦM BÊ TÔNG GIA CƯỜNG TẤM GFRP: ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ TỈ LỆ MƠ HÌNH 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : - Phân tích đánh giá ảnh hưởng yếu tố tỉ lệ mơ hình đến ứng xử khả kháng cắt dầm gia cường - Tính tốn kiểm chứng lại cơng thức tính khả kháng cắt dầm BTCT gia cường FRP có dựa kết thực nghiệm từ nghiên cứu số tác giả khác; nhận xét đánh giá mức độ xác cơng thức theo yếu tố kích thước tiết diện (size effect) - Phát triển cơng thức tính khả kháng cắt dầm BTCT gia cường FRP có xét đến ảnh hưởng yếu tố kích thước tiết diện (size effect) - Kiểm chứng công thức đề xuất với kết thực nghiệm đề tài kết thực nghiệm trước đó; so sánh với cơng thức có 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN MINH LONG Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS Nguyễn Minh Long CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến Thầy hướng dẫn Thầy Nguyễn Minh Long, nhiệt tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian làm luận văn Chân thành cảm ơn Thầy, Cơ Cán Phịng thí nghiệm kết cấu cơng trình Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng (BKsel) - Trường Đại học Bách khoa TP.HCM tạo điều kiện giúp đỡ trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn gia đình động viên tạo điều kiện cho tơi hồn thành chương trình đào tạo sau Đại học Xin chân thành cảm ơn anh Lê Tân Trạng anh, chị lớp Cao học khoá 2008, 2009 Cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình hiệu ơng ONG WEE KEONG Công ty FYFE ASIA PTE LTD Xin chân thành cảm ơn anh Trần Kiệt Công ty Cổ phần Chăm sóc Cơng trình Việt hỗ trợ kỹ thuật thi công GFRP Chân thành cảm ơn MỤC LỤC CÁC KÍ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 2.1 Sơ lược vật liệu FRP 2.2 Tình hình nghiên cứu kháng cắt dầm bê tông gia cường FRP 2.2.1 Lý thuyết tính tốn kháng cắt 2.2.2 Khảo sát thực nghiệm liên quan đến kháng cắt dầm BTCT gia cường 28 2.3 Tình hình nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố tỉ lệ mơ hình đến khả kháng cắt dầm 29 2.3.1 Dầm BTCT truyền thống 29 2.3.2 Dầm BTCT gia cường FRP 30 MỤC TIÊU, Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 32 3.1 Mục tiêu nguyên cứu 32 3.2 Ý nghĩa nguyên cứu 32 3.2.1 Ý nghĩa thực tiễn 32 3.2.2 Ý nghĩa khoa học 32 3.3 Nội dung nguyên cứu 33 PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM 34 4.1 Vật liệu 34 4.1.1 Bê tông 34 4.1.2 Cốt thép thường 34 i 4.1.3 Tấm GFRP 34 4.2 Mẫu dầm thí nghiệm 35 4.3 Q trình đúc mẫu thí nghiệm 38 4.4 Dụng cụ đo đạc 44 4.5 Bố trí thiết bị đo đạc quy trình gia tải 44 4.6 Xử lý, nhận xét đánh giá kết 48 4.6.1 Kiểu phá hoại dầm 48 4.6.2 Quan hệ lực - chuyển vị dầm 52 4.6.3 Biến dạng cốt đai 55 4.6.4 Quan hệ lực – biến dạng bê tông 60 4.6.5 Khả kháng cắt dầm ảnh hưởng tỉ lệ mơ hình đến khả kháng cắt dầm 63 PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT 66 5.1 Nhận xét chung cơng thức có 66 5.2 Kiểm chứng nhận xét 69 5.2.1 Kiểm chứng tính xác cơng thức tính khả kháng cắt FRP có 70 5.2.2 Kiểm chứng tính xác cơng thức tính khả kháng cắt dầm gia cường FRP có 83 5.3 Phát triển công thức khả kháng cắt dầm gia cường FRP kiểm chứng 99 5.3.1 So sánh công thức đề xuất với công thức tác giả khác 100 5.3.2 So sánh công thức đề xuất với hướng dẫn thiết kế 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 124 6.1 Kết luận 124 ii 6.2 Kiến nghị 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 8-1 8.1 Kết thí nghiệm vật liệu 8-1 8.1.1 Bê tông 8-1 8.1.2 Cốt thép chịu lực 8-1 8.2 Kết thí nghiệm mẫu dầm 8-2 8.3 Kích thướt tiết diện, đặc trưng vật liệu kết thí nghiệm 80 mẫu dầm gia cường 8-12 8.4 Chuyển đổi công thức lý thuyết thành công thức thiết kế theo EC0 8-17 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG iii CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ký tự Mô tả a Nhịp cắt (khoảng cách từ lực tập trung tới gối tựa gần nhất) [mm] bw Bề rộng tiết diện dầm [mm] d Chiều cao làm việc dầm [mm] df Chiều cao làm việc FRP [mm] fc Cường độ chịu nén danh định mẫu bê tông lăng trụ [MPa] fc,cube Cường độ chịu nén mẫu bê tông lập phương [MPa] fsp,cube Cường độ chịu kéo chẻ đôi mẫu bê tông lập phương [MPa] fy Cường độ chảy dẻo cốt thép [MPa] fu Cường độ chịu kéo cực hạn cốt thép [MPa] h Chiều cao dầm k Hệ số đặc trưng cho FRP [ ] k0 Hệ số mơ tả số điểm uốn dầm thí nghiệm, k0 =1 [ ] Đơn vị [mm] dầm điểm uốn, k0 = L/(L-a) dầm điểm uốn kL Hệ số kể đến ảnh hưởng FRP 1.0 [ ] chiều; bằng1.4 chiều ke Hệ số mô tả số lượng đầu tự mặt dầm, [ ] ke=1.0 FRP dạng U; ke = 2.0 FRP bám dính mặt bên dầm kv Hệ số giảm bám dính xác định theo ACI 440.2R-08 s Khoảng cách cốt đai [mm] sf Khoảng cách FRP bố trí theo dải [mm] n Số lớp FRP gia cường tf Chiều dày FRP [mm] wf Chiều rộng FRP [mm] [ ] [ ] iv wfe Chiều rộng hữu hiệu [mm] zt Khoảng cách từ mặt chịu nén dầm đến mặt FRP [mm] zb Khoảng cách từ mặt chịu nén dầm đến mặt FRP [mm] σfmax Ứng suất kéo lớn FRP [Mpa] τmax Ứng suất cắt cực đại bê tông [Mpa] γmF Hệ số an tồn FRP β Góc hướng sợi FRP trục dầm [0 ]  Góc ứng suất kéo trục dầm [0 ]  Chuyển vị dầm fe Biến dạng hữu hiệu FRP [‰] f,exp Biến dạng lớn FRP theo thực nghiệm [‰] v,exp Biến dạng lớn cốt đai theo thực nghiệm [‰] s,exp Biến dạng lớn cốt dọc theo thực nghiệm [‰] c,exp Biến dạng lớn bê tông theo thực nghiệm [‰] fu Biến dạng tới hạn FRP [‰] ρv Hàm lượng cốt thép đai [%] ρf Hàm lượng FRP [%] ρs Hàm lượng cốt thép dọc [%] ηf Hệ số xét đến phân bố không ứng suất mặt cắt [ ] As Diện tích tiết diện cốt thép [mm2 ] Af Diện tích tiết diện FRP [mm2] Df Hệ số phân bố ứng suất xác định theo Chen Teng (2003) Ef Mô-đun đàn hồi FRP [GPa] Ec Môđun đàn hồi bê tông [MPa] Es Môđun đàn hồi thép [MPa] [ ] [mm] v [ ] Gf Năng lượng phá hủy bê tông xác định theo Sas [MPa] cộng (2008) L Khoảng cách gối tựa dầm Vu Khả kháng cắt dầm gia cường FRP [kN] Vu,exp Khả kháng cắt dầm gia cường FRP theo thực nghiệm [kN] Vu,pred Khả kháng cắt dầm gia cường FRP theo lý thuyết [kN] Vf Khả kháng cắt FRP [kN] Vf,exp Khả kháng cắt FRP theo thực nghiệm [kN] Vf,pred Khả kháng cắt FRP theo lý thuyết [kN] Vc Khả kháng cắt bê tông vùng chịu nén [kN] Vs Khả kháng cắt cốt đai [kN] Vcr, flex Khả kháng cắt dầm gia cường FRP vết nứt uốn [kN] [mm] xuất Vcr,sh Khả kháng cắt dầm gia cường FRP vết nứt cắt [kN] xuất Le Chiều dài bám dính hữu hiệu [mm] vi Phụ lục Trong b  r r r e t t  2235613  1.06 2113250 re , rt giá trị khả kháng cắt theo thực nghiệm công thức lý thuyết Độ lệch cho giá trị thí nghiệm: rei brti i  (8.5) Giá trị đánh giá E():  n n   ln( i )  0.0092  i n n i 1 i 1 (8.6) Giá trị đánh giá dao động : n s    i   0.0071 n  i 1    (8.7) Hệ số biến thiên độ lệch: V  exp( s2 )   0.085 (8.8) Hệ số biến thiên khả kháng cắt: var rt  x   0.14 rt  xm  (8.9) Vr2  Vrt2  V2  0.027 (8.10) Vrt  Khả kháng cắt thiết kế :   rk  br  x  exp  k  rt Qrt  k n  Q  0.5Q  0.79r  x  (8.11) Trong Qrt  ln Vrt2  1  0.140     Q  ln V2   0.084 Qr  ln Vr2   0.163  rt  Qrt Q  0.859 ;      0.518 ; k  1.64 ; k n  1.64 Q Q Khả kháng cắt thiết kế dầm gia cường FRP : Vu  0.79 Vc  Vs  V f  (8.12) 8- 18 LỜI CẢM TẠ Cảm ơn giúp đỡ chân thành nhiệt tình của: - Thầy, Cơ Cán Phịng Thí Nghiệm Cơng Trình khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM - Công ty FYFE ASIA (singapore) tài trợ GFRP - Công ty Cổ phần Chăm sóc Cơng trình Việt hỗ trợ kỹ thuật thi cơng GFRP LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : NGUYỄN TRƯỜNG DIỄM Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 05/03/1984 Nơi sinh : Bình Định Dân tộc : Kinh Tôn giáo : Không Nguyên quán : Phù Mỹ, Bình Định Địa liên lạc : 466/12 Tân Kỳ Tân Quý, Phường Sơn Kỳ, Quận Tân Phú, TPHCM Điện thoại : 0988807025 Email : truongdiemnguyen@yahoo.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC Thời gian học : Từ 20/10/2002 đến 15/07/2007 Nơi học : Trường Đại học Dân Lập Văn Lang TP.HCM Ngành học : Xây dựng dân dụng công nghiệp SAU ĐẠI HỌC Thời gian học : Từ 2009 đến 2011 Nơi học : Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Ngành học : Xây dựng dân dụng cơng nghiệp Q TRÌNH CƠNG TÁC : Năm 2007 – 2009 : Công ty cổ phần Vinaconex Sài gòn BÀI BÁO KHOA HỌC : Nguyễn Minh Long Nguyễn Trường Diễm (2011) “Ảnh hưởng size effect đến khả kháng cắt dầm gia cường GFRP” Hội nghị KHCN lần thứ 12, Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 26-28/10/2011, TP Hồ Chí Minh, (Submitted) ... KHẢ NĂNG KHÁNG CẮT DẦM BÊ TÔNG GIA CƯỜNG TẤM GFRP: ẢNH HƯỞNG CỦA YẾU TỐ TỈ LỆ MƠ HÌNH 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : - Phân tích đánh giá ảnh hưởng yếu tố tỉ lệ mơ hình đến ứng xử khả kháng cắt dầm gia. .. xúc bê tông FRP Hiện nay, mơ hình tính khả kháng cắt dầm BTCT gia cường FRP dựa mơ hình dầm BTCT Trong đó, khả kháng cắt dầm gia cường xác định đơn giản cách cộng tác dụng khả kháng cắt bê tông. .. tựa dầm Vu Khả kháng cắt dầm gia cường FRP [kN] Vu,exp Khả kháng cắt dầm gia cường FRP theo thực nghiệm [kN] Vu,pred Khả kháng cắt dầm gia cường FRP theo lý thuyết [kN] Vf Khả kháng cắt FRP [kN]