Tác động của hệ neo dạng u đến hiệu quả gia cường kháng uốn của tấm CFRP trong dầm bê tông căng sau chịu tải trọng lặp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM TRẦN PHI HỔ TÁC ĐỘNG CỦA HỆ NEO DẠNG U ĐẾN HIỆU QUẢ GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA TẤM CFRP TRONG DẦM BÊ TÔNG CĂNG SAU CHỊU TẢI TRỌNG LẶP Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số ngành : 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, 06/2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn 1: PGS TS Nguyễn Minh Long Cán chấm nhận xét 1: TS Trần Cao Thanh Ngọc Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Ngô Hữu Cường Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM vào ngày 23 tháng 08 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Trần Văn Miền – Chủ tịch hội đồng TS Huỳnh Minh Phước – Thư ký TS Trần Cao Thanh Ngọc – Ủy viên (Phản biện 1) PGS.TS Ngô Hữu Cường – Ủy viên (Phản biện 2) TS Lê Văn Phước Nhân – Ủy viên CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN PHI HỔ Ngày, tháng, năm sinh: 21/01/1975 Chun ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp MSHV: 1570644 Nơi sinh: Lâm Đồng Mã số: 60580208 I TÊN ĐỀ TÀI: TÁC ĐỘNG CỦA HỆ NEO DẠNG U ĐẾN HIỆU QUẢ GIA CƯỜNG KHÁNG UỐN CỦA TẤM CFRP TRONG DẦM BÊ TÔNG CĂNG SAU CHỊU TẢI TRỌNG LẶP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Lập chương trình khảo sát thực nghiệm dầm UPC tiết diện chữ T kích thước lớn chia làm nhóm chính, gồm nhóm dầm gia cường nâng cấp CFRP (4 dầm) chịu ảnh hưởng tải trọng lặp nhóm dầm sửa chữa (4 dầm) CFRP có hay khơng có hệ neo dạng U với diện tích vùng bố trí neo khác Nhóm dầm nâng cấp chịu ảnh hưởng tải trọng lặp với biên độ cố định trước với số lượng chu kỳ lặp định sẵn sau gia tải tĩnh bị phá hủy; dầm thuộc nhóm sửa chữa gây hư hỏng cách gia tải lặp có biên độ tải lớn nhằm gây bề rộng vết nứt lớn giới hạn cho phép trạng thái sử dụng trước sửa chữa vật liệu CFRP sau gia tải tĩnh bị phá hủy; Phân tích kiểu phá hoại dầm thí nghiệm thuộc nhóm nâng cấp sửa chữa; Khảo sát phân tích ảnh hưởng hệ neo dạng U với diện tích vùng bố trí neo khác đến ứng xử uốn (quan hệ lực-chuyển vị quan hệ lực-bề rộng vết nứt) khả kháng uốn dầm thí nghiệm thuộc nhóm nâng cấp sửa chữa; ii Khảo sát phân bố biến dạng hệ neo U nhóm nâng cấp sửa chữa; Khảo sát phân tích ảnh hưởng hệ neo dạng U với diện tích vùng bố trí neo khác đến biến dạng CFRP gia cường uốn biến dạng cáp khơng bám dính nhóm nâng cấp sửa chữa III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 26/02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 22/06/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Minh Long Tp HCM, ngày tháng năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ TỊCH HỒI ĐỒNG NGÀNH PGS TS Nguyễn Minh Long TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG iii DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Trần Thanh Dương, Trần Phi Hổ, Phan Vũ Phương Nguyễn Minh Long, 2018 Ứng xử tĩnh dầm bê tông căng sau dùng cáp khơng bám dính gia cường CFRP hệ neo dạng U chịu ảnh hưởng tải trọng lặp Tạp chí Xây Dựng, 57(7), 191-198 (ISSN 0866-8762) Võ Lê Ngọc Điền, Lương Nguyễn, Trần Phi Hổ, Trần Thanh Dương, Nguyễn Minh Long, 2018 So sánh hiệu gia cường kháng cắt CFRP GFRP dầm bê tông cường độ cao ứng suất trước căng sau Tạp chí Xây Dựng, 57(4), 69-74 (ISSN 0866-8762) iv LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Long Thầy hướng dẫn, có nhiều ý kiến đóng góp quý báu giúp đỡ nhiều suốt trình nghiên cứu từ giai đoạn hình thành nên ý tưởng đề tài, phương pháp tiếp cận nghiên cứu đến giai đoạn hoàn thành Luận văn thạc sĩ Tôi gửi lời cảm ơn đến anh chị em Phịng thí nghiệm Kết cấu Cơng trình (BKSEL), Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM giúp đỡ nhiệt tình hỗ trợ tơi hồn thành đề tài cách tốt Tơi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM tận tình truyền đạt kiến thức cho tơi suốt khóa Cao học vừa qua Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Đồng Tháp thông qua Đề tài mã số 249/2015/ĐT-KHCN trường Đại học Mở TP.HCM thông qua Đề tài mã số E2016.6.6.1 tài trợ phần cho nghiên cứu Mặc dù thân cố gắng nghiên cứu hồn thiện, nhiên khơng thể khơng có thiếu sót định Kính mong q Thầy Cơ dẫn thêm để bổ sung kiến thức hồn thiện thân Xin trân trọng cảm ơn quý Thầy Cô Tp HCM, ngày 22 tháng 06 năm 2018 Trần Phi Hổ v TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hệ neo dạng dải U làm từ FRP chứng minh tính hiệu việc chế hiệu bóc tách sớm FRP gia cường uốn, từ làm tăng đáng kế khả chịu lực cải thiện đáng kể ứng xử dẻo dầm Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung chủ yếu vào cấu kiện BTCT gia cường FRP Sự làm việc hệ neo dạng U ảnh hưởng đến ứng xử uốn dầm bê tông căng sau dùng cáp khơng bám dính (UPC) gia cường nâng cấp chịu ảnh hưởng tải trọng lặp gia cường sửa chữa vật liệu FRP cịn câu hỏi chưa có lời đáp Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng hệ neo dạng U đến hiệu gia cường uốn CFRP ứng xử dầm UPC hai trường hợp: (1) dầm nâng cấp CFRP chịu ảnh hưởng tải trọng lặp – nhóm dầm nâng cấp; (2) dầm bị hư hỏng sửa chữa CFRP – nhóm dầm sửa chữa Chương trình thực nghiệm tiến hành tám dầm UPC tiết diện chữ T kích thước lớn gia cường CFRP, có khơng có hệ neo dạng U làm từ sợi CFRP với diện tích neo vùng bố trí khác Kết thí nghiệm cho thấy hệ neo không ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử dầm UPC gia cường suốt trình chịu tải lặp có biên độ tải vượt qua tải gây nứt dầm với tải trọng giới hạn sử dụng Tuy nhiên, giai đoạn sau lặp, đặc biệt trạng thái giới hạn bền, hệ neo hạn chế bong tách sớm giúp tăng đáng kể biến dạng lớn CFRP gia cường uốn, dó làm tăng khả chịu lực cải thiện đáng kể khả biến dạng tính dẻo dầm UPC gia cường Việc tăng diện tích neo khơng ảnh hưởng đáng kể đến khả chịu lực dầm gia cường; nhiên, cách bố trí neo có ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử dầm Sự phân bố biến dạng dải neo theo quy luật biến dạng lớn dải neo gần điểm đặt tải nơi có ứng suất kéo CFRP gia cườn uốn lớn giảm dần xa điểm đặt tải tương ứng với ứng suất kéo CFRP giảm dần Ngoài ra, chiều cao dải neo U tối thiểu nên 0.5 lần chiều cao tiết diện dầm để đảm bảo làm việc hiệu hệ neo dạng U vi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng việc tơi thực hướng dẫn Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Long Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp HCM, ngày 22 tháng 06 năm 2018 Trần Phi Hổ vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ I DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ V LỜI CAM ĐOAN VI MỤC LỤC VII DANH MỤC HÌNH ẢNH XI DANH MỤC BẢNG BIỂU XIII DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT XIV CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 DẠNG PHÁ HOẠI ĐIỂN HÌNH CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) KHI ĐƯỢC GIA CƯỜNG TẤM CFRP kHÁNG UỐN 2.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NEO DÙNG TRONG KỸ THUẬT GIA CƯỜNG BẰNG VẬT LIỆU FRP DÁN NGOÀI 2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI HỆ NEO ĐẾN ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) 2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI HỆ NEO ĐẾN ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC SỬA CHỮA BẰNG VẬT LIỆU CFRP 2.5 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC (BTUST) GIA CƯỜNG TẤM FRP CHỊU TẢI TRỌNG LẶP .8 2.6 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DẦM BÊ TÔNG CĂNG SAU GIA CƯỜNG TẤM CFRP VÀ HỆ NEO DẠNG u 10 2.7 CƠNG THỨC TÍNH TỐN DIỆN TÍCH HỆ NEO THEO TIÊU CHUẨN ACI 440.2R-017 ng suất Do đó, hệ neo dầm chọn làm mốc để đánh giá hiệu suất làm việc hệ neo lại Hiệu suất làm việc hệ neo giả sử tính biến dạng trung bình hệ neo thời điểm dầm phá hoại (Bảng 5.2 5.4) chia cho biến dạng trung bình hệ neo thời điểm phá hoại dầm RC4-AN5 nhóm (Bảng 6.1) Các mức gia tăng khả kháng uốn, khả biến dạng (chuyển vị lớn nhất) dầm gia tăng biến 69 dạng lớn CFRP Bảng 6.1 so với dầm gia cường không neo tương ứng cho nhóm Hiệu hệ neo dạng hai đầu dầm (AN2 AN3r1) mặt chịu lực biến dạng dầm gần tương đồng diện tích neo hệ neo AN3r1 nhiều AN2 (67%) (Bảng 6.1); nhiên, thấy khả làm việc hệ neo AN3r1 chưa phát huy tối đa hiệu suất làm việc trung bình hai nhóm dầm đạt mức 40% Mặc dù diện tích neo 332 mm2 xét bên dầm, hệ neo AN5 có hiệu suất làm việc cao so với hệ neo AN3r1 nhóm dầm (trung bình 82% hệ neo AN5 so với trung bình 40% hệ neo AN3r1) Tuy nhiên, hiệu làm việc hệ neo AN5 lại thấp đáng kể so với hệ neo AN3r1 mặt gia tăng khả kháng uốn cho dầm UPC (thấp 41% - Bảng 6.1) Ngoài ra, hệ neo AN3r1 giúp tăng biến dạng lớn CFRP tốt so với hệ neo khác (trung bình lớn 81% so với hệ AN2 gấp 4.21 lần so với hệ neo AN5)  Qua phân tích có kết luận hệ neo dạng tập trung hai đầu dầm kiểu neo hiệu nghiên cứu ... LI? ?U CFRP 2.5 CÁC NGHIÊN C? ?U VỀ DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC (BTUST) GIA CƯỜNG TẤM FRP CH? ?U TẢI TRỌNG LẶP .8 2.6 CÁC NGHIÊN C? ?U VỀ DẦM BÊ TÔNG CĂNG SAU GIA CƯỜNG TẤM CFRP VÀ HỆ NEO DẠNG u. .. y? ?u vào c? ?u kiện BTCT gia cường FRP Sự làm việc hệ neo dạng U ảnh hưởng đến ứng xử u? ??n dầm bê tơng căng sau dùng cáp khơng bám dính (UPC) gia cường nâng cấp ch? ?u ảnh hưởng tải trọng lặp gia cường. .. vật li? ?u FRP c? ?u hỏi chưa có lời đáp Nghiên c? ?u khảo sát ảnh hưởng hệ neo dạng U đến hi? ?u gia cường u? ??n CFRP ứng xử dầm UPC hai trường hợp: (1) dầm nâng cấp CFRP ch? ?u ảnh hưởng tải trọng lặp –