Kết cấu BTCT nói chung thường bị xuống cấp theo thời gian Khi cần duy trì khả năng chịu tải ban đầu hoặc tải trọng tăng lên thường phải sửa chữa và gia cường kết cấu Có rất nhiều phương pháp gia cường kết cấu dầm BTCT đã được thực hiện như mở rộng tiết diện dán bản thép thêm cáp dự ứng lực ngoài … đối với kết cấu dạng bản cũng có thể dùng các phương pháp tương tự tuy nhiên xu hướng hiện nay thường sử dụng vật liệu composite cường độ cao như vải sợi carbon vải sợi thủy tinh dán lên mặt BTCT kết hợp với keo nền Epoxy tạo thành lớp dính bám ngoài có cường độ cao làm tăng khả năng chịu tải của kết cấu Phương pháp dán tấm CFRP thi công khá đơn giản nên hiện nay được sử dụng khá nhiều nơi Tuy nhiên trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi công nghệ gia cường này còn khá mới mẻ với các nhà tư vấn thiết kế thi công và quản lý dự án Luận văn cao học này tập trung nghiên cứu phương pháp gia cường kết cấu sàn BTCT bằng tấm vải sợi carbon dính bám ngoài nội dung nghiên cứu bao gồm các phương pháp tính toán nội lực kết cấu sàn tính toán sức kháng sàn có gia cường CFRP và kiểm chứng phướng pháp qua thực nghiệm thử tải một dự án thực tế
TR Đ IăH CăĐĨăN NG NGăĐ IăH CăBỄCHăKHOA - - NGUY NăT NăĐ I NGHIểNăC UăGIAăC NGăB NăBểăTỌNGă C TăTHÉPăB NGăT MăFRPăDệNHăBỄMăNGOĨI LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU Tă ĐƠăN ngăă- Nĕmă2018 TR Đ IăH CăĐĨăN NG NGăĐ IăH CăBỄCHăKHOA - - NGUY NăT NăĐ I NGHIểNăC UăGIAăC NGăB NăBểăTỌNGă C TăTHÉPăB NGăT MăFRP DÍNH BÁM NGỒI Chun ngành :ăK ăthu tăxơyăd ngăcơngătrìnhăgiaoăthơng Mưăs : 60.58.02.05 LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU Tă Ng iăh ngăd năkhoaăh c:ăPGS.ăTS.ăHOĨNGăPH ĐƠăN ngăă- Nĕmă2018 NGăHOA L IăCAMăĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các số liệu kết tính tốn đưa luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguy năT năĐ i NGHIểNăC UăGIAăC NGăB NăBTCTăB NGăT MăS IăCARBON DÍNH BÁM NGOÀI H c viên: Nguy n T n Đ i Chuyên ngƠnh: Kỹ thu t xơy d ng công trình giao thơng Mư s : 60.58.02.05 Khóa: K33 Tr ng Đ i h c Bách khoa ậ ĐHĐN Tómăt t:ăK t c u BTCT nói chung th ng b xu ng c p theo th i gian Khi c n trì kh ch u t i ban đ u ho c t i tr ng tăng lên th ng ph i s a ch a vƠ gia c ng k t c u Có r t nhi u ph ng pháp gia c ng k t c u d m BTCT đư đ c th c hi n nh mở r ng ti t di n, dán b n thép, thêm cáp d ng l c ngoƠi,ầ đ i v i k t c u d ng b n có th dùng ph ng pháp t ng t , nhiên xu h ng hi n th ng s dụng v t li u composite c ng đ cao nh v i s i carbon, v i s i th y tinh dán lên m t BTCT k t h p v i keo n n Epoxy t o thƠnh l p dính bám ngoƠi có c ng đ cao lƠm tăng kh ch u t i c a k t c u Ph ng pháp dán t m CFRP thi công đ n gi n nên hi n đ c s dụng nhi u n i Tuy nhiên đ a bƠn t nh Qu ng Ngưi, công ngh gia c ng nƠy m i mẻ v i nhƠ t v n thi t k , thi công vƠ qu n lý d án Lu n văn cao h c nƠy t p trung nghiên c u ph ng pháp gia c ng k t c u sƠn BTCT b ng t m v i s i carbon dính bám ngoƠi, n i dung nghiên c u bao g m ph ng pháp tính tốn n i l c k t c u sƠn, tính tốn s c kháng sƠn có gia c ng CFRP vƠ ki m ch ng ph ng pháp qua th c nghi m th t i m t d án th c t T ăkhóaăậ T m s i carbon, sàn BTCT, Keo epoxy, S c kháng, n i l c RESEARCH ON STRENGTHNING CONCRETE SLAB BY EXTERNAL BONDED CARBON FIBER REINFORCED POLYMER ABSTRACT: The reinforced concrete structures generally deteriorate over time When it is necessary to maintain the initial load capacity or increase the load, it is necessary to repair and reinforced the structure There are many methods of reinforcing reinforced concrete beams such as expanded section, steel plate, add external prestressing cable, for RC slab structure can also use the same method, although Today's tendency is to use high-strength composite materials such as carbon fiber, fiberglass cloth glued to the reinforced concrete surface with Epoxy resin to form a high-strength, that increases the load-bearing capacity of structures Extrenal bonded CFRP method is quite simple, so it is used in many places However, in Quang Ngai province, this technology is quite new to consultants on design, construction and project management This master thesis focuses on the strengthening method of reinforced concrete structure with external bonded CFRP, research contents including methods of calculating internal forces of floor structure, Strengthening CFRP and verify the methodology through empirical testing of a real project Keywords ậ Carbon fiber reinforecd polymer (CFRP), concrete slab, epoxy resin, resistance, force effects M CăL C L IăCAMăĐOAN M CăL C DANHăM CăT ăVI TăT T DANHăM CăCỄCăB NG DANHăM CăCỄCăHỊNH M ăĐ U 1 Tên đ tƠi Tính c p thi t c a đ tài Mục tiêu c a đ tƠi Đ i t ng vƠ ph m vi nghiên c u Ph ng pháp nghiên c u C u trúc lu n văn CH NGă 1.ă T NGă QUANă V ă CỌNGă TỄCă GIAă C NGă K Tă C Uă BTCT B NGăV TăLI UăCFRP .3 1.1 T NG QUAN V T LI U C T S I POLYMER 1.1.1 L ch s hình thƠnh vƠ l i ích s dụng v t li u Composite 1.1.2 Các lĩnh v c ng dụng c a v t li u Composite 1.2 V T LI U FRP 1.2.1 C t s i 1.2.2 Ch t dẻo n n .7 1.3 CÁC Đ C TR NG C H C V T LI U FRP 1.3.1 Mô đun đƠn h i 10 1.3.2 C ng đ 10 1.4 Đ B N V T LI U FRP 10 1.4.1 Tác đ ng c a môi tr ng 10 1.4.2 Tác đ ng y u t dƠi h n .11 1.5 TRÌNH T THI CỌNG GIA C NG K T C U BTCT B NG CFRP 11 1.5.1 Trình t thi cơng t ng qt: 11 1.5.2 Yêu c u v t li u 12 1.6 CH D N CÁC B C CỌNG NGH THI CỌNG, KI M TRA, ĐÁNH GIÁ VÀ NGHI M THU K T C U 13 1.6.1 S a ch a h h ng b m t k t c u: 13 1.6.2 Chu n b b m t k t c u tr c dán s i CFRP 14 1.6.3 Công tác ki m tra hƠng ngƠy 19 K T LU N CH NG 20 CH NGă2.ăC ăS ăLụăTHUY T TệNHăTOỄNăSĨNăBTCTăGIAăC NGă CFRP DÍNH BÁM NGỒI 21 2.1 TệNH TOÁN N I L C TRONG K T C U SÀN 21 2.2 TệNH TOÁN S C KHÁNG U N SÀN BTCT GIA C NG CFRP [4] 22 2.2.1 Các gi thuy t tính tốn: 22 2.2.2 Tính toán gia c ng s c kháng u n (xem hình 2.1.) 22 2.2 MỌ PH NG S SÀN BTCT GIA C NG CFRP B NG PH N M M PH N T H U H N 26 2.2.1 C sở tính tốn theo ph ng pháp ph n t h u h n .26 2.2.2 Mơ hình k t c u sƠn BTCT gia c ng CFRP b ng ph n m m SAP2000 V14 27 K T LU N CH NG 32 CH NGă TH Că NGHI Mă GIAă C NGă SĨNă BTCTă B NGă PH NGăPHỄPăDỄNăT MăS IăCFRPăVĨă NGăD NGăTH CăT 33 3.1 GI I THI U CỌNG TRÌNH KHÁCH S N HOLIDAY BEACH: 33 3.2 THI T K GIA C NG K T C U D M SÀN CỌNG TRÌNH KHÁCH S N HOLIDAY BEACH, PHỂN TệCH LÝ THUY N SÀN TH C NGHI M 36 3.2.1 Ph ng pháp tăng c ng k t c u s dụng s i CFRP .36 3.2.2 C sở th c hi n tính tốn thi t k s a ch a gia c ng: T k t qu kh o sát hi n tr ng vƠ phơn tích k t c u 37 3.2.3 S li u phục vụ tính toán thi t k s a ch a gia c ng .38 3.3 K T QU TH NGHI M VÀ BI N LU N 42 3.3.1 T ng quan v trình th nghi m 42 3.3.2.T i tr ng th nghi m vƠ qui trình th 44 3.3.3 M t s k t qu th t i .46 K T LU N CH NG 51 K TăLU NăVĨăKI NăNGH 53 TĨIăLI UăTHAMăKH O 54 QUY TăĐ NHăGIAOăĐ ăTĨIă(B năsao) DANHăM CăT ăVI TăT T AFRP BTCT CFRP DUL FRP GFRP : Aramid Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime s i aramid) : Bê tông c t thép : Carbon Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime s i cacbon) : D ng l c : Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime) : Glass Fiber Reinforced Polymer (V t li u polime s i th y tinh) DANHăM CăCỄCăB NGă S ăhi uă Tênăb ng b ng Trang 1.1 Các đ c tr ng lo i s i cacbon khác (Ameteau, 2003) 1.2 Các đ c tr ng lo i s i th y tinh khác 1.3 Tính ch t c h c khác c a lo i ch t n n (Coker 2003) 1.4 M t s đ c tr ng tiêu bi u c a h th ng t m s i CFRP 1.5 H s giưn nở nhi t theo ph ng c a v t li u CFRP (theo Mallic 1998) 1.6 Yêu c u, ch tiêu kỹ thu t c a v t li u CFRP 13 1.7 Yêu c u, ch tiêu kỹ thu t đ i v i keo dính bám 13 1.8 Yêu c u, ch tiêu kỹ thu t đ i v i keo lót 13 2.1 H s gi m mơi tr 24 3.1 Giá tr tính tốn tr 3.2 K t qu th t i v đ võng, ng su t t i tr ng thí nghi m 46 3.3 K t qu v đ võng trình th 48 3.4 K t qu v 48 3.5 So sánh k t qu đo th c t vƠ phơn tích mơ hình PTHH 50 3.6 K t qu đo đ c v đ võng vƠ ng su t 51 ng (theo ACI 440-2008) c vƠ sau gia c ng ng su t trình th t i 39 DANHăM CăCỄCăHỊNHă S ăhi uă hình Tên hình Trang 1.1 ng dụng v t li u CFRP công tác gia c c u BTCT ng vƠ b o v k t 1.2 C u trúc v t li u CFRP 1.3 Bi u đ quan h 1.4 Trình t thi cơng gia c 1.5 HoƠn thi n b m t tr 1.6 Yêu c u tr 1.7 Pha tr n keo tr 1.8 HoƠn thi n t o phẳng b m t b ng keo Epoxy 18 1.9 HoƠn thi n dán l p v i s i vƠo b m t k t c u 18 2.1 Mơ hình tính tốn s c kháng u n 22 2.2 Mơ hình sƠn BTCT tr 2.3 Mơ hình sƠn gia c 2.4 Khai báo t i tr ng t p trung 10T t i v trí gi a ô sƠn 29 2.5 Đ võng tr 29 2.6 Đ võng sau gia c 2.7 Giá tr ng su t Smax tr c gia c d i tác dụng t i tr ng P=10T 2.8 Giá tr ng su t Smax Sau gia c tác dụng t i tr ng P=10T 2.9 K t qu thi t k hƠm l 3.1 Ph i c nh công trình Khách s n Holiday Beach 33 3.2 Kh o sát xu t hi n v t n t d m, sƠn 34 3.3 Thi t b kh o sát v t n t 34 3.4 Kh o sát hi n tr ng cơng trình 35 3.5 Mơ hình gia c 36 3.6 S đ kh i tính tốn thi t k gia c 3.7 So sánh giá tr tính toán s c kháng tr 3.8 M t b ng t ng th thi t k gia c 3.9 B trí c ng su t - bi n d ng c a lo i v t li u CFRP ng k t c u BTCT b ng CFRP 12 c khí dán s i CFRP 14 c hoƠn thi n b m t 15 c dán t m s i 17 ng 28 ng b ng t m CFRP 28 c gia c c gia c ng CFRP ng CFRP 30 ng CFRP (1,36 Mpa) ng CFRP (1,23 Mpa) d ng thép d m theo ACI 318-05 31 31 ng k t c u b ng CFRP ng b ng CFRP c vƠ sau gia c i 30 37 ng 39 ng k t c u 40 ng k t c u sƠn b ng v t li u CFRP 41 S ăhi uă hình 3.10 B trí gia c Tên hình Trang ng k t c u d m b ng v t li u CFRP 41 3.11 Thi công gia c Holiday Beach ng k t c u b ng CFRP sƠn mái Khách s n 3.12 S h a ph m vi ch t th CFRP 3.13 B trí m đo trình th t i ki m ch ng 43 3.14 M t s thi t b dùng đ th t i cơng trình 44 3.15 M t s hình nh trình th t i 46 3.16 Bi u đ di n bi n đ võng theo th i gian t i m đo 47 3.17 Bi u đ di n bi n ng su t theo th i gian t i m đo 47 3.18 Phơn tích ph n m m SAP 2000V14 49 3.19 K t qu phơn tích chuy n v 49 3.20 K t qu phơn tích n i l c k t c u d m, sƠn 50 t i ki m ch ng sau gia c ng 42 43 ... thép (n u có) - Ph n ti p giáp gi a bê tông cũ vƠ bê tông m i c n s dụng v a k t n i (ch t k t dính) đ đ m b o s dính bám t t gi a ph n bê tơng cũ vƠ m i Các v trí n t, v bê tơng ăn mịn c t thép. .. BTCT b ng CFRP 12 c khí dán s i CFRP 14 c hoƠn thi n b m t 15 c dán t m s i 17 ng 28 ng b ng t m CFRP 28 c gia c c gia c ng CFRP ng CFRP 30 ng CFRP (1,36 Mpa) ng CFRP (1,23 Mpa) d ng thép d m theo... tinh, s i aramid Các s n ph m FRP t ng ng v i lo i s i s dụng t o thƠnh lƠ: CFRP, GFRP, AFRP [8] V t li u FRP có d ng nh : FRP d ng t m, FRP d ng thanh, FRP d ng cáp, FRP d ng v i, d ng cu n Trong