Nghiên cứu khả năng chịu lực và ứng xử nút của dầm BTCT có bổ sung sợi tổng hợp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - PHAN DUY THANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC VÀ ỨNG XỬ NỨT CỦA DẦM BTCT CÓ BỔ SUNG SỢI TỔNG HỢP CHUYÊN NGÀNH : XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP MÃ SỐ NGÀNH : 60.58.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 01 NĂM 2013 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 Hồ Hữu Chỉnh…………………… …………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Minh Long………………………… Cán chấm nhận xét 2: TS Bùi Đúc Vinh………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách khoa , Đại học Quốc Gia Tp.HCM, ngày 01 tháng 02 năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn Thạc sĩ gồm: TS Lê Văn Phước Nhân……………………………………………………… TS Ngô Hữu Cường…………………………………………………………… TS Hồ Hữu Chỉnh……………………………………………………………… TS Nguyễn Minh Long………………………………………………………… TS Bùi Đức Vinh……………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Ban quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Ban quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÕNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : Phan Duy Thanh Phái Ngày, tháng, năm sinh : 21-09-1987 Nơi sinh : Bình Phước Chuyên ngành : Xây dựng DD&CN Mã số Khóa : 2010 : Nam : 60.58.20 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC VÀ ỨNG XỬ NỨT CỦA DẦM BTCT CÓ BỔ SUNG SỢI TỔNG HỢP II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : Khảo sát thực nghiệm khả chịu lực ứng xử nứt dầm BT dầm BTCT có bổ sung sợi polyethylene terephthalate (PET) polypropylene (PP) Tính tốn lý thuyết sử dụng phần mềm ứng dụng phân tích mơ kết cấu để kiểm chứng kết thực tế III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/12/2012 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN : TS HỒ HỮU CHỈNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua Tp.HCM, ngày 01 tháng 02 năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) TS HỒ HỮU CHỈNH BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Lời tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến người thầy hướng dẫn luận văn, TS Hồ Hữu Chỉnh, người thầy mẫu mực uyên bác, người cố vấn đầy kinh nghiệm, tận tình hướng dẫn, định hướng khoa học động viên tinh thần cho vượt qua khó khăn suốt q trình nghiên cứu Đạo đức tri thức thầy gương sáng cho noi theo Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Quản lý khoa học Sau đại học, Khoa Kỹ thuật xây dựng, thầy cô giảng dạy cao học Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh tất thầy cô dạy từ trước đến kiến thức quý báu mà truyền đạt Tôi xin cảm ơn tất bạn bè gia đình ln ủng hộ, tạo điều kiện giúp tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! Tp.HCM, ngày 01 tháng 02 năm 2013 Phan Duy Thanh TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC VÀ ỨNG XỬ NỨT CỦA DẦM BTCT CÓ BỔ SUNG SỢI TỔNG HỢP Luận văn trình bày phương pháp nghiên cứu khảo sát thực nghiệm kết hợp việc tính tốn lý thuyết mơ phần tử hữu hạn (PTHH) dựa chương trình tính toán Ansys để khảo sát ứng xử độ bền độ võng nứt dầm bê tông cốt thép thường dầm bê tơng cốt thép có bổ sung cốt sợi tổng hợp PET (polyethylene terephthalate) ,PP (polypropylene) với hàm lượng sợi kiểm soát 0.5%, 0.75%, 1% 1.5% Kết cho thấy cường độ chịu nén bê tơng có sợi giảm từ 615% , cường độ chịu kéo tăng từ 2-5% Nhưng cường độ chịu nén cực hạn dầm tăng tốt lên đến 50% độ võng nhịp dầm phá hoại tăng 2-3 lần Độ dẻo dai kết cấu có bổ sung thêm sợi cải thiện rõ thông qua số độ dẻo dai tăng 1.5 đến 2.5 lần so với dầm bê tơng cốt thép khơng có sợi bổ sung Phân tích phần tử hữu hạn (PTHH) phi tuyến dựa chương trình tính tốn ANSYS thực nhằm mô ứng xử uốn dầm Các đường quan hệ tải trọng độ võng (P-∆) từ mơ PTHH có hiệu chỉnh độ cứng uốn dầm có cốt sợi bổ sung phù hợp với kết thí nghiệm kết tính tốn lý thuyết - As , A’s = Diện tích thép chịu kéo thép chịu nén -b = Bề rộng tiết diện dầm - d,d’ = Khoảng cách từ mép dầm đến trọng tâm thép chịu kéo thép chịu nén - Ec = Mơ đun đàn hồi tính tốn bê tơng để tính mơmen qn tính tương đương Ie - Ecm = Mô đun đàn hồi vật liệu bê tông - Es = Mô đun đàn hồi vật liệu thép - Eo = Môđun đàn hồi sở - f'c , fyb = Cường độ chịu nén vật liệu bê tông, cường độ chịu kéo/nén thép -h = Chiều cao tiết diện dầm - Ie = Mơmen qn tính tương đương tiết diện dầm - Icr = Mơmen qn tính nứt tương ứng tiết diện dầm - Ma = mô men nhịp tải trọng P gây - Mu = Mômen kháng uốn dẻo dầm - Mcr = Mômen kháng nứt phần bê tông tiết diện dầm -n = Tỷ số modul đàn hồi cốt thép bê tông -P = Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm - Pcr,cal , Pcr,exp = Tải trọng gây nứt dầm tính tốn thí nghiệm tương ứng - Pu,cal , Pu,exp = Tải trọng uốn cực hạn tính tốn thí nghiệm tương ứng - PP = polyethylene terephthalate - PET = polypropylene - = độ võng nứt tính tốn tiết diện dầm s ,cal TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : Phan Duy Thanh Sinh ngày : 21/09/1987 Nơi sinh: Bình Phước Địa liên lạc: Khu phố Phú Cường ,Phường Tân Phú,TX- Đồng Xồi,Tỉnh Bình Phước Q TRÌNH ĐÀO TẠO - Từ 2005 đến 2010: Học Đại học trường Đại học ĐHDL Văn Lang - Từ 2010 đến 2012: Học Cao học trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC - Năm 2010 – 2012: Cơng ty TNHH Một Thành Viên Dịch Vụ Cơng Ích Quận ,Tp HCM MỤC LỤC MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN …………………………………………………… 1.1 Tổng quan kết cấu bêtơng cốt thép có cốt sợi phân tán………………… 1.2 Mục đích nghiên cứu…………………………………………………………… 1.3 Nội dung nghiên cứu……………………………………………………… 1.4 Sơ lược lịch sử phát triển……………………………………………… 1.5 Nhiệm vụ nội dung đề tài……………………………………………… 1.6 Cấu trúc luận văn……………………………………………………………7 CHƢƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ…………………………………………………… 2.1 Giới thiệu chung…………………………………………………………… 2.2 Giới thiệu số cơng trình có ứng dụng sơi tổng hợp ……………………9 2.3 Ý nghĩa nghiên cứu……………………………………………………… ….12 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT …………………………………………… 13 3.1 Lý thuyết xác định độ bền uốn cực hạn dầm …… ……………… 13 3.1.1 Giả thiết thiết kế…………………………………………………… 13 3.1.2 Các thông số đặc trưng cho tiết diện dầm …………………… 13 3.1.3 Tải trọng cực hạn độ võng nứt dầm …………………… 15 3.2 Các tốn phân tích ………………………………………………… 16 3.2.1 Bài toán 1: So sánh kết lý thuyết thực nghiệm……………….16 3.2.2 Bài tốn 2: Tính tốn độ võng nứt dầm trường hợp có hiệu chỉnh Ec…………………………………………… 21 CHƢƠNG PHÂN TÍCH THỰC NGHIỆM ……………………………… 25 4.1 Vật liệu thí nghiệm …………………………………………………………25 4.1.1 Bê tông…………………………………………………………………25 4.1.2 Cốt thép ……………………………………………………… 29 4.1.3 Sợi Polyethylene Terephthalate (PET) Polypropylene (PP) … 30 4.2 Mẫu dầm thí nghiệm ……………………………………………………….31 4.3 Q trình đúc mẫu thí nghiệm………………………………………………33 Trang MỤC LỤC 4.3.1 Công tác chuẩn bị trước đúc mẫu ……… …… ……………… 33 4.3.2 Công tác đổ bê tông………………………… …… ……………… 35 4.4 Dụng cụ đo đạc…………………………………………………………… 37 4.5 Bố trí thiết bị đo đạc…………………………………………………… 38 4.6 Quy trình gia tải…………………………………………………………….40 4.7 Kết ứng xử dầm……………………………………………………41 CHƢƠNG MÔ PHỎNG PHẦN TỬ HỮU HẠN…………………………… 47 5.1 Mơ hình dầm phần mềm ANSYS …………………………… …… 47 5.1.1 Mơ hình kích thước PTHH ANSYS ………………………… 48 5.1.2 Mơ hình hóa vật liệu bê tơng ……………………………………… 49 5.1.2.1.Mơ hình phá hoại………………………………………………… 49 5.1.2.1.Mơ hình đường cong quan hệ ứng suất-biến dạng chịu nén… 50 5.1.2.1.Mơ hình đường cong quan hệ ứng suất-biến dạng chịu kéo… 52 5.1.3 Mơ hình hóa cốt thép dọc, thép đai ……………………………… 56 5.2 Mô ứng xử dầm cho mơ hình PTHH ……………………………58 5.2.1 Mơ mơ hình dầm phân tích thực nghiệm… … ……58 5.2.1.1.Thông số tiết diện đặc trưng vật liệu dầm……………………….58 5.2.1.2.Mơ hình PTHH dầm………………… ……………………….59 5.2.1.3.Kết mơ ứng xử độ võng dầm…………….…….60 5.2.2 Mô mơ hình dầm hiệu chỉnh mơ đun đàn hồi Ec=0.5Ecm… 63 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ …………………………….67 6.1 Đánh giá kết mẫu thí nghiệm ……………………………….……67 6.1.1 Cường độ chịu nén mẫu modul đàn hồi ……….…………………67 6.1.2 Độ bền chịu kéo nứt tách bê tơng ………………………………69 6.2 Dự đốn cơng thức thực nghiệm……………………………………………69 6.2.1 Dự đốn cơng thức tính tốn cường độ chịu nén modul đàn hồi 70 6.2.2 Dự đốn cơng thức tính tốn cường độ kéo nứt tách……………… 73 6.3 Bản chất ứng xử dầm…………………………………………… 74 6.3.1 Ứng xử độ võng dầm …………… ……….………………….74 6.3.2 Kiểu phá hoại dầm……………………… ……….………………….77 6.3.3 Ứng xử mở rộng vết nứt dầm ……… ……….………………….77 Trang MỤC LỤC 6.4 So Sánh Đánh Giá Dầm Có Bổ Sung Sợi Pet Và Sợi PP…………… 79 6.4.1 Về cường độ chịu nén,modul đàn hối cường độ kéo nứt tách…….79 6.4.2 Về ứng xử võng dầm …………………………………………….79 6.5 Phân tích tính xác phương pháp giải tích……………… 80 6.5.1 Kết so sánh độ bền uốn cực hạn dầm lý thuyết thực nghiệm ……… ……………………… ……….………………….80 6.5.2 Kết so sánh độ võng dầm lý thuyết thực nghiệm ……… ……………………… ……….…………………… 80 6.5.3 Kết so sánh độ võng dầm lý thuyết Kim[3] … 87 6.5.4 Kết so sánh độ võng dầm thí nghiệm Kim[3]… 90 CHƢƠNG KẾT LUẬN ……………………………………………………… 94 7.1 Kết luận …… ………………….…………………………………………94 7.1.1 Về cường độ chịu nén bê tông cốt sợi.………………….……….94 7.1.2 Về độ bền chịu kéo bê tông cốt sợi ………………….…………94 7.1.3 Về chất ứng xử uốn dầm BTCT cốt sợi.………….…………94 7.1.4 Về phát triển vết nứt dầm BTCT cốt sợi………….…………95 7.1.5 Về độ bền kháng uốn dầm BTCT cốt sợi …………….…………95 7.1.6 Về khả sử dụng sợi tái sinh BTCT cốt sợi …….…………95 7.1.7 Về tính xác phương pháp nghiên cứu…… …….…………95 7.2 Hướng phát triển luận văn………………………….…………………96 CHƢƠNG TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………… 97 CHƢƠNG PHỤ LỤC………………………………………………………….100 Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO [21] Habel K, Viviani M, Denarie’E, Bruhwiler E Development of the mechanical properties of an Ultra – High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) Cement & Concrete Research 2006 ;36:1362-70 [22] Di Prisco M, editor Fiber – reinforced concrete for strong,durable and cost – saving structures and infrastructures Brescia : Starrylink ; 2007, ISBN 97888-89720-66-0 [23] Holt E,Levio M Cracking risks associated with early age shrinkage Cement & Concrete Composites 2004; 26 :521-30 [24] Dr.M.Sevaraja M.E,Ph.D,P.D Application of Coir Fibers as Concrete Composites for Disaster prone Structures Kongu Engneering college 2010 [25] Huỳnh Phúc Linh, Hồ Hữu Chỉ nh “ Độ bề n đ ộ võng nứ t củ a dầ m liên hợ p có thép hình nằ m hồn tồn bê tơng cố t thép”, Hội nghị khoa học công nghệ lần thứ 12, Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, năm 2011 [26] www.shef.ac.uk/~ compact “Reinforced concrete design-part 1” [27] Saifullah1*, M.A Hossain2, S.M.K Uddin3, M.R.A Khan4 and M.A Amin5 “Nonlinear Analysis of RC beam for Different Shear Reinforcement Patterns by Element Analysis”, International Journal of civil & Environmental Engineering IJCEE – IJENS, February, 2011 [28] Nguyễn Việt Anh, Ngơ Đăng Quang, “Mơ hình hóa ứng xử dầm bê tông cƣờng độ cao phƣơng pháp phần tử hữu hạn”, Tháng 8, năm 2010 [29] Nguyễn Việt Anh “ Nghiên cứu ứng xử dầm bê tông cường độ cao phương pháp phần tử hữu hạn”, năm 2008 [30] William K.J, Warnke E.P, Constitutive model for the triaxial behavior of concrete, Proceedings of the Internatinal Association for Bridge and Structural Engineering 19 (1975) 1-30 Trang 99 PHỤ LỤC CHƢƠNG PHỤ LỤC Bảng 9.1 Định mức cấp phối vật liệu cho 1m3 bê tong - độ sơt : ¸ cm - đá d max = 40mm [(40 70)% ỏ 1x2 cm (60 30)% ỏ 2x4 cm ] Thnh Đơn Mỏc bê tơng Mã phần hiệu vÞ 150 200 250 300 hao phí C323 Xi măng kg 233 281 327 374 Cát vàng m 0,496 0,477 0,461 0,442 Đá dăm Nước m3 lít 0,891 185 0,882 185 0,870 185 0,862 185 350 400 425 0,418 427 0,441 0,851 187 0,861 169 Phụ gia hóa dẻo Phụ gia Bảng 9.2 Kết thí nghiệm nén mẫu bê tơng SỐ LiỆU THÍ NGHIỆM NÉN MẪU LẬP PHƢƠNG 150x150x150mm 28 ngày STT Mã hiệu P(KN) P(KN) tb NF1 NF2 NF3 0.5%PP1 0.5%PP2 0.5%PP3 741.3 722.2 739.1 742 688.7 808.3 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 0.75%PP1 0.75%PP2 0.75%PP3 1%PP1 1%PP2 1%PP3 0,5%PET1 0,5%PET2 0,5%PET3 1,0%PET1 1,0%PET2 1,0%PET3 1,5%PET1 1,5%PET2 1,5%PET3 628 607.6 593.5 694.5 684.3 679.1 755.4 759.4 754.6 785.5 780.5 703.1 745.9 745.6 771.1 734 746 610 686 757 1134.55 758.35 Rn(Mpa) 32.9 32.1 32.8 33 30.6 35.9 28.3 27.2 26.7 30.6 30.4 30.2 33.6 33.8 33.5 35.05 34.7 31.2 33.3 33.1 34.3 Trang 100 Rn (Mpa) tb 32.6 33.17 27.40 30.40 33.65 33.65 33.7 m(kg) 7.9 8.05 8.05 7.9 7.9 7.6 7.85 7.65 7.9 7.9 7.6 7.7 7.7 7.65 7.7 7.9 7.56 7.55 7.85 m(kg) tb 7.9 7.7 7.9 7.7 7.775 7.7 PHỤ LỤC Hình 9.3 Kết thí nghiệm nén chẻ mẫu trụ 150x300 SỐ LiỆU THÍ NGHIỆM CHẺ MẪU TRỤ 150x300mm 28 ngày STT Mã hiệu P(KN) NF1 160 NF2 158 NF3 160 7.1 0.5%PP1 171.2 7.6 0.5%PP2 165.2 0.5%PP3 166.8 7.4 0.75%PP1 147.1 6.5 0.75%PP2 160.2 0.75%PP3 162.4 7.2 10 1%PP1 162.9 7.2 11 1%PP2 165.4 12 1%PP3 162.9 7.2 13 0,5%PET1 163.2 7.1 14 0,5%PET2 163.4 15 0,5%PET3 163.3 7.3 16 1,0%PET1 178.7 17 1,0%PET2 178.3 18 1,0%PET3 178.5 7.9 19 1,5%PET1 166.1 7.3 20 1,5%PET2 166.3 21 1,5%PET3 166.2 P(KN) tb fm(Mpa) fct(Mpa) tb fr(kg) 2.26 3.38 2.37 3.56 2.22 3.32 2.32 3.48 2.31 3.47 2.53 3.79 2.35 3.53 7.1 159.33 167.73 156.57 163.73 163.3 178.5 166.2 7.3 7.1 7.4 7.2 7.6 7.5 7.4 Trang 101 PHỤ LỤC a) mẫu b) mẫu c) mẫu Hình 9.1 Kết thí nghiệm nén kéo thép đk d=10mm Trang 102 PHỤ LỤC a) mẫu b) mẫu c) mẫu Hình 9.2 Kết thí nghiệm nén kéo thép đk d=12mm Trang 103 PHỤ LỤC a) mẫu b) mẫu c) mẫu Hình 9.3 Kết thí nghiệm nén kéo thép đk d=14mm Trang 104 PHỤ LỤC Bảng 9.4 Các thông số định nghĩa mơ hình phá hoại bê tơng Ansys Với Ec =0.5Ecm STT Loại phần tử SOLID 65 Đặc trƣng vật liệu Mẫu NF Mẫu 0.5%PP Linear Isotropic Linear Isotropic EX (MPa) 12248.6 EX (MPa) 12355.2 PRXY 0.2 PRXY 0.2 Multilinear Isotropic Strain Stress Strain Stress (mm/mm) MPa) (mm/mm) (MPa) 0 0 0.0002 2.3945 0.0001 1.2217 0.0004 4.6785 0.0004 4.7212 0.0006 6.8521 0.0006 6.9161 0.0008 8.9153 0.0008 9.0006 0.001 10.8680 0.001 10.9746 0.0012 12.7102 0.0012 12.8381 0.0014 14.4420 0.0014 14.5913 0.0016 16.0633 0.0016 16.2339 0.0018 17.5742 0.0018 17.7661 0.002 18.9747 0.002 19.1879 0.0022 20.2647 0.0022 20.4992 0.0024 21.4442 0.0024 21.7001 0.0026 22.5133 0.0026 22.7905 0.0028 23.4719 0.0028 23.7705 0.003 24.3201 0.003 24.6400 0.0032 25.0579 0.0032 25.3991 0.0034 25.6852 0.0034 26.0477 0.0036 26.2020 0.0036 26.5858 0.0038 26.6084 0.0038 27.0136 0.004 26.9044 0.004 27.3308 0.0042 27.0898 0.0042 27.5376 0.0044 27.1649 0.0044 27.6340 0.00447 27.1651 0.00447 27.6416 Crack and Crush Concrete ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Cl ShrCf-Cl UnTensSt UnTensSt UnCompSt -1 UnCompSt -1 BiCompSt BiCompSt HydroPs HydroPs BiCompSt BiCompSt UnTensSt UnTensSt TenCrFac TenCrFac Trang 105 PHỤ LỤC STT Loại phần tử SOLID 65 Đặc trƣng vật liệu Mẫu 0.75%PP Mẫu 1.0%PP Linear Isotropic Linear Isotropic EX (MPa) 10995.3 EX (MPa) 11592.3 PRXY 0.2 PRXY 0.2 Multilinear Isotropic Strain Stress Strain Stress (mm/mm) MPa) (mm/mm) (MPa) 0 0 0.0001 1.0857 0.0001 1.1454 0.0004 4.1772 0.0004 4.4160 0.0006 6.1002 0.0006 6.4583 0.0008 7.9126 0.0008 8.3902 0.001 9.6147 0.001 10.2116 0.0012 11.2063 0.0012 11.9226 0.0014 12.6874 0.0014 13.5232 0.0016 14.0581 0.0016 15.0132 0.0018 15.3183 0.0018 16.3929 0.002 16.4681 0.002 17.6620 0.0022 17.5074 0.0022 18.8208 0.0024 18.4363 0.0024 19.8691 0.0026 19.2548 0.0026 20.8069 0.0028 19.9628 0.0028 21.6343 0.003 20.5603 0.003 22.3512 0.0032 21.0474 0.0032 22.9577 0.0034 21.4240 0.0034 23.4537 0.0036 21.6902 0.0036 23.8393 0.0038 21.8459 0.0038 24.1144 0.0039 21.8824 0.004 24.2791 0.00392 21.8864 0.0042 24.3333 0.00395 21.8903 0.00398 21.8917 Crack and Crush Concrete ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Cl ShrCf-Cl UnTensSt UnTensSt UnCompSt -1 UnCompSt -1 BiCompSt BiCompSt HydroPs HydroPs BiCompSt BiCompSt UnTensSt UnTensSt TenCrFac TenCrFac Trang 106 PHỤ LỤC Mẫu 0.5%PET Linear Isotropic EX (MPa) 12444 PRXY 0.2 Mẫu 1%PET Mẫu 1.5%PET Linear Isotropic Linear Isotropic EX (MPa) 12314 EX (MPa) 12453 PRXY 0.2 PRXY 0.2 Multilinear Isotropic Mẫu 0.5%PET Mẫu 1%PET Mẫu 1.5%PET Strain Stress Strain Stress Strain Stress (mm/mm) MPa) (mm/mm) (MPa) (mm/mm) (MPa) 0 0 0 0.0001 1.2306 0.0001 1.2176 0.0001 1.2315 0.0004 4.7568 0.0004 4.7048 0.0004 4.7605 0.0006 6.9695 0.0006 6.8915 0.0006 6.9751 0.0008 9.0718 0.0008 8.9677 0.0008 9.0792 0.001 11.0637 0.001 10.9335 0.001 11.0729 0.0012 12.9450 0.0012 12.7889 0.0012 12.9561 0.0014 14.7160 0.0014 14.5338 0.0014 14.7289 0.0016 16.3764 0.0016 16.1683 0.0016 16.3912 0.0018 17.9265 0.0018 17.6923 0.0018 17.9431 0.002 19.3661 0.002 19.1058 0.002 19.3845 0.0022 20.6952 0.0022 20.4089 0.0022 20.7155 SOLID 0.0024 21.9139 0.0024 21.6016 0.0024 21.9361 65 0.0026 23.0221 0.0026 22.6838 0.0026 23.0461 0.0028 24.0199 0.0028 23.6556 0.0028 24.0458 0.003 24.9072 0.003 24.5169 0.003 24.9349 0.0032 25.6841 0.0032 25.2677 0.0032 25.7137 0.0034 26.3505 0.0034 25.9081 0.0034 26.3819 0.0036 26.9065 0.0036 26.4381 0.0036 26.9398 0.0038 27.3520 0.0038 26.8576 0.0038 27.3872 0.004 27.6871 0.004 27.167 0.004 27.724 0.0042 27.9118 0.0042 27.365 0.0042 27.951 0.0044 28.0259 0.0044 27.453 0.0044 28.067 0.004451 28.0374 0.00446 27.458 0.00446 28.08 Crack and Crush Concrete ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Op 0.2 ShrCf-Cl ShrCf-Cl ShrCf-Cl UnTensSt UnTensSt UnTensSt UnCompSt -1 UnCompSt -1 UnCompSt -1 BiCompSt BiCompSt BiCompSt HydroPs HydroPs HydroPs BiCompSt BiCompSt BiCompSt UnTensSt UnTensSt UnTensSt TenCrFac TenCrFac TenCrFac Trang 107 PHỤ LỤC Bảng 9.45 Bảng thông số P- w thí nghiệm mẫu dầm NF P (kN) 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 47.5 50.0 0,5% PP w (mm) 0 0 0 0.16 0.18 0.20 0.22 0.36 0.68 P (kN) 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 47.5 52.5 55.0 60.0 0,5% PET w (mm) 0 0 0 0.16 0.18 0.20 0.22 0.26 0.62 0.8 0.9 0,75% PP w P (kN) (mm) 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 0.1 27.5 0.14 32.5 0.18 37.5 0.20 42.5 0.22 47.5 0.24 52.5 0.3 55.0 0.6 57.5 1.04 1,0% PET 1% PP P (kN) 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 47.5 52.5 55.0 1,5% PET Q (kN) w (mm) Q (kN) w (mm) Q (kN) w (mm) 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 47.5 52.5 55.0 57.5 65 70 0 0.02 0.06 0.1 0.1 0.12 0.12 0.14 0.16 0.18 0.18 0.18 0.2 2.08 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 47.5 52.5 55.0 57.5 65 70 72.5 75 0 0.04 0.06 0.1 0.14 0.14 0.16 0.2 0.26 0.3 0.3 0.3 0.34 0.4 0.5 2.2 0.0 5.0 10.0 15.0 17.5 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 47.5 52.5 55.0 57.5 65 70 72.5 75 77.5 80 0 0.04 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.12 0.12 0.16 0.22 0.24 0.24 0.26 0.28 0.6 1.1 1.6 Trang 108 w (mm) 0 0 0.06 0.14 0.18 0.2 0.22 0.26 0.32 0.5 1.2 PHỤ LỤC LIỆT KÊ CÁC HÌNH ẢNH MINH HỌA Hình 2.1 Vải địa kỹ thuật sử dụng làm đường Hình 2.2 Thi cơng vải địa kỹ thuật gia cố Hình 2.3 Sử dụng lưới địa kỹ thuật thi công tường chắn Hình 2.4 Sử dụng vải địa kỹ thuật thi công đập thủy lợi Hình 2.5 Sử dụng FRP gia cường cột Cầu vượt Aotea Quay , Wellington, New Zealand (Consultech, 1996) Hình 2.6 Sử dụng FRP gia cường kết cấu (Taljsten, 2006) 10 Hình 3.1 Các thơng số tính tốn đặc trưng dầm 13 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn uốn dầm 15 Hình 3.3 Tiết diện mẫu dầm đối chứng 16 Hình 3.4 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm NF với Ec=Ecm 17 Hình 3.5 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 0.5%PP với Ec=Ecm 18 Hình 3.6 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 0.75%PP với Ec=Ecm 18 Hình 3.7 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 1.0%PP với Ec=Ecm 19 Hình 3.8 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 0.5%PET với Ec=Ecm 19 Hình 3.9 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 1.0%PET với Ec=Ecm 20 Hình 3.10 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 1.5%PET với Ec=Ecm 20 Hình 3.11 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 0.5%PP với Ec=0.5Ecm 22 Hình 3.12 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 0.75%PP với Ec=0.5Ecm 22 Hình 3.13 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 1.0%PP với Ec=0.5Ecm 23 Hình 3.14 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 0.5%PET với Ec=0.5Ecm 23 Hình 3.15 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 1.0%PET với Ec=0.5Ecm 24 Hình 3.16 Quan hệ (P-∆) lý thuyết so với thí nghiệm dầm 1.5%PET với Ec=0.5Ecm 24 Hình 4.1 Đúc mẫu lập phương 150x150x150 25 Hình 4.2 Thí nghiệm nén mẫu xác định cường độ chịu nén cực hạn bê tơng 26 Hình 4.3 Đúc mẫu hình trụ 150x300 27 Hình 4.4 Thí nghiệm nén mẫu xác định cường độ chịu kéo bê tơng 27 Hình 4.5 Thí nghiệm kéo mẫu cốt thép 29 Hình 4.6 Sợi PP sợi PET 30 Hình 4.7 Quy trình sản xuất sợi PET PP tái chế [3] 31 Hình 4.8 Bố trí thép dầm 32 Hình 4.9 Sơ đồ bố trí thiết bị thí nghiệm dầm 32 Trang 109 PHỤ LỤC Hình 4.10 Lắp đặt cốt thép cho dầm 33 Hình 4.11 Lắp Straingauge cho thép chủ 33 Hình 4.12 Lắp đặt cốt thép vào ván khuôn 34 Hình 4.13 Hồn thiện lắp đặt chuẩn bị đổ bê tông 34 Hình 4.14 Chuẩn bị ván khn đúc mẫu 34 Hình 4.15 Cơng tác trộn bê tơng 35 Hình 4.16 Cơng tác cân trộn sợi 35 Hình 4.17 Cơng tác lấy dộ sụt bê tông 35 Hình 4.18 Cơng tác đổ bê tông mẫu 36 Hình 4.19 Cơng tác đổ bê tông dầm 36 Hình 4.20 Mơ hình gia tải bố trí dụng cụ đo đạc 38 Hình 4.21 Bố trí dụng cụ đạc thực nghiệm 39 Hình 4.22 Hiệu chỉnh thiết bị chuẩn bị thí nghiệm 39 Hình 4.23 Hình thái vết nứt uốn dầm 41 Hình 4.24 Hình thái vết nứt phá hoại dầm 42 Hình 4.25 Hình thái vết nứt phá hoại dầm thí nghiệm 43 Hình 4.26 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm NF 43 Hình 4.27 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PP 44 Hình 4.28 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.75%PP 44 Hình 4.29 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PP 45 Hình 4.30 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PET 45 Hình 4.31 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PET 46 Hình 4.32 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.5%PET 46 Hình 5.1 Mơ hình phần tử SOLID65 48 Hình 5.2 Đường cong quan hệ ứng suất biến dạng bêtông chịu nén 51 Hình 5.3 Mơ hình đàn – dẻo lý tưởng cho thép 56 Hình 5.4 Các mơ hình cốt thép bêtông Tavarez đề xuất năm 2001 [6] 56 Hình 5.5 Tiết diện mẫu dầm phân tích thực nghiệm 58 Hình 5.6 Mơ hình PTHH dầm dầm chương trình Ansys 59 Hình 5.7 Mơ hình PTHH độ võng dầm dầm chương trình Ansys 60 Hình 5.8 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm NF với Ec=Ecm 60 Hình 5.9 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 0.5%PET với Ec=Ecm 61 Hình 5.10 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 1.0%PET với Ec=Ecm 61 Trang 110 PHỤ LỤC Hình 5.11 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 0.5%PP với Ec=Ecm 62 Hình 5.12 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 0.75%PP với Ec=Ecm 62 Hình 5.13 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 1.0%PP với Ec=Ecm 63 Hình 5.14 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 0.5%PET với Ec=0.5Ecm 64 Hình 5.15 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 1.0%PET với Ec=0.5Ecm 64 Hình 5.16 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 0.5%PP với Ec=0.5Ecm 65 Hình 5.17 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 0.75%PP với Ec=0.5Ecm 65 Hình 5.18 Quan hệ (P-∆) Ansys so với thí nghiệm dầm 1.0%PP với Ec=0.5Ecm 66 Hình 6.1 Biểu đồ cường độ nén mẫu 68 Hình 6.2 Biểu đồ cường độ nén chẻ mẫu trụ 150x300 69 Hình 6.3 Quan hệ cường độ nén mẫu lập phương a)PP, b)PET hệ số FRI 70 Hình 6.4 Quan hệ cường độ nén mẫu trụ a)PP, b)PET hệ số FRI 71 Hình 6.5 Quan hệ modul đàn hồi a)PP, b)PET hệ số FRI 72 Hình 6.6 Quan hệ cường độ chịu kéo nứt tách a)PP, b)PET hệ số FRI 73 Hình 6.7 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm thí nghiệm 75 Hình 6.8 Biểu đồ tỉ lệ so sánh lực phá hoại dầm thí nghiệm 76 Hình 6.9 Biểu đồ tỉ lệ so sánh độ dẻo dai dầm thí nghiệm 76 Hình 6.10 Quan hệ lực – bề rộng vết nứt mẫu mẫu dầm thí nghiệm 78 Hình 6.11 So sánh quan hệ (P - dầm bê tông 0.5%PP 0.5%PET 79 Hình 6.12 So sánh quan hệ (P - dầm bê tông 1.0%PP 1.0%PET 80 Hình 6.13 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm NF thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=Ecm 81 Hình 6.14 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PET thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mô ANSYS,với Ec=Ecm 82 Hình 6.15 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PET thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=Ecm 82 Hình 6.16 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PP thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=Ecm 83 Hình 6.17 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.75%PP thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mô ANSYS,với Ec=Ecm 83 Hình 6.18 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PP thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=Ecm 84 Trang 111 PHỤ LỤC Hình 6.19 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PET thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=0.5Ecm 85 Hình 6.20 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PET thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=0.5Ecm 85 Hình 6.21 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PP thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mô ANSYS,với Ec=0.5Ecm 86 Hình 6.22 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.75%PP thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=0.5Ecm 86 Hình 6.23 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PP thí nghiệm so với tính tốn lý thuyết mơ ANSYS,với Ec=0.5Ecm 87 Hình 6.24 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PP Kim[3] so với tính tốn lý thuyết 88 Hình 6.25 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.75%PP Kim[3] so với tính tốn lý thuyết .88 Hình 6.26 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PP Kim[3] so với tính tốn lý thuyết 89 Hình 6.27 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 0.5%PET Kim[3] so với tính tốn lý thuyết 89 Hình 6.28 Quan hệ (P-∆) mẫu dầm 1.0%PET Kim[3] so với tính tốn lý thuyết 90 Hình 6.29 Quan hệ (P-∆) dầm NF thí nghiệm so với Kim 91 Hình 6.30 Quan hệ (P-∆) dầm 0.5%PP thí nghiệm so với Kim[3] 91 Hình 6.31 Quan hệ (P-∆) dầm 0.75%PP thí nghiệm so với Kim[3] 92 Hình 6.32 Quan hệ (P-∆) dầm 1.0%PP thí nghiệm so với Kim[3] 92 Hình 6.33 Quan hệ (P-∆) dầm 0.5%PET thí nghiệm so với Kim[3] 93 Hình 6.34 Quan hệ (P-∆) dầm 1.0%PET thí nghiệm so với Kim[3] 93 Trang 112 PHỤ LỤC LIỆT KÊ CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Bảng kết so sánh lý thuyết [2] thực nghiệm 17 Bảng 3.2 Bảng kết hiệu chỉnh modul đàn hồi dầm 21 Bảng 4.1 Bảng cấp phối bê tông (cho 1m3 bê tông) 25 Bảng 4.2 Bảng kết nén mẫu bê tong 150x150x150 26 Bảng 4.3 Bảng kết chẻ mẫu bê tong 150x300 28 Bảng 4.4 Bảng tổng hợp kết thí nghiệm kéo mẫu thép 29 Bảng 4.5 Bảng số liệu đặc trưng lý sợi PP PET 31 Bảng 5.1 Loại phần tử cho mơ hình ANSYS 48 Bảng 5.2 Các thông số định nghĩa mơ hình phá hoại bê tơng Ansys 53 Bảng 5.3 Các thông số định nghĩa cho mơ hình cốt thép dọc thép đai 57 Bảng 6.1 Bảng tính tốn hệ số mơ hình cường độ chịu nén mẫu lập phương 70 Bảng 6.2 Bảng tính tốn hệ số mơ hình cường độ chịu nén mẫu trụ 71 Bảng 6.3 Bảng tính tốn hệ số mơ hình modul đàn hồi 72 Bảng 6.4 Bảng tính tốn hệ số mơ hình cường độ kéo nứt tách mẫu trụ 73 Bảng 6.5 Bảng tổng hợp kết thí nghiệm dầm 200x300x2000 [3] 75 Bảng 6.6 Bảng so sánh độ số dẻo độ dẻo dai mẫu dầm[3] 75 Bảng 6.7 Bảng kết thí nghiệm vết nứt dầm 200x300x2000 78 Bảng 9.1 Bảng định mức cấp phối vật liệu cho 1m3 bêtong 100 Bảng 9.2 Kết thí nghiệm nén mẫu bê tông 100 Bảng 9.3 Kết thí nghiệm nén chẻ mẫu trụ 150x300 101 Bảng 9.4 Các thơng số định nghĩa mơ hình phá hoại bê tông Ansys với Ec=0.5Ecm 106 Trang 113 ... ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC VÀ ỨNG XỬ NỨT CỦA DẦM BTCT CÓ BỔ SUNG SỢI TỔNG HỢP II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN : Khảo sát thực nghiệm khả chịu lực ứng xử nứt dầm BT dầm BTCT có bổ sung sợi polyethylene... TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU LỰC VÀ ỨNG XỬ NỨT CỦA DẦM BTCT CÓ BỔ SUNG SỢI TỔNG HỢP Luận văn trình bày phương pháp nghiên cứu khảo sát thực nghiệm kết hợp việc tính tốn lý thuyết... tài nghiên cứu bê tơng cốt thép có bổ sung cốt sợi tổng hợp nhiều nhà khoa học nghiên cứu qua nhiều thập niên :  Chunxiang Qian cộng sự[9] (2000) nghiên cứu mẫu dầm BTCT có bổ sung sợi PP sợi