23 2.2.4.2 Giai đoạn 1-2 (từ sau khi nứt đến khi đạt trạng thái giới hạn sử dụng P ser )
3.5 Kiểm chứng các mô hình tính toán đã đề xuất với kết quả thí nghiệm
được tăng cường khi chưa chịu lực
Hình 3.21 Quan hệ lực – độ võng giữa nhịp của 2 dầm BF1 và BF2 được tính theo lý thuyết Mô hình tính toán với kết cấu dầm BTCT được tăng cường khi chịu lực sẽ được kiểm chứng với kết quả thí nghiệm đã được thực hiện trong khuôn khổ luận án này. Kết quả mô phỏng ứng xử lực – độ võng của 2 dầm được tăng cường 1 và 2 lớp lưới sợi các bon (BF1 và BF2) bằng mô hình tính toán được thể hiện trên Hình 3.21. Các mô hình này được xây dựng từ các công thức được trình bày ở Mục 2.2.3 lập trình bằng ngôn ngữ VBA của phần
100
mềm Microsoft Excel (Phụ lục 1).
Kết quả tính toán lý thuyết đồng thời được so sánh với kết quả thực nghiệm, được biểu diễn ở Hình 3.22. Có thể thấy, đường cong mô men uốn – độ cong tính theo lý thuyết của cả 2 dầm được tăng cường khá tương đồng với kết quả thí nghiệm ở cả 3 giai đoạn.
Tuy nhiên, ở giai đoạn II (sau khi nứt), kết quả tính toán chưa thật sự thể hiện rõ sự suy giảm độ cứng từ từ của dầm được tăng cường. Nguyên nhân có thể được giải thích là do trong mô hình tính toán lý thuyết, độ võng của dầm được xác định từ biểu đồ mô men uốn -độ cong của tất cả các mặt cắt trên chiều dài dầm, và các mặt cắt có mô men lớn đều được xem là đã bị nứt. Tuy nhiên trong thực tế, cấu trúc vết nứt phát triển từ từ và trong các khu vực chưa nứt, các mặt cắt này có mô men quán tính xấp xỉ bằng của mặt cắt nguyên. Điều này dẫn đến độ cứng sau khi nứt của các dầm thí nghiệm lớn hơn so với các kết quả tính toán lý thuyết.
0 b) Dầm được tăng cường 2 lớp lưới sợi
Hình 3.22 So sánh lực – độ võng giữa nhịp được tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm Theo mô hình tính toán lý thuyết, ở thời điểm phá hoại, cả 2 dầm được tăng cường đều bị phá hoại do bê tông ở thớ chịu nén trên cùng đạt đến mức biến dạng 0,003. Tại thời điểm này, sự chênh lệch giữa kết quả thí nghiệm và mô phỏng về khả năng chịu lực lần lượt là 5,1% và 3,4%. Trong thí nghiệm, thời điểm lưới sợi bị kéo đứt, chỉ 1 phần nhỏ bê tông vùng nén thớ trên bị ép vỡ, phần bê tông vùng nén ở trong cốt đai chưa bị ép vỡ. Nguyên nhân có thể là do hiệu ứng kiềm chế nở ngang do cốt đai làm khả năng chịu nén và tăng tính dẻo (ductility) cho vùng bê tông này.
3.5.2 Mô hình tính toán xác định ứng xử chịu uốn của kết cấu dầm BTCT được tăng cường khi đang duy trì tải trọng
3.5.2.1 Kết quả thí nghiệm của tác giả nước ngoài
Cho đến thời điểm này, chỉ có duy nhất một nghiên cứu thực nghiệm của tác giả Weiland [59] công bố về việc áp dụng TRC để tăng cường cho kết cấu đang chịu lực. Sự khó khăn trong việc triển khai dạng thí nghiệm này là do việc duy trì tải trọng trong quá trình tăng cường, cũng như quá trình bảo dưỡng, rồi tiếp tục gia tải đến khi phá hoại. Weiland thí nghiệm với các bản BTCT có kích thước tiết diện 600 × 100 mm, chiều dài nhịp chịu uốn là 1600 mm. Các bản sử dụng 4 thanh cốt thép đường kính 8 mm, với hàm lượng cốt thép là 0,34%. Tất cả kết cáu đều được thí nghiệm với mô hình uốn 4 điểm, với mục tiêu tránh sự xuất hiện của lực cắt tại khu vực chịu uốn thuần túy ở giữa nhịp. Trong nghiên cứu này, số lượng lớp lưới sợi (hàm lượng cốt lưới dệt) được thay đổi với 3 và 6 lớp lưới sợi thủy tinh kháng kiềm. Chi tiết về một số tính chất cơ học của các loại vật liệu trong nghiên cứu của Weiland được trình bày ở Bảng 3.10. Các kết cấu bản được tăng cường sẽ được so sánh với các kết cấu bản đối chứng, nhắm đánh giá hiệu quả của việc tăng cường.
Hình 3.23 Cấu tạo mẫu thí nghiệm và hệ thống thí nghiêm [59].
Weiland [59] đã thực hiện hai chuỗi thí nghiệm tăng cường sức kháng uốn cho kết cấu bản BTCT, bao gồm các bản chưa chịu lực (chưa được gia tải trước khi tăng cường) và các bản đã bị nứt (tải trọng được duy trì trong quá trình tăng cường và bảo dưỡng với TRC).
Trong chuỗi thí nghiệm thứ nhất, các mẫu thí nghiệm chỉ chịu trọng lượng bản thân, có
102
nghĩa là khu vực chịu uốn thuần túy chưa bị nứt. Trong chuỗi thí nghiệm thứ 2, các dầm bị hư hỏng một phần bởi tải trọng lặp và tải trọng được duy trì trong quá trình tăng cường.
Bảng 3.10 Một số tính chất cơ học của các loại vật liệu trong nghiên cứu của Weiland [59]
Cường độ chịu kéo cực hạn
Để tạo ra trạng thái đã nứt cho kết cấu bản BTCT tương tự như khi chịu tải trọng thường xuyên, Weiland đã thực hiện quy trình gia tải lặp như sau: