CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ ỨNG DỤNG BÊ TÔNG CỐT LƯỚI DỆT ĐỂ TĂNG CƯỜNG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.5 Phân tích, đánh giá các nghiên cứu đã được thực hiện và xác định vấn đề cần nghiên cứu
Trong những năm qua, đã có nhiều nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện để phân tích các đặc tính cơ học của TRC, ứng xử chịu uốn và chịu cắt kết cấu dầm BTCT được tăng cường bằng TRC với nhiều loại lưới sợi dệt khác nhau. Một số kết quả nghiên cứu được tóm tắt như sau:
- Các nghiên cứu về ứng xử dính bám giữa lưới sợi với bê tông hạt mịn, và giữa TRC
49
với bê tông thường còn chưa đầy đủ, hoàn thiện. Chưa có các tiêu chuẩn cụ thể để xác định các đặc tính cơ học này của TRC. Điều này một phần là do sự phức tạp và đa dạng về cấu trúc, vật liệu, phương pháp sản xuất của lưới sợi dệt.
- Tùy thuộc vào vật liệu và kết cấu được thí nghiệm, khả năng chịu lực và và độ cứng của các dầm BTCT sau khi tăng cường sức kháng uốn và sức kháng cắt bằng TRC có thể được cải thiện đáng kể so với các dầm đối chứng.
- Hiệu quả tăng cường sức kháng uốn phụ thuộc vào loại lưới sợi, hàm lượng lưới sợi - số lượng lớp lưới sợi, cấu trúc tăng cường, khả năng dính bám giữa lưới sợi với bê tông hạt mịn, cũng như giữa bê tông hạt mịn với bê tông nền. Tương tự, hiệu quả tăng cường sức kháng cắt phụ thuộc nhiều vào các cấu trúc tăng cường (tăng cường ở 2 mặt, 3 mặt và 4 mặt của dầm); phụ thuộc loại lưới sợi, số lớp lưới sợi, phương của lưới sợi; loại bê tông hạt mịn; sự có mặt của thiết bị neo cơ học v.v.
- Có 3 dạng phá hoại chính đối với kết cấu được tăng cường bằng TRC, bao gồm: bó sợi bị kéo đứt hoặc kéo tuột, bong tách lớp TRC dính bám với bề mặt bê tông nền và bong tách giữa lưới sợi với bê tông hạt mịn. Trừ dạng phá hoại do bó sợi bị kéo đứt, các dạng phá hoại đột ngột khác đều ảnh hưởng lớn đến hiệu quả tăng cường do các lưới sợi chưa được khai thác hết khả năng chịu kéo. Các dạng phá hoại này phụ thuộc chính vào bê tông nền, bê tông hạt mịn, cấu trúc của lưới sợi và loại lưới sợi.
- Một số mô hình xác định sức kháng uốn và sức kháng cắt cho kết cấu dầm được tăng cường bằng TRC đã được xây dựng. Các mô hình tính toán hiện nay mới chỉ dừng lại ở việc xác định khả năng chịu lực ở trạng thái giới hạn cường độ, với mô hình coi cốt lưới dệt làm việc như cốt thép. Bởi vậy, cốt lưới sợi chỉ được xem như cốt chịu kéo bổ sung, không xét đến các hiệu ứng “cứng hóa” (tension stiffening) khi chịu kéo của lưới sợi dệt. Chưa có các nghiên cứu tính toán đối với các giai đoạn làm việc khác: như giai đoạn chưa nứt, giai đoạn sau khi nứt, giai đoạn ở trạng thái giới hạn (TTGH) sử dụng v.v. Đồng thời, các mô hình này chủ yếu xây dựng đối với kết cấu dầm chưa chịu lực, do đó, chưa xét đến sự làm việc thực tế của dầm.
Từ các nhận xét trên, có thể thấy vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại trong các nghiên cứu ở trên thế giới cần được giải quyết để áp dụng TRC trong công tác sửa chữa và tăng cường.
Ở Việt Nam, TRC là một dạng vật liệu mới và chưa được nghiên cứu sử dụng rộng rãi.
Nhằm mục đích từng bước đưa vật liệu này vào sử dụng trong các công trình xây dựng một
50
cách an toàn và tin cậy, cần thực hiện một loạt các nghiên cứu thực nghiệm ở cả quy mô vật liệu và kết cấu. Đồng thời, cần thực hiện các nghiên cứu mô phỏng số để phân tích cụ thể sự làm việc của kết cấu được tăng cường bằng TRC, vốn rất khó để xác định từ thực nghiệm. Bên cạnh đó, cần phải xây dựng các mô hình tính toán xác định quá trình làm việc và khả năng chịu lực của kết cấu được tăng cường bằng TRC, dựa trên các tiêu chuẩn tính toán phổ biến ở Việt Nam. Đồng thời, để áp dụng vào thực tế, mô hình này cần được xây dựng để áp dụng cho kết cấu dầm đã được gia tải trước, và được duy trì tải trọng trong quá trình tăng cường TRC. Do các lớp lưới sợi được cấu thành từ nhiều bó sợi ngang và sợi dọc nằm trong bê tông có nhiều ứng xử khác biệt so với cốt thép, vốn chịu lực chủ yếu theo một phương, nên cần coi TRC như là một loại vật liệu composite. Với việc xét đến quá trình hình thành và phát triển vết nứt cũng như sự làm việc của bê tông giữa các vết nứt (hiệu ứng cứng hóa khi chịu kéo) của trong lớp composite này, ứng xử của kết cấu được tăng cường sau giai đoạn bê tông hạt mịn bị nứt sẽ được mô tả chính xác hơn. Điều này sẽ giúp cho các mô hình tính toán có khả năng phân tích đúng sự làm việc của kết cấu dầm được tăng cường bằng TRC trong tất cả các giai đoạn làm việc, từ khi bắt đầu chịu lực cho đến khi phá hoại. Các vấn đề này sẽ được trình bày trong các chương tiếp theo.
51