Tài liệu Phân tích ứng xử uốn ngắn hạn của sàn bê tông cát nước nhiễm mặn sử dụng cốt phi kim (gfrp)

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA NGUYӈN THҲNG TOÀN PHÂN TÍCH ӬNG XӰ UӔN NGҲN HҤN CӪA SÀN BÊ TÔNG CÁT - 1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT PHI KIM (GFRP) Experimental investigation of short-time flexural behavior of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand - water Chuyên ngành: Xây dӵng dân dөng và công nghiӋp Mã sӕ: 60 58 02 08 LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ TP. HӖ CHÍ MINH, tháng 12 QăP2020 ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HӖ CHÍ MINH 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA -------------------- NGUYӈN THҲNG TOÀN PHÂN TÍCH ӬNG XӰ UӔN NGҲN HҤN CӪA SÀN BÊ TÔNG CÁT - 1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT PHI KIM (GFRP) Experimental investigation of short-time flexural behavior of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand - water Chuyên ngành: Kӻ thuұt xây dӵng công trình dân dөng và công nghiӋp Mã sӕ ngành : 60 58 02 08 LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ TP. HӖ CHÍ MINH, tháng QăP2020 i &{QJWUuQKÿѭӧc hoàn thành tҥi: 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉ+4* - HCM Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS.TS. NGUYӈN MINH LONG (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ và chӳ ký) Cán bӝ chҩm nhұn xét 1 : 3*676Ĉ¬2ĈÎ1+1+Æ1 (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ và chӳ ký) Cán bӝ chҩm nhұn xét 2 : PGS.TS. /ѬѪ1*9Ă1+ҦI (Ghi rõ hӑ, tên, hӑc hàm, hӑc vӏ và chӳ ký) LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥi Trѭӡng Ĉҥi hӑc Bách Khoa, ĈHQG Tp. HCM ngày 30 tháng 12 QăP2020 Thành phҫn Hӝi ÿӗQJÿiQKJLiOXұn văn thҥFVƭJӗm: (Ghi rõ h͕, tên, h͕c hàm, h͕c v͓ cͯa H͡i ÿ͛ng ch̭m b̫o v͏ lu̵n văn th̩FVƭ 1. PGS.TS. NGUYӈ19Ă1+,ӂU 2. 3*676Ĉ¬2ĈÎ1+1+Æ1 3. 3*676/ѬѪ1*9Ă1+ҦI 4. 76%Ô,3+ѬѪ1*75,1+ 5. TS. NGUYӈN THÁI BÌNH Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch Hӝi ÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұn văn ÿã ÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có). CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA ii ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HCM CӜNG HOÀ XÃ HӜI CHӪ 1*+Ƭ$9,ӊT NAM Ĉӝc Lұp - Tӵ Do - Hҥnh Phúc 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA 7S+&0QJj\«WKiQJ«QăP NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Hӑ và tên hӑc viên: NguyӉn Thҳng Toàn MSHV: 1670591 Ngày, tháng, QăPVLQK 02/09/1979 1ѫLVLQK%Ӄn Tre Chuyên ngành: Xây dӵng Dân dөng và Công nghiӋp Mã sӕ: 60580208 1- 7Ç1Ĉӄ TÀI: Phân tích ӭng xӱ uӕn ngҳn hҥn cӫa sàn bê tông cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt phi kim (GFRP) 2- NHIӊM VӨ LUҰ19Ă1: a) KhҧRViWYjÿiQKJLiÿӝ bӅQFѭӡQJÿӝ chӏu nén và chӏu kéo chҿ) và ÿһc tính FѫOê (mô-ÿXQÿjQKӗi và ÿӝ co ngót) cӫa bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn; b3KkQWtFKYjÿiQKJLiҧQKKѭӣng cӫDKjPOѭӧng cӕt thanh *)53ÿӃn ӭng xӱ uӕn (gӗm khҧ QăQJkháng uӕn và chuyӇn vӏ) cӫa sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP; c) KiӇm chӭng và ÿinh giá mӭc ÿӝ chính xác cӫa các mô hình dӵ ÿoán khҧ QăQJ kháng uӕn cӫa cҩu kiӋn chӏu bê tông cӕt GFRP chӏu uӕn trong các tiêu chuҭn và hѭӟng dүn hiӋn hành cho trѭӡng hӧp cӫa sàn bê tông cӕt thanh GFRP sӱ dөng cátnѭӟc nhiӉm mһn. 3- NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 10 / 02 / 2020 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 15 / 12 / 2020 5- HӐ VÀ TÊN CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN: PGS.TS. NGUYӈN MINH LONG NӝLGXQJYjÿӅ FѭѫQJ/XұQYăQWKҥFVƭÿmÿѭӧc HӝLÿӗng chuyên ngành thông qua. CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN CHӪ NHIӊM BӜ 0Ð1Ĉ¬27ҤO 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT XÂY DӴNG iii LӠI CҦM Ѫ1 Hӑc viên xin bày tӓ sӵ cҧPѫQVkXVҳFÿӃn Thҫy PGS.TS NguyӉQ0LQK/RQJQJѭӡi ÿmÿһt nӅQPyQJYjKѭӟng dүn hӑFYLrQKRjQWKjQKÿӅ tài luұQYăQQj\ Hӑc viên xin chân thành cҧPѫQKhoa kӻ thuұt Xây dӵQJ3KzQJÿjRWҥo VDXÿҥi hӑc WUѭӡQJĈҥi hӑc Bách khoa Tp.HCM, Phân hiӋu Ĉҥi hӑc Quӕc gia tҥi BӃQ7UHÿmWҥo mӑLÿLӅu kiӋn thuұn lӧi cho tôi trong quá trình hӑc tұp tҥLWUѭӡng. CҧPѫQFiF7Kҫy, Cô và Cán bӝ Phòng thí nghiӋm kӃt cҩu công trình - Khoa Kӻ thuұt Xây dӵng (BKsel) - 7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFKNKRD73+&0ÿmWҥRÿLӅu kiӋQYjJL~Sÿӥ tôi trong quá trình thӵc hiӋn các nghiên cӭu thӵc nghiӋm. Hӑc viên xin cҧPѫQ /mQKÿҥo Ban Quҧn lý dӵ án Phát triӇn hҥ tҫng các Khu công nghiӋp BӃQ7UHÿmWҥo mӑLÿLӅu kiӋn vӅ thӡLJLDQÿӇ tôi hoàn thành tӕt khóa hӑc. Cuӕi cùng tôi bày tӓ cҧPѫQÿӃQJLDÿuQKYjQJѭӡLWKkQÿӝQJYLrQJL~Sÿӥ trong suӕt quá trình hӑc tұp, nghiên cӭu. Chân thành cҧPѫQ Tp.HCM, ngày 18 tháng 12 QăP HӐC VIÊN NguyӉn Thҳng Toàn iv TÓM TҲT ĈӅ tài này nghiên cӭu thӵc nghiӋm tính chҩWFѫKӑc cӫa bê tông cát-Qѭӟc mһn / nhiӉm mһn, ӭng xӱ uӕn ngҳn hҥn cӫDVjQErW{QJFiWQѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt phi kim GFRP và thӵc hiӋn kiӇm chӭng mӭFÿӝ phù hӧp và chính xác cӫa các công thӭc trong các tiêu chuҭn thiӃt kӃ hiӋn có vӅ khҧ QăQJNKiQJXӕn cӫDVjQErW{QJFiWQѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕW*)53&KѭѫQJWUuQKWKӵc nghiӋPFKtQKÿѭӧc thӵc hiӋn trên 09 mүu sàn cyFQJNtFKWKѭӟF[[PPFѭӡQJÿӝ chӏu nén bê tông ӣ (35.5 MPa) FyKjPOѭӧng cӕt dӑF*)53WKD\ÿәi (0,57%, 0,68%, 0,9%). Tҩt cҧ FiFVjQÿѭӧc thí nghiӋPWKHRVѫÿӗ uӕn bӕQÿLӇm. KӃt quҧ nghiên cӭu vӅ tính chҩWFѫKӑc cho thҩy bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn có sӵ phát triӇQFѭӡQJÿӝ chӏu nén theo thӡi gian và mô-ÿXQÿjQKӗi không có nhiӅu sӵ khác biӋWÿiQJNӇ so vӟLErW{QJWK{QJWKѭӡng; và có ÿӝ co ngót trong thӡi gian 70 ngày dao ÿӝng tӯ  ÿӃn 0.6 mm/m, nҵm trong mӭF ÿӝ cho phép theo các tiêu chuҭn hiӋn hành. KӃt quҧ nghiên cӭu vӅ khҧ QăQJFKӏu uӕn cӫa sàn cho thҩy viӋFWăQJKjPOѭӧng cӕt dӑc tӯ 0.57% lên 0.9% trong sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP OjP WăQJ NKҧ QăQJ kháng uӕn cӫa sàn lên tӟi 56%. Khҧ QăQJ NKiQJ Xӕn cӫa sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP dӵ ÿRiQ WKHR ACI 440.1R-15 (2015), ISIS (2007) và CEB-FIB (2007ÿӅu cho kӃt quҧ an toàn và thҩSKѫQWKӵc nghiӋm vӟi hӋ sӕ biӃn thiên WѭѫQJÿӕi әQÿӏnh, vì vұy, các tiêu chuҭn này có thӇ áp dөQJÿӇ thiӃt kӃ cho kӃt cҩXErW{QJFiWQѭӟc nhiӉm mһn dùng cӕt thanh FRP. v ABSTRACT This study presents an experimental investigation on mechanical properties of concrete using saline/brackish sand - water, short - time flexural behavior of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand ± water. In addition, the study also verifies rationality and accuracy of formulas in existing design standards for estimation of flexural resistance of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand - water. The main experimental program was carried out on 09 slab with the same geometrical dimensions (2500x1000x100) mm, compressive strength of concrete (35.5 MPa) and variable GFRP reinforcement ratios (0.57%, 0.68%, 0.9%). The slabs are tested according to four-point bending manner to failure. The results of the study on the mechanical properties show that the development of compressive strength with time and the modulus of the elascity of the concrete using saline sand - water were not much different in comaparison with that of the conventional concrete. The shrinkage of the concrete using saline sand - water within 70 days ranged from 0.27 to 0.6 mm/m, which are within the allowable values according to current standards. Test results on flexural resistance of the slab show that increasing the reinforcement ratio from 0.57% to 0.9% in GFRP reinforced concrete slabs using saline sand - water increases the flexural resistance of the slab up to 56%. Flexural resistance of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand - water from the current and previous studies was estimated according to the formulas from ACI 440.1R-15 (2015), ISIS (2007) and CEB-FIB (2007) which were compared to the test results. The estimated results are stable and lower than the test results, therefore, these standards could be applied to design GFRP reinforced concrete members using saline sand - water. vi LӠ,&$0Ĉ2$1 Tôi [LQFDPÿRDQÿk\OjF{QJYLӋc do chính tôi thӵc hiӋQGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn cӫa Thҫy PGS.TS NguyӉn Minh Long. Các kӃt quҧ trong luұQ YăQ Oj ÿ~QJ Vӵ thұW Yj FKѭD ÿѭӧc công bӕ ӣ các nghiên cӭu khác. Tôi xin hoàn toàn chӏu trách nhiӋm vӅ công viӋc thӵc hiӋn cӫa mình. Tp.HCM, ngày 18 tháng 12 QăP HӐC VIÊN NguyӉn Thҳng Toàn vii MӨC LӨC &+ѬѪNG 1: GIӞI THIӊU ............................................................................................. 1 &+ѬѪ1*2: TӘNG QUAN NGHIÊN CӬU .................................................................5 2.1. Tәng quan vӅ vұt liӋu FRP .......................................................................................5 2.1.1. L͓ch s͵ phát tri͋n...................................................................................................5 2.1.2. C̭u t̩o v̵t li͏u FRP ............................................................................................. 6 2.1.3. Tính ch̭WF˯Oê cͯa v̵t li͏u FRP ..........................................................................6 2.1.4. ˰XÿL͋PYjQK˱ͫFÿL͋m cͯa v̵t li͏u FRP ............................................................7 2.2. Tәng quan tình hình nghiên cӭu ...............................................................................8 2.2.1. Các nghiên cͱu v͉ ͱng x͵ u͙n cͯa c̭u ki͏n bê tông c͙t FRP ............................. 8 2.2.2. Các nghiên cͱu v͉ v̵t li͏u và c̭u ki͏n bê tông c͙t FRP s͵ dͭng cátQ˱ͣc bi͋n .......................................................................................................................15 2.3. TәQJTXDQFiFSKѭѫQJSKiS[iFÿӏnh khҧ QăQJkháng uӕn cҩu kiӋn bê tông cӕt FRP ..........................................................................................................................19 2.3.1. Tiêu chu̱n ACI 440.1R-15 (2015) .....................................................................19 2.3.2. Tiêu chu̱n ISIS 2007 (CANADA) ......................................................................22 2.3.3. Tiêu chu̱n CEB-FIB (2007)...............................................................................24 &+ѬѪ1*3: MӨ&7,Ç8é1*+Ƭ$9¬1ӜI DUNG NGHIÊN CӬU .....................26 3.1. Mөc tiêu nghiên cӭu ............................................................................................... 26 3.2. éQJKƭDQJKLrQFӭu.................................................................................................26 3.2.1. éQJKƭDNKRDK͕c ................................................................................................ 26 3.2.2. éQJKƭDWK͹c ti͍n .................................................................................................27 3.3. Nӝi dung nghiên cӭu .............................................................................................. 27 &+ѬѪ1*4&+ѬѪ1*75Î1+7+ӴC NGHIӊM .....................................................29 4.1. ĈiQKJLiÿӝ bӅn ngҳn hҥQYjÿһc tính FѫOê bê tông cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn .........29 4.1.1. MͭFÿtFK\rXF̯u .................................................................................................29 4.1.2. V̵t li͏u ch͇ t̩o bê tông cát-Q˱ͣc nhi͍m m̿n .....................................................29 4.1.3. C̭p ph͙i bê tông .................................................................................................36 4.1.4. Ch͇ t̩o m̳u .........................................................................................................36 viii 3K˱˯QJpháp thí nghi͏m .....................................................................................38 4.1.6. K͇t qu̫ thí nghi͏m và nh̵Q[pWÿiQKJLi ........................................................... 40 4.2. Thӵc nghiӋm sàn bê tông cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP chӏu uӕn .....46 4.2.1. MͭFÿtFK\rXF̯u .................................................................................................46 4.2.6. Dͭng cͭ thí nghi͏m ............................................................................................. 54 6˯ÿ͛ gia t̫i và b͙ trí thi͇t b͓ ÿR .........................................................................55 4.3. KӃt quҧ thí nghiӋm sàn, nhұn xét và thҧo luұn .......................................................57 4.3.1. K͇t qu̫ thí nghi͏m............................................................................................... 57 4.3.2. Hình thái v͇t nͱt và ki͋u phá ho̩i ......................................................................58 4.3.3. ̪QKK˱ͧng cͯDKjPO˱ͫng c͙t d͕c ÿ͇n ͱng x͵ và kh̫ QăQJkháng u͙n cͯa sàn bê tông cát-Q˱ͣc nhi͍m m̿n s͵ dͭng c͙t GFRP .............................................61 &+ѬѪ1*  .,ӆM CHӬNG MӬ& ĈӜ CHÍNH XÁC CӪA QUI TRÌNH TÍNH KHҦ 1Ă1* .+È1* 8ӔN CӪA CҨU KIӊN BÊ TÔNG CӔT THANH FRP HIӊN CÓ TRONG MӜT SӔ TIÊU CHUҬ1Ĉ,ӆN HÌNH .........................................72 4XLWUuQK[iFÿӏnh khҧ QăQJkháng uӕn theo các tiêu chuҭn thiӃt kӃ .....................72 5.2. NhұQ[pWÿiQKJLiPӭFÿӝ chính xác trong viӋF[iFÿӏnh khҧ QăQJkháng uӕn cӫa cҩu kiӋn bê tông cát-Qѭӟc biӇn dùng cӕt thanh GFRP theo các tiêu chuҭn thiӃt kӃ ........................................................................................................................... 74 &+ѬѪ1*.ӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ ................................................................ 79 6.1. KӃt luұn...................................................................................................................79 6.2. KiӃn nghӏ ................................................................................................................80 TÀI LIӊU THAM KHҦO ............................................................................................. 81 PHӨ LӨC 1: SӔ LIӊU THÍ NGHIӊM .........................................................................84 PHӨ LӨ&ĈҺ&75Ѭ1*+Î1++ӐC, VҰT LIӊU CÁC MҮU KIӆM CHӬNG ..97 PHҪN LÝ LӎCH TRÍCH NGANG ««««««««««««««««««« ix DANH MӨC KÝ HIӊU Af : diӋn tích mһt cҳt ngang cӕt mm2; Ac : diӋn tích mһt cҳt tiӃt diӋn ngang cӫa sàn, mm2; a, ao : lӟp bê tông bҧo vӋ, mm; B : chiӅu rӝng tҩm sàn, mm; C : Lӵc nén bê tông, N; c : chiӅu cao trөc trung hòa, mm; d : chiӅu cao làm viӋc, mm; Ef , Efrp : mô-ÿXQÿjQKӗi cӫa thanh FRP, N/mm2; Ec : mô-ÿXQÿjQKӗi cӫa bê tông, N/mm2; fc¶ FѭӡQJÿӝ chӏu nén cӫa bê tông, N/mm2; fc,cube FѭӡQJÿӝ chӏu nén bê tông mүu lұSSKѭѫQJ, N/mm2; fsp,cube FѭӡQJÿӝ kéo chҿ bê tông mүu lұSSKѭѫQJ, N/mm2; ffu , ffrpu FѭӡQJÿӝ kéo tӟi hҥn cӫa thanh FRP, N/mm2; L : chiӅu dài tҩm sàn, mm; M, Mu : Mô men kháng uӕn, N.mm; Mu,exp : Mô men kháng uӕn thӵc nghiӋm, kN.m; Mu,pred : Mô men kháng uӕn [iFÿӏnh theo lý thuyӃt, kN.m; P : Tҧi trӑng, kN; Pu : Tҧi trӑng tӟi hҥn, kN; Pcr :Tҧi trӑng gây nӭt, kN; Pser : Tҧi trӑQJJLDLÿRҥn sӱ dөng, kN; T : Lӵc kéo cӕt FRP, N; wcr : bӅ rӝng vӃt nӭt ÿҫu tiên, mm; wu : bӅ rӝng vӃt nӭt lӟn nhҩt, mm; D, E : hӋ sӕ tra bҧng B.2 hoһc Hình 6.4 và 6.5 tiêu chuҭn CANADA (ISIS 2007); ȕ1 : hӋ sӕ TX\ÿәi hình khӕi ӭng suҩt; Gu : chuyӇn vӏ lӟn nhҩt, mm; İcu : biӃn dҥng tӟi hҥn cӫa bê tông, Å; x İconc : biӃn dҥng lӟn nhҩt cӫa bê tông, Å; İbar : biӃn dҥng lӟn nhҩt cӫa thanh GFRP, Å; ȟ : hӋ sӕ giӳa chiӅu cao trөc trong hòa và chiӅu cao hiӋu dөng; Uf, Ufrp KjPOѭӧng cӕt FRP; Ufb, Ufrpb KjPOѭӧng cӕt FRP cân bҵng; Ic : hӋ sӕ kháng vұt liӋu bê tông; If : hӋ sӕ kháng vұt liӋu cӕt FRP; xi DANH MӨC HÌNH ҦNH &+ѬѪ1* Hình 2. 2: Mӝt sӕ hình dҥng vұt liӋu FRP .....................................................................6 Hình 2. 2: Quan hӋ ӭng suҩt - biӃn dҥng cӫa các loҥi cӕt FRP (ACI 440.1R-06)..........7 Hình 2. 3: Phân bӕ ӭng suҩt-biӃn dҥng ӣ ÿLӅu kiӋn cân bҵng (Hc = Hcu , Hf = Hfu) ..........20 Hình 2. 4: Phân bӕ ӭng suҩt-biӃn dҥng ӣ ÿLӅu kiӋn phá hoҥi vùng bê tông chӏu nén (Hc = Hcu , Hf d Hfu ) ...............................................................................................................20 Hình 2. 5: Phân bӕ ӭng suҩt-biӃn dҥng ӣ ÿLӅu kiӋQÿLӅu kiӋn NpRÿӭt cӕt FRP (Hc d Hcu , Hf = Hfu ) .......................................................................................................................20 &+ѬѪ1* Hình 4.1: Phân tích thành phҫn hҥWÿi 1x2 ...................................................................30 Hình 4.2: Vұt liӋX[LPăQJFiWÿi ...............................................................................30 Hình 4.3;iFÿӏnh thành phҫn hҥt cӫa cӕt liӋu ............................................................ 31 Hình 4.4: Thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ ...........................................32 Hình 4.5: Thành phҫn hҥt cӫa cát sҥch mô-ÿXQ......................................................33 Hình 4.6: Thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ ...........................................34 Hình 4.7: Thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ ...........................................35 Hình 4.8: ThiӃt bӏ ÿRQKDQK ÿӝ mһn cӫDQѭӟc ............................................................. 35 Hình 4.9: Công tác chuҭn bӏ ÿ~FPүu ...........................................................................37 Hình 4.10: BҧRGѭӥng mүu ........................................................................................... 37 Hình 4.11: Thí nghiӋPFѭӡQJÿӝ chӏu nén bê tông ......................................................38 Hình 4.12: Thí nghiӋPFѭӡQJÿӝ chӏu kéo chҿ bê tông ...............................................38 Hình 4.13: Thí nghiӋP[iFÿӏnh mô-ÿXQÿjQKӗi bê tông ............................................39 Hình 4.14: Thí nghiӋP[iFÿӏQKÿӝ co ngót bê tông ....................................................40 Hình 4.15&ѭӡQJÿӝ chӏu nén bê tông .........................................................................42 Hình 4.16: Sӵ phát triӇQFѭӡQJÿӝ chӏu nén theo thӡi gian ..........................................43 Hình 4.17&ѭӡQJÿӝ chӏu kéo chҿ bê tông ..................................................................44 Hình 4.18: Quan hӋ ӭng suҩt ± biӃn dҥng.....................................................................44 xii Hình 4.19: Ĉӝ co ngót cӫa bê tông theo thӡi gian ........................................................45 Hình 4.20: Chuҭn bӏ mүu cӕt GFRP .............................................................................47 Hình 4.21;iFÿӏQKNtFKWKѭӟc chiӅu dài neo mүu theo ASTM D-3916-94D (1996) 48 Hình 4.22Ĉӏnh vӏ thanh GFRP trong ӕng kim loҥi.....................................................48 Hình 4.23: Thí nghiӋm kéo dӑc trөc thanh GFRP ........................................................49 Hình 4.24: Cҩu tҥo sàn nhóm A, ȡf = 0.57% ................................................................ 50 Hình 4.25: Cҩu tҥo sàn nhóm B, ȡf = 0.68% ................................................................ 51 Hình 4.26: Cҩu tҥo sàn nhóm C, ȡf = 0.9% ..................................................................51 Hình 4.27: Gia công cӕt GFRP và ván khuôn thép ......................................................52 Hình 4.28: Dán cҧm biӃn cho cӕt dӑc GFRP................................................................ 52 Hình 4.29: Tҥo phҷng mһt bҵng ÿ~FPүu .....................................................................53 Hình 4.30: Chuҭn bӏ vұWWѭ ............................................................................................ 53 Hình 4.31&{QJWiFÿә bê tông ....................................................................................54 Hình 4.32: BҧRGѭӥng bê tông ......................................................................................54 Hình 4.336ѫÿӗ bӕ trí thiӃt bӏ ÿR ................................................................................56 Hình 4.346ѫÿӗ thí nghiӋm sàn ..................................................................................56 Hình 4.35: KiӇu phá hoҥi sàn nhóm A, ȡf = 0.57% ......................................................59 Hình 4.36: KiӇu phá hoҥi sàn nhóm B, ȡf = 0.68% ......................................................60 Hình 4.37: KiӇu phá hoҥi sàn nhóm C, ȡf = 0.9% ........................................................60 Hình 4.38: Quan hӋ giӳa tӹ sӕ P/ Pu (A) và chuyӇn vӏ (į) ............................................61 Hình 4.39: ChiӅu cao vùng nén sàn nhóm A, ȡf = 0.57%.............................................63 Hình 4.40: ChiӅu cao vùng nén sàn nhóm B, ȡf = 0.68% .............................................64 Hình 4.41: ChiӅu cao vùng nén sàn nhóm C, ȡf = 0.9% ...............................................65 Hình 4.42: Mô-men kháng uӕn cӵc hҥn cӫa sàn (Mu) ..................................................66 Hình 4.43: Tӹ sӕ mô-men kháng uӕn cӵc hҥn cӫa sàn nhóm B so vӟi nhóm A (MB/MA), và nhóm C so vӟi nhóm A (MC/MA) ............................................................. 67 Hình 4.44: Quan hӋ giӳa tӹ sӕ P/ Pu (A) và bӅ rӝng vӃt nӭt.........................................68 Hình 4.45: Quan hӋ giӳa tӹ sӕ P/ Pu (A) và biӃn dҥng cӕt dӑc giӳa nhӏp ....................69 Hình 4.46: Quan hӋ giӳa tӹ sӕ P/ Pu (A) và biӃn dҥng bê tông ....................................69 xiii &+ѬѪ1* Hình 5.1: Quan hӋ mô-men kháng uӕn thӵc nghiӋm (Mu,exp) và lý thuyӃt (Mu,pred) .....77 Hình 5.2: Tӹ sӕ mô-men kháng uӕn lý thuyӃt và thӵc nghiӋm (Mu,pred/ Mu,exp) theo KjPOѭӧng cӕt dӑc .........................................................................................................78 xiv DANH MӨC BҦNG &+ѬѪ1* Bҧng 2. 1: Tính chҩWFѫOêYұt liӋu FRP (ACI 440.1R-15) .............................................7 &+ѬѪ1* Bҧng 4. 1: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫDÿix2 ..................................................30 Bҧng 4. 2: Tӹ lӋ pha trӝn cát nhiӉm mһn ......................................................................31 Bҧng 4. 3: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ..................32 Bҧng 4. 4: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫa cát sҥch mô-ÿXQ ............................ 32 Bҧng 4. 5: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ..................33 Bҧng 4. 6: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ..................34 Bҧng 4. 7: Bҧng phân tích thành phҫQFѫOêPүu Qѭӟc nhiӉm mһn ............................. 35 Bҧng 4. 8: Cҩp phӕi bê tông .........................................................................................36 Bҧng 4. 9: KӃt quҧ thí nghiӋPFѭӡQJÿӝ chӏu nén và chӏu kéo chҿ ............................. 40 Bҧng 4. 10: Cҩp phӕi bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn ......................................................46 Bҧng 4. 11: Thông sӕ kӻ thuұt cӕt GFRP .....................................................................47 Bҧng 4. 12: KӃt quҧ thí nghiӋm kéo dӑc trөc thanh GFRP...........................................49 Bҧng 4. 13: Chi tiӃt các mүu sàn thí nghiӋm ................................................................ 49 Bҧng 4. 14Ĉһc tính kӻ thuұt cӫa cҧm biӃn ÿLӋn trӣ ....................................................55 Bҧng 4. 15: Tәng hӧp kӃt quҧ thí nghiӋm sàn .............................................................. 57 &+ѬѪ1* Bҧng 5. 1: Công thӭF[iFÿӏnh khҧ QăQJkháng uӕn theo các tiêu chuҭn ....................72 Bҧng 5. 2: Dӵ ÿRiQP{-men kháng uӕn cӫa sàn theo các tiêu chuҭn thiӃt kӃ .............74 xv CHӲ VIӂT TҲT ACI : ViӋn bê tông Mӻ (American Concrete Institute); AFRP : Cӕt polyme gia cӕ bҵng sӧi aramid (Aramid Fiber Reinforced Plastic); ASTM: HiӋp hӝi vұt liӋu và thӱ nghiӋm Hoa KǤ; BFRP : Cӕt polyme gia cӕ bҵng sӧi bazan (Bazan Fiber Reinforced Plastic); BTCT : Bê tông cӕt thép; CEB-FIB: Ӫy ban bê tông Châu Âu - /LrQÿRjQTXӕc tӃ vӅ kӃt cҩu bê tông; CFRP : Cӕt polyme gia cӕ bҵng sӧi cacbon (Carbon Fiber Reinforced Plastic); COV : HӋ sӕ biӃn thiên; CSA : Canadian Standards Association ; FRP : Cӕt polyme gia cӕ bҵng sӧi (Fiber Reinforced Plastic); GFRP : Cӕt polyme gia cӕ bҵng sӧi thӫy tinh (Glass Fiber Reinforced Plastic); ISIS : Intelligent Sensing for Innovative Structures; Mean : Giá trӏ trung bình; SG : cҧm biӃQÿLӋn trӣ; TCVN: Tiêu chuҭn ViӋt Nam; 1 &+ѬѪNG 1: GIӞI THIӊU Bê tông, mӝt loҥi vұt liӋXÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi trong xây dӵng ngày nay vӟi thành phҫn chӫ ÿҥROjQѭӟc sҥFK[L PăQJFӕt liӋu và phө gia. KӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩ\Qѭӟc sӱ dөng cho bê tông chiӃm xҩp xӍ OѭӧQJQѭӟc khai thác công nghiӋp toàn cҫu và dӵ ÿRiQÿӃQQăPFyKѫQQӱa dân sӕ thӃ giӟi sӁ trong tình trҥng thiӃXQѭӟc (Mekonnen và cӝng sӵ 2016, Miller và cӝng sӵ 2018). Ӣ ViӋW1DPFNJQJ không ngoҥi lӋ, là quӕFJLDFyÿѭӡng bӡ biӇQGjLKѫQNPYӟi nhiӅu hҧLÿҧo, sӕ Oѭӧng các công trình làm viӋF WURQJ P{L WUѭӡQJ Qѭӟc mһn (chҷng hҥn môi WUѭӡng biӇQ QJj\ FjQJ WăQJ ÿiQJ NӇ, ngoài ra trong khu vӵF ÿҩt liӅn tình trҥng thiӃXQѭӟc ngӑWYjQѭӟc bӏ xâm nhұp mһn mà rõ nét nhҩt là tҥi các tӍnh Nam Trung bӝ YjĈӗng bҵng Sông CӱX/RQJÿDQJ diӉn ra khá nghiêm trӑng cҧ vӅ quy mô diӋn tích và theo thӡi gian. BӃn Tre là mӝt trong 13 tӍnh thuӝFYQJĈӗng bҵng sông CӱX/RQJYQJÿҩt BӃn 7UHÿѭӧc hình thành tӯ khu vӵc tam giác châu thә hӋ thӕng sông TiӅn, hӧp thành bӣi 3 cù lao gӗm: cù lao An Hóa, cù lao Bҧo và cù lao Minh trên 4 nhánh sông lӟn là sông TiӅn, sông Hàm Luông, sông Ba Lai và sông Cә Chiên. DiӋn tích tӵ nhiên cӫa tӍnh là 2.357,7 km2, chiӃm 5.8% diӋQWtFK9QJĈӗng bҵng sông Cӱu Long vӟi ÿѭӡng bӡ biӇn kéo dài trên 65 km. Tҥi các cӱa sông thuӝc các huyӋn ven biӇn tӍnh BӃn Tre (sông CӱDĈҥi ± huyӋQ%uQKĈҥi, sông Hàm Luông ± giӳa huyӋn Ba Tri và huyӋn Thҥnh Phú, sông Cә Chiên giӳa huyӋn Thҥnh Phú và tӍnh Trà Vinh), mùa mһn bҳWÿҫu tӯ WKiQJÿӃQWKiQJGѭѫQJOӏch hҵQJQăPÿӝ mһn cao nhҩt trong tháng YjÿRÿѭӧFÿӝ mһn thҩp nhҩt tӯ 0.3-0.5% vào tháng 06. Trong các WKiQJ ÿӝ mһn cao nhҩW Qѭӟc mһn theo theo các cӱa sông thâm nhұS VkX YjR ÿҩt liӅn tӯ ÿӃn 70 km (khoҧQJÿӝ mһn này nҵm trong khoҧQJYQJQѭӟc lӧ < 3%). Trong nhӳQJQăPqua, BӃn TUHÿѭӧF[HPOjÿӏDSKѭѫQJFKӏu ҧQKKѭӣng rҩt lӟn cӫa tình trҥQJQѭӟc biӇQGkQJWURQJÿyWuQKWUҥng sҥt lӣ bӡ sông, bӡ biӇn xҧy ra ngày càng nhanh, nghiêm trӑng nhҩt là khu vӵc Cӗn Ngoài thuӝc xã Bҧo Thuұn (huyӋn 2 Ba Tri), cӗn Bӱng thuӝc xã Thҥnh Hҧi (huyӋn ThҥQK 3K~ GR ÿy FiF F{QJ WUuQK xây dӵng phòng chӕng sói lӣ, QJăQ Pһn FNJQJQKѭ FiFF{QJWUuQK JLDRWK{QJ Fҫu cҧng phөc vө phát triӇn kinh tӃ khu vӵc ven biӇQQJj\FjQJWăQJYӅ sӕ Oѭӧng và cҧ quy mô. Mһt khác, tình trҥng thiӃu hөWQѭӟc ngӑt xҧ\UDQJj\FjQJÿiQJORQJҥi do ҧQKKѭӣng chung cӫa nҥn xâm nhұp mһn mà trҫm trӑng KѫQOjYjRFiFWKiQJPD NK{ÿmҧQKKѭӣng lӟQÿӃQÿӡi sӕQJQJѭӡLGkQFNJQJQKѭKRҥWÿӝng sҧn xuҩt cӫa các huyӋn ven biӇn trong tӍQK+ѫQQӳDYjLQăPWUӣ lҥi ÿk\QJXӗn cát xây dӵng khan hiӃPÿmWUӣ thành vҩQÿӅ bӭc xúc ӣ Ĉӗng bҵng Sông Cӱu Long nói chung và tӍnh BӃn Tre nói riêng, do thiӃu nguӗn cung, giá cát WăQJ FDR ÿӝt biӃQ ÿm NKLӃn nhiӅu công trình giao thông trӑQJÿLӇm và hҥ tҫng bӏ ҧQKKѭӣng nghiêm trӑng. 7Uѭӟc thӵc trҥng trên, mӝt trong nhӳQJEѭӟFÿLTXDQWUӑng mang tính bӅn vӳQJÿӇ tiӃt kiӋm nguӗn tàLQJX\rQQѭӟFÿDQJGҫn trӣ lên khan hiӃm là cҫn phҧi giҧm thiӇu ÿӃn mӭc có thӇ viӋc sӱ dөQJQѭӟc sҥch cho sҧn xuҩt bê tông và giҧLSKiSQѭӟc biӇn ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ thay thӃ Qѭӟc trӝn cho bê tông có thӇ là giҧi pháp khҧ WKL1ѭӟc biӇn chӭDKjPOѭӧng muӕi trung bình khoҧng 3.WURQJÿyWӹ lӋ lӟn nhҩt là NaCl chiӃm khoҧng 78%, còn lҥi 10.5% là MgCl2, 5% MgSO4, 2.3% K2SO4 và mӝt sӕ khoáng chҩt khác (Akinkurolere và cӝng sӵ 2007). Cho dù có tiӅPQăQJOӟn là vұy, Qѭӟc biӇn vүQFKѭDÿѭӧc cho phép sӱ dөng trong các tiêu chuҭn thiӃt kӃ hiӋn hành bӣLKjPOѭӧng cao cӫa clorua (Cl-WURQJQѭӟc biӇQÿѭӧc cho là nguyên nhân chính yӃu dүQ ÿӃQ ăQ PzQ Fӕt thép trong kӃt cҩu bê tông (Angst và cӝng sӵ 2009, Fernandez và cӝng sӵ 2016). Sӵ WiF ÿӝng cӫa các ion clorua (Cl-) hiӋn hӳu trong Qѭӟc biӇn hoһF ÿѭӧc khuӃch tán tӯ P{L WUѭӡng ngoài vào bê tông sӁ phá vӥ lӟp màng bҧo vӋ trên cӕWWKpSYjWK~Fÿҭ\TXiWUuQKăQPzQSKiWWULӇn, ngoài ra các ion sunfat (SO42-WURQJQѭӟc biӇQWѭѫQJWiFYӟi các hӧp chҩt thӫy hóa cӫD[LPăQJWҥo UDNKRiQJWUѭѫQJQӣ (Ettringit) có thӇ tích gҩp 2.86 lҫn có thӇ gây ӭng suҩt phá vӥ bê tông. Giҧi quyӃt bài toán chӕQJăQPzQFӕt thép luôn là vҩQÿӅ cҩp thiӃt trong ngành xây dӵng bӣLăQPzQFӫa cӕt thép trong các kӃt cҩXErW{QJÿѭӧc nhìn nhұn là mӝt trong các nguyên nhân chính làm giҧPÿӝ bӅn và tuәi thӑ cӫa công trình. 7K{QJWKѭӡng, 3 bê tông cung cҩSP{LWUѭӡng an toàn và bҧo vӋ cho cӕt thép không bӏ ăQPzQJӑi là ³FѫFKӃ tӵ bҧo vӋ thө ÿӝQJ´YjVӵ bҧo vӋ này sӁ không còn tác dөng khi có sӵ hiӋn diӋn cӫa Clorua (Cl- WURQJ Er W{QJ QKѭ ÿm ÿӅ cұp ӣ trên. Do vұy, mӝt giҧi pháp ÿѭӧFÿӅ xuҩt là kӃt hӧp giӳDErW{QJQѭӟc biӇQYjJLDFѭӡng loҥi cӕt chӏu lӵc có khҧ QăQJFKӕQJăQ PzQQKѭWKDQKpolymer JLDFѭӡng sӧi (FRP) trong kӃt cҩu bê tông có thӇ là giҧi pháp hӧp lý tӯ cҧ hai khía cҥnh kӻ thuұt và kinh tӃ (Younis và cӝng sӵ 2017, 2018a). Ngoài ra, cӕt thanh FRP nhӡ YjRÿһc tính không bӏ ăQPzQ có tӹ lӋ FѭӡQJÿӝ trên trӑQJOѭӧng cao, khҧ QăQJWӵ nӝi soi nhӡ vào các cҧm biӃn sӧL TXDQJ ÿѭӧc lӗng ghép vào cҩX WU~F ErQ WURQJ ÿDQJ QәL OrQ QKѭ Pӝt dҥng cӕt chӏu lӵc thông minh có thӇ thay thӃ cho cӕt thép truyӅn thӕng trong kӃt cҩu bê tông Qѭӟc/cát biӇQ ÿӇ giҧi quyӃt bài toán chӕQJ ăQ PzQ Fӕt thép. Do hiӋu quҧ vӅ giá thành và tính phә biӃQKѫQVRYӟi các vұt liӋu cùng loҥi khác nên cӕt thanh sӧi thӫy WLQK*)53ÿѭӧc lӵa chӑn trong nghiên cӭu này. &KRÿӃn thӡLÿLӇm hiӋn tҥLÿmFyNKiQKLӅu các nghiên cӭu vӅ ӭng xӱ uӕQFNJQJQKѭ hiӋu quҧ cӫa cҩu kiӋn và kӃt cҩu bê tông cӕt thanh FRP. Mӝt sӕ các nghiên cӭu kháng uӕQ ÿLӇQ KuQK QKѭ Fӫa Saleh (1998), Yost và Gross (2002), Leung và Balendran (2003), Habeeb và Ashour (2008), Oh và cӝng sӵ (2009), Tavares và cӝng sӵ (2008), Park và cӝng sӵ (2014), Goldston và cӝng sӵ (2017), Ju và cӝng sӵ (2017), Saleh và cӝng sӵ (2019), Kim và Kim (2019). Tuy nhiên, các nghiên cӭu ӣ cҩSÿӝ cҩu kiӋQOLrQTXDQÿӃn bê tông cӕt thanh FRP sӱ dөQJFiWYjQѭӟc biӇn là còn rҩt hҥn chӃ ngoài nghiên cӭXÿѭӧc tìm thҩy cӫa Zhang và cӝng sӵ (2019), Gao và cӝng sӵ (2020), Hua và cӝng sӵ (2020), và ÿLӇPOѭXý trong các nghiên cӭu này là bê tông ÿѭӧc chӃ tҥo tӯ nguӗn cӕt liӋu cát biӇQYjQѭӟc biӇQÿѭӧc khai thác tӵ nhiên. Qua khҧo sát thӵc tӃ và thí nghiӋm vұt liӋu nguӗn cӕt liӋu cát tҥi vùng ven biӇn tӍnh BӃn Tre cho thҩy mô-ÿXQFӥ hҥt cӫa cát nhiӉm mһn khá nhӓ (chӍ tӯ 0.7-0.9), và cӥ hҥt này không phù hӧS ÿӇ phӕi trӝQ Er W{QJ [L PăQJ WKHR 7&91 7570:2006. Do vұy, cӕt liӋu cát nhiӉm mһn sӱ dөng trong nghiên cӭu này sӁ ÿѭӧc phӕi trӝn tӯ cӕt