Tài liệu Ứng xử võng và nứt do uốn của sàn bê tông cát nước nhiễm mặn sử dụng cốt phi kim gfrp

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HӖ CHÍ MINH 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA TP.HCM -------------------- Ĉ2¬17+ӂ NAM ӬNG XӰ VÕNG VÀ NӬT DO UӔN CӪA SÀN BÊ TÔNG CÁT-1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT PHI KIM GFRP Short-time deflection and cracking behavior of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand ± water in flexure 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 12 năP i &Ð1*75Î1+ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ±Ĉ+4*-HCM Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS.TS. NGUYӈN MINH LONG Cán bӝ chҩm nhұn xét 1 : PGS.TS. NGUYӈN 9Ă1+,ӂU Cán bӝ chҩm nhұn xét 2 : PGS.TS. Ĉ¬2ĈÎ1+1+Æ1 LuұQYăQWKҥFVƭÿѭӧc bҧo vӋ tҥi Trѭӡng Ĉҥi hӑc Bách Khoa, ĈHQG Tp. HCM ngày 30 tháng 12 QăP2020. Thành phҫn Hӝi ÿӗQJÿiQKJLiOXұn văn thҥFVƭJӗm: 1. Chӫ tӏch: 3*676/ѬѪ1*9Ă1+ҦI 2. 7KѭNê 76%Ô,3+ѬѪ1*75,1+ 3. Phҧn biӋn 1: PGS.TS. NGUYӈ19Ă1+,ӂU 4. Phҧn biӋn 2: 3*676Ĉ¬2ĈÎ1+1+Æ1 5. Ӫy viên: 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 3*676/ѬѪ1*9Ă1+ҦI 75ѬӢNG KHOA ii ĈҤI HӐC BÁCH KHOA TP. HCM CӜNG HOÀ XÃ HӜI CHӪ 1*+Ƭ$ VIӊT NAM 3+Ñ1*Ĉ¬27Ҥ26Ĉ+ Ĉӝc Lұp - Tӵ Do - Hҥnh Phúc 7S+&0QJj\«WKiQJ«QăP0 NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Hӑ và tên hӑc viên: ĈRjQ7KӃ Nam MSHV: 1670573 Ngày, WKiQJQăPVLQK 10/4/1983 1ѫLVLQK%Ӄn Tre Chuyên ngành: Xây dӵng Dân dөng và Công nghiӋp Mã sӕ: 60580208 1- 7Ç1Ĉӄ TÀI: ӬNG XӰ VÕNG VÀ NӬT DO UӔN CӪA SÀN BÊ TÔNG CÁT-1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT PHI KIM GFRP 2- NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG: a) Khҧo sát và phân tích ҧQKKѭӣng cӫDKjPOѭӧng cӕW*)53ÿӃn ӭng xӱ võng ± nӭt ngҳn hҥn cӫa sàn bê tông cӕt GFRP dùng cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn; b) Thӵc hiӋn kiӇm chӭng các công thӭc tính võng và nӭWWURQJFiFKѭӟng dүn thiӃt kӃ kӃt cҩu bê tông cӕW*)53FKRWUѭӡng hӧp sàn bê tông cӕt GFRP dùng cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn. 3- NGÀY GIAO NHIӊM VӨ: 10/02/2020. 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 15/12/2020. 5- CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN: PGS.TS. NGUYӈN MINH LONG Nӝi duQJYjÿӅ FѭѫQJ/XұQYăQWKҥFVƭÿmÿѭӧc HӝLÿӗng chuyên ngành thông qua. CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN CHӪ NHIӊM BӜ 0Ð1Ĉ¬27ҤO PGS.TS. NGUYӈN MINH LONG 75ѬӢNG KHOA KӺ THUҰT XÂY DӴNG iii LӠI CҦ0Ѫ1 LuұQYăQWKҥFVƭYӟLÿӅ WjL³Ӭng xӱ võng và nӭt do uӕn cӫa sàn bê tông cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt phi kim GFRP´ÿѭӧc thӵc hiӋn vӟi kiӃn thӭc thu thұSÿѭӧc trong suӕt quá trình hӑc tұp tҥLWUѭӡng cùng vӟi sӵ chӍ dҥy tұn tình cӫa quí thҫy cô bӝ môn. Tác giҧ xin gӣi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQK ÿӃn Thҫy PGS.TS NguyӉn Minh /RQJQJѭӡi ÿmÿһt nӅQPyQJYjKѭӟng dүn hӑFYLrQKRjQWKjQKÿӅ tài luұQYăQQj\ Xin gӣi lӡi cҧPѫQ4XtWKҫy cô Bӝ môn Sӭc bӅn ± KӃt cҩu, các bҥn hӑc viên cao hӑc khóa 2016 tҥi BӃQ7UHÿmJLҧng dҥy, truyӅQÿҥt kiӃn thӭc chuyên môn, kinh nghiӋm thӵc tӃ trong suӕt quá trình hӑc tұp tҥL7Uѭӡng. CҧPѫQFiF7Kҫy, Cô và Cán bӝ Phòng thí nghiӋm kӃt cҩu công trình - Khoa Kӻ thuұt Xây dӵng (BKsel) - 7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách khoa Tp+&0ÿmWҥRÿLӅu kiӋQYjJL~Sÿӥ tôi trong suӕt quá trình thӵc hiӋn thí nghiӋm. Chân thành cҧPѫQ Tp.HCM, ngày 15 tháng 12 QăP HӐC VIÊN Ĉ2¬17+ӂ NAM iv TÓM TҲT VҩQÿӅ võng ± nӭt là mӝt vҩQÿӅ quan trӑng cӫa loҥi kӃt cҩu mӟi này do cӕt GFRP có mô-ÿXQÿjQKӗi thҩp nên gây biӃn dҥng lӟQ&KRÿӃn thӡLÿLӇm hiӋn tҥi, các nghiên cӭXWURQJYjQJRjLQѭӟc vӅ bê tông sӱ dөQJFiWQѭӟc biӇn vүn chӫ yӃu tұp trung vào viӋc giҧi quyӃt vҩQÿӅ ӣ cҩSÿӝ vұt liӋu; vүQFKѭDFyPӝt công trình nghiên cӭu nào OjPU}ÿѭӧc mӝt cách hӋ thӕQJYjWѭӡng minh vӅ ÿӝ võng và ӭng xӱ nӭt cӫa cҩu kiӋn bê tông sӱ dөQJFiWQѭӟc mһn hoһc nhiӉm mһn và cӕt thanh phi kim GFRP ӣ cҩSÿӝ cҩu kiӋn hoһc kӃt cҩu. LuұQYăQQj\nghiên cӭu ӭng xӱ võng và nӭt do uӕn cӫa sàn bê tông cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt phi kim GFRP. Mөc tiêu chính cӫDÿӅ tài bao gӗm: (1) khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫDKjPOѭӧng cӕW*)53ÿӃn ӭng xӱ võng ± nӭt ngҳn hҥn cӫa sàn bê tông cӕt GFRP dùng cát ± Qѭӟc nhiӉm mһn; và (2) thӵc hiӋn kiӇm chӭng các công thӭc tính võng và nӭWWURQJFiFKѭӟng dүn thiӃt kӃ kӃt cҩu bê tông cӕW*)53FKRWUѭӡng hӧp sàn bê tông cӕt GFRP dùng cát ± Qѭӟc mһn. KӃt quҧ nghiên cӭu tӯ ÿӅ tài cho thҩy viӋFWăQJKjPOѭӧng cӕt dӑc trong sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP tӯ OrQOjPWăQJÿiQJNӇ khҧ QăQJ chӏu lӵc cӫa sàn (trung bình 55.9%), giҧm mҥnh chuyӇn vӏ và bӅ rӝng vӃt nӭt cӫa sàn trung bình lҫQOѭӧt là 76.6% và 77.3% ӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn sӱ dөng và 53.9% và 46.7% ӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn bӅn. Ĉӝ võng ӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn sӱ dөng cӫa sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP dӵ ÿRiQWKHRFiFF{QJWKӭc tӯ các nghiên cӭu và tiêu chuҭQÿmFykhá phân tán và không әQÿӏnh; tuy nhiên, ӣ JLDLÿRҥn bӅn, các công thӭFÿӅu dӵ ÿRiQÿӝ võng sàn an toàn. BӅ rӝng vӃt nӭt ӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn sӱ dөng và bӅn dӵ ÿRiQWKHRFiFF{QJWKӭc ACI 440.1R (2006), CNR-DT 203 (2006) và ISIS Canada (2007) cho kӃt quҧ dӵ ÿRiQOӟQKѫQWKӵc nghiӋm, vì vұ\ÿҧm bҧo ÿѭӧc tính an toàn và có thӇ áp dөng cho sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP. v ABSTRACT Deflection and cracks are critical issues of GFRP reinforced concrete structures because GFRP bars have low elastic modulus which causes large deformation. Current studies on concrete using sea sand ± water have mainly focused on solving the problems in the material level. There is no study investing clearly and comprehensively deflection - cracking behavior of GFRP reinforced concrete structures using saline sand ± water. This thesis investigate deflection and cracking behavior of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand ± water in flexure. The main purposes of thesis include: (1) to study the effect of variable longitudinal tensile reinforcement ratios on short-time deflection and cracking behavior of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand ± water in flexure; and (2) to evaluate the rationality and accuracy of formulas from the existing studies and design specifications for estimation of deflection and crack width of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand ± water. The results from the thesis show that the increase in tensile reinforcement ratio of GFRP reinforced concrete slabs using saline sand ± water from 0.57 to 0.9% significantly increases flexural resistance of the slabs (up to 55.9%), considerably decreases deflection and crack width of the slabs to 76.6% and 77.3% in serviceability state and to 53.9% and 46.7% in ultimate state, respectively. The deflection of the slabs in the serviceability state predicted by the formulas from the existing studies and design specifications are quite dispersed and unstable; however, in the ultimate state, the formulas predicted deflection in safety. The predicted crack width of the slabs in serviceability and ultimate state according to the formulas of ACI 440.1R (2006), CNR-DT 203 (2006) and ISIS Canada (2007) are greater than experimental values. Therefore, this ensures safety and these design specifications can be applied to GFRP reinforced concrete slabs 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 luұQYăQOjÿ~QJVӵ thұWYjFKѭDÿѭӧc công bӕ ӣ các nghiên cӭu khác. Tôi xin hoàn toàn chӏu trách nhiӋm vӅ công viӋc thӵc hiӋn cӫa mình. Tp.HCM, ngày 15 tháng 12 QăP HӐC VIÊN Ĉ2¬17+ӂ NAM vii MӨC LӨC &+ѬѪ1* GIӞI THIӊ8Ĉӄ TÀI ..................................................................1 &+ѬѪ1* TӘNG QUAN NGHIÊN CӬU ....................................................6 2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CӬ87521*1ѬӞC VÀ THӂ GIӞI ...................6 2.1.1. Tình hình nghiên cӭu trên thӃ giӟi .................................................................6 2.1.2. Tình hình nghiên cӭXWURQJQѭӟc .................................................................15 2.2. TӘNG QUAN Vӄ VҰT LIӊU FRP..............................................................18 2.2.1. Lӏch sӱ phát triӇn..........................................................................................18 2.2.2. ĈһFWtQKFѫOêFӕt FRP .................................................................................19 2.2.3. Các dҥng hình hӑc cӫa cӕt FRP ...................................................................20 2.3. TӘNG QUAN Vӄ 7Ë1+ 72È1 ;È& Ĉӎ1+ ĈӜ VÕNG VÀ VӂT NӬT CӪA CҨU KIӊN CHӎU UӔN CӔT FRP ...........................................................21 2.3.1. Công thӭF[iFÿӏnh ÿӝ võng dҫm bêtông cӕt FRP.......................................21 2.3.2. Công thӭc tính bӅ rӝng vӃt nӭt cho cҩu kiӋn chӏu uӕn bê tông cӕt FRP .....27 &+ѬѪ1* MӨ&7,Ç8é1*+Ƭ$9¬1ӜI DUNG NGHIÊN CӬU ......32 3.1. MӨC TIÊU NGHIÊN CӬU ..........................................................................32 3.2. é1*+Ƭ$1*+,Ç1&ӬU .............................................................................32 3.2.1. éQJKƭDWKӵc tiӉn ..........................................................................................32 3.2.2. éQJKƭDNKRDKӑc..........................................................................................32 3.3. NӜI DUNG NGHIÊN CӬU ..........................................................................33 &+ѬѪ1* &+ѬѪ1*75Î1+7+ӴC NGHIӊM ......................................35 4.1. KHҦ26È7;È&ĈӎNH CҨP PHӔI BÊ TÔNG CÁT ± 1ѬӞC NHIӈM MҺN .......................................................................................................................35 4.2. THӴC NGHIӊM ӬNG XӰ VÕNG-NӬT DO UӔN CHO SÀN BÊ TÔNG CÁT-1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT GFRP ........................................36 4.2.1. Bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn .......................................................................36 4.2.2. Thanh GFRP .................................................................................................40 4.3. GIA CÔNG MҮU SÀN 9¬3+ѬѪ1*3+È37+Ë1*+,ӊM .................42 4.3.1. Mүu sàn thí nghiӋm ......................................................................................42 4.3.2. Dөng cө thí nghiӋm ......................................................................................46 4.3.3. Sѫÿӗ thí nghiӋm và bӕ trí thiӃt bӏ ÿR ...........................................................47 4.3.4. Quy trình gia tҧi............................................................................................48 viii 4.4. KӂT QUҦ THÍ NGHIӊM ± NHҰN XÉT VÀ THҦO LUҰN ....................50 4.4.1. KӃt quҧ thí nghiӋm .......................................................................................50 4.4.2. KiӇu phá hoҥi và khҧ QăQJchӏu lӵc .............................................................51 4.4.3. ;iFÿӏnh cҩp tҧi giӟi hҥn cӫa trҥng thái sӱ dөng .........................................54 4.4.4. Quan hӋ lӵc ± chuyӇn vӏ (P ± į) ...................................................................56 4.4.5. Quan hӋ lӵc ± bӅ rӝng vӃt nӭt (P ± w) .........................................................58 4.4.6. Quan hӋ lӵc ± biӃn dҥng (P ± İ) ...................................................................61 4.4.7. Quan hӋ mô-men ± ÿӝ cong và chuyӇn vӏ cӫa VjQ[iFÿӏnh WKHRÿӝ cong ..63 4.4.8. Mӝt sӕ kӃt luұn vӅ kӃt quҧ nghiên cӭu thӵc nghiӋm ...................................67 &+ѬѪ1* KIӆM CHӬNG CÔNG THӬC DӴ Ĉ2È1ĈӜ VÕNG VÀ Bӄ RӜNG VӂT NӬT CӪA CҨU KIӊN BÊ TÔNG CӔT FRP HIӊN CÓ ...........69 5.1. KIӆM CHӬNG CÁC CÔNG THӬ&;È&ĈӎNH ĈӜ VÕNG CHO SÀN CÁT-1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT GFRP ........................................69 5.1.1. Các công thӭF[iFÿӏQKÿӝ võng cho cҩu kiӋn bê tông cӕt FRP ..................69 5.1.2. KiӇm chӭng và nhұn xét các công thӭF[iFÿӏnh ÿӝ võng cho sàn cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP ................................................................................77 5.2. KIӆM CHӬNG CÁC CÔNG THӬ& ;È&ĈӎNH Bӄ RӜNG VӂT NӬT CHO SÀN CÁT-1ѬӞC NHIӈM MҺN SӰ DӨNG CӔT GFRP .....................82 5.2.1. Các công thӭF[iFÿӏnh bӅ rӝng vӃt nӭt cҩu kiӋn cӕt FRP ..........................82 5.2.2. KiӇm chӭng và nhұn xét các công thӭc dӵ ÿRiQEӅ rӝng vӃt nӭt cho sàn bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn sӱ dөng cӕt GFRP .........................................................86 &+ѬѪ1* KӂT LUҰN ± KIӂN NGHӎ .......................................................89 6.1. KӂT LUҰN .....................................................................................................89 6.2. KIӂN NGHӎ ....................................................................................................90 TÀI LIӊU THAM KHҦO ....................................................................................91 PHӨ LӨC ......................................................................................................94 ix DANH MӨC CÁC KÝ HIӊU A ho̿c Ac,eff : diӋn tích hiӋu quҧ cӫa vùng bê tông xung quanh cӕt FRP, mm2; Ac : diӋn tích mһt cҳt tiӃt diӋn ngang cӫa sàn, mm2; Af : diӋn tích mһt cҳt ngang cӫa cӕt FRP, mm2; B : chiӅu rӝng tҩm sàn, mm; Ec : mô-ÿXQÿjQKӗi khi nén dӑc trөc cӫa bê tông, N/mm2; Ef , Efrp : mô-ÿXQÿjQKӗi cӫa thanh FRP, N/mm2; Es : mô-ÿXQÿjQKӗi khi kéo dӑc trөc cӫa cӕt thép, N/mm2; Icr : mô-men quán tính cӫa tiӃt diӋn nӭt, mm4; Ie : mô-men quán tính tiӃt diӋQWѭѫQJÿѭѫQJ, mm4; Ig : mô-men quán tính cӫa tiӃt diӋn nguyên, mm4; Im : mô-men quán tính tiӃt diӋn hiӋu chӍnh, mm4; K : hӋ sӕ kӇ ÿӃn ҧQKKѭӣng cӫa tҧi trӑQJYjÿLӅu kiӋn biên, [iFÿӏnh theo ACI 440.1R-15); L : chiӅu dài tҩm sàn, mm; Ma : mô-men uӕn tính toán, kNm; Mcr : mô-men gây nӭt, kNm; Pcr : cҩp tҧi gây nӭt, kN; Pser : cҩp tҧi giӟi hҥn sӱ dөng, kN; Pu : cҩp tҧi phá hoҥi, kN; ao : chiӅu dày lӟp bê tông bҧo vӋ, mm; c : chiӅu cao trөc trung hòa, mm; d : chiӅu cao làm viӋc cӫa tiӃt diӋn, mm; dc : chiӅu cao tính tӯ mһt chӏu kéo ErW{QJÿӃn tâm cӕt thép, mm; fc¶ FѭӡQJÿӝ chӏu nén cӫa bê tông, N/mm2; fc,cube FѭӡQJÿӝ chӏu nén bê tông mүu lұSSKѭѫQJ1PP2; ff : ӭng suҩt trong cӕt FRP, N/mm2; ffu , ffrpu FѭӡQJÿӝ kéo tӟi hҥn cӫa thanh FRP, N/mm2; fsp,cube FѭӡQJÿӝ kéo chҿ bê tông mүu lұSSKѭѫQJ1PP2; x h : chiӅu dày tҩm sàn, mm; kb : hӋ sӕ kӇ ÿӃn mӭFÿӝ bám dính giӳa cӕt FRP và bê tông, [iFÿӏnh theo ACI 440.1R-2006); nf : tӹ sӕ giӳa Ef/ Ec; s : khoҧng cách giӳa các cӕt FRP, mm; smax : khoҧng cách vӃt nӭt lӟn nhҩt, mm; wcr : bӅ rӝng vӃt nӭt ÿҫu tiên, mm; : bӅ rӝng vӃt nӭt dӵ ÿRiQWKHROêWKX\Ӄt ӣ JLDLÿRҥn sӱ dөng, mm; wser,pred wser,exp : bӅ rӝng vӃt nӭt theo thӵc nghiӋm ӣ JLDLÿRҥn sӱ dөng, mm; wu : bӅ rӝng vӃt nӭt lӟn nhҩt, mm; wu,pred : bӅ rӝng vӃt nӭt dӵ ÿRiQWKHROêWKX\Ӄt ӣ JLDLÿRҥn phá hoҥi, mm; wu,exp : bӅ rӝng vӃt nӭt theo thӵc nghiӋm ӣ JLDLÿRҥn phá hoҥi, mm; yt : khoҧng cách tӯ trөFWUXQJKzDÿӃn bӅ mһt chӏu kéo cӫa cҩu kiӋn, mm; M : ÿӝ cong cӫa tiӃt diӋn, = 1/r, 1/mm; į hoһc ǻ įser : chuyӇn vӏ sàn, mm; : chuyӇn vӏ WURQJJLDLÿRҥn sӱ dөng, mm; Gser,pred : chuyӇn vӏ dӵ ÿRiQWKHROêWKX\Ӄt ӣ JLDLÿRҥn sӱ dөng, mm; Gser,exp : chuyӇn vӏ theo thӵc nghiӋm ӣ JLDLÿRҥn sӱ dөng, mm; Gu : chuyӇn vӏ lӟn nhҩt, mm; įu,pred : chuyӇn vӏ dӵ ÿRiQWKHROêWKX\Ӄt ӣ JLDLÿRҥn phá hoҥi, mm; įu,exp : chuyӇn vӏ theo thӵc nghiӋm ӣ JLDLÿRҥn phá hoҥi, mm; İbar : biӃn dҥng lӟn nhҩt cӫa thanh GFRP; İconc : biӃn dҥng lӟn nhҩt cӫa bê tông; İcu : biӃn dҥng tӟi hҥn cӫa bê tông; Uf, Ufrp KjPOѭӧng cӕt FRP; Ufb, Ufrpb KjPOѭӧng cӕt FRP cân bҵng; xi DANH MӨC HÌNH ҦNH Hunh 1.1: BҧQÿӗ hành chính tӍnh BӃn Tre................................................................. 1 Hunh 1.2: BҧQÿӗ xâm nhұp mһn tӍnh BӃn Tre ........................................................... 2 Hunh 1.3: Hình ҧQKăQPzQErW{QJYjcӕt thép ......................................................... 3 Hunh 2.1: Mӝt sӕ hình dҥng vұt liӋu FRP ................................................................. 20 Hunh 2.2: Mӝt sӕ công trình sӱ dөng cӕt FRP.......................................................... 21 Hunh 4.1: BiӇXÿӗ thành phҫn hҥWÿi 1x2 ................................................................. 37 Hunh 4.2: Hình ҧQK[iFÿӏnh thành phҫn hҥt cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ ................ 37 Hunh 4.3: BiӇXÿӗ thành phҫn hҥt cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ ................................. 38 Hunh 4.4: ThiӃt bӏ ÿRQKDQKÿӝ mһn ......................................................................... 38 Hunh 4.5: Thí nghiӋPFѭӡQJÿӝ chӏu nén và chӏu kéo chҿ cӫa bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn ................................................................................................................. 40 Hunh 4.6: Mүu thanh GFRP ...................................................................................... 41 Hunh 4.7Ĉӏnh vӏ thanh GFRP trong ӕng kim loҥi .................................................. 41 Hunh 4.8: Thí nghiӋm kéo dӑc trөc thanh GFRP12 .................................................. 42 Hunh 4.9: Cҩu tҥo mүu sàn thí nghiӋm ..................................................................... 44 Hunh 4.10: Chuҭn bӏ vұWWѭ ....................................................................................... 45 Hunh 4.11: Gia công cӕp pha thép và tҥo phҷng mһt nӅn ......................................... 45 Hunh 4.12: LҳSÿһt cӕt thanh GFRP và dán cҧm biӃn (SG) ..................................... 46 Hunh 4.13: Ĉә bê tông sàn ........................................................................................ 46 Hunh 4.14: BҧRGѭӥng bê tông sàn ........................................................................... 46 Hunh 4.156ѫÿӗ bӕ trí thiӃt bӏ ÿR ........................................................................... 48 Hunh 4.166ѫÿӗ thí nghiӋm sàn .............................................................................. 48 Hunh 4.17: KiӇu phá hoҥi sàn nhóm A, ȡf = 0.57% .................................................. 52 Hunh 4.18: KiӇu phá hoҥi sàn nhóm B, ȡf = 0.68% .................................................. 53 Hunh 4.19: KiӇu phá hoҥi sàn nhóm C, ȡf = 0.9% .................................................... 53 Hunh 4.20: Tӹ sӕ Pser/Pcr theo 3 SKѭѫQJSKiS .......................................................... 55 Hunh 4.21: Tӹ sӕ Pser/Pu theo 3 SKѭѫQJSKiS ........................................................... 55 Hunh 4.22: Quan hӋ lӵc - chuyӇn vӏ giӳa nhӏp (P ± į) ............................................. 57 xii Hunh 4.23: Quan hӋ lӵc ± bӅ rӝng vӃt (P ± w).......................................................... 59 Hunh 4.24: Khoҧng cách vӃt nӭt lӟn nhҩt ................................................................. 60 Hunh 4.25: Quan hӋ lӵc - biӃn dҥng cӕt dӑc (P ± İbar) .............................................. 62 Hunh 4.26: Quan hӋ lӵc ± biӃn dҥng bê tông (P-İconc) .............................................. 63 Hunh 4.27: Quan hӋ mô men ± ÿӝ cong (M ± ij) ...................................................... 65 Hunh 4.28: Quan hӋ mô-men ± chuyӇn vӏ WKHRSKѭѫQJSKiSVjQQKyP$ȡf = 0.57%) ....................................................................................................................... 66 Hunh 4.29: Quan hӋ mô-men ± chuyӇn vӏ WKHRSKѭѫQJSKiSVjQQKyP%ȡf = 0.68%) ....................................................................................................................... 66 Hunh 4.30: Quan hӋ mô-men ± chuyӇn vӏ WKHRSKѭѫQJSKiSVjQQKyP&ȡf = 0.9%) ......................................................................................................................... 67 Hunh 5.1: Ĉӝ võng sàn thӵc nghiӋm (įser,exp) và lý thuyӃt (įser,pred) ӣ trҥng thái giӟi hҥn sӱ dөng ............................................................................................................... 79 Hunh 5.2: Tӹ sӕ ÿӝ võng lý thuyӃt/ thӵc nghiӋm (įser,pred/ įser,exp) ӣ trҥng thái giӟi hҥn sӱ dөng ............................................................................................................... 79 Hunh 5.3: Ĉӝ võng sàn thӵc nghiӋm (įu,exp) và lý thuyӃt (įu,pred) ӣ trҥng thái tӟi hҥn ................................................................................................................................... 80 Hunh 5.4: Tӹ sӕ ÿӝ võng lý thuyӃt/ thӵc nghiӋm (įu,pred/ įu,exp) ӣ trҥng thái tӟi hҥn 81 Hunh 5.5: BӅ rӝng vӃt nӭt theo thӵc nghiӋm (wser,exp) và lý thuyӃt (wser,pred) ӣ trҥng thái giӟi hҥn sӱ dөng ................................................................................................. 87 Hunh 5.6: Tӹ sӕ bӅ rӝng vӃt nӭt lý thuyӃt/ thӵc nghiӋm (wser,pred/ wser,exp) ӣ trҥng thái giӟi hҥn sӱ dөng ........................................................................................................ 87 Hunh 5.7: BӅ rӝng vӃt nӭt sàn theo thӵc nghiӋm (wu,exp) và lý thuyӃt (wu,pred) ӣ trҥng thái tӟi hҥn ................................................................................................................. 88 Hunh 5.8: Tӹ sӕ bӅ rӝng vӃt nӭt lý thuyӃt/ thӵc nghiӋm (wu,pred/ wu,exp) ӣ trҥng thái ................................................................................................................................... 88 xiii DANH MӨC BҦNG Bҧng 2.1ѬXQKѭӧFÿLӇm thanh FRP...................................................................... 19 Bҧng 2.2: ĈһFWtQKFѫ lý thanh FRP và thép ............................................................ 20 Bҧng 4.1: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫDÿix2............................................... 36 Bҧng 4.2: Bҧng phân tích thành phҫn hҥt cӫa cát nhiӉm mһn mô-ÿXQ .............. 38 Bҧng 4.3: Thành phҫQFѫ lý mүu Qѭӟc nhiӉm mһn.................................................. 39 Bҧng 4.4: Cҩp phӕi bê tông cát-Qѭӟc nhiӉm mһn .................................................... 39 Bҧng 4.5: Tәng hӧp kӃt quҧ FѭӡQJÿӝ chӏu nén và kéo chҿ mүu thí nghiӋm (tuәi 28 ngày) .......................................................................................................................... 39 Bҧng 4.6: Thông sӕ kӻ thuұt thanh GFRP ................................................................ 40 Bҧng 4.7: KӃt quҧ thí nghiӋm kéo dӑc trөc thanh GFRP ......................................... 42 Bҧng 4.8: Các thông sӕ cӫa mүu sàn thí nghiӋm ...................................................... 43 Bҧng 4.9Ĉһc tính kӻ thuұt cӫa cҧm biӃn ÿLӋn trӣ .................................................. 47 Bҧng 4.10: Tәng hӧp kӃt quҧ thí nghiӋm ................................................................. 50 Bҧng 4.11: Tҧi giӟi hҥn sӱ dөQJWtQKWKHRFiFSKѭѫQJSKiSNKiFnhau.................. 54 Bҧng 5.1: Các công thӭc WtQKÿӝ võng cҩu kiӋn bê tông cӕt FRP ............................ 70 Bҧng 5.2: Ĉӝ võng sàn dӵ ÿRiQӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn sӱ dөng ................................. 73 Bҧng 5.3: Ĉӝ võng sàn dӵ ÿRiQӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn sӱ dөng (tiӃp theo) ............... 74 Bҧng 5.4: Ĉӝ võng sàn dӵ ÿRiQӣ JLDLÿRҥn tӟi hҥn ................................................ 75 Bҧng 5.5: Ĉӝ võng sàn dӵ ÿRiQӣ JLDLÿRҥn tӟi hҥn (tiӃp theo) ............................... 76 Bҧng 5.6: Mӝt sӕ công thӭc tính toán bӅ rӝng vӃt nӭt ............................................. 82 Bҧng 5.7: BӅ rӝng vӃt nӭt dӵ ÿRiQӣ JLDLÿRҥn giӟi hҥn sӱ dөng ............................ 84 Bҧng 5.8: BӅ rӝng vӃt nӭt dӵ ÿRiQӣ JLDLÿRҥn tӟi hҥn ............................................ 85 Bҧng PL.1: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-A (1) ................................................. 94 Bҧng PL.2: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-A (2) ................................................. 95 Bҧng PL.3: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-A (3) ................................................. 96 Bҧng PL.4: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-B (1).................................................. 97 Bҧng PL.5: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-B (2).................................................. 99 Bҧng PL.6: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-B (3)................................................ 100 xiv Bҧng PL.7: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-C (1)................................................ 101 Bҧng PL.8: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-C (2)................................................ 103 Bҧng PL.9: Sӕ liӋu thí nghiӋm sàn S1.3-SW-C (3)................................................ 105 xv DANH MӨC CÁC CHӲ VIӂT TҲT ACI American Concrete Institute BTCT Bê tông cӕt thép CFRP Carbon Fibre Reinforced Polymers CNR DT 203-2006 National Research Center of Italy COV HӋ sӕ biӃn thiên CSA Canadian Standards Association FRP Fibre Reinforced Polymers GFRP Glass Fibre Reinforced Polymers ISIS Intelligent Sensing for Innovative Structures Mean Giá trӏ trung bình STD Ĉӝ lӋch chuҭn TCVN Tiêu chuҭn ViӋt Nam Trang 1 &+ѬѪ1* GIӞI THIӊ8Ĉӄ TÀI BӃn Tre là tӍnh thuӝc khu vӵFĈӗng bҵng sông Cӱu Long vӟi chiӅu dài bӡ biӇn khoҧng 65 km, là mӝWWURQJEDÿӗng bҵng trên thӃ giӟi ҧQKKѭӣng lӟn nhҩt do biӃQÿәi khí hұu và Qѭӟc biӇn dâng, các huyӋn ven biӇQ%uQKĈҥi, Ba Tri, Thҥnh Phú là mӝt trong nhӳng vùng ven biӇn chӏu ҧQKKѭӣng trӵc tiӃp. 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 bҳt ÿҫu tӯ WKiQJÿӃQWKiQJGѭѫQJOӏch hҵQJQăPÿӝ mһn cao nhҩt trong tháng 02-ÿR ÿѭӧFJOtWÿӝ mһn thҩp nhҩt tӯ 3-JOtWYjRWKiQJ7URQJFiFWKiQJÿӝ mһn cao nhҩWQѭӟc mһn theo các cӱa sông thâm nhұSVkXYjRÿҩt liӅn tӯ ÿӃn 70 km (khoҧng ÿӝ mһn này nҵm trong khoҧQJYQJQѭӟc lӧ'RÿyYjRmùa mһn không chӍ ҧQKKѭӣng ÿӃn quá trình sҧn xuҩt nông nghiӋp mà còn ҧQKKѭӣQJÿӃn tiӃQÿӝ WKLF{QJFNJQJQKѭJLi thành các công trình dân dөng tҥi các vùng sâu, vùng xa thiӃXQѭӟc ngӑWÿӇ chӃ tҥo các cҩu kiӋQErW{QJ[LPăQJ Hunh 1.1: %ҧQÿӗKjQKFKtQKWӍQK%ӃQ7UH HiӋn nay ӣ ViӋt Nam nói chung và miӅn Nam nói riêng, FiWYjQJYjQѭӟc ngӑt ÿѭӧc dùng ÿӇ chӃ tҥo các cҩu kiӋn bê tôQJ [L PăQJ WURQJ FiF F{QJ WUuQK GkQ GөQJ QKѭQJ nguӗn cát vàng chӍ có ӣ mӝt sӕ QѫL WUrQ FiF V{QJ VXӕL ÿҫu nguӗQ Ĉӗng Nai, An *LDQJ«, vҩQÿӅ khai thác và vұn chuyӇn cát vàng tӯ FiFQѫLÿyÿӃn các tӍnh ven biӇn Trang 2 Nam Bӝ nói chung và các huyӋn ven biӇn cӫa tӍnh BӃn Tre nói riêng có cӵ ly vұn chuyӇn lӟn, vì vұ\OjPWăQJJLiWKjQKYұt liӋXNKLÿӃQFKkQF{QJWUuQK7URQJNKLÿyQJXӗn cát ven biӇn tҥi các tӍnh Nam Bӝ trӳ Oѭӧng rҩt lӟQFKѭDÿѭӧc khai thác sӱ dөng nên viӋc nghiên cӭu sӱ dөng cát nhiӉm mһn thay thӃ FiWYjQJÿӇ chӃ tҥRErW{QJ[LPăQJFyê QJKƭDUҩt lӟn trong vҩQÿӅ giҧm giá thành vұt liӋXÿҧm bҧo tiӃQÿӝ thi công, giҧm khó NKăQWURQJNKkXNKDLWKiFYjYұn chuyӇQÿӃn vùng sâu vùng xa, không làm cҥn kiӋt nguӗQWjLQJX\rQFiWWURQJÿLӅu kiӋn khai thác quá mӭc dүQÿӃn sҥt lӣ bӡ sông xҧy ra WKѭӡng xuyên trong thӡi gian qua. Mһt khác, theo dӵ báo cӫDĈjL.KtWѭӧng Thӫ\YăQWӍnh BӃn Tre, tӯ cuӕi tháng 11/2019, ÿӝ mһQÅ[kPQKұSYjRÿҩt liӅn cách các cӱa sông chính tӯ 28 - NPĈӝ mһQÅ sӁ tiӃp tөc lҩn sâu YjRÿҩt liӅQWăQJGҫn lên tӯ cuӕLWKiQJNpRGjLÿӃn tháng 7URQJÿyÿӝ mһn xâm nhұp sâu nhҩt sӁ xuҩt hiӋQWURQJFiFQJj\ÿҫu tháng 3/2020 vӟi khoҧng cách 50 - 56km. Hunh 1.2: %ҧQÿӗxâm QKұSPһQWӍQK %ӃQ7UH (WӯQJj\ÿӃQ Trong nhӳQJQăPJҫQÿk\ÿӇ ÿiSӭng nhu cҫu vӅ phát triӇn kinh tӃ tҥi các huyӋn ven biӇn cӫa TӍnh, nhiӅu công trình hҥ tҫng kӻ thuұt, cөm công nghiӋp, hӋ thӕng kênh« ÿmÿѭӧFÿҫXWѭTuy nhiên tình trҥng suy giҧm tuәi thӑ công trình bê tông cӕt thép làm viӋFWURQJP{LWUѭӡQJQѭӟc mһn rҩWÿiQJÿӇ quan tâm. Thӵc tӃ tҥLÿӏDSKѭѫQJÿmFy Trang 3 nhiӅu công trình mӟi xây dӵQJÿѭӧc gҫQQăPÿmSKiÿLOjPPӟi mһc dù tuәi thӑ cӫa loҥLF{QJWUuQKQj\WUrQQăP a) ĂQPzQbê tông và cӕt thép (cҧng cá Ba Tri, huyӋn Ba Tri) b) ĂQPzQFӕt thép (chӧ Giӗng MiӉu, huyӋn Thҥnh Phú) Hunh 1.3: +uQKҧQKăQPzQErW{QJYjFӕWWKpS 7Uѭӟc nhӳng thӵc trҥng nêu trên, mӝt trong nhӳQJEѭӟFÿLTXDQWUӑng mang tính bӅn vӳQJÿӇ tiӃt kiӋm nguӗQWjLQJX\rQQѭӟFÿDQJGҫn trӣ lên khan hiӃm là cҫn phҧi giҧm thiӇXÿӃn mӭc có thӇ viӋc sӱ dөQJQѭӟc sҥch cho sҧn xuҩt bê tông và giҧi pháp Qѭӟc biӇQÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ thay thӃ Qѭӟc trӝn cho bê tông có thӇ là giҧi pháp khҧ WKL1ѭӟc biӇn chӭDKjP Oѭӧng 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 vұ\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 dүQÿӃQăQPzQ cӕt thép trong kӃt cҩu bê tông (Angst và cӝng sӵ 2009, Fernandez và cӝng sӵ 2016). Sӵ Trang 4 WiFÿӝng cӫa các ion clorua (Cl-) hiӋn hӳXWURQJQѭӟc biӇn hoһFÿѭӧc khuӃch tán tӯ môi WUѭӡng ngoài vào bê tông sӁ phá vӥ lӟp màng bҧo vӋ trên cӕWWKpSYjWK~Fÿҭy quá trình ăQPzQSKiWWULӇn, ngoài ra các ion sunfat (SO42-WURQJQѭӟc biӇQWѭѫQJWiFYӟi các hӧp chҩt thӫy hóa cӫD[LPăQJ tҥRUDNKRiQJWUѭѫQJQӣ (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 bӣL ăQ mòn cӫa cӕt thép trong các kӃt cҩu bê tông ÿѭӧc nhìn nhұn là mӝt trong các nguyên nhân chính làm giҧPÿӝ bӅn và tuәi thӑ cӫa công trình. 7K{QJWKѭӡng, bê tông cung cҩSP{LWUѭӡng an toàn và bҧo vӋ cho cӕt thép không bӏ ăQPzQJӑLOj³FѫFKӃ tӵ bҧo vӋ thө ÿӝQJ´YjVӵ bҧo vӋ này sӁ không còn tác dөng khi có sӵ hiӋn diӋn cӫa Clorua (Cl-WURQJErW{QJQKѭÿmÿӅ cұp ӣ trên. Do vұy, mӝt giҧLSKiSÿѭӧFÿӅ xuҩt là kӃt hӧp giӳDErW{QJQѭӟc biӇQYjJLDFѭӡng loҥi cӕt chӏu lӵc có khҧ QăQJFKӕQJăQPzQQKѭ thanh polymer 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 ăQPzQFyWӹ lӋ FѭӡQJÿӝ trên trӑQJOѭӧng cao, khҧ QăQJWӵ nӝi soi nhӡ vào các cҧm biӃn sӧLTXDQJÿѭӧc lӗng ghép vào cҩu trúc bên WURQJÿDQJQәLOrQQKѭPӝt dҥng cӕt chӏu lӵc thông minh có thӇ thay thӃ cho cӕt thép truyӅn thӕng trong kӃt cҩu bê tông Qѭӟc/cát biӇQÿӇ giҧi quyӃt bài toán chӕQJăQPzQ cӕt thép. Do hiӋu quҧ vӅ giá thành và tính phә biӃQKѫQVRYӟi các vұt liӋu cùng loҥi khác nên cӕt thanh sӧi thӫ\WLQK*)53ÿѭӧc lӵa chӑn trong nghiên cӭu này. &KRÿӃn hiӋn này, giҧi pháp dùng cӕt thanh GFRP thay cho cӕWWKpSWURQJErW{QJÿm ÿѭӧc trình bày nhiӅu trong các nghiên cӭu. VҩQÿӅ võng ± nӭt là mӝt vҩQÿӅ quan trӑng cӫa loҥi kӃt cҩu mӟi này do cӕt GFRP có mô-ÿXQÿjQKӗi thҩp nên gây biӃn dҥng lӟn. Mӝt sӕ các nghiên cӭXOLrQTXDQÿӃn ÿӝ võng và ӭng xӱ nӭt cӫa bê tông cӕW*)53ÿm ÿѭӧc thӵc hiӋQQKѭFӫa Masmoudi và cӝng sӵ (1998), Pecce và cӝng sӵ (2000), Toutanji và Saafi (2000), Salakawy và cӝng sӵ (2002), Toutanji và Deng (2002), Al-Sunna và cӝng sӵ (2006), Rafi và Nadjai (2009), Barris và cӝng sӵ (2009), Youssef và cӝng sӵ (2009), Soric và cӝng sӵ (2010), Al-Sunna và cӝng sӵ (2012), Kabashi và cӝng sӵ (2018). Tuy nhiên, các nghiên cӭu vӅ ÿӝ võng và ӭng xӱ nӭt cӫa cҩu kiӋn bê tông cӕt