Nghiên cứu tính toán độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt hỗn hợp thép và polyme cốt sợi thủy tinh theo TCVN 5574:2018

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu tính toán độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt hỗn hợp thép và polyme cốt sợi thủy tinh theo TCVN 5574:2018 trình bày khảo sát độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP với các thông số thay đổi, đã so sánh độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP với độ võng dầm bê tông cốt thép và dầm bê tông cốt sợi thủy tinh thuần túy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tính toán độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt hỗn hợp thép và polyme cốt sợi thủy tinh theo TCVN 5574:2018

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2022, 16 (3V): 74–85 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG NGẮN HẠN DẦM BÊ TÔNG CỐT HỖN HỢP THÉP VÀ POLYME CỐT SỢI THỦY TINH THEO TCVN 5574:2018 Phan Minh Tuấna,∗, Trần Việt Tâma a Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 04/5/2022, Sửa xong 28/6/2022, Chấp nhận đăng 29/6/2022 Tóm tắt Thanh cốt sợi thủy tinh (GFRP) có cường độ cao nhưng mô đun đàn hồi thấp, khiến dầm bê tông cốt GFRP thuần túy thường có độ võng lớn. Việc sử dụng kết hợp cốt thép và cốt GFRP sẽ giúp cải thiện vấn đề này. Tuy nhiên, việc xác định độ võng dầm bê tông cốt hỗn hợp thép và GFRP (cốt SGFRP) hiện chưa có tiêu chuẩn hướng dẫn. Dựa theo các quan hệ ứng suất-biến dạng của vật liệu theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2018, bài báo trình bày một phương pháp xác định độ võng ngắn hạn bằng các nghiên cứu lý thuyết. Qua đó nghiên cứu đã khảo sát độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP với các thông số thay đổi, đã so sánh độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP với độ võng dầm bê tông cốt thép và dầm bê tông cốt sợi thủy tinh thuần túy. Từ khoá: cốt GFRP; cốt thép; cốt hỗn hợp thép và GFRP; độ võng ngắn hạn; TCVN 5574:2018. RESEARCH ON CALCULATION SHORT-TERM DEFLECTION OF REINFORCED CONCRETE BEAM USING HYBRID (STEEL AND GFRP) BARS CONFORMING TO TCVN 5574:2018 Abstract The glass fiber reinforcement polymer (GFRP) has a high yield strength but a low elastic modulus, causing the pure GFRP reinforced concrete (RC) beams to have a large deflection. Using a combination of steel and GFRP bars will help to improve this. However, prediction of the deflection of RC beams using hybrid (steel and GFRP) bars (denoted as SGFRP bars) has not been implemented in any common design codes. Based on a theoretical study using the stress-strain relationship of materials proposed in TCVN 5574:2018, this paper presents a method to predict the short-term deflection of the SGFRP RC beams. The authors then conduct a parametric study to investigate the short-term deflection of SGFRP RC beams with different parameters. The results of the short-term deflection of three types of beams (SGFRP RC beam, normal RC beams, and pure GFRP RC beam) are then compared. Keywords: GFRP bar; steel bar; hybrid (steel and GFRP) bars; short-term deflection; TCVN 5574:2018. https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2022-16(3V)-06 © 2022 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) 1. Giới thiệu Thanh polyme cốt sợi thủy tinh GFRP (Glass fiber reinforcement polymer) với cường độ cao, trọng lượng nhẹ, không bị ăn mòn và có giá thành thấp hứa hẹn là vật liệu mới thay thế cho cốt thép truyền thống [1, 2]. Tuy nhiên trong thực tế, do cốt GFRP có mô đun đàn hồi thấp (chỉ bằng khoảng 1/4 của cốt thép), dầm bê tông cốt GFRP thuần túy thường bị võng lớn, vượt quá giới hạn sử dụng ∗ Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: tuanpm@huce.edu.vn (Tuấn, P. M.) 74
Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng làm hạn chế khả năng ứng dụng của loại vật liệu này [3]. Để khắc phục vấn đề này thường phải tăng kích thước dầm hoặc bố trí thêm nhiều cốt GFRP, điều này làm tăng giá thành và khiến cốt GFRP khó đưa vào áp dụng trong thực tế. Một giải pháp giúp cải thiện vấn đề này đã được đề xuất là sử dụng cốt GFRP kết hợp với cốt thép tạo ra một vật liệu mới, vật liệu cốt hỗn hợp thép và GFRP (cốt SGFRP) [4]. Các nghiên cứu về dầm bê tông cốt SGFRP rất được quan tâm trong những năm gần đây cả về thực nghiệm lẫn lý thuyết. Từ những công bố về nghiên cứu thực nghiệm của Tan [4] , Aiello và Ombres [5], Lau và Pam [6], . . . , các nhà khoa học đã tiến tới tổng quát hóa bằng các nghiên cứu lý thuyết. Có thể kể đến các nghiên cứu lý thuyết của Leung [7] vào năm 2004, Jia và cs. [8] năm 2014, Ge và cs. [9] năm 2015, Pang và cs. [10] năm 2015 và Kheyrodin & Maleki [11] năm 2017. Các nghiên cứu này đều dựa trên công thức đề xuất trong tiêu chuẩn ACI 440.1R-06 [2] của Branson để chính xác hóa công thức tính độ võng dầm bê tông cốt hỗn hợp qua giá trị mô men quán tính hiệu quả Ie theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ. Đây là cách làm đi từ thực nghiệm và hoàn thiện công thức tính toán có sẵn nên khả năng ứng dụng các công thức còn hạn chế, chỉ phù hợp với một phạm vi hẹp. Ở Việt Nam, các nghiên cứu tính toán lý thuyết về độ võng của loại dầm này còn khá hạn chế. Trong TCVN 5574:2018, trình bày tính toán độ võng dầm bê tông cốt thép trên cơ sở xác định độ cong của dầm (giá trị nghịch đảo của độ cứng). Độ cứng của dầm theo công thức sức bền vật liệu là EI được thay bằng độ cứng chống uốn D có kể đến sự thay đổi độ cứng ở những vùng dầm bị không nứt và nứt, thường được chính xác hóa qua hệ số thực nghiệm ψ s . Tiêu chuẩn Việt Nam chưa đề cập đến tính toán độ võng dầm bê tông cốt SGFRP. Trong nghiên cứu của Tuấn [12] đã trình bày tính toán khả năng chịu mô men uốn của dầm bê tông cốt SGFRP theo TCVN 5574:2018 [13]. Nghiên cứu này kế thừa và hoàn thiện nghiên cứu trước đó, đề xuất một cách tính toán độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP theo TCVN 5574:2018 có bổ sung thêm ảnh hưởng của biến dạng bê tông vùng kéo và cốt dọc chịu nén A0s . Qua đó có thể khảo sát độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP với các thông số thay đổi. So sánh độ võng ngắn hạn dầm bê tông cốt SGFRP với độ võng dầm bê tông cốt thép và dầm bê tông cốt sợi thủy tinh GFRP thuần túy. 2. Lý thuyết tính toán độ võng ngắn hạn của dầm bê tông cốt SGFRP Như đã biết, việc tính toán độ võng dầm bê tông cốt thép ngắn hạn là một công việc phức tạp do bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố như kích thước tiết diện, ảnh hưởng của việc bố trí cốt dọc, ảnh hưởng của vật liệu, sự làm việc chung giữa cốt thép và cốt GFRP, ảnh hưởng của vết nứt làm thay đổi độ cứng. . . Bài báo này đề xuất một một phương pháp tính toán thực hành đơn giản để tính toán độ võng ở giữa dầm với các giả thiết: tiết diện sau khi biến dạng vẫn phẳng, ứng suất trong bê tông, cốt thép và cốt GFRP được xác định từ đường cong ứng suất biến dạng, giả thiết độ cứng dầm không thay đổi trong suốt chiều dài dầm và độ cứng dầm được lấy bằng độ cứng nhỏ nhất ở giữa dầm. Quan hệ ứng suất-biến dạng của vật liệu theo TCVN 5574:2018 [13, 14] và tiêu chuẩn SP 295.1325800.2017 [15] được biễu diễn như Hình 1. Trong đó σb và εb lần lượt là ứng suất nén và biến dạng nén của bê tông; Rb là cường độ chịu nén tính toán của bê tông ở trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa); Eb là mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén (MPa); εb1 là biến dạng nén tương đối σb1 0,6Rb của bê tông, εb1 = = ; εb0 là biến dạng tương đối giới hạn của bê tông khi nén đều ứng Eb Eb với ứng suất trong bê tông đạt tới cường độ tính toán Rb , εb0 = 0,002 khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng; εb2 là biến dạng nén tương đối giới hạn của bê tông khi nó bị phá hoại, lấy bằng 0,0035 đối với bê tông nặng; σ s là ứng suất kéo của cốt thép; ε s là biến dạng kéo của cốt thép; R s là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép ở trạng thái giới hạn thứ nhất (MPa); E s là mô đun đàn hồi của cốt thép 75
được được được xácxác xác được địnhđịnh xác định từ từ từ định đường đường từ đường cong đường cong cong ứng cong ứngứng suất suất ứng suất biến biến suất biến dạng, dạng, biến dạng, giảgiả giả dạng, thiết thiết giả thiết độ độ độ thiết cứng cứng độ cứng dầm dầm cứng dầm không không dầm không thay không thaythay đổiđổi đổi thay đổi trong trong trong suốt suốt trong suốt chiều chiều suốt chiều dàidài dài chiều dầmdầm dài dầm và và và dầmđộ độ độvà cứng cứng độ cứng dầm cứng dầmdầm dầmđược được được lấylấy lấy được bằng lấy bằngbằng độ độ độ bằng độcứng cứng cứng nhỏnhỏ nhỏ cứng nhỏnhất nhất nhất ở ởgiữa ởở giữa nhất giữa dầm. giữa dầm.dầm. dầm. Quan Quan Quan hệhệ hệ Quanứngứng hệ ứng suất-biến suất-biến ứng dạng suất-biến suất-biến dạngdạngcủacủa của dạng vật của vậtvật liệu vật liệu liệu theotheo liệu theo TCVN TCVN theo TCVN TCVN 5574:2018 5574:2018 5574:2018 5574:2018 [13, [13, [13, 14]14] 14] [13, 14]và và và vàtiêu tiêu tiêu tiêu chuẩn chuẩn chuẩn SPSP 295.1325800.2017 SP 295.1325800.2017 chuẩn SP 295.1325800.2017 Tuấn, 295.1325800.2017 P. [15] [15] M., được được [15] [15] đượcđược Tâm, T. biễu biễu diễn biễu biễu V. / Tạp diễn như diễn diễn chí Khoa như như Hình Hình 1. như Hình học Công Hình 1. 1. 1. nghệ Xây dựng bb b b bt bt bt bt Rbb R bR b R RbtbtR btR bt R 0,6R 0,6R 0,6R bb0,6R b b 0,6R 0,6R 0,6R 0,6R bt bt bt bt bb b b bt bt bt bt 00 0 b1 0 b1 b1 b1 b0 b0 b0 b2 b0b2 b2 b2 00 0bt1 bt10 bt1bt1 bt0 bt0 bt0 bt2 bt0 bt2 bt2bt2 (a)(a) Bê Bêtông vùngnénnén (b)(b) (b) Bê tông vùng (a) Bê tông vùng nén (b) Bê tông vùng kéokéo kéo (a) (a) Bê Bêtông tông vùng tông vùng nén vùng nén (b)Bê Bê Bêtông tông vùng tông vùng kéo vùng kéo ss s s ff f f Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây f u dựng f u f u HUCE 2022 fu R Rss R s R s ứng suất trong bê tông đạt tới cường độ tính toán Rb , e b 0 = 0,002 khi có tác dụng ngắn hạn của tải trọng; e b 2 là biến dạng nén tương đối giới hạn của bê tông khi nó bị phá hoại, ss s s ff f f lấy bằng 0,0035 00đối0 với s2 s2ss2s là ứng 0suất 0kéo của cốt f u f u e s là biến dạng s0 bê 0s0 tông nặng; s0 s0 s2 0 0 ff uuthép; kéo của cốt thép; Rs là (c)cường (c) Cốtđộ CốtCốt (c) chịu kéo tính toán(d) thép thépthép của cốtCốt Cốt (d) (d)thép Cốt ở GFRP trạng thái giới hạn thứ GFRP GFRP (c) thép (c) Cốt Cốt thép (d) GFRP (d) Cốt Cốt GFRP nhất (MPa); Es là mô đun đàn hồi hệ củaứng cốtsuất-biến thép (MPa); e s 0 các là biến dạng giãn dài tương Hình Hình 1. 1. Quan Hình HìnhHình 1. 1. Quan 1. hệ QuanQuan ứng Quan hệ hệ ứng hệ ứng suất-biến ứngsuất-biến dạng suất-biến suất-biến dạngcủa dạng dạng của củacủa dạng các vật vật củacác các các vật liệu liệu vậtvậtliệu liệu liệu đối của cốt thép khi ứng suất đạt tới cường độ tính toán Rs ; e s 2 là biến dạng nén tương trong trong trong đó trong đối đó sscốt đó bbsvà đó vàsvàe bvà bedạng elấy lần b lầnbe lượt lần lần lượt là lượt lượt là ứng là là ứng ứngsuất ứng ssuấtsuấtnén nénnén suất và nén và biến vàvà biến dạng biến dạng biến dạng nén dạng nénnéncủa nén của bê của của bê tông; bêetông; bê tông; R bb là tông; Rbiến RbR là cường làb làcường cường cường (MPa); εcủa s0 là bthép, biến bbằng giãn 0,025; dài tương f là của đối cườngcốt độ chịu thép khikéo ứngcủasuấtcốt đạtGFRP; tới f là cường độ tính dạng toán R s ; ε s2 độ làchịu độđộ độ chịu biến kéo nén chịu chịu nén nén dạng của tính nén tính nén cốt toán tính tính toántoán tương GFRP; của Ecủa toán của đối bê của bê của là mô tông bê bê tôngtông cốt đun ởở trạng tông ở lấy ởtrạng trạng thép, đàn hồi thái trạng thái bằng của giới thái thái giới 0,025; cốt hạn giới hạn GFRP;f thứ σhạn giới hạn thứ là nhất thứthứ nhất e cường là biến (MPa); nhất nhất(MPa); (MPa); độ E (MPa); chịu dạng kéo là Eđối Ebbcủa tương là mô bElàcốt mô mô b là đun môđun đun đun GFRP; giới εf f fu làhồibiếnban dạng kéocủacủabêcốttông GFRP; f là(MPa); Enén eebb11elà mô đun đàn hồibiếncủa cốt GFRP; ε f u là biến dạngbêtương đối giới đàn đàn đàn hạn đàn hồi hồihồi cốtban hạn ban cốt GFRP. đầu đầuđầu ban GFRPđầu của của của bê bê bê tôngtôngkhi khikhi tông khi nén nénnén(MPa); (MPa);(MPa); làbe1biến là dạng biến dạng b1 là biến dạng nén dạng tương nénnén nén tương tươngđối tương của đốiđối của củatông, đốicủa bê bêbêtông, tông, tông, sDựa bb1s bs 0,6 R 0,6bb R eeb1e==b1es= 0,6 R0,6 R hệ Dựa vào các quan ứng suất biến dạng trên ta đi thiết lập các bước tính toán cho dầm bê tông 1== = 1vào b1 các = = ;; bee;bb0e;là quan hệ biến làe ứng là là biến suất dạng biến biến dạng biến dạngdạngdạng tương tương tương trên đối tương đối giới đối tagiới đối giới đi thiết hạn giới hạn hạn lập của của bê của hạn các của bê bêbước tông tông bê tông khi tông khi tính nén khi toán khi nén đều nén cho ứng đều nén đều dầm đều ứng với ứng ứng với với với E b1 b1cốt SGFRP. Eb E bê tông E b b E Hình E cốt b E 2 thể E SGFRP. b b b 0 b 0 hiện b 0 sơ đồ ứng suất dầm bê tông cốt SGFRP. Hình 2 thể hiện sơ đồ ứng suất dầm bê tông cốt SGFRP. b b h's A's b 33 3 3 Ts' xi s' hi x i C h hf hs h ti xti ti As s Ts Af f Tf b Hình Hình2.2.Sơ Sơđồ đồ ứng suấtcủa ứng suất củadầm dầmbêbê tông tông cốtcốt SGFRP SGFRP Tiến hành chia tiết diện dầm được thành các phần nhỏ hơn có chiều cao là hi . Ứng với Tiến hành chia tiết diện dầm được thành các phần nhỏ hơn có chiều cao là hi . Ứng với mỗi biến mỗi biếntrước dạng εb cho dạngcủae b cho trướcmột bê tông, củagiá bê trị tông, một chiều giáx trị cao chiều cách (khoảng cao xtừ(khoảng mép ngoàicách từ mép cùng của bê tông chịungoài nén đến cùng của bê tông chịu nén đến trục trung hòa) ban đầu được giả thiết. Dựa trêndạng của trục trung hòa) ban đầu được giả thiết. Dựa trên giả thiết tiết diện phẳng, biến giả thiết tiết diện phẳng, biến dạng của mỗi phần chia của bê tông e i được xác định theo công thức: 76 x - xi ei = eb (1) x xti
Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng mỗi phần chia của bê tông εi được xác định theo công thức: x − xi εi = εb (1) x xti εti = εb (2) x trong đó xi là khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến trọng tâm phần tử bê tông thứ i. Giả thiết bê tông dính chặt (perfect bond) với cốt chịu lực, biến dạng trong cốt thép ε s , ε0s và biến dạng ε f trong cốt GFRP được xác định từ công thức: x − h0s ε0s = εb (3) x hs − x εs = εb (4) x hf − x εf = εb (5) x trong đó h s , h0s và h f lần lượt là khoảng cách từ mép bê tông chịu nén đến trọng tâm cốt thép chịu kéo, cốt thép chịu nén và trọng tâm cốt GFRP. Dựa vào phương trình quan hệ ứng suất và biến dạng của bê tông ta có thể xác định được ứng suất σbi , σbti của phần tử bê tông chịu nén và bê tông chịu kéo thứ i. Hợp lực của bê tông C được xác định bằng công thức sau: Xn C= (σbi bhi − σbti bhti ) (6) i=1 trong đó b, hi , hti lần lượt là bề rộng dầm, chiều dầy (chiều cao) của phần tử bê tông nén thứ i và bê tông kéo thứ i h hi = (7) n h−x hti = (8) n trong đó h là chiều cao dầm và n là tổng số phần tử chia nhỏ của dầm. Giá trị chiều cao vùng nén của phần tử bê tông nén và kéo thứ “i” được tính theo công thức: xi = (i − 0,5)hi (9) xti = (i − 0,5)hti (10) Lực kéo T s trong cốt thép, T f trong cốt GFRP và lực nén T s0 trong cốt thép chịu nén được xác định lần lượt theo các công thức: T s = E sεs As (11) T f = Ef εf Af (12) T s0 = E s ε0s A0s (13) trong đó A s , A0s , A f lần lượt là diện tích của cốt thép chịu kéo, cốt thép chịu nén và cốt GFRP. 77
GFRP. Thiết lập phương trình cân bằng lực, ta có: C + Ts' = T f + Ts (14) Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng n s bibh Thiết lập phương trình cân bằng lực, ta có: å i + As Ese s = As Es e s + Af E f e f ' i =1 ' (15) C + T s0 = T s + T f (14) Từ phương trình (15) ta sẽ xác định được chiều cao x ứng với mỗi biến dạng nén e b , n bằng cách chạy lặp dần x cho 0 C + T ' - T - T tiến dần tới bằng 0. σbitới bhi khi + Agiá trị X s E s ε s = A s Ess ε s + f A f sE f ε f 0 (15) i=1 Độ cong của dầm j ứng với mỗi giá trị x và e b được xác định từ công thức: Từ phương trình (15) ta sẽ xác định được chiều cao x ứng với mỗi biến dạng nén εb , bằng cách chạy lặp dần x cho tới khi giá trị C + T s0 −jT=f e−b T/ sxtiến dần tới bằng 0. (16) Độ cong của dầm ϕ ứng với mỗi giá trị x và εb được xác định từ công thức: Với giả thiết độ cứng dầm không thay đổi trong suốt chiều dài dầm và độ cứng dầm được lấy bằng độ cứng nhỏ nhất ở giữa ϕdầm, = εbkhi /x xác định được độ cong j của tiết diện (16) giữa Với giảdầm, thiếttađộcócứng thể dầm tính được khôngđộ võng thay f ở giữa đổi trong suốtdầm chiều của dàidầm dầmđơn giản và độ nhịp cứng dầmL được chịu lấy hai bằng lực nhỏ độ cứng tập trung nhất ởvới giữanhịp dầm,chịu khi cắt xácbằng a theo định được độcông congthức: ϕ của tiết diện giữa dầm, ta có thể tính được độ võng f ở giữa dầm của dầm đơn giản nhịp L chịu hai 2lực tập trung với nhịp chịu cắt bằng a theo (3L2 - 4 a ) công thức: f =j (17) (3L2 24 − 4a2 ) f =ϕ (17) Ứng với mỗi giá trị e cho trước sẽ xác định24 b được một giá trị chiều cao bê tông vùng Ứng nén với x . mỗi giá sẽ Từ đấy εb cho trị xác địnhtrước các sẽ giáxác trị định được lực tác dụng mộtPgiá chiềujcao , độtrịcong bê tông và độ võngvùng nén x. Từ f tương đấy sẽ xác định các giá trị lực tác dụng P, độ cong ϕ và độ võng f tương ứng. Tập hợp các giá trị εb ứng.từTập thay đổi hợp 0 đến εb2các sẽ giá xây trị e b thay dựng được đổi từ 0cong đường e b 2 sẽhệxây đến quan lựcdựng đượcvàđường tác dụng cong độ võng củaquan dầm.hệ lực tác dụng và độ võng của dầm. 3. Khảo sát độ 3. Khảo sátvõng dầm dầm độ võng bê tông bê có cáccóloại tông cáccốt dọccốt loại khác dọcnhau khác nhau Tiếnhành Tiến hànhkhảo khảosátsát độđộ võng võng dầmdầm bê tông bê tông cốt SGFRP cốt SGFRP để sođể so với sánh sánh vớibêdầm dầm tôngbê cốttông thépcốt và dầm bê tông cốtvàGFRP thép thuần dầm bê tôngtúy. cốt GFRP thuần túy. 2Ø10-THÉP 2Ø10-THÉP 2Ø10-THÉP 20 20 20 P P 400 400 400 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-GFRP a a L 20 20 20 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-THÉP 20 2Ø14-GFRP 200 200 200 Hình 3.Sơ Hình 3. Sơđồđồvàvà mặt mặt cắtcắt các các dầmdầm bố tríbố cốttrídọc cốtkhác dọcnhau khác nhau Khảo sát dầm đơn giản như Hình 3 có nhịp L = 3600mm , chịu hai lực tập trung P Khảo sát dầm đơn giản như Hình 3 có nhịp L = 3600 mm, chịu hai lực tập trung P với khoảng cách từ lực tập trung đến gối tựa a = 1200 mm. So sánh độ võng dầm bê tông cốt SGFRP với dầm bê tông cốt thép cùng dầm bê tông cốt GFRP thuần túy. Các thông số đầu vào: chiều cao h = 400 mm, 6 bề rộng b = 200 mm, bê tông B30, thép CB400-V, GFRP có cường độ f f u = 900 MPa, môđun E f = 45000 MPa, cốt chịu nén A0s (2φ10). Độ võng giới hạn của dầm fgh = L/200 = 18 mm. Dầm bê tông cốt SGFRP (2F14+2T14) có cốt GFRP 2φ14, cốt thép A s (2φ14). Dầm bê tông cốt thép (2T14+2T14) có bố trí cốt thép A s (2φ14 + 2φ14). Dầm bê tông cốt GFRP (2F14+2F14) có bố trí cốt GFRP A f (2φ14 + 2φ14). 78
Dầm bê tông cốt SGFRP (2F14+2T14) có cốt GFRP 2f14, cốt thép As (2f14). Dầm bê tông cốt thép (2T14+2T14) có bố trí cốt thép As (2f14+2f14). Dầm bê tông cốt GFRP (2F14+2F14) có bố trí cốt GFRP A (2f14+2f14). Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ fXây dựng HìnhHình 4. Khảo 4. Khảosát sátđộ độ võng dầmcócó võng dầm cáccác loạiloại cốtkhác cốt dọc dọcnhau khác nhau Bảng 1.Bảng Bảng giá trị 1. Bảng giálực P Ptạitại ffgh của trị lực củadầm dầmcócó cáccác loạiloại cốtkhác cốt dọc dọcnhau khác nhau Dầm Dầm 2F14+2F14 2F14+2F14 2F14+2T14 2F14+2T14 2T14+2T14 2T14+2T14 PP(kN) (kN)tạitạifgh f gh 41,51 50,89 67,84 41,51 50,89 67,84 % so sánh 100% 123% 163% % so sánh 100% 123% 163% Nhận Nhậnxét: xét: Tính ở cùng mức độ võng giới hạn fgh thì dầm bê tông cốt GFRP thuần túy có mức tải P nhỏ nhất, mức tải này tăng lần lượt khi sử dụng dầm bê tông cốt SGFRP và dầm bê tông cốt thép. - Tính Điều này ở là cùng do ảnhmức độ của hưởng võngđộgiới cứnghạn gh thì của fcốt dọcdầm với bê yếutông cốt GFRP tố chính thuần là mô đun đàntúy hồi.cóCó mức thể tải thấy, cốtPthép nhỏ nhất, mức tải này tăng lần lượt khi sử dụng dầm bê tông cốt SGFRP và dầm bê có mô đun đàn hồi lớn hơn cốt GFRP 4,4 lần nên sẽ có độ cứng lớn hơn. Khi dầm có cùng một diện tích cốt dọc thì dầm sử dụng nhiều cốt thép hơn sẽ có độ cứng lớn hơn và chịu được tải trọng tông cốt thép. Điều này là do ảnh hưởng của độ cứng của cốt dọc với yếu tố chính là P lớn hơn. Có thể thấy sau khi cốt thép chảy dẻo thì đường quan hệ P − f của dầm bê tông cốt thép mô hầu đun như nằmđàn hồi. Có ngang, thểkhi trong thấy, cốtbê ở dầm thép tôngcócốt môGFRP đun đàn hồi bê và dầm lớntông hơncốtcốtSGFRP GFRPthì 4,4vẫn lầntiếp nêntục sẽ thêm chịu có độtảicứng trọnglớn hơn. và có khảKhi năngdầm chịucólựccùng mộttăng tiếp tục diện lêntích cho cốt đến dọc thìGFRP khi cốt dầm sử dụng bị phá nhiều hoại. 4. Khảo sát độ võng dầm bê tông cốt hỗn hợp SGFRP 7 Khảo sát dầm đơn giản chịu 2 lực tập trung với nhịp L và khoảng cách a như mục 3. Trường hợp 1: Khảo sát độ võng dầm bê tông cốt SGFRP khi chiều cao dầm thay đổi h = 200, 300, 400, 500, 600 mm các thông số khác không thay đổi: bề rộng b = 200 mm, cốt chịu kéo A s (2φ14), A f (2φ14), cốt chịu nén A0s (2φ10), bê tông B30, thép CB400-V, GFRP có cường độ f f u = 900 MPa, môđun E f = 45000 MPa. Trường hợp 2: Khảo sát độ võng dầm bê tông cốt SGFRP khi cốt thép chịu kéo thay đổi A s = 2φ12, 2φ14, 2φ16, 2φ18, 2φ20, các thông số khác không thay đổi: b = 200 mm, h = 400 mm, cốt GFRP chịu kéo A f (2φ14), cốt thép chịu nén A0s (2φ10), bê tông B30, thép CB400-V, GFRP có cường độ f f u = 900 MPa, môđun E f = 45000 MPa. 79
Trường hợp 1: Khảo sát độ võng dầm bê tông cốt SGFRP khi chiều 20cao dầm2Ø10-THÉP thay đổi 2Ø10-THÉP h =200, 300, 400, 500, 600mm các thông số2Ø10-THÉP khác không thay đổi: bề rộng b =200mm, 20 20 cốt chịu kéo As (2f14), A f (2f14), 2Ø10-THÉP cốt chịu nén As' (2f10), bê tông B30, thép CB400-V, 600 2Ø10-THÉP 500 20 400 GFRP có cường 2Ø14-THÉP độ f = 900 MPa , môđun E 2Ø14-THÉP f = 45000MPa .2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 300 Tuấn,fuP. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa 200 học Công nghệ Xây dựng 20 20 20 20 20 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø10-THÉP 2Ø14-GFRP 20 200 200 200 200 200 2Ø10-THÉP 20 2Ø10-THÉP 20 Hình 5. 2Ø10-THÉP Mặt cắt tiết diện dầm cho trường hợp 1 600 2Ø10-THÉP 500 20 Trường hợp 2: Khảo sát độ2Ø14-THÉP võng dầm bê tông cốt SGFRP khi cốt thép chịu kéo thay 400 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 300 200 đổi As =2f12, 2f14, 2f16, 2f18, 2f20, các thông số khác không thay đổi: b =200mm, 20 20 20 20 20 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP 20 2Ø14-GFRP h =400mm, cốt GFRP chịu kéo A f (2f14), cốt thép chịu nén As' (2f10), bê tông B30, 200 200 200 200 200 fu = 900 MPa Hình thép CB400-V, GFRP có 5. 5.Mặt cường Hình cắt cắt tiết Mặtđộ ftiết diệndầm diện dầmcho cho trường , môđun trường hợp 1= 45000 E fhợp 1 MPa . Trường 20 hợp 2: Khảo 2Ø10-THÉP 20 sát độ võng dầm 2Ø10-THÉP 20 bê tông TạpcốtchíSGFRP 2Ø10-THÉP khi cốt thép 20Khoa học Công nghệ 2Ø10-THÉP chịu 2Ø10-THÉP kéo thay 20 Xây dựng HUCE 2022 đổi As =2f12, 2f14, 2f16, 2f18, 2f20, các thông số khác không thay đổi: b =200mm, 400 400 400 400 400 h =400mm, cốt GFRP chịu2Ø14-THÉP 2Ø12-THÉP kéo A f (2f14), 20 2Ø10-THÉP cốt thép 2Ø10-THÉP 2Ø16-THÉP 20 20 As' (2f10), chịu nén2Ø18-THÉP bê tông 2Ø10-THÉP B30,2Ø10-THÉP 2Ø20-THÉP 20 20 20 20 20 20 20 fu = 900 MPa f = 45000 MPa thép CB400-V, 202Ø14-GFRPGFRP có cường 2Ø14-GFRPđộ f 20 2Ø14-GFRP , môđun E2Ø14-GFRP 20 . 2Ø14-GFRP 20 20 200 200 200 200 200 400 400 400 400 400 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø10-THÉP 2Ø10-THÉP 2Ø10-THÉP 2Ø10-THÉP 2Ø10-THÉP 20 20 20 20 2020 2020 Hình 6. 6. Hình Mặt 20 Mặtcắt cắttiết tiết diện dầm diện dầm 20 cho cho trường trường hợphợp 220 2 20 20 20 2Ø12-GFRP 2Ø14-GFRP 2Ø16-GFRP 2Ø18-GFRP 200 200 200 200 2 Trường hợp 3: Khảo sát độ2Ø14-THÉP võng dầm bê tông cốt SGFRP khi2Ø18-THÉP cốt GFRP chịu kéo thay 400 400 400 400 400 2Ø12-THÉP 2Ø16-THÉP 2Ø20-THÉP Trường đổi A f hợp 3: =2f12,20 Khảo 2f14,sát2f16, độ võng 20 dầm 2f18, bê tông 2f20, cáccốt SGFRP thông Hình 20 số khi cốt 7. khác Mặt GFRP không cắt tiết 20 chịu thay diện kéobcho đổi: dầm thay =200mm,đổi A fhợp trường 20 = 3 20 2φ12, 2φ14, 2φ16, 2φ18,202φ20, các 2Ø14-GFRP thông 20số khác 2Ø14-GFRP 2Ø14-GFRP không thay 20 đổi: b2Ø14-GFRP = 200 mm,20 h = 400 mm, cốt 2Ø14-GFRP 200 200 200 ' 200 200 thép hchịu =400mm, cốt thépcốt kéo A s (2φ14), chịu Tạp Trường chí chịu nénAA kéo Khoa 0 học s s hợp 4: (2f14), Công (2φ10), Khảo cốt nghệ bê sát chịu Xây tông độ nén dựng B30,võng A HUCE thép s dầm 2022bê (2f10), CB400-V,tông bê cốt tông GFRP SGFRP B30, có thép cường khiđộcấp độ bền b f f u =CB400-V, 900 MPa, GFRP môđun có = 45000 E fHình cường thay 6. Mặt độ đổi f cắt=B20, MPa. tiết B25,dầm 900diện MPa , B30, B35, cho môđun E B40, trường các 2MPa = 45000 hợp thông. số khác không thay đổi: b = fu f kéo As (2f14), 2Ø10-THÉP =400mm, cốt chịu2Ø10-THÉP A f (2f14), cốt chịu nén A' (2f10), thép Trường 20 hợp 3: Khảo 2Ø10-THÉP 20 sát độ2Ø10-THÉP võng dầm20 bê tông cốt SGFRP 20 khi cốt GFRP 20 chịu 2Ø10-THÉP kéo thay s đổi A f =2f12, 2f14, 2f16,GFRP2f18,có2f20, cường f fu =số cácđộthông 900 , môđun MPakhông khác f = 45000 thayEđổi: MPa . b =200mm, 400 400 400 400 400 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 8 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP 2Ø14-THÉP h =400mm,20 cốt thép chịuTrường kéo 20 hợp 5: Khảo As (2f14), sát độ cốt20chịu nén As' (2f10), võng dầm 20 bê tông bê tôngcốt SGFRP B30, 20 khi nhóm thép d thép CB400-V, 20 GFRP có 2Ø12-GFRP 200 20 cườngCB240-T, độ f =20900 2Ø14-GFRP CB300-V, 200 CB400-V, , môđun MPa2Ø16-GFRP 20 fu CB500-V, E = 45000 MPa 2Ø18-GFRP 200 20 các thông . số khác không t 2Ø20-GFRP f 200 200 =200mm, h =400mm, cốt chịu kéo As (2f14), A f (2f14), cốt chịu nén As' (2f Hình 7.B30, Hình Mặt 7. Mặtcắt cắttiết GFRP códiện f dầm tiết diện = 900cho dầm cho trường trường MPa hợp hợp 3 3 , môđun E = 45000MPa . fu f Trườnghợp Trường hợp4:4: Khảo Khảo sát sát độ võng độ võng dầmdầm bê tông bê tông 8 cốt SGFRP khi cấp độ 2Ø10-THÉP bền bê tông dầm 20 thay đổikhi cốt SGFRP B20, cấpB25, B30,bêB35, độ bền tôngB40, dầmcác thông số khác không thay đổi: b =200mm, h thay đổi B20, B25, B30, B35, kéo B40,Acác thông số khác ' =400mm, cốt chịu s (2f14), A f (2f14), cốt chịu nén As (2f10),2Ø14-THÉP thép CB400-V, 400 không thay đổi: b = 200 mm, h = 400 mm, cốt chịu kéo AGFRP có cường độ f fu =chịu s (2φ14), A f (2φ14), cốt 900nén MPa môđun E f = 45000MPa . A0s, (2φ10), 20 20 2Ø14-GFRP thép CB400-V, GFRP có cường độ f f u = 900 200 MPa,Trường môđun hợp E f =5:45000 KhảoMPa.sát độ võng dầm bê tông cốt SGFRP khi nhóm thép dầm thay đổi CB240-T, Trường hợp 5:CB300-V, Khảo sát độ CB400-V, võng dầmCB500-V, bêHình cácHình tông 8. Mặt thông cắt tiết 8. sốcắtkhác diện Mặt dầm không chodầm tiết diện thaytrường trường cho đổi:4hợp hợp và b 4trường hợp 5 ' =200mm, cốt SGFRP h =400mm, khi nhóm thép dầmcốtthay chịu 3.1 đổi Khảo Asát kéoCB240-T, s (2f14), độ võng (2f14), A fdầm cốt chịu cốt SGFRP và trường cho Ahợp nén trường s (2f10), 5 hợpbê1 tông CB300-V, CB400-V, CB500-V, các thông số khác khôngB30, thayGFRP đổi: b có = 900 f fu mm, = 200 = 400, mm, h MPa môđun E f =kéo cốt chịu 45000 MPa . A (2φ14), cốt chịu nén A0 (2φ10), A s (2φ14), f s bê tông B30, GFRP có f f u = 900 MPa, môđun 20 E = 45000 f 2Ø10-THÉP MPa. 400 2Ø14-THÉP 80 20 20 2Ø14-GFRP 200 Hình 8. Mặt cắt tiết diện dầm cho trường hợp 4 và trường hợp 5
20 20 2Ø14-GFRP 200 Hình 8. Mặt cắt tiết diện dầm cho trường hợp 4 và trường hợp 5 3.1 Khảo sát độTuấn, võngP.dầm cốt SGFRP M., Tâm, cho T. V. / Tạp chítrường hợp Khoa học 1 nghệ Xây dựng Công Hình Hình 9. Tạp9. Khảo chíKhảo sátđộ Khoasát học độ võng Công nghệ võng dầm dầm khi Xâykhi dựngchiều HUCE chiều cao cao thay 2022 thay đổiđổi Bảng 2. Bảng giá trị lực P tại fgh khi chiều cao dầm thay đổi Bảng 2. Bảng giá trị lực P tại 9f gh khi chiều cao dầm thay đổi Dầm h = 200 h = 300 h = 400 h = 500 h = 600 Dầm h=200 h=300 h=400 h=500 h=600 P (kN) tại fgh 13,17 31,91 50,89 72,98 98,12 P (kN) tại f gh 13.17 31.91 50.89 % so sánh 100% 242% 386%72.98 98.12 554% 745% % so sánh 100% 242% 386% 554% 745% Nhận 4.1. Khảo sát xét: độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 1 Nhận- Cùng mức độ xét: Cùng mứcvõng giới hạn độ võng giớif gh hạnthìfgh dầmthìcàng dầmcaocàng tải P thìcao thìcàng tải Plớn. Các càng đường lớn. Các quan đường quan hệ hệ P - f khá xa nhau. Dầm cao 600mm (cao gấp 3 lần độ cao của dầm cao 200mm)mức P − f khá xa nhau. Dầm cao 600 mm (cao gấp 3 lần độ cao của dầm cao 200 mm) có có tải P cao hơn 745%, mứcchứng tải Ptỏcao khihơn tăng745%, chiều chứng cao dầm đạt tăng tỏ khi hiệu chiều quả rấtcao lớndầm để khống đạt hiệuchếquả độrất võng. lớn để khống chế độ võng. 4.2. Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 2 3.2 Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 2 Hình Hình10. 10.Khảo Khảosát sát độ độ võng võng dầm khi diện dầm khi diện tích tích cốt thépAAs sthay cốtthép thayđổi đổi Bảng 3. Bảng giá trị lực P tại f gh khi diện tích cốt thép As thay đổi Dầm 81 As 2d16 As 2d18 As 2d20 As 2d12 As 2d14 P (kN) tại f gh 44,06 50,89 59,31 69,15 79,79 % so sánh 100% 115% 135% 157% 181%
Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Bảng 3. Bảng giá trị lực P tại fgh khi diện tích cốt thép A s thay đổi Dầm A s 2d12 A s 2d14 A s 2d16 A s 2d18 A s 2d20 P (kN) tại fgh 44,06 50,89 59,31 69,15 79,79 % so sánh 100% 115% 135% 157% 181% Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng HUCE 2022 Nhận xét: Tính ở cùng mức độ võng giới hạn fgh thì dầm có diện tích cốt thép A s càng lớn thì chịu tải P càng lớn. Việc thay đổi diện tích cốt thép ảnh hưởng không nhiều đến việc thay đổi độ võng so với việcthay thayđổi đổiđộkích võng so với thước việccao chiều thay củađổi kíchKhi dầm. thước diệnchiều tích cao của dầm. cốt thép tăng Khi diện (226 từ 2d12 tích cốt mm2 ) thành thép 2 từ 2d12 (226mm2) thành 2d20 (628 mm2) thì mức tải P chỉ tăng 181%. tăng 2d20 (628 mm ) thì mức tải P chỉ tăng 181%. 3.2 Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 3 4.3. Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 3 Hình Hình11. 11.Khảo Khảosát sátđộ độvõng võng dầm dầm khi diện tích khi diện tíchcốt cốtGFRP GFRPA fAthay f thay đổi đổi Bảng 4. Bảng giá trị lực P tại f gh khi diện tích cốt GFRP A f thay đổi Bảng 4. Bảng giá trị lực P tại fgh khi diện tích cốt GFRP A f thay đổi Dầm Af 2d12 Af 2d14 Af 2d16 Af 2d18 Af 2d20 Dầm f 2d12 P (kN)Atại f gh 46,96 A f 2d14 A 2d16 A f 2d18 A f 2d20 50,89 55,81f 61,07 66,59 P (kN) tại fgh 46,96 50,89 55,81 61,07 66,59 % so sánh 100% 108% 119% 130% 142% % so sánh 100% 108% 119% 130% 142% Nhận xét: Nhận xét: ởTính - Tính cùngởmức cùngđộmức võng độgiới võng hạngiới f ghhạn fgh thì thì dầm dầm tích có diện có diện tích cốtA GFRP cốt GFRP A f càng càng lớn thì lớn thì f chịu tải P càng lớn. Việc thay đổi diện tích cốt GFRP ảnh hưởng không nhiều đến việc thay đổi độ chịu tải P càng lớn. Việc thay đổi diện tích cốt GFRP ảnh hưởng không nhiều đến việc võng, nhỏ hơn cả việc thay đổi diện tích cốt thép. Khi diện tích cốt GFRP tăng từ 2d12 (226 mm2 ) thay đổi thành 2d20 (628độmmvõng, 2 nhỏ ) thì mứchơntảicảPviệc chỉ thay tăng đổi diệnĐiều 142%. tích cốt nàythép. là doKhi môdiện đuntích đàncốt hồiGFRP của cốt GFRP 2 2 nhỏ hơntăng cốt từ 2d12 thép nên(226mm ảnh hưởng ) thành 2d20 của cốt (628 đến GFRP mm độ ) thì cứng tải P của mứcchung chỉ tiết tăngdiện 142%. dầmĐiều nàynhiều như không là docủa ảnh hưởng môcốt đunthép. đàn hồi của cốt GFRP nhỏ hơn cốt thép nên ảnh hưởng của cốt GFRP đến độ cứng chung của tiết diện dầm không nhiều như ảnh hưởng của cốt thép. 3.3 Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 4 82
Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng HUCE 2022 4.4. Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 4 Hình Hình 12. 12. Khảo Khảo sát sát độ độ võng dầm khi võng dầm khi cấp cấp bền bền bê bê tông tông thay thay đổi đổi Bảng 5. Bảng giá trị lực P tại f gh khi cấp bền bê tông thay đổi Bảng 5. Bảng giá trị lực P tại fgh khi cấp bền bê tông thay đổi Dầm B20 B25 B30 B35 B40 Dầm B20 B25 B30 B35 B40 P (kN) tại f gh 48,54 50,33 51,58 52,20 53,08 P (kN) tại fgh 48,54 50,33 51,58 52,20 53,08 % so sánh %100% so sánh 100% 104% 106%106% 104% 108% 109% 108% 109% Nhận xét: Nhận xét: Tính ở cùng mức độ võng giới hạn fgh thì dầm có cấp độ bền bê tông càng lớn thì chịu tải P càng- Tính lớn. ởTuy cùng mức độ nhiên, võng việc thaygiớiđổi hạncấp thì dầm f gh độ bền có bêcấp độ ảnh tông bền bê tông càng hưởng lớn thì khá nhỏ đếnchịu độ võng. Các đường quan P càng tải hệ P − lớn. Tuy f khá sátnhiên, nhau,việc khithay cấpđổi độcấpbềnđộtăng bền gấp bê tông đôi ảnh (từ hưởng khá lên B20 tăng nhỏB40) đến độcó mức tải P võng. Các chỉ tăng 109%. Có đường kết quảquan nàyhệlà Pdo- khi f khá sát nhau, ở độ võng khi fgh cấp độ bền thì dầm đãtăng nứt gấp đôi phần nhiều, (từ B20bêtăng tông còn lại để duy trì độlên cứng cho dầm là không đáng kể. B40) có mức tải P chỉ tăng 109%. Có kết quả này là do khi ở độ võng f gh thì dầm Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng HUCE 2022 đã nứt nhiều, phần bê tông còn lại để duy trì độ cứng cho dầm là không đáng kể. 4.5. Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 5 3.2 Khảo sát độ võng dầm cốt SGFRP cho trường hợp 5 12 HìnhHình 13.13. Khảo sátsátđộ Khảo độvõng dầmkhi võng dầm khicấp cấpthép thép thay thay đổi đổi Bảng 6. Bảng giá trị lực P tại 83 f gh khi cấp thép thay đổi Dầm CB240-T CB300-V CB400-V CB500-V P (kN) tại f gh 39.07 43.61 51.58 58.77
Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Bảng 6. Bảng giá trị lực P tại fgh khi cấp thép thay đổi Dầm CB240-T CB300-V CB400-V CB500-V P (kN) tại fgh 39,07 43,61 51,58 58,77 % so sánh 100% 112% 132% 150% Nhận xét: Ở cùng mức độ võng giới hạn fgh thì dầm sử dụng cấp thép càng lớn thì chịu tải P càng lớn. Mức độ ảnh hưởng của việc thay đổi nhóm thép lớn hơn so với việc thay đổi cấp độ bền bê tông. Khi cấp thép từ CB240-T tăng lên CB500-V có mức tải P tăng 150%. Sau khi cốt thép chảy dẻo, khác với dầm bê tông cốt thép, dầm bê tông cốt SGFRP vẫn tiếp tục làm việc, tiếp tục chịu thêm được tải trọng, thể hiện bằng các đường nhánh cuối đi lên song song nhau. 5. Kết luận Bài báo đã trình bày một phương pháp tính toán độ võng ngắn hạn của dầm bê tông cốt SGFRP bằng cách khảo sát sự biến đổi của biến dạng bê tông vùng nén từ khi chưa có biến dạng đến khi đạt biến dạng cực hạn dựa trên giả thiết biến dạng phẳng và các mô hình vật liệu của tiêu chuẩn TCVN 5574:2018. Qua khảo sát có thể thấy độ võng của dầm bê tông cốt SGFRP tăng tỷ lệ thuận với việc tăng chiều cao, tăng diện tích cốt thép A s , tăng diện tích cốt GFRP A f , tăng cấp độ bền bê tông và cấp cốt thép. Trong đấy thì việc tăng chiều cao dầm giúp khống chế độ võng hiệu quả nhất. Với cùng diện tích cốt dọc, dầm bê tông cốt SGFRP cho độ võng thấp hơn dầm bê tông cốt GFRP thuần túy và cao hơn dầm bê tông cốt thép. Có thể thấy rằng đây mới chỉ là phương pháp nghiên cứu lý thuyết ban đầu nên còn cần tiến hành thêm các nghiên cứu thực nghiệm để đối chiếu với phương pháp đề xuất. Lời cảm ơn Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (HUCE) trong đề tài mã số 48-2021/KHXD. Tài liệu tham khảo [1] Công ty Đầu tư và phát triển công nghệ đại học Xây Dựng NUCETECH (2015). Chỉ dẫn thiết kế và thi công kết cấu bê tông có cốt là thanh polymer cốt sợi. [2] ACI 440.1R-06. Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars. American Concrete Institute, Detroit. [3] Tuấn, P. M. (2015). Nghiên cứu tính toán dầm bê tông cốt sợi thủy tinh GFRP trên tiết diện thẳng góc. Tạp chí Người Xây Dựng, 289&290:18–20. [4] Tan, K. H. (1997). Behaviour of hybrid FRP-steel reinforced concrete beams. Proc., 3rd Int. Symp. on Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-3), Japan Concrete Institute, Sapporo, 3:487–494. [5] Aiello, M. A., Ombres, L. (2002). Structural performances of concrete beams with hybrid (fiber- reinforced polymer-steel) reinforcements. Journal of Composites for Construction, 6(2):133–140. [6] Lau, D., Pam, H. J. (2010). Experimental study of hybrid FRP reinforced concrete beams. Engineering Structures, 32(12):3857–3865. [7] Leung, H. Y. (2004). Flexural capacity of concrete beams reinforced with steel and fibre-reinforced polymer (FRP) bars. Journal of Civil Engineering and Management, 10(3):209–215. 84
Tuấn, P. M., Tâm, T. V. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng [8] Jia, B., Liu, S., Liu, X., Wang, R. (2014). Flexural capacity calculation of hybrid bar reinforced concrete beams. Materials Research Innovations, 18(sup2):S2–836. [9] Ge, W., Zhang, J., Cao, D., Tu, Y. (2015). Flexural behaviors of hybrid concrete beams reinforced with BFRP bars and steel bars. Construction and Building Materials, 87:28–37. [10] Pang, L., Qu, W., Zhu, P., Xu, J. (2016). Design propositions for hybrid FRP-steel reinforced concrete beams. Journal of Composites for Construction, 20(4):04015086. [11] Kheyroddin, A., Maleki, F. (2017). Prediction of effective moment of inertia for hybrid FRP-steel re- inforced concrete beams using the genetic algorithm. Numerical Methods in Civil Engineering, 2(1): 15–23. [12] Tuấn, P. M. (2019). Khả năng chịu mô men uốn của dầm bê tông cốt hỗn hợp thép và GFRP theo TCVN 5574:2018. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD) - ĐHXDHN, 13(4V):73–81. [13] TCVN 5574:2018. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế. Bộ Khoa học và Công nghệ, Việt Nam. [14] Minh, P. Q., Phong, N. T., Thắng, N. T., Tùng, V. M. (2021). Kết cấu bê tông cốt thép phần cấu kiện cơ bản TCVN 5574:2018. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [15] SP 295.1325800.2017 (2017). Concrete structures reinforced with fibre-reinforced polymer bars. Design rules. Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation. 85