Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử uốn bản bê tông dự ứng lực tăng cường cốt sợi thép

Bài viết trình bày nghiên cứu ứng xử uốn của bản bê tông dự ứng lực sử dụng sợi Polypropylen phân tán. Các đặc tính cơ học như cường độ nén, ứng xử uốn, độ võng của bản bê tông dự ứng lực sử dụng cốt sợi so sánh với bản bê tông cốt thép thường, bản dự ứng lực không có cốt sợi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm xác định ứng xử uốn bản bê tông dự ứng lực tăng cường cốt sợi thép Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ỨNG XỬ UỐN BẢN BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC TĂNG CƯỜNG CỐT SỢI THÉP Vũ Quang Trung 1, Đào Duy Lâm 1,* 1 Trường Đại học Giao thông Vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội * Tác giả liên hệ: Email: daoduylam@utc.edu.vn; Tel: 0912532728 Tóm tắt. Bài báo trình bày nghiên cứu ứng xử uốn của bản bê tông dự ứng lực sử dụng sợi Polypropylen phân tán. Các đặc tính cơ học như cường độ nén, ứng xử uốn, độ võng của bản bê tông dự ứng lực sử dụng cốt sợi so sánh vơi bản bê tông cốt thép thường, bản dự ứng lực không có cốt sợi. Thí nghiệm đánh khả năng chịu tải của bản cũng đã được thực hiện. Các vật liệu địa phương được sử dụng trong thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu giúp là đánh giá sự làm việc và khả năng áp dụng của dạng kết cấu này trong thiết kế công trình. Từ khóa: Ứng xử uốn, bản dự ứng lực, cốt sợi tăng cường, thực nghiệm. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, Việt Nam có sự phát triển nhanh chóng với các công trình xây dựng ngày càng có quy mô lớn, với yêu cầu bê tông tính năng cao, phục vụ cho những mục đích đặc biệt như thi công các công trình ngầm, bản mỏng, các kết cấu chịu va chạm hay các yêu cầu về gia cố, sửa chữa nhằm nâng cao tuổi thọ công trình như các mặt cầu, sàn nhà công nghiệp, sân bay v.v… [1, 2, 3, 4] Bê tông cốt sợi là vật liệu đáng quan tâm với nhiều ưu điểm và đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong lĩnh vực xây dựng như mặt đường, mặt cầu, đường băng sân bay, lòng kênh, sàn nhà công nghiệp, sàn kho bãi lớn, vòm hầm…[6, 8]. Ở Việt Nam, hiện nay bê tông cốt sợi được xem là loại vật liệu mới đã được áp dụng cho một số công trình giao thông, xây dựng dân dụng và công nghiệp [4, 5]. Tuy nhiên, khi đưa cốt sợi vào kết cấu ứng xử phức tạp như bê tông dự ứng lực thì còn nhiều vấn đề cần nghiên cứu. Trong bài báo này, các tác giả sẽ trình bày nghiên cứu thực nghiệm để so sánh sự làm việc của bê tông cốt sợi và bê tông cốt thép DƯL thông thường trên 3 mô hình: tấm sàn bê tông cốt thép DƯL (1), tấm sàn dự ứng lực cốt sợi thép (2) và tấm sàn bê tông cốt sợi Polypropylen phân tán (PP) dự ứng lực (3). -84- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải Hình 1. Một số dạng sợi thép và sợi PP sử dụng cho bê tông cốt sợi [4, 10]. 2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 2.1. Vật liệu, hình dáng, kích thước Mô hình là 3 tấm sàn kích thước 3m x 6m tựa trên 2 gối đỡ. Sàn làm việc theo sơ đồ bản loại dầm. Cốt thép lớp dưới 8a200 và cáp ứng suất trước là 9 sợi T15a300 loại có vỏ bọc. Tấm số 1 đúc bằng bê tông cốt liệu thông thường 500 MPa, tấm số 2 đúc bằng bê tông cốt sợi thép 500 MPa, tấm số 3 đức bằng cốt sợi PP bê tông 500 MPa [7, 9, 10, 11]. 2.2. Sơ đồ thí nghiệm Hình 2. Mặt bằng bố trí cáp mô hình 1, 2, 3. Hình 3. Mặt cắt ngang tấm thí nghiệm mô hình 1, 2, 3. -85- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải Hình 4. Mô hình tấm sàn trước và sau khi đổ bê tông 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1. Giai đoạn tạo dự ứng lực Sau khi đổ bê tông đạt cường độ >75% (7 ngày), tiến hành kéo căng cáp. Mỗi tấm sàn lắp 2 đồng hồ đo độ vồng sau khi kéo lần lượt từng tao cáp. Biểu đồ hình thể hiện độ vồng của các tấm sàn khi căng cáp ứng lực trước: a. Tấm sàn 1 b. Tấm sàn 2 Hình 5. Biểu đồ đo độ vồng khi kéo cáp-tấm sàn số 1 và 2 Hình 6. Biểu đồ đo độ vồng khi kéo cáp- tấm sàn số 3 (có PP và DƯL) 3.2. Giai đoạn thử tải Khi bê tông đủ tuổi 28 ngày sẽ bắt đầu tiến hành thử tải. Tải trọng được chất theo từng cấp cho đến khi xuất hiện vết nứt. Sơ đồ bố trí đo chuyển vị được thể hiện trong hình vẽ. Tải trọng thử là các quả gang trọng lượng 25kg/1 quả được chất đều lên các ô sàn theo từng cấp tải. Mỗi cấp tải là 2100kg chia đều trên 84 ô. -86- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải Hình 7. Sơ đồ bố trí đồng hồ Hình 8. Tấm sàn số 1 ở cấp tải 6 đo chuyển vị (P = 12,6 T) Lần đọc lần thứ nhất là ngay sau khi chất tải. Lần đọc lần thứ 2 là sau khi chất tải 30 phút. Sau khi dỡ tải đọc một lần sau khi dỡ mỗi cấp tải là 30 phút. Hình 9. Biểu đồ đo chuyển vị tấm 3 (có PP và DƯL) Hình 10. Biểu đồ đo chuyển vị tấm 2 -87- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải Hình 11. Biểu đồ đo chuyển vị tấm 1. Kết quả thí nghiệm 3 tấm sàn cho thấy ở cùng một cấp tải trọng cho phép xuất hiện vết nứt thì ứng xử của các tấm sàn là khác nhau: Tấm sàn số 1 (bê tông cốt thép DƯL): Các vết nứt dài, sâu, phát triển suốt chiều cạnh ngắn của tấm tại điểm giữa và có bề rộng 0,03 mm. Tấm sàn số 2 (bê tông cốt sợi thép phân tán): Các vết nứt nhỏ, ngắn, phát triển như mạng rạn bề mặt, vết nứt dài nhất phát triển đến một nửa cạnh ngắn của tấm tại điểm giữa và có bề rộng 0,02mm. Tấm số 3 (bê tông cốt sợi PP phân tán): Các vết nứt nhỏ, ngắn, vết nứt dài nhất phát triển quá nửa cạnh ngắn của tấm tại điểm giữa và có bề rộng 0,03mm. Kết quả đo chuyển vị cho thấy tỉ lệ biến dạng dư trên chuyển vị lớn nhất của 3 tấm sàn như Bảng 1: Bảng 1. Biến dạng tấm sàn Tấm sàn Biến dạng dư Biến dạng lớn nhất Tỷ lệ (Δr/Δmax) ...