Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu uốn của kết cấu dầm bê tông cốt thanh pôlime gia cường sợi thủy tinh (GFRP).

Ngày 29/07, Trường Đại học Quang Trung công bố kết quả đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở: “Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu uốn của kết cấu dầm bê tông cốt thanh pôlime gia cường sợi thủy tinh (GFRP).” do ThS. Nguyễn Văn Công chủ nhiệm.

Tóm tắt đề tài:
Đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở mang tên “Nghiên cứu thực nghiệm khả năng chịu uốn của kết cấu dầm bê tông cốt thanh pôlime gia cường sợi thủy tinh (GFRP)”, được thực hiện bởi Trường Đại học Quang Trung, dưới sự chủ nhiệm của ThS. Nguyễn Văn Công. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá và tối ưu hóa việc sử dụng thanh pôlime gia cường sợi thủy tinh (GFRP) làm vật liệu cốt thay thế cho cốt thép truyền thống trong các cấu kiện bê tông chịu uốn.

Dsc05389

Nghiên cứu được tiến hành thông qua sự kết hợp chặt chẽ giữa thực nghiệm và phân tích lý thuyết. Cụ thể, đề tài khảo sát ứng xử chịu uốn của dầm bê tông cốt GFRP với ba trường hợp hàm lượng cốt khác nhau. Các kết quả thực nghiệm sau đó được so sánh một cách kỹ lưỡng với ứng xử của dầm bê tông cốt thép thông thường và đối chiếu với các mô hình lý thuyết hiện có. Mục tiêu cuối cùng là xác định và đề xuất một mô hình lý thuyết phù hợp cho công tác tính toán thiết kế và thi công kết cấu dầm bê tông cốt GFRP, đặc biệt là phù hợp với loại vật liệu cốt GFRP được sản xuất tại Việt Nam.

Kết quả của đề tài như sau:

Nghiên cứu đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về ứng xử của dầm bê tông cốt thanh GFRP, đặc biệt trong bối cảnh ứng dụng tại Việt Nam.

Dsc05398

  1. Do mô đun đàn hồi nhỏ hơn cốt thép (Es/Ef = 4.4), kết cấu dầm bê tông cốt GFRP có khả năng chịu lực (ứng với giới hạn về độ võng L/240) thấp hơn 38.88% so với dầm bê tông cốt thép có hàm lượng cốt tương đương.
  2. Việc tăng hàm lượng cốt có ảnh hưởng đến độ võng lớn hơn so với khả năng chịu tải. Cụ thể, khi hàm lượng cốt tăng 100% và 200% so với mẫu N1, khả năng chịu tải tăng tương ứng 14.9% và 23.5%, trong khi độ võng giảm tương ứng 37.7% và 45.3%. Điều này nhấn mạnh rằng khả năng sử dụng (chủ yếu là độ võng và kiểm soát vết nứt) chứ không phải cường độ cuối cùng thường chi phối thiết kế đối với GFRP-RC.
  3. Các mô hình lý thuyết của ACI và CSA cho kết quả dự báo khả năng chịu tải trung bình lớn hơn thực nghiệm tương ứng 6.0% và 5.0%, với độ lệch này càng lớn khi hàm lượng cốt tăng. Trong khi đó, mô hình dự báo của EC2 cho kết quả thiên về an toàn với chênh lệch trung bình 8.0%, và độ chênh lệch này càng nhỏ khi hàm lượng cốt tăng.
  4. Kết quả dự báo độ võng của các mô hình ACI, CSA và EC2 đều nhỏ hơn thực nghiệm với chênh lệch trung bình tương ứng 11.0%, 8.0% và 31.0%. Mô hình dự đoán độ võng được đề xuất trong nghiên cứu này sát với thực nghiệm nhất, với chênh lệch trung bình 2.0% và có xu hướng an toàn. Điều này chứng minh sự cần thiết của nghiên cứu bản địa hóa và tinh chỉnh mô hình để cải thiện độ chính xác thiết kế.
  5. So sánh trên chi phí vòng đời, kết cấu bê tông cốt GFRP có chi phí thấp hơn do độ bền cao, giảm chi phí bảo trì và sửa chữa. Ngoài ra, so sánh về lượng phát thải CO2 và hao phí năng lượng để chế tạo cốt GFRP cũng cho thấy vật liệu này thân thiện với môi trường hơn. Đây là một quan điểm kinh tế sâu sắc: mặc dù GFRP có thể yêu cầu tỷ lệ cốt cao hơn để đáp ứng các giới hạn khả năng sử dụng tức thì, nhưng độ bền vượt trội của nó trong môi trường ăn mòn sẽ mang lại khoản tiết kiệm chi phí đáng kể về lâu dài. Đồng thời, lợi ích môi trường của GFRP định vị nó là một lựa chọn quan trọng cho xây dựng bền vững.

Dsc05387

Sản phẩm của đề tài

Nghiên cứu đã cho ra đời 3 bài báo khoa học được đăng trên các tạp chí trong nước, đóng góp vào kho tàng tri thức về vật liệu GFRP trong xây dựng:

Dsc05402

      1. “Nghiên cứu dự báo sức kháng chọc thủng của kết cẩu bản mặt cầu bê tông cốt GFRP” của Nguyễn Văn Ngôn và Nguyễn Văn Công, được đăng trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, tập 21, số 10, trang 60-65, năm 2023.
      2. “Nghiên cứu mô hình dự báo võng của dầm bê tông cốt thanh GFRP” của Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Ngôn, được đăng trên Tạp chí Địa kỹ thuật, Số 1, trang 67-76, năm 2024.
      3. Đánh giá hiệu quả tăng cường sức kháng uốn cho kết cấu dầm BTCT sử dụng vật liệu Polime cốt sợi theo các phương pháp dán ngoài, dán gần bề mặt và dán kết hợp” của Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Ngôn, được đăng trên Tạp chí Địa kỹ thuật, Số 1, trang 61-71, năm 2025.

Chia sẻ bài viết

Facebook
Twitter
LinkedIn
Lên đầu trang
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x