Nghiên cứu thực nghiệm uốn dầm bê tông cốt thanh sợi thủy tinh

 83 TẠP CHÍ KHOA HỌC, Số 26, tháng 1/2018 
 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM UỐN DẦM BÊ TÔNG 
CỐT THANH SỢI THỦY TINH 
Phạm Thị Loan 
Khoa Xây dựng 
Email: loanpt80@dhhp.edu.vn 
 Trịnh Duy Thành 
Khoa Xây dựng 
Email: thanh@dhhp.edu.vn 
Ngày nhận bài: 21/7/2017 
Ngày PB đánh giá: 10/11/2017 
Ngày duyệt đăng: 18/11/2017 
TÓM TẮT 
Việc ứng dụng cốt thanh sợi thủy tinh (GFRP) thay thế cốt thép trong kết cấu bê tông đã 
được nhiều nước nghiên cứu và ứng dụng cho kết cấu công trình. Sự làm việc của kết cấu có 
cốt GFRP khác với sự làm việc của cốt thép thông thường nên cần có những nghiên cứu thực 
nghiệm để kiểm chứng lý thuyết tính toán. Nghiên cứu làm rõ sự làm việc của cấu kiện chịu 
uốn thông qua nghiên cứu thực nghiệm để góp phần vào sự phát triển ứng dụng thanh sợi thủy 
tinh rộng rãi hơn trong lĩnh vực xây dựng của Việt Nam. 
Từ khóa:cấu kiện dầm; chịu uốn; thanh sợi thủy tinh; cốt thép; bê tông. 
EXPERIMENTAL STUDY ON FLEXURAL BEHAVIOR OF GFRP 
REINFORCED CONCRETE BEAMS 
ABSTRACT 
Using glass fiber reinforced polymer (GFRP) as internal reinforcement has been 
investigated and become popular in the construction field worldwide. Structural behavior of 
GFRP reinforced concrete beams is different from that of concrete beam with reinforcements. 
Therefore, experimental studies have a significant role in order to illuminate the theory. This 
study brings an incisive view to flexural behavior of concrete beams with GFRP as 
reinforcements. The results of the investigation contribute to the development of widely 
applying GFRP to the construction field in Vietnam. 
Key words: beam; flexural behavior; glass fiber reinforced polymer; reinforcement; 
concrete. 
1. GIỚI THIỆU 
Giữa thế kỷ 19 bê tông cốt thép 
(BTCT) đã được phát minh và ảnh hưởng lớn 
đến sự phát triển của các dạng kết cấu. Từ 
đó, BTCT trở thành một dạng vật liệu phổ 
biến, phần lớn các kết cấu công trình được 
 84 TRƢỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG 
tạo nên từ vật liệu phức hợp này. Kết cấu 
BTCT kết hợp được rất nhiều ưu điểm của cả 
2 loại vật liệu là bê tông và cốt thép như khả 
năng chịu nén, chịu uốn, chịu lửa rất tốt 
[1]. Tuy nhiên, kết cấu BTCT sau một thời 
gian khai thác và sử dụng chịu tải trọng công 
trình các vết nứt xuất hiện với bề rộng và mật 
độ lớn dẫn đến cốt thép bị ăn mòn làm cho 
kết cấu bị suy giảm khả năng chịu lực. Vì 
vậy, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ 
thuật con người luôn tìm kiếm những vật liệu 
xây dựng mới, các kết cấu mới để thay thế 
dần dần kết cấu BTCT. 
Trong đó sợi thủy tinh là một vật liệu 
mới có nhiều đặc tính ưu việt như cường độ 
chịu kéo lớn hơn thép nhiều lần, trọng 
lượng nhẹ lại không bị gỉ, ăn mòn [2]. Việc 
ứng dụng cốt thanh sợi thủy tinh (GFRP) 
thay thế cốt thép trong kết cấu bê tông đã 
được nhiều nước nghiên cứu và ứng dụng 
cho kết cấu công trình. Sự làm việc của kết 
cấu có cốt GFRP khác với sự làm việc của 
cốt thép thông thường do sợi thủy tinh là 
vật liệu không đẳng hướng, không có sự 
chảy dẻo... nên cần có những nghiên cứu 
thực nghiệm để kiểm tính lý thuyết tính 
toán. Việc nghiên cứu về cấu kiện dầm sử 
dụng cốt thanh sợi thủy tinh đã được nhiều 
nhà nghiên cứu trên thế giới thực hiện 
[3,7]. Kết quả cho thấy, dầm bê tông cốt 
GFRP có ứng xử chịu uốn đáp ứng các yêu 
cầu thiết kế đồng thời cho phép độ rộng vết 
nứt lớn hơn do tính không bị ăn mòn của 
thanh GFRP. Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc 
sử dụng cốt GFRP thay thế cốt thép hiện 
vẫn còn là một bước chuyển biến mới và số 
nghiên cứu thực nghiệm trong nước về ứng 
xử của thanh GFRP trong các cấu kiện kết 
cấu còn khá hạn chế [8]. Vì vậy, nghiên 
cứu ứng xử chịu uốn của bê tông cốt thanh 
sợi thủy tinh bằng thực nghiệm là một 
nghiên cứu có ý nghĩa và cần thiết cho việc 
phát triển ứng dụng thanh GFRP trong lĩnh 
vực kết cấu công trình. 
Do đó mục tiêu hướng đến của 
nghiên cứu là làm rõ ứng xử chịu uốn của 
cấu kiện dầm bê tông cốt thanh sợi thủy 
tinh và góp phần thúc đẩy phát triển ứng 
dụng kết cấu bê tông cốt thanh sợi thủy tinh 
rộng rãi hơn trong lĩnh vực xây dựng trong 
điều kiện Việt Nam. 
2. Ý NGHĨA 
Tiêu chuẩn thiết kế dầm bê tông cốt 
thanh sợi thủy tinh 440.1R.2006 [9] phù 
hợp với điều kiện vật liệu của Việt Nam 
thông qua kết quả thí nghiệm. Bên cạnh ý 
nghĩa lý luận đó, nghiên cứu đã làm rõ sự 
khác biệt trong ứng xử chịu uốn của cấu 
kiện dầm so với dầm bê tông cốt thép 
thường. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa 
quan trọng trong việc ứng dụng thanh 
GFRP đối với các cấu kiện làm việc không 
đòi hỏi yêu cầu về độ dẻo. 
3. THÍ NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG 
CỐT THANH SỢI THỦY TINH 
3.1. Thiết kế cấu kiện dầm thí nghiệm 
Dầm thí nghiệm được thu nhỏ theo tỉ lệ 
1/4 so với dầm nguyên mẫu thông thường, có 
kích thước nhịp dầm 1,4m; kích thước tiết 
diện với chiều rộng là 100mm và chiều cao là 
180mm. Thiết kế dầm bê tông cốt thanh 
GFRP theo ACI 440.1R.2006 [9]. Các thông 
số về vật liệu và kết quả tính toán như các 
bảng sau: 
 85 TẠ