NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ UỐN CỦA DẦM BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO CỐT POLYME GIA CƯỜNG SỢI (FRP) ĐỂ XÂY DỰNG CẦU Ở CAMPUCHIA
Xây dựng công trình đặc biệt
Luận án "Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cường độ cao cốt polyme gia cường sợi (FRP) để xây dựng cầu ở Campuchia" được thực hiện trong bối cảnh Campuchia đang phát triển, cần các công trình cầu chống ăn mòn. Vật liệu cốt polyme gia cường sợi (FRP) với ưu điểm cường độ kéo cao, không bị ăn mòn, trọng lượng nhẹ, không từ tính và tuổi thọ dài (80-100 năm) là giải pháp tiềm năng, đặc biệt khi các nghiên cứu ứng dụng FRP cho cầu ở Campuchia còn hạn chế. Do đó, việc nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cường độ cao (BTCĐC) cốt FRP theo hướng ứng dụng trong xây dựng cầu ở Campuchia có tính khoa học và thực tiễn.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là lựa chọn phương pháp tính toán phù hợp cho kết cấu dầm BTCĐC cốt FRP, nghiên cứu thực nghiệm ứng xử uốn của dầm BTCĐC đến cấp 80 MPa sử dụng cốt sợi thủy tinh (GFRP), và thiết kế một số dầm cầu nhịp đơn giản sử dụng GFRP, CFRP, hoặc kết hợp GFRP với cốt thép (Hybrid) để áp dụng tại Campuchia. Luận án góp phần cung cấp tài liệu tham khảo quan trọng cho việc phát triển hệ thống cầu tại quốc gia này.
Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp lý thuyết và thực nghiệm. Phần lý thuyết dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế quốc tế (Mỹ, Nhật Bản, Châu Âu) và các nghiên cứu trước đây. Phần thực nghiệm tiến hành trên các mẫu dầm BTCĐC cốt GFRP để đánh giá ứng xử uốn, bao gồm tải trọng gây nứt, tải trọng phá hoại, biến dạng và độ võng, sau đó so sánh với kết quả tính toán lý thuyết. Kết quả thực nghiệm cho thấy ứng xử uốn của dầm tương đương với dầm bê tông cốt thép thông thường ở trạng thái cực hạn, nhưng độ võng lớn hơn. Luận án đã khắc phục điểm này bằng cách thay thế một phần cốt GFRP bằng cốt thép (dầm Hybrid) hoặc cốt CFRP.
Các kết quả chính đạt được bao gồm việc tập hợp thông tin về vật liệu BTCĐC cốt FRP, đề xuất các tham số tính toán thiết kế quan trọng (như hệ số khối ứng suất α₁=0,75; β₁=0,65; mô đun gãy f_r=0,81√f_c; hệ số sức kháng φ = (0,55÷0,65), bề rộng vết nứt cho phép (0,5÷0,7) mm), và thiết kế thử nghiệm các dạng kết cấu dầm cầu với các loại cốt khác nhau. Nghiên cứu chỉ ra rằng cốt CFRP mang lại hiệu quả cao về sức kháng uốn, giảm diện tích cốt, giảm chiều cao dầm và tăng khả năng vượt nhịp. Đối với dầm Hybrid, tỷ lệ diện tích cốt GFRP và cốt thép (A_f/A_s = 0,11 ÷ 1,62) được xác định là hiệu quả nhất. Luận án cũng đưa ra khuyến cáo về tỷ lệ chiều cao dầm trên chiều dài nhịp (h/L) tối thiểu cho từng loại dầm.
Cuối cùng, luận án kiến nghị phát triển ứng dụng cốt GFRP, CFRP hoặc Hybrid để thay thế cốt thép truyền thống cho dầm và bản mặt cầu ở những vùng có điều kiện khắc nghiệt cần chống ăn mòn, và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo về dính bám, điều kiện thi công, khả năng chịu tải dài hạn, ảnh hưởng của lửa, phá hoại mỏi, tuổi thọ và tính kinh tế của kết cấu bê tông cốt FRP.