FRP bọc cột

Phương pháp gia cường cột bê tông cốt thép là quấn CFRP quanh cột. Các bước đổ bê tông như sau:

1. Chiều dài và chiều rộng của mỗi tấm vải được thiết kế theo chiều cao của cột.

2. Làm sạch bề mặt cột bê tông cốt thép và loại bỏ lớp trát trên bề mặt trụ để làm sạch.

3. San phẳng bề mặt cột, trét bột trét lên bề mặt cột và san phẳng bề mặt cột.

4. Quét keo dán nền;

5. Quét keo lên bề mặt và lau khô bằng keo dán.

6. Dán vải sợi và dùng chổi nhựa chuyên dụng để cạo bề mặt vải thành vải sợi viscose thấm nước.

7. Quét keo dán.

Các cột bê tông cốt thép trong kết cấu chịu áp lực dọc trục và mô men uốn tại đầu cột. Dưới tác động của áp lực dọc trục và mô men uốn tại đầu cột, bê tông trong vùng nén không chỉ gây ra biến dạng dọc trục mà còn gây ra giãn nở ngang do hiệu ứng Poisson. Nếu sự giãn nở ngang của bê tông không được hạn chế, bê tông sẽ bị nứt. Khi vải sợi được quấn trên bề mặt ngoài của cột, sự giãn nở ngang của bê tông gây ra ứng suất kéo của vải sợi ở lớp ngoài, và vải sợi lại tạo ra các ràng buộc lên bê tông để ngăn chặn sự giãn nở của nó, do đó bê tông ở trạng thái ứng suất ba chiều. Do đó, cường độ nén và hiệu suất biến dạng cực đại của bê tông được cải thiện, và hiệu suất biến dạng dẻo của cốt thép dọc trong vùng kéo được phát huy đầy đủ. Do đó, vải sợi được quấn trên bề mặt của cột bê tông cốt thép không chỉ có thể cải thiện khả năng chịu lực của cột mà còn cải thiện độ dẻo và khả năng chống động đất của cột.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu nén của cột gia cường sau

1. Hình dạng tiết diện cột

Cột bê tông cốt thép trong kỹ thuật thường có tiết diện hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình vuông. Khi một cột tiết diện hình tròn được giới hạn bởi lưới sợi, nó sẽ chịu lực căng theo chu vi, và một áp lực ngang giới hạn liên tục được truyền lên bê tông dọc theo chu vi của tiết diện. Khi FRP giới hạn các cột hình chữ nhật, áp lực ngang của bê tông sẽ làm cong FRP ra ngoài, khiến FRP tạo ra áp lực ngang tối đa tại góc và áp lực ngang tối thiểu tại giữa cạnh. Do đó, chỉ góc và tiết diện trung tâm của bê tông được giới hạn tốt hơn bởi tác động của vòm.

Cần lưu ý rằng hình dạng tiết diện có ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực và khả năng biến dạng cực đại của cột ngắn, và mức độ cải thiện là cột trụ, vuông hoặc chữ nhật có góc elip, góc vát, cột vuông hoặc chữ nhật không có góc vát từ cao xuống thấp. Do đó, trong kỹ thuật thực tế, nên sử dụng tiết diện tròn hoặc elip để bọc sợi. Nếu sử dụng tiết diện vuông hoặc chữ nhật, góc vuông của tiết diện nên được đục thành các góc bo tròn và sau đó gia cố bằng vải sợi.

2. Thông số kích thước của tiết diện chữ nhật

Tỷ lệ tiết diện hình chữ nhật là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chịu lực dọc trục của cột. Thực tế cho thấy, khi tỷ lệ chiều dài/chiều rộng bê tông thay đổi từ 1:1 đến 6:1, khả năng chịu lực tăng giảm từ 1,17 xuống 1,08, gần 10%. Khi tỷ lệ chiều dài/chiều rộng tăng đến một mức độ nhất định, việc tăng tỷ lệ chiều dài/chiều rộng ngày càng ít ảnh hưởng đến việc cải thiện khả năng chịu lực. Điều này là do các ràng buộc do FRP tạo ra ngày càng nhỏ khi tỷ lệ tiết diện hình chữ nhật tăng, và ảnh hưởng của tỷ lệ này ngày càng nhỏ.

Ngoài tỷ lệ tiết diện, bán kính fillet của tiết diện cũng ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cột. Bán kính fillet càng lớn, độ cứng của bê tông càng lớn, khả năng chịu lực càng được cải thiện. Tuy nhiên, bán kính fillet ít ảnh hưởng đến việc tăng khả năng chịu lực.

3. Số lượng nhãn dán cho vải sợi ngang.

Sở dĩ cột bê tông cốt thép có thể cải thiện khả năng chịu lực và độ dẻo là do bê tông được liên kết bởi lưới sợi ngang, từ lực một chiều thành lực ba chiều phức tạp, do đó, số lượng lớp sợi tăng lên, khả năng liên kết bê tông tăng lên, và khả năng nén của bê tông cũng tăng lên. Có thể thấy rằng tỷ lệ khung hình càng nhỏ thì ảnh hưởng của số lượng lớp liên kết càng lớn. Tỷ lệ khung hình càng lớn thì ảnh hưởng của số lượng lớp liên kết càng nhỏ.

Trong kỹ thuật thực tế, số lượng lớp lưới sợi cần được xác định thông qua tính toán thiết kế. Đối với cột bê tông cốt thép có chiều dài và chiều rộng chênh lệch lớn, việc bổ sung lưới sợi sẽ khó cải thiện hiệu quả gia cường, cần cân nhắc các phương pháp khác.

4. Tác động của tải trọng trước cốt thép

Gia cường thường được thực hiện dưới một tải trọng nhất định. Trừ khi sử dụng các kết cấu tạm thời khác để truyền tải đường truyền tải trọng bên ngoài, cần xem xét ảnh hưởng của tải trọng trước khi gia cường, tức là ảnh hưởng của lực thứ cấp lên cột. Trước khi cột bê tông cốt thép được gia cường, bê tông ở trạng thái biến dạng ban đầu dưới tác động của tải trọng bên ngoài. Sau khi gia cường, tiết diện cốt thép trước khi chịu tải sẽ không thay đổi, và biến dạng tiết diện cũng không thay đổi. Do đó, CFRP ở trạng thái biến dạng bằng không và không có tác dụng hạn chế lên bê tông.

5. sự co giãn của bê tông

Độ từ biến của bê tông cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và khả năng biến dạng của cột bê tông cốt thép dưới tác động của tải trọng dài hạn. Khi xét đến độ từ biến của bê tông, khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép thấp hơn so với trường hợp không xét đến, và khả năng biến dạng cao hơn so với trường hợp không xét đến.

Ngoài ra, tỷ lệ độ mảnh của cột bê tông cốt thép, cường độ nén của bê tông, sự ăn mòn của thanh thép, tính chất cơ học của FRP và các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến cường độ nén của cột bê tông cốt thép.