Hội đồng nghiên cứu quốc gia (Italia)

Ủy ban cố vấn

Về các kiến nghị kỹ thuật thi công

Chỉ dẫn thiết kế và thi công Kết cấu bê tông cốt sợi thép

CNR-DT 204/2006.

1

Tài liệu này có bản quyền

Không một phần nào của ấn phẩm này được phép cất giữ trong một hệ thống lưu trữ hoặc truyền bá dưới bất kỳ hình thức nào hoặc bằng bất kỳ cách nào: điện từ, cơ học, ghi âm nếu như không được sự cho phép bằng văn bản từ trước của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Italia. Việc sao chép tài liệu này là được phép cho mục đích cá nhân hoặc phi thương mại.

2

Mục lục

• Lời nói đầu .1. Sự lắng nghe công chúng .2. Nội dung và mục đích của chỉ dẫn này .3. Các tiêu chuẩn tham chiếu .4. Ký hiệu/biểu tượng .5. Các tính chất kết cấu và sự ứng xử (làm việc) của các phần tử bê tông cốt sợi thép.

• Vật liệu .1. Sợi (Fiber)

.1.1. Chiều dài sợi

.1.2. Đường kính tương đương

.1.3. Tỷ lệ co/hệ số co (aspect ratio)

.1.4. Cường độ chịu kéo của sợi

.1.5. Mô đun đàn hồi

2.2.Sợi thép

2.3. Sợi các bon và sợi polime

2.4. Ma trận

2.5.Bê tông cốt sợi

2.5.1.Các tính chất ở trạng thái tươi

2.5.1.1.Các tính chất từ biến

2.5.1.2. Tính đồng nhất của hỗn hợp

2.5.1.3. Sự co ngót dẻo

2.5.2. Các tính chất cơ học ở trạng thái đóng rắn (đông cứng)

2.5.2.1.Sự ứng xử (làm việc) khi chịu nén

2.5.2.2. Sự làm việc khi chịu kéo

2.5.2.3. Qui luật (đường cong) chủ yếu về ứng suất- biến dạng

2.5.2.4. Mo đun đàn hồi

2.5.3. Các tính chất vật lý ở trạng thái (đã) đóng rắn

2.5.3.1. Co ngót khi khô

2.5.3.2. Sức chịu (độ bền) đóng băng và tan băng

2.5.3.3 Sự xuyên thấm của ion tấn công.

3

2.5.3.4 Sự cacbonat hóa

2.5.3.5. Sự ăn mòn sợi thép

2.5.3.6. Sức chịu lửa

2.6. Thép

3.Những nhận thức thiết kế cơ bản và các vấn đề đặc biệt

3.1. Khái quát

3.2. Những yêu cầu cơ bản

3.3.Tuổi thọ phục vụ thiết kế

3.4. Những quy tắc thiết kế chính

3.4.1.Khái quát

3.4.2.Các giá trị thiết kế

3.4.3.Tính chất của vật liệu

3.4.4.Độ bền thiết kết

3.5. Các giá trị đặc trưng của cường độ vật liệu

3.6.Các hệ số an toàn cục bộ (hệ số an toàn riêng phần).

3.6.1.Các hệ số an toàn cục bộ đối với vật liệu.

3.6.2. Hệ số cục bộ cho các mô hình chịu lực (resistance models)

3.7. Những yêu cầu về độ bền

4. Thẩm định Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS)

4.1.Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) cho phần tử (bộ phận) đơn-chiều (mono-dimentional elements)

4.1.1.Khái quát

4.1.2. Uống với lực dọc trục

4.1.3 Cắt

4.1.3.1. Khái quát

4.1.3.2.Phần tử/bộ phận không có cốt thép chịu cắt theo thiết kết và cốt thép dọc theo truyền thống

4.1.3.3. Phần tử/bộ phận không có cốt thép chịu cắt theo thiết kết nhưng có cốt thép dọc theo truyền thống

4

4.1.3.4. Phần tử/bộ phận có cả cốt thép chịu cắt và cốt thép dọc theo truyền thống

4.1.3.5.Cốt thép chịu cắt tối thiểu

4.1.4. Xoắn

4.1.4.1. Phần tử/bộ phận không có cốt thép dọc chịu xoắn và cốt đai (cốt ngang) theo truyền thống.

4.1.4.2. Phần tử/bộ phận có cốt thép dọc chịu xoắn và cốt đai (cốt ngang) theo truyền thống.

4.2.Phần tử bản/tấm (plate elements)

4.2.1. Phần tử bản/tấm không có cốt thép (theo) truyền thống

4.2.2. Phần tử bản/tấm có cốt thép (theo) truyền thống

4.3. Phần tử bản sàn (slab elements)

4.3.1. Phần tử bản sàn không có cốt thép truyền thống

4.3.2. Phần tử bản sàn có cốt thép truyền thống

5. Trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ (SLS)

5.1. Thẩm định ứng suất

5.2. Chiều rộng vết nứt

5.3.Cốt thép tối thiểu để kiểm soát (khống chế) vết nứt

6. Thi công

6.1 Thành phần hỗn hợp

6.2. Chi tiết hóa cốt thép

6.3. Các kích thước tối thiểu

6.3.1.Độ dày tối thiểu của phần tử/bộ phận kết cấu

6.3.2.Giá trị tối thiểu của khoảng cách thanh cốt thép và lớp bê tông bảo vệ

6.4. Đổ/đúc bê tông

7. Sức chịu lửa

8. Thử nghiệm sơ bộ và việc kiểm soát (quá trình) sản xuất

8.1. Thử nghiệm sơ bộ

8.2. Kiểm soát sản xuất đối với các ứng dụng loại A

5

8.3. Kiểm soát sản xuất đối với các ứng dụng loại B.

9. Phụ lục A (về cường độ chịu kéo): nhận biết tham số cấu trúc: constitutitive parameter)

9.1. Vật liệu ứng xử /làm việc (bị) mềm hóa chịu kéo được nhận biết qua thử nghiệm chịu uốn (câu này phải xem lại).

9.1.1. Mô hình đàn hồi tuyến tính

9.1.2.Mô hình dẻo-cứng

9.1.3. Viên mẫu cắt khấc/rãnh (theo UNI 11188)

9.1.4. Viên mẫu kết cấu không cắt khấc/rãnh (theo UNI 11188)

9.2. Vật liệu được nhận biết bằng thử nghiệm chịu kéo

9.2.1. . Viên mẫu cắt khấc/rãnh (theo UNI 111039)

9.2.2. Viên mẫu cắt khấc/rãnh.

10. Phụ lục B (các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng)

10.1. Thử nghiệm chịu uốn trên vật liệu ứng xử mềm hóa (softening behaviour material)

11. Phụ lục C (về các thử nghiệm đặc trưng cơ học cho vật liệu ứng xử cứng hóa: hardening behaviour materials)

11.1. Thử nghiệm kéo

11.1.1. Chuẩn bị viên mẫu

11.1.2. Thiết bị thử nghiệm

11.1.3. Đặt tải trọng

11.2. Thử nghiệm chịu uốn

12. Phụ lục D (Cường độ vật liệu: tính toán các giá trị đặc trưng cho thiết kế kết cấu)

13. Phụ lục E (xác định bằng thực nghiệm hệ số hư hỏng do hỏa hoạn/cháy).

6

1. Lời nói đầu Tài liệu này đóng góp vào loạt ấn phẩm do Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Italia xuất bản trong khoảng thời gian mấy năm qua liên quan tới việc sử dụng kết cấu bằng vật liệu compoite, với cuốn đầu tiên chính là Những chỉ dẫn n.200 trong năm 2004. Những tài liệu đã được xuất bản, cho đến nay đã đề cập/giải quyết những vấn đề sau đây: mạ phủ (bọc ngoài/plating) bê tông cốt thép và bê tông ứng suất trước cũng như kết cấu/công trình thể xây thông qua việc sử dụng vật liệu composit gia cường (đặt cốt) bằng sợi thép dài (FRP) (CNR-DT 200/2004), bọc phủ kết cấu gỗ (CNR-DT 201/2005), cũng như các kết cấu bằng kim loại (CNR-DT 202/2005), và cuối cùng là, việc sử dụng các thanh (bars) FRP làm cốt cho kết cấu bê tông (CNR-DT 203/2006).

Đối tượng của tài liệu này là việc sử dụng với mục đích chịu lực (structural use) của một vật liệu composit có sự khác biệt hoàn toàn : Bê tông cốt sợi (Fiber Reinforced Concrete)/FRC. Nó không có một chất gốc/matrix polime giống như Polime cốt sợi (Fiber Reinforced Polymer/FRP), nhưng lại là một chất gốc kết dính để người ta đưa thêm những sợi ngắn vào đó. Những sợi này có thể bằng thép, vật liệu polime, cũng như các vật liệu vô cơ khác như cacbon, thủy tinh và các vật liệu tự nhiên. Thêm vào đó một loại thép cốt bình thường cũng như các thanh (thép) ứng suất trước dùng làm cốt cũng có thể có mặt. Việc cho thêm sợi vào bê tông đem lại một cường độ còn dư có ý nghĩa sau khi (kết cấu) bị nứt. Tính chất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, kể cả tỷ lệ co (tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính tương đương, của sợi được sử dụng), hàm lượng % theo thể tích của sợi cũng như các tính chất cơ lý của chúng.

Kết cấu FRC đã dần dần trở nên được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới qua mấy năm vừa rồi. Điều này đã dẫn tới việc cần thiết phải đưa ra các chỉ dẫn kỹ thuật liên quan.

Những tài liệu quốc tế có ý nghĩa nhất đề cập đến FRC là những tài liệu sau đây:

-RILIEM, 2000, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: thử nghiệm dầm”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 33: 3-5;

-RILIEM, 2000, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: Phương pháp thiết kế xichma-epxilon ”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 33: 75-81;

-RILIEM, 2001, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: thử nghiệm kéo một trục cho bê tông cốt sợi thép”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 34: 3-6;

-RILIEM, 2002, “Phương pháp thử nghiệm và thiết kế cho bê tông cốt sợi thép: thiết kế bê tông cốt sợi thép sử dụng phương pháp xich ma-w: nguyên tắc và việc áp dụng”, Khuyến cáo RILIEM TC 162-TDF, Vật liệu và Kết cấu, 35: 262-278;

-ACI Committee 544, 1999, “Đo đạc các tính chất của Bê tông Cốt sợi”, ACI 544.2R-98, American Concrete Institute, ACI Farmington Hills, MI;

7

-ACI Committee 544, 1996, “Những xem xét thiết kế đối với Bê tông cốt sợi”, ACI 544.4R-88, American Concrete Institute, ACI Farmington Hills, MI;

-ACI Committee 544, 1996, “Báo cáo tổng quan về Bê tông cốt sợi”, ACI 544.1R-96, American Concrete Institute, ACI Farmington Hills, MI;

-JCI, 1984, “Phương pháp thử nghiệm cường độ chịu uốn và độ bền uốn của bê tông cốt sợi:, JCI Standard SF-4, Tiêu chuẩn JCI về phương pháp thử nghiệm bê tông cốt sợi, Viện bê tông Nhật Bản.

Một số trong số những ví dụ liên quan và thú vị nhất của việc ứng dụng FRC bao gồm:

- Tấm mặt trước chịu tải trọng (front panels); - Bản sàn nhà; - Lớp bọc phủ đường hầm truyền thống và theo từng đoạn (segmental); - Dầm; - Mối nối chịu lực (mối nối kết cấu)- nhằm giảm bớt lượng phần trăm cốt thép theo truyền thống. - Các bộ phận mái thành mỏng không có cốt thép rối rắm/lộn xộn theo truyền thống; - Kết cấu được thiết kế để chịu tác động của những tải trọng gây mỏi chẳng hạn như những bể chứa

(vessels) và đường ống chịu áp lực cao, ray đường sắt, cột, vv.. - Kết cấu che chắn /trú ẩn.

Mục đích chính của bê tông cốt thép sợi là trong thi công kết cấu siêu tĩnh, nơi mà cường độ chịu kéo dư thừa có thể tăng cường (cải thiện) khả năng chịu tải của kết cấu cũng như độ dẻo dai của nó.

Độ bền dai (toughness) được tăng cường nhờ việc đưa những sợi cốt ngắn vào hỗn hợp bê tông có có thể dẫn tới việc sử dụng ngày càng tăng loại bê tông tính năng cao (high performance concrete), thậm chí là cả với những ứng dụng ở mức đặc biệt tới hạn do độ giòn của kết cấu (không có sợi) là loại kết cấu tiêu biểu cho những vật liệu không dùng đến sợi.

Mục đích của những chỉ dẫn này là thảo ra một hồ sơ/tài liệu cho việc thiết kế, thi công và kiểm tra kết cấu FRC, theo các quy chuẩn xây dựng (building codes). Cách tiếp cận được đề xuất là dựa vào cách tiếp cận đối với việc thiết kế theo trạng thái tới hạn, với việc lập dàn ý theo cách “những nguyên tắc” và “những yêu cầu” như đã được vạch ra trong Eurocodes. Trong tài liệu này, những nguyên tắc đó được biểu thị bằng biểu tượng/kí hiệu “P”.

Những chỉ dẫn này không có dự định dùng để ràng buộc với quy chuẩn (Codes) mà đúng hơn là muốn đại diện cho một sự hỗ trợ đối với mọi kỹ thuật viên để chắt lọc (thông tin) qua một lượng lớn những tài liệu xuất hiện (đang có sẵn) hiện thời.

Tài liệu này cũng có một Phụ lục đề cập đến một số chủ đề lý thuyết chi tiết hơn, được kể đến một cách tóm tắt trong các Chỉ dẫn (Guidelines), do bản chất luôn đổi mới của chúng, với mục đích làm cho chúng trở nên nổi tiếng (được nhiều người biết đến) hơn.

Tài liệu kỹ thuật này đã được biên soạn bởi một Nhóm nhiệm vụ mà thành viên của Nhóm này bao gồm:

8

GS. Ascione Lugi: Trường đại học Salerno

TS.Berardi Valentino Paolo: Trường đại học Salerno;

GS. Diprisco Macro: Đại học bách khoa Milano;

TS. Failla Claudio

GS. Grimaldi Antonio

GS. Meda Alberto

TS. Rinaldi Zila

GS. Plizzari Giovani

GS. Savpia Macro

Điều phối viên”

GS. Grimaldi Antonio

Tổng Điều phối viên:

GS. Ascione Lugi

Ban thư ký kỹ thuật:

GS. Feo Luciano, GS. Rosati Luciano.

1.1.Sự lắng nghe công chúng

Sau khi xuất bản, tài liệu này CNR-DT 204/2006 là đối tượng để lắng nghe công chúng. Tiếp theo việc lắng nghe công chúng, một số sửa đổi và/hoặc kết hợp (bố cục lại) đã được thực hiện cho tài liệu, kể cả việc chỉnh lại cho đúng việc đánh máy (lỗi in ấn/typos), bổ sung đối tượng chưa được đề cập đến trong phiên bản gốc (đầu tiên), và loại bỏ những thứ khác được coi là không có liên quan.

Tài liệu kỹ thuật này đã được phê duyệt là phiên bản cuối cùng (không sửa nữa) vào ngày 28/11/2007, kể cả những sửa đổi thu được từ việc lắng nghe công chúng, bởi “Ủy ban cố vấn về các Kiến nghị kỹ thuật cho thi công”, mà những thành viên của Ủy ban đó gồm:

----

---

----

---

(Phần này ko quan trọng, bỏ qua).

1.2.Nội dung và mục đích của chỉ dẫn này

9

(1) Đối tương của tài liệu này là Kết cấu bê tông cốt sợi (FRC);

(2) P bê tông cốt sợi là một loại vật liệu composite được đặc trưng bởi một chất kết dinh là ximang và sợi phân tán (không liên tục). Chất kết dính cỏ thể làm bằng bê tông hoặc vữa, loại thông thường hoặc loại có tính năng cao. Sợi có thể làm bằng thép, polime, cacbon, thủy tinh hoặc vật liệu tự nhiên.

(3) P Một hàm lượng sợi tối thiểu phải được bảo đảm cho mục đích sử dụng kết cấu (chịu lực) như đã quy định (chỉ rõ) trong Chương 2.

(4) Các loại sợi kim loại, polime và cacbon đều được đề cập tới một cách riêng biệt trong tài liệu hiện thời này. Tuy nhiên các quy tắc thiết kế (này) cũng có thể được làm theo đối với FRC được sản xuất với các loại sợi khác như thủy tinh/vật liệu tự nhiên, cũng như sự ứng xử (làm việc) về mặt kết cấu của chúng thì tương tự với các bộ phận bê tông tương tự được xem xét trong tài liệu này.

(5) Tính chất của (vật liệu) composite thì phụ thuộc vào các đặc trưng của những vật liệu thành phần cũng như liều lượng của các vật liệu thành phần đó. Các yếu tố khác bao gồm kích thước hình học và các tính chất cơ học của sợi, sự liên kết/bám dính giữa sợi và hỗn hợp (chất kết dinh) bê tông, và các tính chất cơ học của hỗn hợp bê tông. Sợi trong FRC có thể làm giảm hiện tượng nứt và/hoặc làm tăng đáng kể năng lượng được hấp thụ trong quá trình nứt bê tông.

(6) Một khi đã đúc, bê tông cốt sợi đạt được những thuộc tính mà chúng cũng phụ thuộc vào những yếu tố gắn liền với công nghệ thi công cũng như các kích thước khuôn khổ kết cấu. Những yếu tố này bao gồm sự phân tán của sợi trong hỗn hợp, hình dạng và kích thước của kết cấu, tính bất đẳng hướng có thể có do sự định hướng sợi có liên quan tới hướng đổ bê tông cho kết cấu.

1.3. Các tiêu chuẩn tham chiếu

Việc tham khảo được thực hiện với các tài liệu sau đây:

CEN EN 1992-1-1, 2004: Eurocode 2 – Thiết kế kết cấu bê tông – Phần 1-1: những nguyên tắc chung và nguyên tắc đối với Nhà;

CEN EN 14721 (2005): Sản phẩm bê tông đúc sẵn – Phương pháp thử cho bê tông sợi kim loại - đo bê tông sợi trong bê tông tươi và bê tông đã đóng rắn.

CEN EN 14651 (2005): Phương pháp thử nghiệm cho bê tông sợi kim loại – đo cường độ chịu kéo khi uốn (giới hạn tỷ lệ (LOP), dư);

UNI 11188, 2004: Thiết kế, sản xuất và kiểm tra các bộ phận kết cấu cốt sợi thép.

UNI 11039, 2003: Bê tông dùng cốt sợi thép; (1a) Phần I: Định nghĩa, phân loại và ký hiệu; (1b) Phần II: Phương pháp thử nghiệm để xác định cường độ tại vết nứt đầu tiên và các chỉ số độ dẻo;

UNI EN 12390, 2002: Thử nghiệm trên bê tông đã đóng rắn;

UNI EN 206-1, 2001: Bê tông: đặc điểm kỹ thuật, tính năng, sản xuất và sự tuân thủ;

10

UNI 9502, 2001: Đánh giá sức chịu lửa theo phân tích của các bộ phận kết cấu bê tông cốt thép và bê tông ứng suất trước.

1.4. Biểu tượng/Ký hiệu:

Ý nghĩa của những biểu tượng chính được sử dụng trong tài liệu này được ghi lại dưới đây:

Những kí hiệu chính:

Khối lượng ( .) ám chỉ/muốn nói đến bê tông

Giá trị thiết kế của khối lượng (.)

Giá trị thực nghiệm của khối lượng (.)

Khối lượng (.) ám chỉ tới bê tông cốt sợi

Giá trị đặc trưng của khối lượng (.)

Giá trị trung bình của khối lượng (.)

Khối lượng (.) dưới dạng độ bền (sức chịu đựng)

Khối lượng (.) ám chỉ thép

Khối lượng (.) theo đòi hỏi

Giá trị tới hạn của khối lượng (.)

Những chữ Roman in hoa có chỉ số

Diện tích tiết diện ngang bê tông, thực của cốt thép

Diện tích của một sợi đơn lẻ

Diện tích của cốt thép dọc (trục)

Diện tích của cốt thép ngang

Sự suy giảm cường độ chịu nén do cháy (hỏa hoạn)

Sự suy giảm cường độ chịu uốn một trục do cháy (hỏa hoạn)

Tải trọng

Nhiệt độ

Tỷ lệ phần trăm thể tích (phần thể tích) của sợi

Giá trị thiết kế của khả năng chịu tải trọng cắt của bộ phận kết cấu

Sự đóng góp của sợi vào giá trị thiết kế về khả năng chịu tải trọng cắt

11

Sự đóng góp của thép đai vào giá trị thiết kế về khả năng chịu tải trọng cắt

Những chữ Roman in thường có chỉ số

Bề rộng của một sợi có tiết diện hình chữ nhật

Chiều sâu hiệu quả của tiết diện ngang

Kích thước cốt liệu tối đa

Đường kính sợi (tương đương)

Cường độ FRC khi chịu nén (viên mẫu hình trụ và lăng trụ)

Cường độ chịu kéo của FRC

Cường độ chịu kéo của FRC khi uốn

Cường độ dư khi chịu kéo (theo khả năng phục vụ) của FRC

Cường độ dư khi chịu kéo tới hạn của FRC

Cường độ của chất kết dính bê tông (matrix) khi chịu nén (viên mẫu hình trụ và lăng trụ)

Cường độ chịu kéo của chất kết dính bê tông

Cường độ chịu kéo của chất kết dính bê tông khi uốn

Cường độ chảy dẻo của cốt thép dọc

Cường độ chảy dẻo thiết kế của cốt thép dọc

Cường độ chảy dẻo thiết kế của thép đai

Chiều sâu tiết diện ngang

Chiều dày sợi đối với tiết diện chữ nhật

Khoảng dãn cách giữa các thanh cốt thép

Chiều dài đặc trưng của bộ phận kết cấu

Chiều dài sợi

Chiều dài phát triển sợi

Khối lượng sợi

Khoảng cách giữa các thanh thép đai

Khoảng cách trung bình của vết nứt

Chiều dày bộ phận kết cấu

12

CTOD – Chuyển vị mở mũi vết nứt (crack tip opening displacement)

Khoảng cách của trục trung hòa tính từ biên cực hạn (exteme edge) trong vùng nén.

Khoảng cách của trục trung hòa tính từ biên cực hạn (exteme edge) trong vùng kéo.

Các chữ cái Hy lạp in thường có chỉ số

Biến dạng kéo trong FRC

Biến dạng nén trong FRC

Biến dạng kéo trong các thanh thép

Đường kính thanh thép

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho FRC khi chịu nén

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho FRC khi chịu kéo

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho mô hình cơ học

Hệ số an toàn riêng phần (cục bộ) cho thanh cốt thép

Tỷ trọng khối lượng sợi

1.5.Các tính chất kết câu và sự làm việc của bộ phận bê tông cốt sợi

(1)P Các tính chất cơ học của một hỗn hợp (ma trận) kết dính bị thay đổi khi đưa thêm sợi vào. Sự làm việc về chịu kéo sau khi nứt được cải thiện do sự lan truyền vết nứt đã khác hẳn (trái ngược với trước).

Một khi bê tông đã bị nứt, sợi tăng cường một cách đáng kể sức chịu đựng sau khi nứt mà việc này không thể nào thấy được trong một loại bê tông không có sợi.

Sự ứng xử (làm việc) mềm hóa (softening behaviour), điển hình đối với một thử nghiệm một trục, có thể được thay đổi một cách đáng kể bằng cách đưa (cho thêm) cốt sợi.

Đối với các tỷ lệ thể tích sợi mà nhỏ ( xấp xỉ dưới 2%), mối quan hệ cấu trúc tải trọng-chuyển vị của FRC vẫn thể hiện một nhánh giảm xuống (sự làm việc mềm hóa), nhưng nó được đặc trưng bởi cả hai đường cong, một là cường độ dư cũng như một độ dẻo đáng kể (Hình 1a). Với các tỷ lệ thể tích sợi cao hơn (xấp xỉ trên 2%), thì sự làm việc sau khi nứt có thể trở nên cứng hóa, do sự xuất hiện của vết nứt nhiều đường (multiple craking) (Hình 1b).

13

Hình 1-1. Tải trọng (P) – chuyển vị ( ) từ một thử nghiệm chịu kéo 1 trục trên bê tông cốt sợi được đặc trưng bởi một tỷ lệ % thấp của sợi (a) và một tỷ lệ % cốt sợi cao (b).

(2) P Các tính chất của FRC, được sử dụng cho một mục đích kết cấu cụ thể, phải được xác định và thẩm định một cách phù hợp. Có hai cách thức khác nhau đặc trưng hóa FRC: một cách là dựa vào các tính chất danh định, trong khi đó, cách còn lại là dựa vào các tính chất về kết cấu.

(3)P Các tính chất danh định của FRC cần được thiết lập bằng cách thực hiện những thử nghiệm đã được bình thường hóa dưới những điều kiện có kiểm soát theo các quy trình trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.

(4) P Các tính chất về kết cấu của FRC phải được tham khảo/đối chiếu với vật liệu đang được sử dụng trong thực tế và cần được đánh giá thông qua các thử nghiệm ở cùng quy mô (tỷ lệ) tương tự của kết cấu. Những thử nghiệm này cần được thực hiện trong cùng môi trường như của kết cấu thực và hướng của các tải trọng được áp đặt vào có liên quan tới hướng đổ bê tông cũng nên tương tự như trên kết cấu thực.

2. Vật liệu 2.1. Sợi

(1) P Sợi thì được đặc trưng bởi cả tính chất của vật liệu cũng như các tham số hình học, bao gồm chiều dài, đường kính tương đương, tỷ lệ co (aspect ratio) và hình dạng (thẳng, sợi có móc/ngoặc,vv..).

2.1.1. Chiều dài sợi

(1) P Chiều dài sợi lf, là khoảng cách giữa các đầu mút bên ngoài của sợi đó.

Chiều dài được phát triển của sợi ld , là độ dài của đường trục của sợi đó.

Chiều dài của sợi cần được đo đạc theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể.

2.1.2. Đường kính tương đương

14

(1) P Đường kính tương đương, df, là đường kính của một đường tròn có một diện tích tương đương với diện tích tiết diện ngang trung bình của sợi đó.

(2) Đối với các tiết diện ngang hình tròn có đường kính lớn hơn 0.3mm, thì đường kính tương đương cúa sợi phải được đo bằng một thước đo micrometer, trong hai hướng, một cách xấp xỉ ở các góc vuông, với một độ chính xác phù hợp với quy chuẩn tham chiếu cụ thể. Đường kính tương đương này được cho bởi giá trị trung bình của hai đường kính đo được (theo 2 hướng như đã nói).

(3) Với những sợi có đường kính nhỏ thua 0.3mm, đường kính tương đương phải được đo với một thiết bị quang học, với một độ chính xác phù hợp với quy chuẩn tham chiếu cụ thể.

(3) Với những tiết diện hình elip, đường kính tương đương phải được đánh giá bắt đầu từ việc đo đạc theo 2 trục, sử dụng một thước đo micrometer, với một độ chính xác phù hợp với quy chuẩn tham chiếu cụ thể. Lúc đó đường kính tương đương được cho bởi giá trị trung bình của hai độ dài đo được theo 2 trục.

(4) Đối với tiết diện hình chữ nhật, chiều rộng, bf, và chiều dày, hf, phải được đo theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể. Lúc đó đường kính tương đương được xác định theo công thức (1.1):

(6) Một cách có thể thay thế, và trong trường hợp cụ thể với sợi có tiết diện bất quy tắc, đường kính tương đương có thể được đánh giá bằng công thức (2.1) sau đây:

Trong đó m là khối lượng, ld là chiều dài phát triển, và là tỷ trọng của sợi.

2.1.3. Tỷ lệ co (aspect ratio):

(1) P Tỷ lệ co thì được định nghĩa bằng tỷ lệ giữa chiều dài, lf, với đường kính tương đương của sợi đó, gọi là df.

2.1.4. Cường đọ chịu kéo của sợi

(1) P Cường độ chịu kéo của sợi là ứng suất tương ứng với lực kéo tối đa mà sợi đó có thể mang (chịu đựng).

(2) Cường độ chịu kéo phải được tính toán, theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể, bằng cách chia lực tối đa cho diện tích tương đương của tiết diện ngang, được xác định là diện tích của vòng tròn có đường kính tương đương (bằng) df .

Giá trị tham chiếu của cường độ chịu kéo được cho trong bảng 2-1 và bảng 2-2 đối với một số dạng sợi khác nhau.

15

2.1.5.Mô đun đàn hồi

(1) Mô đun đàn hồi của sợi phải được đánh giá theo quy chuẩn tham chiếu cụ thể.

Giá trị tham chiếu của đun đàn hồi được cho trong bảng 2-2 đối với một số dạng sợi khác nhau.

2.2. Sợi thép

(1) Những sợi thép là sợi có chiều dài, lf, biến thiên trong phạm vi 6mm tới 70mm, và một đường kính tương đương, df, thay đổi trong phạm vi 0.15mm tới 1.20mm.

(2) Những sợi thép này có thể được phân loại trên cơ sở của quá trình sản xuất, hình dạng, cũng như vật liệu.

1. Quá trình sản xuất:

-sợi kéo nguội (Type A)

- tấm cắt ra (Type B);

-quá trình khác (Type C)

2. Hình dạng:

- thẳng

- có gờ/gân (có móc, có gợn/nếp)

3. Vật liệu:

-thép với hàm lượng cacbon thấp (C nhỏ thua hoặc bằng 0.20, Type 1);

-thép với hàm lượng cacbon cao (C lớn hơn 0.20, Type 2)

-thép không rỉ (Type 3).

Dựa vào các tính chất cơ học, sợi có thể được chia nhỏ hơn thành 3 loại khác nhau (R1, R2, R3) như trong Bảng 2-1.

Bảng 2-1. Loại sợi thép chia theo cường độ

16

Trong Bảng 2-1, Rm e Rp0.2 là cường độ chịu kéo tương ứng với lực tối đa và một sự dịch chuyển (a shift) từ sự làm việc tỷ lệ với biến dạng dương không hồi phục tương đương với 0.2% của độ dài cơ sở của đồng hồ đo biến dạng (strain-gauge).

(3) Mô đun đàn hồi của sợi thép có thể được giả thiết tương đương với 200 Gpa đối với thép có hàm lượng cacbon thấp và cao, và tương đương với 170 Gpa đối với thép không rỉ.

2.3. Sợi polime và sợi cacbon

(1) Sợi polime làm bằng acrylic, aramid, nylon, polyester, polyethylene, polipropylene, và sợi cacbon đều được bày bán nhiều trên thị trường.

(2) Những loại sợi này có thể được sử dụng để cải thiện:

1 Các tính chất dẻo ngắn hạn;

2 độ bền lâu và sức kháng (chịu đựng) các chu kỳ đóng băng và tan băng

3 sức chịu tác động và mài mòn;

4 sức chịu đựng sau khi nứt của các loại chất/ma trận kết dính;

5 Sức chịu lửa.

(3) Sợi có thể được phân loại thành sợi nhỏ (micro-fibers), với chiều dài bằng mm, và sợi lớn (macro-fibers với chiều dài lên tới 80mm. Giá trị điển hình của các tỷ lệ co (tỷ lê chiều dài/đường kính) thay đổi trong phạm vi từ 100 tới 500.

(4) Các tính chất chính của sợi polime và cacbon mà có sẵn để bán trên thị trường, được chỉ ra trong bảng 2-2.

17

18

2.4. Hỗn hợp chất gốc (matrix)

(1) P Hỗn hợp kết dinh FRC bao gồm các vật liệu kết dính (bê tông hoặc vữa)

(2) Để thu được một sự phân tán sợi tốt cũng như một độ công tác (workability) phù hợp, hỗn hợp chất gốc (matrix) phải được thiết kế đúng, chẳng hạn như bằng cách tăng hàm lượng hạt cốt liệu nhỏ.

(3) Các tính chất vật lý và cơ học của chất gốc là bê tông hoặc vữa được định nghĩa theo tiêu chuẩn tham chiếu cụ thể.

2.5. Bê tông cốt sợi

(1)P Các tính chất vật lý và cơ học của vật liệu composite phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần của các thành phần cũng như các tính chất của mỗi thành phần tham gia (chất gốc kết dính và sợi).

(2) Việc đưa thêm sợi vào có thể tăng cường (cải thiện) độ dẻo dai, độ bền lâu, sức chịu tác động (tính đàn hồi/co giãn), sức chịu mỏi và mài mòn của chất gốc kết dính (bê tông hoặc vữa).

(3) Các tính chất cơ học của sợi được dùng làm cốt phải được xác định trực tiếp trên các viên mẫu thông qua các thử nghiệm đã được tiêu chuẩn hóa.

(2) P Phần thể tích tối thiểu của sợi cho các ứng dụng kết cấu không được nhỏ thua 0.3%.

(4) Không có các thử nghiệm cụ thể, tất cả các tính chất cơ học, không được chỉ rõ, có thể được giả thiết là tương tự như các tính chất đó của bê tông thông thường.

2.5.1. Các tính chất ở trạng thái tươi (mới trộn)

2.5.1.1 Tính chất từ biến

(1)P Các tính chất từ biến của bê tông cốt sợi phụ thuộc vào sự đồng nhất (đặc chặt) của chất gốc cũng như bản chất của sợi, liều lượng và kích thước hình học.

(2) Việc sử dụng hàm lượng sợi điển hình cho các ứng dụng vào kết cấu làm giảm độ công tác của hỗn hợp, đặc biệt là những loại sợi có hình dạng phức tạp và tỷ lệ độ co lớn (câu này hình như thứa dấu phẩy). Việc điều chỉnh phù hợp tỷ lệ thành phần hỗn hợp có thể được thực hiện nơi nào cần thiết:

• Bằng cách tăng tỷ lệ thành phần cốt liệu mịn và/hoặc bằng cách giảm bớt kích thước cốt liệu tối đa’ • Bằng cách sử dụng loại và hàm lượng phụ gia siêu dẻo phù hợp.

2.5.1.2. Tính đồng nhất của hỗn hợp

(1)P Sự phân bố sợi trong hỗn hợp cần phải đồng đều. Để đạt được điều kiện này, phải có có sự chú ý đặc biệt để tránh sự kết tụ sợi (balling/vê viên). Dù rằng hàm lượng kết tụ này được hạn chế, sự có mặt của chúng có thể tạo thành một số vật cản và làm cho việc bơm vữa trở nên khó khăn.

(2) Tính đồng nhất của hỗn hợp có thể được đo đạc bằng cách kiểm tra hàm lượng sợi trong một số mẫu được lấy ra trong quá trình đổ bê tông phù hợp với tiêu chuẩn EN 14721.

19

(3) Những vùng có sự phân bố sợi không đồng nhất càng khuếch tán (rải ra nhiều nơi) thì các tính chất của bê tông cốt sợi càng khác nhau so với các tính chất danh nghĩa.

(4) Phải có sự chú ý đặc biệt tới hiện tượng cacbonat hóa, đặc biệt là khi sử dụng một chất gốc/hỗn hợp bao gồm vữa và sợi.

2.5.1.3. Sự co ngót dẻo (plastic shringkage)

(1)P Kích thước vết nứt do co ngót dẻo được giảm xuống nhờ có sợi.

(2) Sợi nhỏ polime (polypropylene) là phù hợp hơn cho mục đích này.

2.5.2. Sự ứng xử (làm việc) khi chịu nén

(1)P Nói chung sợi làm giảm độ giòn của matrix, nhưng chúng không có ảnh hưởng đáng kể tới sự làm việc khi chịu nén.

(2) Trong thực tế, quy luật cấu trúc (constitutive law) của bê tông cốt sợi có thể được giả thiết tương đương với quy luật đó của bê tông thông thường.

2.5.2.2. Sự làm việc khi chịu kéo

(1)P Sợi cải thiện sự làm việc khi chịu kéo của hỗn hợp khi đã bị nứt, như được chỉ ra dưới dạng sơ đồ trong Hình 2-1.

HÌnh 2-1. Sự làm việc khi chịu kéo

20

(2) Với hàm lượng sợi thấp (có tỷ lệ thành phần thể tích xấp xỉ, thấp hơn 2%), sự làm việc là mềm hóa (softening)

(3) Với hàm lượng sợi lớn (có tỷ lệ thành phần thể tích cao hơn 2%), cường độ có thể cao hơn so với cường độ của riêng bê tông, vì một sự làm việc cứng hóa (hardening) gắn liền với hiện tượng nứt nhiều đường (multi-cracking) có thể xẩy ra (Hình 2-1).

(4) Cường độ chịu uốn một trục ở vết nứt đầu tiên của bê tông cốt sợi, fFt, có thể được giả thiết tương đương với cường độ đó của riêng bê tông, fct. Đối với vật liệu ứng xử mềm hóa, cường độ, , fFt , có thể được giả thiết tương đương với ứng suất tối đa (Hình 2-1).

(5) Cường độ chịu kéo một trục dư của vật liệu, fFtu (Hình 2-1), chịu ảnh hưởng đáng kể bởi tỷ lệ thể tích của sợi, Vf, bởi tỷ số co (chiều dài/đường kính), lf/df, cũng như sự dính kết giữa bê tông và cốt thép, đối với cả hai trường hợp (sự làm việc mềm hóa và cứng hóa).

Lời tuyên bố này có thể được rút ra một cách dễ dàng từ sự cân bằng theo hướng ở góc vuông có bề mặt đứt gãy, giả thiết rằng sợi song song với hướng này và đánh giá lực đặc trưng kéo giật (Q) theo công thức:

…(2.1)

Trong đó:

-nf là số lượng sợi trên một đơn vị diện tích đứt gãy;

-df là đường kính tương đương của sợi;

-lb = lf/4 là độ dài liên kết truyền thống của từng sợi;

- m là ứng suất liên kết tiếp tuyến trung bình;

- là một hệ số tính đến sự định hướng thực của các sợi thép;

-Vf là tỷ lệ thể tích của các sợi;

-Af là diện tích tiết diện ngang của một sợi đơn lẻ.

Phương trình (1.1) đem lại một giá trị xấp xỉ, vì nó không đưa vào tính toán các yếu tố khác, ví dụ như, hình dạng sợi, bề mặt chung giữa sợi và bê tông, hướng đổ bê tông, kỹ thuật trộn và đầm bê tông tươi mà những thứ này ảnh hưởng tới sự phân bố và định hướng của sợi trong bê tông.

(6) Kết quả là, một cách tiếp cận theo tính năng, có khả năng nhận biết bằng thực nghiệm, đường cong chịu uốn theo cấu trúc bằng việc dùng các thử nghiệm phù hợp trên viên mẫu bê tông cốt sợi được đề xuất.

Quy luật mở ứng suất – vết nứt, , có thể được xác định thông qua các thử nghiệm uốn hoặc kéo một trục.

21

Thử nghiệm kéo một trục cung cấp một cách trực tiếp quy luật và có thể được thực hiện theo UNI 11188.

Đối với vật liệu ứng xử mềm hóa, việc thực hiện thử nghiệm này là không đơn giản. Vì thế thử nghiệm uốn có thể được thực hiện theo UNI 11039 (Hình 2-2).

Trong trường hợp này, ứng suất danh định được đánh giá với giả thiết về sự ứng xử (làm việc) đàn hồi của viên mẫu (với sự tham khảo ở HÌnh 2-2: ).

HÌnh 2-2. Thử nghiệm uốn 4 điểm như được đề xuất trong UNI 11039.

(7) Quy luật , rút ra được từ một thử nghiệm uốn và được thực hiện bằng cách sử dụng những quy trình được báo cáo trong Phụ lục A, có thể được sử dụng một cách trực tiếp để phân tích bộ phận kết cấu chịu uốn.

Với những bộ phận chịu kéo đơn giản, cường độ phải được giảm xuống thông qua một hệ số tương đương với 0.7.

Khi một viên mẫu được cắt khấc/có khía (notched) có một sự ứng xử cứng hóa sinh ra từ một thử nghiệm chịu uốn, thử nghiệm này phải được lặp lại trên một viên mẫu không cắt khấc (có khía) nhằm thẩm định lại độ dẻo dai (ductility) thực tế.

Thử nghiệm uốn trên một viên mẫu không cắt khấc cũng cần được thực hiện trên các cấu kiện thành mỏng (thin walled elements) chịu uốn nhằm đưa vào tính toán những biến số đáng kể chẳng hạn như hướng đổ bê tông, kỹ thuật trộn hỗn hợp, và hiệu ứng thành tường/wall effect (Phụ lục A).

(8) Cường độ sau khi nứt có thể được định rõ trên cơ sở các giá trị điểm, fi, tương ứng với giá trị danh nghĩa đã quy định của sự mở rộng vết nứt, hoặc dựa trên các giá trị trung bình, feqi, được tính toán cho các khoảng cách mở vết nứt đã chỉ định (Hình 2-3). Khi một viên mẫu cắt khấc được xem xét, sự mở

22

rộng vết nứt có thể được giả thiết theo cách truyền thống là tương đương với sự chuyển vị giữa 2 điểm ở đỉnh khía (notch tip), CTOD.

Hình 2-3. Định nghĩa điểm và cường độ dư trung bình.

(9) Hai quy luật cấu trúc mở rộng vết nứt - ứng suất đã đơn giản hóa có thể rút ra được trên cơ sở kết quả thử nghiệm chịu uốn: một sự ứng xử sau nứt tuyến tính (cứng hóa hoặc mềm hóa) hoặc một sự ứng xử cứng đàn hồi, như đã được chỉ ra theo kiểu sơ đồ ở HÌnh 2-4. Trong trường hợp thứ hai, fFts đại diện cho cường độ dư theo khả năng phục vụ, được định nghĩa dưới dạng cường độ sau vết nứt (sau nứt) đối với việc mở rộng vết nứt xét theo (trạng thái giới hạn về) khả năng phục vụ, trong khi đó thì fFtu đại diện cho cường độ dư cực hạn (ultimate).

Hình 2-4. Các quy luật cấu trúc đã đơn giản hóa: sự mở rộng vết nứt –khi kéo

23

(10) Các ứng suất, fFts e fFtu, đặc trưng 2 mô hình này có thể được đánh giá thông qua quy trình đã được báo cáo trong Phụ lục A.

(11) Khi xem xét một loại vật liệu ứng xử mềm hóa, giá trị mở rộng vết nứt cực hạn, , của quy luật cấu trúc không thể nào lớn hơn được giá trị tối đa bằng 3mm đối với bộ phận chịu uốn, và bằng 1.5mm, đối với bộ phận chịu kéo.

(12) Khi vật liệu ứng xử mềm hóa được xem xét, và sự nứt nhiều (multi-cracking) xẩy ra, việc nhận biết sự mở rộng vết nứt là không cần thiết vì một quy luật ứng suất – biến dạng có thể được sử dụng trực tiếp, như được chỉ rõ sau này.

(13) Các phương pháp thay thế phức tạp hơn, được đề xuất trong tài liệu, có thể được sử dụng miễn là chúng có hiệu lực (được phê chuẩn).

2.5.2.3. Quy luật cấu trúc ứng suất – biến dạng

Các quy luật cấu trúc được đề xuất trước đây được biểu thị theo ứng suất và biến dạng

(1) Khi xem xét vật liệu ứng xử mềm hóa, định nghĩa về quy luật ứng suất – biến dạng là dựa trên sự nhận biết về chiều rộng mở rộng vết nứt (crack opening width) cũng như chiều dài đặc trưng tương ứng lcs của bộ phận kết cấu. Vì thế, biến dạng có thể được giả thiết là tương đương với:

(2.2)

Chiều dài đặc trưng lcs có thể được đánh giá với sự có mặt của một (loại) cốt thép truyền thống thông qua các phương trình (2.3) và (2.4) sau đây:

Trong đó:

- srm là giá tri khoảng cách trung bình giữa các vết nứt; - y là khoảng cách giữa trục trung hòa và phía (mặt) chịu kéo cực hạn của tiết diện ngang, được đánh

giá trong giai đoạn bị nứt đàn hồi không có cường độ chịu kéo của sợi được dùng làm cốt; - là một hệ số kích thước tương đương với 1.0 khi lf/df <50, tương đương với 50. lf/df khi 50≤ lf/df ≤

100 và tương đương với ½ khi lf/df > 100; - df là đường kính sợi; - lf là chiều dài sợi; - Ø là đường kính thanh thép (khi các thanh/sợi khác nhau được sử dụng trong một tiết diện, giá trị

trung bình chất tải mang đặt lên tiết diện ngang của từng thanh có thể được sử dụng. Câu này Tây viết lủng củng quá, khó dịch, Huy – 21/1/2014).

- k1 bằng 0.8 với thanh có liên kết cao (gờ/gân/móc), 1.6 đối với thanh trơn/nhẵn;

24

- k2 bằng 0.5 với trường hợp uốn thuần túy hoặc phức hợp khi y≤ h, bằng 1.0 khi chịu kéo nếu y >h; - h là chiều cao tiết diện; - là tỷ lệ cốt hình quạt (geometric reinforcement ratio) trong phạm vi tiết diện chịu kéo hiệu quả,

được định nghĩa bằng khoảng cách y.

Trong trường hợp tiết diện không có cốt thép (theo) truyền thống, chịu uốn, các lực kéo-uốn và uốn-nén pháp tuyến được phối hợp có lực tổng hợp nằm ngoài tiết diện, y=h được giả thiết.

(2) Những phương thức được kể ra ở trên, hữu ích cho việc thu được chiều dài đặc trưng, được kết nối với mô hình dầm tiết diện phẳng . Với một mô hình hình ảnh khác, (ví dụ như, phương pháp phần tử hữu hạn), những phương thức này phải được xác định lại.

(3) Khi xem xét một vật liệu ứng xử cứng hóa, sự nứt nhiều đường xẩy ra. Vì thế, một biến dạng trung bình có thể thu được một cách trực tiếp từ các thử nghiệm thực nghiệm, hữu ích trong việc nhận biết các tham số cấu trúc. Giá trị biến dạng cực hạn được giả thiết tương đương với 1%.

(4) Cuối cùng, sự ứng xử ứng suất - biến dạng khi kéo có thể được giả thiết như đã chỉ ra ở HÌnh 2-5, sử dụng các tham số được báo cáo trong Phụ lục A.

HÌnh 2-5. Quy luật ứng suất – biến dạng.

(5) Mô hình đơn giản hóa (Hình 2-6), tương ứng với quy luật mở rộng vết nứt khi chịu kéo được chỉ ra ở Hình 2-4, có thể được sử dụng.

Hình thứ nhất là dựa vào cường độ dư tương đương theo (trạng thái giới hạn) khả năng phục vụ và (giới hạn) cực hạn.

Hình thứ 2, mô hình dẻo cứng, là dựa vào một giá trị phù hợp của cường độ dư theo (trạng thái) cực hạn.

Những quy luật này chỉ liên quan đến cường độ dư sau khi nứt (residual post-cracking strengths).

25

Hình 2-6. Các quy luật cấu trúc ứng suất – biến dạng đã đơn giản hóa.

2.5.2.4. Mô đun đàn hồi

(1) Mô đun đàn hồi nói chung không bị ảnh hưởng bởi (cốt) sợi, vì thế nó có thể được giả thiết tương đương với mô đun đàn hồi của chất gốc (bê tông hoặc vữa).

2.5.3. Các tính chất vật lý ở trạng thái đóng rắn (đông cứng)

2.5.3.1. Sự co ngót do khô

(1) Sự có mặt của sợi làm giảm chiều rộng vết nứt gây ra bởi sự co ngót khô (drying shrinhkage).

2.5.3.2. Sức chịu (bền) đóng và tan băng

(1) Sức chịu của bê tông trước các chu kỳ đóng băng và tan băng lẫn sức chịu trước muối phá băng (de-icing salt) đều không bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của cốt sợi. Thực tế là, không có sự tăng lên quan trọng nào của việc bong rộp được ghi lại trong bê tông cốt sợi.

2.5.3.3. Sự xuyên thấm các ion tấn công

(1) Những ảnh hưởng của sợi lên hiện tượng khuếch tán trong bê tông hiện chưa được biết đến. Nói chung, không có ảnh hưởng có hại (bất lợi) nào về sự vận chuyển ion tấn công có thể được ghi nhận trong bê tông cốt sợi chất lượng tốt.

2.5.3.4.Sự cacbonat hóa

(1) Sự có mặt của sợi không gây ảnh hưởng đáng kể đến hiện tượng cacbonat hóa vì vẫn chưa quan sát được một sự kiện tăng lên đáng kể của chiều sâu cacbonat hóa.

2.5.3.5. Sự ăn mòn cốt sợi

(1) Khi sử dụng sợi thép trong bê tông, một số sự lên hoa (bay màu) cục bộ của ô xit sắt có thể xẩy ra. HIện tượng này chỉ là một vấn đề về mặt thẩm mỹ và nó có thể được phòng ngừa bằng cách sử dụng việc xử lý bằng kẽm hoặc là (dùng) sợi thép không rỉ.

2.5.3.6. Sức chịu lửa

26

(1) Việc nghiên cứu về vấn đề sự làm việc khi chịu lửa cỉa bê tông cốt thép sợi đề xuất những xem xét sau đây:

• Lượng phần trăm cốt sợi thấp (lên tới 1%) không ảnh hưởng đáng kể khả năng khuếch tán nhiệt, sự khuếch tán này có thể vẫn được tính toán có sự tham khảo tới dữ liệu về bê tông (matrix data);

• Sự hư hại vật liệu sinh ra từ một chu kỳ nhiệt lên tới 8000C chủ yếu liên quan tới nhiệt độ chu kỳ tối đa và tạo nên một ảnh hưởng không thể hồi phục trên bê tông. Hiện tượng này được quan sát khi những lượng cốt sợi có hạn chế được sử dụng, sự hư hại của vật liệu có thể được đánh giá thông qua cường độ dư (residual strength) đo được ở nhiệt độ trong phòng.

• Làm thay đổi nhiệt độ tiếp xúc (với vật liệu)tối đa, cường độ ứng với (khi có) vết nứt đầu tiên là tương tự với cường độ đó của bê tông. Với nhiệt độ cao hơn 6000C, cốt liệu cải thiện sự làm việc của bê tông cốt sợi.

• Làm thay đổi nhiệt độ tiếp xúc (với vật liệu)tối đa, mô đun đàn hồi của bê tông cốt sợi không bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự có mặt của một tỷ lệ thể tích có hạn chế (≤1%) của sợi, vì thế, mô đun đàn hồi này có thể được coi là tương đương với mô đun đàn hồi của bê tông (khi không có sợi);

(2) Sự có mặt của sợi polypropylene là hữu ích trong việc hạn chế những ảnh hưởng bong rộp. Cụ thể là, loại sợi này làm thăng hoa (sublime) cục bộ ở 1700C, để lại những lỗ rỗng/khe nứt tự do trong cấu trúc. Một tỷ lệ thể tích sợi nằm trong khoảng 0.1% đến 0.25% là đủ khả năng để giảm bớt hoặc loại trừ sự bong rộp.

2.6. Thép

(1)P Những tính chất về thép đối với thanh cốt thép và các quy luật cấu trúc của chúng phải tương ứng với những tính chất đã được báo cáo trong các tiêu chuẩn được sử dụng hiện hành.

3. Những khái niệm/nhận thức cơ bản về thiết kế và các vấn đề đặc biệt

3.1. Khái quát

(1)P Chương này đề cập đến kết cấu bê tông cốt sợi (FRC), có thể có hoặc không có cốt thép truyền thống.

(2)P Thiết kế phải thỏa mãn những yêu cầu về độ bền (sức chịu đựng) và khả năng phục vụ trong tuổi thọ làm việc của kết cấu bê tông cốt sợi.

(3) Với những ứng dụng kết cấu FRC có sự ứng xử mềm hóa, mối quan hệ (3.1) sau đây phải được thực hiện:

(3.1)

(4) Trong tất cả các kết câu FRC, điều kiện sau đây phải được thỏa mãn

(3.2)

27

Trong đó là tải trọng tối đa và là tải trọng ở vết nứt đầu tiên (các giá trị điển hình của và đều được chỉ ra ở Phụ lục D).

(5) Các bộ phận kết cấu làm bằng FRC có thể được đúc mà không có cốt thép truyền thống. Trong trường hợp là bộ phận mono-dimensional (đơn lẻ), ngoài các giới hạn (3) và (4), FRC được làm theo phải có được một sự ứng xử (làm việc) cứng hóa khi chịu kéo, với những giới hạn sau đây:

> 1.05

≥ 1, có tham khảo tới thử nghiệm đơn lẻ

3.2.Những yêu cầu cơ bản

(1)P Dựa vào giả thiết của các Quy chuẩn Xây dựng (Building Codes), một kết cấu FRC phải được thiết kế nhằm thỏa mãn, trong suốt tuổi thọ phục vụ mong muốn của nó, những yêu cầu nền tảng sau đây:

• Nó phải chịu đựng được mọi tác động được chờ đợi (cho rằng) sẽ xẩy ra, và • Nó sẽ bảo đảm được một độ bền lâu phù hợp nhằm kiểm soát được các chi phí bảo trì.

(2)P Một kết cấu FRC phải được thiết kế và thi công theo cách sao cho nó sẽ không bị hư hại bởi những sự kiện như nổ, tác động, và hậu quả của những sai sót do con người gây ra, tới một phạm vi không cân xứng với nguyên nhân gốc.

(3) Sự hư hại tiềm tàng phải được tránh hoặc hạn chế bằng việc lựa chọn phù hợp một hay nhiều hơn trong số những cách thức sau đây:

• Tránh được, loại trừ hoặc giảm bớt những mối nguy hiểm mà với chúng kết cấu có thể phải gánh chịu;

• Lựa chọn một hình dạng kết cấu có độ nhạy cảm thấp với những mối nguy hiểm được xem xét; • Lựa chọn một hình dạng và thiết kế kết cấu có thể sống sót (tồn tại được) ở mức phù hợp khi

tháo dỡ ngẫu nhiên một phần tử riêng rẽ hoặc một bộ phận có hạn chế của kết cấu đó.

(4)P Những yêu cầu cơ bản cần được thỏa mãn:

• Bằng cách lựa chọn vật liệu phù hợp; • Bằng việc thiết kế và chi tiết hóa phù hợp; • Băng việc quy định (chỉ rõ) các quy trình kiểm tra trong việc sản xuất FRC, cũng như trong việc

thiết kê và thi công kết cấu.

3.3. Tuổi thọ phụ vụ thiết kế

(1) Tuổi thọ làm việc thiết kế cần được quy định phù hợp với các loại hình kết cấu đã biểu thị.

3.4. Những quy tắc chính cho thiết kế

3.4.1. Khái quát

28

(1)P Quy trình thẩm định các bộ phận FRC phải được thực hiện trong cả hai trường hợp : Các trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ (Serviceability Limits States/SLS) cũng như Các trạng thái Giới hạn Cực hạn (Ultimate Limit States/ULS), phù hợp với Tiêu chuẩn hiện hành.

(2) Việc thẩm định một trong hai loại Trạng thái giới hạn có thể bỏ qua miễn là thông tin đầy đủ đã sẵn có để dùng chứng minh được rằng nó thỏa mãn được trạng thái kia.

(3)P Khi sử dụng phương pháp hệ số riêng phần (partial factor method), phải thẩm định rằng, trong tất cả các tình huống thiết kế quan trọng, không một trạng thái giới hạn liên quan nào bị vượt quá khi giá trị thiết kế cho các tác động hoặc ảnh hưởng của tác động và sức chịu đựng (độ bền/resistance) được sử dụng trong mô hình thiết kế, bởi vậy:

Ed ≤ Rd, (3.3)

Trong đó Ed là các giá trị thiết kế của những ảnh hưởng của tác động và Rd là giá trị thiết kế của độ bền tương ứng, với trạng thái giới hạn được đưa vào tính toán.

(4) Các giá trị thiết kế cần nhận được bằng cách sử dụng các giá trị đặc trưng, kết hợp với các hệ số riêng phần (partial factors), phù hợp với Tiêu chuẩn đang lưu hành (current Standard) và đồng bộ một cách thuận tiện trong Tiêu chuẩn hiện tại (present Standard) đối với cường độ chịu kéo của FRC.

3.4.2. Giá trị thiết kế

(1)P Giá trị thiết kế cho một bộ phận FRC có thể được thể hiện phù hợp với Tiêu chuẩn hiện hành (current Standard);

3.4.3. Các tính chất vật liệu

(1)P Các tính chất vật liệu phải được xác định, trong thiêt kế kết cấu FRC, bằng các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã được tiêu chuẩn hóa, như đã chỉ ra trong Chương 2.

(2) Các tính chất cơ học, xét về cường độ và biến dạng của các vật liệu đều được định lượng theo cách sử dụng giá trị đặc trưng, như đã được xác định ở mục 3.5.

(3) Chỉ có mô đun đàn hồi của vật liệu là được định lượng theo giá tri trung bình.

(4) Giá trị thiết kế Xd của một tính chất vật liệu có thể được thể hiện (trình bày) khái quát như sau:

(3.4)

Trong đó Xk là giá trị đặc trưng của tính chất chung và γm là hệ số riêng phần cho vật liệu đó.

3.4.4. Độ bền thiết kế (design resistance)

(1) Độ bền thiết kế Rd có thể được biểu thị như dưới đây:

(3.5)

29

Trong đó: là một hàm cụ thể liên quan tới mô hình cơ học được xem xét (tức là, uốn, cắt, v.v..);

γRd là một hệ số riêng phần kể đến tính không chắc chắn của mô hình được giả thiết.

Xd,i là giá trị thiết kế của tính chất vật liệu;

ad,i là giá trị danh dịnh của các tham số hình học có liên quan trong mô hình do xem xét các dung sai;

γm là hệ số riêng phần cho tính chất vật liệu.

3.5. Giá trị đặc trưng của cường độ vật liệu

(1) Giá trị đặc trưng của cường độ chịu nén của FRC(fF) thì sẽ được xác định theo cách thức tương tự như đối với bê tông thường;

(2)P Giá trị đặc trưng của cường độ chịu kéo của FRC(fFtk) là có liên quan tới kết cấu, vượt quá các kết quả của thử nghiệm trên các viên mẫu phù hợp;

(3) Giá trị đặc trưng của cường độ chịu kéo của FRC(fFtk) có thể được xác định từ giá trị trung bình (fFtm) như dưới đây:

fFtk = fFtm -α .k.s, (3.6)

trong đó s là độ lệch tiêu chuẩn và k là một hàm số của số lượng viên mẫu (thử nghiệm)

Hệ số α xem xét những ảnh hưởng của sự không xác đinh về tĩnh định của kết cấu, như được chỉ ra trong Phụ lục D.

Một giá trị điển hình của α và k được chỉ ra trong Phụ lục D.

3.6. Hệ số an toàn riêng phần (hệ số của từng thứ, Huy)

3.6.1. Hệ số an toàn riêng phần cho vật liệu

(1) Các giá trị được khuyến cáo của các hệ số riêng phần đối với các trạng thái giới hạn cực hạn được chỉ ra trong Bảng 3-1.

(2) Các hệ số riêng phần cho trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ cần được lấy bằng 1.0.

Bảng 3-1 Hệ số riêng phần

Vật liệu Ứng dụng loại A(1) Ứng dụng loại B(2)

FRC chịu nén Theo tiêu chuẩn hiện hành Theo tiêu chuẩn hiện hành

FRC chịu kéo Theo tiêu chuẩn hiện hành Theo tiêu chuẩn hiện hành

FRC chịu kéo (cường độ dư) γF = 1.5 γF = 1.3

Thép Theo tiêu chuẩn hiện hành Theo tiêu chuẩn hiện hành (1)Kiểm soát chất lượng thông thường trên vật liệu; giá trị cường độ thu được từ thử nghiệm tiêu chuẩn (Phụ lục B); (2)Kiếm soát chất lượng cao trên vật liệu cũng như kết cấu; giá trị cường độ thu được từ việc thử nghiệm kết cấu cụ thể (Phụ lục B). Nhận xét: Giá trị hệ số riêng phần của FRC khi chịu kéo γF , là thấp hơn giá trị đó khi chịu nén, γc, vì nó ám chỉ đến một cường độ dư chứ không phải là ám chỉ giá trị đỉnh (pick value).

30

3.6.2. Hệ số riêng phần γRd đối với mô hình độ bền (resistance models)

(1) Theo mô hình độ bền (Chương 4), các hệ số riêng phần cho trạng thái giới hạn cực hạn γRd cần được lấy bằng 1.0.

3.7. Những yêu cầu về độ bền lâu (1) Để bảo đảm rằng kết cấu FRC là bền lâu, các điểm quan trọng sau đây phải được xem xét:

• Việc sử dụng kết cấu như được mong đợi; • Các điều kiện môi trường mà kết cấu phải tiếp xúc với (chịu đựng); • Thành phần phối hợp, tính chất và tính năng (hiệu quả) của tất cả bộ phận cấu thành (bê tông,

sợi, thép); • Các chi tiết kết cấu; • Mức độ kiểm tra/kiểm soát; • Các đặc trưng bảo vệ đặc biệt chẳng hạn như phòng ngừa hỏa hoạn; • Sự bảo trì được dự tính trong suốt tuổi thọ làm việc của kết cấu.

(2) Đối với những yêu cầu về độ bền lâu nói chung của bộ phận kết cấu FRC và các tiêu chuẩn thiết kế và thi công tương ứng của chúng, phải áp dụng những yêu cầu kỹ thuật đã cho trong UNI EN 12390-8 (thử nghiệm sự xuyên thấm nước khi chịu áp lực).

(3) Loại hình lộ/hở (tiếp xúc của kết cấu với bên ngoài) sau đây (UNI EN 206-1) phải được xem xét:

• X0 - Không có rủi ro ăn mòn hoặc tấn công ăn mòn (đối với bê tông trong điều kiện môi trường rất khô);

• XC – Sự ăn mòn gây ra do hiện tượng cacbonat hóa; • XD – Sự ăn mòn gây ra bởi clorua (không phải do clorua từ nước biển); • XS - Sự ăn mòn gây ra bởi clorua từ nước biển; • XF – Sự tấn công do hiện tượng đóng-tan băng • XA – sự tấn công/ăn mòn của hóa chất.

(4) Bảng 3-2 đưa ra những lời khuyến cáo cho việc lựa chọn loại sợi phụ thuộc vào loại hình môi trường mà kết cấu FRC phải tiếp xúc với cũng như loại bê tông được dùng (chỉ đối với sợi thép). Sợi có thể được phân loại theo chữ cái ký hiệu và một con số.

Cụ thể là, chữ cái thì ám chỉ tới quá trình sản xuất (mục 2.2):

• A: sợi từ wire (dây); • B: sợi từ băng/dải (strip); • C: các loại sợi khác.

Còn con số thì ám chỉ tới thành phần hóa học của sợi:

• 1: hàm lượng cacbon thấp; • 2: hàm lượng cacbon cao; • 3: inox (thép không rỉ).

31

Thuật ngữ ST biểu thị sự hiện diện (có thể có) của việc xử lý bề mặt.

Bảng 3-2. Khuyến cáo về việc lựa chọn sợi thép theo loại hình tiếp xúc với môi trường cũng như theo loại hình bê tông.

(5) Hiện thời, không có sẵn những chỉ dấu/biểu thị gì về sợi tổng hợp và sợi cacbon.

(6) Sự phân loại matrix (bê tông gốc) ám chỉ tới tính không thấm nước của bê tông, được nhận biết thông qua thử nghiệm xuyên thấm nước khi chịu áp lực, phù hợp với UNI ENV 206.

Bê tông gốc được xem xét là:

• Loại C1 nếu giá trị tối đa của độ xuyên thấm nước thấp hơn 20mm còn giá trị trung bình thì không lớn hơn 10mm;

• Loại C2 nếu giá trị tối đa của độ xuyên thấm nước thấp hơn 50mm còn giá trị trung bình thì không lớn hơn 20mm;

• Loại C3 nếu trong tất cả trường hợp còn lại.

(7) Việc sử dụng các khuyến cáo trong Bảng 3-2 trong thiết kế bảo đảm việc sản xuất bộ phận kết cấu bền lâu qua một tuổi thọ phục vụ ít nhất là 50 năm dưới các điều kiện phục vụ thông thường.

32

(8) Nếu sự phối hợp khác hoặc tuổi thọ phục vụ dài hơn được xem xét, người thiết kế phải đưa ra những dấu hiệu đặc biệt về dự án/công trình cụ thể. Trong trường hợp đó, tiết diện được xem xét trong thiết kế phải được giảm xuống ít nhất là 10mm – về giá trị xuyên thấm nước (tiết diện/section này sẽ được đánh giá theo từng trường hợp) cho từng phía tiếp xúc với sự tấn công bên ngoài so với việc sản xuất trên thực tế.

(9) Với các bộ phận kết cấu FRC, giá trị mở rộng vết nứt được hạn chế bởi việc đưa sợi vào bê tông. Giá trị của lớp bê tông bảo vệ (cover) cũng có thể được giảm xuống đúng cách phù hợp với bất kỳ Tiêu chuẩn nào cho kết cấu làm bằng bê tông truyền thống, như đã được chỉ ra trong mục 6.3.2(2).

(10) Việc sử dụng sợi trong polypropylen hoặc rượu polyvinyl với lượng phần trăm thể tích lớn hơn 2% có thể giảm bớt sự mở rộng vết nứt (≤60 µm) thậm chí là với giá trị biến dạng đáng kể (≈1%). Với những giá trị như thế của bề rộng vết nứt, bê tông có thể được coi là không bị nứt xét theo độ bền lâu (durability).

4. Thẩm định trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) 4.1. ULS cho bộ phận kết cấu mono-dimensional (một chiều, tạm dịch).

4.1.1. Khái quát

(1)P Thiết kế theo ULS đòi hỏi việc đánh giá sức chịu mô men uốn cực hạn cũng như so sánh với giá trị thiết kế của mô men uốn đã áp dụng.

(2)P Những giả thiết nền tảng cho việc phân tích ULS của tiết diện FRC là:

• Tiết diện vẫn còn phẳng khi tới trạng thái cực hạn (sự phân bố biến dạng vẫn tuyến tính); • Sự liên kết hoàn hảo giữa các thanh cốt thép và bê tông cốt sợi (FRC) bao quanh; • Các ứng suất trong FRC được rút ra từ (derived from) mối quan hệ ứng suất/biến dạng thiết kế

đã cho trong các mục 2.5.2.2 và 2.5.2.3. • Các mối quan hệ ứng suất/biến dạng của cốt thép hoặc thép ứng suất trước, nếu có mặt, thì

được rút ra từ các Quy chuẩn hiện hành.

(3)P Sự hư hỏng do uốn được xem xét khi đạt được một trong những điều kiện sau đây:

• Đạt được cường độ chịu nén tối đa, εcu, trong FRC; • Đạt được cường độ chịu kéo tối đa, εsu, trong thép (nếu có mặt); • Đạt được cường độ chịu nén tối đa, εFu, trong FRC;

Khi một bộ phận FRC có một sự ứng xử mềm hóa được xem xét , biến dạng chịu kéo tối đa, εFu , phải được xem là tương đương với 2%. Giá trị cực hạn của sự mở rộng vết nứt, wu , phải thỏa mãn trong tất cả các trường hợp giới hạn: wu = εu. lcs ≤ 3mm.

Giá trị ứng suất kéo tương ứng (ở nhánh sau đỉnh/post peak branch) phải được xem là giá trị cực hạn của ứng suất kéo dư.

33

Khi một bộ phận FRC có một sự ứng xử cứng hóa được xem xét , biến dạng chịu kéo tối đa, εFu , phải được xem là tương đương với 1%.

4.1.2. Uốn với lực dọc trục

(1) Với một giá trị ấn định của lực dọc trục thiết kế được áp dụng, NSd, mô men uốn cực hạn, MRd, có thể được đánh giá bằng cách dùng các phương trình cân bằng tịnh tiến và xoay.

(2) Việc đánh gia mô men cực hạn có thể được thực hiện với sự tham khảo tới sự phân bố ứng suất và biến dạng đã chỉ ra ở Hình 4-1, tương ứng với mối quan hệ ứng suất/biến dạng PRC được báo cáo trong mục 2.5.2.2 và 2.5.2.3 và quy luật của thép cốt (nếu có mặt) phù hợp với các quy chuẩn hiện hành.

(3) Với sự tham khảo điều kiện được chỉ ra ở Hình 4-1 và phù hợp với Eurocode 2 (EC 2) việc đánh giá mô men tới hạn đối với một lực dọc trục cho trước có thể được thực hiện bằng cách phỏng theo mối quan hệ ứng suất/biến dạng đã được đơn giản hóa (nó tương ứng với ứng suất chịu nén tối đa và ứng suất chịu kéo sau đỉnh, xem mục 2.5.2.3), bằng cách thẩm định một posteriori (hậu nghiệm ?) để cho các biến dạng cực hạn εcu, εsu, và εFu, đều không bị vi phạm và cơ chế sụp đổ thì được tôn trọng.

Hình 4-1. ULS cho mô men uốn và lực dọc trục: sử dụng một mối quan hệ ứng suất/biến dạng đã được đơn giản hóa (khối - ứng suất với hệ số η e λ phù hợp với EC2).

4.1.3. Lực cắt

4.1.3.1. Khái quát

Với việc thẩm định ULS cho trường hợp chịu cắt, những phần tử một chiều (dầm) phải thỏa mãn những mô tả được đưa ra trong phần sau đây.

4.1.3.2. Phần tử không có cốt thép dọc (theo) truyền thống và cốt thép chịu cắt thiết kế

(1)P Khi bộ phận FRCs có sự ứng xử khi chịu kéo cứng hóa được sử dụng và những phẩn tử không có cả cốt thép dọc và cốt thép ngang được xem xét, thì ứng suất kéo chính, σ1, không được lớn hơn cường độ chịu kéo thiết kế:

(4.1)

34

(2)P Trong những phần tử/bộ phận không có cốt thép dọc hoặc không có cốt thép ngang, FRCs có sự ứng xử mềm hóa không được sử dụng.

4.1.3.3 Phần tử không có cốt thép chịu cắt theo thiết kế, nhưng có cốt thép dọc truyền thống

(1)P Giá trị thiết kế về sức chịu cắt trong những phần tử có cốt thép dọc truyền thống và không có cốt thép chịu cắt được cho bởi công thức:

(4.2)

Trong đó:

- γc là hệ số an toàn riêng phần cho loại bê tông gốc (concrete matrix) không có sợi (cốt sợi); - k là một hệ số tính đến ảnh hưởng kích thước và tương đương với

- d nếu là chiều sâu hiệu quả của tiết diện ngang. - ρ1 là tỷ lệ cốt thép đối với cốt thép dọc và tương đương với ρ1 = Asl/bwd≤0.02; - Asl là diện tích tiết diện ngang của cốt thép được liên kết /dính bám vượt quá tiết diện được xem

xét; - fFtuk là giá trị đặc trưng của cường độ chịu kéo dư cực hạn đối với FRC, bằng cách xem wu = 1.5mm

(xem Phụ lục A);

- fctk là giá trị đặc trưng của cường độ chịu kéo đối với chất gốc bê tông (concrete matrix) phù hợp với các Quy chuẩn hiện hành;

- fck là giá trị đặc trưng của cường độ chịu nén mẫu lăng trụ phù hợp với các Quy chuẩn hiện hành; - σcp = Ned/Ac là ứng suất trung bình tác động lên diện tích tiết diện ngang bê tông, Ac, đối với một lực

dọc trục Ned do chất tải hoặc tác động ứng suất trước (phải được xem là các ứng suất nén dương); - bw là bề rộng nhỏ nhất của tiết diện ngang trong vùng chịu kéo.

Sức chịu cắt VRd,F, được giả thiết sẽ không nhỏ thua giá trị tối thiểu VRd,Fmin, được xác định theo công thức:

(4.3)

Trong đó vmin là một hệ số tương đương với 0.035.k3/2. fck1/2.

(2) Với những phần tử có tải trọng áp đặt lên mặt trên (cánh thượng) trong phạm vi một khoảng cách 0.5d ≤a ≤2d tính từ biên của một gối đỡ (hoặc tâm ổ trục/center of bearing nơi ổ trục linh hoạt/dẻo được sử dụng) lực cắt tác động có thể bị giảm xuống bởi β = a/(2.d). Điều này chỉ có giá trị khi cốt thép dọc được neo đầy đủ tại gối đỡ (supports). Với trường hợp a ≤ 0.5d thì nên sử dụng giá trị a=0.5d.

(3) Khi tải trọng theo điểm (point loads) gần với gối đỡ hoặc trong vùng khuếch tán mà hiện diện, việc thẩm định có thể được thực hiện bằng mô hình giằng-và-thanh chống (strut-and-tie models).

35

Sức chịu cắt tối thiểu không được lớn hơn lực cắt tối thiểu có thể chịu đựng/chống đỡ được bởi phần tử, bị giới hạn bởi sự nghiền ép của thanh chống chịu nén., VRd, max, được xác định trong các phần sau đây là 4.3.1.4 trong phương trình 3.15.

4.1.3.4 Phần tử có cốt thống truyền thống chiều dọc và cốt chịu cắt

(1) Sức chịu cắt cực hạn, VRd, đối với phần từ FRC có cốt thép ngang có thể được đánh giá dưới dạng tổng của một sự đóng góp nhờ có cốt thép trong sường dầm (web reinforcement), VRd,s, và một sự đóng góp nhờ cốt thép sợi, VRd,F:

VRd = VRd,s + VRd,F (4.4)

VRd,s có thể được tính toán theo công thức:

(4.5)

Trong đó:

- θ là góc giữa thanh chống chịu nén của bê tông với và trục dầm vuông góc với lực cắt, tương đương với 450 nếu tác động ứng suất trước không hiện diện (không có);

- ψ là góc giữa cốt thép chịu cắt và trục dầm vuông góc với lực cắt; - z là cánh tay đòn bên trong, với một phần tử/member có chiều sâu (depth) không đổi, tương ứng

với mô men uốn trong bộ phận/element đang xem xét. Trong phân tích sự chịu cắt của bê tông cốt thép không có lực dọc trục, giá trị z xấp xỉ bằng 0.9d có thể được sử dụng;

- Aswlà diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu cắt truyền thống; - s là độ dãn cách (bước) của cốt thép chịu cắt truyền thống; - fywd là cường độ chảy dẻo thiết kế của cốt thép chịu cắt.

Trong phương trình (4.5), diện tích tiết diện ngang của cốt thép chịu cắt truyền thống, Asw, không được lớn hơn:

(4.6)

trong đó v là một hệ số giảm bớt cường độ cho bê tông bị nứt khi chịu cắt, mà nó có thể được giả thiết tương đương với:

(4.7)

Trong tất cả các trường hợp, sức chịu cắt tối đa không được lớn hơn lực cắt tối đa có thể chống đỡ được bởi phần tử (member), bị giới hạn bởi sự nghiền đè của thanh chống chịu nén.,VRd,max, được xác định như dưới đây:

(4.8)

36

4.1.3.5. Cốt thép chịu cắt tối thiểu

(1) Có thể tránh được sự có mặt của cốt thép chịu cắt truyền thống (thép đai) nếu giới hạn sau đây được tôn trọng:

(4.9)

Giới hạn này cho phép hạn chế sự phát triển và sự khuếch tán sự nứt xiên (inclined cracking) và, kết quả là, có thể bảo đảm được một độ dẻo dai đầy đủ cho phần tử.

(2) Khi giới hạn nêu ra ở trên bị vi phạm, một loại cốt thép chịu cắt truyền thống (thép đai) phải được đưa vào, đủ để bảo đảm một sức chịu lực cắt cực hạn lớn hơn lực cắt ở lúc gây nứt đầu tiên, Vcr:

Vcr = 0.67 . fctk . bw . d. (4.10)

Phần của sức chịu cắt nhờ vào cốt thép chịu cắt thì tương đương với độ chênh:

VRds,min = Vcr -VRd,F (4.11)

(3) Độ dãn cách dọc giữa các thanh cốt thép chịu cắt (thép đai), s, không được vượt quá giá trị 0.8.d.

(4) Khi một lượng lớn cốt thép dọc nằm trong vùng nén xuất hiện (có mặt), phải bố trí cốt thép đai phù hợp để ngăn ngừa các thanh thép dọc mất ổn định.

4.1.4 Xoắn

4.1.4.1. Phần tử không có cốt thép truyền thống ngang và dọc chịu xoắn

(1)P Khi FRCs (bộ phận bê tông cốt sợi) với sự ứng xử chịu kéo cứng hóa được sử dụng và phần tử không có cốt thép ngang và thanh thép dọc được xem xét, ứng suất kéo chính, σ1 , không được lớn hơn cường độ chịu kéo thiết kế:

(4.12)

4.1.4.2.Phần tử có cốt thép truyền thống ngang và dọc chịu xoắn

(1) Khi phần tử có cốt thép ngang và thanh thép dọc được xem xét, sự đóng góp của cốt thép sợi có thể được đưa vào tính toán dựa vào mô hình phù hợp.

4.2. Bộ phận tấm/bản (plate elements) 4.2.1. Bộ phận tấm /bản không có cốt thép truyền thống

(1) Với các bộ phận FRC phẳng hai chiều (bi-dimensional) được chất tải dọc theo mặt phẳng trung bình (tấm/bản) (Hình 4-2), việc thẩm định sức chịu tải phải được thực hiện có sự tham khảo tới các ứng suất danh định, nx và ny, và các ứng suất tiếp tuyến, nxy, được coi là dương nếu định hướng như được chỉ ra trên Hình 4-2.

Các ứng suất chính danh định có liên quan, n1 ed n2 (<n1), có thể được xác định bằng các mối quan hệ sau đây, giải thiết là dương với các ứng suất kéo:

37

HÌnh 4-2. Trường ứng suất phẳng

(2) Khi vật liệu FRC có sự ứng xử cứng hóa được chấp nhận, việc thẩm định trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ là cần thiết.

4.2.2.Bộ phận bản (plate) có cốt thép truyền thống

38

(1) Với bộ phận bản FRC, được định nghĩa như trong mục 4.2.1 và với các thanh thép ở các góc vuông được đặt dọc theo các trục x và y (Hình 4-2) có một tiết diện ngang cho chiều rộng đơn vị (chiều rộng có giá trị bằng 1 - Huy), asx e asy một cách tương ứng, việc thẩm định sức chịu lực đòi hỏi thỏa mãn các mối quan hệ sau đây:

4.3. Bộ phận bản sàn (slab elements) 4.3.1.Bộ phận bản sàn không có cốt thép truyền thống

(1) Với Bộ phận bản sàn không có cốt thép truyền thống có tác động uốn thông dụng (hình 4-3), việc thẩm định có thể được thực hiện với sự tham khảo tới mô men chịu đựng (resistance moment), mRd, được đánh giá bằng việc xem xét một mối quan hệ dẻo cứng (Hình 2-6).

39

Hình 4-3. Bộ phận bản sàn chịu uốn

(2) Khi một tác động kết hợp của 2 mô men uốn mx e my, tác động trong các hướng trực giao xuất hiện, việc thẩm định ULS đòi hỏi mối quan hệ sau đây phải được thỏa mãn:

(4.24)

(3) Tác động kết cấu không xác định về tĩnh định (siêu tĩnh ?), cần thiết khi vật liệu mềm hóa được sử dụng, có thể được đưa vào tính toán nếu phương pháp phân tích phi tuyến được chấp nhận (tức là, phân tích giới hạn, phân tích phi tuyến gia tăng).

4.3.2. Bộ phận bản sàn có cốt thép truyền thống

(1) Việc thẩm định các bộ phận FRC có cốt thép truyền thống có thể được thực hiện với phương pháp phân tích phi tuyến (tức là, phân tích giới hạn, phân tích phi tuyến gia tăng).

5. Các trạng thái giới hạn về khả năng phục vụ (SLS) 5.1. Thẩm định ứng suất

(1) Các ứng suất nén ở trạng thái SLS phải được giới hạn theo các Quy chuẩn hiện hành.

(2) Khi bộ phận kết cấu có FRCs mềm hóa được xem xét, việc thẩm định các ứng suất kéo là thỏa mãn nếu bộ phận đó được thẩm định ở trạng thái ULS (giới hạn cực hạn).

(3) Khi bộ phận kết cấu có FRCs cứng hóa được xem xét, việc thẩm định các ứng suất kéo phải được thực hiện bằng cách áp đặt giới hạn:

σt ≤ 0.6 . fFtuk. (5.1)

5.2. Chiều rộng vết nứt

40

(1) Chiều rộng vết nứt đặc trưng wk, trong bộ phận FRC có thể được đánh giá bằng cách sử dụng mối quan hệ sau đây:

wk =β . Srm . εsm , (5.2)

trong đó:

- Srm là khoảng cách (khoảng dãn cách) vết nứt trung bình, được đánh giá bằng phương trình (2.4) - εsm là biến dạng trung bình trong cốt thép khi chịu sự (tác động) phối hợp của tải trọng liên quan, kể

cả tác động của biến dạng áp đặt vào, có tính đến ảnh hưởng của sự tăng cứng khi kéo (phù hợp với các Quy chuẩn hiện hành);

- β là một hệ số có tương quan giữa bề rộng vết nứt trung bình với giá trị được tính toán theo các Quy chuẩn hiện hành đối với chất gốc bê tông/concrete matrix (không có cốt sợi).

(2) Để đánh giá εsm, cường độ chịu kéo FRC có thể đưa vào tính toán và một sự phân bố ứng suất không đổi trên toàn tiết diện ngang tương đương với fFtsk có thể được làm tròn.

5.3. Cốt thép tối thiểu để kiểm soát vết nứt

(1) Để kiểm soát nứt trong các bộ phận chịu uốn, một lượng cốt thép tối thiểu cần có mặt, tiết diện của chúng cần hiện diện và lớn hơn:

(5.3)

Trong đó:

- fctm là giá trị trung bình của cường độ chịu kéo của chất gốc bê tông (concrete matrix); - fFtsm là giá trị trung bình của cường độ dư của FRC; - Act là phần chịu kéo của tiết diện ngang bê tông, được đánh giá bằng cách xem xét một trường ứng

suất ở giới hạn đàn hồi; - σs là ứng suất kéo tối đa trong cốt thép sau khi nứt, mà nó có thể được coi là tương đương với ứng

suất chảy dẻo của thép; - kc, ks, kp là các hệ số chỉnh lại cho đúng phù hợp với EC2.

(2) Khi giá trị As,min thu được bởi phương trình 4.27 là âm, cốt thép tối thiểu có thể chỉ được cung cấp bởi cốt sợi thôi.

41

6. Thi công Những yêu cầu cụ thể cho việc thi công bộ phận kết cấu bằng bê tông cốt sợi được báo cáo trong những phần sau đây.

6.1. Thành phần/cấu trúc hỗn hợp

(1) Việc lựa chọn các thành phần và liều lượng của chúng trong hỗn hợp, có thể được thực hiện theo cả những tính chất cơ học được yêu cầu cũng như dạng hình học của bộ phận kết cấu sẽ được thực hiện.

(2) Cụ thể là, cả chiều dài sợi cũng như kích thước cốt liệu tối đa phải có sự tương quan với nhau nhằm bảo đảm một sự phân bố đồng đều và hiệu quả cốt sợi. Để thực hiện mục đích này, kích thước cốt liệu tối đa không được dài hơn 0.5 lần chiều dài cốt sợi.

(3) Để giảm bớt một sự kết tụ sợi có thể xẩy ra, phải chấp nhận một cấp phối hạt liên tục cho cốt liệu.

(4) Để bảo đảm một sự phân bố hoàn chỉnh và đồng đều của sợi cốt, chiều dài của chúng có liên quan tới các kích thước tối thiểu (chiều dày) của bộ phận kết cấu.

6.2. Chi tiết hóa cốt thép

(1) Việc gia công và lắp đặt cốt thép truyền thống phải được thực hiện theo các Quy chuẩn hiện hành.

(2) Phải có sự chú trọng đặc biệt tới cốt thép được đặt ở các góc vuông với hướng đổ bê tông, mà cốt thép đó có thể cản trở (làm tắc nghẽn) dòng chảy bê tông tươi đều đặn trong phạm vi côpha. Khía cạnh này cần được xem xét trong giai đoạn thiết kế để tránh được những sự cản trở này, vì thế mà ngăn ngừa được sự phân bố (bê tông) không đều đặn.

6.3. Kích thước tối thiểu

Trừ khi những yêu cầu cụ thể được đưa ra, nếu không thì các chiều dày tối thiểu của bộ phận kết cấu sẽ được thực hiện, t, và khoảng dãn cách các thanh thép, i, đều được định rõ dưới dạng một hàm số của chiều dài sợi, lf, của kích thước cốt liệu tối thiểu, da, và đường kính cốt thép, φ , như đã chỉ ra/quy định sau đây:

Giá trị tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ (concrete cover) thì có liên quan tới giá trị đó đã được chỉ ra trong Quy chuẩn hiện hành cho kết cấu bê tông cốt thép (không có cốt sợi).

6.3.1.Chiều dày tối thiểu của phần tử kết cấu

(1) Chiều dày tối thiểu của bộ phận kết cấu, t, cần thỏa mãn những giới hạn sau đây:

1. giá trị cục bộ tối thiểu: t ≥2.0.da;

2.tiết diện ngang không có cốt hoặc có một lớp cốt: t ≥2.4.da;

3. tiết diện ngang có nhiều lớp cốt hơn: t ≥4.0.da;

6.3.2. Giá trị tối thiểu của độ giãn cách thanh thép (spacing of bars) và lớp bê tông bảo vệ

(1) Các giá trị tối thiểu của khoảng cách thông thoáng giữa các thanh thép được báo cáo trong Bảng 6-1 dưới dạng một hàm số của cấu trúc liên kết cốt thép.

42

Bảng 6-1. Giá trị tối thiểu của khoảng giãn cách giữa các thanh thép dưới dạng một hàm số của cấu trúc liên kết cốt thép

Cấu trúc liên kết cốt thép Khoảng giãn cách (spacing)

Thép đai và lưới thép (mesh) ≥ 1.6. da

≥ 0.8. lf

Thép thanh ≥ 1.0. da

≥ 1.0. φ

≥ 0.8. lf

Thép/cáp ứng suất trước ≥ 1.2. da

≥ 2.0. φ

≥ 1.0. lf

(2) Lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho cốt thép của bộ phận FRC có thể được giả thiết tương đương với 80% lớp bê tông bảo vệ tối thiểu như đã nêu ra trong Quy chuẩn hiện hành đối với kết cấu bê tông cốt thép (không có sợi).

6.4. Đúc bê tông (1) Phải tham khảo Quy chuẩn hiện hành về những yêu cầu đối với copha và việc xử lý bề mặt copha, đối với hệ thống chống đỡ, cũng như đối với nền móng.

(2) Bộ phận FRC phải được sản xuất bằng cách làm theo những quy trình tương tự cho vật liệu kết dính thông thường, với ngoại lệ duy nhất của việc đưa thêm cốt sợi.

(3) để bảo đảm tính đồng đều của hỗn hợp, trạng thái sợi (rời, đóng gói, dính) phải được đánh giá, theo nhu cầu cụ thể, trước khi đưa chúng vào chất gốc (bê tông/matrix). Trong những tình huống đặc biệt, việc chấp nhận các thiết bị dùng để sàng sợi có thể là cần thiết (thiết bị gỡ rối).

(4) Phải đúc/đổ Hỗn hợp tươi mới để bảo đảm việc đầm chặt và tính đồng nhất, cũng như thu được các đặc trưng thiết kết kết cấu và đặc trưng danh định của bê tông. Nhằm thực hiện mục tiêu này, phải có sự chú ý đặc biệt tới các phương thức đầm rung và thi công nhằm ngăn ngừa sự phân tầng sợi mà việc đó có thể gây hại đến sự phân bố đồng đều của chúng.

(5) Phải có sự quan tâm đặc biệt gần gũi/ở mức độ cao với cốt thép, sự liên kết, những thể tích nhỏ cũng như bề mặt chung giữa bê tông được đúc ở những thời điểm khác nhau.

43

7. Khả năng/sức chịu lửa (1) Về việc đánh giá khả năng chịu lửa của bộ phận kết cấu bằng bê tông cốt sợi R, chịu tải trọng cháy (fire loading), cả hai phương pháp phân tích lẫn thực nghiệm đều có thể được chấp nhận.

Phương pháp tiếp cận đề xuất bởi quy chuẩn UNI 9502 hoặc bởi bất kỳ quy chuẩn nào khác mà chúng được đưa ra để chấp nhận các phương pháp đã kể ra trước đây đối với kết cấu bê tông cốt thép đều có thể sử dụng.

(2) Với việc áp dụng phương pháp thực nghiệm, cần có sự tham khảo tới quy chuẩn được lựa chọn, không có bất kỳ yêu cầu bổ sung nào.

(3) Với việc áp dụng mô hình phân tích (lý thuyết) có sự tham khảo rõ ràng tới bê tông cốt sợi dùng sợi thép, phải làm theo các bước sau đây:

• phân tích ứng suất thiết kế ở ULS với sự kết hợp tải trọng phù hợp với quy chuẩn tham chiếu; • tính toán sự phân bố nhiệt độ ở tiết diện tới hạn của kết cấu thông qua một phân tích nhiệt chấp

nhận các tham số điển hình của bê tông trơn (bê tông không cốt thép/plain concrete), phù hợp với quy chuẩn tham chiếu đối với thời gia tiếp xúc (chịu lửa) yêu cầu;

• phân tích khả năng chịu lửa của tiết diện tới hạn bằng cách chấp nhận, đối với bê tông có cốt là sợi thép, hệ số xuống cấp cơ học khi nén KFc(T), và suy giảm khi chịu kéo KFt(T), cả hai hệ số đều phụ thuộc vào nhiệt độ T, sẽ được đánh giá trên cơ sở thực nghiệm (trong Hình 7-1 biểu đồ định tính của KFt(T) được vẽ bằng một đường gạch đứt trong khi biểu đồ này sẽ được giả thiết bên phía an toàn, khi không có một thử nghiệm thực nghiệm trực tiếp nào được thực hiện, thì nó được vẽ bằng một đường liên tục).

• ngược lại, trong trường hợp kết cấu thuộc dạng không xác định tĩnh định cao (siêu tĩnh?), thì một phân tích toàn thể chứ không phải là một phân tích phi tiết diện (non-section analysis), là phù hợp nhất.

Hình 7-1. Hệ số xuống cấp cơ học KFt

44

(4) Đối với đánh giá sự đóng góp của bê tông cốt sợi vào khả năng chịu tải, tham khảo mục 3.6.1, một hệ số riêng phần γF, tương đương với 1.2 cho các ứng dụng Loại A và 1.1 cho các ứng dụng Loại A, được giả thiết.

(5) Sự xuống cấp và hệ số an toàn của các vật liệu khác được giả thiết phù hợp với quy chuẩn tham chiếu được lựa chọn.

(6) Chỉ dẫn cho việc đánh giá bằng thực nghiệm hệ số xuống cấp của sợi thép KFt(T) dùng làm cốt được báo cáo trong Phụ lục E, sự ứng xử trong bê tông trơn (không cốt thép) chịu nén có thể được giả thiết như một sự tham khảo.

(22/2/2014).

45

8. Thử nghiệm sơ bộ và việc kiểm soát sản xuất 8.1.Thử nghiệm sơ bộ

(1) Với các bộ phận kết cấu bê tông sợi, nơi sự đóng góp của sợi tham gia vào việc thẩm định độ bền cực hạn, các thực nghiệm phải được thực hiện nhằm xác nhận các giả thiết thiết kế. Những thử nghiệm này quan tâm đến từng loại bộ phận và, trong cùng một loại, thì xem xét đến loại chịu tải nhiều nhất, (nơi nào có thể được).

Các thử nghiệm sơ bộ cần được thực hiện, nếu không thì thử nghiệm cuối cùng phải được thực hiện. Trong tất cả các trường hợp, các tải trọng đặt vào phải tạo ra được tác động cao hơn 20% so với tác động được dự đoán (chờ đợi) dưới điều kiện phục vụ (thực tế). Thử nghiệm được xem là tích cực nếu sự ứng xử (làm việc) thực nghiệm tương ứng với các giả thiết thiết kế.

8.2.Kiểm tra sản xuất đối với những ứng dụng Loại A

(1) Bên cạnh các thử nghiệm và việc kiểm soát nhìn thấy trước trong các tiêu chuẩn tham chiếu đối với kết cấu bê tông thông thường (ordinary concrete structures), việc sản xuất các bộ phận bê tông cốt sợi phải chịu thêm những sự kiểm soát cụ thể, bảo đảm sự tuân thủ của sản phẩm với những yêu cầu về chức năng, độ bền lâu và sức chịu đựng (khả năng mang tải/resistance).

Những việc kiểm soát sản xuất khác, được thực hiện dưới sự giám sát của người chịu trách nhiệm về thi công được liệt kê trong Bảng 8-1.

Bảng 8-1.Những thử nghiệm được thực hiện trong quá trình sản xuất

Đối tượng Tính chất Phương pháp Tần suất Ghi chép

FRC tươi Hòa trộn đúng Kiểm tra bằng mắt [xem UNI

EN 206-1 2001]

Hàng ngày đúc hỗn

hợp đồng nhất

Biểu mẫu phù hợp

FRC tươi Hàm lượng sợi *cân trọng lượng sau khi hỗn

hợp sợi-matrix (bê tông) tách

rời (?) [xem CEN prEN 14721

2004]

Mỗi 50m3 đúc hỗn

hợp đồng nhất hoặc ít

nhất hai lần kiểm

tra/ngày

Biểu mẫu phù hợp

FRC đã đóng rắn Cường độ lúc nứt đầu

tiên

Phụ lục A Phụ lục B Biểu mẫu phù hợp

FRC đã đóng rắn Cường độ tương đương Phụ lục A Phụ lục B Biểu mẫu phù hợp

*chỉ đối với sợi thép (các chỉ dẫn kỹ thuật khác phải được thực hiện cho các loại sợi khác nhau).

(2) Đối với bộ phận đã được chế tạo/sản xuất, trong đó sự phân bố đồng đều của sợi là một nét đặc điểm nổi bật, việc kiểm tra hàm lượng sợi trong bê tông đông cứng/đóng rắn là nhìn thấy trước.

Đối với bộ phận đã được chế tạo chứa sợi thép, việc kiểm tra này được thực hiện bằng cách khoan lấy lõi nhỏ (microcoring) và đem cân sau sự tách rời của sợi khỏi chất gốc (matrix – bê tông), phù hợp với CEN prEN 14721.

46

Đối với bộ phận đã được chế tạo, làm bằng các loại sợi khác, phải thiết lập các quy trình phù hợp.

8.3. Kiểm tra sản xuất đối với những ứng dụng Loại B

(1) Đối với những ứng dụng loại B (type B applications), ngoài những gì đã được quy định trong mục 8.2, người ta yêu cầu rằng:

- những thử nghiệm chất tải nhìn thấy trước trong mục 8.1 phải được thực hiện một cách sơ bộ trên, ít nhất là, 2 bộ phận được chế tạo cho tới lúc hư hỏng, để kiểm tra độ tin cậy của những giả thiết thiết kế;

- việc sản xuất phải được thực hiện trong một hệ thống chất lượng được công nhận bởi một bên thứ ba đã được thông báo.

9. Phụ lục A (về cường độ chịu kéo: Nhận biết tham số cấu trúc) 9.1. Vật liệu ứng xử mềm hóa chịu kéo được nhận biết (về cường độ) thông qua thử nghiệm uốn 9.1.1 Mô hình đàn hồi tuyến tính

Mô hình đàn hồi tuyến tính nhận biết hai giá trị tham chiếu, fFts e fFtu, liên quan đến sự ứng xử (làm việc) theo SLS và ULS, một cách tương ứng.

Chúng phải được định rõ thông qua giá trị tương đương của cường độ chịu uốn, sử dụng các phương trình (9.1) và (9.2) sau đây:

Trong đó:

- feq1 e feq2 là, một cách tương ứng, cường độ tương đương sau khi nứt hữu ích cho các trạng thái SLS và ULS (Hình 9-1a);

- k là một hệ số tương đương với 0.7 đối với tiết diện ngang chịu đầy đủ (toàn bộ) ứng suất kéo và bằng 1 trong các trường hợp khác.

- wi2 là giá trị trung bình của độ mở rộng vết nứt (crack opening) ở những điểm mút của khoảng giãn cách (vết nứt) trong đó feq2 được đánh giá trong (Hình 9-1).

47

Các phương trình (9.1) và (9.2) vẫn có hiệu lực (vẫn đúng) khi, thay vì các giá trị trung bình, các giá trị cục bộ f1 và f2 được xem xét, trong điều kiện là wi2 được giả thiết là tương đương với giá trị lớn nhất của khoảng giãn cách được xem xét (considered interval) (CTOD2; HÌnh 2-3).

Các phương trình này có thể được suy ra việc xem xét về sự cân bằng đơn giản liên quan đến tiết diện chữ nhật chịu uốn, tương ứng với tiết diện tới hạn của viên mẫu được thử nghiệm.

Cụ thể là, phương trình (9.1) có thể được rút ra bằng cách thừa nhận, đối với giá trị mở rộng vết nứt, điển hình của điều kiện về khả năng phục vụ (w ≤0.6mm), những giả thiết sau đây:

- tiết diện phẳng; - sự ứng xử (làm việc) khi chịu kéo là đàn-dẻo (với giá trị tối đa tương đương với fFts; Hình 9-2a); - sự ứng xử (làm việc) khi chịu nén là đàn hồi – tuyến tính (Hình 9-2a);

Cho dù lực kéo fFts và độ cong χ, tương ứng với tiết diện tới hạn, có được thừa nhận là chưa biết (unknown) hay không, và mô đun đàn hồi tương tự được coi là trong vùng kéo và vùng nén, hệ thống (9.4) có thể được giải dễ dàng bằng cách thừa nhận giá trị sau đây của biến dạng ở thanh cánh hạ (cánh dưới của giàn):

(9.3)

Trong đó:

- wi1 là giá trị trung bình của độ mở rộng vết nứt (CTOD0 và CTDO1); - lcs là chiều sâu tới hạn (critical depth) của tiết diện ngang, hoặc độ sâu dây chằng (ligament) h (Hình

9-3);

Hệ thống tương ứng sẽ như (9.4) sau đây:

(9.4)

Trong các tiết diện tới hạn có chiều sâu thay đổi trong phạm vi từ 40mm tới 150mm, giá trị của hằng số mà nó tạo tương quan fFts với feq1 (9.1) thay đổi nhưng vẫn gần với con số được giả thiết là 0.45.

Phương trình (9.2) nhận được, (với việc) coi là một quy luật cấu trúc tuyến tính giữa các điểm có hoành độ wi1 và wi2, tới điểm có hoành độ wu (Hình 9-2b).

Giá trị ứng suất tương ứng với độ mở rộng vết nứt wi2 thì được xác định dựa vào sự cân bằng (phương trình (9.5)), với giả thiết rằng tổng hợp ứng suất nén được đặt vào extrados chord/thanh biên của vòm (Hình 9-2b) và rằng, sự ứng xử khi chịu uốn là cứng-tuyến tính:

(9.5)

Giá trị εF2 = wi2 / lcs có quan hệ với giá trị trung bình của khoảng/quãng mở rộng vết nứt (crack opening interval), được sử dụng để xác định feq2.

48

Hình 9-1. Cường độ chịu kéo được xác định thông qua thử nghiệm uốn trên vật liệu mềm hóa (softening materials)

Hinh 9-2. Sơ đồ ứng suất để xác định cường độ chịu kéo

9.1.2. Mô hình dẻo-cứng

Mô hình dẻo-cứng nhận biết một giá trị tham chiếu duy nhất, fFtu, dựa vào sự ứng xử (ở trạng thái) cực hạn. Một giá trị như thế được xác định bằng công thức:

(9.6)

Phương trình (9.6) nhận được, từ sự cân bằng như trong trường hợp trước đây (có tham chiếu tới ULS), nhưng một ứng suất kéo không đổi dọc theo tiết diện được đưa vào tính toán:

(9.7)

9.1.3 Viên mẫu có khía/cắt khấc (Notched specimen) (theo UNI 11188)

49

Với sự tham khảo tới một thử nghiệm chịu uốn 4 diểm, theo tiêu chuẩn UNI 11039, các giá trị đặc trưng của các cường độ tương đương , feq1k và feq2k , được đánh giá trong các khoảng cách 0 ≤ w ≤ 0.6mm và cách 0.6mm ≤ w ≤ 3.0mm. Vì vậy, bằng cách sử dụng nghệ thuật diễn đạt bằng tượng trưng của tiêu chuẩn UNI 11039, người ta giả thiêt (9.8) và (9.9) như sau:

Những cường độ tương đương này tương ứng, một cách lần lượt, với độ mở rộng vết nứt wi1 tương đương với 0.3mm và độ mở rộng vết nứt wi2 tương đương với 1.8mm, tương đương với các giá trị trung bình của những khoảng cách (intervals) đã lựa chọn.

Để xem tới sự có khía/cắt khấc (trên viên mẫu) (HÌnh 9-3), giá trị cường độ chịu uốn fFt (hình 2-5) có thể được giả thiết tương đương với 0.9 lần giá trị tại thời điểm nứt đầu tiên, rút ta từ thử nghiệm thực nghiệm.

Hình 9-3. Thử nghiệm chịu uốn 4 điểm trên viên mẫu có khía (cắt khấc)

9.1.4. Viên mẫu kết cấu không có khía (không cắt khấc) (theo tiêu chuẩn UNI 11188)

Với những kết cấu chịu uốn, có một độ sâu tiết diện nhỏ thua 150mm, hoặc với sự ứng xử khi chịu uốn cứng hóa (hardening bending behavour) thì tốt hơn là thực hiện một quá trình nhận biết các tính chất vật liệu bằng cách đưa vào tính toán hướng đổ bê tông (casting direction) và độ dày nhỏ của kết cấu mà không khía/cắt khấc viên mẫu. Trong trường hợp này, các giá trị đặc trưng của những cường độ tương đương, feq1k và feq2k , được đánh giá trong các khoảng cách 3.wI ≤ w ≤ 5. wI và 0.8. wu ≤ w ≤ 1.2. wu, trong đó wI đại diện cho độ mở rộng vết nứt tương ứng với lúc nứt (?), được tính toán ở nơi mà tải trọng tối đa được ghi lại trong quá trình thử nghiệm, trong khoảng cách 0 ≤ w ≤ 0.1mm. Với độ mở rộng vết nứt cực hạn, wu, một giá trị tương đương với 3mm được giả thiết (thừa nhận). bằng cách sử dụng nghệ thuật diễn đạt bằng tượng trưng của tiêu chuẩn UNI 11188, người ta giả thiêt (9.10) và (9.11) như sau:

50

Các cường độ tương đương này tương ứng, một cách lần lượt, với độ mở rộng vết nứt tương đương với wi1=4. wI và wi2= wu.

Giá trị cường độ chịu uốn, fFt (Hình 2-5), có thể được tính toán dựa vào giá trị tại vết nứt đầu tiên, fctf, rút ra từ thử nghiệm thực nghiệm:

Hình 9-4. Uốn 4 điểm trên viên mẫu không có khía (cắt khấc)

9.2. Vật liệu được nhận biết bằng thử nghiệm chịu kéo Các tham số cấu trúc (constitutive parameters) của cả hai mô hình đàn hồi-tuyến tính và dẻo-cứng (Hình 2-4) có thể được nhận biết cùng với thử nghiệm kéo một trục, với các cường độ danh định được xác định trực tiếp từ tỷ lệ giữa tải trọng được lựa chọn và diện tích của tiết diện ngang viên mẫu.

Hai giá trị tham chiếu cho mô hình tuyến tính, fFts e fFtu, có thể được xác định trên cơ sở của các giá trị tương đương:

9.2.1. Viên mẫu có khía (cắt khấc) (theo UNI 11039)

Vật liệu ứng xử mềm hóa có thể được đặc trưng bằng việc thực hiện một thí nghiệm kéo một trục trên một viên mẫu có khía (cắt khấc) theo tiêu chuẩn UNI 11188. Các giá trị đặc trưng của cường độ tương đương, feq1k e feq2k, đều được đánh giá trong các khoảng cách 3.wI ≤ w ≤ 5. wI và 0.8. wu ≤ w ≤ 1.2. wu.

51

trong đó wI đại diện cho độ mở rộng vết nứt tương ứng với sự xâm nhập nứt truyền thống (conventional cracking onset), được thừa nhận dưới dạng tải trọng tối đa ghi lại được, trong khoảng cách 0 ≤ w ≤ 0.05mm. Với độ mở rộng vết nứt cực hạn, wu, một giá trị tương đương với 1.5mm được thừa nhận. Tham khảo tới cách diễn đạt bằng tượng trưng (symbology) trong UNI 11188, các cường độ tương đương sẽ là:

Những cường độ tương đương này tương ứng với, một cách lần lượt, độ mở rộng vết nứt tương đương với wi1=4. wI và wi2= wu, mà chúng là các giá trị trung bình của những khoảng cách đã lựa chọn.

Giá trị của cường độ chịu kéo, fFt (Hình 2-5), có thể được tính toán dựa vào giá trị đó tại vết nứt đầu tiên, rút ra từ thử nghiệm thực nghiệm, nó tương ứng với giá trị của độ mở rộng vết nứt, wI.

Hình 9-5. Thí nghiệm kéo trực tiếp trên viên mẫu có khía (cắt khấc) (đo bằng mm)

9.2.2 Viên mẫu không có khía (cắt khấc) Việc đặc trưng hóa vật liệu có một sự ứng xử cứng hóa (hardening behaviour) có thể được thực hiện bằng cách tiến hành thí nghiệm kéo một trục trên một viên mẫu không có khía (cắt khấc) như đã mô tả trong Phụ lục C.

Trong trường hợp này, tham số w đặc trưng cho sự chuyển vị tương đối giữa hai điểm nằm ở một khoảng cách đã chỉ định (Phụ lục C).

Các giá trị đặc trưng của cường độ tương đương, feq1k e feq2k, đều được đánh giá trong các khoảng cách 3.wI ≤ w ≤ 5. wI và 0.8. wu ≤ w ≤ 1.2. wu. Giá trị wI đại diện cho sự chuyển vị tương đối tương ứng với lúc nứt, được tính toán ở nơi mà tải trọng tối đa được ghi chép lại trong quá trình thí nghiệm, trong khoảng cách 0 ≤ w ≤ 0.05mm. Giá trị cực hạn, wu, ứng với một biến dạng trung bình tương đương với 1% (Chương 2, mục 2.5.3.2) và, vì vậy, nó tương đương với 0.01 lần chiều dài áp kế (gauge).

52

Những cường độ tương đương này, feq1k và feq2k, tương ứng với các chuyển vị tương đối tương đương với wi1 = 4. wI và wi2 = wu, một cách lần lượt.

10. Phụ lục B (các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng) Việc kiểm soát sản xuất là khác nhau đối với những vật liệu ứng xử mềm hóa và cứng hóa.

Đối với vật liệu ứng xử mềm hóa, cả những thí nghiệm uốn trên viên mẫu có khía và viên mẫu không có khía, và thí nghiệm kéo trên viên mẫu có khía (cắt khấc) có thể được thực hiện. Việc kiểm soát sản xuất trên vật liệu ứng xử cứng hóa phải được thực hiện thông qua một thí nghiệm kéo một trục trên viên mẫu không có khía (cắt khấc). Với vật liệu cứng hóa, trong trường hợp sản xuất liên tục, chúng ta có thể thực hiện việc kiểm soát sản xuất bằng cách tiến hành thí nghiệm uốn, như đã quy định trong Phụ lục C, sau khi đã chuẩn định (calibrated) mối quan hệ giữa những thí nghiệm này và thí nghiệm kéo trực tiếp trên viên mẫu không có khía (cắt khấc). Những thí nghiệm sau cùng phải được thực hiện định kỳ, ít nhất là cứ 6 tháng một lần và đặc biệt là, khi nào mà có một sự thay đổi đáng kể của quá trình sản xuất diễn ra.

Các tiêu chí lấy mẫu bê tông cốt sợi được sử dụng cho những ứng dụng kết cấu được báo cáo trong những tiêu chuẩn hiện hành liên quan đến cường độ chịu nén của bê tông thông thường.

Một cách tương tự, cường độ chịu nén thì được xác định thông qua các tiêu chí đã được báo cáo trong các tiêu chuẩn hiện hành đề cập đến bê tông thông thường.

10.1. Thí nghiệm chịu ốn trên vật liệu ứng xử mềm hóa (softening behavour materials)

Việc kiểm soát sản xuất trên vật liệu này phải được thực hiện phù hợp với các tiêu chuẩn đã được chỉ ra trong UNI 11039 đối với viên mẫu có khía (cắt khấc) và UNI 11188 đối với viên mẫu kết cấu không có khía (cắt khấc) cũng như các tiêu chuẩn quốc tế khác.

Sự tuân thủ với các giá trị đặc trưng ở thời điểm nứt ban đầu, fFt, và cường độ chịu uốn tương đương, , feq1k và feq2k, phải được kiểm tra/đối chiếu bằng cách lựa chọn hình thức kiểm soát A hoặc B (Bảng 10-1).

Các mối quan hệ giữa những tham số fFt, feq1k và feq2k, và những tham số được đưa vào trong những sắp xếp thử nghiệm khác nhau được báo cáo lại trong Phụ lục A.

53

Bảng 10-1. Các giá trị hợp lý tối thiểu đối với việc kiểm soát tuân thủ

Trong bảng 10-1:

- σ là độ lệch tiêu chuẩn; - ∆ thì tương đương với 0.5 đối với và 0.35x đối với feq1k và feq2k

Khi giả thiết một quy luật cấu trúc đa tuyến tính (tạm dịch từ chữ multi-linear) hoặc sử dụng tiêu chuẩn khác cho việc đặc trưng hóa vật liệu, các tiêu chuẩn nghiệm thu đều dựa vào những tham số liên quan tới cường độ chịu uốn tương đương, được coi như dữ liệu tham khảo (như đã chỉ ra trước đây).

11. Phụ lục C (về thí nghiệm đặc trưng hóa (tính chất) cơ học đối với vật liệu ứng xử cứng hóa) 11.1. Thí nghiệm chịu kéo Tham số kết cấu đặc trưng hóa sự ứng xử khi kéo có thể được xác định thông qua một thí nghiệm kéo trực tiếp trên một viên mẫu không có khía (cắt khấc), như được quy định sau đây hoặc phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế.

Thí nghiệm này nhằm xác định đường cong biến dạng-kéo có sự tham chiếu đặc biệt tới cường độ chịu kéo tại thời điểm xâm nhập/xẩy ra nứt và tham khảo cường độ cực hạn cũng như các biến dạng tương ứng, như được quy định trong mục 2.5.2..

11.1.1 Chuẩn bị viên mẫu

Viên mẫu thí nghiệm phải có các kích thước và dạng hình học như đã báo cáo trong hình 11-1 (tổng chiều dài: 330mm). Chiều dày, tp, của viên mẫu phải lớn hơn 5 lần kích thước cốt liệu tối đa và không

54

được nhỏ thua 13mm. Chiều rộng, bp, phải lớn hơn 5 lần kích thước cốt liệu tối đa và không được nhỏ thua 30mm.

Các viên mẫu thí nghiệm có thể được cắt ra từ bộ phận kết cấu hoặc được đúc riêng rẽ hay đúc cùng thời (với lúc đổ bê tông) theo các phương thức tương tự (kể cả hướng đổ nữa) áp dụng vào bộ phận kết cấu. Nếu viên mẫu được đúc riêng rẽ, nó phải được bảo dưỡng theo cùng phương thức được sử dụng cho bộ phận kết cấu mà nó đại diện.

11.1.2. Thiết bị thí nghiệm

Máy móc thí nghiệm phải tuân thủ với tiêu chuẩn CEN-EN-12390-4 đề cập tới những điểm sau đây:

- Đo lực; - Độ chính xác của chỉ số đo lực; - Tần suất kiểm định (chuẩn định máy); - Sự an toàn.

Máy thí nghiệm phải được cung cấp một thiết bị đúng (phù hợp) cho phép các thí nghiệm được thực hiện dưới sự kiểm soát chuyển vị.

Viên mẫu thí nghiệm thì được cố định (kẹp chặt) bằng cách sử dụng bộ kẹp phù hợp được định vị ở các đầu mút được mở rộng, sử dụng một dụng cụ đặc biệt nhằm phân tán các ứng suất cục bộ. Đồ gá kẹp phải hoàn toàn tự do quay trong mọi hướng.

Tải trọng phải đo bằng một hệ thống đo lường tải trọng với một sai số tương đối nhỏ thua ±1%, một sai số có thể lặp lại nhỏ thua 1%, một sai số tương đối zero (% với mẫu kích thước to như thật/ full scale) nhỏ thua ±0.2%, một độ phân giải máy móc (chính xác) nhỏ thua 0.5%.

Thiết bị thí nghiệm đo sự chuyển vị tương đối giữa hai điểm, cách xa nhau 80mm, được bố trí, ít nhất là ở hai mặt viên mẫu đối diện nhau, như đã chỉ ra trong HÌnh 11-2.

Hình 11-1. Kích thước hình học viên mẫu (mm) HÌnh 11-2. Bố trí thí nghiệm kéo trực tiếp

55

11.1.3. Áp đặt tải trọng

Thí nghiệm kéo phải được thực hiện, hoặc là bằng cách kiểm soát chuyển vị của hành trình, hoặc là chuyển vị tương đối của các điểm tham chiếu. Tham số kiểm soát phải được tăng lên một cách liên tục ở một tốc độ bằng 0.05 ± 0.01mm/phút. Các giá trị tải trọng và chuyển vị phải được ghi chép lại một cách liên tục trên các cột/giá điện từ (magnetic supports). Thử nghiệm này phải được tiếp tục cho đến khi giá trị của chuyển vị trung bình tương đối không nhỏ thua 0.8mm.

Đường cong (biểu đồ) ứng suất-biến dạng danh định thì được xác định bằng cách chia tải trọng cho diện tích danh định của tiết diện ngang và chia chuyển vị tương đối cho chiều dài của áp kế, tương đương với 80mm.

11.2.Thí nghiệm uốn

Thí nghiệm uốn có thể được thực hiện chỉ riêng cho việc kiểm soát sản xuất, thay cho thí nghiệm chịu kéo, sau khi thực hiện thí nghiệm thí sau cùng và xác định tương đối những tham số tương quan.

Các tham số kết cấu, (tức là cường độ chịu uốn) có thể được xác định bằng cách thực hiện một thí nghiệm uốn 4 điểm trên viên mẫu thử, có thể là có khía (cắt khấc) hoặc không có khía, như đã chỉ rõ cho trường hợp vật liệu ứng xử mềm hóa.

12. Phụ lục D (cường độ vật liệu: tính toán giá trị đặc trưng cho thiết kế kết cấu) Trong các kết cấu không xác định về tĩnh định (siêu tĩnh ?, vùng bị nứt rộng và sự phân bố lại đáng kể xẩy ra lúc chúng hư hỏng. Hậu quả là, các giá trị đặc trưng thu được từ những viên mẫu (thí nghiệm) kích thước nhỏ không đại diện cho các giá trị thấp nhất.

Vì vậy, ảnh hưởng của sự dư thừa về kết cấu (structual redundancy) tới sự không đồng nhất về hình học tô-pô (topological) của bê tông cốt sợi có thể được đánh giá bằng thực nghiệm qua các thí nghiệm định tính (qualification test), được thực hiện trên kết cấu chính xác (to như thật) sao chép lại kết cấu thực.

Không có thí nghiệm thực nghiệm phù hợp, sự tăng cường độ có thể được đưa vào tính toán bằng cách sử dụng (phương trình (3.7)):

Trong đó:

56

Giá trị k được xác định trong (12.1) được thừa nhận tương đương với 1.48. Hơn thế nữa, không có phân tích lý thuyết-thực nghiệm cụ thể, giá trị ν, phần tử tỷ số v/v0 (tỷ lệ giữa thể tích bộ phận và thể tích đối chứng/tham chiếu), và tỷ số αu/α1 (tỷ số giữa tải trọng tối đa và tải trọng tương ứng với giới hạn đàn hồi) đều được cho trong Bảng 12-1.

Bảng 12-1. Các giá trị ν, αu/α1 cho các ứng dụng kết cấu khác nhau:

Ứng dụng kết cấu Ví dụ về bộ phận và nứt αu/α1 ν

Dầm xác định được về sự tĩnh định có cốt thép dọc tối thiểu chịu uốn

1.2

Dầm không xác định về sự tĩnh định có cốt thép dọc tối thiểu chịu uốn

1.4*

Dầm có cốt thép chịu cắt truyền thống lớn hơn cốt thép tối thiểu theo EC2

1.2

Bản sàn chống đỡ đơn giản chịu uốn

1.3

Bản sàn bị kẹp (giữ chặt) chịu uốn

2

57

Bản sàn trên nền đất

3

Bộ phận có tiết diện ngang mở (hở) sườn mỏng có cốt chịu cắt tối thiểu chịu uốn ngang

1.2

Bộ phận có tiết diện ngang mở (hở) sườn mỏng có cốt chịu cắt tối thiểu chịu uốn ngang

1.2

* đối với dầm không xác định về tĩnh định, có thể sử dụng giá trị lớn hơn chỉ khi có kết quả từ thí nghiệm thực nghiệm cụ thể. ** lcs = lcs (ρst) trong đó ρst là tỷ lệ cốt thép hình học trong hướng ngang. *** lfchiều dài vết nứt Thể tích tham chiếu, ν0, được xác định dưới dạng thể tích dính líu đến quá trình nứt của viên mẫu được thí nghiệm. Đối với một viên mẫu theo tiêu chuẩn UNI 11039, mà các kích thước của nó là 150x150x110 mm3, nó đem lại kết quả ν0 =3.375dm3 (Hình 12-1).

58

Hình 12-1. Thể tích tham chiếu trong viên mẫu chịu uốn 4 điểm được phê chuẩn bởi UNI 11039 và EN 14651

13. Phụ lục E (xác định thực nghiệm hệ số hư hại do cháy gây ra) Việc xác định bằng thực nghiệm các hệ số hư hại của bê tông cốt sợi thép, KFc(T) và KFt(T) , có thể được thực hiện thông qua các thí nghiệm kéo và nén trực tiếp trên các viên mẫu đã chịu sự hâm nóng (tác động nhiệt) theo chu kỳ trước đó, mà không xem xét những ảnh hưởng của nhiệt độ tức thời lên sự ứng xử (làm việc) cơ học của vật liệu.

Sự đốt nóng theo chu kỳ (cyclic heating) phải được thực hiện trong một lò (nung) đạt tới các nhiệt đôi tối đa bằng 200, 400, 600 và 8000C. Vật liệu phải được hâm nóng ở một tốc độ gia nhiệt bằng 300C/giờ cho tới khi đạt được nhiệt độ chu trình (cycle temperatura) tham chiếu tối đa. Nhiệt độ đó phải được giữ không đổi và tương đương với nhiệt độ chu trình tối đa trong khoảng thời gian ít nhất là 2 giờ. Sau đó, viên mẫu phải được làm lạnh ở một tốc độ bằng 120C/giờ cho tới khi đạt được nhiệt độ trong phòng.

Thí nghiệm chịu nén

Hệ số hư hại KFc(T) đối với cường độ chịu nén thì được xác định sau một chu trình gia nhiệt, bằng cách tính toán tỷ số giữa cường độ chịu nén cuối cùng của vật liệu bị hư hại do nhiệt, được đánh giá theo cùng tiêu chuẩn đã được báo cáo trong các tiêu chuẩn hiện hành được phê chuẩn cho bê tông thông thường (ordinary concrete), và cường độ tương ứng của vật liệu tương tự không phải chịu đựng bất kỳ sự xử lý nhiệt nào.

Thí nghiệm kéo trực tiếp

Hệ số hư hại KFt(T) đối với cường đọ chịu kéo trực tiếp, thì được xác định từ tỷ số giữa cường độ chịu kéo của vật liệu bị hư hại do nhiệt và cường độ tương ứng của vật liệu tương tự không phải chịu đựng bất kỳ sự xử lý nhiệt nào. Nó phải được tính toán, có sự liên quan tới các giá trị fFts và fFtu, đặc trưng hóa mô hình tuyến tính sau nứt, như đã được kể đến trong Phụ lục A.

59

Vật liệu mềm hóa (softening material)

Khi vật liệu có một sự ứng xử mềm hóa ở nhiệt độ trong phòng, thí nghiệm kéo trực tiếp phải được thực hiện trên viên mẫu chịu sự gia nhiệt theo chu trình. Viên mẫu phải được cắt khía (notched) sau chu trình nhiệt. Việc chuẩn bị mẫu thử và thí nghiệm sau khi gia nhiệt theo chu trình phải được thực hiện phù hợp với các phương thức đã được mô tả trong tiêu chuẩn UNI 1188, liên quan tới viên mẫu bê tông cốt thép sợi không phải chịu đựng bất kỳ sự xử lý nhiệt nào.

Vật liệu cứng hóa (hardening material)

Khi vật liệu có một sự ứng xử cứng hóa ở nhiệt độ trong phòng, thí nghiệm kéo trực tiếp phải được thực hiện trên viên mẫu không cắt khía chịu sự gia nhiệt theo chu trình. Việc chuẩn bị mẫu thử và thí nghiệm phải được thực hiện phù hợp với các quy trình đã được mô tả trong Phụ lục C, liên quan tới viên mẫu không bị hư hại do nhiệt làm bằng vật liệu (ứng xử) cứng hóa.

Để đánh giá những ảnh hưởng của nhiệt độ tức thời lên các tính chất cơ học của vật liệu, sau một chu trình nhiệt, một bộ các thí nghiệm uốn có thể so sánh có thể được thực hiện. Với từng nhiệt độ tham chiếu (200, 400, 600 và 8000C) thử nghiệm ở nhiệt độ trong phòng trên viên mẫu mà trước đây đã phải chịu tác động của một chu trình nhiệt và thí nghiệm trên viên mẫu lấy ra nhanh từ trong lò nung phải được thực hiện.

Với cả hai thí nghiệm tham chiếu đặc biệt, viên mẫu lăng trụ có đặc điểm chung của một loại bê tông, phù hợp với UNI 11188 mà không bị cắt khía (có khấc), phải được gia nhiệt ở một tốc độ bằng 300C/giờ cho tới khi đạt tới nhiệt độ tham chiếu và sau đó được giữ ở nhiệt độ đó trong khoảng thời gian ít nhất là 2 giờ. Dưới điều kiện này, nó có thể phải chịu đựng một thí nghiệm uốn sau đó, sử dụng những biện pháp phòng ngừa để hạn chế sự làm lạnh viên mẫu nhanh chóng.

Quy trình thí nghiệm này đòi hỏi rằng viên mẫu không được trang bị dụng cụ thử nghiệm và tải trọng thì được đặt vào (để) gây ra một tốc độ chuyển vị tương đương với 1mm/phút đối với giá trị của các ứng suất kéo nhỏ thua giá trị tối đa, hoặc tương đương với 2mm/phút trong các trường hợp khác.

Hanoi, 24/2/2014. Người dịch: Trịnh Thành Huy.

60