TR63 | Guidance for the design of steel-fibre-reinforced concrete là một cẩm nang toàn diện cung cấp các hướng dẫn thực hành và lý thuyết cho việc thiết kế bê tông cốt sợi thép (Steel-Fibre-Reinforced Concrete - SFRC). Bê tông cốt sợi thép là một vật liệu composite bao gồm bê tông và các sợi thép phân tán ngẫu nhiên, giúp cải thiện đáng kể các đặc tính cơ học của bê tông, đặc biệt là khả năng chịu kéo, chịu uốn sau nứt, độ dẻo, sức chống mỏi và sức chống mài mòn.

Mục tiêu chính của TR63 là cung cấp một khuôn khổ đáng tin cậy để các kỹ sư có thể thiết kế các cấu kiện SFRC một cách an toàn, hiệu quả và kinh tế, thay thế hoặc bổ sung cho cốt thép truyền thống trong một số ứng dụng nhất định.

Những điểm cốt lõi mà TR63 đề cập bao gồm:

• Giới thiệu về Bê tông cốt sợi thép (SFRC): Giải thích khái niệm, thành phần (bê tông nền, loại sợi thép, hình dạng sợi, tỷ lệ sợi), cơ chế hoạt động của sợi thép trong bê tông và các ưu điểm nổi bật so với bê tông thường (như cải thiện độ bền kéo sau nứt, khả năng chống nứt, độ dẻo dai).

• Các loại sợi thép: Mô tả các loại sợi thép khác nhau được sử dụng (sợi thẳng, sợi móc, sợi lượn sóng, v.v.), đặc tính và ảnh hưởng của chúng đến hiệu suất của SFRC.

• Đặc tính vật liệu của SFRC: Cung cấp thông tin chi tiết về các đặc tính cơ học của SFRC, bao gồm:

  • Cường độ chịu nén: Ảnh hưởng của sợi thép lên cường độ chịu nén của bê tông.

  • Độ bền kéo (Tensile strength): Cường độ kéo trực tiếp và gián tiếp.

  • Khả năng chịu uốn và độ dẻo sau nứt (Post-cracking flexural strength/toughness): Đây là một trong những đặc tính quan trọng nhất của SFRC, thể hiện khả năng chịu tải sau khi bê tông đã bị nứt. TR63 cung cấp các phương pháp xác định và sử dụng các thông số này trong thiết kế.

  • Mô đun đàn hồi, biến dạng dão và co ngót: Các đặc tính biến dạng của SFRC.

  • Độ bền mỏi (Fatigue resistance): Cải thiện khả năng chống mỏi.

  • Độ bền va đập (Impact resistance): Khả năng hấp thụ năng lượng va đập.

• Kiểm soát chất lượng và thi công: Hướng dẫn về việc lựa chọn vật liệu thành phần, trộn, vận chuyển, đổ, đầm và bảo dưỡng SFRC để đảm bảo chất lượng và tính đồng nhất.

• Phân tích và thiết kế: Đây là phần trọng tâm của tài liệu, cung cấp các phương pháp thiết kế cho các cấu kiện SFRC theo phương pháp trạng thái giới hạn (Limit State Design), thường dựa trên Eurocodes hoặc các tiêu chuẩn hiện hành khác. Các ứng dụng thiết kế chính bao gồm:

  • Sàn bê tông trên nền đất (Ground-supported slabs): Thiết kế sàn nhà xưởng, sàn kho chịu tải trọng nặng, nơi SFRC có thể loại bỏ hoặc giảm đáng kể nhu cầu về lưới thép truyền thống.

  • Sàn treo và cấu kiện kết cấu (Suspended slabs and structural elements): Thiết kế dầm, cột, và các cấu kiện khác mà SFRC được sử dụng để tăng cường độ bền cắt, kiểm soát nứt hoặc giảm lượng cốt thép truyền thống.

  • Đường hầm và bê tông phun (Tunnels and shotcrete): Ứng dụng trong bê tông phun cho đường hầm hoặc ổn định mái dốc.

  • Móng và các cấu kiện địa kỹ thuật (Foundations and geotechnical elements): Sử dụng trong cọc nhồi, tường vây.

• Kiểm tra theo trạng thái giới hạn: Hướng dẫn cách kiểm tra Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS - sức chịu uốn, cắt, chọc thủng) và Trạng thái giới hạn phục vụ (SLS - kiểm soát nứt, biến dạng, rung động) cho các cấu kiện SFRC, có tính đến các đặc tính duy nhất của vật liệu này.

• Các ví dụ thiết kế: Minh họa các bước tính toán thiết kế cụ thể cho các cấu kiện SFRC điển hình, giúp người đọc áp dụng lý thuyết vào thực tế.

• So sánh kinh tế: Phân tích lợi ích kinh tế của việc sử dụng SFRC so với bê tông cốt thép truyền thống, bao gồm giảm chi phí vật liệu, nhân công và thời gian thi công.

TR63 là một tài liệu tham khảo không thể thiếu cho các kỹ sư kết cấu, nhà thầu, và sinh viên quan tâm đến việc thiết kế và ứng dụng bê tông cốt sợi thép, đặc biệt là trong bối cảnh các quy định thiết kế hiện đại.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Tóm tắt 

1. GIỚI THIỆU
1.1. Phạm vi của Hướng dẫn
1.2. Sợi thép trong bê tông
1.3. Lịch sử và ưu điểm của SFRC
1.4. Các ứng dụng điển hình của SFRC
1.5. Các tiêu chuẩn và quy định liên quan (ví dụ: viện dẫn Eurocode, British Standards)

2. VẬT LIỆU 
2.1. Bê tông nền (Matrix concrete)

• 2.1.1. Các yêu cầu chung

• 2.1.2. Cấp bền bê tông

• 2.1.3. Cấp phơi nhiễm và độ bền

2.2. Sợi thép (Steel fibres)

• 2.2.1. Các loại sợi thép (sợi kéo nguội, sợi cắt, sợi từ phôi thép)

• 2.2.2. Hình dạng sợi (thẳng, móc, lượn sóng, v.v.)

• 2.2.3. Kích thước và tỷ lệ sợi (aspect ratio)

• 2.2.4. Tính năng của sợi thép

• 2.2.5. Tỷ lệ thể tích hoặc khối lượng sợi (Fibre volume or mass fraction)

2.3. Các thành phần khác (phụ gia, cốt liệu)

3. ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA BÊ TÔNG CỐT SỢI THÉP 
3.1. Cường độ chịu nén
3.2. Cường độ chịu kéo (Trực tiếp và gián tiếp)
3.3. Khả năng chịu uốn và độ dẻo sau nứt (Post-cracking flexural strength/toughness)

• 3.3.1. Phương pháp xác định (ví dụ: thử nghiệm dầm 4 điểm, thử nghiệm tấm nén)

• 3.3.2. Các thông số đặc trưng (CMOD, CMOD3, δL, etc.)

3.4. Mô đun đàn hồi và tỷ số Poisson
3.5. Biến dạng dão và co ngót
3.6. Độ bền mỏi (Fatigue resistance)
3.7. Độ bền va đập (Impact resistance)

4. SẢN XUẤT VÀ KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG (PRODUCTION AND QUALITY CONTROL)
4.1. Cấp phối và trộn SFRC
4.2. Vận chuyển và đổ SFRC
4.3. Đầm và hoàn thiện SFRC
4.4. Bảo dưỡng SFRC
4.5. Kiểm soát chất lượng tại công trường (lấy mẫu, thử nghiệm)
4.6. Kiểm tra sợi (Fibre inspection)

5. THIẾT KẾ SFRC THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN (DESIGN OF SFRC TO LIMIT STATES)
5.1. Các nguyên tắc thiết kế chung
5.2. Các giả định về vật liệu và mô hình ứng xử
5.3. Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS - Ultimate Limit States)

• 5.3.1. Sức chịu uốn (Flexural resistance)

• 5.3.2. Sức chịu cắt (Shear resistance)

• 5.3.3. Sức chịu chọc thủng (Punching shear resistance)

• 5.3.4. Nén và ổn định

5.4. Trạng thái giới hạn phục vụ (SLS - Serviceability Limit States)

• 5.4.1. Kiểm soát nứt (Crack control)

• 5.4.2. Kiểm soát biến dạng (Deflection control)

6. CÁC ỨNG DỤNG THIẾT KẾ CỤ THỂ (SPECIFIC DESIGN APPLICATIONS)
6.1. Sàn bê tông trên nền đất (Ground-supported slabs)

• 6.1.1. Các loại sàn (sàn khớp, sàn không khớp)

• 6.1.2. Tải trọng và tải trọng bánh xe

• 6.1.3. Tính toán ứng suất và khả năng chịu tải

• 6.1.4. Thiết kế khe co giãn và khe nối

6.2. Sàn treo và cấu kiện kết cấu (Suspended slabs and structural elements)
6.3. Bê tông phun cốt sợi thép (Steel Fibre Reinforced Shotcrete - SFRS)
6.4. Các ứng dụng khác (cọc, cống, cấu kiện đúc sẵn)

7. CÁC VÍ DỤ THIẾT KẾ (DESIGN EXAMPLES)
7.1. Ví dụ thiết kế sàn trên nền đất
7.2. Ví dụ thiết kế dầm hoặc tấm SFRC

8. CÁC KHÍA CẠNH KINH TẾ VÀ MÔI TRƯỜNG (ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL CONSIDERATIONS)
8.1. Phân tích chi phí vòng đời
8.2. Lợi ích môi trường

PHỤ LỤC 
A. Đặc tính của các loại sợi thép thương mại
B. Thử nghiệm dầm uốn để xác định đặc tính sau nứt
C. Các mô hình tính toán chi tiết hơn
D. Bảng tra cứu thiết kế

THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU 

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.

Quét mã QR 

>>> Xem thêm: Lịch khai giảng các khóa học siêu hot tại Vietcons Education!