Giải pháp công nghệ gia cường kết cấu bê tông cốt thép bằng vật liệu cốt sợi tổng hợp

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 1
GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 
BẰNG VẬT LIỆU CỐT SỢI TỔNG HỢP 
Nguyễn Thành Công, Nguyễn Chí Thanh 
Viện Thủy công, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 
Tóm tắt: Gia cường kết cấu chịu lực bê tông cốt thép bằng việc dán lớp vật liệu cốt sợi (tấm 
composite) cường độ cao là một trong các giải pháp duy trì và nâng cao sức chịu tải của kết cấu 
cũ để đáp ứng yêu cầu về khai thác. Bài báo giới thiệu một số điểm quan trọng của giải pháp 
này, đồng thời trình bày một số kết quả khảo sát thực nghiệm của cấu kiện bê tông cốt thép được 
gia cường và hiệu quả của giải pháp gia cường này trong công tác sửa chữa cống dưới đập. 
Từ khóa: Kết cấu bê tông cốt thép, tấm composite. 
Abstract: Using Fiber Reinforced Polymer (FRP) plates to cover the surface of reinforced 
concrete structures is one of the various strengthening methods, which can recover and also 
make the load-bearing of structures stronger to adapt the new requirement of exploitation. This 
paper introduces some important points of the method and also presents results of experimental 
analysises of reinforced concrete elements strengthed with FRP plates and effectiveness of this 
method for repairing conduit. 
Keyword: Concrete structure, composite plate, FRP. 
1. GIỚI THIỆU * 
Sau nhiều năm làm việc, các công trình bị xuống 
cấp. Việc cải tạo, nâng cấp công trình cũ nhằm 
bảo đảm an toàn và nâng cao hiệu quả sử dụng 
ngày càng trở nên cấp thiết thay cho việc phá đi 
làm lại rất đắt đỏ và tốn kém. Các nguyên nhân 
và lý do thực hiện này có thể là: 
 Thay đổi việc khai thác công trình do sự 
thay đổi về hệ thống kết cấu hoặc về tải trọng 
 Sự sai sót về thiết kế cũng như thi công 
 Ăn mòn cốt thép 
 Ảnh hưởng của môi trường (ví dụ động đất), 
Một trong những giải pháp đó là gia cường 
kết cấu bê tông cốt thép sau khi đã khai thác 
để đáp ứng điều kiện chịu lực cũng như yêu 
cầu khai thác mới. 
Khoảng 40 năm trước đây, người ta đã biết đến 
Ngày nhận bài: 21/01/2016 
Ngày thông qua phản biện: 29/3/2016 
Ngày duyệt đăng: 20/4/2016 
việc gia cường sức kháng uốn của kết cấu bằng 
phương pháp dán bản thép. Trong vòng 20 năm 
gần đây, việc sử dụng vật liệu gia cường cốt sợi 
tổng hợp (tấm composite) từ sợi các-bon và thủy 
tinh đã thay thế dần các bản thép. Vật liệu cốt sợi 
tổng hợp này được chế tạo từ các cốt sợi phi kim 
loại cường độ cao (chiếm khoảng 70% thể tích) 
kết hợp với keo epoxi. Trong các vật liệu cốt sợi 
thì vật liệu sợi các-bon (CFRP) có các đặc tính tốt 
hơn so với các vật liệu cốt sợi khác như sợi thủy 
tinh (GFRP ) và sợi polymer aramid (AFRP). Các 
nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trước đây về 
giải pháp gia cường sức kháng uốn của kết cấu 
với các tấm composite được thực hiện ở nhiều nơi 
trên thế giới. Ngày nay thì các tấm gia cường 
composite này được sản xuất phổ biến ở Tây Âu, 
Nhật Bản, Nam Mỹ,.. 
So sánh với các phương pháp gia cố truyền 
thống, phương pháp sử dụng tấm composite thể 
hiện nhiều lợi thế: việc thi công rất đơn giản, 
gọn nhẹ, chiều cao kết cấu được giữ nguyên và 
tĩnh tải gia tăng là rất nhỏ. Tấm composite cũng 
có những điểm hạn chế so với các tấm thép thì 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 2
vật liệu này đắt hơn, và không thích hợp cho kết 
cấu chịu nhiệt vì dưới tác dụng của nhiệt độ cao 
các keo dính có nhiều vấn đề. 
Vật liệu tấm composite gia cường cho kết cấu 
bê tông có tiềm năng lớn và có thể đảm nhiệm 
được cả hai việc: sửa chữa gia cường và làm 
tăng sức chịu tải của kết cấu. Với ưu điểm nhẹ, 
cường độ cao, mô đun đàn hồi lớn và khả năng 
chống ăn mòn cao, vật liệu composite cốt sợi 
các-bon và thủy tinh rất thích hợp cho việc gia 
cường kết cấu bê tông cốt thép. Hơn thế nữa, 
việc sử dụng các tấm composite bọc lên bề 
mặt cấu kiện còn có thể bảo vệ và hạn chế sự 
rỉ cũng như ăn mòn của các phần cốt thép 
trong lòng bê tông. 
2. PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KẾT 
CẤU BẰNG TẤM CỐT SỢI TỔNG HỢP 
2.1. Vật liệu cốt sợi tổng hợp 
2.1.1. Đặc tính cấu tạo 
a) Chất kết dính: 
Chất kết dính (keo Epoxi) được sử dụng để 
gắn kết tấm vật liệu cốt sợi tổng hợp và bề mặt 
bê tông của cấu kiện. Chất kết dính giúp 
truyền tải trọng giữa bê tông và tấm 
composite. Chất kết dính cũng được sử dụng 
để gắn các lớp vật liệu composite lại với nhau. 
b) Cốt sợi: 
Các cốt sợi thủy tinh, Aramid và các-bon thường 
được sử dụng với hệ thống gia cường bằng vật 
liệu composite. Các cốt sợi này giúp cho hệ 
thống gia cường về mặt cường độ và độ cứng. 
e) Lớp bảo vệ: 
Lớp bảo vệ giúp giữ gìn cốt vật liệu gia cường 
đã được kết khỏi các tổn hại tiềm năng do tác 
động môi trường và cơ học. Lớp bảo vệ được 
sử dụng ở bề mặt ngoài của hệ thống gia 
cường. Chúng bao gồm keo epoxy, vật liệu kết 
dính tạo nhám, lớp bảo vệ chống cháy, tạo 
mầu sắc thẩm mỹ , ... 
2.1.2. Đặc tính vật lý 
a) Khối lượng riêng: 
Vật liệu composite có khối lượng riêng trong 
khoảng từ 1,2 tới 2,1 g/cm3, tức là nhẹ hơn 
thép từ 4-6 lần. Việc giảm khối lượng riêng 
giúp giảm giá thành vận chuyển, giảm phần 
tĩnh tải gia tăng của kết cấu và có thể dễ dàng 
xử lý vật liệu ở công trường. 
Bảng 1: Khối lượng riêng của các loại vật 
liệu composite (g/cm3) [2] 
Thép GFRP CFRP AFRP 
7,9 1,2 – 2,1 1,5 – 1,6 1,2 – 1,5 
b) Hệ số dãn nở nhiệt: 
Hệ số dãn nở nhiệt của vật liệu composite chịu 
lực một chiều khác nhau theo phương dọc và 
ngang, phụ thuộc vào kiểu loại cốt sợi, vật liệu 
kết dính và tỷ lệ cốt sợi. 
Bảng 2: Hệ số dãn nở nhiệt của các loại vật 
liệu cốt sợi [2] 
 Hệ số dãn nở nhiệt (× 10-
6/°C) 
GFRP CFRP AFRP 
Theo chiều 
dọc, L 
6 tới 10 –1 tới 0 –6 tới –
2 
Theo chiều 
ngang, T 
19 tới 
23 
22 tới 
50 
60 tới 
80 
Ghi chú: đây là các giá trị điển hình đối với 
hàm lượng thể tích cốt sợi thay đổi trong phạm 
vi 0,5 tới 0,7 [2]. 
c) Ảnh hưởng của nhiệt độ cao: 
Trong môi trường nhiệt độ c ... quả thí nghiệm đã 
cho thấy, ở nhiệt độ 250°C (cao hơn nhiều so 
với nhiệt độ giới hạn của vật liệu kết dính, 
thông thường nằm trong khoảng 600C-820C) 
cường độ chịu kéo của các vật liệu cốt sợi thủy 
tinh và carbon giảm tới 20%. Các đặc tính khác 
do ảnh hưởng của sự truyền lực cắt qua phần 
vật liệu kết dính, chẳng hạn như cường độ chịu 
uốn, sẽ bị giảm đáng kể ở nhiệt độ thấp. 
2.1.3. Đặc tính cơ học 
a) Cường độ chịu kéo: 
Khi chịu lực kéo trực tiếp, vật liệu composite 
không thể hiện ứng xử dẻo trước khi bị phá 
hoại. Ứng xử kéo của vật liệu này được biểu 
diễn bằng quan hệ ứng suất – biến dạng đàn 
hồi tuyến tính đến khi bị phá hoại, và trong 
trường hợp này sự phá hoại diễn ra đột ngột 
(phá hoại giòn). Cường độ chịu kéo và độ 
cứng của vật liệu composite phụ thuộc vào 
nhiều tham số. Vì các sợi trong vật liệu 
composite là thành phần chịu tải chính, nên 
kiểu cốt sợi, chiều sắp xếp của cốt sợi, lượng 
cốt sợi và phương pháp cũng như điều kiện 
chế tạo cốt sợi ảnh hưởng tới đặc tính chịu kéo 
của vật liệu này. 
b) Ứng xử nén: 
Các hệ thống gia cường ngoài bằng vật liệu cốt 
sợi tổng hợp không được sử dụng cho mục 
đích gia cường vùng chịu nén. Mô đun đàn hội 
nén thường nhỏ hơn so với mô đun đàn hồi 
kéo. Các kết quả thí nghiệm trên cùng loại vật 
liệu với tỷ lệ thể tích là 55-60% của cốt sợi 
thủy tinh liên tục nằm trong chất kết dính Ester 
hoặc Polyester đã cho thấy là mô đun đàn hồi 
có giá trị trong khoảng 34000 và 48000 MPa. 
Mô đun đàn hồi nén xấp xỉ 80% mô đun đàn 
hồi kéo đối với vật liệu GFRP, 85% đối với 
CFRP và 100% đối với AFRP. 
2.2. Các dạng phá hoại 
Cường độ chịu uốn của mặt cắt phụ thuộc vào 
kiểu phá hoại. Các dạng phá hoại sau đây cần 
được khảo sát đối với mặt cắt cấu kiện được 
gia cường bằng lớp vật liệu cốt sợi tổng hợp. 
 Sự phá hoại của bê tông trong vùng nén 
trước khi cốt thép thường bị chảy, 
 Sự chảy dẻo của thép trong vùng chịu kéo 
sau ngay sau khi xảy ra sự phá hoại của tấm 
gia cường, 
 Sự chảy dẻo của thép trong vùng chịu kéo sau 
sau có sự phá hoại của bê tông vùng chịu nén, 
 Sự bóc tách của lực cắt hoặc kéo của lớp bê 
tông bảo vệ và 
 Sự bóc tách của lớp vật liệu gia cường khỏi 
bề mặt bê tông. 
Sự phá hoại do nén của bê tông được giả định 
là xảy ra nếu biến dạng nén trong bê tông đạt 
tới giá trị biến dạng giới hạn (c = cu = 0,003). 
Sự phá hoại từ lớp gia cường được giả định là 
xảy ra khi biến dạng của lớp gia cường đạt tới 
giá trị biến dạng tới hạn trong thiết kế (f = fu) 
trước khi bê tông đạt tới biến dạng cực hạn. Sự 
bóc tách của lớp bê tông bảo vệ hoặc của lớp 
vật liệu gia cường xảy ra nếu lực trong lớp gia 
cường vượt qua khả năng chịu đựng của liên 
kết bề mặt. Với mặt cắt được gia cường lớp 
ngoài bằng vật liệu cốt sợi tổng hợp, phá hủy 
do sự bóc tác có thể là chủ yếu (hình 1b). Để 
tránh những dạng phá hủy do bóc tách bởi các 
vết nứt xiên, biến dạng có hiệu trong cốt liệu 
gia cường cần nhỏ hơn biến dạng mà sự bóc 
tách có thể xảy ra, fd. Theo ACI 440.2R-08 
(2008) thì giá trị này được xác định như sau: 
(1.1) 
Cũng theo ACI 440.2R-08 (2008), giá trị biến 
dạng thiết kế của tấm gia cường được đề nghị 
lấy là fd ≤ 0,7fu. Để đảm bảo phá hoại xảy ra 
theo dạng này, thì chiều dài dính bám phải lớn 
hơn một giá trị tính toán. 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 4
a) Ứng xử của cấu kiện bê tông chịu uốn được gia cường 
b) Sự bóc tách của lớp gia cường do 
 vết nứt uốn hoặc cắt 
c) Sự bóc tách của lớp bê tông 
và vật liệu gia cường 
Hình 1: Các dạng phá hoại điển hình của cấu kiện chịu uốn được 
gia cường bằng tấm sợi tổng hợp [2] 
3. ĐÁNH GIÁ HIỆU Q UẢ CỦA 
PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG BẰNG 
THỰC NGHIỆM 
Để đánh giá hiệu quả của phương pháp gia 
cường, ở phần này trình bày kết quả thí 
nghiệm của bản bê tông cốt thép chịu uốn. Các 
bản này có kích thước làm việc là B x L x H= 
60cm x 100cm x 6cm, được chế tạo bởi bê 
tông mác #200, cốt thép có cường độ chảy là 
340 MPa (hình 2). Bản B01 không gia cường, 
các bản còn lại B02, B03 và B04 được gia 
cường bằng tấm cốt sợi từ nhà cung cấp Fyfe 
với chủng loại SEH-25A có bề dày 0,635mm, 
cường độ chịu kéo 521 MPa, mô đun đàn hồi 
26,1 GPa và độ dãn dài cực hạn 2,0%. Keo 
dính được sử dụng có cường độ chịu kéo là 
72,4 MPa, mô đun đàn hồi 3,18 GPa và độ dãn 
dài 5,0%. Trong trường hợp chịu uốn, keo 
dính có cường độ là 123,4 MPa và mô đun đàn 
hồi là 3,12 GPa. Các quan hệ chuyển vị tại 
giữa tấm và tải trọng của các bản này được thể 
hiện trên hình 3. 
Ở đây, bản B01 với chỉ cốt thép thường thể 
hiện môt miền chảy dẻo rất lớn và có 
chuyển vị ở trạng thái tới hạn là 38mm. Ở 
trạng thái này, bản có tỷ lệ chuyển vị tương 
đối so với chiều dài nhịp uốn là 3,8%. Tải 
trọng lớn nhất mà bản B01 chịu được là 
khoảng 17 kN. Ngược lại, các bản B02, B03 
và B04 gần như không có miền chảy dẻo do 
bị phá hoại đột ngột bởi sự bong bật của lớp 
gia cường. Các đường cong quan hệ giữa 
chuyển vị và t ải trọng có cùng một dạng và 
giá trị t ải trọng tới hạn cũng như chuyển v ị 
tới hạn tương đối gần nhau. Giá trị trung 
bình của tải trọng tới hạn là xấp xỉ 50 kN, 
của chuyển vị là 11mm. Như vậy ở thử 
nghiệm này, kết cấu bản được gia cường có 
sức chịu t ải lớn xấp xỉ bằng ba lần so với 
kết cấu không gia cường (300%). 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 5
Hình 2: Biểu đồ quan hệ chuyển vị-tải trọng ở vị trí giữa dầm 
4. HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP GIA 
CƯỜNG ĐỂ SỬA CHỮA, NÂNG CẤP 
CỐNG DƯỚI ĐẬP [1] 
Trong phần này trình bày phương pháp mô 
hình hóa và kết quả phân tích cho một trường 
hợp kết cấu cống dưới đập điển hình. 
Với mục đích minh họa, công trình cống lấy 
nước dưới đập thuộc hồ Hồng Khếnh, tỉnh 
Điện Biên được chọn để phân tích chi tiết 
ứng xử chịu tải cũng như sự phát triển vết 
nứt và phân bố ứng suất trong kết cấu thông 
qua việc ứng dụng phần mềm phân tích phần 
tử hữu hạn ATENA cho các kịch bản thiết kế 
khác nhau. 
4.1.Trường hợp thiết kế: Cống bê tông cốt thép 
mác M200 có kích thước là BxH = 1m x 1,2m 
và chiều dày bản trên dưới cũng như thành bên 
t = 0,2m. Chiều cao cột nước ngầm tính từ 
đỉnh cống là 15m, chiều cao đất đắp là 27m. 
Cốt thép có đường kính D14mm với khoảng 
cách a = 20cm được bố trí 2 lớp trong các cấu 
kiện bê tông với chiều dày bê tông bảo vệ c = 
3cm. Việc mô hình hóa tính toán kết cấu được 
thực hiên với sơ đồ phẳng (tính toán cho một 
mét chiều dài dọc cống). Mô hình hình học 
được thực hiện bằng cách mô tả các toạ độ xác 
định các điểm quan trọng của kết cấu. Trong 
ATENA 2D, các thông số này được biểu diễn 
thông qua các điểm, các đường (đường đa 
giác) và các mặt (xem Hình 3). 
Để lưới phần tử hữu hạn đủ mịn, có thể bổ 
sung thêm nhiều điểm chia trên biên của kết 
cấu. Cốt thép được mô tả theo mô hình nhúng. 
Kết quả tính toán ứng suất được thể hiện ở trên 
hình 4. Trong trường hợp này, phân tích số 
cho thấy trong kết cấu bê tông làm việc theo 
các phương chủ yếu là chịu nén. Không có vết 
nứt nào xuất hiện. 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 6
Hình 3: Mô hình phần tử hữu hạn cho kết cấu cống Hình 4: Biểu đồ ứng suất chính trong BTCT 
4.2. Trường hợp sau khi khai thác, nâng 
chiều cao đất đắp đập thêm 2m 
Nói chung, việc thay đổi điều kiện khai thác có 
thể gây tác động bất lợi đối với kết cấu chịu 
lực. Trong trường hợp này, tải trọng tác dụng 
lên kết cấu cống sẽ tăng và nó nằm trong nhóm 
tải trọng tăng theo hướng bất lợi. Trước hết, 
thực hiện tính toán nhằm xem xét việc gia tăng 
chiều dày đất đắp ảnh hưởng tới sự làm việc 
của kết cấu cống như thế nào. 
Hình 5: Biểu đồ ứng suất chính trong bê tông 
cốt thép và sự phân bố vết nứt 
Hình 6: Biểu đồ biễu diễn chuyển vị của kết 
cấu theo cách biểu diễn véc tơ 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 7
Kết quả phân tích sự phân bố ứng suất, vết nứt 
và chuyển vị được trình bày như trên hình 5 và 
6; mặc dù tải trọng ngang nhỏ hơn so với tải 
trọng theo phương đứng, nhưng với chiều dài 
nhịp phần tự do của thành bên lớn hơn so với 
bản trên và dưới, nên ứng suất tập trung phát 
triển trong thành bên. Với tải trọng tác động đã 
cho, thì các ứng suất này vượt quá sức kháng 
kéo của bê tông và tạo nên các vết nứt. Sự 
phân bố và phát triển các vết nứt này xuất phát 
tại nơi có mô men lớn: là giữa thành bên ở 
mép trong và cạnh biên thành bên sát với tấm 
bản trên dưới ở mép ngoài. Bề rộng vết nứt lớn 
nhất theo tính toán là 3,2mm. Giá trị này vượt 
hơn 10 lần giá trị cho phép theo các tiêu chuẩn 
tính toán thiết kế. 
Như vậy, nếu các thiết kế không tính toán dự 
trữ cho khả năng thay đổi tải trọng, như việc 
nâng cao trình đất đắp trong giai đoạn khai 
thác, thì kết cấu cống cần được gia cường sức 
chịu tải trước khi thực hiện việc thay đổi điều 
kiện khai thác. 
4.3. Sử dụng giải pháp gia cường bằng vật 
liệu cốt sợi tổng hợp cường độ cao trong 
trường hợp sau khi khai thác, nâng chiều 
cao đất đắp đập thêm 2m 
Trong phần này sẽ thực hiện việc phân tích số 
cho kết cấu cống với sự tham gia của vật liệu 
gia cường cường độ cao. Các thông số về kết 
cấu tấm gia cường composite được lấy từ nhà 
cung cấp Fyfe với chủng loại SEH-25A có bề 
dày 0,635mm, cường độ chịu kéo 521 MPa, 
mô đun đàn hồi 26,1 GPa và độ dãn dài cực 
hạn 2,0%. Keo dính được sử dụng có cường độ 
chịu kéo là 72,4 MPa, mô đun đàn hồi 3,18 
GPa và độ dãn dài 5,0%. Trong trường hợp 
chịu uốn, keo dính có cường độ là 123,4 MPa 
và mô đun đàn hồi là 3,12 GPa. 
Trong phương án này, kết cấu cống được gia 
cường một lớp tấm cốt sợi tổng hợp ở tất cả 
các phần mặt trong lòng cống (chiều dày của 
tấm gia cường bao gồm cả cốt sợi và keo epoxi 
là 1,05mm). Nếu chỉ gia cường phần thành 
cống thì với độ cứng thay đổi dẫn tới sự phân 
bố lại tải trọng và do đó bản mặt trên và dưới 
của cống có thể bị nứt. Ngoài ra, việc gia 
cường như thế này còn có thể giúp chống thấm 
cho phần kết cấu chịu lực, giảm tác động ăn 
mòn từ môi trường. Kết quả tính toán được thể 
hiện như trên hình 7. 
Hình 7: Biểu đồ ứng suất chính trong bê tông 
cốt thép và sự phân bố vết nứt sau khi gia cường 
Ở đây, bề rộng vết nứt đã được khống chế với 
giá trị lớn nhất là 0,14mm. Giá trị này phù hợp 
với qui trình và đảm bảo điều kiện khai thác 
cho kết cấu. Một lưu ý là không chỉ bề rộng 
vết nứt ở mặt trong của thành cống mà ngay cả 
các vết nứt ở mặt ngoài cũng đều được giảm 
nhỏ. Việc dán lớp vật liệu gia cường đã làm 
cho độ cứng của mặt cắt cấu kiện tăng lên và 
do vậy làm giảm biến dạng cong do mô men 
gây nứt của cấu kiện. 
Như vậy, chỉ với sự gia tăng tải trọng của kết 
cấu khoảng 7% do sự gia tăng chiều cao đất 
đắp lên 2m, kết cấu cống từ điều kiện làm việc 
không bị nứt, chuyển sang trạng thái bị nứt lớn 
với bề rộng vết nứt khi chưa gia cường theo 
tính toán là 3,2mm. Với phương án gia cường 
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 32 - 2016 8
một lớp vật liệu cường độ cao có bề dày 
1,05mm thì bề rộng vết nứt đã giảm xuống tới 
giá trị 0,14mm và đảm bảo điều kiện chịu lực 
của công trình trong điều kiện khai thác mới. 
Phân tích này đã cho thấy hiệu quả của sự gia 
cường bằng phương pháp dán lớp vật liệu 
cường độ cao cho vùng chịu kéo của bê tông. 
So sánh về kinh phí với giải pháp sửa chữa 
cống dưới đập truyền thống như luồn ống thép 
hay gia cố thêm lớp bê tông vào trong lòng 
cống, v.v thì giải pháp gia cường sử dụng 
tấm composite cường độ cao có giá thành 
giảm trung bình 30%. 
5. KẾT LUẬN 
Với những ưu điểm về vật liệu như cường độ 
chịu tải lớn, khối lượng nhẹ so với các vật liệu 
truyền thống, và về sự thuận tiện trong việc thi 
công, phương pháp gia cường kết cấu chịu lực 
bê tông cốt thép bằng việc dán vật liệu cốt sợi 
tổng hợp thể hiện sự hiệu quả kỹ thuật cao. Sự 
tăng cường vật liệu cường độ cao này ở những 
vùng chịu kéo làm tăng chiều cao chịu nén của 
mặt cắt bê tông, kéo theo sự tăng về sức chịu 
tải uốn của cấu kiện. Khảo sát số và thực 
nghiệm đều cho thấy, việc gia cường bằng tấm 
vật liệu composite cũng làm tăng đáng kể độ 
cứng của cấu kiện sau khi gia cường. Vì vật 
liệu gia cường có giới hạn biến dạng phá hoại 
cao, nên sự phá hoại của mặt cắt chịu lực chủ 
yếu xảy ra do bê tông vùng chịu nén vượt quá 
khả năng chịu lực. Sự chuyển đổi từ dạng phá 
hoại dẻo do cốt thép thường sang phá hoại dòn 
ở bê tông vùng chịu nén đã khai thác được tối 
đa sự chịu lực của bê tông, và do đó hiệu quả 
gia tăng sức chịu tải của kết cấu là cao (300% 
cho trường hợp kết cấu được thí nghiệm trong 
khuôn khổ bài báo này). 
Ngoài các dạng phá hoại thông thường của 
mặt cắt do sự đứt của cốt liệu chịu kéo hoặc sự 
phá hoại nén của bê tông, thì ở phương pháp 
gia cường này cũng có thể có sự phá hoại do 
bóc tách của lớp gia cường khi chiều dài lớp 
gia cường không đủ lớn. Việc nghiên cứu đánh 
giá ảnh hưởng của mức độ gia cường, chiều 
dài gia cường, sự dính bám giữa bê tông và lớp 
vật liệu gia cường cùng với sự làm việc chung 
của bê tông vùng chịu kéo là rất cần thiết. 
Với ví dụ phân tích cụ thể cho trường hợp 
cống lấy nước dưới đập thuộc hồ chứa Hồng 
Khếnh, tỉnh Điện Biên cho thấy hiệu quả rõ 
ràng của phương pháp gia cường bằng vật liệu 
tổng hợp, đặc biệt trong việc hạn chế vết nứt 
và nâng cao sức chịu tải của kết cấu cống dưới 
đập; về hiệu quả kinh tế giúp tiết kiệm so với 
giải pháp truyền thống trung bình đến 30%. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Đề tài nghiên cứu cấp cơ sở: Nghiên cứu khả năng ứng dụng vật liệu tổng hợp trong sửa 
chữa, nâng cấp cống dưới đập các hồ chứa quy mô vừa và nhỏ khu vực miền núi phía Bắc, 
Viện Thủy Công, 2010-2011. 
[2] ACI: Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for 
Strengthening Concrete Structures, Report by ACI Committee 440, American Concrete 
Institute, July 2008. 
 ư