Tường bê tông bằng sợi gia cường hạn chế tác hại của cơn địa chấn

Sợi gia cường trong bê tông

Để bảo vệ an toàn cho cư dân, nhiều tòa nhà được thiết kế có khả năng thay đổi và biến dạng mà không bị sụp đổ khi rung chuyển trong các trận động đất. Các chủ sở hữu các tòa nhà và cư dân hy vọng rằng, sau những trận động đất mạnh, công trình vẫn có thể sử dụng mà không phải sửa chữa nhiều. Nhằm đạt được mục tiêu này, các kỹ sư rất cẩn thận khi thiết kế từng chi tiết của các cấu trúc nằm trong vùng có nguy cơ động đất cao.

Nhưng để đảm bảo cho các cấu trúc có khả năng biến dạng như mong muốn, phải sử dụng một số lượng lớn cốt thép gia cố cho các chi tiết đặc biệt. Trong một vài trường hợp, việc lắp ráp cốt thép gia cố không hề đơn giản và tốn khá nhiều thời gian, khiến cho chi phí và thời gian xây dựng tăng cao.

Trước những thách thức về chi phí và thời gian, một nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại học Wisconsin-Madison và Đại học Michigan đã đánh giá khả năng thực hiện mục tiêu này thông qua việc sử dụng sợi gia cường cho bê tông trong các công trình xây dựng chống động đất.

Sợi gia cường cho bê tông (FRC) thực chất là những sợi ngắn được trộn đều với vật liệu. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng những sợi thép độ bền cao có độ đường kính 0,5 mm, dài 3cm, trộn vào bê tông tươi trước khi đổ vào khuôn. Các sợi thép ngắn rải đều một cách ngẫu nhiên trên toàn bộ hỗn hợp. Những sợi thép này đóng vai trò kết nối bê tông với nhau, có tác dụng giảm nứt gãy.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng các FRC trong các bức tường và dầm ghép (khớp nối bê tông được các kỹ sư sử dụng để liên kết các bức tường liền kề nhau, tăng độ cứng cho cấu trúc). Trên thực tế, những bức tường riêng lẻ hay tường đôi thường được xây dựng trong các tòa nhà trung hoặc cao tầng ở những có nguy cơ động đất cao. Tuy nhiên, xây dựng hệ thống tường đôi có thể gặp khó khăn vì nhu cầu về lượng thép gia cố lớn.

Theo kết quả nghiên cứu, khi các bức tường và dầm thép được xây dựng với sợi gia cường bê tông thì có thể làm giảm đáng kể lượng cốt thép và dầm ghép mà không ảnh hưởng đến hoạt động.

Vì vậy, có thể nói việc sử dụng FRC trong xây dựng sẽ giúp duy trì cấu trúc ổn định cho công trình, tiết kiệm lượng cốt thép cần dùng và giảm khối lượng sửa chữa sau động đất.