Bai giang sua chua gia co

BÀI GIẢNG

MÔN HỌC: Söa ch÷a, gia cè kÕt cÊu c«ng tr×nh

(15 TIẾT)

Chương 1. Khái niệm chung (2 tiết)

1.1. Các nguyên nhân gây hư hỏng công trình

Bao gồm các yếu tố tác động cơ học, lý học và hóa học diễn ra trong quá trình xây

dựng và sử dụng công trình; những sai sót trong công tác khảo sát, thiết kế và thi công

hoặc không kịp thời duy tu trong quá trình vận hành công trình.

- Các tác động cơ học bao gồm: Các loại tải trọng tác dụng lên công trình.

- Các tác động lý hoá học bao gồm: Tác dụng của nhiệt độ, độ ẩm, lún không đều, chấn

động, môi trường ăn mòn hoá học, điện hoá….

- Các sai sót trong công tác khảo sát và thiết kế:

+ Số liệu thiếu xác thực về tình hình địa hình, địa chất, thuỷ văn; các số liệu về khí

hậu, qui mô và tính chất của các công trình lân cận….

+ Trong thiết kế, việc áp dụng các giải pháp kết cấu và nền móng không phù hợp,

chưa đề cập đầy đủ các dạng tải trọng có thể xảy ra; tính toán sai; sử dụng vật liệu không

thoả đáng….

- Các sai sót trong quá trình thi công: Là nguyên nhân rất quan trọng làm giảm chất lượng

công trình (rất nhiều: lớp bảo vệ không đúng, đặt sai và không đúng các yêu cầu cấu tạo

đối với cốt thép, sai tim, trục định vị phải nắn chỉnh, copha không đảm bảo yêu cầu, đầm

bê tông không đảm bảo, chất lượng vật liệu không đạt yêu cầu…)

- Chế độ bảo dưỡng công trình trong quá trình vận hành ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ của

công trình, đặc biệt là đối với các công trình công nghiệp.

* Tham khảo:

1.1. Tác động của môi trường khí hậu thời tiết.

1.1.1. Tác động của sự thay đổi nhiệt độ không khí.

1.1.2. Ảnh hưởng của độ ẩm.

Co ngót của bê tông nặng khi chuyển từ trạng thái ẩm sang khô (khi BT đã đóng rắn)

khoảng 400-800microstrains (x10-6

mm/m)

1.1.3. Bê tông chịu tác động của băng giá.

- Các công trình trong vùng lạnh (Sa Pa; Lạng Sơn).

- Các công trình đông lạnh khi nhiệt độ yêu cầu dưới -150C, cho dù có các lớp bảo ôn

nhưng có thể kết cấu BTCT vẫn chịu nhiệt độ dưới 00C. Ở nhiệt độ âm này, lượng nước

dư trong BT bị đóng băng, thể tích tăng lên, chèn ép vào BT, gây nứt vỡ BT.

1.2. Tác động của nhiệt độ cao. (4000C-1200

0C)

Các nghiên cứu cho thấy khi nhiệt độ tăng cao cường độ BT giảm xuống, thể tích tăng

lên. Sự chênh lệch nhiệt độ do phía bị đốt nóng cũng làm cho kết cấu bị biến dạng, gây

nứt, vỡ bề mặt.

Nhiệt độ (0C) 100 200 300 400 500 600

Giảm (%) 10 20 30 40 50 60

1.3. Tác động của ăn mòn hóa học.

1.3.1. Ăn mòn bê tông

a. Hòa tan Ca(OH)2 do CO2 thấm vào BT, các muối có trong nước mềm hòa tan Ca(OH)2

làm giảm độ kiềm trong BT, BT mất khả năng bảo vệ cốt thép.

b. Ăn mòn do axit, bazơ, hoặc muối với các chất dễ hòa tan như Ca(OH)2 hoặc

nCaOmSiO2 là những thành phần của đá xi măng. Dạng ăn mòn này tiến từ ngoài vào

trong làm giảm kiềm trong BT.

c. Do muối sinh ra trong các phản ứng ăn mòn với thành phần của xi măng tạo thành chất

kết tinh có thể tích tăng lên trên hai lần, chèn ép làm vỡ BT.

1.3.2. Ăn mòn cốt thép trong BT.

Đây là quá trình điện hóa. Nó phụ thuộc vào độ pH của BT. Ngoài ra nếu BT có hàm

lượng Clorit cao thì pH cao vẫn xảy ra ăn mòn cốt thép.

1.4. Sự hư hỏng, phá hoại do chịu lực.

Mỗi cấu kiện chịu nội lực khác nhau sẽ có những dạng thức phá hoại khác nhau. Biến

dạng cực hạn của BT vùng kéo 2.10-4; biến dạng cực hạn của BT vùng nén khi chịu nén

đúng tâm 2.10-3; nén lệch tâm, uốn là 3.5x10

-3

1.5. Những sai sót trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công, và vận hành khai thác

công trình.

Nguyên nhân chính do: Yếu kém về năng lực chuyên môn, thiếu kiến thức về chuyên

môn, thiếu thông tin trong lĩnh vực xây dựng. Thay thế vật liệu kém chất lượng, không

kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào dẫn đến vật liệu xây dựng không đáp ứng được các

yêu cầu đề ra.

1.5.1. Những sai sót trong khâu khảo sát.

- Cung cấp số liệu không chính xác về các chỉ tiêu cơ lý của đất nền.

- Chiều sâu khảo sát chưa đủ. (thông thường quy định chiều sâu khảo sát là 1.5Hcông trình;

khi gặp nền đất yếu cần tăng thêm chiều sâu khảo sát.)

- Các số liệu về nước ngầm, động thái và tính chất hóa học của nước ngầm ảnh hưởng đến

việc ăn mòn BT và cốt thép.

Những sai sót này sẽ dẫn đến giải pháp về nền móng công trình không đảm bảo

(KNCL, chống ăn mòn, ...)

1.5.2. Những sai sót trong công tác thiết kế.

1.5.2.1. Những số liệu ban đầu.

Những số liệu ban đầu là căn cứ pháp lý để người thiết kế sử dụng trong việc thiết kế

công trình. Các số liệu ban đầu đó là: Xuất phát từ chức năng sử dụng của công trình; tài

liệu khảo sát địa chất, thủy văn, khí hậu để có những thông tin ban đầu phục vụ cho việc

đưa ra giải pháp kết cấu hợp lý, tính toán tải trọng, nội lực, cấu tạo chi tiết.

1.5.2.2. Giải pháp kết cấu và vật liệu sử dụng.

1. Giải pháp kết cấu nền và móng:

Nguyên nhân gây ra sự cố công trình do sai sót về giải pháp nền móng chiếm tới 61%,

trong khi nguyên nhân gây ra sự cố của giải pháp kết cấu phần thân chiếm 39%. Do đó

cần đặc biệt chú ý đến giải pháp về nền móng công trình.

2. Giải pháp kết cấu phần thân.

a. Các giải pháp tổng thể: (BTCT toàn khối, BTCT lắp ghép, BTCT ứng lực trước)

* BTCT toàn khối: Có độ cứng, bậc siêu tĩnh cao nhưng lại nhạy cảm với lún lệch và sự

thay đổi nhiệt độ, trong tính toán nếu không kể đến những tác động này sẽ gây ra những

sự cố cho công trình. (Ví dụ về chiều dài công trình lớn khi chịu sự thay đổi của nhiệt độ,

ví dụ về sàn tầng hầm khi đất nền đầm chặt, xảy ra lún...)

* BTCT lắp ghép: ít nhạy cảm với lún lệch và nhiệt độ, nhưng lại chịu xâm thực của môi

trường mạnh tại các vị trí mối nối, làm công trình nhanh chóng hư hỏng.

* BTCT ứng lực trước: Đặc biệt chú ý bảo vệ chống ăn mòn cho CT ứng lực trước, đặc

biệt là những công trình ven biển, hoặc những công trình trong điều kiện ăn mòn cao.

Ngoài ra chú ý những đầu neo khi lực căng lớn có thể gây nứt vỡ cục bộ.

b. Các giải pháp chi tiết:

* Sơ đồ tính toán và xác định nội lực, tổ hợp nội lực.

Sự cố hư hỏng xảy ra:

- Do xác định sơ đồ tính sai: Thay thế các liên kết thực bằng liên kết lý tưởng không

đúng, ví dụ:...; đơn giản hóa sơ đồ không đúng dẫn đến nội lực thực sự xuất hiện vượt tầm

kiểm soát của thiết kế (Ví dụ về dầm các khung biên, xuất hiện thêm giá trị Mxoắn trong

khi tính toán đơn giản không có).

- Do xây dựng hình bao nội lực chưa đủ các tổ hợp tải trọng.

- Không kiểm soát được nội lực xuất hiện do các chương trình tính toán cung cấp. Hoặc

khi có các sự cố do phần mềm gây ra, không giải thích và làm chủ được.

* Tính toán và cấu tạo chi tiết.

- Tính toán thiếu do không đề cập đủ nội lực xuất hiện, và giới hạn áp dụng các công thức

tính toán dành cho những cấu kiện cơ bản: Ví dụ các cấu kiện chịu nén sử dụng khi

N≥0.1RbAb. Hoặc trong các dầm của nhà nhiều tầng ngoài M,Q còn có thể xuất hiện lực

kéo (N), cần phải tính toán như cấu kiện chịu kéo lệch tâm. Chiều dài tính toán của cột

trong các khung 01 nhịp lấy sai. (0.7H) thực tế cần phải lấy (1.2-1.5)H, do vậy kết quả

thiết kế không đủ về khả năng chịu lực.

- Bê tông cấp độ bền chịu nén (B) hay mác theo cường độ chịu nén cao (M500-800) đang

được sử dụng khá phổ biến, tuy nhiên cường độ chịu kéo lại không thỏa mãn theo yêu cầu

ứng với M, trong tính toán theo trạng thái giới hạn II với kết cấu BTCT toàn khối thường

ít được chú trọng, do vậy các cấu kiện chịu uốn thường xuất hiện các vết nứt từ khá sớm

với chiều rộng vượt quá giới hạn, đây là một nguyên nhân gây ra hư hỏng cho BTCT.

- Cấu tạo chi tiết không hợp lý:

+ Quá nhiều thép, không đủ lực

dính xung quanh thanh thép;

+ Thanh thép không được duỗi

thẳng khi đặt vào trong BT (thép

sàn),

+ Bố trí cốt thép ứng lực trước sai;

+ Cốt thép không đủ neo (Nút

khung, nút gãy khúc, dầm công son);

+ Cấu tạo liên kết sai (đỉnh cột nhà

công nghiệp khi bố trí bu lông liên

kết thừa); liên kết kết cấu thép với BTCT đặc biệt với dầm mái dốc, xuất hiện lực xô

ngang mà trong thiết kế ban đầu không tính đến.

+ Không có giải pháp bảo vệ chống ăn mòn: Chống ăn mòn cho giai đoạn đầu quan trọng

hơn nhiều khi chống ăn mòn trong giai đoạn bảo trì. (Ví dụ cọc ép trong điều kiện nước

ngầm có khả năng ăn mòn cao; các công trình ven biển với chiều cao dầm thấp, xuất hiện

các vết nứt ngay từ đầu)

1.5.3. Những sai sót do thi công.

- Mác bê tông không đảm bảo theo yêu cầu thiết kế: Đây không phải là chủ định của thi

công nhưng do công tác đảm bảo chất lượng thi công không tốt: Chất lượng và tỷ lệ các

thành phần không thỏa đáng, xi măng kém phẩm chất, cốt liệu không sạch, đầm không kỹ,

bảo dưỡng không tốt...

- Bê tông bị rỗ: Rỗ bề mặt do không khí hoặc nước tụ lại tại thành ván khuôn, do đầm

không kỹ hoặc bỏ sót, vữa bê tông bị khô, bê tông bị phân tầng, ván khuôn không kín khít

để chảy hết nước xi măng; tại chỗ nối cốt thép không được uốn đúng tiêu chuẩn, chồng

cốt thép nhiều, bê tông không lọt được vào, đây còn là nguyên nhân để lại những lỗ hổng

lớn trong kết cấu.

Các chi tiết nút liên kết cốt thép được uốn, bố trí không đúng đắn làm cho hình thành các

lỗ rỗng trong bê tông.

- Bề mặt bê tông bị nứt: Do co ngót, chất lượng xi măng, cốt liệu không tốt, bảo dưỡng

không kịp thời (1-5h sau khi đổ BT), co ngót mạnh gây ra nứt.

- Công tác ván khuôn chưa tốt: mất nước XM, võng kết cấu.

- Cốt thép: Bẩn, han gỉ, sai vị trí, thiếu, nhầm lẫn chủng loại.

- Chất lượng thi công các lớp phủ: Không đảm bảo nhất là với những kết cấu trong môi

trường ăn mòn mạnh.

1.6. Tình trạng khai thác công trình và công tác bảo trì.

- Sử dụng công trình không đúng với chức năng ban đầu.

- Sử dụng công trình thiếu ý thức: gây ra những va chạm mạnh gây sứt vỡ BT, làm đổ

hoặc vương vãi hóa chất gây ăn mòn.

- Sửa chữa cải tạo tùy tiện, làm thay đổi sơ đồ chịu lực ban đầu.

- Không có kế hoạch bảo trì đúng hạn.

1.2. Đối tượng sửa chữa , gia cố và cải tạo công trình

- Những công trình đã sử dụng lâu năm bị xuống cấp do tác động của nhiều nguyên nhân

khác nhau như tải trọng, khí hậu, hoá chất ăn mòn, sự cố… gây nên.

- Những công trình bị hư hỏng do những sai sót trong các khâu khảo sát, thiết kế hoặc thi

công.

- Những công trình do nhu cầu thay đổi về sử dụng như cải tiến công nghệ, đổi mới thiết

bị, thay đổi công năng,… dẫn đến thay đổi sơ đồ kết cấu, thay đổi tải trọng.

- Những công trình có nhu cầu mở rộng như mở rộng mặt bằng, nâng thêm chiều cao,

nâng thêm tầng….

→ Như vậy, việc gia cố, sửa chữa và cải tạo là đề cập đến những công trình có nhu cầu

cải thiện về mặt chịu tải trọng cũng như công năng nhằm đảm bảo an toàn, tăng tuổi thọ

hoặc tăng hiệu quả sử dụng của công trình.

* Cũng như xây mới, việc gia cố, sửa chữa và cải tạo công trình có sẵn vẫn phải qua các

khâu khảo sát và thiết kế, sau đó mới có thể tiến hành thi công. Tuy nhiên công tác khảo

sát, thiết kế có những đặc điểm khác so với việc làm xây mới công trình. Do vậy, cần

đánh giá đúng tính chất, nguyên nhân và mức độ hư hỏng của công trình, xác định được

mục đích và yêu cầu của công tác sửa chữa, gia cố sẽ quyết định tính đúng đắn cho các

giải pháp được lựa chọn.

1.3. Đánh giá tính chất và mức độ hư hỏng của công trình

Có 2 dạng hư hỏng:

a. Hư hỏng thấy được: Thể hiện sự sút kém về khả năng chịu tải của kết cấu cũng như

sự giảm tính năng sử dụng so với ban đầu, chẳng hạn trên kết cấu xuất hiện những vết nứt

hoặc biến dạng vượt quá giới hạn cho phép, mái bị dột, khu WC bị thấm nước, các lớp ốp,

lát bị bong, rộp…

gọi H - mức độ hư hỏng của công trình (%),

ei - mức độ hư hỏng của cấu kiện thành phần i (%),

ti - tỉ lệ giá thành của cấu kiện i so với giá thành toàn bộ công trình,

ta có: 1

.

100

n

i i

i

t e

H (%)

Khi H > 80% coi như công trình đã hoàn toàn bị phá huỷ.

b. Hư hỏng không thấy được: Việc đánh giá dựa trên các cơ sở:

- Mức độ giảm giá công trình do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và giá xây dựng hạ

xuống được đánh giá bằng hiệu số vốn đầu tư tại thời điểm xây dựng công trình và tại thời

điểm khảo sát để sửa chữa, gia cố.

- Mức độ bất hợp lý về mặt sử dụng được đánh giá bằng phụ phí để dỡ bỏ những phần

bất hợp lý đó của công trình.

→ Kết hợp cả 2 dạng hư hỏng trên để đánh giá toàn diện mức độ hư hỏng của công trình.

* Tham khảo:

* ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CÔNG TRÌNH.

Sau khi có các số liệu từ khảo sát chi tiết về chất lượng hiện trạng của hệ kết cấu, cần

đánh giá tình trạng của công trình. Việc đánh giá tình trạng công trình theo hai bước

1. Đánh giá tình trạng nguy hiểm của các kết cấu.

Biểu hiện nguy hiểm của các kết cấu qua các đặc trưng sau:

Đối với phần nền và móng:

Tình trạng nền nguy hiểm: (Để có số liệu phục vụ cho việc đánh giá nền nguy hiểm, cần

phải có số liệu quan trắc trong một khoảng thời gian hợp lý theo các tiêu chuẩn về quan

trắc lún)

Lún lớn- Giá trị lún > 2mm/tháng trong 2 tháng liên tục.

Lún kèm theo trôi trượt - Chuyển vị ngang > 10 mm. Lún lệch quá giới hạn của tiêu chuẩn thiết kế và gây nứt tường có bề rộng > 10mm hoặc độ nghiêng cục bộ nhà > 1%

Tình trạng móng nguy hiểm:

Khả năng chịu lực <85% so với hiệu ứng tác động. Móng bị mủn mục, đứt gãy dẫn đến kết cấu nghiêng lệch, rạn nứt rõ rệt. Móng trôi trượt, chuyển vị ngang > 2mm/tháng trong 2 tháng liên tục.

Tình trạng nguy hiểm đối với kết cấu BTCT

Về khả năng chịu lực: Khả năng chịu lực < 85% so với hiệu ứng tác dụng.

Tình trạng võng: Võng lớn; độ võng dầm sàn > 1/150 L0.

Vết nứt:

Dầm: Nứt thẳng đứng tại giữa nhịp dầm chạy dài lên 2/3 chiều cao dầm, bề rộng vết nứt > 0,5mm. Hoặc ở gối tựa xuất hiện nứt xiên bề rộng >0.4mm. ở vị trí cốt

thép chịu lực có vết nứt ngang hoặc xiên bề rộng >1mm.

Bản sàn: nứt chịu kéo có bề rộng > 0.4mm. Đáy bản đổ tại chỗ có vết nứt đan

xiên.

Dầm sàn có nứt dọc theo chiều cốt thép chịu lực (do ăn mòn) bề rộng >1mm. Cột: có vết nứt thẳng đứng, lớp bê tông bảo vệ bong tróc. Hoặc có vết nứt ngang một bên có bề rộng >1mm.

Độ nghiêng: Độ nghiêng cột, tường >1%.

Các hư hỏng khác:

Lớp BT bảo vệ của cấu kiện chịu nén, uốn bị bong rộp, nhiều chỗ cốt thép chịu lực bị ăn mòn lộ ra ngoài.

Chiều dài đoạn gối của dầm, sàn < 70% giá trị quy định.

Trong các biểu hiện nguy hiểm nói trên, ngoài các biểu hiện rõ rệt ra mặt ngoài về

võng, nứt còn có các biểu hiện tiềm ẩn ở bên trong là: Khả năng chịu lực <85% so với

hiệu ứng tác động. Đối với biểu hiện này, cần phải tính toán kiểm tra lại hệ kết cấu công

trình. Thông số đầu vào: là các số liệu về chất lượng vật liệu và cấu tạo chi tiết đã có từ

khảo sát chi tiết đã nói ở trên, các tải trọng và tác động thực tế mà công trình đang phải

chịu. Việc tính toán kết cấu được thực hiện theo giai đoạn đàn hồi nhưng phải xét đến các

khu vực xuất hiện khớp dẻo do kết cấu đã bị nứt. Thông qua kết quả tính toán kiểm tra

khả năng chịu tải của hệ kết cấu sẽ xác định được các kết cấu nguy hiểm như đã nói ở

trên. Đồng thời căn cứ vào kết quả tính toán có thể đề xuất thí nghiệm thử tải tĩnh tại hiện

trường cho những kết cấu còn nghi ngờ như: tình trạng ăn mòn của kết cấu chưa rõ, độ

cứng của các liên kết, những khuyết tật còn tiềm ẩn chưa phát hiện được(vị trí khó khăn

trong quá trình khảo sát) hoặc tác động tương hỗ của các kết cấu liên quan.

Thí nghiệm chất tải cấu kiện chịu uốn được thực hiện theo TCXDVN 363-2006- “Kết cấu

BTCT – Đánh giá độ bền của các bộ phận kết cấu chịu uốn trên công trình bằng phương

pháp thí nghiệm chất tải tĩnh”.

2. Đánh giá tình trạng nguy hiểm của công trình.

Cơ sở đánh giá theo TCXDVN 373-2006 – “Chỉ dẫn đánh giá mức độ nguy hiểm của

kết cấu nhà”. Việc đánh giá theo phương pháp đánh giá tổng hợp, dựa trên mức độ nguy

hiểm của các cấu kiện, đánh giá mức độ nguy hiểm của các bộ phận từ đó đánh giá mức

độ nguy hiểm cả công trình. Các công thức của tiêu chuẩn khá dài tham khảo như sau:

Tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong nền móng được tính theo công thức sau:

fdm = nd / n * 100% (1)

Trong đó: fdm – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong nền móng;

nd – số cấu kiện nguy hiểm;

n – tổng số cấu kiện.

Tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu chịu lực được tính theo công thức sau:

sdm = [2.4ndc + 2.4ndw + 1.9(ndmb + ndrt) + 1.4ndsb + nds] /[ 2.4nc + 2.4nw + 1.9(nmb + nrt) + 1.4nsb + ns] x 100% (2)

Trong đó: sdm – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu chịu lực;

ndc – số cột nguy hiểm;

ndw – số đoạn tường nguy hiểm;

ndmb – số dầm chính nguy hiểm;

ndrt – số vì kèo nguy hiểm;

ndsb – số dầm phụ nguy hiểm;

nds – số bản nguy hiểm;

nc – số cột;

nw – số đoạn tường;

nmb – số dầm chính;

nrt – số vì kèo;

nsb – số dầm phụ;

ns – số bản.

Tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu bao che được tính theo công thức sau:

esdm = nd/n * 100% (3)

Trong đó: esdm – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu bao che;

nd – số cấu kiện nguy hiểm;

n – tổng số cấu kiện.

Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp a được tính theo công thức sau:

a = 1 ( = 0%) (4)

Trong đó: a – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp a;

– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp b được tính theo công thức sau:

0

%25%30

1

b

%30

%30%5

%5

(5)

Trong đó: b – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp b;


Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp c được tính theo công thức sau:

%70%100

%25%5

0

c

%100%30

%30%5

%5

(6)

Trong đó: c – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp c;


Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp d được tính như sau:

1

%70%30

0

d

%100

%100%30

%30

(7)

Trong đó: d – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp d;


Hàm phụ thuộc của nhà cấp A được tính theo công thức sau:

A = max[min(0.3, af), min (0.6, as), min (0.1, aes)] (8)

Trong đó: A – hàm phụ thuộc của nhà cấp A;

af – hàm phụ thuộc của nền móng cấp a;

as – hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp a;

aes – hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp a;

Hàm phụ thuộc của nhà cấp B được tính theo công thức sau:

B = max[min(0.3, bf), min (0.6, bs), min (0.1, bes)] (9)

Trong đó: B – hàm phụ thuộc của nhà cấp B;

bf – hàm phụ thuộc của nền móng cấp b;

bs – hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp b;

bes – hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp b;

Hàm phụ thuộc của nhà cấp C được tính theo công thức sau:

C = max[min(0.3, cf), min (0.6, cs), min (0.1, ces)] (10)

Trong đó: C – hàm phụ thuộc của nhà cấp C;

cf – hàm phụ thuộc của nền móng cấp c;

cs – hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp c;

ces – hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp c;

Hàm phụ thuộc của nhà cấp D được tính theo công thức sau:

D = max[min(0.3, df), min (0.6, ds), min (0.1, des)] (11)

Trong đó: D – hàm phụ thuộc của nhà cấp D;

df – hàm phụ thuộc của nền móng cấp d;

ds – hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp d;

des – hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp d;

Tùy thuộc vào các trị số của hàm phụ thuộc, có thể đánh giá như sau:

a) df= 1, nhà nguy hiểm cấp D (cả nhà nguy hiểm);

b) ds = 1, nhà nguy hiểm cấp D (cả nhà nguy hiểm);

c) max(A , B , C , D) = A , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp A (nhà không nguy hiểm);

d) max(A , B , C , D) = B , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp B (nhà có cấu kiện nguy hiểm);

e) max(A , B , C , D) = C , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp C (nhà có bộ phận nguy hiểm);

f) max (A , B , C , D) = D , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp D (toàn bộ nhà nguy hiểm).

Để đánh giá tình trạng nguy hiểm của công trình, độ nguy hiểm được phân chia thành

4 cấp sau đây:

Cấp A:

Kết cấu an toàn.

Chưa có nguy hiểm

Khả năng chịu lực của kết cấu có thể thoả mãn yêu cầu sử dụng bình thường.

Cấp B:

Cá biệt có cấu kiện ở trạng thái nguy hiểm cục bộ, nhưng kết cấu chịu lực chưa bị ảnh hưởng.

Khả năng chịu lực của kết cấu cơ bản đạt yêu cầu. Công trình đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường.

Cấp C:

Khả năng chịu lực của một bộ phận kết cấu không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường.

Xuất hiện tình trạng nguy hiểm cục bộ.

Cấp D:

Khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường.

Nhà xuất hiện tình trạng nguy hiểm tổng thể.

Cùng với kết quả đánh giá về tình trạng nguy hiểm của công trình, cần phân tích và

làm rõ các nguyên nhân gây ra tình trạng nguy hiểm đó để có được những kết luận và kiến

nghị hợp lý.

** KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG XỬ LÝ.

Đưa ra kết luận về tình trạng của công trình sau khi có kết quả đánh giá tổng hợp trên.

Hướng xử lý: Tham khảo theo bảng sau đây.

Mức độ

nguy hiểm Biểu hiện nguy hiểm Phương hướng xử lý

Cấp A Kết cấu an toàn, chưa có nguy hiểm, khả

năng chịu lực của kết cấu có thể thoả mãn

yêu cầu sử dụng bình thường.

Bảo trì định kỳ

Cấp B

Cá biệt có cấu kiện ở trạng thái nguy hiểm

cục bộ, nhưng kết cấu chịu lực chưa bị ảnh

hưởng, khả năng chịu lực của kết cấu cơ bản

đạt yêu cầu, công trình đáp ứng được yêu cầu

sử dụng bình thường.

Sửa chữa nhỏ

Cấp C

Khả năng chịu lực của một bộ phận kết cấu

không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình

thường, xuất hiện tình trạng nguy hiểm cục

bộ.

Sửa chữa lớn

Cấp D

Khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực không

đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường,

Nhà xuất hiện tình trạng nguy hiểm tổng thể.

Sửa chữa toàn diện, kèm

theo gia cường lại hệ kết

cấu, hoặc kiến nghị dỡ bỏ

nhằm đảm bảo an toàn cho

công trình lân cận.

Chương 2. Công tác khảo sát, thiết kế (4 tiết)

2.1. Mục đích

- Khảo sát một công trình cần gia cố, sửa chữa gần giống như khám bệnh cho người ốm,

nên gần đây người ta đưa ra thuật ngữ “Bệnh học công trình”. Mục đích là xác định trạng

thái, mức độ các hư hỏng và tìm nguyên nhân của chúng.

- Công tác khảo sát nhằm mô tả và đánh giá đúng hiện trạng của kết cấu. Phân tích kết

quả khảo sát kết hợp với những lập luận hợp qui luật để tìm ra nguyên nhân của hư hỏng

làm tiền đề cho việc thiết kế, sửa chữa.

Tiêu chuẩn hiện hành (TCXDVN 373-2006).

2.2. Nội dung

Nội dung của công tác khảo sát bao gồm:

- Hiện trạng về khả năng chịu tải của kết cấu (kết cấu chịu lực và bao che)

- Khảo sát nền móng

- Mức độ bất hợp lý về phương diện sử dụng

- Môi trường làm việc của công trình và ảnh hưởng của các công trình lân cận.

* Tham khảo:

* KHẢO SÁT SƠ BỘ.

1. Thu thập hồ sơ, tài liệu liên quan đến công trình.

- Hồ sơ thiết kế ban đầu.

- Hồ sơ hoàn công.

- Hồ sơ thiết kế các giai đoạn sửa chữa khác.

- Nhật ký sử dụng công trình. (Nếu có)

2. Quan sát, ghi nhận các hư hỏng đặc trưng.

Mặt ngoài công trình chính là nơi dễ bị tổn hại nhất do bề mặt kết cấu là nơi chịu ảnh

hưởng trực tiếp những tác động bất lợi của môi trường, của những tác dụng cơ học và

những tác động khác (cháy, nổ,...) lên công trình. Việc khảo sát có thể thực hiện bằng

phương pháp quan sát trực tiếp kết hợp với đo đạc bằng những thiết bị hay phương tiện

đơn giản, hoặc kết hợp sử dụng các dụng cụ đo chuyên dùng.

Công tác khảo sát tổng thể mặt ngoài có thể tiến hành với một số nội dung chính sau đây:

a. Kiểm tra độ thẳng đứng công trình

Độ thẳng đứng là biểu hiện tổng thể về mức độ ổn định của công trình. Nó liên quan

mật thiết với trạng thái làm việc của nền móng.

+ Nền đất có độ ổn định kém các lớp bên dưới mỏng xảy ra biến dạng không đều, gây

nên lún lệch giữa các vùng và dẫn đến nghiêng nhà. Kết cấu móng khi đó dù có độ cứng

lớn và khả năng chịu lực tốt, nhưng vẫn bị biến dạng của nền kéo theo.

+ Nền đất làm việc tốt và đồng đều, nhưng có thể công trình vẫn bị nghiêng. Nguyên

nhân chính ở đây là do kết cấu móng yếu, không đủ độ cứng và khả năng chịu lực để nhận

tải trọng.

Công việc kiểm tra độ thẳng đứng được tiến hành như sau: Sử dụng máy đo trắc đạc,

xác định chuyển vị nghiêng của từng trục góc hoặc vị trí trục đặc trưng khác trên các mặt

đứng công trình.

b. Khảo sát trạng thái nứt trên công trình

Hình ảnh về tình trạng nứt có thể cho ta những nhận định có liên quan sau đây đối với

chất lượng công trình:

+ Về mức độ thu hẹp tiết diện làm việc của cấu kiện. Từ đó suy ra sự ảnh hưởng nứt

đến khả năng chịu lực của kết cấu.

+ Trạng thái ổn định công trình do ảnh hưởng của vết nứt làm độ cứng kết cấu giảm.

+ Sự thay đổi chất lượng vật liệu bên trong cấu kiện.

* Sơ đồ công tác khảo sát, kiểm định chất lượng công trình:

Khảo sát sơ bộ

Khảo sát chi tiết

Đánh giá tình trạng công

trình

Kết luận và kiến nghị

hướng xử lý

Thu thập hồ sơ tài liệu liên quan đến công trình

Quan sát, ghi nhận hư hỏng đặc trưng

Xác định sơ đồ kết cấu

Kiểm tra cấu kiện, kết cấu

Lấy mẫu thí nghiệm (bê tông, gạch, thép, vữa…)

Kiểm tra đánh giá sự biến dạng, nứt (võng, chênh

cao, nghiêng, vết nứt…)

Xác định các chỉ tiêu cơ lý của kết cấu, vật liệu, đất

nền…

Tính toán kiểm tra

Phân tích nguyên nhân

Tổng hợp các tài liệu, số liệu liên quan

Lập báo cáo

Mức độ ảnh hưởng của tình trạng rỉ và phong hoá vật liệu.

+ Sự liên quan giữa nứt và một số biểu hiện khác về trạng thái ứng suất – biến dạng và

chuyển vi từng bộ phận kết cấu v.v.

Trạng thái nứt trên công trình được coi là một trong những yếu tố quan trọng để xác

định tình trạng nguy hiểm của bộ phận kết cấu hay tổng thể công trình. Để xác định chiều

dài vết nứt có thể sử dụng các thước lá kim loại với vạch chia đến mm; để xác định bề

rộng vết nứt, cần sử dụng kính soi khe nứt với khả năng đo được đến 0.01mm.

3. Xác định sơ đồ kết cấu nhà.

Việc xác định sơ đồ kết cấu chính của nhà có thể dựa trên hồ sơ thiết kế ban đầu và hồ

sơ hoàn công gần nhất. Trong trường hợp không có các hồ sơ này, cần sử dụng các thiết

bị dò từ để xác định vị trí các kết cấu chịu lực bằng BTCT, từ đó xác lập hệ kết cấu chính

cho công trình cần khảo sát. Kết quả của công việc này là đưa ra bản vẽ mặt bằng kết cấu

hiện trạng. Sau khi xác định sơ đồ kết cấu chịu lực chính của nhà sẽ chỉ ra những vùng,

những cấu kiện cần khảo sát, phục vụ cho công tác khảo sát chi tiết ở bước tiếp theo.

** KHẢO SÁT CHI TIẾT.

Khảo sát chi tiết nhằm mục đích xác định chính xác lại sơ đồ kết cấu của công trình,

kích thước các cấu kiện, tình trạng của vật liệu và kết cấu tổng thể. Khi khảo sát chi tiết

cần sử dụng các thiết bị và dụng cụ chuyên dụng. Các công việc cần tiến hành như sau:

1. Kiểm tra cấu kiện, kết cấu:

Xác định cấu tạo và kích thước của chi tiết bên trong kết cấu: xác định cốt thép trong

bê trong bê tông: vị trí, đường kính, lớp bê tông bảo vệ. Để xác định được các chỉ tiêu này

cần sử dụng các thiết bị dò từ và thực hiện theo tiêu chuẩn thí nghiệm tương ứng

(TCXD240-2000).

2. Xác định chất lượng hiện trạng của vật liệu trong kết cấu.

Để xác định chất lượng hiện tại của kết cấu công trình cần sử dụng các phương pháp

thích hợp để xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông và cốt thép. Có hai phương

pháp để xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu: phương pháp thí nghiệm phá hoại và

phương pháp thí nghiệm không phá hoại.

- Với phương pháp thí nghiệm phá hoại: Các mẫu vật liệu bê tông được lấy trực tiếp từ

công trình bằng biện pháp khoan lấy lõi, đường kính mẫu khoan D=50-100mm, chiều cao

mẫu H≥D khi cần xác định chỉ tiêu về cường độ nén; H=4D khi cần xác định mô đun đàn

hồi. Để phản ánh đúng chất lượng thực trạng vật liệu và không ảnh hưởng đến kết cấu

công trình, cần chọn các vị trí có ứng lực ít nhất. Với các mẫu vật liệu thép: việc xác định

các chỉ tiêu cơ lý bằng phương pháp thí nghiệm phá hoại chỉ được tiến hành khi thực sự

cần thiết, thông thường với thép chỉ cần kiểm tra về khả năng ăn mòn bằng phương pháp

không phá hoại cụ thể là phương pháp điện thế kiểm tra khả năng thép bị ăn mòn

(TCXDVN 294-2003). Trong trường hợp bắt buộc phải lấy mẫu kiểm tra: cần chống đỡ

kết cấu đảm bảo, đục bỏ lớp bê tông bảo vệ, dùng các máy cắt cơ học, cắt lấy mẫu. Sau đó

phải nối lại cốt thép, tiến hành đổ lại bê tông để đảm bảo cho kết cấu được an toàn.

Phương pháp thí nghiệm phá hoại thực hiện trong các phòng thí nghiệm chuyên ngành tuy

đạt được yêu cầu về độ chính xác cao nhưng còn có những bất tiện:

+ Khoan lấy mẫu, cắt cốt thép làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của kết cấu, dù rằng

sau đó bê tông được chèn và cốt thép được nối lại.

+ Số lượng mẫu lấy ra hạn chế, do vậy khó đại diện cho toàn bộ kết cấu và công trình.

+ Công việc thực hiện phức tạp, tiêu hao nhiều thời gian và kinh phí.

- Với phương pháp thí nghiệm không phá hoại: Phương pháp này dựa trên các nguyên lý

tác động cơ học (va chạm – bật nảy) và vật lý khác (siêu âm, phóng xạ,...) lên đối tượng

thí nghiệm. Độ chính xác của phương pháp này sai số từ 10-20% so với phương pháp phá

hủy mẫu, nhưng việc thực hiện lại nhanh chóng, đơn giản, rất thuận lợi cho việc xác định

tính đồng nhất của vật liệu cho các kết cấu và cho toàn bộ công trình. Sử dụng các thiết bị

nảy va chạm (TCXDVN162-2004) và siêu âm (TCXD 225-1998) cho phép xác định được

cường độ của bê tông trên các kết cấu công trình. Sử dụng các thiết bị siêu âm, đo phóng

xạ cho phép xác định các khuyết tật, lỗ rỗng và khe nứt trong kết cấu BTCT.

Những kết quả kể trên cùng với thông tin nhận được từ kiểm tra cấu kiện, kết cấu là

nguồn cung cấp đầu vào cho thiết kế để tính toán kiểm tra lại khả năng chịu lực và sự làm

việc của kết cấu.

3. Kiểm tra, đánh giá sự biến dạng, nứt:

Xác định độ võng, độ chênh cao, nghiêng, các vết nứt: chiều rộng, sâu, dài của các vết

nứt. Việc xác định các thông số này bằng các thiết bị chuyên dụng. Các số liệu này sẽ là

cơ sở cho việc đánh giá mức độ nguy hiểm của các kết cấu và của tổng thể công trình.

2.2.1. Khảo sát kết cấu

- Yêu cầu: + Các bản vẽ kết cấu công trình có đánh dấu những chỗ, những bộ phận bị hư

hỏng và tình trạng hư hỏng.

+ Tình trạng về khả năng chịu tải của các kết cấu cơ bản, cụ thể: Mức độ biến

dạng, các vết nứt, mức độ và tính chất ăn mòn…

- Các công việc cần tiến hành: Đo, vẽ kết cấu công trình trong trường hợp công trình

không còn bản vẽ thiết kế cũ. Đối với kết cấu BTCT: Số liệu kích thước tiết diện, số

lượng và tiết diện cốt thép, loại cốt thép được sử dụng. Đối với kết cấu BTCT lắp ghép

phải xác định được các chi tiết liên kết và sơ đồ kết cấu.

- Đánh giá khả năng chịu tải của các kết cấu cơ bản:

+ Tính toán lại theo qui phạm hiện hành với giả thiết công trình còn nguyên vẹn với

tải trọng thực tế tác dụng.

+ Xác định số lượng, vị trí, bề rộng và độ sâu của vết nứt. Vết nứt do M,Q,N hoặc

xoắn gây ra. Vết nứt đã ổn định hay vẫn phát triển theo thời gian.

+ Kiểm tra cường độ của bê tông bằng các phương pháp thích hợp tuỳ theo mức độ

quan trọng cần thiết.

+ Kiểm tra các khuyết tật trong bê tông nếu thấy cần thiết.

+ Kiểm tra các chi tiết liên kết trong kết cấu BTCT lắp ghép.

+ Nếu kết cấu làm việc trong môi trường ăn mòn, cần kiểm tra tình trạng ăn mòn,

chiều sâu thâm nhập, hiện tượng ăn mòn cốt thép, cường độ bê tông miền bị chất ăn mòn

thâm nhập.

+ Tính lại khả năng chịu tải thực tế của kết cấu theo các số liệu thu được.

- Kiểm tra vết nứt, biến dạng có các dụng cụ, thiết bị chuyên dụng (theo giáo trình môn

thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình)

- Kiểm tra độ bền của vật liệu:

+ Trong phòng thí nghiệm: Các mẫu được cắt ra từ kết cấu được thử tới tải trọng phá

huỷ.

+ Tại hiện trường: Xác định bằng phương pháp không phá hoại mẫu: sai số từ 10%

đến 15%, tuy nhiên ưu điểm hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn; ví dụ như súng bật nẩy,

siêu âm, thiết bị phóng xạ, thiết bị từ,….

2.2.2. Khảo sát nền móng

- Yêu cầu: Các số liệu khảo sát nền móng công trình cần nêu được những đặc điểm của

khu đất, cấu tạo nền móng công trình và những công trình có liên quan, hiện trạng về khả

năng chịu tải và biến dạng của nền móng.

- Các công việc cần tiến hành:

+ Tìm hiểu cấu tạo kết cấu móng của công trình (căn cứ bản vẽ, cấu trúc bên trong).

+ Tình hình cấu tạo địa chất công trình và hiện trạng các công trình lân cận.

+ Tìm hiểu độ lún của công trình.

→ Đối với công trình có khung chịu lực: Vị trí khảo sát cần chọn ở phạm vi chân cột,

chân tường để biết tường xây trực tiếp lên móng hay trên dầm móng. Chọn các vị trí điển

hình như móng cột trục giữa, biên, đầu hồi.

→ Đối với công trình có tường chịu lực: Móng thường là móng băng hoặc bè BTCT, vị trí

khảo sát nên chọn cạnh tường biên, tường ngang và tường hồi.

→ Xác định kích thước bề rộng, độ sâu của móng, kiểm tra cốt thép trong móng và đánh

giá lại khả năng chịu tải của móng.

- Khảo sát nền đất bằng các phương pháp khoan, xuyên hoặc kết hợp (phương pháp xuyên

tĩnh được sử dụng nhiều)

2.3. Thiết kế sửa chữa, cải tạo và gia cố

2.3.1. Nội dung

- Xác định sự cần thiết phải sửa chữa, gia cố và cải tạo công trình

- Thiết kế sửa chữa, gia cố bao gồm:

+ Phân tích kết quả khảo sát, xác định nguyên nhân gây hư hỏng

+ Các giải pháp cơ bản để sửa chữa, gia cố

+ Các giải pháp bảo vệ kết cấu

+ Vật liệu cơ bản được sử dụng

+ Biện pháp thi công

+ Dự toán thiết kế

2.3.2. Đặc điểm khác so với thiết kế mới

- Quan trọng nhất là việc sửa chữa, gia cố, cải tạo cần được thực hiện trong điều kiện vận

hành liên tục của công trình hoặc nếu có dừng thì chỉ được dừng trong thời gian hạn chế

→ Nên ưu tiên sử dụng các cấu kiện lắp ghép bằng BTCT hoặc bằng thép để làm kết cấu

gia cố. Những kết cấu gia cố này cần có cấu tạo đơn giản, nhẹ nhàng, dễ thực hiện. Để

tăng khả năng chịu tải và giảm nhẹ kết cấu gia cố có thể dùng kết cấu ứng lực trước. Dùng

BTCT đổ tại chỗ sẽ khó khăn hơn.

- Đưa kết cấu gia cố cùng tham gia làm việc với kết cấu được gia cố. Để thực hiện:

+ Cắt bỏ hết những phần tải trọng có thể cắt bỏ được trước khi gia cố

+ Có thể dùng kích để trả lại trạng thái “nghỉ tương đối” của kết cấu được gia cố, (ví

dụ như kích trả lại độ võng = 0 cho kết cấu chịu uốn).

+ Dùng kết cấu ứng lực trước như dây căng ƯLT, ống lồng ƯLT, thanh đạp ƯLT,….

- Đối với công trình bị ăn mòn, việc sửa chữa, gia cố phải được tiến hành đồng thời với

việc xử lý chống ăn mòn. Trước khi sửa chữa, gia cố cần phải làm sạch kết cấu cũ khỏi

tác nhân ăn mòn.

- Biện pháp thi công phải thuận tiện, phù hợp, dễ thực hiện và hiệu quả.

- Do tính linh hoạt của công việc sửa chữa, gia cố đòi hỏi người thiết kế luôn có mặt tại

hiện trường trong quá trình thi công để kịp giải quyết các yêu cầu đột xuất có thể xảy ra.

Chương 3. Gia cố kết cấu BTCT (5 tiết)

3.1. Nguyên tắc chung

- Các giải pháp gia cố phải phù hợp với yêu cầu sử dụng của công trình, điều kiện phương

tiện, vật liệu và khả năng thi công.

- Sau gia cố, kết cấu phải đảm bảo về khả năng chịu tải, đảm bảo sự làm việc đồng thời

giữa kết cấu gia cố và kết cấu được gia cố. Đối với kết cấu siêu tĩnh, khi tính toán cần đề

cập đến sự phân phối lại nội lực trong kết cấu.

- Đối với kết cấu bị ăn mòn, trước hết cần loại trừ tác nhân gây ăn mòn trong kết cấu và

sau khi gia cố cần phải xử lý chống ăn mòn cho kết cấu.

- Kết cấu BTCT được gia cố theo 2 cách cơ bản:

+ Gia cố trong điều kiện giữ nguyên sơ đồ kết cấu và trạng thái ứng suất. Để giữ

nguyên sơ đồ kết cấu, việc gia cố chỉ có thể thực hiện bằng cách tăng tiết diện.

+ Gia cố bằng cách thay đổi sơ đồ và trạng thái ứng suất của kết cấu. Để gia cố bằng

cách này có thể áp dụng các phương pháp đặt thêm gối tựa, dây căng ƯLT, kết cấu hỗ trợ

hoặc thay thế,….

- Vật liệu sử dụng để gia cố kết cấu BTCT: Bê tông có B ≥ B12,5. Các loại thép các bon

thông dụng, không nên dùng loại có cường độ đặc biệt cao. Vữa chèn là vữa xi măng mác

≥ mác 100.

* Tham khảo:

* Vật liệu xây dựng dùng trong sửa chữa và gia cường kết cấu BTCT.

Vật liệu sử dụng trong công tác sửa chữa và gia cố cần đáp ứng các yêu cầu sau:

3.1.1.1. Ổn định về kích thước.

1. Về tính co ngót: Sử dụng vật liệu sửa chữa có đọ co ngót tối thiểu, thậm chí không co,

hoặc trương nở là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo chất lượng công tác sửa chữa. Lý do: Với

kết cấu cũ đã ổn định, vật liệu sửa chữa mới khi bị co ngót sẽ gây ra ứng suất kéo trong

lớp vật liệu đó, đồng thời tại mặt tiếp xúc giữa hai lớp vật liệu xuất hiện ứng lực cắt làm

hai lớp vật liệu trượt lên nhau, phá vỡ lực dính giữa hai lớp vật liệu cũ và mới. Những khe

nứt và tách sinh ra do quá trình trên tạo điều kiện cho các tác nhân ăn mòn của môi trường

xâm nhập vào gây ra hiện tượng ăn mòn cho kết cấu.

Để giảm co ngót của bê tông sửa chữa có thể áp dụng một số biện pháp sau:

- Giảm hàm lượng xi măng ở mức độ tối thiểu, chỉ sử dụng để đảm bảo cường độ cần

thiết, điều này trong thiết kế cấp phối phải được chú trọng đúng mức.

- Giảm tỷ lệ N/X: sử dụng tỷ lệ này thấp nhất đủ để đáp ứng yêu cầu thi công bê tông. Có

thể sử dụng phụ gia giảm nước tầm cao.

- Tăng hàm lượng cốt liệu lớn ở mức lớn nhất có thể được.

- Cốt liệu đặc chắc, sạch.

- Bảo dưỡng đúng, kịp thời (bảo dưỡng ngay sau khi đổ BT từ 2-4h), có biện pháp che

chắn gió, nắng.

2. Từ biến: Trong khi từ biến xảy ra với kết cấu cũ đã ở mức ổn định (giá trị biến dạng

này rất nhỏ) thì với vật liệu sửa chữa hoặc gia cường vừa mới thi công từ biến còn khá

lớn, điều này gây ra ứng lực trượt tại mặt tiếp xúc làm cho liên kết giữa hai loại vật liệu

cũ, mới giảm yếu đi, làm suy giảm khả năng chịu tải của vật liệu mới. Vì vậy cần chọn

loại vật liệu có biến dạng từ biến nhỏ nhất.

3.1.1.2. Các chỉ tiêu cơ học.

- Cường độ phải đảm bảo không nhỏ hơn cường độ của kết cấu cấu cũ.

- Bám dính tốt với kết cấu cũ bằng chính đặc trưng của vật liệu đó hoặc thông qua các tác

nhân bám dính khác. (Ví dụ các loại phụ gia Sika).

- Mô đun đàn hồi tương đương để đảm bảo sự làm việc đồng đều trong cùng tiết diện

tránh biến dạng khác nhau khi chịu lực, gây ra biến dạng trượt hoặc biến dạng không đối

xứng dẫn đến các vết nứt hình thành sớm.

3.1.1.3. Về khả năng chịu tác động của môi trường

- Đảm bảo các yêu cầu về hệ số giãn nở nhiệt tương tự như vật liệu cũ tránh gây ra ứng

lực phụ làm nứt tách bề mặt tiếp xúc khi có sự thay đổi về nhiệt độ của môi trường.

- Khi kết cấu làm việc trong môi trường ăn mòn cao, vật liệu sửa chữa phải đáp ứng được

các yêu cầu về chống ăn mòn.

3.1.1.4. Các yêu cầu về thi công: Vật liệu sửa chữa được chọn phải phù hợp với điều kiện

thi công. Khi ốp từ mặt dưới của kết cấu, vật liệu phải có tính bám dính tốt. Khi chèn các

chỗ bị rò rỉ đòi hỏi vật liệu phải có tốc độ đóng rắn nhanh và khả năng trương nở tốt.

3.1.1.5. Cốt liệu.

- Cốt liệu lớn: Đá dăm hoặc sỏi. Tùy theo kích thước kết cấu được sửa chữa chọn cỡ hạt.

Tại những chỗ chặt hẹp có thể dùng cốt liệu lớn với cỡ hạt trên dưới 10mm. Cần lưu ý

rằng với cốt liệu lớn tròn dễ đầm chặt hơn so với cốt liệu có nhiều góc cạnh như đá dăm.

Đặc biệt với cốt liệu lớn dạng dẹt rất khó có thể đầm chặt.

- Cốt liệu nhỏ: Cát vàng, các chất độn mịn và siêu mịn giúp lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu

trúc của bê tông, nhờ đó tăng được độ đặc chắc và khả năng chống thấm cho bê tông.

Lưu ý: Với cát hạt tròn (khai thác tự nhiên) ít tốn nước hơn cát sử dụng từ đá nghiền do

vậy giảm được co ngót cho bê tông.

- Phụ gia: Các loại phụ gia trộn vào bê tông nhằm cải thiện một số tính chất cho bê tông

đảm bảo các yêu cầu chung của vật liệu dùng cho sửa chữa. Đó là các loại phụ gia: Phụ

gia hoá dẻo giảm nước, phụ gia chậm đông kết, phụ đóng rắn nhanh, phụ gia hoá dẻo -

chậm đông kết, phụ gia hoá dẻo - đóng rắn nhanh, phụ gia siêu dẻo giảm nước mức cao,

phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết, phụ gia trương nở, phụ gia bền sun phát, phụ gia chịu a

xít, chịu kiềm, ... Trên thị trường hiện nay có thể tìm thấy các loại phụ gia trên của các

nhà sản xuất SIKA, MBT (Thụy Sĩ), Shell,...

3.2. Các giải pháp gia cố kết cấu BTCT

3.21. Gia cố kết cấu BTCT bằng cách tăng tiết diện

- Phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi

- Ưu điểm: + Tính toán đơn giản

+ Dễ thực hiện đối với các loại kết cấu khác nhau như chịu uốn, chịu nén

đúng tâm, lệch tâm.

+ Đối với các kết cấu không quá lớn, phương pháp này rất hiệu quả về mặt

nâng cao khả năng chịu tải.

- Các dạng tăng tiết diện (hình 3.1):

Hình 3.1. Các dạng tăng tiết diện

- Có thể tăng tiết diện bằng cách ốp các tiết

diện bằng các loại thép hình (thường dùng

cho các cấu kiện chịu nén đúng tâm, lệch

tâm).

- Để đảm bảo sự làm việc chung giữa phần

ốp thêm và tiết diện cũ cần có độ bám dính

giữa bê tông cũ và mới. Cần đục nhám và

làm sạch mặt bê tông cũ. Độ bám dính còn

phụ thuộc vào chất kết dính,điều kiện đổ bê

tông, độ dẻo của hỗn hợp bê tông và cấp độ

bền của bê tông. Theo kinh nghiệm, độ sụt

của bê tông khoảng 8 10 cm. Sử dụng xi măng Pooc lăng, không nên dùng xi măng

đông cứng nhanh.

- Chiều dầy lớp bê tông ốp ≥ 6 cm khi đổ bê tông thông thường và ≥ 3 cm khi dùng máy

phụt bê tông.

a. Tăng chiều cao tiết diện

Thực tế cho thấy có thể tăng khả năng chịu tải của kết cấu lên 1,5 2 lần và tiết kiệm

được vật liệu. Thường áp dụng cho các cấu kiện chịu uốn như dầm, sàn và cấu kiện chịu

nén như cột.

- Đối với sàn:

+ Khi cốt thép còn nguyên lành và mặt trên không bị vướng, có thể chỉ cần đổ thêm

bê tông ở mặt trên sàn dầy từ 3 6 cm tuỳ theo yêu cầu của tải trọng. Mặt sàn phải được

đục nhám và làm sạch. Để tăng độ bám dính giữa 2 lớp sàn, thỉnh thoảng đục thủng 1 lỗ

xuống sàn cũ với kích thước 20x20 cm, có thép móc vào lớp thép chịu lực của sàn (hình

3.2a). Mặt trên tuỳ theo yêu cầu có thể bố trí thêm lớp thép cấu tạo (≥ Ø4 a300).

Hình 3.2. Tăng chiều dầy của sàn BTCT

+ Trường hợp mặt trên bị vướng thiết bị hoặc điều kiện không cho phép nâng độ cao

mặt sàn thì có thể tăng chiều dầy về phía dưới mặt sàn (hình 3.2b). Trường hợp này cần

đặt thêm cốt thép phụ và phải liên kết với cốt thép đã có ở sàn. Đổ bê tông trong trường

hợp này phải dùng máy phụt bê tông.

- Đối với dầm:

+ Tăng miền bê tông chịu nén (khá khó khăn nếu không cho phép).(hình 3.3a)

a) b)

Hình 3.3. Tăng tiết diện dầm

+ Tăng chiều cao phía dưới mặt dầm: Đặt cốt thép chịu kéo bổ sung.

→ Khi chỉ cần tăng cường cốt thép chịu kéo bổ sung, có thể hàn cốt thép bổ sung với cốt

thép chịu lực hiện có bằng các đoạn thép trung gian liên kết. Chiều dầy lớp bê tông thêm

vào chỉ cần vừa đủ để bao kín cốt thép, đảm bảo sự làm việc giữa bê tông và cốt thép và

đảm bảo lớp bê tông bảo vệ ≥ 3cm và nên dùng máy phụt bê tông để thi công. (hình 3.3b)

→ Khi cần tăng cao hơn, cốt dọc được hàn với cốt thép dầm, đường kính thép dọc từ Ø12

Ø30; đường kính cốt đai từ Ø8 Ø12.

- Đối với cột:

Tăng về 2 phía hoặc 1 phía tuỳ theo yêu cầu. Chiều cao tăng phụ thuộc kết quả tính

toán. Đường kính cốt dọc từ Ø14 Ø25. (hình 3.4)

Hình 3.4. Tăng chiều cao tiết diện cột

b. Tăng bề rộng và chiều cao tiết diện

- Phương pháp này dùng để gia cố dầm khi bề rộng tiết diện của dầm quá bé.

- Cốt dọc được bố trí như với việc tăng chiều cao tiết diện. (hình 3.5)

Hình 3.5. Tăng bề rộng và chiều cao tiết diện

- Cốt đai được bố trí theo 2 dạng:

+ Đai hở: được móc vào 2 thanh

thép cấu tạo ở sát đáy sàn. Cũng có

thể gắn với 1 cặp thép góc (thép chữ

L) bắt với sàn bằng bu lông với

khoảng cách từ 1 1,5m.

+ Đai kín: xuyên qua sàn. Khoảng

cách những lỗ xuyên khoảng 50cm,

những lỗ này còn có tác dụng để đổ bê

tông.

c. Tăng tiết diện bằng cách ốp bốn phía

Hình 3.6. Tăng tiết ốp bốn phía

a) đối với cột; b) đối với dầm

- Phương pháp này rất thích hợp với cột.

Đối với dầm không có sàn cũng áp dụng tốt

nhưng nếu có sàn thì khá phức tạp nên ít

dùng.

- Cốt thép và chiều dầy của bê tông ốp xác

định theo tính toán.(hình 3.6)

- Ưu điểm: Phần bê tông mới và bê tông cũ

gắn chặt vào nhau do tính co ngót của bê

tông mới tạo nên sự làm việc đồng thời.

d. Đặc điểm tính toán khi gia cố bằng cách tăng cường tiết diện

- Do không thay đổi sơ đồ tính toán ban đầu nên việc tính toán chỉ là kiểm tra khả năng

chịu tải của tiết diện sau khi gia cố.

- Các giả thiết để tính toán:

+ Tiết diện sau khi gia cố được coi như thể thống nhất.

+ Cốt thép trong phần tiết diện cũ và mới cho phép làm việc với cường độ tính toán là

(0,75 0,8)Rs.

+ Cường độ của bê tông lấy như sau:

→ Khi tăng tiết diện miền bê tông chịu nén: lấy bằng cường độ bê tông mới gia cố.

→ Khi tăng tiết diện miền bê tông chịu kéo: lấy bằng cường độ của kết cấu cũ

3.2.2. Gia cố kết cấu BTCT bằng cách đặt thêm gối tựa phụ

Phương pháp này áp dụng cho những kết cấu chịu uốn trong điều kiện không gian cho

phép. Khi đặt thêm gối tựa, sơ đồ tính toán của hệ thống sẽ thay đổi, có thể xuất hiện

mômen âm tại vị trí gối tựa phụ nhưng nói chung nội lực giảm đi và do đó tăng đáng kể

khả năng chịu tải của kết cấu (khoảng 2 3 lần). Gối tựa phụ có thể là gối tựa cứng hoặc

tựa đàn hồi.

a. Gối tựa cứng:

- Đặt thêm trụ đỡ ở giữa nhịp dầm, hệ giằng hoặc dây treo. (hình 3.7)

- Để đảm bảo sự làm việc đồng thời trước khi định vị gối tựa phụ cần dỡ tải cho kết cấu

bằng cách cắt bỏ khỏi kết cấu những tải trọng nào có thể cắt bỏ được.

- Khi lượng tải trọng được cắt bỏ là không đáng kể so với toàn bộ tải trọng tác dụng lên

kết cấu (chẳng hạn kết cấu đỡ mái của nhà công nghiệp, dỡ khó khăn) có thể dùng kích tại

những vị trí thích hợp để giảm bớt chuyển vị của kết cấu.

Hình 3.7.Sơ đồ gia cố kết cấu bằng cách đặt thêm các gối tựa cứng

b. Gối tựa đàn hồi:

Hình 3.8.Các dạng gối tựa phụ đàn hồi

- Dùng dầm thép hoặc BTCT đúc sẵn

gắn chặt 2 đầu với dầm cần gia cố,

chèn gối tựa vào khoảng giữa 2 nhịp

dầm. (hình 3.8)

- Phương pháp này đơn giản, dễ thực

hiện nhưng không giảm được lực cắt

lại gối tựa của dầm cần gia cố, cho

nên cần cấu tạo thêm gối tựa phụ.

- Có thể dùng dầm thép đỡ đặt vuông

góc với dầm cần gia cố.

3.2.3. Gia cố kết cấu BTCT bằng dây căng ứng lực trước

a. Nguyên tắc và ưu điểm:

- Việc áp dụng hệ thống dây căng ứng lực trước là để tạo ra được những tác động ngược

lại với tác động ban đầu của ngoại lực nhằm nâng cao khả năng chịu tải của kết cấu.

- Phương pháp này áp dụng để gia cố các cấu kiện chịu uốn như dầm, dàn BTCT.

- Ưu điểm:

+ Tiêu hao lượng vật liệu ít mà có thể nâng cao khả năng chịu tải từ 2 2,5 lần.

+ Không chiếm không gian sử dụng của công trình.

+ Thi công tương đối đơn giản, dễ thực hiện, nhanh đưa công trình vào sử dụng,

không ảnh hưởng nhiều đến điều kiện làm việc liên tục của công trình.

b. ình thức thực hiện: Có 3 hình thức

- Khi yêu cầu về mức độ gia tăng khả năng chống uốn lớn hơn so với mức độ gia tăng khả

năng chống cắt sau khi gia cố, có thể áp dụng hệ thống dây căng nằm ngang (2 dây). (hình

3.9a)

- Khi yêu cầu về mức độ gia tăng khả năng chống cắt khá lớn, nên áp dụng hệ thống dây

võng. (hình 3.9b)

- Khi yêu cầu về mức độ gia tăng khả năng chống uốn và chống cắt đều lớn, áp dụng hệ

thống dây căng tổ hợp của 2 hệ trên. (hình 3.9c)

Các bộ phận của hệ thống dây căng ứng lực trước:

+ Dây căng: Có thể là thép thường nhóm AI,AII,AIII; có thể là thép hình

+ Neo 2 đầu dây căng: Thép hình hàn với thép chịu lực của dầm và chôn trong BT.

+ Thanh tựa: Đặt phía dưới tại vị trí uốn của hệ dây võng

Cơ cấu gây ứng lực: Dùng phương pháp cơ học hoặc nhiệt điện

+ Cơ học: Có thể sử dụng tăng đơ hoặc cơ cấu “níu chập” làm dây dãn dài. Cơ cấu “níu

chập” được cấu tạo bởi một bulông có hình móc câu hoặc có hình chữ với khoảng ren

Hình 3.9. Các hình thức gia cố dầm bằng dây

căng ứng lực trước

khá linh hoạt. (hình 3.9, chi tiết A)

+ Nhiệt điện: Đốt nóng dây căng làm

dây dãn ra tương ứng với ứng suất cần

có.

c. Đặc điểm tính toán:

- Xác định lượng cần bổ sung về khả

năng chịu tải của kết cấu (ΔM, ΔQ)

- Sơ bộ chọn tiết diện dây căng, đối

với kết cấu dầm: 0

0

s

MA

m R z

Với sR là cường độ tính toán của

cốt thép, 0m là hệ số điều kiện làm việc

của dây căng = 0,8 0,85 và 0z h

với 0h - chiều cao từ biên chịu nén của

tiết diện dầm tới trọng tâm dây căng

phần nằm ngang, - hệ số = 0,6 0,8

phụ thuộc hàm lượng thép.

- Xác định ứng lực trong dây căng

dưới tác dụng của tải trọng thêm (X)

theo phương pháp lực, từ đó xác định

ứng suất trong dây căng 0

X

A

- Xác định ứng lực trước cần thiết trong dây căng: 0 0 sm R

- Kiểm tra khả năng chịu tải của kết cấu sau khi gia cố theo các qui định trong tiêu chuẩn

thiết kế kết cấu BTCT đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm.

3.2. . Gia cố kết cấu BTCT bằng cách d ng kết cấu h trợ hoặc thay thế

- Kết cấu hỗ trợ có 2 dạng: Một phần hoặc toàn phần

+ Kết cấu hỗ trợ một phần: cùng tham gia làm việc đồng thời với kết cấu cũ

+ Kết cấu hỗ trợ toàn phần: còn gọi là kết cấu thay thế nhận toàn bộ tải trọng tác

dụng, còn kết cấu cũ chỉ chịu riêng trọng lượng bản thân.

- Ưu điểm: Đơn giản, dễ thi công.

- Nhược điểm: Giảm không gian sử dụng do giảm chiều cao phòng. Khi thi công bắt buộc

phải ngừng sự hoạt động bình thường của công trình và có phần không kinh tế khi dùng

loại kết cấu thay thế.

3.2. . Gia cố cột BTCT bằng th p hình

- Phương pháp này có thể áp dụng để gia cố cột chịu tải đúng tâm hoặc lệch tâm.

- Ưu điểm: Thi công đơn giản, nhanh chóng, không ảnh hưởng nhiều đến tính chất làm

việc liên tục của công trình. Có khả năng nâng cao đáng kể khả năng chịu tải của cột (có

thể lên tới 100 200 Tấn). Vẫn có thể giữ nguyên được kích thước tiết diện cột, không

ảnh hưởng đến yêu cầu thẩm mỹ của công trình.(hình 3.10)

Hình 3.10. Gia cố cột BTCT bằng cách ốp thép hình

1. Cột được gia cố

2. Thanh ốp

3. Bản giằng

4.

- Nhược điểm: Tiêu hao lượng thép tương đối lớn so với các phương pháp khác.

- Vật liệu: + Thanh ốp thường là thép góc giằng với nhau qua bản giằng;

+ Bản giằng bằng thép dẹt, khoảng cách giữa các bản 40r (r – bán kính quán

tính nhỏ nhất của thanh ốp).

3.2. . Một số gia cố khác

a. Gia cố khả năng chống cắt

Trong nhiều trường hợp, sự phá hoại kết cấu BTCT do lực cắt gây ra. Trên kết cấu

xuất hiện những vết nứt xiên do tác dụng của ứng suất chính. Để đảm bảo khả năng chịu

tải của kết cấu có thể áp dụng các giải pháp sau:

- Giảm lực cắt bằng cách thay đổi sơ đồ kết cấu như đặt thêm gối tựa phụ…

- p tăng cường tiết diện của cấu kiện

- Gia cố bằng phương pháp dây căng ứng lực trước

- Gia cố bằng cách tăng cường cốt đai hoặc cốt xiên trong phạm vi cần thiết. Cốt đai tăng

cường có thể là thép tròn Ø ≥ 10 mm hoặc thép dẹt dầy ≥ 6 mm hoặc bu lông hình chữ

neo lên mặt trên của dầm.(hình 3.11)

Hình 3.11. Các hình thức gia cố cốt đai

b. Gia cố kết cấu conson

- Gia cố conson ngắn: Conson ngắn làm việc như cấu kiện chịu cắt. Conson ngắn thường

là các loại vai cột đỡ dầm cầu trục, dầm sàn, dầm tường hoặc dầm mái. Gia cố các loại

conson này tức là tìm cách nâng cao khả năng chống cắt của chúng. Đối với các loại vai

cột có thể gia cố bằng cách tăng cường chiều cao. Cốt đai và cốt xiên bổ sung được ốp

chặt vào mặt ngoài kết cấu đã được đục bỏ lớp bảo vệ, sau đó ốp phủ kín bằng bê tông sỏi

nhỏ có cấp độ bền B ≥ B15. Khi tính toán có thể coi những thép gia cố cùng làm việc với

các thép có sẵn trong một tiết diện đồng nhất. Cũng có thể gia cố bằng các thép xiên ứng

lực trước.(hình 3.12)

Hình 3.12. Gia cố conson ngắn

Hình 3.13. Gia cố conson dài

- Gia cố conson dài: Conson dài làm việc

như cấu kiện chịu uốn. Conson dài có đặc

điểm M và Q đều lớn tại ngàm. Như vậy

mục đích của gia cố là làm tăng khả năng

chịu cắt và chịu M của conson. Có thể gia

cố bằng cách tăng cường tiết diện conson

hoặc tăng cường cốt thép. Phương pháp

khá hiệu quả đối với loại này là dùng hệ

thống dây căng ứng lực trước xuất phát từ

phía dưới đầu mút conson neo lên mặt

trên đầu ngàm conson. (hình 3.13)

3.2.7. Sửa chữa kết cấu BTCT. (Sử dụng trong trường hợp hư hỏng nhẹ)

3.2.7.1. Sửa chữa bề mặt.

1. Những bề mặt bị nứt do co ngót mềm của BT: Cách phòng tránh chủ động là che phủ bề

mặt sau khi đổ bê tông. Trường hợp xuất hiện nứt cần xử lý thì thực hiện bằng đầm lại

hoặc quét phủ bằng sữa xi măng hoặc polyme có độ nhớt bé.

2. Bề mặt nứt do co ngót khô: Sinh ra do quá trình thủy hóa xi măng, nhiệt độ tăng thêm

20-300C, bê tông bị nở ra, khi nguội, bê tông co lại, trong bê tông xuất hiện ứng suất kéo,

có thể gây nứt cho bê tông. Ngoài ra, tốc độ co ngót ở mặt ngoài lớn hơn bên trong khá

nhiều, làm cho mặt ngoài chịu một sức căng khá lớn, gây ra các vết nứt ở mặt ngoài.

* Kỹ thuật sửa chữa bề mặt

1) Làm màng bảo vệ:

- Phương pháp quét sữa xi măng lỏng hay vữa xi măng cát lên bề mặt bê tông tạo thành

lớp màng bảo vệ chống được tác dụng của khí trời

- Nhược điểm: Không chống được xâm thực và tác dụng của nhiệt độ, độ ẩm cho bê tông

- Các yêu cầu cho lớp màng bảo vệ: Nếu bê tông vừa đổ thì nên làm màng bảo vệ ngay.

Nếu làm trên bề mặt bê tông cũ thì có các yêu cầu riêng sau:

+ Mặt bê tông phải sạch, không rêu mốc, bụi. Mặt bê tông phải nháp, không cần đẽo

sờm. Mặt bê tông phải tưới rửa bằng nước.

+ Phải bảo dưỡng trong 1 tuần, không để khô, che đậy cẩn thận.

- Thành phần của lớp màng bảo vệ gồm 3 lớp:

+ Lớp đầu tiên: Một phần cát trộn với một phần xi măng đến chảy dẻo rồi trát lên bề

mặt bê tông

+ Lớp thứ 2: 1,5 phần cát trộn với 1 phần xi măng và nước (khô hơn lớp 1) rồi trát

thành lớp mỏng

+ Lớp thứ 3: Xi măng trộn với nước (Không bắt buộc)

- Chiều dày của cả 3 lớp không nên quá 3mm. Khoảng cách trát các lớp từ 3 đến 4 giờ.

- Vữa mới trộn không nên dùng ngay mà chứa trong thùng khoảng 1h. Sau đó mang ra

trộn lại trước khi dùng

2) Phun vữa:

- Tạo nên lớp vỏ bảo vệ chống tác dụng của khí trời và chống thấm trên bề mặt bê tông.

- Chiều dày lớp vữa không quá 7,5mm và nên đánh sờm bề mặt trước khi phun để tăng độ

bám dính.

- Có 2 loại: + Phun khô: Trộn khô cát và xi măng trước, được phun lên bề mặt bê tông

nhờ khí nén và được trộn lẫn với nước khi phun

+ Phun ướt: Trộn cát, xi măng và nước trước rồi bơm vữa lỏng ra đầu vòi

phun và dùng khí nén để phun lên bê tông

- Trước khi phun cần làm sạch, đánh sờm và rửa mặt nền. Để tăng cường độ thì bọc thêm

một lưới thép rồi phun vữa phủ lên.

- Thường áp dụng cho sửa chữa xilô, cầu cảng, sàn và trụ có diện tích lớn.

3) Tô trát vữa:

- Ưu điểm: + Có thể áp dụng vào sửa chữa các mặt phẳng và cạnh góc chính xác và tinh

xảo cao, vừa bảo tồn, vừa nâng cao được đường nét kiến trúc của nhà.

+ Chất lượng đồng nhất hơn nên dùng được khi yêu cầu lớp vữa bảo vệ

chống được sự xâm thực của hóa chất và nước.

- Nhược điểm: Chiều dày vữa bị giới hạn là 3mm. Cần thợ chuyên nghiệp và theo dõi chất

lượng thường xuyên. Dễ bị nứt nẻ và vỡ lở theo thời gian. Giá thành cao vì tốn công

chuẩn bị bề mặt.

- Quá trình thi công tô trát vữa:

+ Trước tiên là phải phá bỏ phần bê tông yếu hoặc bong. Đánh sờm bề mặt nền sâu

khoảng 2 - 6mm bằng đục hoặc búa tay, nếu phát hiện những chỗ yếu, hư hỏng của công

trình, cần bỏ đi ngay và gia cường thêm.

+ Trát lớp vữa xi măng – cát thứ nhất dày từ 6 – 9mm với tỷ lệ 1/1 và để khô khoảng 4

giờ (mùa hè) và 6 giờ (mùa đông).

+ Trát lớp vữa xi măng – cát thứ hai dày 6mm với tỷ lệ 1/2, được trát bằng tay.

+ Trát lớp vữa thứ ba dày 9mm với tỷ lệ 1/3, trát bằng tay sau đó bằng bàn xoa gỗ.

- Để tăng chất lượng nên dùng thêm chất phụ gia làm chậm đông kết và làm vữa có tính

chống thấm cao.

** Kỹ thuật sửa chữa vết nứt trong bê tông

1) Các loại vết nứt trong bê tông:

a) Vết nứt đơn: Phát sinh do kết cấu bị quá tải, do tải trọng hoặc co ngót. Vết nứt do quá

tải giống với vết nứt khi thí nghiệm chất quá tải. Vết nứt khác thường do biến dạng bị

ngăn cản. Vết nứt xuất hiện trong tuần đầu thường do co ngót.

b) Vết nứt nhóm: Thường là những vết nứt chạy lung tung, không có phương hướng nhất

định và hình thành hầu như cùng một lúc. Xuất hiện khi kết cấu chịu nén và chịu xoắn

quá mức. Kích thước của vết nứt tùy thuộc vào độ sâu và thành phần của vữa bê tông.

Thường xuất hiện trong các vòm cầu, các vỏ tuynen, các tấm bê tông hoặc kết cấu bê tông

nhiều lớp. Có 2 loại nhóm vết nứt nhóm trong bê tông nhiều lớp:

+ Những vết nứt bao trùm diện tích khoảng 10cm2 xuất hiện khi ta đổ nước cho ướt

mặt bê tông và ăn xuyên qua lớp bê tông ngoài cùng.

+ Những vết nứt chiếm lớn hơn một diện tích khoảng 70cm2 và ăn xuyên qua lớp bê

tông ngoài cùng và lớp giữa.

+ Những vết nứt lớn hơn nữa nằm trong bán kính khoảng 1,5 đến 1,7 (m) ăn xuyên

đến lớp nền.

c) Vết nứt tự khép kín: Trong những điều kiện nhất định, khe nứt có thể tự khép kín vững

chắc mà không phải sửa chữa.

- Hiện tượng khe nứt tự khép kín vững chắc có thể xảy ra khi: Bê tông được ngâm thường

xuyên trong nước. Không chịu tải trọng động. Sự co ngót đã ngừng hẳn. Không có thấm

nước qua các lỗ rỗng hoặc qua khe nứt.

- Hiện tượng khe nứt tự khép kín vững chắc không thể xảy ra khi: Bê tông bị khô ngắn

hạn nhưng thường xuyên. Chịu ứng suất kéo tĩnh hoặc động hay ứng suất do co ngót. Vôi

kết tủa thường xuyên bị trôi hoặc bị phá hoại bởi các axit hòa tan trong nước, thấm vào bê

tông theo các đường mao dẫn.

2) Các phương pháp sửa chữa vết nứt

a) Phương pháp liên kết khe nứt bằng đinh giằng:

- Hai phần bê tông bị nứt đôi có thể được liên kết lại bằng các đinh giằng thép như liên

kết của kết cấu gỗ.

- Không nên bố trí các đinh giằng đều vuông góc khe nứt. Nên bố trí các đinh giằng theo

các hướng hỗn loạn sẽ tránh được hình thành tiết diện suy yếu. Số lượng đinh giằng phải

đủ để làm cho cường độ chịu kéo của khe nứt bằng cường độ của cốt thép. Số lượng và

đường kính của đinh giằng ở 2 đầu cần lớn hơn ở giữa. Chiều dài đinh giằng phải khác

nhau để tránh tập trung ứng suất.

- Khe nứt được liên kết bằng đinh giằng nhưng vẫn có thể mở rộng thêm => Cần gia

cường thêm cốt thép bên ngoài và phun vữa bê tông lên trên.

- Mặt trong khe nứt cần gia công để chống thấm nước và cốt thép mới gia cường không bị

xâm thực.

b) Phương pháp liên kết khe nứt đơn bằng cách k o áp phía ngoài:

- Dùng các thanh giằng kéo áp hai phần khe nứt lại với nhau. Phương pháp này có lợi hơn

đinh giằng vì các đinh giằng cho phép khe nứt toác rộng thêm một chút nữa.

- Nếu 2 bên mặt của kết cấu không cản trở, bố trí các thanh giằng kéo áp ở cả hai mặt,

mỗi cặp thanh liên kết với nhau bằng thanh neo đặt xuyên quá kết cấu bê tông cốt thép.

- Nếu chỉ có 1 bề mặt không bị cản trở, dùng bu lông neo giằng và thép góc neo giằng.

- Chiều dài thanh giằng nên khác nhau và không nên vuông góc với hướng chủ yếu của

khe nứt. Tránh làm tăng cường độ kéo của kết cấu trước khi xử lý xong.

III) Kỹ thuật sửa chữa rò rỉ, thấm nước qua bê tông

1) Sữa chữa khi nước thấm ra khỏi bể chứa:

- Tùy theo tình trạng hư hỏng và tốc độ rò rỉ để sử dụng các biện pháp sửa chữa khác nhau

+ Làm lớp trát láng phụ thêm bên trong bể chứa để thay một phần hoặc toàn bộ lớp

trát cũ.

+ Phun vữa mặt trong hoặc ngoài tường bể.

+ Đắp tường đất sét không thấm nước chung quanh bể.

+ Làm lớp vỏ bê tông không chống thấm liên kết liền với tường bê tông cũ.

- Đánh giá hiệu quả của các phương pháp trên:

+ Dùng lớp trát là kém hiệu quả nhất, cần đảm bảo thành phần vữa đặc chắc và bảo

dưỡng tốt để tránh nứt.

+ Biện pháp phun vữa tốt hơn nhưng đòi hỏi kỹ thuật thi công cao.

+ Biện pháp đắp đất sét được kết hợp với 1 trong 2 phương án trên có hiệu quả tốt.

+ Biện pháp làm vỏ bê tông cốt thép dùng khi biện pháp tường đất sét không thực

hiện được.

- Các nguyên nhân có thể gây rò rỉ: Hư hỏng 1 lớp trát. Vữa trong mạch xây không kín

khít. Do co ngót gây nứt. Thành phần vật liệu. Do đầm không kỹ.

IV) Kỹ thuật sửa chữa bê tông chất lượng xấu

1) Sửa chữa bê tông bằng phụt vữa xi măng:

- Các bước tiến hành:

+ Trên mặt tường đục một lỗ sâu 10 – 15 cm

+ Gắn các ống phụt sắt bằng vữa xi măng mau ninh kết. Các ống phụt cách nhau

khoảng 60cm và đặt dốc 10-15 độ để sau này khỏi bị vữa lấp kín

+ Phụt vữa làm nhiều đợt sẽ giảm được lượng vữa tiêu hao, chảy phòi ra ngoài. Chờ

vữa lắng đọng và đã bịt các lỗ rỗng lớn, tiếp tục phụt vữa lần tiếp theo.

- Thời gian ngừng giữa các đợt phụt là 6 – 8 tiếng

- Sau khi phụt xong khoảng 1-2 ngày, nên phụt lại lần thứ hai để kiểm tra

- Phụt vữa từ dưới dần lên trên, khi thấy vữa xuất hiện ở ống phụt trên thì tạm ngừng

bơm, bịt ống phụt dưới bằng nút gỗ và chuyển sang ống thứ hai

- Nếu bê tông bị nứt sợi tóc thì lan tràn của vữa phụt chỉ độ 8 – 10cm, cả ngay khi áp lực

phụt khá lớn

- Nếu bề rộng của khe nứt khoảng 2-3cm, vữa xi măng lỏng với áp lực phụt 4-5atm có thể

ăn sâu được vào trong kết cấu

- Nếu khe nẻ hoặc đường thông lớn hơn 3mm, vữa thấm qua được kết cấu dễ dàng với áp

lực phụt nhỏ, bán kính lan tràn có thể tới 30-40cm

Chương 4. Gia cố các kết cấu khác (3 tiết)

.1. Gia cố kết cấu gạch đá

.1.1. Tình trạng hư hỏng và nguyên tắc gia cố

Tính chất và mức độ hư hỏng của kết cấu gạch đá phụ thuộc vào các yếu tố tác động

lên công trình. Những hư hỏng của loại kết cấu này gồm:

a. Sự xuất hiện các vết nứt

- Do hiện tượng lún không đều của nền móng, có 3 dạng lún cơ bản:

+ Lún võng: Các vết nứt thường xuất phát từ phần dưới của công trình và thường tập

trung vào khoảng giữa (hình 4.1a)

Hình 4.1. Các dạng lún và sự phân bố

các vết nứt

Hình 4.2. Các dạng vết nứt

+ Lún vồng: Các vết nứt thường xuất phát từ phần trên (mái) công trình và phân bố

tương đối đều đặn theo chiều dài công trình, tại 2 đầu thường xuất hiện các vết nứt xiên

(hình 4.1b)

+ Lún trượt: Các vết nứt thường chỉ tập trung tại phạm vi công trình bị trượt (hình

4.1c)

- Do biến dạng quá lớn của kết cấu đỡ tường: Các dầm tường, lanh tô cửa…không đảm

bảo khả năng chịu tải hoặc vượt quá biến dạng cho phép. Các vết nứt thường xuất phát từ

mặt trên của dầm tường. (hình 4.2a)

- Do tải trọng tập trung quá lớn: Lực tập trung có xu hướng xé rách trụ, mảng tường tiếp

giáp. Các vết nứt đi xiên tập trung vào điểm tác dụng của tải trọng. (hình 4.2b). Mảng

tường giữa 2 lỗ cửa chịu nén quá mức, không đủ khả năng chịu tải, các vết nứt xuất hiện

thẳng đứng (hình 4.2c)

- Do vượt quá giới hạn chịu kéo trong những kết cấu xuất hiện ứng suất kéo hoặc do các

tải trọng động đất, gió bão, bom đạn hoặc sự cố công nghệ.

Các vết nứt trên đều thể hiện trên mặt vữa trát ngoài nhưng cũng có khi vết nứt nhỏ,

lớp vữa lại có độ co giãn tốt nên không thấy vết nứt ở lớp vữa và cần phải khảo sát thêm

nhất là tại phạm vi tiếp nối với các vết nứt đã thấy rõ.

b. Tường bị nghiêng

Có thể do thiếu giằng ngang, do lực đẩy của kết cấu đỡ mái, do đất nền bị lún lệch

hoặc do thi công sai từ đầu.

c. Tường bị ẩm ướt thường xuyên

Xảy ra đối với những công trình nằm trong vùng có mực nước ngầm cao. Do công

trình bị lún, lớp vữa chống thấm trên mặt móng chìm dưới mặt nền tạo điều kiện cho nước

ngầm thẩm thấu lên phía trên tường hoặc công trình không được ốp, lát tốt làm cho nước

thấm vào chân tường và mao dẫn lên trên. Khi tường bị ẩm ướt, gạch và vữa bị mủn theo

thời gian nên khả năng chịu tải sẽ bị giảm.

d. Do chất lượng vật liệu không đảm bảo: Gạch và vữa không đủ cường độ do đó khối

xây không đảm bảo khả năng chịu tải và sự làm việc lâu dài.

e. Do công trình làm việc trong môi trường ăn mòn

Trong môi trường ăn mòn, tính chất cơ lý của vật liệu giảm đi nhanh chóng, nhiều lớp

trát bị bong, gạch đá bị mủn, thường xuyên ẩm ướt và khả năng chịu tải bị giảm.

Ngoài những hư hỏng trên còn có những hư hỏng do bất hợp lý về sử dụng.

* Nguyên tắc chung:

- Loại trừ nguyên nhân gây hư hỏng như loại trừ tác nhân gây ăn mòn, chỉ xử lý vết nứt

sau khi đã loại trừ hiện tượng lún không đều.

- Tận dụng khả năng chịu nén của khối xây, tránh để xẩy ra các dạng ứng suất khác như

ứng suất kéo.

- Liên kết chặt chẽ kết cấu gia cố với kết cấu được gia cố, đảm bảo sự làm việc đồng thời.

- Vật liệu để gia cố có thể là gạch đá, BTCT hoặc thép.

.1.2. Gia cố tường gạch

- Gia cố các vết nứt: Phân biệt rõ nguyên nhân gây nứt, mức độ trầm trọng của vết nứt,

vết nứt đã ổn định hay còn phát triển. Nếu đã ổn định có thể gia cố bằng các phương pháp

sau:

+ Dùng thép tròn Ø6 Ø12 có dạng , đầu nhọn đóng vào tường vắt qua và thẳng góc

với vết nứt, khoảng cách từ 300 500 mm. (hình 4.3a)

Hình 4.3. Gia cố vết nứt tường gạch

+ Trường hợp cần chống trượt giữa các mảng tường 2 bên vết nứt nên gia cố bằng các

chốt BTCT đặt vuông góc với vết nứt. Bề dầy chốt bằng bề dầy tường. Bê tông chốt có B

≥ B12,5; thép Ø6 Ø8 - loại AI; khoảng cách giữa các chốt từ 500 700 mm. (hình 4.3b)

Trường hợp các vết nứt còn hoạt động, cần tiến hành xử lý nguyên nhân gây nứt trước

rồi mới gia cố.

- Đối với các bức tường bị ẩm do hiện tượng thẩm thấu: Để cách ly nguồn nước có thể

thẩm thấu lên trên, cách tốt nhất là tạo 1 hệ giằng BTCT tại chân tường nơi tiếp xúc với

độ ẩm. Trước khi đổ bê tông giằng cần trát một lớp vữa chống thấm bằng xi măng cát mác

100 dày 15 20 mm.

- Trường hợp khối xây bị mủn: Nếu quá nặng, nên phá bỏ và làm lại vì gia cố sẽ rất phức

tạp, tốn kém mà hiệu quả không cao. Trường hợp bị nhẹ thì mới xử lý theo các nguyên tắc

chung.

- Trường hợp tường bị nứt do ứng suất kéo: (kết cấu tường chắn hoặc bể chứa) có thể gia

cố bằng các vách chống. Nếu bị nghiêng, cần có biện pháp để trở lại cân bằng rồi mới gia

cố cục bộ.

- Gia cố tường bằng cách xây ốp: để tăng cường khả năng chịu tải. Để đảm bảo sự tham

gia làm việc của phần ốp thêm cần có các liên kết vững chắc giữa 2 phần tường cũ-mới

như đục lỗ trên tường cũ để khi xây câu tường mới vào, cũng có thể chèn các lỗ này bằng

bê tông. Số lượng các lỗ tuỳ theo chiều dầy tường (1,2 lỗ/m2). Lớp trát trên tường cũ phải

được cạo bỏ. Lưu ý ốp thêm ở cả phần móng để có chỗ tựa của tường và hạn chế sự làm

việc lệch tâm của móng.

Hình 4.4. Gia cố tường bằng ốp BTCT

Khi cần tăng đáng kể tải trọng tác dụng lên

tường (đặt thêm thiết bị có tải trọng lớn,

chồng thêm tầng nhà), có thể ốp BTCT vào

tường cũ từ 2 phía: Chiều dầy lớp ốp ≥ 40

mm; B ≥ B12,5; lưới thép Ø6 khoảng cách

150 200 mm và có các thanh thép ngang

Ø14Ø18 xuyên qua tường nối 2 lớp ốp 2

bên cách nhau 750 mm. (hình 4.4) Hình 4.5. Cấu tạo đố tường bằng BTCT

- Gia cố tường bằng các đố BTCT: tường sẽ được tăng thêm độ cứng cũng như khả năng

chịu tải, đặc biệt có lợi khi chịu tải trọng ngang. Kích thước và khoảng cách các đố phụ

thuộc vào yêu cầu chịu tải mới của tường. Đố được cấu tạo từ 2 phía mặt tường, tạo thành

một trụ nhánh và các nhánh được nối với nhau thông qua các thanh ngang xuyên qua

tường. Cốt thép dọc trong các đố có d ≥ 12 mm, đai Ø6a150. (hình 4.5)

.1.3. Gia cố trụ gạch

- Có 2 loại trụ gạch: Trụ độc lập và trụ liền tường.

- Có thể gia cố bằng cách xây ốp thêm gạch tăng cường tiết diện trụ nhưng thường người

ta ốp bằng kết cấu BTCT hoặc thép hình. Có thể ốp 1 phía, 2 phía, 3 phía hoặc 4 phía. Các

nhánh cột gia cố có chiều dầy ≥ 100 mm. Cốt thép dọc có thể đặt 1 lớp hoặc 2 lớp phụ

thuộc chiều dầy và tính toán; đường kính ≥ 10 mm, đai thường dùng Ø6a150. (hình 4.6)

Hình 4.6. Gia cố trụ tường bằng cách ốp BTCT

- Có thể gia cố trụ gạch bằng vành đai: thường áp dụng cho các trụ độc lập tiết diện vuông

hoặc chữ nhật có tỉ lệ các cạnh ≥ 2,5. Kết cấu vành đai có tác dụng hạn chế nở hông nên

làm tăng cường độ của khối xây; bản thân kết cấu vành đai gồm các thanh thép dọc, bê

tông và vữa cùng tham gia chịu lực với trụ. Có 3 loại kết cấu vành đai thường dùng: Vành

đai thép hình, vành đai BTCT và vành đai vữa lưới thép (đã nêu ở môn học kết cấu gạch

đá và gạch đá có cốt thép).

* Tính toán kết cấu gia cố theo các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành về kết cấu BTCT, kết cấu

thép, kết cấu gạch đá và gạch đá có cốt thép, chủ yếu tính với cấu kiện chịu nén đúng tâm

và lệch tâm.

.2. Gia cố kết cấu th p

.2.1. Tình trạng hư hỏng và nguyên tắc gia cố

- So với kết cấu BTCT và kết cấu gạch đá, tình trạng xuống cấp của kết cấu thép nhanh

hơn, đặc biệt là khi kết cấu ở trong môi trường ăn mòn. Nếu không có chế độ bảo dưỡng

tốt thì càng bị hư hỏng nhiều hơn.

- Dưới tác dụng tăng cường và kéo dài của tải trọng trong suốt quá trình vận hành dẫn đến

tình trạng biến dạng dư khá lớn, đặc biệt khi ứng suất trong kết cấu vượt quá giới hạn

chảy. Hiện tượng mất ổn định thường xảy ra với các thanh chịu nén có độ mảnh lớn. Khi

chịu tác động lâu dài của tải trọng rung động, trong kết cấu xuất hiện tình trạng mỏi, thể

hiện bởi các vết nứt li ti trong kết cấu cơ bản cũng như trong các mối hàn liên kết, dễ dẫn

tới sự phá hoại dòn. Các liên kết bu lông và đinh tán cũng dễ bị nới lỏng và giảm khả

năng chịu tải (dầm cầu trục, sàn đỡ thiết bị động lực…). Trong công nghiệp có những

phân xưởng chịu tác động trực tiếp của nhiệt độ cao làm giảm tính chất cơ lý của thép như

môđun đàn hồi, cường độ, dẫn đến biến dạng dư đáng kể.

Quan tâm hơn cả là hiện tượng ăn mòn. Đặc biệt nguy hiểm là ăn mòn trong trạng thái

chịu lực (hay gặp trong công trình công nghiệp hoá chất).

Ngoài ra những sự cố gây ra do sai sót trong thiết kế, thi công, tác động của khí hậu,

môi trường ăn mòn, các loại tải trọng, sự không đảm bảo trong qui trình bảo dưỡng là

những nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự hư hỏng kết cấu thép.

Thực tế quan sát cho thấy kết cấu đỡ mái, kết cấu vì kèo là loại kết cấu bị hư hỏng phổ

biến nhất. Sau đó đến các loại dầm (dàn) cầu trục luôn chịu tải trọng động lực do cầu trục

hoạt động. Ngoài ra kết cấu cột, tuy bị ít hư hỏng hơn nhưng ở phần chân cột có ứng lực

khá lớn, đồng thời là nơi dễ tiếp xúc nhất với tác nhân ăn mòn.

- Do yêu cầu sử dụng mới, đổi mới công nghệ kéo theo sự đổi mới thiết bị, sơ đồ kết cấu

và tải trọng sẽ khác đi, kết cấu cũ không còn phù hợp cần được cải tạo, gia cố để đáp ứng.

* Nguyên tắc chung: Theo các điều kiện

- Tháo rời từng cấu kiện, gia cố lại hoặc chế tạo mới thay thế trong các xưởng rồi lắp lại

vào vị trí cũ.

- Không tháo rời kết cấu đang làm việc nhưng cất dỡ được một phần tải trọng đáng kể so

với trọng lượng bản thân.

- Không tháo rời kết cấu đang làm việc và chỉ cất dỡ được một ít tải trọng không đáng kể

so với trọng lượng bản thân. Như vậy điều kiện gia cố là phức tạp nhất.

4.2.2. Các giải pháp gia cố

a. Giảm tải và d ng kết cấu thay thế

Có thể thực hiện theo 2 cách:

- Giữ nguyên hiện trạng của kết cấu chịu lực và giảm tải trọng sử dụng hoặc tải trọng của

kết cấu bao che. Có nhiều cách giảm tải tuỳ theo từng trường hợp để áp dụng (hạn chế

trọng lượng của vật trục, thay đổi loại cầu trục nhẹ hơn, thay đổi phương tiện thiết bị với

tải trọng hạn chế, thay vật liệu nhẹ hơn với mái… ).

- Đưa thêm kết cấu phụ cùng tham gia chịu tải với kết cấu hiện có (tăng thêm xà gồ, đặt

thêm dầm…).

b. Tăng cường tiết diện

Đây là giải pháp thông dụng để tăng cường khả năng chịu tải của kết cấu.(hình 4.7, 4.8,

4.9) Nội dung của giải pháp là ốp thêm các thanh thép vào các thanh sẵn có của kết cấu

một cách hợp lý để tăng diện tích của thanh đó. Sự làm việc đồng thời phụ thuộc vào liên

kết giữa chúng. Có thể áp dụng liên kết hàn, bu lông hoặc đinh tán. Liên kết hàn hay

được dùng vì tương đối đơn giản và dễ thực hiện. Việc tính toán gia cố được thực hiện

theo trạng thái giới hạn.

Hình 4.7. Tăng cường tiết diện các cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm

Hình 4.8. Sơ đồ tiết diện gia cố cấu kiện chịu nén lệch tâm

Hình 4.9. Các phương án gia cố dầm

c. Gia cố bằng dây căng ứng lực trước

Là một giải pháp tương đối đơn giản để tăng khả năng chịu tải của dầm. Hệ thống dây

căng được neo tại mặt dưới của dầm. Kết cấu neo được xác định theo tính toán. Có thể bố

trí dây neo đơn hoặc dây neo kép. Gây ứng lực trong dây căng có thể bằng cách xiết bu

lông (tăng đơ) hoặc bằng cơ cấu “níu chập”. Dưới tác dụng của ngoại lực và của hệ thống

dây căng, ứng suất của thớ trên và thớ dưới của tiết diện dầm sẽ được điều chỉnh đến giới

hạn cần thiết.

Với vì kèo, ngoài hiện tượng ăn mòn thép, tình trạng hư hỏng chủ yếu là các thanh bị

cong vênh, đặc biệt là cong vênh ngoài mặt phẳng kèo. Khi tháo dỡ để thay thế khó khăn

hoặc với các loại mái nặng, việc sử dụng dây căng ứng lực trước là giải pháp khá phù hợp

và đạt được hiệu quả đáng kể. Dưới tác dụng của hệ thống dây căng ứng lực trước, nội lực

trong các thanh cánh dưới và thanh bụng được giảm khá nhiều. Với thanh cánh trên việc

giảm nội lực không nhiều nên có thể kết hợp dùng biện pháp tăng cường tiết diện.

- Gia cố cột bằng thanh chống ứng lực trước: nhằm mục đích tăng cường sự làm việc

đồng thời giữa cột và kết cấu gia cố. Ngay trong thời điểm gia cố, cột vẫn có thể chịu tác

dụng của tải trọng mà không cần phải cắt bỏ hoặc giảm bớt. Các thanh chống ứng lực

trước được cấu tạo từ các loại thép hình với các tiết diện khác nhau như L,I,O, . Việc gây

ứng lực trước trong thanh chống có thể được thực hiện tại chỗ hoặc được chế tạo sẵn

trong nhà máy.

d. Gia cố kết cấu th p bằng cách thay đổi sơ đồ kết cấu

Thay đổi sơ đồ kết cấu làm thay đổi trạng thái chịu lực như thay đổi nội lực, tăng cường

độ cứng, độ ổn định, nhằm tăng cường khả năng chịu tải của kết cấu. Các dạng thay đổi

sơ đồ kết cấu:

- Tăng thêm gối tựa: thường áp dụng cho kết cấu chịu uốn, có thể là gối tựa cứng hoặc gối

tựa đàn hồi.(hình 4.10)

- Thay đổi dạng liên kết: Để giảm bớt mômen giữa nhịp của dầm hoặc dàn theo sơ đồ tĩnh

định, có thể thay đổi cấu tạo các nút liên kết tại gối tựa thành liên kết cứng, biến hệ thống

dầm dàn đơn giản thành hệ thống dầm dàn liên tục. (hình 4.11)

Hình 4.10. Sơ đồ đặt gối tựa bổ sung

Hình 4.11. Thay đổi dạng liên kết

- Giảm độ mảnh cho cấu kiện chịu nén nhằm tăng hệ số uốn dọc làm tăng khả năng chịu

tải. Ví dụ như giảm độ mảnh của các thanh cánh trên và thanh xiên của dàn theo hình thức

Hình 4.12. Hình thức giảm độ mảnh của kết

cấu chịu nén

dàn chia nhỏ, tăng thêm các liên kết phụ

để giảm bớt chiều dài tự do của các

thanh cánh trong các kết cấu dạng tháp,

bổ sung thêm các thanh chéo để giảm

bớt độ mảnh tương đương của các cột,

với cột nhà công nghiệp một tầng, theo

phương dọc nhà, bố trí hệ thống giằng

dọc được cố định bởi cấu trúc giằng

chéo tại khoảng giữa khối nhiệt độ của

nhà, bổ sung thanh để khung cửa trời có

thể tham gia chịu lực cùng hệ thống

dàn, lợi dụng kết cấu cầu thang để làm

giảm nhịp dầm,....(hình 4.12)

e. Gia cố liên kết

- Liên kết hàn: Để tăng cường khả năng chịu tải của liên kết hàn có thể thực hiện bằng

cách tăng chiều dài đường hàn hoặc chiều cao đường hàn, có thể tăng cả chiều dài và

chiều cao. Đối với đường hàn có khuyết tật như rỗ, nứt thì nên đục bỏ. Những đường hàn

bị gỉ nhiều, bẩn cần được tẩy sạch tới mặt kim loại rồi mới được hàn táp thêm chiều cao

mối hàn.

Khi cấu kiện đang trong trạng thái chịu tác dụng của tải trọng thì không được bố trí các

đường hàn cắt ngang cấu kiện, đặc biệt là cấu kiện chịu kéo. Đối với dàn cần gia cố các

nút phía cánh dưới trước rồi mới đến cánh trên. Đường hàn phải đạt chất lượng cao, do

vậy cần công nhân có tay nghề cao để thực hiện.

- Liên kết bu lông và đinh tán: Dưới tác dụng lâu dài của tải trọng, đặc biệt là tải trọng

động, các liên kết bu lông và đinh tán bị giảm yếu. Thân đinh tán có thể chuyển dịch trong

lỗ vì đường kính lỗ bị nới rộng. Việc thay từng đinh tán gặp nhiều khó khăn vì sẽ ảnh

hưởng đến đinh tán lân cận, dẫn đến phải thay toàn bộ số đinh tán có trong mối liên kết.

Hiện nay, để gia cố thường dùng bu lông cường độ cao có ứng lực trước. Loại bu lông

này không làm việc chịu cắt hoặc chịu ép mặt thành lỗ như bu lông thường mà chỉ làm

việc chịu kéo trong thân bu lông.

Chương 5. Chống ăn mòn cho kết cấu gia cố (1 tiết)

.1. Tác động của môi trường ăn mòn lên kết cấu xây dựng

Môi trường ăn mòn kết cấu xây dựng được chia thành 3 nhóm:

- Môi trường khí: Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào loại khí, nồng độ, nhiệt độ, độ ẩm không

khí, lượng khí tiếp xúc, độ hoà tan của khí trong nước….

- Môi trường lỏng: Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào đặc tính của môi trường (dung dịch

axit, kiềm, muối, dung môi hữu cơ…), độ pH, nồng độ và nhiệt độ, lượng cặn lắng đọng,

tốc độ dòng chảy… của dung dịch, dầu động - thực vật, dầu mỏ…

- Môi trường rắn (đất, muối, bụi có chứa chất ăn mòn): Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào đặc

tính của vật liệu, độ hoà tan, độ khuếch tán của vật liệu, độ ẩm không khí, độ ẩm vật liệu,

lưu lượng không khí thay đổi… Nói chung ít có chất rắn ăn mòn trực tiếp mà phải thông

qua độ ẩm không khí.

Mức độ ăn mòn được cho trong các tiêu chuẩn chung và tiêu chuẩn ngành.

5.2. Các giải pháp bảo vệ

a. Kết cấu BTCT và gạch đá

- Có 3 dạng ăn mòn bê tông chủ yếu:

+ Do tác dụng của nước mềm thấm vào bê tông, hoà tan một số thành phần của cốt

liệu, làm tăng độ rỗng của bê tông, dẫn đến sự giảm cường độ của bê tông. Đồng thời độ

kiềm của bê tông giảm đi, kéo theo việc giảm hiệu ứng bảo vệ cốt thép dẫn đến cốt thép bị

ăn mòn.

+ Do tác dụng của axit, kiềm, muối. Dạng ăn mòn này tiến dần từng lớp từ ngoài vào

trong.

+ Do muối sinh ra trong phản ứng giữa chất ăn mòn với các thành phần của bê tông,

hoặc do dung dịch muối từ ngoài thấm vào bê tông tạo ra tinh thể và nở thể tích, gây nội

lực phá vỡ cấu trúc bê tông.

- Hiện tượng ăn mòn cốt thép là một dạng đặc biệt của hiện tượng ăn mòn kim loại dưới

tác dụng của môi trường ăn mòn và do ảnh hưởng qua lại của bê tông và thép. Khi lớp bê

tông bảo vệ không đủ dầy, khi bê tông không đặc chắc cũng như sự xuất hiện và phát triển

của vết nứt cùng với độ ẩm cao tạo điều kiện đẩy nhanh tốc độ ăn mòn cốt thép.

- Với khối xây, hiện tượng ăn mòn xẩy ra đối với cả gạch đá và vữa. Vữa dùng trong khối

xây thường là vữa vôi, vữa bata hoặc vữa xi măng. Vữa vôi không được dùng trong môi

trường axit. Vữa xi măng có hiện tượng ăn mòn tương tự với bê tông. Đất sét làm gạch có

hàm lượng oxit sắt và oxit nhôm cao và được nung tốt làm tăng khả năng chống ăn mòn.

Gạch sét thông thường có độ rỗng lớn, axit ngấm vào phản ứng với oxit nhôm tạo ra loại

muối hoà tan, muối này kết tinh làm nở thể tích và phá vỡ cấu trúc của gạch. Khối xây

bằng bê tông chịu ăn mòn như bê tông.

* Xử lý chống ăn mòn:

- Cần đảm bảo thời gian hoạt động liên tục của công trình hoặc chỉ ngừng với thời gian tối

thiểu dẫn đến khó khăn trong thực hiện

- Tẩy rửa, làm sạch bề mặt kết cấu khỏi chất ăn mòn. Có thể áp dụng các phương pháp cơ

học (dùng bàn chải sắt cọ sạch, đục phá từng lớp…), hoá học (áp dụng các phản ứng trung

hoà), nhiệt (áp dụng cho cấu kiện mỏng như tấm, sàn: cho nước phía trên và hun nóng ở

phía dưới để nước nóng lên đến nhiệt độ 60oC, nước trong bê tông có mang theo chất ăn

mòn sẽ thoát ra bề mặt).

* Các giải pháp chống ăn mòn:

+ Giảm tác dụng của môi trường ăn mòn

+ Tăng cường khả năng chống ăn mòn của bản thân kết cấu (chọn thành phần tối ưu,

cấp phối hợp lý, phụ gia phù hợp, tăng độ đặc chắc khi thi công)

+ Dùng lớp phủ bảo vệ theo yêu cầu phù hợp (có trong các tiêu chuẩn ngành)

+ Loại trừ dòng điện ăn mòn

b. Kết cấu th p

- Có 2 dạng ăn mòn:

+ Dạng ăn mòn hoá học: Xảy ra trên cơ sở phản ứng giữa kim loại với chất ăn mòn,

trong quá trình ăn mòn không xuất hiện dòng điện. Dạng ăn mòn này thường phân bố đều

trên bề mặt kết cấu.

+ Dạng ăn mòn điện hoá: Đây là dạng ăn mòn quan trọng và nguy hiểm chủ yếu đối

với kết cấu thép. Xảy ra trong sự tương tác kim loại với chất lỏng điện phân như các dung

dịch axit, bazơ, muối. Độ pH của dung dịch ảnh hưởng lớn tới tốc độ ăn mòn điện hoá.

Độ pH càng thấp mức độ ăn mòn càng mạnh.

- Tình trạng ăn mòn kết cấu thép thể hiện ở 2 dạng: Dạng ăn mòn đều trên bề mặt kết cấu

và dạng ăn mòn cục bộ (nguy hiểm hơn vì kết cấu bị khoét sâu vào trong) .

* Các giải pháp chống ăn mòn:

- Giảm tác dụng của môi trường ăn mòn: Dẫn tránh chất ăn mòn khỏi công trình, trung

hoà chất ăn mòn, tránh tạo ra dung dịch điện hoá (giữ cho kết cấu được khô)

- Dùng các giải pháp cấu tạo kết cấu, dựa trên nguyên tắc: kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra

và sơn quét, không đọng bụi, nước và tạp chất ăn mòn.

- Dùng lớp phủ bề mặt: là giải pháp phổ biến nhất. Cần làm sạch bề mặt kết cấu trước khi

sơn, mạ. Có thể dùng phương pháp cơ học (dùng bàn chải sắt cọ sạch, phun cát làm sạch),

hoá học (dùng hoá chất để rửa).

BM KCBTCT-GĐ Cán bộ biên soạn

TS. Nguyễn Ngọc Phương

Tài liệu tham khảo

1. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 356: 2005. Thiết kế kết cấu BTCT.

2. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 1991. Thiết kế kết cấu gạch đá và gạch đá có cốt

thép.

3. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 338: 2005. Thiết kế kết cấu Thép.

4. Tiêu chuẩn TCXDVN 373-2006.

5. Nguyễn Xuân Bích. Sửa chữa và gia cố công trình xây dựng. NXB Khoa học kỹ thuật.

Hà Nội 1997.

6. Vương Hách. Sổ tay xử lý công trình tập 1.2.3.

7. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Lý Trần Cường. Các giáo

trình Kết cấu Bê tông cốt thép phần Cấu kiện cơ bản (2011) và phần Kết cấu nhà cửa

(2009).

8. Lý Trần Cường. Giáo trình Kết cấu gạch đá và gạch đá có cốt thép. Hà Nội 2010.

9. Phạm Văn Hội. Giáo trình kết cấu Thép 1 và 2. NXB Khoa học kỹ thuật. Hà Nội 2010.

10. Cấu tạo bê tông cốt thép. BXD 2009.

Bai giang sua chua gia co

Education

Transcript of Bai giang sua chua gia co