GIA cố và sửa CHỮA kết cấu BTCT

Thể hiện sự sút kém về khả năng chịu lực của kết cấu cũng như sự giảm tính năng sửdụng so với ban đầu, đó là các biểu hiện bên ngoài của công trình: xuất hiện những vếtnứt hoặc biến dạng

BÀI GIẢNG MÔN HỌC: GIA CỐ VÀ SỬA CHỮA KẾT CẤU BTCT

(15 tiết)

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM CHUNG (2 tiết)

1.1 Các dạng hư hỏng của kết cấu BTCT.

1 Hư hỏng thấy được.

Thể hiện sự sút kém về khả năng chịu lực của kết cấu cũng như sự giảm tính năng sửdụng so với ban đầu, đó là các biểu hiện bên ngoài của công trình: xuất hiện những vếtnứt hoặc biến dạng vượt quá giới hạn cho phép trong các kết cấu chịu lực, cốt thép bị han

gỉ lộ ra ngoài, bê tông bị xốp, rỗng, mái bị dột, khu WC bị thấm nước, các lớp ốp, lát bịbong, rộp…

2 Hư hỏng không thấy được.

- Mức độ suy giảm về khả năng chịu lực của kết cấu BTCT hiện trạng (<85%) so vớicác tác động nguy hiểm mà kết cấu cần phải chịu

- Mức độ bất hợp lý về mặt sử dụng dẫn đến cần dỡ bỏ những phần bất hợp lý đó củacông trình

1.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng công trình

Bao gồm các yếu tố tác động của môi trường, lý học và hóa học diễn ra trong quátrình xây dựng và sử dụng công trình, các tác động của cơ học trong quá trình chịu lực;những sai sót trong công tác khảo sát, thiết kế và thi công hoặc không kịp thời duy tutrong quá trình vận hành công trình

1.2.1 Tác động của môi trường khí hậu thời tiết.

Tác động của sự thay đổi nhiệt độ không khí.

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 (x10-6mm/m)

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 ônnhưng 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

1.2.2 Tác động của ăn mòn hóa học.

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

Ca(OH)2+HCl=CaCl2 + 2H2O

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

3CaSO4+3CaOAl2O3+31H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O tăng thể tích lên 2.27 lần chèn

ép vào cấu trúc BT

Hiện tượng ăn mòn sunfat là phổ biến và nguy hiểm

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

1.2.3 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 Ví dụcho các cấu kiện cụ thể

Biến dạng cực hạn của BT vùng kéo 2.10-4; biến dạng cực hạn của BT vùng nén khi chịunén đúng tâm 2.10-3; nén lệch tâm, uốn là 3.5x10-3

1.2.4 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 tronglĩnh vực xây dựng

Thay thế vật liệu kém chất lượng, không kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào dẫn đếnvật liệu xây dựng không đáp ứng được các yêu cầu đề ra

(Ví dụ về thí nghiệm vật liệu, yêu cầu kháng chấn cho CT trong vùng động đất, kéo mốihàn ren theo chu trình lặp dành cho kết cấu dầm cầu )

Theo thống kê ở trong nước các sai phạm do các công tác như sau:

* Do sai phạm trong công tác khảo sát: 22%

* Do sai phạm trong công tác thiết kế: 42.9%

* Do sai phạm trong công tác thi công: 32.3%

* Do những sai phạm khác: 2.8%

Theo thông kê một số nước Âu – Mỹ

*Do sai phạm trong công tác thiết kế: 51%

* Do sai phạm trong công tác thi công: 40%

1.2.4.1 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 đếnviệc 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, )

1.2.4.2 Những sai sót trong công tác thiết kế.

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 kếcông 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, khíhậu để có những thông tin ban đầu phục vụ cho việc đưa ra giải pháp kết cấu hợp lý, tínhtoán tải trọng, nội lực, cấu tạo chi tiết

2 Giải pháp kết cấu và vật liệu sử dụng.

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

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 tầnghầm 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 khôngđúng, ví dụ: ; đơn giản hóa sơ đồ không đúng dẫn đến nội lực thực sự xuất hiện vượt tầmkiểm soát của thiết kế (Ví dụ về dầm các khung biên, xuất hiện thêm giá trị Mxoắn trongkhi 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 Hoặckhi 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 thứctính toán dành cho những cấu kiện cơ bản: Ví dụ các cấu kiện chịu nén sử dụng khiN≥0.1RbAb Hoặc trong các dầm của nhà nhiều tầng ngoài M,Q còn có thể xuất hiện lựckéo (N), cần phải tính toán như cấu kiện chịu kéo lệch tâm Chiều dài tính toán của cộttrong các khung 01 nhịp lấy sai (0.7H) thực tế cần phải lấy (1.2-1.5)H, do vậy kết quảthiết 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) đangđược sử dụng khá phổ biến, tuy nhiên cường độ chịu kéo lại không thỏa mãn theo yêu cầuứng 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 sớmvới 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

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

3

ngầm có khả năng ăn mòn cao; các công trình ven biển với chiều cao dầm thấp, xuất hiệncác vết nứt ngay từ đầu)

1.2.4.3 Những sai sót do thi công.

1 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 côngkhông 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

lỗ rỗng trong bê tông

3 Bề mặt bê tông bị nứt.

- Do co ngót: chất lượng xi măng, cốt liệu không tốt, bảo dưỡng không kịp thời: (1-5h saukhi đổ BT) co ngót mạnh gây ra nứt

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

5 Cốt thép bẩn, han gỉ, sai vị trí, thiếu, nhầm lẫn chủng loại.

6 Chất lượng thi công các lớp phủ không đảm bảo với những kết cấu trong MT ăn mòn

mạnh

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

1 Sử dụng công trình không đúng với chức năng ban đầu

2 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

3 Sửa chữa cải tạo tùy tiện, làm

thay đổi sơ đồ chịu lực ban đầu

4 Không có kế hoạch bảo trì đúng

hạn

Tham khảo đồ thị trên để thấy rõ

điều này

1.3 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 nhânkhác 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 thicông

- 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 cảithiện về mặt chịu tải trọng cũng như công năng nhằm đảm bảo an toàn, tăng tuổi thọ hoặctăng 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 khảosát, thiết kế có những đặc điểm khác so với việc làm xây mới công trình Do vậy, cầnđánh giá đúng tính chất, nguyên nhân và mức độ hư hỏng của công trình, xác định đượcmục đích và yêu cầu của công tác sửa chữa, gia cố sẽ quyết định tính đúng đắn cho cácgiải pháp được lựa chọn

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

Cơ sở đánh giá theo TCVN 9381: 2012 – “Hướng dẫn đánh giá mức độ nguy hiểm củakết cấu nhà” Việc đánh giá theo phương pháp đánh giá tổng hợp, dựa trên mức độ nguyhiểm 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 trong tiêu

chuẩn này Theo tiêu chuẩn, 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

 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 bịảnh hưởng

 Khả năng chịu lực của kết cấu cơ bản đạt yêu cầu

 Công trình đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC KHẢO SÁT, THIẾT KẾ (4 tiết)

2.1 Mục đích của công tác khảo sát

1 Xác định tình trạng kỹ thuật của các cấu kiện, kết cấu và toàn nhà, đánh giá định lượngcác đặc trưng hiện trạng của cấu kiện, kết cấu có kể đến sự thay đổi của chúng theo thờigian Cụ thể hơn là: đánh giá đúng tính chất và mức độ hư hỏng của kết cấu công trìnhBTCT, tìm ra được nguyên nhân gây ra các hư hỏng đó

2 Đánh giá được khả năng chịu tải thực tế còn lại của công trình

Việc khảo sát đánh giá tình trạng công trình được thực hiện theo tiêu chuẩn hiện hành(TCVN 9381:2012)

2.2 Nội dung

Nội dung của công tác khảo sát bao gồm:

- Hiện trạng về hệ kết cấu (kết cấu chịu lực và bao che)

- 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

2.2.1 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 ảnhhưởng trực tiếp những tác động bất lợi của môi trường, của những tác dụng cơ học vànhững 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 đạcbằng những thiết bị hay phương tiện đơn giản, hoặc kết hợp sử dụng các dụng cụ đochuyên 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 mậtthiết 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 độcứng 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, xácđịnh chuyển vị nghiêng của từng trục góc hoặc vị trí trục đặc trưng khác trên các mặtđứng 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 vớichất lượng công trình:

+ Về mức độ thu hẹp tiết diện làm việc của cấu kiện Từ đó suy ra sự ảnh hưởngnứt đến khả năng chịu lực của kết cấu

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

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

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 – biếndạng 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 địnhtình trạng nguy hiểm của bộ phận kết cấu hay tổng thể công trình

Sau khi xác định sơ đồ kết cấu chịu lực chính của nhà sẽ chỉ ra những vùng, những cấukiện cần khảo sát, phục vụ cho công tác khảo sát chi tiết ở bước tiếp theo

2.2.2 Khảo sát chi tiết.

Khảo sát chi tiết nhằm mục đích xác định chính xác lại sơ đồ kết cấu của công trình, kíchthước các cấu kiện, tình trạng của vật liệu và kết cấu tổng thể Khi khảo sát chi tiết cần sửdụng 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 bêtrong bê tông: vị trí, đường kính, lớp bê tông bảo vệ Để xác định được các chỉ tiêu nàycần sử dụng các thiết bị dò từ

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 thíchhợp để xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông và cốt thép Có hai phương pháp đểxác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu: phương pháp thí nghiệm phá hoại và phương phápthí nghiệm không phá hoại

- Với phương pháp thí nghiệm phá hoại: Các mẫu vật liệu bê tông được lấy trực tiếp từcông trình bằng biện pháp khoan lấy lõi, đường kính mẫu khoan D=50-100mm, chiều caomẫu H≥D khi cần xác định chỉ tiêu về cường độ nén; H=4D khi cần xác định mô đun đànhồi Để phản ánh đúng chất lượng thực trạng vật liệu và không ảnh hưởng đến kết cấucông trình, cần chọn các vị trí có ứng lực ít nhất Với các mẫu vật liệu thép: việc xác địnhcác chỉ tiêu cơ lý bằng phương pháp thí nghiệm hoại chỉ được tiến hành khi thực sự cầnthiết, thông thường với thép chỉ cần kiểm tra về khả năng ăn mòn bằng phương phápkhông phá hoại cụ thể là phương pháp điện thế kiểm tra khả năng thép bị ăn mòn Trongtrường hợp bắt buộc phải lấy mẫu kiểm tra: cần chống đỡ kết cấu đảm bảo, đục bỏ lớp bêtông 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 tuyđạt 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 rằngsau 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 lýtác động cơ học (va chạm – bật nảy) và vật lý khác (siêu âm, phóng xạ, ) lên đối tượngthí nghiệm Độ chính xác của phương pháp này sai số từ 10-20% so với phương pháp pháhủy mẫu, nhưng việc thực hiện lại nhanh chóng, đơn giản, rất thuận lợi cho việc xác địnhtính đồng nhất của vật liệu cho các kết cấu và cho toàn bộ công trình Sử dụng các thiết bịnảy va chạm và siêu âm cho phép xác định được cường độ của bê tông trên các kết cấucông trình Sử dụng các thiết bị siêu âm, đo phóng xạ cho phép xác định các khuyết tật, lỗrỗng và khe nứt trong kết cấu BTCT

7

Những kết quả kể trên cùng với thông tin nhận được từ kiểm tra cấu kiện, kết cấu lànguồn cung cấp đầu vào cho thiết kế để tính toán kiểm tra lại khả năng chịu lực và sự làmviệc 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 vếtnứt 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.Phần trình bày khảo sát chi tiết sau đây sẽ cho thấy các công việc cụ thể cần thực hiện và

mô tả một số biểu hiện nguy hiểm khi đánh giá các kết cấu cụ thể

Khảo sát chất lượng bên trong cần chọn một số trong những kết cấu cơ bản thuộc côngtrình gồm:

a Kiểm tra kết cấu móng

+ Căn cứ đặc điểm chung công trình và đặc điểm riêng của hệ kết cấu móng, xác định vịtrí, số lượng móng cần khảo sát

+ Đào hố móng để bộc lộ hầu hết những chi tiết cơ bản của móng để tiến hành kiểm trakích thước, cấu tạo và chất lượng móng

b Khảo sát hiện trạng chất lượng kết cấu chịu lực phần thân công trình

Lựa chọn theo nguyên tắc cần và đủ nhằm khai thác thông tin phục vụ đánh giá và kếtluận về hiện trạng chất lượng công trình theo mục tiêu kiểm định

Kết cấu khung BTCT

Đối với kết cấu BTCT nói chung, nội dung khảo sát đầy đủ thường qua 2 bước:Khảo sát cốt thép bằng phương pháp điện từ và kiểm tra chất lượng BT bằng phươngpháp thí nghiệm không phá hoại Trường hợp cụ thể có thể lấy mẫu khoan hiện trường

Khảo sát bộ phận chịu lực và bộ phận bao che

Khảo sát chất lượng vật liệu mái, các hiện tượng thấm dột, mủn, xốp, gãy nát.Đặc biệt lưu ý chiều dày cấu tạo các lớp chống nóng, chống thấm

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 > 10mmhoặc 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

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

 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 ngangmột 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 ứngtác 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 sátchi tiết đã nói ở trên, các tải trọng và tác động thực tế mà công trình đang phải chịu Viêctính toán kết cấu được thực hiện theo giai đoạn đàn hồi nhưng phải xét đến các khu vựcxuất hiện khớp dẻo do kết cấu đã bị nứt Thông qua kết quả tính toán kiểm tra khả năngchịu tải của hệ kết cấu sẽ xác định được các kết cấu nguy hiểm như đã nói ở trên Đồngthời căn cứ vào kết quả tính toán có thể đề xuất thí nghiệm thử tải tĩnh tại hiện trường chonhững kết cấu còn nghi ngờ như: tình trạng ăn mòn của kết cấu chưa rõ, độ cứng của cácliên kết, những khuyết tật còn tiềm ẩn chưa phát hiện được(vị trí khó khăn trong quá trìnhkhảo sát) hoặc tác động tương hỗ của các kết cấu liên quan

2 Đánh giá tình trạng nguy hiểm của công trình.

Cơ sở đánh giá theo TCVN 9381:2012 – “Hướng dẫn đánh giá mức độ nguy hiểm của kếtcấu nhà”

Việc đánh giá theo phương pháp đánh giá tổng hợp, dựa trên mức độ nguy hiểm của cáccấu 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 = n d / n * 100% (1) Trong đó:

fdm – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong nền móng;

n d – số cấu kiện nguy hiểm;

esdm – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu bao che;

n d – số cấu kiện nguy hiểm;

 – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

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

% 25

% 30 1



b

30%

% 30

% 5

% 5

b

 – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp b;

 – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

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

% 100

% 25

% 5 0

% 5

% 5

c

 – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp c;

 – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

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

% 70

%

3 0 0



d

100%

% 100

% 30

% 30

d

 – hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp d;

 – tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

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:

 – 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)

 – 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:

 – 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:

 – 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

 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 bịảnh hưởng

 Khả năng chịu lực của kết cấu cơ bản đạt yêu cầu

 Công trình 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 rõcác nguyên nhân gây ra tình trạng nguy hiểm đó để có được những kết luận và kiến nghịhợp lý

2.2.4 Kết luận và kiến nghị hướng xử lý.

11

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

Hướng xử lý: Tham khảo theo bảng sau đây

Mức độ

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 hiểmcục bộ, nhưng kết cấu chịu lực chưa bị ảnhhưởng, khả năng chịu lực của kết cấu cơ bảnđạt yêu cầu, công trình đáp ứng được yêu cầu

Sửa chữa lớn

Cấp D

Khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực khôngđáp 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.

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 vậnhành liên tục của công trình hoặc nếu có dừng thì chỉ được dừng trong thời gian hạn chếNên 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 tăngkhả năng chịu tải và giảm nhẹ kết cấu gia cố có thể dùng kết cấu ứng lực trước DùngBTCT 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 vớiviệc xử lý chống ăn mòn Trước khi sửa chữa, gia cố cần phải làm sạch kết cấu cũ khỏitác 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 tạihiện trường trong quá trình thi công để kịp giải quyết các yêu cầu đột xuất có thể xảy ra.

13