BG sửa CHỮA, GIA cố kết cấu CÔNG TRÌNH

BÀI GIẢNG MƠN HỌC: Sưa ch÷a, gia cè kÕt cÊu công trình (15 TIT) Chng Khỏi nim chung (2 tiết) 1.1 Các ngun nhân gây hư hỏng cơng trình Bao gồm yếu tố tác động học, lý học hóa học diễn q trình xây dựng sử dụng cơng trình; sai sót công tác khảo sát, thiết kế thi công khơng kịp thời tu q trình vận hành cơng trình - Các tác động học bao gồm: Các loại tải trọng tác dụng lên cơng trình - Các tác động lý hoá học bao gồm: Tác dụng nhiệt độ, độ ẩm, lún không đều, chấn động, mơi trường ăn mòn hố học, điện hố… - Các sai sót cơng tác khảo sát thiết kế: + Số liệu thiếu xác thực tình hình địa hình, địa chất, thuỷ văn; số liệu khí hậu, qui mơ tính chất cơng trình lân cận… + Trong thiết kế, việc áp dụng giải pháp kết cấu móng khơng phù hợp, chưa đề cập đầy đủ dạng tải trọng xảy ra; tính tốn sai; sử dụng vật liệu khơng thoả đáng… - Các sai sót q trình thi công: Là nguyên nhân quan trọng làm giảm chất lượng cơng trình (rất nhiều: lớp bảo vệ khơng đúng, đặt sai không yêu cầu cấu tạo 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 u cầu…) - Chế độ bảo dưỡng cơng trình trình vận hành ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ cơng trình, đặc biệt cơng trình cơng nghiệp * Tham khảo: 1.1 Tác động mơi trường khí hậu thời tiết 1.1.1 Tác động thay đổi nhiệt độ khơng khí 1.1.2 Ảnh hưởng độ ẩm Co ngót bê tơng nặng chuyển từ trạng thái ẩm sang khô (khi BT đóng rắn) khoảng 400-800microstrains (x10-6mm/m) 1.1.3 Bê tơng chịu tác động băng giá - Các cơng trình vùng lạnh (Sa Pa; Lạng Sơn) - Các cơng trình đông lạnh nhiệt độ yêu cầu -150C, cho dù có lớp bảo ơn kết cấu BTCT chịu nhiệt độ 00C Ở nhiệt độ âm này, lượng nước dư BT bị đóng băng, thể tích tăng lên, chèn ép vào BT, gây nứt vỡ BT 1.2 Tác động nhiệt độ cao (4000C-12000C) Các nghiên cứu cho thấy nhiệt độ tăng cao cường độ BT giảm xuống, thể tích tăng lên Sự chênh lệch nhiệt độ phía bị đốt nóng 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 ăn mòn hóa học 1.3.1 Ăn mòn bê tơng a Hòa tan Ca(OH)2 CO2 thấm vào BT, muối có nước mềm hòa tan Ca(OH)2 làm giảm độ kiềm BT, BT khả bảo vệ cốt thép b Ăn mòn axit, bazơ, muối với chất dễ hòa tan Ca(OH)2 nCaOmSiO2 thành phần đá xi măng Dạng ăn mòn tiến từ ngồi vào làm giảm kiềm BT c Do muối sinh phản ứng ăn mòn với thành phần xi măng tạo thành chất kết tinh tích tăng lên hai lần, chèn ép làm vỡ BT 1.3.2 Ăn mòn cốt thép BT Đây trình điện hóa Nó phụ thuộc vào độ pH BT Ngồi BT có hàm lượng Clorit cao pH cao xảy ăn mòn cốt thép 1.4 Sự hư hỏng, phá hoại chịu lực Mỗi cấu kiện chịu nội lực khác có dạng thức phá hoại khác Biến dạng cực hạn BT vùng kéo 2.10-4; biến dạng cực hạn BT vùng nén chịu nén tâm 2.10-3; nén lệch tâm, uốn 3.5x10-3 1.5 Những sai sót công tác khảo sát, thiết kế, thi công, vận hành khai thác cơng trình Ngun nhân do: Yếu lực chuyên môn, thiếu kiến thức chuyên môn, thiếu thông tin lĩnh vực xây dựng Thay vật liệu chất lượng, khơng kiểm sốt chất lượng vật liệu đầu vào dẫn đến vật liệu xây dựng không đáp ứng yêu cầu đề 1.5.1 Những sai sót khâu khảo sát - Cung cấp số liệu khơng xác tiêu lý đất - Chiều sâu khảo sát chưa đủ (thông thường quy định chiều sâu khảo sát 1.5Hcơng trình; gặp đất yếu cần tăng thêm chiều sâu khảo sát.) - Các số liệu nước ngầm, động thái tính chất hóa học nước ngầm ảnh hưởng đến việc ăn mòn BT cốt thép Những sai sót dẫn đến giải pháp móng cơng trình khơng đảm bảo (KNCL, chống ăn mòn, ) 1.5.2 Những sai sót công tác thiết kế 1.5.2.1 Những số liệu ban đầu Những số liệu ban đầu pháp lý để người thiết kế sử dụng việc thiết kế cơng trình Các số liệu ban đầu là: Xuất phát từ chức sử dụng cơng trình; tài liệu khảo sát địa chất, thủy văn, khí hậu để có thơng tin ban đầu phục vụ cho việc đưa giải pháp kết cấu hợp lý, tính tốn tải trọng, nội lực, cấu tạo chi tiết 1.5.2.2 Giải pháp kết cấu vật liệu sử dụng Giải pháp kết cấu móng: Nguyên nhân gây cố cơng trình sai sót giải pháp móng chiếm tới 61%, nguyên nhân gây cố giải pháp kết cấu phần thân chiếm 39% Do cần đặc biệt ý đến giải pháp móng cơng trình Giải pháp kết cấu phần thân a Các giải pháp tổng thể: (BTCT toàn khối, BTCT lắp ghép, BTCT ứng lực trước) * BTCT tồn khối: Có độ cứng, bậc siêu tĩnh cao lại nhạy cảm với lún lệch thay đổi nhiệt độ, tính tốn khơng kể đến tác động gây cố cho cơng trình (Ví dụ chiều dài cơng trình lớn chịu thay đổi nhiệt độ, ví dụ sàn tầng hầm đất đầm chặt, xảy lún ) * BTCT lắp ghép: nhạy cảm với lún lệch nhiệt độ, lại chịu xâm thực môi trường mạnh vị trí mối nối, làm cơng trình nhanh chóng hư hỏng * BTCT ứng lực trước: Đặc biệt ý bảo vệ chống ăn mòn cho CT ứng lực trước, đặc biệt cơng trình ven biển, cơng trình điều kiện ăn mòn cao Ngồi ý đầu neo lực căng lớn gây nứt vỡ cục b Các giải pháp chi tiết: * Sơ đồ tính tốn xác định nội lực, tổ hợp nội lực Sự cố hư hỏng xảy ra: - Do xác định sơ đồ tính sai: Thay liên kết thực liên kết lý tưởng khơng đúng, ví dụ: ; đơn giản hóa sơ đồ không dẫn đến nội lực thực xuất vượt tầm kiểm sốt thiết kế (Ví dụ dầm khung biên, xuất thêm giá trị M xoắn tính tốn đơn giản khơng có) - Do xây dựng hình bao nội lực chưa đủ tổ hợp tải trọng - Khơng kiểm sốt nội lực xuất chương trình tính tốn cung cấp Hoặc có cố phần mềm gây ra, khơng giải thích làm chủ * Tính tốn cấu tạo chi tiết - Tính tốn thiếu khơng đề cập đủ nội lực xuất hiện, giới hạn áp dụng cơng thức tính tốn dành cho cấu kiện bản: Ví dụ cấu kiện chịu nén sử dụng N≥0.1RbAb Hoặc dầm nhà nhiều tầng ngồi M,Q xuất lực kéo (N), cần phải tính toán cấu kiện chịu kéo lệch tâm Chiều dài tính tốn cột khung 01 nhịp lấy sai (0.7H) thực tế cần phải lấy (1.2-1.5)H, kết thiết kế không đủ khả chịu lực - Bê tông cấp độ bền chịu nén (B) hay mác theo cường độ chịu nén cao (M500-800) sử dụng phổ biến, nhiên cường độ chịu kéo lại không thỏa mãn theo yêu cầu ứng với M, tính tốn theo trạng thái giới hạn II với kết cấu BTCT tồn khối thường trọng, cấu kiện chịu uốn thường xuất vết nứt từ sớm với chiều rộng vượt giới hạn, nguyên nhân gây hư hỏng cho BTCT - Cấu tạo chi tiết không hợp lý: + Quá nhiều thép, không đủ lực dính xung quanh thép; + Thanh thép không duỗi thẳng đặt vào 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 cơng nghiệp bố trí bu lơng liên kết thừa); liên kết kết cấu thép với BTCT đặc biệt với dầm mái dốc, xuất lực xô ngang mà thiết kế ban đầu khơng tính đến + Khơng có giải pháp bảo vệ chống ăn mòn: Chống ăn mòn cho giai đoạn đầu quan trọng nhiều chống ăn mòn giai đoạn bảo trì (Ví dụ cọc ép điều kiện nước ngầm có khả ăn mòn cao; cơng trình ven biển với chiều cao dầm thấp, xuất vết nứt từ đầu) 1.5.3 Những sai sót thi cơng - Mác bê tông không đảm bảo theo yêu cầu thiết kế: Đây chủ định thi công công tác đảm bảo chất lượng thi công không tốt: Chất lượng tỷ lệ thành phần không thỏa đáng, xi măng phẩm chất, cốt liệu không sạch, đầm không kỹ, bảo dưỡng không tốt - Bê tông bị rỗ: Rỗ bề mặt khơng khí nước tụ lại thành ván khn, đầm khơng kỹ bỏ sót, vữa bê tơng bị khô, bê tông bị phân tầng, ván khuôn không kín khít để chảy xi măng; chỗ nối cốt thép không uốn tiêu chuẩn, chồng cốt thép nhiều, bê tông không lọt vào, nguyên nhân để lại lỗ hổng lớn kết cấu Các chi tiết nút liên kết cốt thép uốn, bố trí khơng đắn làm cho hình thành lỗ rỗng bê tơng - Bề mặt bê tơng bị nứt: Do co ngót, chất lượng xi măng, cốt liệu không tốt, bảo dưỡng không kịp thời (1-5h sau đổ BT), co ngót mạnh gây nứt - Công tác ván khuôn chưa tốt: nước XM, võng kết cấu - Cốt thép: Bẩn, han gỉ, sai vị trí, thiếu, nhầm lẫn chủng loại - Chất lượng thi công lớp phủ: Không đảm bảo với kết cấu môi trường ăn mòn mạnh 1.6 Tình trạng khai thác cơng trình cơng tác bảo trì - Sử dụng cơng trình khơng với chức ban đầu - Sử dụng công trình thiếu ý thức: gây va chạm mạnh gây sứt vỡ BT, làm đổ vương vãi hóa chất gây ăn mòn - Sửa chữa cải tạo tùy tiện, làm thay đổi sơ đồ chịu lực ban đầu - Khơng có kế hoạch bảo trì hạn 1.2 Đối tượng sửa chữa , gia cố cải tạo cơng trình - Những cơng trình sử dụng lâu năm bị xuống cấp tác động nhiều ngun nhân khác tải trọng, khí hậu, hố chất ăn mòn, cố… gây nên - Những cơng trình bị hư hỏng sai sót khâu khảo sát, thiết kế thi công - Những cơng trình nhu cầu thay đổi sử dụng cải tiến công nghệ, đổi thiết bị, thay đổi công năng,… dẫn đến thay đổi sơ đồ kết cấu, thay đổi tải trọng - Những cơng trình có nhu cầu mở rộng mở rộng mặt bằng, nâng thêm chiều cao, nâng thêm tầng… → Như vậy, việc gia cố, sửa chữa cải tạo đề cập đến cơng trình có nhu cầu cải thiện mặt chịu tải trọng công nhằm đảm bảo an toàn, tăng tuổi thọ tăng hiệu sử dụng cơng trình * Cũng xây mới, việc gia cố, sửa chữa cải tạo cơng trình có sẵn phải qua khâu khảo sát thiết kế, sau tiến hành thi cơng Tuy nhiên cơng tác khảo sát, thiết kế có đặc điểm khác so với việc làm xây cơng trình Do vậy, cần đánh giá tính chất, ngun nhân mức độ hư hỏng cơng trình, xác định mục đích u cầu cơng tác sửa chữa, gia cố định tính đắn cho giải pháp lựa chọn 1.3 Đánh giá tính chất mức độ hư hỏng cơng trình Có dạng hư hỏng: a Hư hỏng thấy được: Thể sút khả chịu tải kết cấu giảm tính sử dụng so với ban đầu, chẳng hạn kết cấu xuất vết nứt biến dạng vượt giới hạn cho phép, mái bị dột, khu WC bị thấm nước, lớp ốp, lát bị bong, rộp… gọi H - mức độ hư hỏng cơng trình (%), ei - mức độ hư hỏng cấu kiện thành phần i (%), ti - tỉ lệ giá thành cấu kiện i so với giá thành toàn cơng trình, n ta có: H  t e i 1 i i (%) 100 Khi H > 80% coi cơng trình hồn tồn bị phá huỷ b Hư hỏng không thấy được: Việc đánh giá dựa sở: - Mức độ giảm giá cơng trình tiến khoa học kỹ thuật giá xây dựng hạ xuống đánh giá hiệu số vốn đầu tư thời điểm xây dựng công trình thời điểm khảo sát để sửa chữa, gia cố - Mức độ bất hợp lý mặt sử dụng đánh giá phụ phí để dỡ bỏ phần bất hợp lý cơng trình → Kết hợp dạng hư hỏng để đánh giá toàn diện mức độ hư hỏng cơng trình * Tham khảo: * ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CƠNG TRÌNH Sau có số liệu từ khảo sát chi tiết chất lượng trạng hệ kết cấu, cần đánh giá tình trạng cơng trình Việc đánh giá tình trạng cơng trình theo hai bước Đánh giá tình trạng nguy hiểm kết cấu Biểu nguy hiểm kết cấu qua đặc trưng sau: Đối với phần móng: Tình trạng nguy hiểm: (Để có số liệu phục vụ cho việc đánh giá nguy hiểm, cần phải có số liệu quan trắc khoảng thời gian hợp lý theo tiêu chuẩn quan trắc lún) Lún lớn- Giá trị lún > 2mm/tháng tháng liên tục Lún kèm theo trôi trượt - Chuyển vị ngang > 10 mm Lún lệch giới hạn tiêu chuẩn thiết kế gây nứt tường có bề rộng > 10mm độ nghiêng cục nhà > 1% Tình trạng móng nguy hiểm: Khả chịu lực 2mm/tháng tháng liên tục Tình trạng nguy hiểm kết cấu BTCT Về khả chịu lực: Khả 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 nhịp dầm chạy dài lên 2/3 chiều cao dầm, bề rộng vết nứt > 0,5mm Hoặc gối tựa xuất nứt xiên bề rộng >0.4mm vị trí cốt thép chịu lực có vết nứt ngang xiên bề rộng >1mm Bản sàn: nứt chịu kéo có bề rộng > 0.4mm Đáy đổ 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 tơng bảo vệ bong tróc Hoặc có vết nứt ngang bên có bề rộng >1mm Độ nghiêng: Độ nghiêng cột, tường >1% Các hư hỏng khác: Lớp BT bảo vệ cấu kiện chịu nén, uốn bị bong rộp, nhiều chỗ cốt thép chịu lực bị ăn mòn lộ Chiều dài đoạn gối dầm, sàn < 70% giá trị quy định Trong biểu nguy hiểm nói trên, ngồi biểu rõ rệt mặt ngồi võng, nứt có biểu tiềm ẩn bên là: Khả chịu lực Cần gia cường thêm cốt thép bên phun vữa bê tông lên - Mặt khe nứt cần gia công để chống thấm nước cốt thép gia cường không bị xâm thực b) Phương pháp liên kết khe nứt đơn cách k o áp phía ngồi: - Dùng giằng kéo áp hai phần khe nứt lại với Phương pháp có lợi đinh giằng đinh giằng cho phép khe nứt toác rộng thêm chút - Nếu bên mặt kết cấu không cản trở, bố trí giằng kéo áp hai mặt, cặp liên kết với neo đặt xuyên kết cấu bê tông cốt thép - Nếu có bề mặt khơng bị cản trở, dùng bu lơng neo giằng thép góc neo giằng - Chiều dài giằng nên khác không nên vng góc với hướng chủ yếu khe nứt Tránh làm tăng cường độ kéo kết cấu trước xử lý xong III) Kỹ thuật sửa chữa rò rỉ, thấm nước qua bê tông 1) Sữa chữa nước thấm khỏi bể chứa: - Tùy theo tình trạng hư hỏng tốc độ rò rỉ để sử dụng biện pháp sửa chữa khác + Làm lớp trát láng phụ thêm bên bể chứa để thay phần toàn lớp trát cũ + Phun vữa mặt 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 phương pháp trên: + Dùng lớp trát hiệu nhất, cần đảm bảo thành phần vữa đặc bảo dưỡng tốt để tránh nứt + Biện pháp phun vữa tốt đòi hỏi kỹ thuật thi công cao + Biện pháp đắp đất sét kết hợp với phương án có hiệu tốt + Biện pháp làm vỏ bê tông cốt thép dùng biện pháp tường đất sét khơng thực - Các ngun nhân gây rò rỉ: Hư hỏng lớp trát Vữa mạch xây khơng 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 vữa xi măng: - Các bước tiến hành: + Trên mặt tường đục lỗ sâu 10 – 15 cm + Gắn ống sắt vữa xi măng mau ninh kết Các ống cách khoảng 60cm đặt dốc 10-15 độ để sau khỏi bị vữa lấp kín + Phụt vữa làm nhiều đợt giảm lượng vữa tiêu hao, chảy phòi ngồi Chờ vữa lắng đọng bịt lỗ rỗng lớn, tiếp tục vữa lần - Thời gian ngừng đợt – tiếng - Sau xong khoảng 1-2 ngày, nên lại lần thứ hai để kiểm tra - Phụt vữa từ dần lên trên, thấy vữa xuất ống tạm ngừng bơm, bịt ống nút gỗ chuyển sang ống thứ hai - Nếu bê tơng bị nứt sợi tóc lan tràn vữa độ – 10cm, áp lực lớn - Nếu bề rộng khe nứt khoảng 2-3cm, vữa xi măng lỏng với áp lực 4-5atm ăn sâu vào kết cấu - Nếu khe nẻ đường thông lớn 3mm, vữa thấm qua kết cấu dễ dàng với áp lực nhỏ, bán kính lan tràn tới 30-40cm Chương Gia cố kết cấu khác (3 tiết) Gia cố kết cấu gạch đá 1.1 Tình trạng hư hỏng nguyên tắc gia cố Tính chất mức độ hư hỏng kết cấu gạch đá phụ thuộc vào yếu tố tác động lên cơng trình Những hư hỏng loại kết cấu gồm: a Sự xuất vết nứt - Do tượng lún khơng móng, có dạng lún bản: + Lún võng: Các vết nứt thường xuất phát từ phần cơng trình thường tập trung vào khoảng (hình 4.1a) Hình 4.1 Các dạng lún phân bố Hình 4.2 Các dạng vết nứt vết nứt + Lún vồng: Các vết nứt thường xuất phát từ phần (mái) cơng trình phân bố tương đối đặn theo chiều dài cơng trình, đầu thường xuất vết nứt xiên (hình 4.1b) + Lún trượt: Các vết nứt thường tập trung phạm vi công trình bị trượt (hình 4.1c) - Do biến dạng lớn kết cấu đỡ tường: Các dầm tường, lanh tô cửa…không đảm bảo khả chịu tải vượt biến dạng cho phép Các vết nứt thường xuất phát từ mặt dầm tường (hình 4.2a) - Do tải trọng tập trung lớn: Lực tập trung có xu hướng xé rách trụ, mảng tường tiếp giáp Các vết nứt xiên tập trung vào điểm tác dụng tải trọng (hình 4.2b) Mảng tường lỗ cửa chịu nén mức, không đủ khả chịu tải, vết nứt xuất thẳng đứng (hình 4.2c) - Do vượt giới hạn chịu kéo kết cấu xuất ứng suất kéo tải trọng động đất, gió bão, bom đạn cố công nghệ Các vết nứt thể mặt vữa trát ngồi có vết nứt nhỏ, lớp vữa lại có độ co giãn tốt nên không thấy vết nứt lớp vữa cần phải khảo sát thêm phạm vi tiếp nối với vết nứt thấy rõ b Tường bị nghiêng Có thể thiếu giằng ngang, lực đẩy kết cấu đỡ mái, đất bị lún lệch thi công sai từ đầu c Tường bị ẩm ướt thường xuyên Xảy cơng trình nằm vùng có mực nước ngầm cao Do cơng trình bị lún, lớp vữa chống thấm mặt móng chìm mặt tạo điều kiện cho nước ngầm thẩm thấu lên phía tường cơng trình khơng ốp, lát tốt làm cho nước thấm vào chân tường mao dẫn lên Khi tường bị ẩm ướt, gạch vữa bị mủn theo thời gian nên khả chịu tải bị giảm d Do chất lượng vật liệu không đảm bảo: Gạch vữa khơng đủ cường độ khối xây không đảm bảo khả chịu tải làm việc lâu dài e Do cơng trình làm việc mơi trường ăn mòn Trong mơi trường ăn mòn, tính chất lý vật liệu giảm nhanh chóng, nhiều lớp trát bị bong, gạch đá bị mủn, thường xuyên ẩm ướt khả chịu tải bị giảm Ngồi hư hỏng có hư hỏng bất hợp lý sử dụng * Nguyên tắc chung: - Loại trừ nguyên nhân gây hư hỏng loại trừ tác nhân gây ăn mòn, xử lý vết nứt sau loại trừ tượng lún không - Tận dụng khả chịu nén khối xây, tránh để xẩy dạng ứng suất khác ứng suất kéo - Liên kết chặt chẽ kết cấu gia cố với kết cấu gia cố, đảm bảo làm việc đồng thời - Vật liệu để gia cố gạch đá, BTCT thép .1.2 Gia cố tường gạch - Gia cố vết nứt: Phân biệt rõ nguyên nhân gây nứt, mức độ trầm trọng vết nứt, vết nứt ổn định hay phát triển Nếu ổn định gia cố phương pháp sau: + Dùng thép tròn Ø6  Ø12 có dạng , đầu nhọn đóng vào tường vắt qua 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 mảng tường bên vết nứt nên gia cố chốt BTCT đặt vng góc với vết nứt Bề dầy chốt bề dầy tường Bê tơng chốt có B ≥ B12,5; thép Ø6  Ø8 - loại AI; khoảng cách chốt từ 500  700 mm (hình 4.3b) Trường hợp vết nứt hoạt động, cần tiến hành xử lý nguyên nhân gây nứt trước gia cố - Đối với tường bị ẩm tượng thẩm thấu: Để cách ly nguồn nước thẩm thấu lên trên, cách tốt tạo hệ giằng BTCT chân tường nơi tiếp xúc với độ ẩm Trước đổ bê tông giằng cần trát lớp vữa chống thấm xi măng cát mác 100 dày 15  20 mm - Trường hợp khối xây bị mủn: Nếu nặng, nên phá bỏ làm lại gia cố phức tạp, tốn mà hiệu không cao Trường hợp bị nhẹ xử lý theo nguyên tắc chung - Trường hợp tường bị nứt ứng suất kéo: (kết cấu tường chắn bể chứa) gia cố vách chống Nếu bị nghiêng, cần có biện pháp để trở lại cân gia cố cục - Gia cố tường cách xây ốp: để tăng cường khả chịu tải Để đảm bảo tham gia làm việc phần ốp thêm cần có liên kết vững phần tường cũ-mới đục lỗ tường cũ để xây câu tường vào, chèn lỗ bê tông Số lượng lỗ tuỳ theo chiều dầy tường (1,2 lỗ/m2) Lớp trát tường cũ phải cạo bỏ Lưu ý ốp thêm phần móng để có chỗ tựa tường hạn chế làm việc lệch tâm móng Hình 4.4 Gia cố tường 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), ốp BTCT vào tường cũ từ phía: Chiều dầy lớp ốp ≥ 40 mm; B ≥ B12,5; lưới thép Ø6 khoảng cách 150  200 mm có thép ngang Ø14  Ø18 xuyên qua tường nối lớp ốp bên cách 750 mm (hình 4.4) Hình 4.5 Cấu tạo đố tường BTCT - Gia cố tường đố BTCT: tường tăng thêm độ cứng khả chịu tải, đặc biệt có lợi chịu tải trọng ngang Kích thước khoảng cách đố phụ thuộc vào yêu cầu chịu tải tường Đố cấu tạo từ phía mặt tường, tạo thành trụ nhánh nhánh nối với thông qua ngang xuyên qua tường Cốt thép dọc đố có d ≥ 12 mm, đai Ø6a150 (hình 4.5) 1.3 Gia cố trụ gạch - Có loại trụ gạch: Trụ độc lập trụ liền tường - Có thể gia cố cách xây ốp thêm gạch tăng cường tiết diện trụ thường người ta ốp kết cấu BTCT thép hình Có thể ốp phía, phía, phía phía Các nhánh cột gia cố có chiều dầy ≥ 100 mm Cốt thép dọc đặt lớp lớp phụ thuộc chiều dầy tính tốn; đường kính ≥ 10 mm, đai thường dùng Ø6a150 (hình 4.6) Hình 4.6 Gia cố trụ tường cách ốp BTCT - Có thể gia cố trụ gạch vành đai: thường áp dụng cho trụ độc lập tiết diện vng chữ nhật có tỉ lệ cạnh ≥ 2,5 Kết cấu vành đai có tác dụng hạn chế nở hông nên làm tăng cường độ khối xây; thân kết cấu vành đai gồm thép dọc, bê tông vữa tham gia chịu lực với trụ Có loại kết cấu vành đai thường dùng: Vành đai thép hình, vành đai BTCT vành đai vữa lưới thép (đã nêu môn học kết cấu gạch đá gạch đá có cốt thép) * Tính tốn kết cấu gia cố theo tiêu chuẩn thiết kế hành kết cấu BTCT, kết cấu thép, kết cấu gạch đá gạch đá có cốt thép, chủ yếu tính với cấu kiện chịu nén tâm lệch tâm .2 Gia cố kết cấu th p 2.1 Tình trạng hư hỏng nguyên tắc gia cố - So với kết cấu BTCT kết cấu gạch đá, tình trạng xuống cấp kết cấu thép nhanh hơn, đặc biệt kết cấu mơi trường ăn mòn Nếu khơng có chế độ bảo dưỡng tốt bị hư hỏng nhiều - Dưới tác dụng tăng cường kéo dài tải trọng suốt trình vận hành dẫn đến tình trạng biến dạng dư lớn, đặc biệt ứng suất kết cấu vượt giới hạn chảy Hiện tượng ổn định thường xảy với chịu nén có độ mảnh lớn Khi chịu tác động lâu dài tải trọng rung động, kết cấu xuất tình trạng mỏi, thể vết nứt li ti kết cấu mối hàn liên kết, dễ dẫn tới phá hoại dòn Các liên kết bu lơng đinh tán dễ bị nới lỏng giảm khả chịu tải (dầm cầu trục, sàn đỡ thiết bị động lực…) Trong cơng nghiệp có phân xưởng chịu tác động trực tiếp nhiệt độ cao làm giảm tính chất lý thép mơđun đàn hồi, cường độ, dẫn đến biến dạng dư đáng kể Quan tâm tượng ăn mòn Đặc biệt nguy hiểm ăn mòn trạng thái chịu lực (hay gặp cơng trình cơng nghiệp hố chất) Ngồi cố gây sai sót thiết kế, thi cơng, tác động khí hậu, mơi trường ăn mòn, loại tải trọng, khơng đảm bảo qui trình bảo dưỡng nguyên nhân quan trọng dẫn đến hư hỏng kết cấu thép Thực tế quan sát cho thấy kết cấu đỡ mái, kết cấu kèo loại kết cấu bị hư hỏng phổ biến Sau đến loại dầm (dàn) cầu trục chịu tải trọng động lực cầu trục hoạt động Ngoài kết cấu cột, bị hư hỏng phần chân cột có ứng lực lớn, đồng thời nơi dễ tiếp xúc với tác nhân ăn mòn - Do yêu cầu sử dụng mới, đổi công nghệ kéo theo đổi thiết bị, sơ đồ kết cấu tải trọng khác đi, kết cấu cũ khơng phù hợp cần cải tạo, gia cố để đáp ứng * Nguyên tắc chung: Theo điều kiện - Tháo rời cấu kiện, gia cố lại chế tạo thay xưởng lắp lại vào vị trí cũ - Khơng tháo rời kết cấu làm việc cất dỡ phần tải trọng đáng kể so với trọng lượng thân - Không tháo rời kết cấu làm việc cất dỡ tải trọng khơng đáng kể so với trọng lượng thân Như điều kiện gia cố phức tạp 4.2.2 Các giải pháp gia cố a Giảm tải d ng kết cấu thay Có thể thực theo cách: - Giữ nguyên trạng kết cấu chịu lực giảm tải trọng sử dụng tải trọng kết cấu bao che Có nhiều cách giảm tải tuỳ theo trường hợp để áp dụng (hạn chế trọng lượng vật trục, thay đổi loại cầu trục nhẹ hơn, thay đổi phương tiện thiết bị với tải trọng hạn chế, thay vật liệu nhẹ với mái… ) - Đưa thêm kết cấu phụ tham gia chịu tải với kết cấu có (tăng thêm xà gồ, đặt thêm dầm…) b Tăng cường tiết diện Đây giải pháp thông dụng để tăng cường khả chịu tải kết cấu.(hình 4.7, 4.8, 4.9) Nội dung giải pháp ốp thêm thép vào sẵn có kết cấu cách hợp lý để tăng diện tích Sự làm việc đồng thời phụ thuộc vào liên kết chúng Có thể áp dụng liên kết hàn, bu lơng đinh tán Liên kết hàn hay dùng tương đối đơn giản dễ thực Việc tính toán gia cố thực theo trạng thái giới hạn Hình 4.7 Tăng cường tiết diện cấu kiện chịu kéo, nén 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 dây căng ứng lực trước Là giải pháp tương đối đơn giản để tăng khả chịu tải dầm Hệ thống dây căng neo mặt dầm Kết cấu neo xác định theo tính tốn Có thể bố trí dây neo đơn dây neo kép Gây ứng lực dây căng cách xiết bu lông (tăng đơ) cấu “níu chập” Dưới tác dụng ngoại lực hệ thống dây căng, ứng suất thớ thớ tiết diện dầm điều chỉnh đến giới hạn cần thiết Với kèo, ngồi tượng ăn mòn thép, tình trạng hư hỏng chủ yếu bị cong vênh, đặc biệt cong vênh mặt phẳng kèo Khi tháo dỡ để thay khó khăn với loại mái nặng, việc sử dụng dây căng ứng lực trước giải pháp phù hợp đạt hiệu đáng kể Dưới tác dụng hệ thống dây căng ứng lực trước, nội lực cánh bụng giảm nhiều Với cánh việc giảm nội lực khơng nhiều nên kết hợp dùng biện pháp tăng cường tiết diện - Gia cố cột chống ứng lực trước: nhằm mục đích tăng cường làm việc đồng thời cột kết cấu gia cố Ngay thời điểm gia cố, cột chịu tác dụng tải trọng mà không cần phải cắt bỏ giảm bớt Các chống ứng lực trước cấu tạo từ loại thép hình với tiết diện khác L,I,O, Việc gây ứng lực trước chống thực chỗ chế tạo sẵn nhà máy d Gia cố kết cấu th p cách thay đổi sơ đồ kết cấu Thay đổi sơ đồ kết cấu làm thay đổi trạng thái chịu lực thay đổi nội lực, tăng cường độ cứng, độ ổn định, nhằm tăng cường khả chịu tải kết cấu Các dạng thay đổi sơ đồ kết cấu: - Tăng thêm gối tựa: thường áp dụng cho kết cấu chịu uốn, gối tựa cứng gối tựa đàn hồi.(hình 4.10) - Thay đổi dạng liên kết: Để giảm bớt mômen nhịp dầm dàn theo sơ đồ tĩnh định, thay đổi cấu tạo nút liên kết gối tựa thành liên kết cứng, biến hệ thống dầm dàn đơn giản thành hệ thống dầm dàn liên tục (hình 4.11) Hình 4.11 Thay đổi dạng liên kết Hình 4.10 Sơ đồ đặt gối tựa bổ sung - Giảm độ mảnh cho cấu kiện chịu nén nhằm tăng hệ số uốn dọc làm tăng khả chịu tải Ví dụ giảm độ mảnh cánh xiên dàn theo hình thức dàn chia nhỏ, tăng thêm liên kết phụ để giảm bớt chiều dài tự cánh kết cấu dạng tháp, bổ sung thêm chéo để giảm bớt độ mảnh tương đương cột, với cột nhà công nghiệp tầng, theo phương dọc nhà, bố trí hệ thống giằng dọc cố định cấu trúc giằng chéo khoảng khối nhiệt độ nhà, bổ sung để khung cửa trời tham gia chịu lực hệ thống dàn, lợi dụng kết cấu cầu thang để làm giảm nhịp dầm, (hình 4.12) Hình 4.12 Hình thức giảm độ mảnh kết cấu chịu nén e Gia cố liên kết - Liên kết hàn: Để tăng cường khả chịu tải liên kết hàn thực cách tăng chiều dài đường hàn chiều cao đường hàn, tăng chiều dài chiều cao Đối với đường hàn có khuyết tật rỗ, nứt nên đục bỏ Những đường hàn bị gỉ nhiều, bẩn cần tẩy tới mặt kim loại hàn táp thêm chiều cao mối hàn Khi cấu kiện trạng thái chịu tác dụng tải trọng khơng bố trí đường hàn cắt ngang cấu kiện, đặc biệt cấu kiện chịu kéo Đối với dàn cần gia cố nút phía cánh trước đến cánh Đường hàn phải đạt chất lượng cao, cần cơng nhân có tay nghề cao để thực - Liên kết bu lông đinh tán: Dưới tác dụng lâu dài tải trọng, đặc biệt tải trọng động, liên kết bu lông đinh tán bị giảm yếu Thân đinh tán chuyển dịch lỗ đường kính lỗ bị nới rộng Việc thay đinh tán gặp nhiều khó khăn ảnh hưởng đến đinh tán lân cận, dẫn đến phải thay tồn số đinh tán có mối liên kết Hiện nay, để gia cố thường dùng bu lông cường độ cao có ứng lực trước Loại bu lơng không làm việc chịu cắt chịu ép mặt thành lỗ bu lông thường mà làm việc chịu kéo thân bu lơng Chương Chống ăn mòn cho kết cấu gia cố (1 tiết) Tác động mơi trường ăn mòn lên kết cấu xây dựng Mơi trường ăn mòn kết cấu xây dựng chia thành nhóm: - Mơi trường khí: Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào loại khí, nồng độ, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, lượng khí tiếp xúc, độ hồ tan khí nước… - Mơi trường lỏng: Mức độ ăn mòn phụ thuộc vào đặc tính môi trường (dung dịch axit, kiềm, muối, dung môi hữu cơ…), độ pH, nồng độ nhiệt độ, lượng cặn lắng đọng, tốc độ dòng chảy… 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 vật liệu, độ hoà tan, độ khuếch tán vật liệu, độ ẩm khơng khí, độ ẩm vật liệu, lưu lượng khơng khí thay đổi… Nói chung có chất rắn ăn mòn trực tiếp mà phải thơng qua độ ẩm khơng khí Mức độ ăn mòn cho tiêu chuẩn chung tiêu chuẩn ngành 5.2 Các giải pháp bảo vệ a Kết cấu BTCT gạch đá - Có dạng ăn mòn bê tơng chủ yếu: + Do tác dụng nước mềm thấm vào bê tông, hoà tan số thành phần cốt liệu, làm tăng độ rỗng bê tông, dẫn đến giảm cường độ bê tông Đồng thời độ kiềm bê tông giảm đi, kéo theo việc giảm hiệu ứng bảo vệ cốt thép dẫn đến cốt thép bị ăn mòn + Do tác dụng axit, kiềm, muối Dạng ăn mòn tiến dần lớp từ ngồi vào + Do muối sinh phản ứng chất ăn mòn với thành phần bê tơng, dung dịch muối từ thấm vào bê tơng tạo tinh thể nở thể tích, gây nội lực phá vỡ cấu trúc bê tông - Hiện tượng ăn mòn cốt thép dạng đặc biệt tượng ăn mòn kim loại tác dụng mơi trường ăn mòn ảnh hưởng qua lại bê tông thép Khi lớp bê tông bảo vệ không đủ dầy, bê tông không đặc xuất phát triển vết nứt với độ ẩm cao tạo điều kiện đẩy nhanh tốc độ ăn mòn cốt thép - Với khối xây, tượng ăn mòn xẩy gạch đá vữa Vữa dùng khối xây thường vữa vôi, vữa bata vữa xi măng Vữa vôi không dùng môi trường axit Vữa xi măng có tượng ăn mòn tương tự với bê tơng Đất sét làm gạch có hàm lượng oxit sắt oxit nhôm cao nung tốt làm tăng khả chống ăn mòn Gạch sét thơng thường có độ rỗng lớn, axit ngấm vào phản ứng với oxit nhơm tạo loại muối hồ tan, muối kết tinh làm nở thể tích phá vỡ cấu trúc gạch Khối xây bê tông chịu ăn mòn bê tơng * Xử lý chống ăn mòn: - Cần đảm bảo thời gian hoạt động liên tục cơng trình ngừng với thời gian tối thiểu dẫn đến khó khăn thực - Tẩy rửa, làm bề mặt kết cấu khỏi chất ăn mòn Có thể áp dụng phương pháp học (dùng bàn chải sắt cọ sạch, đục phá lớp…), hố học (áp dụng phản ứng trung hồ), nhiệt (áp dụng cho cấu kiện mỏng tấm, sàn: cho nước phía hun nóng phía để nước nóng lên đến nhiệt độ 60oC, nước bê tơng có mang theo chất ăn mòn bề mặt) * Các giải pháp chống ăn mòn: + Giảm tác dụng mơi trường ăn mòn + Tăng cường khả chống ăn mòn thân kết cấu (chọn thành phần tối ưu, cấp phối hợp lý, phụ gia phù hợp, tăng độ đặc thi công) + Dùng lớp phủ bảo vệ theo yêu cầu phù hợp (có tiêu chuẩn ngành) + Loại trừ dòng điện ăn mòn b Kết cấu th p - Có dạng ăn mòn: + Dạng ăn mòn hoá học: Xảy sở phản ứng kim loại với chất ăn mòn, q trình ăn mòn khơng xuất dòng điện Dạng ăn mòn thường phân bố bề mặt kết cấu + Dạng ăn mòn điện hố: Đây dạng ăn mòn quan trọng nguy hiểm chủ yếu kết cấu thép Xảy tương tác kim loại với chất lỏng điện phân dung dịch axit, bazơ, muối Độ pH dung dịch ảnh hưởng lớn tới tốc độ ăn mòn điện hố Độ pH thấp mức độ ăn mòn mạnh - Tình trạng ăn mòn kết cấu thép thể dạng: Dạng ăn mòn bề mặt kết cấu dạng ăn mòn cục (nguy hiểm kết cấu bị khoét sâu vào trong) * Các giải pháp chống ăn mòn: - Giảm tác dụng mơi trường ăn mòn: Dẫn tránh chất ăn mòn khỏi cơng trình, trung hồ chất ăn mòn, tránh tạo dung dịch điện hố (giữ cho kết cấu khơ) - Dùng giải pháp cấu tạo kết cấu, dựa nguyên tắc: kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra sơn quét, không đọng bụi, nước tạp chất ăn mòn - Dùng lớp phủ bề mặt: giải pháp phổ biến Cần làm bề mặt kết cấu trước sơn, mạ Có thể dùng phương pháp học (dùng bàn chải sắt cọ sạch, phun cát làm sạch), hoá học (dùng hoá chất để rửa) BM KCBTCT-GĐ Cán biên soạn TS Nguyễn Ngọc Phương Tài liệu tham khảo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 356: 2005 Thiết kế kết cấu BTCT Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574: 1991 Thiết kế kết cấu gạch đá gạch đá có cốt thép Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 338: 2005 Thiết kế kết cấu Thép Tiêu chuẩn TCXDVN 373-2006 Nguyễn Xuân Bích Sửa chữa gia cố cơng trình xây dựng NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 1997 Vương Hách Sổ tay xử lý cơng trình tập 1.2.3 Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, Lý Trần Cường Các giáo trình Kết cấu Bê tơng cốt thép phần Cấu kiện (2011) phần Kết cấu nhà cửa (2009) Lý Trần Cường Giáo trình Kết cấu gạch đá gạch đá có cốt thép Hà Nội 2010 Phạm Văn Hội Giáo trình kết cấu Thép NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2010 10 Cấu tạo bê tông cốt thép BXD 2009 ... thời kết cấu gia cố kết cấu gia cố Đối với kết cấu siêu tĩnh, tính tốn cần đề cập đến phân phối lại nội lực kết cấu - Đối với kết cấu bị ăn mòn, trước hết cần loại trừ tác nhân gây ăn mòn kết cấu. .. sau gia cố cần phải xử lý chống ăn mòn cho kết cấu - Kết cấu BTCT gia cố theo cách bản: + Gia cố điều kiện giữ nguyên sơ đồ kết cấu trạng thái ứng suất Để giữ nguyên sơ đồ kết cấu, việc gia cố. .. khác ứng suất kéo - Liên kết chặt chẽ kết cấu gia cố với kết cấu gia cố, đảm bảo làm việc đồng thời - Vật liệu để gia cố gạch đá, BTCT thép .1.2 Gia cố tường gạch - Gia cố vết nứt: Phân biệt rõ