Nghiên cứu đề xuất phương án gia cường kết cấu bê tông cốt thép cho một số công trình hiện hữu ở Kon Tum

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THANH HỮU NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN GIA CƯỜNG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU Ở KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN ANH THIỆN Phản biện 1: PGS.TS PHẠM THANH TÙNG Phản biện 2: PGS.TS ĐẶNG CÔNG THUẬT Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 18 tháng năm 2019 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu Truyền thông Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng - Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng & Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Hiện địa bàn tỉnh Kon Tum cơng trình bê tông cốt thép hầu hết xây dựng từ lâu có dấu hiệu xuống cấp Các dầm bê tơng cốt thép chịu lực cho cơng trình có dấu hiệu nứt chuyển vị gây an toàn cho việc khai thác cơng trình Vấn đề đặt khơng thể xây cơng trình nguồn ngân sách nhà nước khó khăn Do đó, việc sửa chữa gia cường cho dầm để đảm bảo khả chịu lực đảm bảo mỹ quan điều cần thiết Các phương pháp gia cường, sửa chữa cơng trình thường hay sử dụng cho cơng trình bê tơng cốt thép dán gia cường FRP chất dẻo có cốt sợi, tăng kích thước tiết diện chịu lực bổ sung thêm cốt thép dọc Tuy nhiên, việc chọn lựa phương pháp gia cường áp dụng cho cơng trình bê tơng cốt thép chưa nghiên cứu áp dụng Do đề tài nghiên cứu đề xuất phương án gia cường kết cấu bê tông cốt thép cho cơng trình cụ thể địa bàn tỉnh Kon Tum đề xuất phương án gia cường hiệu mặt kinh tế, kỹ thuật Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đề xuất phương án gia cường kết cấu bê tơng cốt thép cho số cơng trình hữu Kon Tum” có ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu trình xuống cấp hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép - Nghiên cứu phương án gia cường dầm bê tông cốt thép - So sánh, đánh giá hiệu kinh tế, kỹ thuật phương án gia cường dầm bê tông cốt thép Đối tượng nghiên cứu: - Các phương án gia cường dầm bê tông cốt thép Phạm vi nghiên cứu: - Dầm bê tơng cốt thép cơng trình dân dụng Kon Tum Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn phương án gia cường dầm bê tông cốt thép dựa tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế - Tổng hợp, phân tích để đánh giá hiệu kinh tế, kỹ thuật phương án gia cường Bố cục đề tài: Chương 1: Tổng quan cơng trình hữu Kon Tum Chương 2: Các phương án gia cường, gia cố dầm bê tông cốt thép Chương 3: Đề xuất phương án gia cường dầm bê tông cốt thép cho số công trình hữu địa bàn Tỉnh Kon Tum CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG TRÌNH HIỆN HỮU Ở KON TUM 1.1 Tổng quan tình hình hoạt động cơng trình bê tơng cốt thép địa bàn tỉnh Kon Tum Sự hình thành phát triển tỉnh Kon Tum Tháng -1 hai tỉnh: ia Lai Kon Tum sáp nhập thành tỉnh ia Lai Kon Tum, vai tr tỉnh l thị xã Kon Tum thay b ng trung tâm trị, kinh tế - xã hội văn hố khu vực phía B c tỉnh ia Lai - Kon Tum Đến tháng -1 1, tỉnh Kon Tum tái thành lập, thị xã Kon Tum trở lại vai tr tỉnh l tỉnh Kon Tum Ngày 13- -2 , Thủ tướng Chính phủ ký Nghị định số NĐ-CP việc thành lập thành phố Kon Tum trực thuộc tỉnh Kon Tum Đây động lực để xây dựng phát triển đô thị thành phố Kon Tum xứng đáng trung tâm kinh tế, trị, văn hóa, giáo dục tỉnh Kon Tum nói riêng khu vực B c Tây Nguyên nói chung 1.2 Tổng quan trạng cơng trình bê tơng cốt thép xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum * Kiến trúc trình hữu Kon Tum C n t ình n n văn hó Kiến trúc cơng trình công cộng: Kiến trúc đô thị khai thác qua cơng trính kiến trúc đặc biệt, truyền thống tổng giám mục, nhà thờ gỗ, hệ thống nhà Rơng, cơng trình tơn giáo, cơng cộng làm điểm nhấn Kiến trúc nhà ở: Khuyết khích xây dựng cơng trình có kiến trúc dân gian truyền thống Đặc biệt khu nhà vườn, khu làng dân tộc thuộc phường Thống nhất, phường Th ng Lợi 1.3 Khảo sát cơng trình Trụ sở Chính nhánh Viettel Kon Tum 1.3.1 Tình trạng cơng trình Cơng trình xây dựng khảo sát: Trụ sở Chi nhánh Viettel Kon Tum có địa điểm xây dựng ngã tư đường Phan Đình Phùng đường Trần Hưng Đạo, phường Quyết Th ng, thành phố Kon Tum, tỉnh Kon Tum Khuôn viên khu đất diện tích khoảng , m2 Hiện trạng có tồn nhà tổng diện tích sàn 11 6m2 1.3.2 Nguyên nhân hư hỏng kết cấu Một số nguyên nhân chế hư hại chủ yếu công trình tóm lược sau: - Sự hoen rỉ kim loại, bao gồm loại cốt thép bê tơng - Các q trình lý hóa, phản ứng alkali- silica, tạo thành tinh thể ettringite, tác động ăn m n sulfat bê tông - Các hư hỏng học tượng tróc vỡ ăn m n bê tơng, q tải ảnh hưởng đến tất dạng vật liệu - Bê tông dễ bị hư hỏng nguyên nhân vật lý (bị mài m n) nguyên nhân hóa học (tác động clorua sulfate, phản ứng kết hợp v.v) - Sự ăn m n cốt thép với thâm nhập lớp phủ bê tông ion clorua oxy, nguyên nhân chủ yếu biến chất bê tông - Tác động sulfat hóa phần tử nước biển lên hợp chất canxi hydroxit (Ca(OH)2) tri-canxi aluminat (Xelit hay C3A) hồ xi măng đơng cứng dẫn đến mềm hóa biến chất bê tơng Nếu có tượng mềm hóa xảy diện rộng bề mặt bê tơng bê tơng bị hư hỏng 1.4 Kết luận: Các cơng trình hữu Kon Tum vận hành ổn định Tuy nhiên số hạng mục bị hư hỏng cần phải kịp thời sửa chữa để phục vụ cho phát triển bền vững lâu dài Một số kết cấu chịu lực cơng trình bị bong tróc cốt thép có độ võng cao, gây ảnh hưởng trực tiếp đến q trình làm việc Tại cơng trình Chi nhánh Viettel Kon Tum, có số vị trí bị hư hỏng vị trí đầu dầm cần phải sửa chữa để đảm bảo an toàn trình sử dụng Trong chương tiếp theo, luận văn đề cập đến phương pháp gia cường kết cấu chịu lực cách hiệu CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG ÁN GIA CƯỜNG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP Trong chương này, luận văn đề cập đến phương án gia cường dầm bê tông cốt thép làm sở cho việc lựa chọn phương án gia cường dầm bê tông cốt thép bị hư hỏng địa bàn tỉnh Kon Tum 2.1 Gia cường phương pháp tăng kích thước tiết diện Một biện pháp gia cường kết cấu bê tông cốt thép áp dụng rộng rãi phương pháp tăng cường tiết diện Với phương pháp gia cường này, sơ đồ kết cấu trạng thái chịu lực kết cấu không thay đổi Phương pháp gia cường áp dụng tốt cho kết cấu dầm, cột, sàn, móng Tùy theo trường hợp cụ thể mà có biện pháp tăng cường tiết diện khác tăng cường tiết diện bê tông, tăng cường tiết diện cốt thép tăng cường tiết diện bê tông cốt thép đồng thời a) Ưu điểm: b) Nhược điểm: c) Nguyên t c cấu tạo: a) Đặc điểm tính tốn: 2.1.1 Xác định chiều dày tăng cường phía chịu nén tiết diện Khi gia cường b ng phương pháp tăng chiều cao tiết diện phía chịu nén, sơ đồ tính tốn tiết diện cho hình bên dưới: Hình 2.1: Sơ đồ tính to n ủ tiết diện t ướ s u i ườn Trước gia cường, khả chịu lực tiết diện xác định sau: M * gh * S mS RS A (h0 x* ) (2.1) Yêu cầu xác định chiều dày tăng cường phía chịu nén tiết diện cho tiết diện chịu tác dụng mô men M ngoại lực tác dụng Lượng mô men cần bổ sung cho tiết diện là: M * M gh M (2.2) Sau tăng cường chiều cao phía chịu nén tải tiết diện là: mS RS AS* (h0 M gh h h tiết diện, khả chịu x ) (2.3) 2.1.2 Xác định tiết diện cốt thép bổ sung sau gia cường phương pháp tăng cường chiều cao tiết diện phía kéo kết hợp tăng cường cốt thép Căn vào khả chịu tải tiết diện chưa gia cường nội lực yêu cầu mà xác định lượng thiếu hụt khả chịu tải M Cùng với giá trị h cho trước, sơ xác định tiết diện thép cần bổ sung Khả chịu tải tiết diện chưa gia cường xác định giống phần gia cường vùng nén: M * gh * S mS RS A (h0 ASt x* ) (2.6) M mSt ZRSt (2.7) Sau tăng cường cốt thép bê tông vùng kéo, khả chịu tải tiết diện xác định theo công thức: M gh Nếu M gh mS RS AS* (h0 x ) mSt RSt ASt (h0 h x ) (2.8) M yc thỏa mãn khả chịu lực, ngược lại cần phải gia cường thêm cốt thép 2.2 Gia cường phương pháp dán thép 2.2.1 Cấu tạo: Môt phương pháp đơn giản hiệu để gia cường kết cấu chịu uốn dán thép vào mặt chịu kéo dầm b ng kéo epoxy Bề mặt bê tông nơi tiếp xúc với thép đánh nhám làm sạch, keo epoxy quét lên bề mặt tiếp xúc bê tông thép, dùng bơm áp lực nhồi keo epoxy có độ nhớt bé vào kẽ hở mặt bê tông thép Trong số trường hợp, để tăng cường khả chống trượt, dùng bu lơng nở b t chặt thép với đáy dầm Khi cần thiết, dán thép mặt mặt dầm dùng bu lơng ghì hai lại với dầm gia cường b) Ưu điểm: - Thích hợp cho việc gia cường kết cấu chịu uốn, có hiệu kỹ thuật cao; - Không làm tăng chiều cao kiến trúc kết cấu, khơng làm thu hẹp tĩnh khơng cơng trình c) Nhược điểm: - Việc thi công phức tạp, lớp thép bên dễ bị rỉ tổn hại khác tác động môi trường dẫn tới tuổi thọ khai thác giảm nhanh 2.2.2 Tính tốn gia cường khả chịu uốn dầm phương pháp dán thép Trước gia cường, khả chịu lực tiết diện xác định sau: M * gh * S mS RS A (h0 M Abt M x* ) * M gh M 0,85 Rs 0.9h (2.9) (2.10) (2.11) 2.3 Gia cường khả chịu uốn phương pháp thay đổi sơ đồ kết cấu: Khi không làm ảnh hưởng đến điều kiện sử dụng công trình, áp dụng phương pháp thay đổi sơ đồ kết cấu để nâng cao khả chịu tải phục hồi khả chịu tải cơng trình Phương pháp áp dụng thuận lợi nhiều trường hợp mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật đáng kể Có nhiều phương pháp thay đổi sơ đồ kết cấu cho dầm, đáng kể phương án đặt thêm gối tựa phụ cho dầm nh m làm giảm nội lực phần tử kết cấu Các gối tựa phụ gối tựa cứng gối tựa đàn hồi tùy trường hợp cụ thể Ta biết r ng tác dụng tải trọng, giá trị mômen độ võng dầm phụ thuộc lớn vào nhịp dầm Chẳng hạn trường hợp tải trọng phân bố đều, giá trị mơmen tỷ lệ với bình phương nhịp dầm độ võng tỷ lệ với tứ thừa nhịp dầm Vì việc chia nhỏ nhịp dầm giảm đáng kể nội lực biến dạng dầm, nội lực biến dạng kết cấu liên quan giảm theo Như việc chia nhỏ nhịp dầm b ng cách đặt gối tựa phụ làm tăng đáng kể khả chịu tải dầm hệ thống kết cấu liên quan Tùy theo cách cấu tạo, gối tựa phụ gối tựa cố định (c n gọi gối tựa cứng) gối tựa đàn hồi Dưới phương pháp đặt thêm gối tựa cố định 2.3.1 Cấu tạo: ối tựa cố định thực b ng cách đặt thêm trụ đỡ nhịp dầm, chống chéo treo (hình 12.1) Các kết cấu làm b ng bêtơng cốt thép kết cấu thép Khi cần dùng trụ gạch tường gạch làm gối tựa trung gian Khi áp dụng cột phụ (hình 12.1) cần xử lý móng cẩn thận để hạn chế tượng lún làm giảm tác dụng gối tựa Dưới đế móng cần gia cường b ng phương pháp khác đệm cát, đóng cọc, phương pháp ximăng hóa đất v.v Sao cho giảm tới mức tối đa độ lún đất Khi điều kiện cụ thể cho phép áp dụng hình thức chống xiên Chân chống xiên tựa lên hai đầu dầm tầng tựa lên móng cột bên cạnh Áp dụng hình thức tránh phiền phức độ lún đất gây nhiên lực c t đầu dầm tầng tăng lên Khi áp dụng hình thức cần kiểm tra khả chống c t dầm tầng có biện pháp gia cường chống c t cho dầm Thanh chống xiên gặp điểm dầm tạo thành hình thang đỡ dầm hai điểm Tương tự hình thức chống xiên, người ta áp dụng hình thức treo Các treo làm b ng bêtơng cốt thép b ng thép hình Phụ thuộc vào vật liệu làm gối tựa phụ, chi tiết liên kết với kết cấu gia cường 2.3.2 Đặc điểm thiết kế tính tốn: Việc dỡ bỏ bớt tải trọng trường hợp a việc dùng kích để giảm bớt độ võng trường hợp cần tiến hành thận trọng, có tính tốn để đảm bảo cho không xảy tượng xuất mô men khác dấu lớn tới mức gây hư hỏng cho kết cấu vị trí đặt gối tựa phụ Trong trường hợp lý khó tránh khỏi tình trạng cần bố trí đặt thêm cốt thép chịu mô men âm để gia cường dầm phạm vi đặt gối tựa phụ 2.3.3 Trình tự tính tốn: Phụ thuộc v trường hợp có dùng hay khơng dùng kích q trình cố định gối tưa phụ mà có trình tự tính tốn khác a) T ườn hợp kh n dùn kí h Trong trường hợp bước tính tốn thực sau: - Bước 1: Vẽ biểu đồ đường bao vật liệu (1), muốn vẽ đường bao vật liệu phải n m vững kích thước chi tiết bố trí cốt thép kết cấu Những số liệu có vẽ thiết kế Khi không c n vẽ thiết kế cần số liệu khảo sát thực tế trường - Bước 2: Lập sơ đồ tải trọng, cần phân định dạng tải trọng khác tĩnh tải, hoạt tải trước gia cường, hoạt tải yêu cầu sau gia cường - Bước 3: Vẽ biểu đồ mômen tĩnh tải theo sơ đồ cũ (2) (chưa gia cường) - Bước 4: Vẽ biểu đồ mômen hoạt tải (3) (trước sau gia cường) theo sơ đồ (đã đặt thêm gối tựa phụ) với tổ hợp bất lợi - Bước 5: Vẽ biểu đồ mômen tổng cộng gồm (2), (3), đem so sánh với biểu đồ đường bao vật liệu (1) Khi biểu đồ mômen tổng cộng (2) + (3) khơng vượt ngồi biểu đồ đường bao vật liệu (1), tính coi thỏa mãn - Bước 6: Căn biểu đồ mômen sơ đồ tải trọng vẽ biểu đồ lực c t theo sơ đồ mới, sau đem so sánh với đường bao vật liệu Và bước thứ , biểu đồ lực c t theo sơ đồ khơng vượt ngồi đường bao vật liệu, tính coi thỏa mãn Khi bước ( ) (6) không thỏa mãn cần tiến hành điều chỉnh tải trọng tính tốn tức lượng tải trọng cần dỡ bỏ trước cố định gối tựa phụ cho giá trị mômen lực c t không vượt giới hạn đường bao vật liệu c)T ườn hợp kh n dùn kí h Trong trường hợp bước tính tốn khơng có khác với trường hợp a ngoại trừ sau bước ( ) có thêm bước ( a) tức vẽ biểu đồ mơmen tác dụng lực kích Mơmen tổng cộng lực c t tổng cộng trường hợp có kể đến nội lực lực kích gây nên cho kết cấu 2.4 Kết luận chương: Trong chương này, phương pháp gia cường khả chịu uốn chịu c t cho dầm bê tông cốt thép bị suy giảm khả chịu lực tổng hợp đề xuất Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm khả áp dụng riêng cho 10 Hình 3-2 Dầm bị hư hỏn 3.1.2 Đo cường độ bê tơng súng bật nẩy: Trong thí nghiệm đo đạc trường này, cường độ bê tông thời điểm xác định b ng súng bật nẩy Súng sử dụng mẫu C1 1N Italy với thông số kỹ thuật sau: - Xuất xứ: Control – Italy - Model: C181N - Thang đo súng bật nẩy: – 100N/mm2 - Lực bật nẩy: 2.2 J - Kích thước: 33 x x cm Hình 3.3 Sún bật nẩy C181N  Phương pháp sử dụng súng bật nẩy: Để súng bật nẩy bê tơng có độ bền tốt hiệu cơng việc tốt việc biết sử dụng súng b n bê tông cách điều quan trọng, cụ thể sau: Chuẩn bị Lấy súng bật nẩy bê tông nhẹ nhàng đặt đầu piston vào bề mặt đủ cứng nhấn piston vào trong, piston giải phóng khỏi chốt giữ đẩy ra, búa thử cường độ bê tông sẵn sàng để sử dụng 11 Lưu ý: nhả piston cách từ từ Sử dụng Khi sử dụng súng bật nẩy bê tông để kiểm tra mác bê tông thông thường có cách để đọc kết quả: Đọc kết quả: iá trị bật nẩy thang đo sử dụng theo phương hướng lên, xuống ngang tương ứng với đồ thị đường cong biểu đồ ghi súng Lưu ý: Để có kết tương đối xác nên lấy khoảng giá trị bật nẩy kiểm tra có thay đổi điểm tiếp xúc mẫu với khoảng cách 2-3cm, kết cho đáng tin cậy khoảng kết giá trị bật nẩy đọc sai số không nhiều n m phạm vi sai số trung bình  Phương pháp xác định cường độ nén súng bật nẩy Đo đạc xác định cường độ nén bê tông b ng súng bật nẩy tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 9334: 2012 Không áp dụng tiêu chuẩn TCVN 9334: 2012 trường hợp sau: - Đối với bê tơng có cường độ nén 10 MPa 50 MPa - Đối với bê tông dùng loại cốt liệu lớn có kích thước 40 mm (Dmax > 40mm) - Đối với bê tông bị nứt, rỗ có khuyết tật - Đối với bê tơng bị phân tầng hỗn hợp nhiều loại bê tông khác - Đối với bê tông bị hố chất ăn mòn bê tơng bị hoả hoạn - Không dùng tiêu chuẩn thay yêu cầu đúc mẫu thử mẫu nén Các kết đo cường độ bê tông tổng hợp bảng bên Bản 3-1 Kết đo đạ x định ườn đ bê t n ủ dầm D1 STT Vùng thử Trị số bật nẩy trung bình N Vạch Cường độ bê tông sau hiệu chuẩn N/mm2 VÙNG 24.8 16.3 VÙNG 24.8 16.3 VÙNG 24.9 16.5 Ghi 12 3.1.3 Siêu âm cốt thép Máy siêu âm cốt thép sử dụng luận văn mẫu máy Profometer (C3 6) Italy, máy có chức định vị định hướng cốt thép, đo bề dày lớp phủ bê tông, xác định đường kính cốt thép, lưu giá trị lớp phủ đơn lẻ tính tốn thống kê, thơng số kỹ thuật Hình 3-4 M y siêu âm ốt thép P ofomete (C396)  Phương pháp sử dụng máy siêu âm cốt thép: - Chuẩn bị vị trí kiểm tra cấu kiện bê tông cốt thép Bề mặt bê tông vùng kiểm tra cần phẳng nhẵn, chỗ gồ ghề cần mài phẳng b ng máy mài cầm tay - Xác định vị trí đường kính cốt thép Đầu d dịch chuyển cách có hệ thống mặt bê tơng vị trí cốt thép ra, đầu d thị máy thể đạt đến giá trị cực đại trường điện tử Trục cốt thép xác định n m mặt phẳng chứa đường thẳng qua tâm đầu d Trong điều kiện lý tưởng, yếu tố trường không ảnh hưởng nhiều đến số đọc máy (xem Phụ lục C) biết đường kính thép, đo chiều dày lớp bảo vệ, ngược lại, biết chiều dày lớp bảo vệ, xác định đường kính cốt thép Đối với máy đo thị số có đầu d đường kính: sau xác định vị trí trục thép b ng đầu d vị trí (Spot probe), sử dụng đầu d đường kính để tiến hành đo theo dẫn nhà sản xuất máy Khi xác định 13 đường kính thép, sử dụng lại đầu d vị trí (Spot probe) để xác định chiều dày lớp bê tơng bảo vệ với số liệu đường kính tương ứng Tuy nhiên độ xác quy trình đo phụ thuộc vào thiết bị đo, khoảng đo máy yếu tố trường khác (xem Phụ lục C) Phép đo chiều dày lớp bê tông bảo vệ, cốt thép có lớp bảo vệ nhỏ mm phải đạt độ xác ± mm Kết siêu âm cốt thép thể bảng bên Bản 3-2 Đườn kính ốt thép ủ dầm D1 STT Đường kính trung bình (mm) Chi tiết/ cấu kiện VỊ TRÍ 15.8 VỊ TRÍ 16.5 VỊ TRÍ 11.5 VỊ TRÍ 11.7 Ghi Cốt thép Cốt thép 3.2 Xác định khả chịu lực lại kết cấu 3.2.1 Cường độ bê tông trường iá trị cường độ trung bình bê tơng đo trường là: Rm 16.4 MPa Cường độ đặc trưng Rch Cường độ tiêu chuẩn Rbn Cường độ tính tốn Rb 0.778Rm 12.448MPa 0.778Rch Rbn 8.714MPa 7.26MPa kc 3.2.2 Bố trí cốt thép dầm Theo kết đo đạc trường, cốt thép dầm bố trí gồm 2Ф16 phía bụng 2Ф12 phía 3.2.3 Sơ đồ tính kết cấu Dầm xét n m hệ thống dầm sàn cơng trình có tầng, tầng bên ph ng làm việc tầng bên tầng mái Sơ đồ sàn thể hình bên 14 Hình 3-5 Sơ đồ làm việ ủ dầm đ n xét Dầm có kích thước b h 200 300(mm2 ) chịu tĩnh tải tiêu chuẩn gs 2,9(kN / m2 ) hoạt tải tiêu chuẩn ps 2(kN / m2 ) Sau nhân hệ số độ tin cậy tải trọng, tổng tải trọng tác dụng lên sàn qs 5.536(kN / m2 ) Hình 3-6 Sơ đồ tính dầm đ n xét 15 Hình 3-7 Biểu đồ m men dầm 3.2.4 Xác định khả chịu lực dầm Dầm liên kết toàn khối với sàn nên tính tốn với mơ men dương (kéo thớ dưới), sàn chiều dày hb 80mm kể vào tính tốn Độ vươn sải cánh tính theo tiêu chuẩn TCVN -2 12 có giá trị Sc 480mm Vậy bề rộng cánh chịu nén dầm tính sau: b 'f 200 480 1160 mm b 2Sc Sơ đồ ứng suất dầm: b'f h'f x* Rb h Mgh Rs As As b Hình 3-8 Sơ đồ ứn suất ủ dầm t ướ i ườn Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo: a 28 mm Chiều cao làm việc tiết diện: h0 h a 272 mm Kiểm tra vị trí trục trung h a, nhận thấy Rb*b f h f mS RS AS* nên trục trung h a qua cánh Chiều cao vùng nén xác định theo công thức sau: mS RS AS* Rbb f x* 0.85 280 402.12 11.362 mm 7.261 1160 Khả chịu lực tiết diện: M * gh * S mS RS A (h0 * Ta thấy M gh x* ) 0.85 280 402.12 272 11.362 25.488 kNm M nên dầm không đảm bảo khả chịu lực, cần phải gia cường Lượng mô men cần gia cường M M * M gh - Tính cốt đai: +Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất nén 9.9 kNm 16 Qmax≤ ,3.φω1.φb1.Rb.b.h0 iả thiết hàm lượng cốt đai tối thiểu Ф6, s=150 mm μw= Asw b.s 28,3 =1,26.10-3 150.150 21.104 27.103 E α= s Eb 7,78 φω1=1+5α.μw=1+5.7,78.1,26.10-3=1,05 φb1=1-β.Rb=1-0,01.11,5=0,885 0,3.φω1.φb1.Rb.b.h0=0,3.1,05.0,885.11,5.150.270 =129839 N>Qmax=20286,6 N Vậy bêtông đủ khả chịu ứng suất nén 3.3 Các phương án gia cường kết cấu 3.3.1 Phương án tăng cường chiều cao vùng nén Phương án đưa gia cường thêm chiều cao vùng nén dầm Do phía dầm sàn người qua lại nên phương án thực Do bê tơng cũ có cường độ gần tương đương với bê tơng có cấp độ bền B1 nên ta chọn bê tơng gia cường cho dầm có cấp độ bền B1 Tạm thời bỏ qua trọng lượng lớp bê tơng gia cường, tính chiều dày lớp bê tông gia cường sau: h M mS RS AS* 9.9 106 103.446 mm 0.85 280 402.12 Do chưa kể đến trọng lượng bê tông gia cường, cần phải chọn h lớn giá trị tính tốn kiểm tra thỏa mãn khả chịu lực Trong trường h'f Rb h x hợp này, chọn h 150 mm h h Mgh Rs As As b Hình 3-9 Sơ đồ ứn suất ủ dầm s u i Tải trọng phân bê tông gia cường: q1 0.75 kN / m ườn 17 Tổng giá trị mô men ngoại lực sau gia cường dầm: M 37.2 kNm Sau gia cường, chiều cao vùng nén tính lại sau: mS RS AS* Rbb x 0.85 280 402.12 8.5 200 56.297 mm Nhận thấy chiều cao vùng nén sau gia cường không lớn chiều cao phần bê tông gia cường thêm, tồn vùng bê tơng chịu nén dầm n m hoàn toàn phần bê tông gia cường thêm Phần cánh dầm (bản sàn) không c n n m vùng nén nên khơng kể đến tính tốn Khả chịu uốn dầm sau gia cường: M gh mS RS AS* (h0 h x ) 0.85 280 402.12 272 150 56.297 37.693 kNm Đảm bảo khả chịu lực 3.3.2 Phương án tăng cường bê tông vùng kéo thêm cốt thép chịu kéo iả thiết tăng chiều cao dầm thêm xuống phía đoạn h 50 mm Sơ chọn diện tích cốt thép cần gia cường thêm: ASt mSt RSt M (h0 h) 9.9 106 0.85 280 0.7 272 50 Vậy chọn diện tích cốt thép cần gia cường 184.55 mm ASt 307.87 mm2 tương đương Kiểm tra vị trí trục trung h a, nhận thấy Rb*b f h f mS RS AS* nên trục trung h a 2Ф14 qua cánh Chiều cao vùng nén xác định theo công thức sau: x mS RS AS* Rbb f ASt 0.85 280 402.12 307.87 7.261 1160 20.061 mm Tải trọng phân bê tông gia cường: q1 0.385 kN / m Tổng giá trị mô men ngoại lực sau gia cường dầm: M Khả chịu uốn dầm sau gia cường: 36.31kNm 18 M gh mS RS AS* (h0 0.85 280 x x ) mS RS ASt (h0 h ) 2 20.061 402.12 272 307.78 272 50 20.061 47.93 kNm Đảm bảo khả chịu lực 3.3.3 Phương án dán thép iả thiết sử dụng thép có chiều dày Bề rộng thép gia cường bbt mm b 200 mm Diện tích tiết diện ngang thép abt Cường độ chịu kéo thép RS b 400 mm2 280 MPa Sơ chọn diện tích cốt thép cần gia cường thêm: Abt M 0,85 Rs 0.9h 9.9 106 154.068 mm2 0.85 280 0.9 300 Số thép cần gia cường n Kiểm tra vị trí trục trung h a, nhận thấy Rb*b f h f mS RS AS* nên trục trung h a qua cánh Chiều cao vùng nén xác định theo công thức sau: x mS RS AS* Rbb f Abt 0.85 280 402.12 400 7.261 1160 22.664 mm Tổng giá trị mô men ngoại lực sau gia cường dầm: M Khả chịu uốn dầm sau gia cường: x x M gh mS RS AS* (h0 ) mS RS Abt (h ) 2 22.664 0.85 280 402.12 272 307.78 52.428 kNm Đảm bảo khả chịu lực 300 35.389 kNm 22.664 19 3.4 So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật phương án gia cường kết cấu 3.4.1 Khối lượng vật liệu sử dụng gia cường Trong phần này, khối lượng vật liệu sử dụng cho phương pháp gia cường kết cấu tính tốn để làm sở cho việc tính chi phí sửa chữa, gia cường cơng trình Các thông kê chi tiết thể bảng bên dưới: Bản 3-3: Phươn n tăn ườn tiết diện bê t n hịu nén STT Hạng mục Vệ sinh mặt bê tông Đơn vị m Diễn giải 4.4*0.2 Khối lượng 0.88 2 L p đặt ván khuôn m2 2*0.15*4.4 1.32 Bê tông đá 1x2 m3 0.15*0.2*4.4 0.132 Bản 3-4: Phươn n tăn STT Hạng mục Vệ sinh mặt bê tông L p đặt ván khuôn Bê tông đá 1x2 Cốt thép dọc d1 Cốt thép đai d6 ườn tiết diện bê t n kéo Đơn vị m2 Diễn giải 4.4*0.2 Khối lượng 0.88 m2 0.2*4.4+2*0.05*4.4 1.32 0.05*0.2*4.4 2*3.14*0.014^2*4.2*7850/4 30*0.5*2*3.14*0.006^2*7850/4 0.044 10.145528 6.65523 m kg kg Bản 3-5: Phươn STT Hạng mục Vệ sinh mặt bê tông hịu kéo kết hợp ốt thép hịu Đơn vị n d n thép m Diễn giải 4.4*0.2 Khối lượng 0.88 2 L p đặt ván khuôn m2 2*0.15*4.4 1.32 Bê tông đá 1x2 m3 0.15*0.2*4.4 0.132 3.4.2 Giá trị dự tốn phương pháp gia cường Chi phí dự tính cho phương án gia cường kết cấu ước lượng để so sánh tiêu kinh kế phương án thi công Các thống kê chi tiết trình bày bảng bên 20 Bản 3-6: Phươn Hạng mục ườn tiết diện bê t n hịu nén Đơn giá (đồng) Thành tiền Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng) Đơn vị Diễn giải Khối lượng SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông m2 4.4*0.2 0.88 AF.82111 L p đặt ván khuôn m2 2*0.15*4.4 1.32 135.975 AF.12315 Bê tông đá 1x2 m3 0.15*0.2*4.4 0.13 1478606 696041 Tổng cộng STT Mã số n tăn Bản 3-7: Phươn n tăn ườn tiết diện bê t n 30.197 27 5.368 187 87350 298584 298797 hịu kéo kết hợp ốt thép hịu kéo SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông m2 4.4*0.2 0.88 Đơn giá (đồng) Thành tiền Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng) 30.197 27 AF.82111 L p đặt ván khuôn m2 0.2*4.4+2*0.05*4.4 1.32 135.975 m3 kg kg 0.05*0.2*4.4 2*3.14*0.014^2*4.2*7850/4 30*0.5*2*3.14*0.006^2*7850/4 0.04 10.15 6.66 1478606 696041 13995.9 3167.375 13995.9 3167.375 Tổng cộng STT Mã số Hạng mục AF.12315 Bê tông đá 1x2 AF.61511 Cốt thép dọc d1 AF.61511 Cốt thép đai d6 Đơn vị Diễn giải Khối lượng 5.368 187 87350 0.08 0.08 99528 174131 114226 388099 21 Bản 3-8: Phươn n d n thép Đơn vị Diễn giải Khối lượng SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông m2 4.4*0.2 0.88 Đơn giá (đồng) Thành tiền Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng) 30.197 27 AK.92111 Quét keo Sikadur 330 AK.77110 Dán thép dày 2mm TT ông thép m2 kg 4.4*0.2 4.4*0.2*0.002*7850 4.4/0.4+1 0.88 13.82 12.00 135.975 176.591 18000 STT Mã số Hạng mục 5.368 21.126 124 2732 216000 218883 Tổng cộng Bản 3-9: Phươn n dự to n thi n thự tế Đơn vị Diễn giải Khối lượng Vệ sinh bê tông m2 4.4*0.2 0.88 AF.82111 L p đặt khuôn m2 2*0.15*4.4 1.32 AF.12315 Bê tông đá 1x2 m3 0.2*0.2*4.4 1.76 ST T Mã số SA.11914 Hạng mục ván n t ình Đơn giá (đồng) Vật liệu Nhân công Máy công thi Thành tiền (đồng) 30.197 27 135.975 5.368 187 1478606 696041 Tổng công 87350 3981115 398132 22 Biểu đồ so sánh chi phí phương án gia cường dầm thể hình bên dưới: Hình 3-10 So sánh chi phí gia ườn dầm Trong đó: Phương án tăng tiết diện bê tông Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu kéo kết hợp cốt thép chịu kéo Phương án dán thép 3.4.3 Lựa chọn phương án gia cường dầm Qua phân tích ưu nhược điểm phương pháp gia cường kết cấu, đặc điểm riêng cơng trình Chi nhánh Viettel Kon Tum: - Hạn chế cơng trình với chức văn ph ng làm việc trung tâm chăm sóc khách hàng, giới thiệu sản phẩm, dịch vụ Viettel tỉnh Kon Tum thường xuyên tập trung đông người - Tránh gây tiếng ồn; - Tránh sử dụng hóa chất có mùi; 23 Tác giả có nhận xét sau: - Phương án thi công dán thép phương án có chi phí thấp nhất, nhiên thực phương án này, cần phải sử dụng hóa chất keo Sicadur, hóa chất ảnh hưởng đến sinh hoạt kinh doanh bình thường Vậy nên, phương án có hiệu kinh tế cao tác giả không khuyến cáo sử dụng gia cường, sữa chửa cơng trình - Phương án tăng cường bê tơng vùng kéo có hiệu kỹ thuật cao, nhiên giá thành thi cơng cao Ngồi muốn thực phương án cần thi cơng chỗ bên nhà làm việc Việc thi công sửa chữa bên nhà việc ảnh hưởng lớn đến hoạt động kinh doanh bình thường - Phương án tăng cường bê tông vùng nén phương án hiệu phương diện đánh giá tổng hợp tiêu kinh tế kỹ thuật Khi thi công gia cường bê tơng vùng nén, q trình thi cơng thực phía sàn mái, nơi đặt thiết bị kỹ thuật kho Việc thi công gia tăng chiều cao dầm vùng nén không ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh bên Vậy nên, tác giả đề xuất thực tăng cường bê tông vùng nén cho dầm 3.5 Kết luận chương Trong chương luận văn, phép đo đạc trường thực để xác định cường độ bê tơng bố trí cốt thép cho dầm vị trí hư hỏng Một số giả thiết xác phép đo trường áp dụng để đơn giản hóa q trình tính tốn Qua việc phân tích số liệu trường, nhận thấy dầm không đảm bảo khả chịu lực, nên phải gia cường khả chịu lực cho kết cấu Nhiều phương án gia cường đề xuất, vào tiêu kinh tế kỹ thuật cơng trình Chi nhánh Viettel Kon Tum, tác giả đề xuất phương án tăng cường chiều cao dầm phía nén Đây phương án khơng phải tối ưu mặt kinh tế lại hợp lý mặt kỹ thuật 24 KẾT LUẬN CHUNG Kết cấu bê tơng cốt thép có tuổi thọ cơng trình cao, nhiên số điều kiện bất lợi cơng trình nhanh xuống cấp ảnh hưởng trực tiếp đến việc sử dụng cơng trình Một số cơng trình hữu Kon Tum có dấu hiệu xuống cấp, số hạng mục bị hư hỏng cần phải kịp thời sửa chữa để phục vụ cho phát triển bền vững lâu dài cơng trình Một số kết cấu chịu lực cơng trình Chi nhánh Viettel Kon Tum bị bong tróc cốt thép có độ võng cao, gây ảnh hưởng trực tiếp đến qúa trình kinh doanh Tại số cơng trình hữu địa bàn Kon Tum, có số vị trí bị hư hỏng vị trí đầu dầm cần phải sửa chữa để đảm bảo an toàn vận hành Các kết cấu cần sửa chữa, gia cường để tiếp tục làm việc Các phương pháp gia cường khả chịu uốn chịu c t cho dầm bê tông cốt thép bị suy giảm khả chịu lực tổng hợp đề xuất Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm khả áp dụng riêng cho trường hợp Để tính tốn gia cường cho dầm bê tơng cốt thép, cần phải xác định khả chịu lực c n lại kết cấu, sở đề xuất cấu tạo gia cường theo phương pháp khác Các cơng thức giải tích tường minh biện pháp gia cường nêu chương này, ưu nhược điểm phương pháp sở để lựa chọn phương án tối ưu cho việc gia cường khả chịu lực cho cấu kiện chịu lực bị hư hỏng cho số cơng trình hữu Kon Tum Các phép đo đạc trường thực để xác định cường độ bê tơng bố trí cốt thép cho dầm vị trí hư hỏng Một số giả thiết xác phép đo trường áp dụng để đơn giản hóa q trình tính tốn Qua việc phân tích số liệu trường, nhận thấy dầm không đảm bảo khả chịu lực, nên phải gia cường khả chịu lực cho kết cấu Nhiều phương án gia cường đề xuất, vào tiêu kinh tế kỹ thuật cơng trình Chi nhánh Viettel Kon Tum, tác giả đề xuất phương án tăng cường chiều cao dầm phía nén Đây phương án khơng phải tối ưu mặt kinh tế lại hợp lý mặt kỹ thuật ... PHƯƠNG ÁN GIA CƯỜNG DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH HIỆN HỮU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KON TUM Trong chương luận văn, phương án gia cường kết cấu bê tông cốt thép đề xuất để gia cường cho dầm bê. .. xuất phương án gia cường kết cấu bê tông cốt thép cho số cơng trình hữu Kon Tum có ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu trình xuống cấp hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép - Nghiên cứu. .. cứu phương án gia cường dầm bê tông cốt thép - So sánh, đánh giá hiệu kinh tế, kỹ thuật phương án gia cường dầm bê tông cốt thép Đối tượng nghiên cứu: - Các phương án gia cường dầm bê tông cốt thép