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

G TRƯỜNG ĐẠI HỌ NGUYỄN T N ỮU NG IÊN ỨU ĐỀ XUẤT P ƯƠNG N GI ƯỜNG ẾT ẤU Ê TƠNG ỐT T ÉP MỘT SỐ ƠNG TRÌN IỆN ỮU Ở N TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN T Ạ SĨ Ỹ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN N Đà Nẵng - Năm 2019 T IỆN LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác gười cam đoan Nguyễn Thanh ữu MỤC LỤC TRANG BÌA LỜ AM OA MỤ LỤ TRA G TÓM TẮT T Ế G V ỆT & T Ế G A DA MỤ Á BẢ G DA MỤ Á Ì MỞ ẦU 1 Tính cấp thiết đề tài: Mục tiêu đề tài: ối tượng nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Bố cục đề tài: ƯƠ G TỔ G QUA VỀ Á Ơ G TRÌ Ệ ỮU Ở KO TUM 1.1 Tổng quan tình hình hoạt động cơng trình bê tơng cốt thép địa bàn tỉnh Kon Tum .3 1.2 Tổng quan trạng cơng trình bê tơng cốt thép xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum .5 1.3 Khảo sát cơng trình Trụ sở hi nhánh Viettel Kon Tum .8 1.3.1 Tình trạng cơng trình 1.3.2 guyên nhân hư hỏng kết cấu 12 1.4 Kết luận 13 ƯƠ G Á P ƯƠ G Á G A ƯỜ G DẦM BÊ TÔ G ỐT T ÉP 14 2.1 Gia cường phương pháp tăng kích thước tiết diện 14 2.1.1 Xác định chiều dày tăng cường phía chịu nén tiết diện .17 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 18 2.2 Gia cường phương pháp dán thép 20 2.2.1 ấu tạo 20 2.2.2 Tính toán gia cường khả chịu uốn dầm phương pháp dán thép 22 2.3 Gia cường khả chịu uốn phương pháp thay đổi sơ đồ kết cấu 23 2.3.1 ấu tạo: .23 2.3.2 ặc điểm thiết kế tính tốn: 25 2.3.3 Trình tự tính tốn: .27 2.4 Kết luận chương: 30 ƯƠ G Ề XUẤT P ƯƠ G Á G A ƯỜ G DẦM BÊ TÔ G ỐT T ÉP O MỘT SỐ Ơ G TRÌ Ệ ỮU TRÊ ỊA B TỈ KO TUM .31 3.1 o đạc trường: 31 3.1.1 ịa điểm thực hiện: .31 3.1.2 o cường độ bê tông súng bật nẩy: 32 3.1.3 Siêu âm cốt thép 34 3.2 Xác định khả chịu lực lại kết cấu 37 3.2.1 ường độ bê tông trường 37 3.2.2 Bố trí cốt thép dầm 37 3.2.3 Sơ đồ tính kết cấu 37 3.2.4 Xác định khả chịu lực dầm 38 3.3 ác phương án gia cường kết cấu 40 3.3.1 Phương án tăng cường chiều cao vùng nén 40 3.3.2 Phương án tăng cường bê tông vùng kéo thêm cốt thép chịu kéo 41 3.3.3 Phương án dán thép 42 3.4 So sánh tiêu kinh tế kỹ thuật phương án gia cường kết cấu 43 3.4.1 Khối lượng vật liệu sử dụng gia cường 43 3.4.2 Giá trị dự toán phương pháp gia cường 45 3.4.3 Lựa chọn phương án gia cường dầm 50 3.5 Kết luận chương 51 KẾT LUẬ U G 53 DA MỤ T L ỆU T AM K ẢO 54 P Ụ LỤ .55 QUYẾT Ị G AO Ề T LUẬ VĂ T SĨ (BẢ SAO) BẢ SAO KẾT LUẬ ỦA Ộ Ồ G, BẢ SAO Ậ XÉT ỦA Á P Ả BỆ TR NG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT & TIẾNG N NG IÊN ỨU ĐỀ XUẤT P ƯƠNG N GI T ÉP MỘT SỐ ƠNG TRÌN ƯỜNG ẾT ẤU Ê TÔNG ỐT IỆN ỮU Ở N TUM ọc viên: guyễn Thanh ữu huyên ngành: Kỹ thuật công trình xây dựng Mã số: 60.58.02.08 , Khóa: K34 – KT- Trường ại học Bách khoa - Tóm tắt: Dầm bê tơng cốt thép bị xuống cấp khơng đủ khả chịu lực q trình sử dụng nhiều nguyên nhân sai sót q trình xây dựng, thay đổi cơng sử dụng cơng trình, hư hỏng tác động môi trường hay cố, hỏa hoạn động đất ó nhiều phương pháp để gia cường dầm bê tông cốt thép Luận văn phân tích tiêu kinh tế kỹ thuật phương án gia cường dầm bê tông cốt thép khác nhau, bao gồm phương pháp tăng kích thước tiết diện, phương pháp dán thép hay thay đổi sơ đồ kết cấu ác phương pháp ứng dụng vào gia cường cơng trình cụ thể bê tơng cốt thép; từ hiệu kinh tế kỹ thuật phương án so sánh nhận xét Từ khố – gia cường; dầm; bê tơng cốt thép; kích thước tiết diện; thép A STUDY ON STRENGTHENING METHODS FOR EXISTING REINFORCED CONCRETE BUILDINGS IN KON TUM Abstract: Reinforced concrete beams can become deficient during their service life due to construction errors, functional changes, damage accumulated over time or caused by accidental overloading, fire or earthquakes There are several methods of strengthening these reinforced concrete beams This thesis investigated the technical and economic characteristics of various methods of strengthening reinforced concrete beams, including increasing the beam cross-sectional area, adding steel plates to the beam, and changing the beam working diagram Application of these strengthening methods into a real reinforced concrete building was carired out; and their technical and economic efficiency was compared and remarked Key words – strengthening; beam; reinforced concrete; cross-sectional area; steel plate DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Kết đo đạc xác định cường độ bê tông dầm D1 34 Bảng 3.2 ường kính cốt thép dầm D1 36 Bảng 3.3 Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu nén 43 Bảng 3.4 Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu kéo kết hợp cốt thép chịu kéo .44 Bảng 3.5 Phương án dán thép 44 Bảng 3.6 Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu nén 46 Bảng 3.7 Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu kéo kết hợp cốt thép chịu kéo .47 Bảng 3.8 Phương án dán thép 48 Bảng 3.9 Phương án dự tốn thi cơng thực tế cơng trình 49 DANH MỤC CÁC HÌNH ình 1.1 hà rơng KonKlo ình 1.2 hà rơng làng Kon hot ình 1.3 Trụ sở Liên đoàn lao động tỉnh ình 1.4 Bảo tàng tổng hợp tỉnh ình 1.5 gục Kon Tum ình 1.6 gục Kon Tum năm 31 .6 ình Khách sạn ơng Dương ình 1.8 hà Khách ữu ghị ình hà người Bana ình 1.10 hà kiền kề ình 1.11 iện trạng cơng trình hi nhánh Viettel Kon Tum .12 Hình 2.1 ác dạng tăng cường tiết diện .15 Hình 2.2 Tăng cường tiết diện phía bổ sung cốt thép .16 Hình 2.3 Sơ đồ tính toán tiết diện trước sau gia cường 17 Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn tiết diện trước sau gia cường 19 Hình 2.5 Gia cường cấu kiện chịu uốn thép 21 ình 2.6 Sơ đồ gia cường kết cấu cách đặt thêm gối tựa cứng 24 ình hi tiết liên kết gối tựa với kết cấu cần gia cường 25 ình 2.8 Biểu đồ mơmen dầm liên tục trước sau gia cường cách đặt thêm gối phụ - gối 1, 2, 3, K - gối phụ đặt thêm 26 ình Gia cường cốt thép chịu mômen âm gối tựa phụ 27 ình 2.10 Sơ đồ tính tốn gia cường gối tựa phụ cố định (khơng dùng kích) 28 ình 2.11 Sơ đồ tính tốn gia cường gối tựa phụ cố định (có dùng kích) 29 Hình 3.12 Dầm bị hư hỏng 32 ình 3.13 Súng bật nẩy 181 32 ình 3.14 Máy siêu âm cốt thép Profometer ( 6) 35 ình 3.15 Sơ đồ làm việc dầm xét 37 ình 3.16 Sơ đồ tính dầm xét 38 ình 3.1 Biểu đồ mô men dầm 38 ình 3.18 Sơ đồ ứng suất dầm trước gia cường 39 ình 3.1 Sơ đồ ứng suất dầm sau gia cường 41 ình 3.20 So sánh chi phí gia cường dầm 50 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: iện địa bàn tỉnh Kon Tum công trình bê tơng cốt thép hầu hết xây dựng từ lâu có dấu hiệu xuống cấp ác dầm bê tông cốt thép chịu lực cho công trình có dấu hiệu nứt chuyển vị gây an tồn 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 ác 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 tơng 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 tông cốt thép cho số cơng trình hữu Kon Tum” có ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu đề tài: - ghiên cứu trình xuống cấp hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép - ghiên 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 tông cốt thép công trình hữu Kon Tum Phương pháp nghiên cứu: - ghiên 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: hương 1: Tổng quan cơng trình hữu on Tum 1.1 Tổng quan tình hình hoạt động cơng trình bê tơng cốt thép địa bàn tỉnh Kon Tum 1.2 Tổng quan trạng cơng trình bê tơng cốt thép xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum 1.3 iện trạng cơng trình khảo sát 1.4 Kết luận hương hương 2: ác phương án gia cường, gia cố dầm bê tông cốt thép 2.1 guyên nhân gây hư hỏng kết cấu 2.2 ác phương án gia cường dầm bê tông cốt thép 2.3 Kết luận chương hương 3: Đề xuất phương án gia cường dầm bê tông cốt thép cho số cơng trình hữu địa bàn Tỉnh on Tum 3.1 ề xuất phương án gia cường cho trường hợp hư hỏng cụ thể 3.2 So sánh hiệu kinh tế kỹ thuật phương án lựa chọn 3.3 Kết luận chương 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 Kon Tum tỉnh miền núi, vùng cao, biên giới nằm cực Bắc Tây gun, có diện tích tự nhiên 0,46 km2, chiếm ,13% diện tích vùng Tây nguyên 2, % diện tích nước Tỉnh Kon Tum nằm tọa độ địa lý từ 10 020 15 đến 108032 30 kinh độ ông từ 13055 10 đến 1502 15 vĩ độ Bắc Ranh giới hành tỉnh Kon Tum có phía Tây giáp ộng hồ dân chủ nhân dân Lào Vương quốc ampuchia; phía Bắc giáp tỉnh Quảng am; phía ơng giáp tỉnh Quảng gãi phía am giáp tỉnh Gia Lai Kon Tum thuở xa xưa hoang vắng, đất rộng người thưa; nơi tụ cư dân tộc địa bao gồm: Bana, Xê ăng, Gia Rai, Giẻ-Triêng, Brâu Rơ mâm Làng tổ chức xã hội xem đơn vị hành mang tính bao quát cụ thể chi phối hoạt động đời sống xã hội gày -2-1 13, thực dân Pháp thức thành lập tỉnh Kon Tum, bao gồm 03 đại lý hành chính: Kon Tum, heo Reo Bn Ma Thuột gày 2-7-1 23, đại lý hành Buôn Ma Thuột tách khỏi tỉnh Kon Tum để thành lập tỉnh ăk Lăk đến ngày 25-5-1 32, tách phần đất phía am tỉnh Kon Tum để thành lập tỉnh Plei Ku (tỉnh Gia Lai bây giờ) Tháng 10-1 5, tỉnh Kon Tum sáp nhập với tỉnh Gia Lai thành tỉnh Gia Lai Kon Tum đến ngày 12-8-1 1, tỉnh Kon Tum tái lập sở chia tách tỉnh Gia Lai - Kon Tum iện nay, tỉnh Kon Tum có đơn vị hành cấp huyện (01 thành phố trực thuộc tỉnh huyện) với dân số 443.368 người, mật độ dân số 46 người/km2 52 dầm không đảm bảo khả chịu lực, nên phải gia cường khả chịu lực cho kết cấu hiều 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 ây phương án tối ưu mặt kinh tế lại hợp lý mặt kỹ thuật thẩm mỹ cho cơng trình 53 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 v ng cao, gây ảnh hưởng trực tiếp đến q 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 ác kết cấu cần sửa chữa, gia cường để tiếp tục làm việc ác phương pháp gia cường khả chịu uốn chịu cắt 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 ể tính tốn gia cường cho dầm bê tơng cốt thép, cần phải xác định khả chịu lực lại kết cấu, sở đề xuất cấu tạo gia cường theo phương pháp khác ác 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 ác 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 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 hiều 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 lý mặt kỹ thuật ây phương án tối ưu mặt kinh tế lại hợp 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Anh Thiện, Bùi Thiên Lam, Trịnh Quang Thịnh, Vương Lê Thắng, guyễn Quang Tùng (2016), ết cấu bê tông cốt thé - guyên lý thiết kế cấu kiện bản, NXB ẵng [2] Lê Văn Kiểm (2004), hỏng - Sửa chữa - Gia cường cơng trình, X Đ i học Quốc gia TP CM [3] KS X guyễn Xuân Bích (2005), Sửa chữa gia cố kết cấu bê tông cốt thé , hoa học kỹ thuật i [4] sơ thiết kế cơng trình [5] Tiêu chuẩn TCVN 9334: 2012 Phương pháp xác định cường độ nén súng bật nẩy [6] Công bố giá vật liệu số 06 /CBLS-XD-T ngày 05/ /2018 Liên Sở Xây dựng – Tài cơng bố giá Giá vật liệu xây dựng địa bàn tỉnh Kon Tum số thị trường khác từ ngày 01/6/2018 đến ngày 31/ /2018 55 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết thí nghiệm cường độ bê tơng 56 Phụ lục 2: Kết thí nghiệm cường độ cốt thép ... cho công 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. .. ghiên cứu trình xuống cấp hư hỏng kết cấu bê tông cốt thép - ghiên 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. .. tượng nghiên cứu: - Các phương án gia cường dầm bê tông cốt thép Phạm vi nghiên cứu: - Dầm bê tơng cốt thép cơng trình hữu Kon Tum 2 Phương pháp nghiên cứu: - ghiên cứu sở lý thuyết tính tốn phương