Thí nghiệm và kiểm định công trình (bài giảng, giáo trình)

ThS VŨ MINH NGỌC THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2021 THS VŨ MINH NGỌC BÀI GIẢNG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2021 MỤC LỤC Mục lục i Lời nói đầu Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.1 Vai trị nhiệm vụ thí nghiệm kiểm định cơng trình 1.2 Sơ lược trình phát triển khoa học thực nghiệm xây dựng 1.2.1 Sự đời khoa học thực nghiệm xây dựng 1.2.2 Sự hình thành phịng thí nghiệm xây dựng 1.3 Sự phát triển thí nghiệm xây dựng Việt Nam 1.4 Phân loại phương pháp thí nghiệm 1.4.1 Căn theo mức độ biến dạng 1.4.2 Căn theo tính chất tải trọng 1.4.3 Căn theo địa điểm thí nghiệm 1.4.4 Căn theo đặc điểm kích thước đối tượng thí nghiệm Chương DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐO ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG TRONG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 2.1 Các dụng cụ đo chuyển vị 2.1.1 Đồng hồ đo độ võng 2.1.2 Đồng hồ đo chuyển vị - Indicator 11 2.2 Các dụng cụ đo biến dạng 15 2.2.1 Tenzomet đòn 16 2.2.2 Tenzomet điện trở 17 2.2.3 Đo biến dạng Indicator 23 2.2.4 Nguyên tắc chọn bố trí dụng cụ đo biến dạng 26 2.3 Các dụng cụ đo lực mô men 27 2.3.1 Lực kế 27 2.3.2 Dụng cụ đo áp lực hệ thống kích gia tải 29 Chương PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU XÂY DỰNG 34 3.1 Phương pháp thí nghiệm phá hoại (TNPH) mẫu thử 34 3.1.1 Phương pháp thí nghiệm phá hoai mẫu thử kim loại 34 3.1.2 Phương pháp thí nghiệm phá hoại mẫu bê tông 39 i 3.2 Phương pháp thí nghiệm khơng phá hoại .44 3.2.1 Phương pháp thí nghiệm khơng phá hoại với kết cấu bê tơng .44 3.2.2 Phương pháp thí nghiệm khơng phá hoại với kết cấu kim loại .62 Chương THÍ NGHIỆM CƠNG TRÌNH CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH 69 4.1 Nhiệm vụ thí nghiệm cơng trình chịu tải trọng tĩnh .69 4.2 Đối tượng thí nghiệm 69 4.2.1 Với cấu kiện chế tạo hàng loạt 69 4.2.2 Những kết cấu cần tiến hành thí nghiệm cơng tác kiểm định 69 4.3 Tải trọng thí nghiệm .70 4.3.1 Yêu cầu chung 70 4.3.2 Giá trị tải trọng 70 4.3.3 Phương pháp gia tải thí nghiệm .73 4.3.4 Các biện pháp tạo tải trọng tĩnh – Hệ gia tải 76 4.4 Thiết kế thí nghiệm tải trọng tĩnh 86 4.4.1 Chọn đối tượng thí nghiệm .86 4.4.2 Chọn bố trí dụng cụ, thiết bị kết cấu thí nghiệm 86 4.5 Tiến hành thí nghiệm 98 4.5.1 Lắp dựng kết cấu thí nghiệm 98 4.5.2 Kiểm tra trước tiến hành thí nghiệm 99 4.5.3 Gia tải thử - Kiểm tra ban đầu .100 4.5.4 Tiến hành thí nghiệm theo dõi kết 101 4.5 Xử lý số liệu lập báo cáo kết thí nghiệm 102 4.5.1 Xử lý số liệu 102 4.5.2 Phân tích, đánh giá kết thí nghiệm 103 Chương KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG .105 5.1 Mục tiêu kiểm định .105 5.1.1 Kiểm định phục vụ thi cơng nghiệm thu cơng trình xây lắp 105 5.1.2 Kiểm định phục vụ quản lý cơng trình khai thác 106 5.2 Lập đề cương kiểm định .110 5.2.1 Những nội dung đề cương .110 5.2.2 Thiết kế thí nghiệm thử tải cơng trình 111 5.3 Trình tự thực kiểm định cơng trình .111 5.4 Các bước thực kiểm định 111 ii 5.4.1 Bước 1- Khảo sát hồ sơ liên quan đến cơng trình 112 5.4.2 Bước - Khảo sát tổng thể bên ngồi cơng trình 113 5.4.3 Bước - Khảo sát chất lượng bên cơng trình 120 5.5 Thí nghiệm thử tải kết cấu cơng trình trường 125 5.6 Xử lý kết khảo sát 127 5.7 Kết luận kiến nghị 127 5.7.1 Nội dung kết luận 127 5.7.2 Nội dung kiến nghị 128 Tài liệu tham khảo 129 iii iv LỜI NÓI ĐẦU Trong dòng chảy cách mạng 4.0, đáp ứng nhu cầu cơng cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước, ngành xây dựng vươn phát triển nhanh, mạnh chiều sâu chiều rộng Các cơng trình xây dựng triển khai thi công ngày làm thay đổi mặt vùng miền nhằm nâng cao đời sống nhân dân Hòa phát triển đất nước thời đại mới, môn Kỹ thuật Cơng trình Trường Đại học Lâm nghiệp ln ln cập nhật kiến thức vào chương trình giảng dạy Mơn học “Thí nghiệm kiểm định cơng trình” đặt yêu cầu cập nhật tiêu chuẩn, quy chuẩn để đáp ứng yêu cầu công tác thí nghiệm kiểm định dạng kết cấu cho cơng trình Bài giảng “Thí nghiệm kiểm định cơng trình” biên soạn bám sát theo chương trình đào tạo, tiêu chuẩn quy chuẩn quốc gia Nội dung giảng gồm phần: Các dụng cụ thiết bị thí nghiệm kiểm định cơng trình; phương pháp xác định đặc trưng lý vật liệu xây dựng; thí nghiệm cơng trình chịu tải trọng tĩnh; kiểm định cơng trình Bài giảng sử dụng làm tài liệu chuyên ngành giảng dạy cho sinh viên ngành Kỹ thuật xây dựng chun mơn hóa tài liệu tham khảo cho kỹ sư xây dựng thực tế Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo mơn Kỹ thuật Cơng trình - Trường Đại học Lâm nghiệp tham gia đóng góp ý kiến cho việc biên soạn giảng Đồng thời, mong nhận đóng góp đơng đảo quý độc giả để lần xuất sau mang đến chất lượng tốt Tác giả Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.1 Vai trị nhiệm vụ thí nghiệm kiểm định cơng trình Thí nghiệm cơng trình lĩnh vực nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định đánh giá khả làm việc thực tế vật liệu kết cấu cơng trình xây dựng để kiểm tra, so sánh với kết tính tốn (lí thuyết) Thí nghiệm cơng trình bao gồm thí nghiệm, thử nghiệm thực mẫu thử vật liệu, cấu kiện kết cấu cơng trình tn theo qui trình xác lập mục tiêu đề tài nghiên cứu hay tiêu chuẩn, qui phạm hành Trong trình xây dựng phương pháp tính tốn, tác giả sử dụng nhiều giả thiết để đơn giản bớt nhiều tượng trạng thái làm việc phức tạp vật liệu kết cấu cơng trình cho phù hợp với qui luật, tham số thuật toán lựa chọn Những số liệu, thông số đặc trưng lý vật liệu cung cấp ban đầu để đưa vào tính tốn phải đảm bảo đầy đủ, xác so với thực tế Nhiệm vụ nghiên cứu thực nghiệm nói chung, thí nghiệm cơng trình nói riêng phát hiện, phân tích, đánh giá rút kết luận khả làm việc thực tế - độ cứng, độ bền, độ ổn định tuổi thọ kết cấu cơng trình để so sánh với kết tính tốn phương pháp tính lí thuyết Trong nhiều trường hợp, kết nghiên cứu thực nghiệm cịn thay lời giải tốn đặc thù, phức tạp mà sử dụng phương pháp lí thuyết q nhiều cơng sức, chí khơng giải Từ kết nghiên cứu thực nghiệm, nhà khoa học tiếp tục sửa đổi, hồn thiện phương pháp tính có phát minh phương pháp tính cho kết có độ xác cao Kiểm định cơng trình xây dựng hoạt động khảo sát, kiểm tra, đo đạc, thử nghiệm, định lượng hay nhiều tính chất vật liệu, sản phẩm kết cấu cơng trình Trên sở đó, vào mục tiêu kiểm định, tiến hành phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh giá rút kết luận cơng trình theo quy định thiết kế tiêu chuẩn xây dựng hành áp dụng Khi tiến hành cơng tác kiểm định cơng trình, nội dung quan trọng tiến hành thí nghiệm cơng trình để xác định tính chất, thơng số kĩ thuật sản phẩm kết cấu cơng trình Để phân tích, đánh giá so sánh khả làm việc vật liệu kết cấu cơng trình, nội dung ngành khoa học liên quan như: Sức bền vật liệu, Cơ Hình ảnh tình trạng nứt cho ta nhận định có liên quan sau chất lượng cơng trình: - Về mức độ thu hẹp tiết diện làm việc cấu kiện Từ suy ảnh hưởng nứt đến khả chịu lực kết cấu; - Trạng thái ổn định cơng trình ảnh hưởng vết nứt làm cho độ cứng kết cấu suy giảm; - Sự thay đổi chất lượng vật liệu bên cấu kiện; - Mức độ ảnh hưởng tình trạng rỉ phong hóa vật liệu; - Sự liên quan nứt số biểu khác trạng thái ứng suất - biến dạng chuyển vị phận kết cấu ; - Trạng thái nứt công trình coi yếu tố quan trọng để xác định tình trạng nguy hiểm phận kết cấu hay tổng thể cơng trình Khi tiến hành khảo sát vết nứt, cần lưu ý đến đặc điểm riêng số kết cấu chịu lực thường gặp vật liệu gạch đá bê tông cốt thép a Khảo sát nứt kết cấu khối xây gạch - đá Về tình trạng nứt kết cấu chịu lực khối xây gạch - đá, xảy trường hợp sau: - Nứt chéo bắt nguồn từ góc cửa, từ vị trí bên gối truyền lực cấu kiện bên trên, theo đường chéo khoang tường hay móng; - Nứt ngang khối xây chạy theo mạch ngang số hàng gạch Đây biểu tình trạng bong tách với chuyển vị xơ ngang trôi trượt Chúng thường thấy số hành gạch bên sàn trần hay mái (thường gọi nứt cổ trần ); nứt qua phần khối xây ô cửa; - Nứt theo phương đứng với đường nứt qua loạt hàng gạch, cắt đứt thân viên gạch tạo thành đường nứt gần liên tục mảng tường Hình ảnh thường xuất vị trí trục góc nơi giao khoang tường Ngoài đặc điểm vị trí đường nứt kể trên, khảo sát cịn cần xác định độ mở rộng, độ sâu vết nứt; xác định trình hình thành phát triển chúng theo thời gian; liên quan tình trạng nứt với tượng thấm, dột, phong hóa, rỉ vật liệu 116 Hình ảnh chiều hướng phát triển mức độ tập trung đường nứt, cho phép phán đoán trạng thái biến dạng, chuyển vị thân khối xây kết cấu liên quan Thông tin độ mở rộng chiều sâu vết nứt cho đánh giá mức độ giảm yếu tiết diện chịu lực khối xây, liên quan chúng với tình trạng chuyển vị kết cấu bên Cần ý mảng tường chịu lực với chiều cao lớn, vết nứt mở rộng trạng thái kể trên, làm cho độ ổn định khối xảy giảm yếu cần quan tâm Đặc biệt ý trường hợp khoang tường hay cột gạch - đá làm việc chịu nén cục Nếu phát có nhiều vết nứt đứng tập trung vài đường nứt, đồng thời cấu kiện bị biến dạng cong lồi, biểu nguy hiểm, phải có biện pháp xử lý kịp thời b Nứt kết cấu bê tông cốt thép Đối với kết cấu bê tông cốt thép, đặc điểm cấu tạo, vết nứt có biểu ảnh hưởng khác biệt so với kết cấu khối xây Xét vai trò ảnh hưởng vết nứt làm việc khả chịu lực kết cấu, kể đến số trạng thái nứt cần quan tâm khảo sát sau: - Nứt dọc theo trục cốt thép tình trạng bong tróc lớp bê tơng bảo vệ Đây hậu q trình phong hóa vật liệu bê tơng mơi trường ăn mịn, mơi trường nhiệt ẩm, lớp rỉ ngồi cốt thép dầy lên trương nở, phá vỡ lực bám dính đẩy tách lớp bọc bê tơng phủ ngồi Tình trạng xảy cốt chịu dọc lực cốt đai; - Nứt dọc vùng thân cấu kiện chịu nén (cấu kiện cột, cấu kiện chịu nén hệ dàn không thiết trùng với cốt thép chủ) Hình ảnh thể biến dạng ngang tiết diện vượt giới hạn biến dạng kéo vật liệu bê tông Đây biểu trạng thái nguy hiểm kết cấu, cấu kiện bị phá hủy đột ngột lúc sau ổn định; - Nứt vng góc với trục làm việc cấu kiện Đối với cấu kiện chịu uốn vết nứt từ phía tiết diện lên, có liên quan mật thiết đến tình trạng cong võng lớn, đến việc giảm yếu khả làm việc chịu uốn chịu cắt Riêng cột BTCT chịu nén lệch tâm, trang thái vết nứt thường đơi với tình trạng cong phát triển nhanh dẫn đến ổn định cấu kiện; - Nứt từ phía phát triển xuống mômen uốn gối dầm liên tục dầm conson Ngoài ra, vết nứt cắt ngang toàn tiết diện thường liên quan xuất 117 cấu kiện chịu kéo (thanh cánh hạ xiên chịu kéo dàn) hay cột bị nhổ với lực lớn; - Vết nứt xiên liên quan đến tình trạng phá hủy tác dụng lực cắt cấu kiện chịu uốn; tác dụng cục tải trọng truyền lên đỉnh chân cột Một số trường hợp nứt khác xảy khi: BT vùng nén đạt ứng suất phá hoại tiến tới hình thành khớp dẻo; dầm nứt BT bị cácbonat hóa - vết nứt phân bố khơng theo quy luật rõ rệt, vị trí này, BT bị bong tróc mảng bề mặt cấu kiện Hình ảnh nứt dạng biểu đồng thời tình trạng BT bị cacbonat hóa rỉ cốt thép c Đặc điểm nứt kết cấu - Sàn hay mái BTCT Trạng thái nứt tải trọng tác dụng: phụ thuộc vào sơ đồ làm việc kết cấu đặc điểm kích thước, liên kết chúng với gối tựa tự hay ngàm: - Vết nứt vng góc với phương làm việc uốn - Đường nứt phân bố theo phương vùng nhịp mặt phía bản; theo phương vùng gối phía mặt bản; - Vết nứt theo đường chéo bên ô - trường hợp ô ngàm cạnh, có kích thước phương xấp xỉ với tác dụng tải trọng tập trung vùng ô Trạng thái nứt rỉ cốt thép: - Nứt dọc cốt thép theo phương phương - rỉ làm bong tách lớp bê tông (BT) bảo vệ; - Trạng thái nứt kèm theo bong tróc cacbonat hóa lớp BT mặt BTCT Các đường nứt xuất rải rác bề mặt cấu kiện, không theo quy luật định nào, kèm theo bong tróc mảng lớn nhỏ khác Trường hợp kết cấu bị vặn vênh gối tựa bị chuyển vị khơng đều, hình thành vết nứt chéo cục góc d Nứt kết cấu gỗ Vật liệu gỗ mang đặc điểm có cấu trúc với nhiều lớp thớ tồn khuyết tật mắt, sẹo phân bố cấu kiện không theo quy luật định Vì việc vết nứt xuất sớm hay muộn, dài hay ngắn vùng, miền khác kết cấu không thiết phụ thuộc vào điều kiện lực tác dụng trạng thái làm việc cơng trình 118 Thơng thường, vết nứt kết cấu gỗ chạy dọc song song với trục cấu kiện Khi qua vùng có mắt, sẹo chi tiết mộng liên kết, đường nứt phát triển theo đường xiên so với trục cấu kiện Những vết nứt dạng xuất hầu hết cấu kiện làm việc khác (kéo, nén, uốn ) Trạng thái nứt dọc hậu tượng co ngót khơng thớ gỗ, tác dụng điều kiện môi trường nhiệt ẩm Trường hợp vết nứt hình thành vng góc với trục cấu kiện biểu đứt gãy thớ gỗ chúng bị phá hoại làm việc chịu kéo chịu cắt Cần lưu ý: Những vết nứt liên quan đến điều kiện chịu lực Sự nguy hiểm nứt gây nên phải xem xét kết hợp với trạng thái làm việc kết cấu 5.4.2.3 Hư hỏng và khuyết tật mặt ngoài kết cấu thép Trên kết cấu xây dựng vật liệu thép kim loại nói chung, bước khảo sát mặt ngồi cơng trình cần quan tâm số khuyết tật thường gặp là: - Rỉ vật liệu thép Trong thực tế, tình trạng rỉ thép mức độ khác nhau: rỉ bề mặt; rỉ cục bộ, có chỗ ăn sâu vào tiết diện; rỉ sâu diện rộng, chiếm tỷ lệ đáng kể so với tiết diện chịu lực; - Tình trạng biến hình, cong vênh cục làm cho cấu kiện làm việc hiệu quả, độ võng, chuyển vị biến dạng tăng; - Trạng thái ổn định kết cấu phụ thuộc nhiều vào làm việc chất lượng hệ giằng néo định vị kết cấu va mặt phẳng, vào đặc điểm chất lượng liên kết (bao gồm liên kết bu lông, đinh tán) gối tựa truyền lực cấu kiện; - Ảnh hưởng mối mọt ẩm mốc: Tình trạng mối mọt ẩm mốc thường xuất kết cấu mái, vùng có hệ thống nước mưa chạy qua, nơi tiếp xúc thường xuyên với nước sinh hoạt, nước thải Đó khu vực sàn nhà wc, sàn bếp, hành lang, khu bancon, logia, mạch ghép nối thi cơng có khuyết tật 5.4.2.4 Một số hư hỏng và khuyết tật khác Ngoài hư hỏng vừa nêu trên, nội dung khảo sát mặt ngoài, cơng trình cũ, cần lưu ý số khuyết tật sau đây: - Tình trạng bong tróc, hoen ố lớp sơn, lớp bảo vệ phủ mặt kết cấu; 119 - Tình trạng phong hóa, ăn mịn, mủn vỡ vật liệu Nhữnq khuyết tật kể có q trình hình thành theo thời gian khai thác cơng trình Vì chúng phát triển cách chậm chạp, từ từ, nên người sử dụng quản lý quan tâm Trong nhiều trường hợp, bắt nguồn từ khuyết tật bề mặt tạo nên nguyên nhân tiềm ẩn cho hình thành cố, gây nguy hiểm cho tồn cơng trình Nói chung, khuyết tật bộc lộ bề mặt phản ánh phần thực trạng chất lượng vật liệu làm việc chúng bên cấu kiện Những thông tin số liệu khai thác bước khảo sát này, chưa đủ để đánh giá kết luận theo mục tiêu đặt kiểm định kết khảo sát bước bổ sung Mặt khác, biểu bên ngồi cịn cho gợi ý xem nội dung cần sâu khảo sát bên kết cấu để đạt đánh giá kết luận toàn diện 5.4.3 Bước - Khảo sát chất lượng bên cơng trình Cơng việc khảo sát chất lượng bên kết cấu cơng trình có phức tạp so với khảo sát mặt ngồi Nó địi hỏi đầu tư nhiều phương tiện thiết bị thí nghiệm, thời gian cơng sức thực Những thông tin chất lượng vật liệu cấu kiện nhận giai đoạn phần lớn phương pháp thí nghiệm khơng phá hoại Chúng cho phép tiến hành thí nghiệm trực tiếp kết cấu trường Chỉ trường hợp cho phép thực lấy mẫu thử tiến hành thí nghiệm phá hoại mẫu thử Những thông tin số liệu liên quan đến chất lượng bên cấu kiện bao gồm: - Cấu tạo kích thước chi tiết bên kết cấu; - Hiện trạng chất lượng vật liệu kết cấu liên kết; - Tình trạng hư hỏng khuyết tật kết cấu chịu lực Những kết kể với thông tin nhận từ kết khảo sát bên nguồn cung cấp đầu vào cho thiết kế để tính tốn kiểm tra lại khả chịu lực làm việc kết cấu Tùy thuộc mục tiêu kiểm định đặc điểm cơng trình, việc khảo sát chất lượng bên chọn số kết cấu thuộc cơng trình kiểm định, bao gồm: - Kết cấu móng; - Kết cấu tường chịu lực; 120 - Kết cấu khung BTCT - gồm cột, vách lõi dầm; - Kết Cấu sàn; - Kết cấu mái; - Cầu thang 5.4.3.1 Kiểm tra kết cấu móng Yêu cầu kiểm tra kết cấu móng đặt khi: - Cơng trình có biểu lún nghiêng; - Trong sửa chữa, cải tạo cơng trình, có nhu cấu bổ sung tải trọng tác dụng lên móng; - Có nghi ngờ khơng rõ ràng kích thước, cấu tạo chất lượng móng; - Cần kiểm tra lại móng tính tốn; - Hồ sơ thiết kế hồ sơ hồn cơng móng cơng trình bị thất lạc khơng đầy đủ Cơng tác khảo sát móng thường phải thực với số nội dung sau: - Căn đặc điểm chung công trình đặc điểm riêng hệ kết cấu móng, xác định số lượng móng cần khảo sát Trên sở chọn mặt vị trí hố đào khảo sát móng Những hố đào mặt vị trí đại diện cho kết cấu móng chịu lực, mặt phải thuận tiện cho công việc đào hố, đo đạc khảo sát, không ảnh hưởng đến phận khác hệ thống kỹ thuật điện, đường ống cấp thoát nước, bể phốt ; - Đào hố móng để bộc lộ hầu hết chi tiết móng để tiến hành kiểm tra kích thước, cấu tạo (Đo vẽ kết cấu móng) Chất lượng móng (Sử dụng thiết bị dị cốt thép thiết bị thí nghiệm khơng phá hoại kiểm tra chất lượng vật liệu BT- móng BTCT; kiểm tra chất lượng gạch - móng gạch) Ghi chép chỗ nhận xét, ghi đặc điểm đất đế móng, cao trình mực nước ngầm, tình trạng khuyết tật bề mặt với trợ giúp chụp ảnh kèm theo sơ đồ, hình vẽ 5.4.3.2 Khảo sát trạng chất lượng kết cấu chịu lực phần thân cơng trình Số lượng kết cấu phần thân cơng trình nhiều đa dạng chủng loại, chức làm việc, số lượng loại Việc lấy kết cấu để khảo sát phải có 121 lựa chọn cách thận trọng theo nguyên tắc cần đủ nhằm khai thác thông tin phục vụ đánh giá kết luận trạng chất lượng cơng trình theo mục tiêu kiểm định Trước bắt tay vào kiểm tra loại kết cấu, tiến hành xác định cấu kiện cụ thể để thực khảo sát, sở phân tích đặc điểm làm việc kết hợp điều kiện cho phép tiếp cận kiểm định trường kết khảo sát mặt ngồi cơng trình vừa thực Mặt khác, nội dung khối lượng khảo sát kết cấu phần thân cơng trình phải bám sát theo đề cương thống với chủ đầu tư Nhìn chung, cơng việc khảo sát kết cấu phần thân có thuận lợi so với phần ngầm, phải thực với số lượng cấu kiện lớn, nên khâu tốn nhiều công sức kéo dài thời gian Trên sở nguyên tắc nêu trên, đề cập đến việc số kết cấu chịu lực sau đây: a Kết cấu tường gạch - đá Lấy mẫu gạch vữa từ khối xây phục vụ thí nghiệm phá hoại (Thực trường hợp cho phép, với số lượng mẫu lấy theo quy định tiêu chuẩn) Tiến hành thí nghiệm kiểm tra chất lượng gạch vữa phương pháp thí nghiệm khơng phá hoại b Kết cấu khung bê tơng cốt thép Đối với kết cấu BTCT nói chung, nội dung khảo sát đầy đủ thường qua bước: Khảo sát cốt thép phương pháp điện từ kiểm tra chất lượng BT phương pháp thí nghiệm KPH (Sử dụng phương pháp Súng bật nảy, Siêu âm phương pháp kết hợp) Khi khảo sát cấu kiện cột dầm khung, cần kể đến tính chất đối xứng hình học, tính liên tục đặc điểm cấu tạo quy định thiết kế Ngồi ra, khảo sát, cịn lưu ý đến dạng kết cấu BTCT thông thường BTCT có ứng lực trước c Kết cấu sàn bê tơng cốt thép Trên kết cấu sàn nói chung, có phân chia thành nhiều với kích thước khác Có thể dựa vào quy định thiết kế kinh nghiệm thực tế để tiến hành chọn sàn khảo sát Chúng phải mang tính điển hình, đại diện cho kết cấu kiểm tra Trong đó, có kể đến đặc điểm thuộc chủng loại kết cấu hệ: 122 + Sàn lắp ghép với gồm cấu kiện lắp ghép đơn giản tựa lên tường gạch hay hệ dầm khung; + Sàn tồn khối với thi cơng liên tục, gối hệ dầm dầm phụ (Kết cấu sàn sườn, sàn với cốt thép ứng lực trước, sàn thuộc tầng sàn mái khác nhau) + Sàn BTCT không dầm với ô gối trực tiếp lên cột Trong thực tế, phía bên có lớp trát, lát phủ, che khuất bề mặt theo cấu tạo Việc khảo sát thực từ phía bên thuận tiện Trường hợp bê tông mặt cấu kiện trạng thái tự do, tiến hành thí nghiệm kiểm tra chất lượng bê tông, cần kết hợp gia cơng phẳng nhẵn bề mặt với việc mài tẩy, bóc lớp bê tông (Tại đây, chất lượng bê tông thường thấp so với bê tông bên trong) Riêng sàn gỗ với cấu kiện dầm việc khảo sát thực kết cấu vật liệu gỗ nói chung d Kết cấu mái Phân biệt dạng kết cấu mái dạng mái mái dốc Bộ phận mái gồm phận chịu lực phận bao che Yêu cầu khảo sát mái đặt trường hợp: + Mái bị thấm dột nứt hư hỏng cục khác ảnh hưởng đến chức bao che, thoát nước mưa; + Khi có nhu cầu thay đổi nội dung sử dụng mái (chẳng hạn cải tạo nâng tầng, sử dụng mái thành sàn tầng mở rộng thêm; bổ sung tải trọng tác dụng lên kết cấu mái ) d.1 Khảo sát mái Thông thường, phận chịu lực mái thi công tương tự kết cấu sàn tầng bên Khi đó, việc khảo sát kết cấu sàn thực giống nêu Ngoài ra, cách đục tẩy cục số vùng, tiến hành kiểm tra kích thước cấu tạo lớp mái (Bao gồm lớp tạo dốc, chống nóng - cách nhiệt; lớp chống thấm - cách nước; lớp bao che phủ mặt mái chi tiết thoát nước mưa ) d.2 Khảo sát mái dốc Kết Cấu mái dốc, bao gồm phận sau đây: 123 - Kèo mái - gỗ thép; - Hệ xà gồ - cầu phong, litô gỗ - đỡ vật liệu ngói lợp mái hệ xà gỗ thép hình - đỡ tơn lợp mái; - Trần mái: Có thể loại trần cứng kết cấu sàn (Sàn trần tầng áp mái), loại trần treo vật liệu nhẹ Ngoài ra, số kết cấu phụ trợ khác thuộc kết cấu mái đề cập đến khảo sát, hệ giằng ổn định mái, chi tiết liên kết hàn, bulông, đinh tán Đối với kết cấu sử dụng vật liệu thép, liên kết ghép mộng, keo dán, chốt đinh hay bu lông - Đối với kết cấu gỗ Theo dạng kết cấu trên, tiến hành khảo sát với thơng tin nứt, biến hình bong tách, võng, cong vênh, rỉ, mục mủn, mối mọt gãy nát tùy thuộc vào đặc điểm vật liệu sử dụng trạng làm việc chung, vấn đề quan tâm chung tình trạng thấm dột thứ hỏng khác ảnh hưởng đến chức bao che kết cấu mái e Cầu thang Tùy thuộc vào hệ xây dựng, cầu thang cơng trình, gặp với loại là: cầu thang cầu thang máy Hầu hết nhà với số tầng từ ÷ tầng trở lên có lắp đặt thang máy Kết cấu chịu lực lồng thang máy chủ yếu thi công BTCT Việc khảo sát chất lượng chúng thực tương tự kết cấu cột khung BTCT Riêng cầu thang bộ, cơng trình gặp dạng sau: - Cầu thang gạch - đá xây cuốn: Gặp cơng trình cổ, thấp tầng Nội dung cơng việc khảo sát giống kết cấu tường gạch - đá; - Cầu thang gỗ (Kể dầm, thang): Gặp cơng trình quy mơ không lớn, thấp tầng Nội dung công việc khảo sát giống kết cấu sàn gỗ; - Cầu thang thép (Vật liệu thép dùng chủ yếu cho dầm, cuốn, cịn thang BT gỗ): Gặp cơng trình cổ, nhà thấp tầng cầu thang bảo hiểm nhà cao tầng Nội dung công việc khảo sát giống kết cấu thép nói chung; - Cầu thang dùng vật liệu hỗn hợp BT - gỗ; Thép - BT thép - gỗ có kết hợp phương tiện liên kết khác (Hàn, đinh tán, bu lông, BT lắp ghép hay đổ chỗ), gặp không nhiều số nhà thấp tầng 124 Trong trường hợp, làm việc cầu thang không tách rời làm việc kết cấu liên quan khác (sàn, cột, dầm khung) Vì vậy, kết khảo sát cầu thang góp phần đánh giá trạng chất lượng chung tổng thể cơng trình Riêng nhà lắp ghép lớn loại kết cấu nhà ống, cầu thang khu vực nhạy cảm biến động cơng trình f Quy cách lấy mẫu thử phần thân kết cấu bê tông cốt thép Việc lấy mẫu thử từ kết cấu cơng trình thơng thường thực phương pháp khoan, cắt phôi mẫu lấy trực tiếp từ kết cấu làm việc cơng trình, chúng thực thật cần thiết phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho thân kết cấu bị lấy mẫu cho tồn cơng trình Q trình lấy mấu thực theo yêu cầu dẫn tiêu chuẩn “Phương pháp lấy mẫu thử bảo dưỡng mẫu thử”, cần tuân theo số nguyên tắc là: - Lấy mẫu cấu kiện hay chi tiết kết cấu không tham gia chịu lực (ở phận cấu tạo, cấu kiện không tham gia chịu lực chịu lực không đáng kể Trong trường hợp, trước lấy mẫu lấy mẫu, kết cấu phải gia cường cục thật ổn định Sau lấy mẫu xong, phải gia cố hoàn trả lại trạng thái lúc ban đầu; - Việc khoan cắt lấy mẫu phải thực thiết bị phương tiện chuyên dùng với khối lượng vừa đủ gia công mẫu, không gây ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu mẫu thử (Trường hợp cắt hàn phải tính đến phần dư cắt bỏ lúc gia công mẫu nhằm loại trừ ảnh hưởng nhiệt hàn gây nên) Các mẫu thử thí nghiệm theo thí nghiệm phá hoại phịng 5.5 Thí nghiệm thử tải kết cấu cơng trình trường Cơng việc kiểm tra chất lượng kết cấu cơng trình thử tải nói chung, thực cơng trình Nó tiến hành thực cần thiết, tức để đánh giá chất lượng kết cấu cơng trình, khơng có biện pháp khác thay hiệu Vì vậy, cơng tác thí nghiệm thử tải thực có sở rõ ràng sau đây: - Theo định thiết kế yêu cầu thí nghiệm thử tải coi khâu bắt buộc phải thực phục vụ nghiệm thu kỹ thuật kết cấu cơng trình; - Theo yêu cầu chủ đầu tư với nội dung thử tải thống nêu đề cương kiểm định 125 Về lý phải thực thử tải gặp nhiều trường hợp khác nhau, chẳng hạn: - Thử tải nén tĩnh cọc móng trước tiến hành thi công cọc đại trà trước nghiệm thu cọc để thi cơng đài móng (Đối với cọc ép, cọc đóng, cọc khoan nhồi); - Thử tải kết cấu cơng trình trước nghiệm thu đưa cơng trình vào sử dụng (Thử tải với đoàn tải trọng tiêu chuẩn trước nghiệm thu cho phép thông xe qua cầu; thử tải sàn nhà sản xuất, nhà thi đấu, nhà hội trường, nhà kho trước cho phép vận hành thiết bị và đưa cơng trình vào khai thác Những cơng trình thường liên quan đến an tồn số đơng cộng đồng dân cư, cơng trình quan trọng với kinh phí đầu tư lớn); - Thử tải phục vụ nghiệm thu kỹ thuật sau hồn thành thi cơng xử lý cố, sửa chữa, gia cố cơng trình tương tự nêu trước cho phép nghiệm thu đưa công trình trở lại hoạt động Thử tải phục vụ nghiệm thu kỹ thuật số cơng trình phức tạp, địi hỏi độ an tồn cao, nhằm loại trừ cố xảy Phương pháp thí nghiệm thử tải thực theo nguyên lý thí nghiệm với tải trọng tĩnh hay tải trọng động Trước tiến hành thử tải phải tiến hành loạt cơng tác chuẩn bị, đó, ngồi việc chuẩn bị cho thí nghiệm thơng thường, cần phải ý đến số đặc điểm thí nghiệm chất tải kết cấu cơng trình, là: - Trong thiết kế thí nghiệm: Kết cấu thử tải cơng trình phải kết cấu đại diện mặt chịu lực, tính ổn định, chất lượng kết cấu, có chứa đựng khuyết tật hay cố mang tính điển hình (Sơ đồ chất tải thí nghiệm - phụ thuộc vào sơ đồ làm việc thực tế kết cấu cơng trình; sơ đồ bố trí thiết bị đo - vào trạng thái ứng suất biến dạng, chuyển vị kết cấu cao, điều kiện tiếp cận, theo dõi khó khăn); - Chọn phương tiện làm tải trọng trình tự chất tải lên kết cấu (Với lượng tải trọng cần và đủ, thường phải huy động khối lượng nhân lực và phương tiện làm tải trọng lớn nhiều so với thí nghiệm kết cấu riêng lẻ); - Thi công hệ thống chống đỡ, phương tiện bảo hiểm, đảm bảo che chắn an toàn cho người tham gia thực thí nghiệm, thiết bị đo cho thân cơng trình 126 5.6 Xử lý kết khảo sát Công tác xử lý kết khảo sát phải thực theo trình tự định, nhằm khơng bỏ sót thơng tin, số liệu nhận bước tiến hành Kết xử lý phải bao quát đầy đủ nội dung khối lượng đề cập đến kế hoạch thực theo đề cương kiểm định Nội dung xử lý kết khảo sát bao gồm: - Tập hợp kết khảo sát, kiểm tra, đo đạc thí nghiệm Chúng trình bày thể dạng bảng số, hình vẽ, sơ đồ kèm theo nhận xét, mô tả ghi chú; - Tính tốn kết khảo sát, kiểm tra, đo đạc thí nghiệm Trong nêu trình tự, cơng thức áp dụng tính tốn, theo dẫn tiêu chuẩn hành Kết tính tốn xử lý chúng thể dạng bảng biểu, kèm theo biểu đồ trình bày quan hệ thực nghiệm đại lượng biểu thức thực nghiệm; - Phân tích kết khảo sát với việc phán đoán xác định liên quan, phụ thuộc, hậu mối liên hệ tượng xảy cơng trình; - Xác định ngun nhân gây nên hư hỏng, khuyết tật cố Trình bày nhận xét trạng kết cấu kiểm tra; - Đánh giá ảnh hưởng yếu tố tác dụng trực tiếp gián tiếp, mối quan hệ qua lại tác dụng làm việc chất lượng cơng trình Tiến hành chọn lọc kết điển hình sử dụng làm cho việc đánh giá kết khảo sát; - So sánh kết khảo sát sau xử lý với quy định thiết kế, dẫn tiêu chuẩn xây dựng hành có liên quan đến nội dung kiểm định cơng trình; - Tổng hợp kết kiểm định với nhận định chứng cách cụ thể trạng cơng trình, đáp ứng vấn đề đặt kiểm định 5.7 Kết luận kiến nghị Kết công tác kiểm định phải phản ánh rõ thực trạng cơng trình, đồng thời qua đề xuất hướng giải vấn đề đặt kiểm định Đó u cầu cần thể nội dung kết luận kiến nghị 5.7.1 Nội dung kết luận Kết luận kiểm định câu trả lời trực tiếp vấn đề đáp ứng mục tiêu cần đạt kiểm định Nói cách khác, kết luận thể thái độ, quan 127 điểm người kiểm định việc xử lý cơng trình sở liệu thu kết kiểm định, theo mục tiêu mà bên đặt hàng yêu cầu 5.7.2 Nội dung kiến nghị Với đầy đủ kết có tay, với nắm bắt chất việc trạng cơng trình, đơn vị kiểm định đưa kiến nghị với số nội dung sau đây: - Những việc phải làm nhằm đảm bảo an tồn cho sử dụng cơng trình; - Đề xuất phương án thực việc xử lý cơng trình; - Thời gian cần thực việc xử lý cơng trình theo kết luận báo cáo kết kiểm định (Điều mang tính thời Trường hợp kéo dài hay không thực việc xử lý kiến nghị, tình hình cơng trình diễn biến khác đi, nội dung đánh giá và kết luận vừa đưa khơng cịn phù hợp nữa) 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 197-1:2014 Vật liệu kim loại - Thử kéo - Phần 1: Phương pháp thử nhiệt độ phịng TCVN 10303:2014 Bê tơng - Kiểm tra đánh giá cường độ chịu nén TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 9334:2012 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén súng bật nẩy TCVN 9335:2012 Bê tông nặng - Xác định cường độ nén sử dụng kết hợp máy đo siêu âm súng bật nẩy TCVN 9347: 2012 Cấu kiện bê tông bê tơng cốt thép đúc sẵn - Phương pháp thí nghiệm gia tải để đánh giá độ bền, độ cứng khả chống nứt TCVN 9356: 2012 Kết cấu bê tông cốt thép - Phương pháp điện từ xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ, vị trí đường kính cốt thép bê tơng TCVN 9357: 2012 Bê tông nặng - Phương pháp thử không phá hủy - Đánh giá chất lượng bê tông vận tốc xung siêu âm TCVN 9396:2012 Cọc khoan nhồi - Xác định tính đồng bê tông Phương pháp xung siêu âm 10 TCVN 5401:2010 Thử phá hủy mối hàn vật liệu kim loại - Thử uốn 11 TCVN 5403:2010 Thử phá hủy mối hàn vật liệu kim loại - Thử kéo 12 TCVN 8163:2009 Thép cốt bê tông - Mối nối ống ren 13 TCVN 198:2008 Vật liệu kim loại - Thử uốn 14 TCVN 4453:1995 Kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép tồn khối - Quy phạm thi công nghiệm thu 15 TCVN 3105:1993 Hỗn hợp bê tông bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo bảo dưỡng mẫu thử 16 TCVN 3119:1993 Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ kéo uốn 17 TCVN 5400:1991 Mối hàn - Yêu cầu chung lấy mẫu để thử tính 129 18 TCVN 5403:1991 Mối hàn - Phương pháp thử kéo 19 TCVN 1548:1987 Kiểm tra không phá hủy mối hàn - Phương pháp siêu âm 20 TCVN 4395:1986 Kiểm tra không phá hủy - Kiểm tra mối hàn kim loại tia rơnghen gama II Luật, Nghị định Thông tư Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 18 tháng năm 2014 Chủ tịch Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ Nghĩa Việt Nam ký ban hành Thông tư 26/2016/TT-BXD ngày 26 tháng 10 năm 2016 Bộ trưởng xây dựng ban hành quy định quản lý chất lượng bảo trì cơng trình xây dựng III Giáo trình, giảng Hồng Như Tầng, Lê Huy Như, Nguyễn Trung Hiếu, Nguyễn Thế Anh (2006) Thí nghiệm Kiểm định Cơng trình Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Cao Đức, Nguyễn Mạnh Phát, Trịnh Hồng Tùng, Phạm Hữu Hanh (2010) Thí nghiệm Vật liệu xây dựng Nxb Xây dựng, Hà Nội Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2006) Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bùi Thiên Lam, Nguyễn Phan Phú (2008) Thí nghiệm Kiểm định Cơng trình Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng IV Nguồn khác Một số tài liệu từ diễn đàn mạng Internet 130 ... Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.1 Vai trị nhiệm vụ thí nghiệm kiểm định cơng trình Thí nghiệm cơng trình lĩnh vực nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định đánh giá khả làm... thức vào chương trình giảng dạy Mơn học ? ?Thí nghiệm kiểm định cơng trình? ?? đặt u cầu cập nhật tiêu chuẩn, quy chuẩn để đáp ứng yêu cầu cơng tác thí nghiệm kiểm định dạng kết cấu cho cơng trình. .. BÀI GIẢNG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2021 MỤC LỤC Mục lục i Lời nói đầu Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ĐỊNH CƠNG TRÌNH 1.1