e) Đối với nút khung
6.1.8. Kỹ thuật gia cường bọc ngoài bằng bêtông
6.1.8.1. Kỹ thuật này thường dùng để gia cường các kết cấu chịu nén như cột nhà công nghiệp hay dân dụng một hoặc nhiều tầng.
Phương pháp này có 3 loại:
- Gia cường bọc xung quanh (Hình 6a); - Gia cường 2 mặt (Hình 6b);
- Gia cường 3 mặt (Hình 6c);
CHÚ DẪN: 1 Cột cũ
2 Phần bê tông đục bỏ
3 Hàn với cốt đai cũ (hoặc với đinh neo)
4 Hàn nối chồng (hoặc hàn với đinh neo hoặc hàn với cốt đai cũ)
Hình 6 - Gia cường bọc ngoài bằng bê tông
6.1.8.2. Tính toán thiết kế
Giữa bê tông mới đổ và cốt thép mới bố trí với kết cấu cũ, tồn tại vấn đề ứng suất chênh và sự chênh biến dạng (do bê tông cũ đã chịu phần lớn tĩnh tải và có biến dạng trước khi gia cường), vì vậy khi tính toán khả năng chịu lực của kết cấu, phải xem xét tình hình cụ thể để tính giảm cường độ của bê tông và cốt thép thêm vào.
Khả năng chịu lực cực hạn (tới hạn) của cột chịu nén dọc trục sau khi gia cường có thể được kiểm tra theo công thức sau:
N ≤ (fcAc + fyAs + (fcmAcm + fymAsm)) (4) Trong đó:
N là giá trị tính toán của lực nén dọc trục tác dụng lên cột sau khi gia cường;
là hệ số uốn dọc xác định theo độ mảnh của cột sau khi gia cường; fc, Ac là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện bê tông cũ; fy, As là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện cốt thép cũ; fcm, Acm là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện bê tông mới;
fym, Asm là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện cốt thép mới (bổ sung);
là hệ số chiết giảm cường độ của bê tông mới tăng thêm và cốt thép dọc khi bê tông của phần gia cường làm việc với cột cũ.
Giá trị của được lấy như sau:
+ = 0,8 khi có biện pháp dỡ tải hoàn toàn cho kết cấu/cấu kiện khi sửa chữa gia cường (cấu kiện cũ và bê tông mới gần như cùng chịu một tải trọng).
+ Trong trường hợp chỉ giảm tải một phần nào đó khi thi công gia cường, phải lấy giảm giá trị của
, khi đó = 0,8 N/N (N - phần lực nén tăng lên của phần tải trọng tác dụng lên kết cấu sau khi gia cường).
6.1.8.3. Yêu cầu cấu tạo và thi công
Cần chú ý các điểm sau khi thiết kế gia cường cột sử dụng kỹ thuật bọc ngoài bằng bê tông: - Chiều dày nhỏ nhất của bê tông mới đổ là 60 mm (nếu dùng bê tông phun chiều dày nhỏ nhất là 50 mm);
- Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 14 mm và không lớn hơn 25 mm; đường kính cốt đai khép kín không nhỏ hơn 8 mm;
- Khi gia cường bọc quanh (4 phía) cần phải đặt cốt đai khép kín. Khi chỉ gia cố một hoặc 2 bên thì dùng cốt đai dạng chữ U hàn vào cốt đai cũ. Độ dài đường hàn lấy bằng 10 lần đường kính cốt đai (nếu hàn 1 bên) và bằng 5 lần đường kính cốt đai d (nếu hàn 2 bên). Cũng có thể dùng đinh neo chôn vào bê tông cũ của cột rồi hàn liên kết cốt đai chữ U vào các đinh neo này. Đường kính đinh neo không nhỏ hơn 10 mm, độ sâu neo giữ không ngắn dưới 10 lần đường kính cốt đai;
- Hai đầu cốt thép chịu lực dọc trục tăng thêm phải uốn mỏ. Khi gia cường cột khung, neo cốt thép không chỉ ngàm vào móng mà còn phải có ít nhất 50 phần trăm cốt thép xuyên qua sàn; - Cấp cường độ của bê tông mới đổ không được thấp hơn mác 200, nên cao hơn cường độ thiết kế của bê tông cũ. Nên dùng loại bê tông có cốt liệu bé, đường kính của đá sỏi không quá 10 mm;
- Trước khi thi công nên dỡ bớt tải hoặc dùng cây chống tạm để giảm phần tải trọng tác động lên kết cấu cũ, sao cho lực dọc trong cột (cũ) chỉ vào khoảng 60% sức chịu tải của cột;
- Đục xờm bề mặt cấu kiện cũ: độ lồi lõm của bề mặt cột không nhỏ hơn 4 mm. Cách một khoảng nhất định, thường từ 300 mm đến 500 mm, trên bề mặt cấu kiện cũ đục rãnh lõm (độ sâu không ít hơn 6 mm) để tạo thành lực nêm cắt giữa bê tông cũ và mới;
- Làm sạch bề mặt tiếp giáp giữa bê tông cũ và mới trước khi đổ bê tông mới.