3. Sử dụng súng bật nảy để xác định cờng độ bê tông.
3.5. Cơ sở cho các giải pháp công nghệ:
Khi đã có thiết kế khảo sát và gia cố hoặc nâng cấp cho kết cấu công trình cần lập giải pháp công nghệ thực hiện thiết kế.
Việc đo đạc kích thớc hình học và theo dõi độ lún cần thiết tiến hành đảm bảo theo qui trình một cách nghiêm ngặt. Việc chọn mốc, sự theo dõi quá trình phát triển của biến dạng nhất thiết phải có ph - ơng án tỷ mỷ và phải đợc tuân theo đầy đủ.
Về phơng diện an toàn, nhất thiết phải chống đỡ bằng hệ thống giáo hết sức chắc chắn và ổn định. Phải làm hệ lan can nh quá trình thi công yêu cầu.
Nhất thiết phải làm thiết kế chống đỡ, nếu có phá dỡ cũng phải có thiết kế đầy đủ để chỉ dỡ những chỗ cần dỡ, thi công an toàn, không gây ô nhiễm, mất an toàn cho sự song song sử dụng công trình ở các vị trí cha sửa đến. Đảm bảo an toàn và vệ sinh môi tr ờng là yêu cầu hàng đầu trong thiết kế công nghệ sửa chữa.
Cần sử dụng những thành quả mới nhất nh sử dụng polyme, êpoxy, các sản phẩm khói silic, ứng suất tr ớc căng sau trong giải pháp sửa chữa và gia cờng kết câu. Sử dụng công cụ, máy móc hiện đại nh ca, máy khoan , máy mài, máy đục hơi ép, máy căng ứng suất tr ớc ... là điều đợc hết sức khuyến khích.
Về sử dụng pittông áp lực để ấn bơm các họ chất dẻo trộn xi măng nh Sikadur 731, Sikadur 731, Sikadur 732 làm đầy những lỗ , những khe nứt nhỏ đạt hiệu quả tạo độ chắc đặc lại bê tông cao. Việc sử dụng Sika Grout 210, 214 có tác dụng chèn chắc lỗ khoan cắm sắt bổ xung rất tốt. Đây là loại vữa chế sẵn có tính tr ơng nở cao, thờng dùng trong các cột chứa sợi ứng suất tr ớc trong sử dụng kết cấu này. Loại này còn sử dụng cho neo bê tông, tạo tấm đệm chịu lực . Trong sửa chữa, để làm lớp che phủ còn hay dùng Sika Top - Seal 107, Sika Armate 110 Epocem , Sika Top 121, 122, 122HB ...
23+
Những tập đoàn Hoá chất xây dựng lớn nh Sika ( Thuỵ sỹ) , nhiều tập đoàn khác của Hoa kỳ, CHLB Đức, Italia, Nhật bản ... có khá nhiều sản phẩm sử dụng cho các công việc sửa chữa và gia c ờng kết cấu.
Việc sử dụng ứng suất tr ớc căng sau đạt hiệu quả cao trong việc tăng cờng sức chịu lực cho kết cấu công trình. Công ty Fressinay International là đơn vị khá quen thuộc với những ng ời thiết kế kết cấu ứng suất trớc đã có mặt ở nớc ta và đã thực hiện khá nhiều công trình mới cũng nh sửa chữa kết cấu bê tông. Các Công ty VSL ( Hoa kỳ), Công ty Thợng Hải ( Trung quốc) cũng đã vào tham gia thi công ứng suất trớc ở nớc ta.
Ngoài việc sử dụng các thiết bị căng bằng các kích chuyên dùng, trong nhiều công trình chi phí rất nhỏ, giáo s Võ văn Thảo ( tr - ờng Đại học Xây dựng) đã cùng giáo s Lê Kiều thi công ứng suất tr ớc bằng vít căng tự tạo nhng đo đạc cẩn thận bằng đáttrích nên đã tạo đ - ợc kết cấu ứng suất trớc hiệu quả cao trong sửa chữa công trình. Nâng cao chất lợng của kết cấu công trình cũ có những dạng chính :
(i) Cải tạo lớp áo bảo vệ kết cấu. Giải pháp chính là :
* Thổi cát hoặc đục nhẹ để bỏ lớp áo đã h hỏng.
* Thay bằng lớp vữa tốt. Biện pháp tối u là sử dụng vữa polymer hoặc vữa sợi composit.
* Sơn chống thấm bên ngoài. * Xử lý đờng nứt.
* Xử lý khe co dãn, mối nối lắp ghép. (ii) Phun bê tông tạo lớp áo cứng và tốt:
Phun bê tông tạo đợc lớp áo rắn chắc. Kết hợp sử dụng nhồi có áp để chèn kín các khe kẽ nhỏ trong nội tại kết cấu bằng chất dẻo không kỵ nớc mang lại hiệu quả giữu bền lâu cho công trình.
(iii) Bổ sung cốt thép chịu lực bằng thép sợi, thép góc.
Vấn đề là phải có giải pháp neo tạo sự làm việc tốt cho thép. (iv) Dùng cốt thép tạo ứng lực tr ớc để tăng sức chịu lực cho kết cấu:
Vấn đề tạo đợc điểm neo phù hợp về mỹ quan, về độ bền chắc. Quá trình căng cần chú ý khâu đo đạc ứng suất để ứng suất tạo ra thoả mãn yêu cầu sử dụng có kể đến các mất mát ứng suất:
* Mất mát ứng suất do ma sát giữa cáp và đ ờng dẫn cáp. * Mất mát ứng suất do biến dạng tức thời của bê tông. * Mất mát ứng suất do khi đặt cốt thép vào neo.
* Mất mát ứng suất do co ngót không đều của bê tông.
23+
* Mất mát ứng suất do từ biến của bê tông.
* Mất mát ứng suất do sự chùng ứng suất xảy ra trong cáp.
Để kiểm tra ứng suất thực tế trong cáp ứng lực tr ớc có thể dùng capteur de force TENSIONMAG hay dùng đattrich đo kết quả qua máy đo điện.
Chơng IV
một số nghiên cứu sửa chữa và qui trình hớng dẫn khảo sát
thiết kế và thi công sửa chữa kết cấu
4.1 Một số nghiên cứu sửa chữa đã thực hiện có hiệu quả:
4.1.1 Nhà trẻ Hoàn Kiếm ( số 65 phố Bà Triệu ):
Ngôi nhà có kích thớc mặt bằng 20 m x 20 m , diện tích sàn tầng trệt 400 m2. Có giếng trời diện tích ~ 20m2 lấy ánh sáng từ trên mái xuống qua cầu thang lợn và khoảng trống tạo hình thái kiến trúc.
Nhà ba tầng , có sử dụng sân th ợng. Trên sân thợng có dàn pecgôla nh kiến trúc trang trí.
Khung bê tông cốt thép chèn gạch mảng t ờng. Sàn gác panen hộp công trờng tự đúc ở nơi khác đem đến.
Mặt chính ra đờng chèn gạch thoáng trang trí.
Công trình xây dựng năm 1976, hoàn thành vào tháng 12 năm 1978. Khi làm xong phần thô đã thấy xuất hiện nhiều vết nứt. Khi hoàn thiện xong có rất nhiều vết nứt.
Cơ quan thiết kế : Viện Thiết kế Công trình Hà nội
23+
Cơ quan thi công: Xí nghiệp Xây dựng và Sửa chữa Nhà quận Hoàn Kiếm.
Nhóm thi công của tr ờng Đại học Kiến trúc do Kỹ s Nguyễn Anh Châu chủ trì đã sửa chữa vào năm 1980 bằng cách thêm t ờng dạng trụ có chiều dài 1200 mm đỡ dới dầm cho những chỗ nứt nhiều.
Hiện tợng nứt tiếp tục phát triển đến mức độ đáng lo lắng.
Năm 1984 quận Hoàn Kiếm đặt vấn đề nhờ tr ờng Đại Học Xây dựng nghiên cứu và tiến hành sửa chữa.
Đầu năm 1985 công việc nghiên cứu bắt đầu.
Các thày giáo thuộc Khoa Xây dựng tr ờng Đại học Xây dựng nghiên cứu và thiết kế, hớng dẫn thi công.
Đơn vị thi công: Hợp tác xã Xây dựng Thanh Xuân, Quận Hoàn Kiếm.
Các bớc sửa chữa đợc nghiên cứu mọi khả năng có thể để đảm bảo tính khách quan nhất, đồng thời cũng muốn qua việc sửa chữa để tìm ra một qui trình hợp lý. Các bớc cụ thể nh diễn tả dới đây:
(1) Khảo sát:
Việc khảo sát đợc chia thành bốn nhóm việc:
- Theo dõi, kiểm tra sự lún để biết có tác động của lún gây nứt kết cấu hay không.
- Theo dõi sự phát triển của vết nứt bằng cách làm các mẫu bằng vữa xi măng dán ngang những vết nứt chủ yếu, có ghi ngày theo dõi.
- Su tầm bản vẽ của cơ quan thiết kế giao ra thi công và bản lu trữ ở các cơ quan liên quan.
- Khảo sát chất lợng vật liệu cấu tạo nên bê tông và chất lợng bê tông, chất lợng thép đã chế tạo nên kết cấu của công trình.
- Tính toán kiểm tra để tìm hiểu cách tính của cơ quan thiết kế, đồng thời phát hiện những sai sót của thiết kế so với kết cấu thực đã xây dựng.
Việc theo dõi lún trong ba tháng liền cho thấy hầu nh công trình không bị lún. Độ lún tối đa luỹ kế sau ba tháng không v ợt quá số đo 1 mm. Có thể loại bỏ nguyên nhân các vết nứt do lún không đều sinh ra.
Việc làm các mẫu dán ngang các vết nứt cho thấy vết nứt tiếp tục phát triển, mặc dàu sự phát triển rất chậm. Việc thjeo dõi đ ợc quan sát theo chu kỳ 10 ngày. Sau ba tháng, thấy trong 120 mẫu dán thì chỉ có 11 mẫu tiếp tục bị nứt cắt mẫu. Những mẫu khác ổn định. Những mẫu tiếp tục nứt là những mẫu ở nhịp có khẩu độ 5,40 mét, tại thớ dới của dầm. Điều này cho thấy cần phải có giải pháp sửa chữa nhanh chóng. Chí ít thì phải có giải pháp gia cố tạm trong khi chờ đợi chữa toàn diện. Nếu không sửa chữa kịp thời, có thể gây nguy hiểm.
23+
Tất cả bản vẽ in ozalid liên quan đến kết cấu khung bê tông đều không thu thập đợc với lý do đã rách nát và thất lạc. Mọi chỗ l u trữ nh tại cơ quan thiết kế, cơ quan quận Hoàn Kiếm đều từ chối không cho mợn với lý do không biết bây giờ nó nằm ở đâu. Chỉ khi lấy lệnh Giám Đốc Sở Xây dựng thì mợn đợc một vài bản vẽ khung dạng bản can gốc, không có dấu vì dấu chỉ đóng vào bản vẽ ozalid. Tuy thế cũng đủ những mặt cắt tiêu biểu của khung để tìm hiểu và luận định.
Kiểm tra chất lợng bê tông bằng phơng pháp khoan lấy mẫu rồi thử nghiệm theo phơng pháp phá huỷ mẫu. Cờng độ ép của bê tông vào năm 1985 ( 7 năm sau khi công trình bàn giao ) mới đạt 190~210 daN/cm2. Suy theo công thức phát triển c ờng độ của bê tông thì c ờng độ 28 ngày chỉ đạt 80~90 daN/cm2. Trong khi thiết kế yêu cầu bê tông đạt cờng độ 200 daN/cm2.
Điều cờng độ bê tông quá thấp đã giải thích vì sao ngay khi mới rỡ cốp pha thì trong dầm bê tông cốt thép đã xuất hiện vết nứt.
Đo đạc kiểm tra kích thớc hình học của kết cấu thấy sự sai lệch kích thớc hình học là đáng kể, mà ảnh hởng đến chất lợng chịu lực là sự tóp teo tiết diện. Để đảm bảo cho kết cấu không bị lẹm, nhiều chỗ đã trát dày trên 50 mm.
Kiến trúc công trình phức tạp. Kích th ớc kiến trúc đề ra và sự phân chia hệ khung để tĩnh định hoá các dầm cũng nh việc phân phối tải trọng có những sai lầm đáng kể. Đây là khuyết nh ợc điểm của ngời chủ trì thiết kế kết cấu do không hình dung hết đ ợc sự làm việc thực tế của công trình do phần kiến trúc yêu cầu. Quan niệm các gối tựa cố định một cách tuỳ tiện làm cho sự phân bố nội lực trong kết cấu thực tế đã khác xa với tính toán.
Lấy khung K2a làm minh chứng cho nhận định này. Khung này chạy theo chiều ngang nhà. Gối tựa trên trục B của dầm tầng 3 là đầu một côngsôn có độ vơn 3 mét và độ võng theo tính toán đ ợc tính theo khung phẳng đạt tới trên 30 mm. Các gối tựa khác là dầm dọc.
Từ gối tựa và giả thiết về gối tựa không chính xác nh thế hay loại dạng nh thế nên hầu hết các khung của toàn nhà đều bị nứt. Vết nứt không những phát triển ở vùng kéo mà vết nứt còn xuyên qua suốt vùng nén.
(2) Thiết kế sửa chữa:
Theo kết quả của công tác khảo sát và tính toán lại hết sức công phu, những ngời thiết kế có nhận xét chung là do sự làm việc thực tế của công trình khác khá xa với giả thiết của những ng ời thiết kế kết cấu bên cạnh sự thi công không đảm bảo chất l ợng bê tông gây nên hàng ngàn vết nứt. Đối chiếu bản tính lại với tình trạng đặt thép của công trình đã thi công thì phần lớn các tiết diện kiểm tra đều thiếu thép. Lợng thiếu tuỳ tiết diện kiểm tra.
23+
Sơ đồ khung K2a 3600 3600 3400 0,00 1200 5400 5400 5400
Nhiều giả thiết đợc nêu lên để định ra các ph ơng án khác nhau trong công tác sửa chữa. Ph ơng án đợc chọn để thi công là phơng án rẻ nhất, dễ làm nhất nhng lại hiện đại, đòi hỏi tầm cao trí tuệ nhất.
Mục tiêu đề ra là phơng án sửa chữa phải giải quyết dứt điểm, không đợc để có vết nứt xuất hiện sau khi đã sửa chữa. Công trình đã sửa chữa phải trả về nh hình dạng ban đầu khi mới khánh thành. Phá hết những chỗ đã chữa theo ph ơng pháp không chuẩn xác. Công trình phải đảm bảo an toàn sử dụng lâu dài. Biện pháp khả thi, công nhân có thể thi công tốt trên cơ sở có sự h ớng dẫn của ngời am hiểu phơng án sửa chữa. Phơng án phải rẻ tiền nhất vì vấn đề kinh phí hạn hẹp của quận. Việc sửa chữa phải nhanh nhất, chỉ tiến hành thi công trong tháng nghỉ hè của các cháu.
Sau khi phân tích kỹ và kết quả tính toán lại đã khẳng định là phải đặt vấn đề gia cố cho cả vùng kéo và vùng nén. Lại lấy thí dụ là khung K2. Kết cấu này có thể chấp nhận việc đ a thêm một cột vào trục B cho tầng 1 và tầng 2 ( nh đờng nét đứt ở sơ đồ ). Điều này không ảnh hởng đến công năng kiến trúc của ngôi nhà. Do không muốn để ảnh hởng đến kiến trúc của toàn ngôi nhà nên ngoài vị trí trục B , tầng 1 và tầng 2 thì không thể thêm đ ợc bất kỳ cột nào vì sự thêm ấy sẽ ảnh hởng đến không gian ngôi nhà. Đây cũng là điều rút ra từ giải pháp chữa đã thực hiện là những bức t ờng làm thêm gây vớng và tối cho các phòng các cháu chơi. Trong ph ơng án sủa chữa mới, phá bỏ hết những tờng này.
23+
Quan niệm chung khi thiết kế sửa chữa là không cần phải gia cố vùng kéo do mômen âm ở gối tựa gây ra mặc dàu ở vùng này có khá nhiều vết nứt trên các dầm mà chỉ cần gia cố vùng kéo do mô men d - ơng gây ra ở phía dới dầm sao cho dầm đủ chịu các hoạt tải và các tác động phụ thêm khác.
Phơng án đợc sử dụng khá phổ biến để gia c ờng cốt thép chịu kéo giữa nhịp là ốp thêm thép góc ỏ hai cạnh d ới dầm. Dùng các bản giằng để liên kết chặt những thanh thép góc với nhau thông quan cách hàn. Cách này khá tốn kém vì l ợng thép sử dụng nhiều mà thi công hết sức khó khăn vì những panen đã đặt không dễ gì tháo gỡ. Nếu đặt ra vấn đề tháo gỡ panen sẽ tốn nhiều công sức và khi lắp lại sự chi phí cho việc hoàn thiện không kém gì hoàn thiện mới ngôi nhà.
Cuối cùng, phơng án gây ứng lực trớc cho từng đoạn dầm đợc gia cố.
Thép sử dụng thuộc nhóm A II có gờ cán nóng. Mỗi dầm bố trí 2 thanh φ 25 đặt song song với hai cạnh d ới của dầm. Vấn đề tạo ứng suất trớc đòi hỏi giải quyết gối tựa . Rất may mắn là nhà đ ợc cấu tạo theo kiểu khung gồm hệ cột và dầm nên sử dụng đầu cột sát dầm làm gối tựa cho các thanh thép ứng suất tr ớc.
Để giữ những thanh sẽ tạo ứng suất tr ớc có làm những thép đai nhng những đai này không sử dụng chính cho lực cắt trong dầm mà chủ yếu làm nhiệm vụ giữ đúng vị trí của những thanh ứng suất tr ớc đợc gia cờng.
Mỗi đầu cột bố trí hai đoạn thép góc 60x60x6 khoan lỗ để làm điểm tựa cho thanh thép gia c ờng. Thép lùa vào lỗ khoan trong đoạn thép góc rồi bắt bulông kép tạo sức căng ban đầu. Tạo ứng suất tr ớc thêm và chủ yếu bằng cách bóp cho hai thanh thép đi song song của một dầm cho gần xít lại nhau. Lực ứng suất tr ớc đợc đo chính xác nhờ việc gắn đattrích và máy đo điện.
Tại những dầm mà vết nứt đã ăn suốt chiều cao tiết diện mới cần gia cố vùng nén. Tại những dầm nay, đục nhẹ nhàng lột bản mặt của panen. Vòng cốt đai gia c ờng qua một đoạn cốt dọc ở vùng nén. Đổ lại bê tông mới có chất lợng tốt ( #200) thay vì cho những viên gạch lấp đầu panen đợc gỡ nhẹ nhàng. Vùng nén mới đợc hình thành với chiều cao bằng chiều dày của panen.
(3) Thi công sửa chữa:
Việc thi công sửa chữa tuân theo một qui trình hết sức nghiêm ngặt nhằm đạt hiệu quả ứng suất tr ớc cao đồng thời với việc đảm bảo