CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BTCT VÀ VẬT LIỆU SỢI COMPOSITE, CÁC PHƯƠNG PHÁP GİA CƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG DÁN TẤM SỢI COMPOSITE
1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNG KẾT CẤU MỐ, TRỤ CẦU, MÓNG CỌC
1.6.4. Tăng cường khả năng chịu lực của trụ cầu
Phương pháp bao bọc bê tông:
- Phương pháp này là tạo ra lớp áo bê tông cốt thép dày 10 ÷ 15 cm bao quanh thân trụ cũ trên suốt chiều cao thân trụ để tăng diện tích chịu lực cho thân trụ.
- Ưu điểm: Thi công đơn giản, lớp bê tông cốt thép thêm mới liên kết tương đối tốt đối với lớp bê tông cũ, chống thấm tốt, khắc phục được các khiếm khuyết hư hại của lớp bê tông bảo vệ của cấu kiện chịu lực, tuổi thọ cao, hiệu quả kỹ thuật cao đối với việc gia cường vùng bê tông chịu nén.
- Nhược điểm: Thời gian thi công lâu, bắt buộc phải thi công đổ tại chỗ, việc thi công dễ gây tác động tới môi trường, đòi hỏi nhiều lao động và máy móc, làm giatăng tải trọng bản thân của kết cấu chịu lực; đối với các công trình liên quan tới tĩnh không và thoát nước thì phương pháp này thường làm thu hẹp mặt cắt thoáng cũng như làm giảm khả năng thoát nước của công trình.
Phương pháp dự ứng lực ngoài:
- Ưu điểm: Thích hợp cho việc gia cường vùng chịu kéo, đặc biệt cho kết cấu chịu uốn, hiệu quả kỹ thuật rất cao.
- Nhược điểm: Việc thi công đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao cũng như các tính toán chính xác, cáp dự ứng lực ngoài đòi hỏi phải được bảo vệ và kiểm soát an toàn trong quá trình khai thác, đôi khi khó khăn trong việc thiết kế các ụ neo cũng như các ụ chuyển hướng.
Phương pháp sử dụng võ thép bao bọc:
- Tăng khả năng chịu lực của thân trụ bằng võ thép bao bọc xung quanh thân trụ.
- Ưu điểm: Thích hợp cho việc gia cường kết cấu chịu uốn, có hiệu quả kỹ thuật cao, không làm tăng chiều cao kiến trúc của kết cấu, không làm thu hẹp tĩnh không của công trình.
- Nhược điểm: Việc thi công phức tạp, lớp thép bên ngoài dễ bị rỉ và những tổn hại khác do tác động của môi trường dẫn tới tuổi thọ khai thác có thể giảm nhanh.
Phương pháp sử dụng vật liệu cường độ cao tấm sợi Composite:
- Phương pháp này sử dụng vật liệu cường độ cao sợi Composite bao bọc xung quanh thân trụ theo phương thẳng đứng và phương ngang để tăng khả năng chịu lực của bê tông thân trụ. Tăng cường kết cấu sử dụng vật liệu sợi Composite dán bên ngoài là một biện pháp thay thế cho phương pháp nêu trên là dán bản thép ngoài cũng như dự ứng lực ngoài. Việc tăng cường được tiến hành bằng vật liệu sợi Composite dính kết
với kết cấu bê tông thông qua sự dính bám của keo epoxy. Trong tăng cường khả năng chịu lực cắt đối với các kết cấu dầm hay cột, vật liệu sợi Composite được gắn với các mặt của kết cấu bê tông với hướng của các thớ song song với hướng ứng suất kéo chủ để làm việc tương tự như cốt thép đai. Vật liệu sợi Composite sử dụng hiệu quả nhất là khi được bọc lại hoàn toàn để tăng toàn diện khả năng chịu cắt. Tuy nhiên, giải pháp bọc một phần hay tăng thêm dự ứng lực vào sợi Composite dạng thanh cũng có thể thực hiện một cách khả thi. Trong tăng cường khả năng chịu nén, các cột được bọc bằng sợi Composite để hạn chế sự nở hông của bê tông, từ đó tăng khả năng chịu nén lên theo nguyên lý tương tự như bê tông trong ống thép. Có hai hệ thống khác biệt có thể sử dụng. Dạng thứ nhất có dạng định hình sẵn, các hình dáng chủ yếu là dạng dải, tấm, hộp hay dạng góc mà áp dụng trực tiếp lên bề mặt kết cấu. Dạng thứ hai ở dạng tấm hay lưới được thực hiện thi công và bảo dưỡng ở hiện trường sử dụng việc dán ướt và thực hiện dán thủ công bằng tay.
- Ưu điểm: Khối lượng riêng nhỏ, độ bền cơ học cao, độ cứng vững và uốn kéo tốt.
Khả năng chịu đựng thời tiết, chống lão hóa, chống tia UV cao, cách điện và cách nhiệt tốt. Khả năng kháng hóa chất và kháng ăn mòn cao, không gây tốn kém trong bảo quản, không cần phải sơn phủ chống ăn mòn. Gia công và chế tạo đơn giản, dễ tạo hình, tạo màu, thay đổi và sửa chữa, chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất và chi phí bảo dưỡng thấp. Tuổi thọ sử dụng cao (thời gian sử dụng dài hơn kim loại, gỗ khoảng 2-3 lần).
- Nhược điểm: Khó tái chế, tái sử dụng khi hư hỏng hoặc là phế phẩm trong quá trình sản xuất. Giá thành nguyên liệu thô tương đối cao, phương pháp gia công tốn thời gian. Phức tạp trong phân tích cơ, lý, hóa tính của mẫu vật. Chất lượng vật liệu bị phụ thuộc nhiều vào trình độ của công nhân.
b) Tăng cường khả năng chịu lực của xà mũ trụ
Các giải pháp tăng cường khả năng chịu lực cho xà mũ trụ tương tự như kết cấu nhịp bê tông cốt thép vì xà mũ chịu uốn giống kết cấu nhịp. Các phương pháp sử dụng bao gồm: Bao bọc bê tông, dự ứng lực ngoài hoặc sử dựng vật liệu cường độ cao sợi Composit.
Kết quả tăng cường trong thực tế:
Hình 1.11. Sữa chữa cọc cầu Ông me nhỏ bằng phương pháp bao bọc bê tông
Hình 1.12. Sữa chữa cọc cầu Ông me nhỏ bằng phương pháp bao bọc bê tông
Hình 1.13. Sửa chữa trụ cầu vượt bằng phương pháp sử dụng tấm CFRP chế tạo sẵn
Hình 1.14. Sửa chữa trụ cầu vượt bằng phương pháp sử dụng tấm CFRP chế tạo sẵn
Hình 1.15. Sửa chữa trụ cầu Phú mỹ ngập trong nước bằng phương pháp sử dụng vật liệu CFRP chế tạo sẵn và thí nghiệm độ bám dính của vật liệu
Hình 1.16. Sửa chữa dầm,mố trụ cầu Ô Chát bằng phương pháp dự ứng lực ngoài kết hợp sử dụng tấm FRP chế tạo sẵn