Đánh giá khả năng chịu lực thực tế của sàn bê tông cốt thép tại công trình pv combank quảng ngãi

Thông qua việc khoan lấy mẫu bê tông sàn tại hiện trường Công trình nhà làm việc PV COMBANK Quảng Ngãi để thí nghiệm cường độ chịu nén thực tế của bê tông bản sàn công trình và đánh giá

PV COMBANK QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2018

PV COMBANK QUẢNG NGÃI

Chuyên ngành : Kỹ thuật Xây dựng Công trình DD&CN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực và khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do lựa chọn đề tài 1

2 Những nghiên cứu trước liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài 1

3 Mục tiêu 1

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 2

7 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở TỈNH QUẢNG NGÃI VÀ CÁC VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP 1

1.1 Các khái niệm cơ bản về bê tông - bê tông cốt thép 1

1.2 Cường độ của bê tông và các yếu tố ảnh hưởng 2

1.2.1 Cường độ của bê tông 2

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông 4

1.3 Sử dụng vật liệu bê tông cho các công trình ở tỉnh Quảng Ngãi 6

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Ở HIỆN TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG PTHH 9

2.1 Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường 9

2.1.1 Mục đích xác định cường độ bê tông hiện trường 9

2.1.2 Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường 9

2.2 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCXDVN 356:2005) 12

2.2.1 Tính toán cường độ bê tông hiện trường: 13

2.2.2 Đánh giá cường độ bê tông hiện trường 15

2.3 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn ACI 318 và ACI 214.4R-03 17

2.3.1 Qui trình lấy mẫu và các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ mẫu hiện trường theo ACI 214.4R-03 17

2.3.2 Đánh giá cường độ hiện trường 17

2.4 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 13791:2007 21

2.4.1 Đánh giá cường độ chịu nén hiện trường theo mẫu khoan 22

2.4.2 Xác định cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường theo mẫu khoan 22

2.5 Giới thiệu về phần mềm Safe 24

CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ, KHẢ NĂNG CHỊU LỰC KẾT CẤU SÀN BẰNG PHẦN MỀM SAFE VÀ SO SÁNH VỚI THIẾT KẾ 27

3.1 Đánh giá cường độ nén của bê tông sàn công trình PV COMBANK Quảng Ngãi 27

3.1.1 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012) 27

3.1.2 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn ACI 318 và ACI 214.4R-03 27

3.1.3 Đánh giá hệ số an toàn của cấu kiện, kết cấu khoan mẫu theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 13791:2007 28

3.2 Giới thiệu công trình tính toán 29

3.3 Tính toán kiểm tra kết cấu bản sàn theo bản 2 phương BTCT 33

3.3.1 Vật liệu 33

3.3.2 Tải trọng tính toán 33

3.3.3 Kết quả tính toán bản sàn tầng 2 và tầng 3 theo bản 2 phương 36

3.4 Tính toán kết cấu sàn bằng phần mềm Safe 38

3.4.1 Tính toán kết cấu sàn tầng 2 bằng phần mềm Safe 38

3.4.2 Tính toán kết cấu sàn tầng 3 bằng phần mềm Safe 46

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 55 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC THỰC TẾ CỦA SÀN BTCT TẠI CÔNG TRÌNH PV COMBANK QUẢNG NGÃI

Học viên: Lê Hà Sinh Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT DD&CN

Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 32 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Đánh giá khả năng chịu lực thực tế của kết cấu công trình là vấn đề cần thiết để kiểm

soát chất lượng công trình và kiểm chứng lý thuyết tính toán Thông qua việc khoan lấy mẫu bê tông sàn tại hiện trường Công trình nhà làm việc PV COMBANK Quảng Ngãi để thí nghiệm cường độ chịu nén thực tế của bê tông bản sàn công trình và đánh giá lại khả năng chịu lực và sự làm việc của kết cấu sàn hiện tại theo tiêu chuẩn xây dựng của Việt Nam, Hoa Kỳ và Châu Âu Trên cơ sở số liệu thí nghiệm về cường độ chịu nến của bê tông và mô phỏng lại kết cấu bản sàn bằng phương pháp phần tử hữu hạn (phần mềm SAFE) để kiểm tính khả năng chịu lực thực tế của bản sàn công trình Kết quả việc tính toán sàn BTCT theo phương pháp dải (phần mềm SAFE) có 02 ô bản không đảm bảo khả năng chịu lực ứng với tải trọng thiết kế so với tính toán bản sàn theo phương pháp đàn hồi (bản làm việc 2 phương)

Từ khóa – Cường độ chịu nén; Khoan lấy mẫu bê tông; Khả năng chịu lực

ASSESSMENT OF REALITY

OF THE REINFORCED FLOOR AT THE PV COMBANK OF QUANG NGAI

Abstract - Assessing the actual bearing capacity of the structure is essential to control the quality

of the work and verify the calculation theory By drilling concrete samples at the construction site Work

of PV COMBANK Quang Ngai to test the actual compressive strength of the floor concrete and evaluate the bearing capacity and the work of floor structure is currently under construction standards of Vietnam, USA and Europe Based on the experimental data on the candle strength of the concrete and the simulation of the floor structure by finite element method (SAFE software) to verify the actual bearing capacity of the floor The results of calculating the reinforced concrete floor using the band method (SAFE software) have two plots do not guarantee the ability to withstand the design load compared with the calculation of the floor by the elastic method (the two sides )

Key words - Compressive strength; Concrete sampling; Force-resistance

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải

2.3 Hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ l/d theo ACI 214.4R-03 18

2.4 Các hệ số ảnh hưởng khi xác định cường độ hiện trường mẫu

2.5 Hệ số K - hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu

2.9 Hệ số k (hệ số điều chỉnh cường độ chịu nén đặc trưng hiện

3.5 Tải trọng sàn phòng làm việc + hội trường 34

3.8 Tính toán thép bản sàn tầng 2 theo bản kế bốn cạnh 373.9 Tính toán thép bản sàn tầng 3 theo bản kế bố cạnh 383.10 Tính toán thép bản sản tầng 2 theo phần mềm SAFE 433.11 So sánh mô men uốn sàn tầng 2 theo bản 2 phương và theo SAFE 453.12 Tính toán thép bản sản tầng 3 theo phần mềm SAFE 50 3.13 So sánh mô men uốn sàn tầng 3 theo bản 2 phương và theo SAFE 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo 3

1.3 Ảnh hưởng của lượng nước nhào trộn đến độ lưu biến của hỗn hợp

1.4 Quan hệ giữa cường độ và tuổi của bê tông 51.5 Một góc nhìn cầu Trà Khúc hướng về TP Quảng Ngãi 61.6 Hình ảnh một đoạn đường Phạm Văn Đồng TP Quảng Ngãi 61.7 Một số công trình điển hình - thành phố Quảng Ngãi 7

3.13 Mặt bằng chia dải giữa nhịp các ô sàn tầng 2 (bề rộng dải 1m) 40

3.17 Mặt bằng chuyển vị sàn (chuyển vị lớn nhất:18,95 mm) 423.18 Mô phỏng 3D sàn tầng 3 bằng phần mềm Safe 46

3.22 Mặt bằng chia dải giữa nhịp các ô sàn tầng 3 (bề rộng dải 1m) 48

MỞ ĐẦU

1 Lý do lựa chọn đề tài

Hiện nay các công trình ở Việt Nam cũng như trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi, kết cấu bê tông cốt thép được sử dụng rất rộng rãi Cường độ chịu nén là một đặc tính quan trọng của bê tông được sử dụng trong tính toán thiết kế và nghiệm thu kết cấu bê tông và bê tông cốt thép Cường độ bê tông không những phụ thuộc vào chất lượng và cấp phối vật liệu sử dụng mà còn phụ thuộc vào quá trình thi công bê tông và các yếu

tố khác Do đó, sự chênh lệch giữa cường độ mẫu đúc tiêu chuẩn và cường độ bê tông trên kết cấu là không tránh khỏi Trong nhiều trường hợp, việc đánh giá cường độ chịu nén thực tế của bê tông trên kết cấu và cấu kiện bê tông đúc sẵn là rất cần thiết để chứng nhận hoặc giải quyết các bài toán liên quan đến kết cấu công trình

Đứng trước tình hình dó cần phải có một phương án đánh giá phù hợp chất lượng hiện tại của công trình để có những khuyến cáo , kiến nghị và phương án duy tu bảo dưỡng kịp thời Hiện nay trong một số các tiêu chuẩn về kiểm định chất lượng của Việt Nam ít có đề cấp tới việc giải quyết vấn đề này một cách rõ ràng, chính vì vậy nghiên cứu tìm hiểu để có cách đánh giá đang tin cậy nhất là yêu cầu cấp thiết

Chính vì vậy học viên lựa chọn đề tài “ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC

THỰC TẾ CỦA SÀN BTCT TẠI CÔNG TRÌNH PV COMBANK QUẢNG NGÃI” với mong muốn đánh giá lại độ ổn định và mức độ an toàn của các công trình

khi đưa vào sử dụng trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

2 Những nghiên cứu trước liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài

- Đề tài thạc sỹ: Đánh giá chất lượng vật liệu bê tông của các công trình trên địa bàn tỉnh Hà Tĩnh

- Đề tài thạc sỹ: Đánh giá cường độ chịu nén của bê tông cột bê tông cốt thép theo thiết kế và thực tế thi công của các công trình ở thành phố Đà Nẵng

3 Mục tiêu

+ Mô phỏng và khảo sát sự làm việc của kết cấu sàn theo thiết kế thực tế

+ Thí nghiệm cường độ chịu nén của một số sàn tại địa bàn tỉnh Quảng Ngãi bằng phương pháp khoan lấy mẫu hiện trường

+ Đối chiếu so sánh các mẫu thí nghiệm với hồ sơ thiết kế ban đầu

+ Đánh giá lại khả năng chịu lực và sự làm việc của kết cấu sàn hiện tại theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:-2012) và tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ACI 318, ACI 214.4R-03) và tiêu chuẩn Châu Âu (EN 13791:2007) của một số công trình trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu khả năng chịu nén của bê tông sàn bê tông cốt thép một số công

trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi thông qua các mẫu khoan hiện trường theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCVN 5574:2012); tiêu chuẩn ACI 318, ACI 214.4R-03 và tiêu chuẩn Châu Âu EN 13791:2007

- Đánh giá khả năng làm việc thực tế của cấu kiện, kết cấu so với điều kiện thiết

kế ban đầu

5 Phương pháp nghiên cứu

Dùng phương pháp PTHH để mô phỏng lại sự làm việc thực tế của kết cấu sàn nhằm đánh giá khả năng chịu lực thực tế với các thông số cơ lý của bê tông thông qua khoan lấy mẫu

6 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

- Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCXDVN 356:2005)

- Theo tiêu chuẩn Mỹ ACI 318, ACI 214.4R-03

- Theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 13791:2007

- Số liệu nghiên cứu thống kê 03 nhóm mẫu của 03 công trình Mỗi nhóm mẫu gồm 03 tổ mẫu, mỗi tổ mẫu có 05 viên

Chương 2: Phương pháp đánh giá cường độ của bê tông ở hiện trường

Chương 3: Mô phỏng, đánh giá ứng xử, khả năng chịu lực kết cấu sàn bằng phần mềm SAFE và so sánh với thiết kế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG VẬT LIỆU BÊ TÔNG

CHO CÁC CÔNG TRÌNH Ở TỈNH QUẢNG NGÃI VÀ CÁC VẤN ĐỀ

THƯỜNG GẶP

1.1 Các khái niệm cơ bản về bê tông - bê tông cốt thép

Bê tông là vật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp các chất kết dính vô cơ hoặc hữu cơ với nước, cốt liệu nhỏ hoặc cốt liệu lớn, được nhào trộn kỹ theo một tỷ lệ thích hợp, lèn chặt và rắn chắc lại tạo thành Trước khi đóng rắn, hỗn hợp này gọi là hỗn hợp bê tông Trong xây dựng, các loại bê tông chế tạo từ xi măng hoặc các chất kết dính vô cơ khác được sử dụng rộng rãi

Bất cứ loại hỗn hợp bê tông nào và việc tạo hình sản phẩm theo phương pháp công nghệ nào, hỗn hợp bê tông cũng cần thỏa mãn hai yêu cầu cơ bản là:

+ Tính đồng nhất của hỗn hợp bê tông có được khi nhào trộn phải được duy trì trong quá trình vận chuyển, đổ khuôn và đầm chặt Nó bảo đảm cho hỗn hợp bê tông

có sự liên kết nội bộ tốt, không bị phân tầng tách nước

+ Tính công tác tốt phù hợp với phương pháp và điều kiện hình thành sản phẩm Hỗn hợp bê tông có tính công tác tốt sẽ dễ dàng và nhanh chóng lấp đầy khuôn, giữ được liên kết toàn khối và sự đồng nhất về cấu tạo của bê tông

Trong bê tông, ngoài các thành phần cơ bản nêu trên, có thể thêm vào những phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của bê tông như tính lưu động của hỗn hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết và rắn chắc

Bê tông là vật liệu dòn, cường độ chịu nén lớn nhưng khả năng chịu kéo thấp Trong nhiều công trình, nhiều bộ phận làm việc ở trạng thái chịu kéo Do đó, tại phần chịu kéo của các kết cấu làm bằng bê tông sẽ bị rạn nứt, khả năng chịu lực giảm và có thể dẫn đến phá hoại Nhằm tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu, tận dụng lợi thế

và kết hợp sự làm việc của vật liệu, người ta kết hợp bê tông và cốt thép thành một loại vật liệu xây dựng phức hợp là vật liệu bê tông cốt thép

Hình 1.1 Dầm bê tông và bê tông cốt thép

a) Dầm bê tông; b) Dầm bê tông cốt thép;

c) Sơ đồ ứng suất trên tiết diện 1-1; d) Sơ đồ ứng suất trên tiết diện 2-2;

1 - Vùng bê tông chịu nén; 2 - Vùng bê tông chịu kéo; 3 - cốt thép

Bê tông và cốt thép có thể cùng tham gia chịu lực là do các yếu tố sau:

+ Bê tông và cốt thép dính chặt với nhau nên có thể truyền lực từ bê tông sang cốt thép và ngược lại Lực dính có tầm quan trọng hàng đầu đối với vật liệu bê tông cốt thép

+ Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hóa học Đồng thời bê tông còn làm chức năng bao bọc, bảo vệ cốt thép chống các tác dụng ăn mòn của môi trường Đây cũng là lý do khi sử dụng các loại phụ gia hóa dẻo và đông cứng nhanh cần phải bảo đảm quá trình đầm nén bê tông đạt đến độ lèn chặt cần thiết

+Bê tông và cốt thép có hệ số giãn nỡ nhiệt gần giống nhau (hệ số giãn nở nhiệt của bê tông từ 0,000010 đến 0,000015 và hệ số giãn nở nhiệt của thép là 0,000012)

Do đó khi có sự thay đổi nhiệt độ dưới 100°C thì trong cấu kiện bê tông cốt thép không xuất hiện nội ứng suất đáng kể, không làm phá hoại lực dính giữa bê tông và cốt thép

1.2 Cường độ của bê tông và các yếu tố ảnh hưởng

1.2.1 Cường độ của bê tông

Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông Nói đến cường

độ của bê tông là nói đến cường độ tính toán (cường độ chịu nén và cường độ chịu

(10cm)

h=b(=15cm)

kéo), cường độ đặc trưng và cường độ trung bình Cường độ chịu nén và cường

độ chịu kéo của bê tông được xác định theo phương pháp thí nghiệm

Xác định cường độ chịu nén - mẫu thử

Hình 1.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo

Xác định cường độ chịu kéo (mẫu chịu kéo trung tâm và mẫu chịu kéo khi uốn)

Gọi R, R(t) là lần lượt là cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo của bê tông,

ta có mối quan hệ:

R(t) = Øt R

Hoặc R(t) = 0,6 + 0,06R Giá trị của Øt được lấy phụ thuộc vào loại của bê tông và đơn vị của R, đối với

bê tông nặng, đơn vị của R là MPa thì Øt = 0.28 - 0.30

Giá trị trung bình của cường độ: khi thí nghiệm n mẫu thử của cùng một loại bê tông thu được các giá trị cường độ của mẫu thử là R1,R2, Rn Các giá trị đó có thể giống nhau hoặc khác nhau Giá trị trung bình cường độ của các mẫu ký hiệu là Rm, gọi tắt là cường độ trung bình được tính theo công thức:

kê thì lấy v = 0,15

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông

Cường độ bê tông không những phụ thuộc vào chất lượng và cấp phối vật liệu

sử dụng mà còn phụ thuộc vào quá trình thi công bê tông và các yếu tố khác Trong quá trình thiết kế công trình, người ta thường dự kiến cường độ cần thiết của bê tông

để tính toán Khi thi công cần chọn thành phần, cấp phối vật liệu và công nghệ chế tạo

để bê tông đảm bảo đạt cường độ yêu cầu Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông

có thể tóm tắt như sau:

+ Tỷ lệ nước - xi măng (N/XM): Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn đến cường độ và tính chất biến dạng của bê tông Cường độ của bê tông tăng khi tăng cường độ của xi măng hoặc giảm tỷ lệ N/XM Lượng nước nhào trộn có ảnh hưởng đến đặc trưng lưu biến của hỗn hợp bê tông (hình 1.3)

Nếu lượng nước ban đầu trong hỗn hợp bê tông bé, nước chỉ đủ bao bọc mặt ngoài hạt xi măng và tạo nên màng hấp thụ nước, Màng nước này liên kết bền chắc với hạt xi măng, có tính đàn hồi, tính chịu kéo, cường độ chống cắt và độ nhớt

Nếu lượng nước tăng lên, màng hấp thụ dày thêm và do sức căng bề mặt của nước, nước sẽ dịch chuyển trong các đường mao quản làm cho hỗn hợp bê tông có tính dẻo

Hình 1.3 Ảnh hưởng của lượng nước nhào trộn đến độ lưu biến của hỗn hợp bê tông

1 - Hỗn hợp cứng ngay sau khi nhào trộn;

2 - Hỗn hợp cứng 1 giờ sau khi nhào trộn;

1’ - Hỗn hợp lưu động ngay sau khi nhào trộn;

2’ - Hỗn hợp lưu động 1 giờ sau khi nhào trộn;

Khi tăng tỷ lệ N/XM, lượng nước thừa trong hỗn hợp bê tông vượt quá lượng nước cần thiết để tiến hành quá trình thủy hóa và đảm bảo độ lưu động cần thiết cho hỗn hợp bê tông sẽ làm tăng độ rỗng, giảm sự đặc chắc của bê tông và làm cho biến dạng do co ngót tăng lên

+ Chất lượng và số lượng xi măng: Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông,

việc lựa chọn mác bê tông rất quan trọng vì nó vừa phải đảm bảo cho bê tông đạt cường độ thiết kế vừa phải đảm bảo yếu tố kinh tế Nếu dùng xi măng mác cao chế tạo

bê tông mác thấp sẽ dẫn đến lượng xi măng dùng cho 1m3 bê tông không đủ để liên kết các hạt cốt liệu với nhau, dễ xảy ra hiện tượng phân tầng Ngược lại, dùng xi măng mác thấp để chế tạo bê tông mác cao sẽ làm tăng lượng xi măng phải dùng, không đảm bảo yếu tố kinh tế Bên cạnh đó, với cường độ bê tông dự kiến, nếu tăng số lượng xi măng cũng sẽ làm tăng cường độ bê tông nhưng hiệu quả không cao và thường gây tăng biến dạng do co ngót

+ Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu: Thành phần bụi và tạp chất sét tạo ra trên bề mặt hạt cốt liệu lớp màng cản trở liên kết chúng với xi măng Kết quả

là cường độ của bê tông giảm đáng kể (có khi đến 30-40%) Việc lựa chọn được cấp phối hợp lý sẽ làm tăng cường độ bê tông đồng thời tiết kiệm được lượng xi măng sử dụng Hàm lượng cát trong hỗn hợp cốt liệu (mức ngậm cát) ảnh hưởng lớn đến tính chất của hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bê tông có hàm lượng cát tối ưu đảm bảo cho bê tông đạt yêu cầu tính công tác, độ đặc chắc và cường độ với lượng dùng xi măng và nước bé nhất

+ Công nghệ thi công: Quá trình nhào trộn vữa bê tông, thời gian nhào trộn, vận chuyển, tổ chức thi công bê tông (đổ khuôn, đầm nén, điều kiện môi trường bảo dưỡng) có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và cường độ bê tông

Bên cạnh đó, các loại phụ gia sử dụng khi thi công, thời gian tác dụng của tải trọng cũng có ảnh hưởng đến cường độ bê tông Cường độ bê tông tăng dần theo thời gian, lúc đầu tăng nhanh sau đó tăng chậm dần Theo thời gian, cường độ chịu kéo tăng nhanh hơn cường độ chịu nén Theo thực nghiệm người ta xác định cường độ bê tông tăng theo thời gian theo công thức:

lg t

≈ 0.7R28lgt (với t = 7-300 ngày)

Hình 1.4 Quan hệ giữa cường độ và tuổi của bê tông

-Công thức của Viện nghiên cứu bê tông Mỹ ACI:

Rt = R28

bt a

t

Trong đó: a, b hệ số phụ thuộc loại xi măng Thông thường a = 4; b = 0,85 Với

xi măng đông kết nhanh a = 2,3; b = 0,92

1.3 Sử dụng vật liệu bê tông cho các công trình ở tỉnh Quảng Ngãi

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, trong những năm qua, tỉnh Quảng Ngãi được xem là một trong những địa phương đã có những bước tiến trong lĩnh vực đầu tư cơ sở hạ tầng nhằm xây dựng một thành phố Quảng Ngãi nói riêng và tỉnh Quảng Ngãi nói chung văn minh, sạch đẹp và phù hợp với yêu cầu phát triển chung của đất nước

Hình 1.5 Một góc nhìn cầu Trà Khúc hướng về TP Quảng Ngãi

Hình 1.6 Hình ảnh một đoạn đường Phạm Văn Đồng TP Quảng Ngãi

Song hành với việc hoàn thiện cơ sở hạ tầng, thực hiện chương trình Nông thôn mới tại các xã, chỉnh trang đô thị thành phố và các thị xã, tỉnh Quảng Ngãi đã có nhiều chủ trương, chính sách kêu gọi đầu tư phù hợp, tạo điều kiện cho các nhà đầu tư trong

và ngoài nước đến với Quảng Ngãi Chính điều này đã thúc đẩy cho sự phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng của tỉnh nhà với việc hình thành nhiều công trình qui mô, hiện đại như: Nhà máy lọc dầu Dung Quất, Khu công nghiệp nặng Doosan, Khu công nghiệp VSIP Quảng Ngãi (Liên doanh TNHH Khu công nghiệp Việt Nam – Singapore), Gắn liền với sự phát triển các Khu công nghiệp thì các công trình cao tầng, các khu phức hợp được đầu tư xây dựng mới như Petro Sông Trà Hotel, Central Hotel Quang Ngai, Bảo Hiểm xã hội tỉnh Quảng Ngãi, Cục Thuế tỉnh,

Hình 1.7 Một số công trình điển hình - thành phố Quảng Ngãi

Có thể nói với vị trí địa lý không được thiên nhiên ưu đãi, hàng năm, Quảng Ngãi phải gánh chịu khá nhiều các cơn bão, lũ lớn Đó cũng là một trong những yếu tố dẫn đến hầu hết các công trình xây dựng ở TP Quảng Ngãi nói riêng và trên địa bàn tỉnh nói chung vẫn chú trọng sử dụng vật liệu bê tông cho kết cấu công trình Từ các công trình nhà ở tư nhân đến các công cộng, công trình phức hợp đều sử dụng vật liệu

bê tông cho kết cấu chịu lực của công trình

Đà Nẵng là trung tâm khu vực miền Trung, lĩnh vực vật liệu xây dựng nói chung và vật liệu bê tông nói riêng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng cũng đầy đủ và phong phú hơn so với Quảng Ngãi Quảng Ngãi và Đà Nẵng cách nhau khoảng 150km, vì vậy có những loại vật liệu xây dựng trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi không có nên phải vận chuyển từ Đà Nẵng vào Điển hình như những công trình mà dùng bê tông ứng lực trước thì phải lấy sản phẩm từ Tổng Công ty cổ phần Xuất nhập khẩu và Xây dựng Việt Nam – Vinaconex

Tổng Công ty cổ phần Xuất nhập khẩu và Xây dựng Việt Nam – Vinaconex đã đầu tư nhà máy bê tông dự ứng lực tại Đà Nẵng Đây là một trong những dự án đầu tư quan trọng nằm trong chiến lược phát triển và mở rộng thị trường của Vinaconex tại thành phố Đà Nẵng và khu vực miền Trung trong đó có tỉnh Quảng Ngãi Nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông dự ứng lực này có vốn đầu tư (giai đoạn 1) là 179,8 tỷ đồng tại thôn Đại La, xã Hòa Sơn, huyện Hòa Vang

Là địa phương có điều kiện thuận lợi trong việc sản xuất cốt liệu phục vụ cho sản xuất bê tông, trong những năm qua, cùng với việc ra đời của các đơn vị sản xuất bê tông tươi như bê tông Thiên Sơn, bê tông Pha Din, các công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh đã bước đầu tiếp cận với việc sử dụng bê tông thương phẩm cho việc thi công, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm bê tông thành phẩm, bảo đảm chất lượng các công trình xây dựng

Bảng 1.1 Sản lượng bê tông thương phẩm của công ty Pha Din

(Số liệu do công ty bê tông Pha Din cung cấp)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Ở HIỆN

TRƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG PTHH

2.1 Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường

2.1.1 Mục đích xác định cường độ bê tông hiện trường

- Làm cơ sở đánh giá sự phù hợp hoặc nghiệm thu đối với kết cấu hoặc bộ phận kết cấu của các công trình mới xây dựng so với thiết kế ban đầu hoặc so với tiêu chuẩn hiện hành (trong trường hợp không thực hiện được việc kiểm tra chất lượng bê tông trên mẫu đúc hoặc có nghi ngờ về chất lượng trong quá trình thi công);

- Đưa ra chỉ số về cường độ thực tế của cấu kiện, kết cấu, làm cơ sở đánh giá mức độ an toàn của công trình dưới tác động của tải trọng hiện tại hoặc để thiết kế cải tạo, sửa chữa đối với công trình đang sử dụng, đề xuất biện pháp gia cường

Tuỳ thuộc vào mục tiêu cần đánh giá, có thể tiến hành thí nghiệm trên toàn bộ kết cấu, cấu kiện của công trình hoặc chỉ trên một số bộ phận kết cấu công trình cần thiết; thí nghiệm ở bề mặt kết cấu, cấu kiện hay ở vùng sâu hơn bằng các phương pháp thích hợp

2.1.2 Các phương pháp xác định cường độ bê tông ở hiện trường

Trong quá trình lấy hỗn hợp, đúc mẫu bê tông trong khuôn, bảo dưỡng và tiến hành thí nghiệm, chúng ta chỉ mới xác định được cường độ bê tông trên mẫu đúc, qua

đó mới xác định được chất lượng của hỗn hợp bê tông dùng thi công

Cường độ bê tông thực tế trên các cấu kiện, kết cấu chịu ảnh hưởng lớn của quá trình thi công, bảo dưỡng Nhằm đánh giá chính xác được cường độ hiện trường của các cấu kiện, kết cấu khi đưa vào sử dụng hoặc để tiến hành sửa chữa, khắc phục sự

cố, ta sử dụng các phương pháp xác định cường độ bê tông hiện trường bao gồm các phương pháp phá hủy và phương pháp không phá hủy

Nhằm nâng cao độ chính xác của việc xác định cường độ bê tông hiện trường cần tiến hành kết hợp các phương pháp thí nghiệm khác nhau Đồng thời phải thực hiện đúng các chỉ dẫn khi thực hiện các phép thử cụ thể và tăng số lượng mẫu thử hoặc phép thử

+ Phương pháp khoan lấy mẫu:

Đây là phương pháp được áp dụng cho độ chính xác cao hơn các phương pháp khác Việc tiến hành khoan lấy mẫu từ kết cấu hoặc cấu kiện, gia công mẫu và thí nghiệm theo các quy định nêu trong TCVN 3105:1993, TCVN 3118:1993 (trừ phân tích kết quả) và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này Phương pháp

này khi quy về mẫu lập phương chuẩn có sai số ±

n

12

% với n là số lượng mẫu khoan Khi sử dụng phương pháp khoan lấy mẫu phải tìm hiểu cụ thể về loại, kích thước hạt cốt liệu lớn nhất đã sử dụng và chiều dày kết cấu để lựa chọn đường kính và chiều cao mẫu khoan phù hợp Theo TCVN 3105:1993, đường kính ống khoan cần lớn hơn hoặc bằng 3 lần kích thước hạt cốt liệu lớn đã được sử dụng để chế tạo bê tông kết cấu, cấu kiện Trong trường hợp không khoan được mẫu đường kính lớn, có thể sử dụng ống khoan có đường kính tối thiểu bằng 2 lần kích thước hạt lớn nhất của cốt liệu lớn Chiều cao của viên khoan được lấy trong phạm vi 1 ÷ 2 lần đường kính

Khi tiến hành khoan, mẫu khoan phải ở tuổi sau 7 ngày, tiến hành nén mẫu ở tuổi 28 ngày hoặc sau 28 ngày Khi khoan phải có giải pháp tránh để cắt đứt thép chịu lực chính Trường hợp cắt đứt thép chịu lực chính phải có phương án xử lý để đảm bảo tính liên tục của thép chịu lực

Phương pháp khoan lấy mẫu được tiến hành với số lượng mẫu khoan cho mỗi cấu kiện phải đảm bảo không ít hơn 01 tổ mẫu Thông thường mỗi tổ mẫu bao gồm 03 viên hoặc nhiều hơn

Để lựa chọn vị trí và vùng kiểm tra trên kết cấu, thực hiện theo các bước sau đây:

- Các vị trí mà kết quả thí nghiệm bằng phương pháp siêu âm kết hợp súng bật nẩy không đạt, hoặc các vị trí để hiệu chỉnh kết quả siêu âm kết hợp súng bật nẩy, hoặc các vị trí bất kỳ do tư vấn giám sát chỉ định

- Sử dụng thiết bị dò cốt thép theo TCXD 240:2000 kết hợp xem xét các bản vẽ thiết kế, hoàn công để chọn các vùng, vị trí phù hợp cho phương pháp khoan lấy mẫu hoặc siêu âm

- Phân bố các vị trí, vùng thử để chất lượng bê tông xác định được mang tính đại diện và đặc trưng cho cấu kiện mà không làm thay đổi tính chất làm việc của kết cấu, cấu kiện

+ Phương pháp sử dụng súng bật nảy:

Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính toán kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCXDVN 162:2004 và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này Phương pháp này khi quy về mẫu lập phương chuẩn có sai số ± 25%

Phương pháp súng bật nảy phù hợp khi thử nghiệm trên bê tông có tuổi từ 7 ngày đến 3 tháng, tốt nhất là thí nghiệm trong phạm vi tuổi bê tông từ 14 ngày đến 56 ngày

Công tác kiểm tra, đánh giá cường độ và độ đồng nhất của bê tông bằng các loại

súng bật nẩy cần tiến hành theo 5 bước:

- Xem xét bề mặt của sản phẩm hoặc kết cấu, phát hiện các khuyết tật (vết nứt,

rỗ, ) nhận xét sơ bộ chất lượng bê tông

- Thu thập các thông số kỹ thuật của sản phẩm hoặc kết cấu mác thiết kế, thành phần bê tông, ngày chế tạo, công nghệ thi công, chế độ bảo dưỡng bê tông và sơ đồ chịu lực của kết cấu công trình

- Lập phương án thí nghiệm

- Chuẩn bị, tiến hành thí nghiệm và lập bảng ghi kết quả thí nghiệm

- Xác định cường độ và độ đồng nhất bằng các số liệu của thí nghiệm

Có thể kiểm tra toàn bộ sản phẩm hoặc kiểm tra chọn lọc theo lô

- Nếu lô chỉ có 3 cấu kiện thì kiểm tra toàn bộ

- Nếu lô có trên 3 cấu kiện thì có thể kiểm tra chọn lọc hoặc toàn bộ sản phẩm Khi kiểm tra chọn lọc phải kiểm tra ít nhất 10% số lượng sản phẩm trong lô nhưng không ít hơn 3 sản phẩm

Đánh giá cường độ bê tông của các cấu kiện kết cấu: Việc đánh giá cường độ bê tông được thực hiện bằng cách so sánh cường độ trung bình của cấu kiện, kết cấu (Rk) hoặc của lô cấu kiện, kết cấu (Rl), nhận được khi thí nghiệm (bảng 1) so với cường độ trung bình yêu cầu của bê tông (Ryc) Cường độ trung bình yêu cầu của bê tông được xác định theo hệ số biến động của cường độ bê tông V và số vùng kiểm tra P trên cấu kiện, kết cấu riêng lẻ, hay số vùng kiểm tra N với lô cấu kiện, kết cấu

+ Phương pháp đo vận tốc xung siêu âm:

Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính toán kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCXD 225:1998 và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này Phương pháp này khi quy về mẫu lập phương chuẩn có sai số ± 20%

Đây là phương pháp thí nghiệm mà tuổi bê tông ít ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm Bên cạnh đó, mật độ cốt thép các cấu kiện, kết cấu có ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp siêu âm

Ống đo siêu âm để thả đầu đo được làm bằng thép hoặc nhựa có đường kính phù hợp với kích thước của đầu đo, ống được chôn sẵn trong bê tông Đường kính trong của mỗi ống thí nghiệm được chọn nằm trong phạm vi từ 50 mm đến 60 mm, chiều dày của thành ống chọn từ 2mm đến 6mm và phải tính toán đảm bảo khả năng chịu áp lực(cả áp lực thẳng đứng và áp lực ngang) Đầu dưới của ống được bịt kín, đầu trên có nắp đậy

Số lượng các ống đo được qui định tuỳ thuộc vào kích thước cấu kiện móng cần thí nghiệm Đối với mọi cấu kiện móng khoảng cách giữa tâm hai ống kế tiếp nhau để

thả đầu đo nên bố trí trong khoảng từ 0.3 m đến 1.5 m

Đầu phát có khả năng biến đổi những dao động điện thành các dao động cơ học với tần số cao Đầu thu có chức năng biến đổi những dao động cơ học do đầu phát phát

ra thành những tín hiệu điện Cả đầu phát và đầu thu thường có yêu cầu như nhau về kích thước (đường kính của đầu đo từ 25 mm đến 30 mm),về khả năng chống thấm và tần số dao động.Thông thường tần số xung của đầu đo nằm trong phạm vi từ 20 kHz đến 100 kHz

+ Phương pháp sử dụng kết hợp máy đo siêu âm và súng bật nảy:

Phạm vi áp dụng, thiết bị, quy trình thử, cách tính toán kết quả của phương pháp này áp dụng theo các quy định nêu trong tiêu chuẩn TCXD 171:1989 và các hướng dẫn liên quan được nêu trong tiêu chuẩn này

Nếu trên bề mặt bê tông có lớp vữa trát hoặc lớp trang trí thì trước khi đo phải được đập bỏ và mài phẳng vùng sẽ kiểm tra

Vùng kiểm tra trên bề mặt bê tông phải có diện tích không nhỏ hơn 400cm2 Trong mỗi vùng, tiến hành đo ít nhất 4 điểm siêu âm và 10 điểm bằng súng, theo thứ

tự do siêu âm trước, đo bằng súng sau Nên tránh đo theo phương đổ bê tông

Công tác chuẩn bị và tiến hành đo siêu âm phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD 84 : 14 Vận tốc siêu âm của một vùng (Vtbi ) là giá tị trung bình của vận tốc siêu âm tại các điểm đo trong vùng đó (Vi) Thời gian truyền của xung siêu âm tại một điểm đo trong vùng so với giá trị trung bình không được vượt quá ± 5% Những điểm đó không thoả mãn điều kiện này phải loại bỏ trước khi tính vận tốc siêu âm trung bình của vùng thử

Công tác chuẩn bị và tiến hành đo bằng súng thử bê tông loại bật nẩy phải tuân theo tiêu chuẩn TCXD 03 : 1985

2.2 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 239:2006, TCVN 4453:1995, TCXDVN 356:2005)

Việc đánh giá cường độ bê tông theo các mẫu ở hiện trường là việc so sánh cường độ bê tông hiện trường (Rht) với cường độ yêu cầu (Ryc) để từ đó đưa ra kết luận

về cường độ bê tông trên kết cấu xác định ở hiện trường có đạt yêu cầu hay không

Để đảm bảo đánh giá đúng giá trị cường độ hiện trường của bê tông, quá trình thí nghiệm cần đảm bảo các bước triển khai theo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 239:2006 Theo đó, khi tiến hành xác định khối lượng, vị trí và vùng kiểm tra cần có đánh giá tổng thể công trình Quá trình kiểm tra, đánh giá cần dựa vào việc quan trắc bề mặt cấu kiện, kết cấu để ghi nhận những dấu hiệu cần thiết phục vụ cho việc đánh giá sau này Đồng thời căn cứ vào các tài liệu thiết kế, các trang thiết bị như máy dò cốt thép để xác định vùng vị trí phù hợp cho phương pháp thí nghiệm Từ đó xác định được cấu kiện, kết cấu

nghi ngờ cần kiểm tra đảm bảo tính đại diện và đặc trưng cho cấu kiện, không làm ảnh hưởng đến khả năng làm việc của cấu kiện, kết cấu khi tiến hành thí nghiệm theo phương pháp phá hủy cũng như xác định khối lượng cần thí nghiệm

Trên cơ sở phân tích đánh giá nêu trên, tùy theo qui mô và mục đích kiểm tra, tiến hành lựa chọn phương pháp đánh giá phù hợp Đối với việc đánh giá cường độ bê tông hiện trường bằng phương pháp không phá hủy cần tiến hành xây dựng đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa các thông số đo của phương pháp không phá hủy và cường độ bê tông theo đúng qui định (theo TCXDVN 162:2004 cho trường hợp thí nghiệm bằng súng bật nảy và TCXD 225:1998 cho trường hợp thí nghiệm bằng siêu âm)

2.2.1 Tính toán cường độ bê tông hiện trường:

2.2.1.1 Xác định cường độ hiện trường theo phương pháp phá hủy

Đối với phương pháp phá hủy, trên cơ sở tổ mẫu có được, ta tiến hành xác định cường độ bê tông hiện trường (Rht ) theo các bước sau:

+ Xác định cường độ chịu nén của từng mẫu khoan (Rmk) theo công thức:

D: hệ số ảnh hưởng của phương khoan

D = 2,5 khi phương khoan vuông góc với phương đổ bê tông

D = 2,3 khi phương khoan song song với phương đổ bê tông λ: hệ số ảnh hưởng của tỷ lệ chiều cao (h) và đường kính (dmk) của mẫu khoan đến cường độ bê tông Tỷ lệ h/dmk phải nằm trong khoảng từ 1 đến 2

h: chiều cao mẫu khoan sau khi đã làm phẳng bề mặt để ép, xác định theo qui trình đo kích thước mẫu nêu trong TCVN 3118:1993, tính bằng milimet với độ chính xác đến 1mm

k: hệ số ảnh hưởng của cốt thép trong mẫu khoan, được xác định như sau:

- Trường hợp không có cốt thép: k = 1

- Trường hợp mẫu khoan chỉ chứa 1 thanh thép:

k = k1 = 1 + 1,5

mk d

k = k2 = 1 + 1,5

mk

t

d h

a d

.



Trong đó: Rhti là cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan thứ i

n: số lượng mẫu khoan trong tổ mẫu

2.2.1.2 Xác định cường độ hiện trường theo phương pháp không phá hủy

Trên cơ sở thực hiện các chỉ dẫn về thí nghiệm, xử lý số liệu, xây dựng đường chuẩn xác định cường độ bê tông tại vùng thử Rhti

Xác định cường độ bê tông trung bình của các vùng kiểm tra trên cấu kiện, kết cấu theo công thức:

Trong đó: - Rhti là cường độ bê tông tại vùng kiểm tra thứ i;

- m là số vùng kiểm tra trên cấu kiện, kết cấu

Xác định cường độ bê tông hiện trường của cấu kiện, kết cấu (Rht ) theo công thức sau:

Rht = R ht(1-tα vht) (2.7) Trong đó: - vht là hệ số biến động cường độ bê tông của vùng kiểm tra trên cấu kiện, kết cấu (xác định theo các tiêu chuẩn thử nghiệm TCXDVN 162:2004 và TCXD 225:1998 );

- tα là hệ số phụ thuộc số lượng vùng kiểm tra khi thử bằng phương pháp không phá hủy (tα xác định theo bảng 2.1)

2.2.2 Đánh giá cường độ bê tông hiện trường

Trên cơ sở tính toán cường độ bê tông hiện trường, cường độ bê tông yêu cầu,

ta tiến hành đánh giá cường độ bê tông hiện trường của cấu kiện, kết cấu Trong quá trình đánh giá, ngoài việc căn cứ vào kết quả thí nghiệm đạt được cần lưu ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường như: sự biến động ngẫu nhiên của cường độ bê tông hiện trường do quá trình thi công gây ra như việc cân đong vật liệu, trộn, đầm, đổ bê tông không hoàn toàn như nhau hoặc do chế độ bảo dưỡng không được tuân thủ chặt chẽ, sự biến động có tính quy luật của cường độ bê tông hiện trường trong bản thân kết cấu, cấu kiện, tuổi của bê tông, độ ẩm hiện trường khác với

độ ẩm mẫu lập phương tiêu chuẩn khi xây dựng đường chuẩn

Bảng 2.1 Giá trị hệ số t α với xác suất bảo đảm 0,95 và số vùng kiểm tra

STT Số vùng kiểm tra Giá trị t α

STT Số vùng kiểm tra Giá trị t α

+ Xác định cường độ bê tông yêu cầu:

- Nếu bê tông được chỉ định bằng cấp bê tông theo cường độ chịu nén thì cường

độ bê tông yêu cầu (Ryc) chính là cấp bê tông B (MPa, N/mm2)

- Nếu bê tông được chỉ định bằng mác bê tông theo cường độ chịu nén M thì cường độ bê tông yêu cầu (Ryc) xác định theo công thức:

Với v là hệ số biến động cường độ bê tông

+ Đánh giá cường độ bê tông trên kết cấu công trình:

- Trường hợp sử dụng phương pháp khoan lấy mẫu, bê tông trong cấu kiện hoặc kết cấu công trình được coi là đạt yêu cầu về cường độ chịu nén khi đảm bảo đồng thời:

Rht ≥ 0,9.Ryc

và Rmin ≥ 0,75.Ryc trong đó Rmin là cường độ bê tông hiện trường của viên mẫu có giá trị cường độ nhỏ nhất trong tổ mẫu

- Trường hợp sử dụng phương pháp không phá hủy để xác định cường độ bê tông trên kết cấu công trình, bê tông trong cấu kiện hoặc kết cấu công trình được coi là đạt yêu cầu về cường độ chịu nén khi:

Cấp độ bền chịu nén của bê tông B10 B12.5 B15 B20 B25 B30 B35 M150 M150 M200 M250 M350 M400 M450

2.3 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn

Theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, các mẫu cần được lấy sau khi bê tông đạt 14 ngày tuổi

để đảm bảo mẫu không bị hư hỏng Các mẫu khoan nên lấy không chứa cốt thép vì sự hiện diện của cốt thép trong mẫu khoan có thể làm thay đổi lớn cường độ chịu nén của

bê tông

Theo đánh giá của hướng dẫn ACI 214.4R-03, quá trình lấy mẫu, môi trường bảo dưỡng, kích thước mẫu, tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính mẫu (l/d), phương lấy mẫu có ảnh hưởng lớn đến cường độ hiện trường của mẫu khoan Các yếu tố ảnh hưởng này được hiệu chỉnh theo bảng 2.3 và bảng 2.4 nhằm đảm bảo giá trị cường độ hiện trường xác định được là phù hợp với cường độ thực của cấu kiện, kết cấu

2.3.2 Đánh giá cường độ hiện trường

Theo hướng dẫn ACI 214.4R-03, việc đánh giá cường độ hiện trường của cấu kiện, kết cấu dựa theo cường độ hiện trường mẫu khoan được tiến hành theo các bước:

2.3.2.1 Đánh giá cường độ hiện trường mẫu khoan

+ Xác định cường độ bê tông hiện trường của mẫu khoan (fci) theo công thức:

fci = Fl/d Fdia Fmc Fd fcore (2.9) Trong đó:

- Fl/d là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của tỷ lệ chiều dài

và đường kính của mẫu khoan

- Fdia là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của đường kính của mẫu khoan

- Fmc là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của độ ẩm (điều kiện dưỡng hộ) mẫu khoan

- Fd là hệ số ảnh hưởng đến cường độ bê tông hiện trường của quá trình khoan Các giá trị Fl/d ; Fdia ; Fmc ; Fd được xác định theo bảng 2.3 và 2.4

- fcore là cường độ chịu nén của từng mẫu khoan

+ Xác định cường độ trung bình của tổ mẫu khoan ( f c) theo công thức:

- f c là cường độ trung bình của tổ mẫu khoan

- fcimin làcường độ nhỏ nhất của các mẫu khoan trong tổ mẫu

- fc’ là cường độ thiết kế (cường độ đặc trưng) theo ACI (độ bền bê tông theo tiêu chuẩn ACI được xác định theo theo mẫu hình trụ có kích thước 150x300mm)

Qui đổi mác bê tông (M) (kG/cm2) theo tiêu chuẩn Việt Nam sang cường độ đặc trưng (fc’) của tiêu chuẩn ACI như sau:

Cường độ trung bình f’cr (MPa):

f’cr =

25,1

*1,

Hệ số điều chỉnh Giá trị Hệ số phương

sai V, %

Hong khô trong không khí tại thời

điểm thí nghiệm 1-{0.144-αfcore}(2-l/d)

F mc : hệ số điều chỉnh điều kiện ẩm của lõi vào thời điểm thí nghiệm

Bảo dưỡng tiêu chuẩn theo qui định

ASTM C 42 / C 42M

Hong khô trong không khí tại thời

Giá trị α bằng 3*(10 - 6) 1/psi cho f core ( psi), hoặc 4,3*(10 - 4) 1/MPa cho f core (MPa)

2.3.2.2 Xác định cường độ đặc trưng tương đương (f’ c,eq ) dùng trong thiết kế của các cấu kiện, kết cấu đã khoan mẫu

Bên cạnh mục đích đánh giá điều kiện nghiệm thu của cấu kiện, kết cấu, các mẫu khoan còn được sử dụng để xác định cường độ đặc trưng tương đương để đánh giá độ bền của kết cấu, cấu kiện khoan mẫu, làm cơ sở cho việc tính toán gia cường (nếu có)

Theo ACI 214.4R-03, có hai cách dùng để xác định cường độ đặc trưng tương đương đó là xác định theo các yếu tố dung sai thông thường hoặc sử dụng phương pháp tiếp cận do Bartlett và MacGregor đề xuất

* Việc tính toán cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq ) theo các yếu tố dung

sai thông thường được tiến hành theo các bước sau:

+ Xác định độ lệch quân phương (sc), độ lệch mẫu chuẩn (sa):

n

f f

1

2 ) 1 (

) (

Trong đó: - n: số lượng mẫu khoan

- fci ; f c: cường độ hiện trường của mẫu khoan và cường độ trung bình

của tổ mẫu khoan

- Giá trị các hệ số Vl/d; Vdia; Vmc; Vd xác định theo bảng 2.4 + Xác định dữ liệu cường độ tại chỗ (f0.10) theo công thức:

Trong đó: - sc là độ lệch quân phương

- K: hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu khoan (xác định theo bảng 2.5)

+ Cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq ) được xác đinh theo công thức:

f’c,eq = f c - 2 2

) ( )

Trong đó: Z là hệ số phụ thuộc theo mức độ tin cậy và xác định theo bảng 2.6

Bảng 2.5 Hệ số K - hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu khoan

Số lượng mẫu khoan

Trong đó: - C là hệ số phụ thuộc vào mẫu (bê tông đổ tại chổ hay bê tông đúc sẵn, số lượng mẻ trộn bê tông khi thi công các cấu kiện lấy mẫu) (xác định theo bảng 2.7 )

- n là số lượng mẫu khoan trong tổ mẫu

- Z là hệ số phụ thuộc theo mức độ tin cậy và xác định theo bảng 2.6

- T là hệ số lấy theo mức độ tin cậy phụ thuộc vào số lượng mẫu khoan trong

tổ mẫu và xác định theo bảng 2.8

Bảng 2.8 Hệ số T - hệ số điều chỉnh mức độ tin cậy theo số lượng mẫu khoan

n Mức độ tin cậy (confidence level)

(n: số lượng mẫu khoan)

2.4 Đánh giá cường độ của bê tông theo các mẫu ở hiện trường theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 13791:2007

Việc đánh giá cường độ chịu nén hiện trường theo Tiêu chuẩn EN 13791:2007 được tiến hành theo hướng sử sụng các phương pháp gián tiếp hoặc đánh giá trên cơ sở lõi khoan

Trong đó, quá trình đánh giá cường độ chịu nén hiện trường trên cơ sở lõi khoan có thể được thực hiện theo hai phương án: phương án A khi có ít nhất 15 lõi khoan hoặc phương án B khi có từ 3 đến 14 lõi khoan Số lượng lõi khoan không được nhỏ hơn 3

Đối với việc sử dụng các phương pháp gián tiếp để đánh giá cường độ chịu nén hiện trường chúng ta có thể xây dựng đường tương quan trực tiếp với lõi khoan hoặc hiệu chỉnh đường tương quan sẵn có theo lõi khoan trong khoảng giới hạn cường độ

2.4.1 Đánh giá cường độ chịu nén hiện trường theo mẫu khoan

Để kiểm tra, đánh giá chất lượng bê tông trên các kết cấu có nhiều mẻ bê tông, Tiêu chuẩn EN 13791:2007 yêu cầu số lượng mẫu khoan tối thiểu không ít hơn 15 Kết cấu được xác định là đạt khi thỏa mãn đồng thời hai điều kiện sau:

is n m

f , là kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén hiện trường nhỏ nhất

S là giá trị lớn hơn của độ lệch chuẩn của kết quả thí nghiệm hoặc 2,0MPa Trong các trường hợp các bên thống nhất, có thể sử dụng ít nhất 2 mẫu khoan tại vị trí có cường độ thấp và không ít hơn 15 kết quả thí nghiệm theo phương pháp gián tiếp Nếu tiến hành đánh giá đối với kết cấu, cấu kiện nhỏ có chứa một hoặc một vài mẻ bê tông có thể tham khảo chuyên gia lựa chọn hai vị trí khoan mẫu Khi đó, điều kiện cần đảm bảo là:

lowest is

f , ≥ 0,85( f ck - 4)

2.4.2 Xác định cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường theo mẫu khoan

+ Khi tiến hành đánh giá cường độ hiện trường theo phương án A (khi có ít nhất 15 lõi khoan), cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường là giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau:

is ck

f , là kết quả thí nghiệm cường độ chịu nén hiện trường nhỏ nhất

S là giá trị lớn hơn của độ lệch chuẩn của kết quả thí nghiệm hoặc 2,0MPa

k2 là hệ số lấy theo qui định quốc gia hoặc lấy bằng 1,48

+ Khi tiến hành đánh giá cường độ hiện trường theo phương án B (khi có từ 3 đến 14 lõi khoan), cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường là giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau:

is ck

Tiêu chuẩn Châu Âu cho phép hệ số an toàn của cường độ bê tông khi xác định theo hiện trường được lấy bằng 1,2 đối với f ck,is thay cho 1,5 đối với cường độ khi thiết kế Điều đó có nghĩa phải thỏa mãn điều kiện:

ck

is ck

f

f ,

≥ 5,1

2,1 = 0,8 Trong đó: - f ck : cường độ chịu nén đặc trưng mẫu trụ 28 ngày tuổi (Qui đổi tương đương f ck = B/1,25)

- f ck,islà cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường

Nhận xét

Quy trình đánh giá cường độ bê tông hiện trường theo tiêu chuẩn Việt Nam, Mỹ

và Châu Âu là tương tự tuy có sự khác nhau trong mức độ yêu cầu về quản lý chất lượng bê tông

Việc xác định lại cường độ tính toán của bê tông theo các mẫu khoan được quy định cụ thể trong các tiêu chuẩn của Mỹ (cường độ đặc trưng tương đương f’c,eq) và châu Âu (lấy hệ số an toàn 1.2 thay cho 1.5 theo yêu cầu thiết kế) Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam chủ yếu sử dụng biện pháp đánh giá cường độ chịu nén hiện trường của các mẫu khoan để xem xét điều kiện nghiệm thu, chưa chú trọng đến việc xác định

lại cường độ tính toán của các cấu kiện, kết cấu khoan mẫu

2.5 Giới thiệu về phần mềm Safe

Phần mềm SAFE là phần mềm kết cấu chuyên dụng tính toán cho các loại bản sàn bê tông cốt thép theo phương pháp phần tử hữu hạn như sàn giao thoa, sàn không dầm, sàn nấm, sàn dự ứng lực… ngoài ra phần mềm SAFE còn có thể tính nội lực và tính thép cho đài móng đơn hoặc móng tổ hợp, móng bè SAFE nằm trong bộ phần mềm SAP, ETABS, SAFE của trường Đại học Berkeley (Mỹ)

Phần mềm SAFE là nền tảng cho các công cụ thiết kế sàn bê tông và hệ thống sàn nền (foundation systems) và sàn dự ứng lực Từ khung bố trí tất cả các cách thức thông qua các bản vẽ chi tiết cho sản xuất, phần mềm Safe tích hợp mọi khía cạnh của quá trình thiết kế kỹ thuật trong một môi trường dễ dàng và trực quan Phần mềm Safe cung cấp các lợi ích cho các kỹ sư thực sự độc đáo với sự kết hợp của sức mạnh, khả năng toàn diện, và dễ dàng trong quá trình sử dụng

Về mô hình: SAFE cũng tương tự như SAP2000 và ETABS, cho phép vẽ phần

tử trên màn hình đồ họa, chia, cắt, copy, lựa chọn, nhóm phần tử sàn, cột, dầm, vách… Thư viện các mẫu sàn, móng, đặc trưng hình học, tải trọng, tự động chia lưới, tính toán và gán gối đàn hồi Người dùng có thể điều chỉnh việc thiết kế và kiểm tra

mô hình Có thể export dữ liệu từ Etabs sang Safe

Về Tính toán: mô hình sàn, móng dạng phần tử tấm, tính uốn của tấm dày vật liệu đẳng hướng, tính dầm uốn, xoắn, cắt Phân tích cột, tướng cứng, sàn panel có chiều dày thay đổi, thay đổi đột ngột Phân tích nứt phi tuyến, từ biến co ngót phi tuyến theo thời gian Tính toán với mô hình biến dạng phi tuyến, có modul đàn hồi thay đổi Tính toán với hệ số tải trọng và hệ số tổ hợp…

Phần mềm SAFE có các tính năng cơ bản sau:

a) Mô hình

• Dựa đối tượng giao diện đồ họa

• Model Explorer dễ dàng truy cập vào tính năng Program

• Mô hình mẫu cho tấm tiêu biểu và cơ sở

• Hình học tùy tiện và các phụ tải, bao gồm cả biến thể trong dày

• Tự động thế hệ lưới

• Sàn, dầm, cột / Brace, và tường / Ramp đối tượng

• Sàn / cơ sở Diện tích các đối tượng với tấm dày

• Hỗ trợ tự động đất mùa xuân

• Editing với Move, Mirror, Nhích, và Nhân rộng

• Dimensioning Chính xác với Hướng dẫn

• thông minh Snaps và kiến trúc Kích thước

• Tùy chọn Quick Draw cho các đối tượng sáng tạo

• Dữ liệu chọn lọc đầu vào trên màn hình với Right-Click vào nút

• Diện tích, Line, và điểm tải

• Sau dự ứng lực với tự động cân bằng tải (PT)

• Phân nhóm và lựa chọn tùy chọn mạnh mẽ

• Người dùng có kiểm soát chung Thiết kế Strips

• Tăng cường đồ họa hiển thị cho dễ dàng mô hình Kiểm tra

b) Phân tích

• Tấm và sở Mô hình được xây với Diện tích các đối tượng

• Rút dầm như Lines – Tự động khớp vào yếu tố

• trực hướng uốn với dày tấm Hành vi

• Dầm có độ uốn, cắt, xoắn và biến dạng

• Cột và webcam độ cứng Trên và Dưới Sàn

• Biến thể độ dày, thả Panels, và tuyển

• Phân tích phi tuyến Cracked

• phi tuyến dài hạn Đục lỗ và co ngót

• Không có phi tuyến-Căng thẳng mẫu đất

• gián đoạn Sàn Do mối nối xây dựng hoặc thay đổi độ cao

• Tự động chia lưới với Constraings tại không khớp Sàn mắt lưới

• Các biến thể trong đất Mô-đun lớp móng phản ứng

• Nhiều trường hợp tải trọng và kết hợp

c) Thiết kế

• Sàn và dầm bê tông thiết kế cho Mỹ, Úc, Anh, Canada, Trung Quốc, Châu Âu, Hồng Kông, Ấn Độ, New Zealand và Singapore Codes

• Cả hai dải Dựa và phần tử hữu hạn Thiết kế dựa trên

• Kéo Đột Kiểm tra và cắt Stud Thiết kế

• Sức mạnh sau dự ứng lực và bảo trì thiết kế (PT)

• Moments sợi bao gồm

• Tự động T-Beam Effects

• Thiết kế Dựa trên thiết kế chung Strips

d) Chi tiết

• Thế hệ tự động của Mặc định Lượt xem và bản vẽ

• Kế hoạch, Độ cao, phần, thép cây Bàn, Lịch, và Bill khối lượng

• Tùy chỉnh Sheets Vẽ với nhiều Lần đọc

• Chỉnh sửa gia cố, văn bản, và chú thích

• Đồng bộ hóa Sau khi mô hình thay đổi

• Xuất bản vẽ để DXF hoặc AutoCAD DWG

• Lô Full Size vẽ

• Sàn Dung, Moment, Shear, và Contours Mang áp

• Người dùng có kiểm soát căng thẳng Trung bình cho Contours

• Chiều phút, cắt và xoắn Sơ đồ

• Sau dự ứng lực căng thẳng Sơ đồ (PT)

• dạng bảng Hiển thị các mô hình đầu vào và đầu ra

• Sơ đồ phản ứng quân

• Moment tích hợp Strip và cắt Sơ đồ

• Hiển thị đồ họa yêu cầu Tăng cường cho tấm và Dầm

• Xem render với Ánh sáng, Textures, và Shadows

• Xem render của lồng cốt thép

Trình tự giải một bài toán kết cấu bằng phần mềm Safe gồm các bước cơ bản:

• Bước 1: Dựng hệ lưới, trục, đơn vị,…

• Bước 2: Khai báo vật liệu, tiết diện, tải trọng…

• Bước 3: Dựng mô hình kết cấu, gán các giá trị đã khai báo vào mô hình

• Bước 4: Giải và khai thác kết quả

Cường độ trung bình các mẫu khoan và cường độ nhỏ nhất của mẫu khoan trong tổ mẫu là:

f’cr =

25,1

1,

0 M

= = 28,0 MPa

Kết luận: Vậy cường độ nén của bê tông cấu kiện kiểm tra đạt yêu cầu so với

mác bê tông thiết kế 350 kG/cm2

* Xác định cường độ đặc trưng tương đương (f’c,eq) dùng trong thiết kế của các cấu kiện, kết cấu đã khoan mẫu:

Ta có độ lệch quân phương xác định theo công thức 2.12:

n

f f

1

2 ) 1 (

) (

a

n

Ts  = 25,05- √( ) ( ) = 21,85 MPa Cường độ đặc trưng tương đương được xác định theo công thức 2.16:

f’c,eq = C (fc)CL = 0,91 x 21,85 = 19,88 MPa

trong đó c =0,91 là hệ số kể đến sự ảnh hưởng do sử dụng nhiều mẻ trộn

Giá trị f’c,eq= 19,88 MPa tương đương với fc’ = 19,7 MPa

3.1.3 Đánh giá hệ số an toàn của cấu kiện, kết cấu khoan mẫu theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 13791:2007

Theo bảng tính của phụ lục 3, ta có cường độ chịu nén đặc trưng hiện trường ( lấy cường độ trung bình của 6 mẫu)