Bài giảng Sửa chữa, gia cố kết cấu công trình: Chương 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Những hư hỏng của kết cấu kết cấu công trình; Những nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu kết cấu công trình; Đánh giá tính chất, mức độ hư hỏng công trình. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1Học phần:
SỬA CHỮA, GIA CỐ
KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
GV: Ts Vũ Hoàng Hiệp
Trang 2Nội dung Học phần:
Trang 3Tài liệu tham khảo:
1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông
và BTCT - Tiêu chuẩn thiết kế.
2 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5573:1991 Kết cấu gạch
đá và gạch đá có cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
3 Tiêu chuẩn TCXDVN 373-2006 Chỉ dẫn đánh giá mức
độ nguy hiểm của kết cấu nhà
4 Nguyễn Xuân Bích Sửa chữa và gia cố công trình xây
dựng NXB Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 1997.
5 Vương Hách Sổ tay xử lý sự cố công trình tập 1.2.3.
NXB Xây dựng - 2011
Trang 4Chương 1:
KHÁI NIỆM CHUNG
Trang 51.1 Những hư hỏng của kết cấu BTCT
a) Bê tông bị rỗ:
Phân loại và đặc điểm:
- Rỗ mặt (tổ ong): Sâu khoảng
1-2cm thành từng mảng trên bề mặt
- Rỗ sâu: Hình thành một lỗ rất
sâu trong bê tông, làm lộ cốt thép
ra ngoài
- Rỗ thấu suốt: Lỗ rỗng ăn thông
qua hai mặt của kết cấu bê tông cốt
thép
Trang 61.1 Những hư hỏng của kết cấu BTCT
b) Bê tông bị nứt nẻ:
Phân loại:
• Theo hình thức vết nứt (hình dáng,
bề rộng, chiều sâu, chiều dài)
• Theo nguyên nhân (Tải trọng, co
ngót, nhiệt độ, lún lệch, do thi công,
do vật liệu )
Trang 8d) Bê tông bị trắng mặt (quá khô):
- Những cấu kiện làm bằng ximăngpooclang được bảo dưỡng cẩn thậnthì mặt bê tông có màu sắc xámxanh
- Tuy nhiên có những kết cấu bêtông sau khi dỡ cốp pha thì mặtngoài bạc trắng, có lớp bột mịn bênngoài mặt
Trang 91.1 Những hư hỏng của kết cấu BTCT
e) Bê tông bị phồng rộp:
- Dưới lớp phồng bê tông chứa cả nước lẫn khí
Trang 101.1 Những hư hỏng của kết cấu BTCT
g) Bê tông bị xâm thực:
- Là hiện tượng những thành phần hóa chất trong xi măng và cốtliệu bị hủy hoại, đá xi măng biến đổi, suy giảm cường độ
Trang 111.1 Những hư hỏng của kết cấu BTCT
h) Bê tông bị bào mòn:
Xảy ra ở nơi có dòng chảy
Trang 121.1 Những hư hỏng của kết cấu BTCT
i) Bê tông bị tác động nhiệt độ cao:
Nhiệt độ cao làm cường độ bê tông giảm
Bê tông chưa ninh kết chịu nhiệt kém
Chiều dày bê tông nhỏ không bảo vệ được cốt thép chịu nhiệt
Trang 131.2 Những nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu BTCT
Trong môi trường khí hậu thời tiết, kết cấu BTCT chịu các tác động khác nhau do sự thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, tác dụng của các yếu tố cơ, lý, hóa, vi sinh vật những yếu tố này tác động trong cả quá trình xây dựng và khai thác sử dụng, nó làm cho công trình
bị hư hỏng và xuống cấp.
Các tác động bất thường như động đất, bão lụt, cháy nổ cũng làm cho bộ phận công trình hoặc toàn bộ công trình bị phá hoại nghiêm trọng nếu trong thiết kế chưa đề cập đến các tác động bất thường này.
Các thiếu sót trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công, vận hành khai thác và chế độ bảo trì cũng góp phần không nhỏ vào tình trạng hư hỏng của kết cấu BTCT.
Trang 141.2 Những nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu BTCT1.2.1 Tác động của môi trường khí hậu thời tiết.
a Tác động của sự thay đổi nhiệt độ không khí.
b Ảnh hưởng của độ ẩm.
Co ngót của bê tông nặng khi chuyển từ trạng thái ẩmsang khô (khi BT đã đóng rắn) khoảng 400-800microstrains (x10-6mm/m)
c Bê tông chịu tác động của băng giá.
- Các công trình trong vùng lạnh (Sa Pa; Lạng Sơn)
- Các công trình đông lạnh khi nhiệt độ yêu cầu dưới
-150C, cho dù có các lớp bảo ôn nhưng có thể kết cấuBTCT vẫn chịu nhiệt độ dưới 00C
Ở nhiệt độ âm này, lượng nước dư trong BT bị đóng băng,thể tích tăng lên, chèn ép vào BT, gây nứt vỡ BT
Trang 15Nhiệt độ (0C) 100 200 300 400 500 600
1.2.2 Tác động của nhiệt độ cao (4000C-12000C)
Các nghiên cứu cho thấy khi nhiệt độ tăng cao cường độ
BT giảm xuống, thể tích tăng lên Sự chênh lệch nhiệt độ
do phía bị đốt nóng cũng làm cho kết cấu bị biến dạng,gây nứt, vỡ bề mặt
Trang 161.2.3 Tác động của ăn mòn hóa học.
a Ăn mòn bê tông
- Hòa tan Ca(OH)2 do CO2 thấm vào BT, các muối có trongnước mềm hòa tan Ca(OH)2 làm giảm độ kiềm trong BT,
3CaSO4+3CaOAl2O3+31H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2Otăng thể tích lên 2.27 lần chèn ép vào cấu trúc BT
Trang 17b Ăn mòn cốt thép trong BT.
Đây là quá trình điện hóa Nó phụ thuộc vào độ pH của BT
Trang 181.2.4 Sự hư hỏng, phá hoại do chịu lực.
Mỗi cấu kiện chịu nội lực khác nhau sẽ có những dạngthức phá hoại khác nhau Ví dụ cho các cấu kiện cụ thể
Biến dạng cực hạn của BT vùng kéo 2.10-4; biến dạng cựchạn của BT vùng nén khi chịu nén đúng tâm 2.10-3; nénlệch tâm, uốn là 3.5x10-3
Trang 191.2.5 Những sai sót trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công
Theo thống kê ở trong nước các sai phạm do các công tácnhư sau:
* Do sai phạm trong công tác khảo sát: 22%
* Do sai phạm trong công tác thiết kế: 42.9%
* Do sai phạm trong công tác thi công: 32.3%
Theo thông kê một số nước Âu – Mỹ
*Do sai phạm trong công tác thiết kế: 51%
* Do sai phạm trong công tác thi công: 40%
Trang 20a Những sai sót trong khâu khảo sát
- Cung cấp số liệu không chính xác về các chỉ tiêu cơ lýcủa đất nền
- Chiều sâu khảo sát chưa đủ (thông thường quy địnhchiều sâu khảo sát là 1.5Hcông trình; khi gặp nền đất yếu cầntăng thêm chiều sâu khảo sát.)
- Các số liệu về nước ngầm, động thái và tính chất hóa họccủa nước ngầm ảnh hưởng đến việc ăn mòn BT và cốtthép
Những sai sót này sẽ dẫn đến giải pháp về nền móng côngtrình không đảm bảo (KNCL, chống ăn mòn, )
Trang 21b Những sai sót trong công tác thiết kế
- Những số liệu ban đầu
- Giải pháp kết cấu và vật liệu sử dụng
- Tính toán và cấu tạo
Trang 22c Những sai sót do thi công.
- Chất lượng vật liệu, kỹ thuật thi công không tốt: Chấtlượng và tỷ lệ các thành phần không thỏa đáng, xi măngkém phẩm chất, cốt liệu không sạch, đầm không kỹ , bảodưỡng không tốt
- Quy trình thi công sai sót
- Công tác ván khuôn chưa tốt: mất nước XM, võng kếtcấu
- Cốt thép bẩn, han gỉ, sai vị trí, thiếu, nhầm lẫn chủngloại
- Chất lượng thi công các lớp phủ không đảm bảo vớinhững kết cấu trong MT ăn mòn mạnh
Trang 231.2.6 Tình trạng khai thác công trình, công tác bảo trì
- Sử dụng công trình không đúng với chức năng ban đầu
- Sử dụng công trình thiếu ý thức: gây ra những va chạmmạnh gây sứt vỡ BT, làm đổ hoặc vương vãi hóa chất gây
Trang 251.3 Đánh giá tính chất, mức độ hư hỏng công trình
1.3.1 Bằng các phương pháp thí nghiệm phá hủy và không phá hủy (NDT): đánh giá tính chất cơ học của vật liệu, kết cấu
1.3.2 Trên cơ sở các tiêu chuẩn thiết kế, thi công và nghiệm thu, dung sai cho phép: đối chiếu, kết luận
1.3.3 Theo TCXDVN 373-2006 - Chỉ dẫn đánh giá mức
độ nguy hiểm của kết cấu nhà: tính toán, kết luận
1.3.4 Dựa trên những phân tích, tính toán kiểm tra của chuyên gia
Trang 26TCXDVN 373:2006: Độ nguy hiểm của công trình đượcphân chia thành 4 cấp
Bảo trì định kỳ
Cấp B
Cá biệt có cấu kiện ở trạng thái nguy hiểm cục bộ, nhưng kết cấu chịu lực chưa bị ảnh hưởng, khả năng chịu lực của kết cấu
cơ bản đạt yêu cầu, công trình đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường.
Sửa chữa nhỏ
Cấp C
Khả năng chịu lực của một bộ phận kết cấu không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường, xuất hiện tình trạng nguy hiểm cục bộ.
Sửa chữa lớn
Cấp D
Khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường, Nhà xuất hiện tình trạng nguy hiểm tổng thể.
Sửa chữa toàn diện, kèm theo gia cường lại hệ kết cấu, hoặc kiến nghị dỡ bỏ nhằm đảm bảo
an toàn cho công trình lân cận.
Trang 271.4 Đối tượng gia cố, sửa chữa, cải tạo
● Công trình bị hư hỏng do sai sót trong khảo sát,
thiết kế, thi công
● Công trình lâu năm bị xuống cấp
● Công trình thay đổi công năng, thiết bị
● Công trình cải tạo quy mô
Trang 28Ôn tập Chương 1:
1 Các hình thức hư hỏng của BTCT?
2 Các nguyên nhân gây hư hỏng?
3 Đánh giá mức độ hư hỏng bằng nguyên tắc nào?
4 Các đối tượng cần sửa chữa, gia cố?
