Tải bản đầy đủ

Đề xuất phương án hợp lý để sửa chữa hoặc gia cường kết cấu bê tông cốt thép cho các công trình nhà sản xuất của công ty sanest khánh hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VĂN VIÊN

ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN HỢP LÝ
ĐỂ SỬA CHỮA HOẶC GIA CƢỜNG KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ
SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY SANEST KHÁNH HÕA

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công nghiệp
Mã số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN QUANG TÙNG

Phản biện 1: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG

Phản biện 2: TS. LÊ KHÁNH TOÀN

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng công trình Dân dụng và Công
nghiệp họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng
07 năm 2018

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa
- Thư viện Khoa Xây dựng dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học
Bách khoa - Đại học Đà Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đặt vấn đề
Hiện nay trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa có rất nhiều công trình nhà Yến. Các
công trình này hầu hết đã được xây dựng từ lâu và đang có dấu hiệu xuống cấp.
Các dầm bê tông cốt thép chịu lực cho công trình có dấu hiệu bong tróc, lòi cốt
thép, nứt và chuyển vị lớn gây mất an toàn cho việc khai thác công trình. Vấn đề
đặt ra là không thể xây mới các công trình này do Yến sẽ bay đi và mất nguồn
cung cấp nguyên liệu cho việc sản xuất Yến sào. Do đó, việc sửa chữa và gia cố
cho các dầm này để đảm bảo khả năng chịu lực và đảm bảo mỹ quan là điều rất
cần thiết.
Các phương pháp gia cố, sửa chữa công trình thường hay được sử dụng cho
công trình bê tông cốt thép có thể là dán tấm gia cường FRP hoặc tấm chất dẻo có
cốt sợi, tăng kích thước tiết diện chịu lực hoặc bổ sung thêm cốt thép dọc... Tuy
nhiên, việc chọn lựa phương pháp gia cố và áp dụng cho công trình nhà Yến vốn
là một công trình đặc thù lại chưa được nghiên cứu và áp dụng.
Do đó đề tài này được thực hiện theo hướng tìm hiểu, thu thập thông tin của
các công trình nhà Yến bị xuống cấp, hư hỏng trên địa bàn thành phố để đưa ra
phương án sửa chữa, gia cố hiệu lẫn về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế.
Như vậy định hướng thực hiện của luận văn:
Đề xuất phương án hợp lý để sửa chữa hoặc gıa cường kết cấu bê tông cốt thép


cho các công trình nhà sản xuất của công ty Sanest Khánh Hòa
là có ý nghĩa thực tiễn cao và đáp ứng yêu cầu đặt ra của một luận văn cao
học theo định hướng ứng dụng.
2. Mục tiêu của đề tài
a) Mục tiêu tổng quát: Đề xuất phương án hợp lý để sửa chữa một cách hiệu quả
nhất các dầm bê tông cốt thép bị xuống cấp trong các nhà Yến.
b) Mục tiêu cụ thể:
- Nghiên cứu nguyên lý và tình hình hoạt động của các nhà Yến trên địa bàn
tỉnh Khánh Hòa;
- Tìm hiểu tình trạng xuống cấp của các dầm bê tông cốt thép;


2

- Phân tích ưu nhược điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế của các phương pháp
sửa chữa cho dầm bê tông cốt thép;
- Nghiên cứu áp dụng cho việc sửa chửa dầm bê tông cốt thép cho công trình
nhà Yến;
- Đưa ra kiến nghị khi sửa chữa các dầm bê tông cốt thép cho các công trình
nhà Yến tương tự.
3. Đối tƣợng nghiên cứu:
Các dầm bê tông cốt thép bị hư hỏng, xuống cấp.
4. Phạm vi nghiên cúu:
Nghiên cứu được thực hiện để áp dụng cho các công trình nhà Yến.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu:
 Nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của nhà Yến, các tính chất đặc thù
của công trình nhà Yến;
- Nghiên cứu các phương pháp sửa chữa, gia cố công trình bê tông cốt
thép;
- Phân tích ưu nhược điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế của các phương
pháp sửa chữa dầm bê tông cốt thép;
 Áp dụng
- Khảo sát các tình trạng xuống cấp, hư hỏng của các dầm bê tông cốt
thép trong các nhà Yến trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa;
- Nghiên cứu áp dụng các biên pháp sửa chữa cho từng dầm bê tông cốt
thép, phân tích ưu nhược điểm cho từng trường hợp hư hỏng từ đó
đưa ra phương án xử lý hiệu quả nhất.
6. Bố cục đề tài:
Chƣơng 1: Tổng quan về các công trình nhà Yến trên địa bàn Tỉnh
Khánh Hòa
1.1. Tổng quan về nguyên lý hoạt động và tình hình hoạt động của các công
trình nhà Yến
1.2. Tổng quan về hiện trạng các công trình nhà Yến bê tông cốt thép được
xây dựng trên địa bàn Tỉnh Khánh Hòa
1.3. Kết luận Chương 1.


3

Chƣơng 2: Các phƣơng án sửa chữa, gia cố dầm bê tông cốt thép
2.1. Nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu
2.2. Các phương án sửa chữa kết cấu bê tông cốt thép
2.3. Kết luận chương 2
Chƣơng 3: Đề xuất phƣơng án sửa chữa dầm bê tông cốt thép cho các
công trình nhà Yến trên địa bàn Tỉnh Khánh Hòa
3.1. Đề xuất phương án gia cố, sửa chữa cho các trường hợp hư hỏng cụ thể
3.2. So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của phương án được lựa chọn
3.3. Kết luận chương 3
Kết luận và kiến nghị
1. Kết luận.
2. Kiến nghị.


4

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY
SANEST KHÁNH HÒA
1.1. Tổng quan về nguyên lý hoạt động và tình hình hoạt động của các công
trình sản xuất của công ty SANEST KHÁNH HÒA
1.1.1. Sự hình thành và phát triển của SANEST KHÁNH HÒA
1.1.2. Các công trình sản xuất của công ty SANEST KHÁNH HÒA
Trụ sở chính

Trụ sở Sanest Khánh Hòa

Công trình nhà Yến


5

Bên trong nhà Yến
1.1.3. Cấu trúc nhà Yến

Sơ đồ hoạt động bên trong nhà Yến
1.1.4. Tình trạng hư hỏng kết cấu
Hiện trạng các công trình sau thời gian sử dụng các công trình đặc biệt là nhà
Yến và các công trình thuộc hệ thống công tuy Yến Sào quản lý cũng bị xuống
cấp, các kết cấu dầm sàn bị phá hoại do môi trường,độ ẩm, hóa chất khử mùi và
tạo mùi trong nhà Yến và các dung dịch khác.ngoài ra còn các công trình nhà ấp


6

nở chim con tại các Đảo và các trung tâm nghiên cứu cũng bị xuống cấp do ăn
mòn có dấu hiệu bong tróc nổ thép trại các kết cấu dầm,sàn.

Dầm bê tông ở nhà Yến bị bong tróc bê tông, bị võng

Dầm bê tông ở nhà máy chế biến bị nứt và bong tróc tại đầu dầm
1.1.5. Nguyên nhân hư hỏng kết cấu
Một số nguyên nhân và cơ chế hư hại chủ yếu của các công trình có thể tóm
lược như sau:
- Sự han rỉ của kim loại, bao gồm cả các loại cốt thép của bê tông.
- Các quá trình lý hóa, do phản ứng alkali- silica, sự tạo thành tinh thể
ettringite, tác động ăn mòn sulfat trên bê tông.
- Các hư hỏng do cơ học như hiện tượng tróc vỡ hoặc ăn mòn bê tông, do quá
tải cũng ảnh hưởng đến tất cả các dạng vật liệu.
- Bê tông dễ bị hư hỏng do các nguyên nhân vật lý (bị mài mòn) và nguyên
nhân hóa học (tác động clorua và sulfate, các phản ứng kết hợp...v.v).
- Sự ăn mòn cốt thép cùng với sự thâm nhập lớp phủ bê tông bởi các ion
clorua và oxy, là nguyên nhân chủ yếu của sự biến chất bê tông.


7

- Tác động sulfat hóa của các phần tử nước biển lên hợp chất canxi hydroxit
(Ca(OH)2) và tri-canxi aluminat (Xelit hay C3A) của hồ xi măng đông cứng
có thể dẫn đến sự mềm hóa và biến chất bê tông. Nếu có hiện tượng mềm
hóa xảy ra trên diện rộng bề mặt bê tông khi đó bê tông sẽ bị hư hỏng.
1.2. Kết luận
Các công trình sản xuất của công ty Sanest Khánh Hòa hiện đang vận hành
ổn định, góp phần lớn vào doanh thu của công ty. Tuy nhiên một số hạng mục đã
bị hư hỏng cần phải kịp thời sửa chữa để có thể phục vụ cho sự phát triển bền
vững và lâu dài của công ty. Một số kết cấu chịu lực chính của công trình nhà Yến
bị bong tróc cốt thép và có độ võng cao, gây ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thu
lượm tổ yến. Tại nhà máy chế biến thực phẩm, có một số vị trí bị hư hỏng tại vị trí
đầu dầm cần phải sửa chữa để đảm bảo an toàn khi vận hành nhà máy. Trong các
chương tiếp theo, luận văn sẽ đề cập đến các phương pháp sửa chữa, gia cố các kết
cấu chịu lực này một cách hiệu quả nhất.


8

CHƢƠNG 2 .

CÁC PHƢƠNG ÁN SỬA CHỮA – GIA CỐ DẦM BTCT
Trong chương này, luận văn đề cập đến các phương án gia cố và sửa chữa
dầm bê tông cốt thép. Các công thức giải tích đánh giá khả năng chịu lực của dầm
trong từng phương pháp sẽ được tổng hợp và nêu tường minh. Làm cơ sở cho việc
lựa chọn phương án sửa chữa hiệu quả các dầm bê tông cốt thép bị hư hỏng trong
các công trình sản xuất của công ty Sanest.
Phương án tăng cường chiều cao vùng nén
2.1. Gia cường bằng phương pháp tăng kích thước tiết diện
2.2. Gia cường bằng phương pháp dán tấm thép
2.3. Gia cường khả năng chịu uốn bằng phương pháp thay đổi sơ đồ kết cấu
2.4. Kết luận chương
Trong chương này, các phương pháp gia cường khả năng chịu uốn và chịu
cắt cho dầm bê tông cốt thép bị suy giảm khả năng chịu lực đã được tổng hợp và
đề xuất. Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm và khả năng áp dụng riêng cho
từng trường hợp. Để có thể tính toán gia cường cho dầm bê tông cốt thép, cần phải
xác định được khả năng chịu lực còn lại của kết cấu, trên cơ sở đó đề xuất cấu tạo
gia cường theo các phương pháp khác nhau. Các công thức giải tích tường minh
của các biện pháp gia cường được nêu ra trong chương này, ưu nhược điểm của
từng phương pháp sẽ là cơ sở để lựa chọn phương áp tối ưu cho việc gia cường
khả năng chịu lực cho các cấu kiện chịu lực chính đã bị hư hỏng trong các công
trình sản xuất của công ty Sanest.


9

CHƢƠNG 3 .

ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN SỬA CHỮA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHO
CÁC CÔNG TRÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY SANEST
Trong chương này của luận văn, các phương án gia cố kết cấu bê tông cốt
thép sẽ được đề xuất để sửa chửa, gia cố cho 1 dầm bê tông cốt thép bị hư hỏng
trong phạm vi công trình sản xuất của công ty SANEST Khánh Hòa.
Các số liệu về cường độ bê tông, bố trí cốt thép cũng như kích thước hình
học của dầm sẽ được đo đạc tại hiện trường. Các số liệu này được coi như là đáng
tin cậy và được sử dụng để xác định khả năng chịu lực của kết cấu. Trong trường
hợp không đảm bảo khả năng chịu lực, luận văn sẽ kiến nghị phương án sửa chữa.
Các phương án sửa chữa được đưa ra phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật
cũng như hợp lý nhất về mặt kinh tế.
3.1. Đo đạc hiện trường
3.1.1. Địa điểm thực hiện
Công tác đo đạc hiện trường được thực hiện tại công trình Nhà Yến của
công ty SANEST Khánh Hòa, đặt tại thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa.
Tại công trình này có một dầm bê tông cốt thép bị xuống cấp, võng nhiều và
sắp có dấu hiệu phá hoại. Do đó cần phải đo đạc hiện trường để đề xuất phương án
xử lý.

Hình 3-1. Dầm bị hư hỏng


10

Bảng 3-1. Kết quả đo đạc xác định cường độ bê tông của dầm D1
Vùng thử

STT

Trị số bật nẩy
trung bình N

Cƣờng độ bê
tông sau hiệu
chuẩn

Vạch

N/mm2

1

VÙNG 1

24.8

16.3

2

VÙNG 2

24.8

16.3

3

VÙNG 3

24.9

16.5

Ghi
chú

3.1.2. Siêu âm cốt thép
Kết quả siêu âm cốt thép được thể hiện trong bảng bên dưới.
Bảng 3-2. Đường kính cốt thép của dầm D1
STT

Chi tiết/ cấu kiện

Đƣờng kính trung
bình (mm)

1

VỊ TRÍ 1

15.8

2

VỊ TRÍ 2

16.5

3

VỊ TRÍ 3

11.5

4

VỊ TRÍ 4

11.7

Ghi chú
Cốt thép
dưới
Cốt thép
trên

3.2. Xác định khả năng chịu lực còn lại của kết cấu
3.2.1. Cường độ bê tông hiện trường
Giá trị cường độ trung bình của bê tông được đo tại hiện trường là: Rm 16.4 MPa
Cường độ đặc trưng Rch 0.778Rm 12.448MPa
Cường độ tiêu chuẩn Rbn 0.778Rch 8.714MPa
Cường độ tính toán Rb

Rbn

7.26MPa

kc

3.2.2. Bố trí cốt thép trong dầm
Theo như kết quả đo đạc hiện trường, cốt thép trong dầm được bố trí gồm 2d16 ở
phía bụng và 2d12 ở phía trên.
3.2.3. Sơ đồ tính kết cấu
Dầm đang xét nằm trong hệ thống dầm sàn của công trình có 2 tầng, tầng
bên dưới nuôi yến và tầng bên trên chưa các hệ thống sưởi và tạo âm thanh để thu
hút chim yến. Sơ đồ sàn được thể hiện như hình bên dưới:


11

Hình 3-2. Sơ đồ làm việc của dầm đang xét
Dầm có kích thước b h 200 300(mm2 ) chịu tĩnh tải tiêu chuẩn
gs

2,9(kN / m2 ) và hoạt tải tiêu chuẩn ps

2(kN / m2 ) . Sau khi nhân các hệ số độ

tin cậy về tải trọng, tổng tải trọng tác dụng lên sàn qs 5.536(kN / m2 ) .
qd=18.2688 kN/m
1.65m

1.65m
L=4.4m

Hình 3-3. Sơ đồ tính dầm đang xét

Mmax=35.3889 kNm

Hình 3-4. Biểu đồ mô men dầm
3.2.4. Xác định khả năng chịu lực uốn hiện tại của dầm
Dầm được liên kết toàn khối với sàn nên khi tính toán với mô men dương
(kéo thớ dưới), bản sàn được kể vào trong tính toán. Độ vươn sải cánh được tính
theo tiêu chuẩn TCVN 5574-2012 và có giá trị Sc 480mm . Vậy bề rộng cánh chịu
nén của dầm được tính như sau: b'f

b 2Sc

200 2 480 1160 mm .


12

Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép đến mép bê tông chịu kéo: a 28 mm
Chiều cao làm việc của tiết diện: h0 h a 272 mm
Kiểm tra vị trí trục trung hòa, nhận thấy Rb*b f h f

mS RS AS* nên trục trung hòa

đi qua cánh.
Chiều cao vùng nén được xác định theo công thức sau:
x*

mS RS AS*
Rbb f

0.85 280 402.12
11.362 mm
7.261 1160

Khả năng chịu lực của tiết diện:
M g*h

mS RS AS* (h0

*
Ta thấy M gh

x*
) 0.85 280 402.12
2

272

11.362
2

25.488 kNm

M vậy nên dầm không đảm bảo khả năng chịu lực, cần phải

gia cố.
Lượng mô men cần gia cố là M

M

*
M gh

9.9 kNm

3.3. Các phương án gia cố kết cấu
3.3.1. Phương án tăng cường chiều cao vùng nén
Phương án đưa ra là gia cường thêm chiều cao vùng nén của dầm. Do phía
trên dầm là sàn và ít người qua lại nên phương án này khả dĩ có thể thực hiện
được.
Do bê tông cũ có cường độ gần tương đương với bê tông có cấp độ bền B15
nên ta chọn bê tông gia cường cho dầm cũng có cấp độ bền B15.
Tạm thời bỏ qua trọng lượng lớp bê tông gia cường, có thể tính được chiều
dày lớp bê tông gia cường như sau:
h

M
mS RS AS*

9.9 106
103.446 mm
0.85 280 402.12

Do chưa kể đến trọng lượng bê tông gia cố, do đó cần phải chọn h lớn hơn
giá trị tính toán thì khi kiểm tra mới thỏa mãn khả năng chịu lực. Trong trường
hợp này, chọn h 150 mm
Tải trọng do phân bê tông gia cố: q1 0.75 kN / m
Tổng giá trị mô men do ngoại lực sau khi gia cố dầm: M 37.2 kNm
Sau khi gia cố, chiều cao vùng nén được tính lại như sau:
x

mS RS AS*
Rbb

0.85 280 402.12
8.5 200

56.297 mm


13

Khả năng chịu uốn của dầm sau khi gia cố:
M gh

mS RS AS* (h0

h

x
)
2

0.85 280 402.12

272 150

56.297
2

37.693 kNm

Đảm bảo khả năng chịu lực.
3.3.2. Phương án tăng cường bê tông vùng kéo và thêm cốt thép chịu kéo
Giả thiết tăng chiều cao dầm thêm xuống phía dưới một đoạn là h 50 mm
Sơ bộ chọn diện tích cốt thép cần gia cường thêm:
ASt

mSt RSt

M
(h0

h)

9.9 106
0.85 280 0.7 272 50

Vậy chọn diện tích cốt thép cần gia cố là

ASt

184.55 mm 2

307.87 mm2 tương đương 2d14.

Kiểm tra vị trí trục trung hòa, nhận thấy Rb*b f h f

mS RS AS* nên trục trung hòa

đi qua cánh.
Chiều cao vùng nén được xác định theo công thức sau:
x

mS RS AS*

ASt

Rbb f

0.85 280 402.12 307.87
7.261 1160

20.061 mm

Tải trọng do phân bê tông gia cố: q1 0.385 kN / m
Tổng giá trị mô men do ngoại lực sau khi gia cố dầm: M 36.31kNm
Khả năng chịu uốn của dầm sau khi gia cố:
M gh

mS RS AS* (h0
0.85 280

x
x
) mS RS ASt (h0
h
)
2
2
20.061
402.12 272
307.78
2

47.93 kNm

Đảm bảo khả năng chịu lực.
3.3.3. Phương án dán bản thép
Giả thiết sử dụng bản thép có chiều dày là

2 mm

Bề rộng bản thép gia cường bbt b 200 mm
Diện tích tiết diện ngang 1 tấm thép abt b
Cường độ chịu kéo của bản thép RS

400 mm2

280 MPa

Sơ bộ chọn diện tích cốt thép cần gia cường thêm:

272 50

20.061
2


14

Abt

9.9 106
154.068 mm2
0.85 280 0.9 300

M
0,85 Rs 0.9h

Số tấm thép cần gia cố n 1
Kiểm tra vị trí trục trung hòa, nhận thấy Rb*b f h f

mS RS AS* nên trục trung hòa

đi qua cánh.
Chiều cao vùng nén được xác định theo công thức sau:
x

mS RS AS*

Abt

Rbb f

0.85 280 402.12 400
7.261 1160

22.664 mm

Tổng giá trị mô men do ngoại lực sau khi gia cố dầm: M 35.389 kNm
Khả năng chịu uốn của dầm sau khi gia cố:
M gh

mS RS AS* (h0

x
) mS RS Abt (h
2

x
)
2
22.664
272
2

0.85 280

402.12

307.78

300

22.664
2

52.428 kNm

Đảm bảo khả năng chịu lực.
3.3.4. Phương án thêm gối tựa phụ
Căn cứ vào tình trạng chịu tải của dầm kết hợp với điều kiện sử dụng công
trình có thể cho phép áp dụng phương pháp gia cố bằng cách đặt thêm một hàng
cột tại giữa nhịp.
Dầm được gia cố theo hai phương án:
- Phương án 1: Dỡ toàn bộ hoạt tải, lúc này dầm chỉ chịu tĩnh tải, đặt thêm cột
phụ vào vị trí giữa dầm. Như vậy dầm sẽ có 2 giai đoạn làm việc:
+ Giai đoạn 1: Dầm làm việc như một dầm đơn giản chịu tĩnh tải;
+ Giai đoạn 2: Lúc này đặt thêm gối tựa phụ, gối tựa phụ này hoàn toàn
không chịu tĩnh tải mà chỉ chịu hoạt tải. Dầm làm việc như một dầm liên tục
2 nhịp chịu hoạt tải.
Tổng mô men của hai giai đoạn làm việc là mô men thực tế trên xuất hiện
trên dầm. Phương án này không thể loại bỏ chuyển vị hiện có của dầm đang
xét.
- Phương án 2: Loại bỏ chuyển vị của dầm đang xét bằng cách loại bỏ hoạt tải
trên dầm, dùng kích thủy lực kích dầm về trạng thái tự nhiên, không có
chuyển vị và sau đó đặt gối tựa phụ tại vị trí giữa dầm.


15

Tính toán theo phương án này, dầm làm việc như một dầm liên tục chịu cả
tĩnh tải và hoạt tải.
Trong phạm vi của luận văn, do hạn chế về việc đo đạc hiện trường, không kiểm
tra được sự bố trí cốt đai trong dầm nên luận văn chỉ giới hạn trọng việc kiểm tra
khả năng chịu uốn của dầm chứ không kiểm tra khả năng chịu cắt của dầm sau khi
gia cố.
a) Phương án 1:
Sơ đồ tính kết cấu được thể hiện như hình bên dưới:

gd=10.349 kN/m
1.65m

1.65m
L=4.4m
pd=7.92 kN/m

1.65m

1.65m
2.2m

2.2m

Hình 3-5. Sơ đồ tính dầm
a) Sơ đồ tính dầm với tĩnh tải b) Sơ đồ tính dầm với tĩnh tải
 Trình tự các bước tính toán như sau
- Vẽ sơ đồ tính toán nguyên trạng, vẽ biểu đồ mômen M g dưới tác dụng của
tải trọng tĩnh (trọng lượng bản thân):


16

gd=10.349 kN/m

L=4.4m

Mg=20.04 kNm
Hình 3-6. Biểu đồ mô men Mg do tĩnh tải gây ra
- Tính toán nội lưc và biểu đồ mômen M p dưới tác dụng của hoạt tải cho dầm
đã đặt thêm gối tựa phụ:
pd=7.92 kN/m

2.2m

2.2m
Mp=-3.13 kNm

Hình 3-7. Biểu đồ mô men Mp do hoạt tải gây ra
- Tính toán nội lực và vẽ biểu đồ bao mô men M do tĩnh tải và hoạt tải gây ra
M = Mg + M p

M=16.91kNm

Hình 3-8. Biểu đồ mô men M do tĩnh tải và hoạt tải gây ra
Nhận thấy mô men trên dầm vẫn căng dưới hoàn toàn, giá trị mô men lớn nhất trên
dầm là
M

*
gh

M
*
S

16.91 (kNm) ,

mS RS A (h0

x*
)
2

bé hơn khả năng chịu lực của tiết diện

25.488 kNm . Vậy dầm đảm bảo khả năng chịu lực.

b) Phương án 2:
Sơ đồ tính kết cấu được thể hiện như hình bên dưới:


17

qd=18.269 kN/m

2.2m

2.2m
M=-7.21 kNm

Hình 3-9. Sơ đồ tính dầm – Biểu đồ mô men
Khi tính toán theo phương án này, biểu đồ mô men trên dầm đã có sự thay
đổi. Tại vị trí gối tựa, có giá trị mô men âm M

7.21(kNm) thay vì là mô men

dương như trước đây. Cần phải kiểm tra khả năng chịu lực của dầm tại vị trí này.
Cấu tạo tiết diện tại vị trí này được thể hiện như hình bên dưới:
2d12

h=300
2d16

b=200

Hình 3-10. Cấu tạo cốt thép tại vị trí giữa dầm
Khả năng chịu lực của dầm tại vị trí này được xác định như sau:
- Chiều cao vùng nén được xác định theo công thức sau:
mS RS AS*
Rbb

x*

0.85 280 226.19
7.261 200

37.07 mm

Khả năng chịu lực của tiết diện:
M

*
gh

*
S

mS RS A (h0

*
Ta thấy M gh

x*
) 0.85 280 226.19
2

272

37.07
2

13.753 kNm

M vậy nên dầm đảm bảo khả năng chịu lực.

3.3.5. Phương án dán tấm CFRP
Theo nghiên cứu của Nguyễn Chí Thanh, khi gia cường kết cấu bằng
phương pháp dán tấm carbon CFRP, sức chịu tải của dầm được quyết định bởi sức
chịu uốn cắt đồng thời và nói chung là nhỏ hơn so với sức chịu tải do uốn thuần
túy. Sự bóc tách của tấm CFRP đối với dầm bê tông cốt thép xảy ra khi phát sinh


18

ứng suất kéo và ứng suất giữa lớp gia cường và bê tông vượt qua cường độ chịu
kéo, cắt của bê tông, mặc dù các ứng suất này còn nhỏ hơn nhiều so với cường độ
chịu lực của lớp keo dính. Điều này cho thấy chất lượng cũng như khả năng của
việc gia tăng sức chịu tải của kết cấu khi thực hiện gia cường phụ thuộc rất nhiều
vào cường độ chịu kéo của bê tông. Nghĩa là, để đảm bảo khả năng sử dụng tối ưu
của vật liệu gia cường thì cường độ bê tông cần đạt được giá trị tối thiểu có thể xác
định nhờ khảo sát kỹ thuật. Theo như tiêu chuẩn ACI440.2R-08 [11] qui định thì
cường độ chịu nén tối thiểu của bê tông khi gia cường là 17 MPa.
Các số liệu đo đạc hiện trường cho thấy bê tông ở dầm bị hư hỏng tại công
trình nhà yến chỉ có cường độ hiện trường là 16MPa và cường độ tính toán của bê
tông chỉ là 7.26 MPa. Vậy nên phương án dán tấm CFRP để gia cường kết cấu
không mang lại hiệu quả. Trong phạm vi luận văn, tác giả sẽ không đề cập đến các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của phương án này.
3.4. So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa các phương án gia cường kết cấu
3.4.1. Khối lượng vật liệu sử dụng gia cường
Trong phần này, khối lượng vật liệu sử dụng cho các phương pháp gia
cường kết cấu được tính toán để làm cơ sở cho việc tính chi phí sửa chữa, gia cố
công trình. Các thông kê chi tiết sẽ được thể hiện trong các bảng bên dưới:
Bảng 3-3: Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu nén
STT
Hạng mục
1 Vệ sinh mặt bê tông
2

Lắp đặt ván khuôn

3

Bê tông đá 1x2

Đơn vị
m2

Diễn giải
4.4*0.2

Khối lƣợng
0.88

m2

2*0.15*4.4

1.32

0.15*0.2*4.4

0.132

3

m

Bảng 3-4: Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu kéo kết hợp cốt thép chịu
kéo
STT
Hạng mục
1 Vệ sinh mặt bê tông

Đơn vị
m2

Diễn giải
4.4*0.2

Khối lƣợng
0.88

2

Lắp đặt ván khuôn

m2

0.2*4.4+2*0.05*4.4

1.32

3
4
5

Bê tông đá 1x2
Cốt thép dọc d14
Cốt thép đai d6

m3
kg
kg

0.05*0.2*4.4
2*3.14*0.014^2*4.2*7850/4
30*0.5*2*3.14*0.006^2*7850/4

0.044
10.145528
6.65523


19

Bảng 3-5: Phương án dán bản thép
STT
Hạng mục
1 Vệ sinh mặt bê tông

Đơn vị
m

Diễn giải
4.4*0.2

Khối lƣợng
0.88

2

2

Lắp đặt ván khuôn

m2

2*0.15*4.4

1.32

3

Bê tông đá 1x2

m3

0.15*0.2*4.4

0.132

Bảng 3-6: Phương án thêm gối tựa phụ
STT
Hạng mục
1 Vệ sinh mặt bê tông

Đơn vị
m2

Diễn giải
1*0.2

Khối lƣợng
0.2

2

Lắp đặt ván khuôn

m2

4*0.3*3.3

3.96

3
4
5

Bê tông đá 1x2
Cốt thép dọc d16
Cốt thép đai d6

m3
kg
kg

0.3*0.3*3.3
4*3.14*0.016^2*4.2*7850/4
22*1.4*2*3.14*0.006^2*7850/4

0.297
26.502605
13.665406

3.4.2. Giá trị dự toán của các phương pháp gia cường
Chi phí dự tính cho các phương án gia cường kết cấu sẽ được ước lượng để
so sánh chỉ tiêu kinh kế giữa các phương án thi công. Các thống kê chi tiết sẽ được
trình bày trong các bảng bên dưới.
Biểu đồ so sánh chi phí giữa các phương án gia cố dầm được thể hiện như
hình bên dưới:
So sánh chi phí gia cố dầm
1600000
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
BT nén

BT kéo + CT Dán bản thép Thêm gối

Hình 3-11. So sánh chi phí gia cố dầm


20

Bảng 3-7: Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu nén

STT Mã số

Hạng mục

Đơn giá (đồng)
Thành tiền
Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng)

Đơn vị

Diễn giải

Khối lƣợng

1 SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông

m2

4.4*0.2

0.88

2 AF.82111 Lắp đặt ván khuôn

m2

2*0.15*4.4

1.32

135.975

3 AF.12315 Bê tông đá 1x2

m3

0.15*0.2*4.4

0.13

1478606 696041
Tổng cộng

30.197

27

5.368

187
87350

298584
298797

Bảng 3-8: Phương án tăng cường tiết diện bê tông chịu kéo kết hợp cốt thép chịu kéo

Đơn vị

Diễn giải

Khối lƣợng

1 SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông

m2

4.4*0.2

0.88

Đơn giá (đồng)
Thành tiền
Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng)
30.197
27

2 AF.82111 Lắp đặt ván khuôn

m2

0.2*4.4+2*0.05*4.4

1.32

135.975

3 AF.12315 Bê tông đá 1x2
4 AF.61511 Cốt thép dọc d14
5 AF.61511 Cốt thép đai d6

m3
kg
kg

0.05*0.2*4.4
2*3.14*0.014^2*4.2*7850/4
30*0.5*2*3.14*0.006^2*7850/4

0.04
10.15
6.66

1478606 696041
13995.9 3167.375
13995.9 3167.375
Tổng cộng

STT Mã số

Hạng mục

5.368

187
87350
0.08
0.08

99528
174131
114226
388099


21

Bảng 3-9: Phương án dán bản thép

Đơn vị

Diễn giải

Khối lƣợng

1 SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông

m2

4.4*0.2

0.88

Đơn giá (đồng)
Thành tiền
Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng)
30.197
27

2 AK.92111 Quét keo Sikadur 330
3 AK.77110 Dán bản thép dày 2mm
4
TT Gông bản thép

m2
kg
bộ

4.4*0.2
4.4*0.2*0.002*7850
4.4/0.4+1

0.88
13.82
12.00

135.975
176.591
18000

STT Mã số

Hạng mục

5.368
21.126

124
2732
216000
218883

Tổng cộng
Bảng 3-10: Phương án thêm gối tựa phụ

Đơn vị

Diễn giải

Khối lƣợng

1 SA.11914 Vệ sinh mặt bê tông

m2

1*0.2

0.2

Đơn giá (đồng)
Thành tiền
Vật liệu Nhân công Máy thi công (đồng)
30.197
6

2 AF.82111 Lắp đặt ván khuôn

m2

4*0.3*3.3

3.96

135.975

3 AF.12315 Bê tông đá 1x2
4 AF.61511 Cốt thép dọc d16
5 AF.61511 Cốt thép đai d6

m3
kg
kg

STT Mã số

Hạng mục

5.368

0.3*0.3*3.3
0.297 1478606 696041
4*3.14*0.016^2*4.2*7850/4 26.502605 13995.9 3167.375
22*1.4*2*3.14*0.006^2*7850/4 13.665406 13995.9 3167.375
Tổng cộng

560
87350
0.08
0.08

671813
454874
234544
1361797


22

3.4.3. Lựa chọn phương án gia cường dầm
Qua phân tích các ưu nhược điểm của từng phương pháp gia cường kết
cấu, cũng như đặc điểm riêng của công trình nhà yến:
- Hạn chế thâm nhập vào nhà Yến;
- Tránh gây tiếng ồn;
- Tránh xử dụng các hóa chất có mùi;
Tác giả có nhận xét như sau:
- Phương án thi công dán bản thép là phương án có chi phí thấp nhất,
tuy nhiên khi thực hiện phương án này, cần phải sử dụng hóa chất là
keo Sicadur, hóa chất này có thể ảnh hưởng đến sự sinh hoạt bình
thường của yến, dẫn đến việc yến rời bỏ tổ. Vậy nên, mặc dù đây là
một phương án có hiệu quả kinh tế cao hơn nhưng tác giả không
khuyến cáo sử dụng khi gia cường, sữa chửa các công trình nhà yến.
- Phương án tăng cường bê tông vùng kéo và thêm gối tựa phụ có hiệu
quả kỹ thuật cao, tuy nhiên giá thành thì công cao. Ngoài ra muốn thực
hiện hai phương án này thì cần thi công tại chỗ ở bên trong nhà yến.
Việc thi công sửa chữa ngay bên trong nhà yến có thể sẽ ảnh hưởng lớn
đến hoạt động của yến và làm chim yến sợ hãi, bay khỏi nhà yến.
- Phương án tăng cường bê tông vùng nén là phương án hiệu quả nhất
trên phương diện đánh giá tổng hợp các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật.
Khi thi công gia cường bê tông vùng nén, quá trình thi công được thực
hiện ở phí trên sàn, nơi đặt các thiết bị kỹ thuật. Việc thi công gia tăng
chiều cao dầm tại vùng nén này không ảnh hưởng đến sự hoạt động của
nhà yến bên dưới.
Vậy nên, tác giả đề xuất thực hiện tăng cường bê tông vùng nén cho dầm.
3.5. Kết luận chương
Trong chương này của luận văn, các phép đo đạc hiện trường đã được
thực hiện để xác định cường độ bê tông và bố trí cốt thép cho dầm tại vị trí hư
hỏng. Một số giả thiết về sự chính xác của các phép đo hiện trường đã được
áp dụng để đơn giản hóa quá trình tính toán. Qua việc phân tích số liệu hiện
trường, nhận thấy dầm không đảm bảo khả năng chịu lực, vậy nên phải gia
cường khả năng chịu lực cho kết cấu. Nhiều phương án gia cường đã được đề


23

xuất, căn cứ vào chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của công trình nhà yến, tác giả đã
đề xuất phương án tăng cường chiều cao dầm ở phía nén. Đây là phương án
không phải tối ưu về mặt kinh tế nhưng lại hợp lý về mặt kỹ thuật.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×