c) Kích thước của vết nứt

Vết nứt xuất hiện trong giai đoạn sử dụng bình thường của kết cấu nói chung bề rộng khe nứt không lớn. Bề rộng khe nứt giảm dần từ mặt ngoài kết cấu vào bên trong (chiều sâu) của bê tông.

Khi kết cấu vượt tải nghiêm trọng hoặc đạt tới trạng thái giới hạn thì bề rộng khe nứt thường tương đối lớn, vượt quá giới hạn qui định trong TCVN 5574:1991.

Tuy nhiên, đối với các vết nứt do lực nén dọc trục sinh ra, bề rộng khe nứt không lớn, có thể nhỏ hơn giới hạn qui định trong TCVN 5574:1991, nhưng vẫn là dấu hiệu của kết cấu tới gần trạng thái giới hạn, cần phải hết sức chú ý khi khảo sát và đánh giá.

Vết nứt thường xuất hiện khi tải trọng đột ngột tăng lên, ví dụ: khi tháo dỡ cốp-pha, lắp đặt thiết bị, khi cho kết cấu chịu tải và chịu vượt tải. Trong kết cấu có thể xuất hiện các vết nứt khi bị lún không đều vượt qua giới hạn cho phép. Thời điểm xuất hiện vết nứt không nhất thiết là thời điểm sinh ra nứt.

Vết nứt thường phát triển theo sự gia tăng của tải trọng và thời gian tác động kéo dài của tải trọng cũng như sự gia tăng độ lún.

Các dấu hiệu sau là các dấu hiệu nứt nguy hiểm ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ an toàn của kết cấu nếu không có các biện pháp xử lý thích hợp.

Ở giữa nhịp dầm: phía dưới xuất hiện các vết nứt theo phương vuông góc với trục dầm, phát triển tới hơn hai phần ba chiều cao dầm hoặc ở phía trên (vùng chịu nén) xuất hiện nhiều vết nứt song song với trục dầm nhìn rõ bằng mắt thường, lớp bê tông bảo vệ bị bong rộp, mặt dưới có thêm các vết nứt đứng (theo phương vuông góc với trục dầm).

Gần gối dầm xuất hiện các vết nứt xiên nhìn rõ, đây là các vết nứt rất nguy hiểm. Khi vết nứt kéo dài tới trên một phần ba chiều cao dầm, hoặc khi đồng thời với các vết nứt xiên, ở vùng chịu nén còn xuất hiện các vết nứt song song với trục dầm thì có thể làm cho dầm phá hoại vì nứt gãy. Trong trường hợp cốt đai bố trí quá ít, tỉ số giữa khoảng cách từ điểm đặt tải trọng tập trung đến gối tựa và chiều cao hữu dụng của dầm lớn hơn 3, nếu xuất hiện các vết nứt xiên, ứng suất trong cốt đai sẽ tăng nhanh đạt tới cường độ chảy, vết nứt xiên phát triển rất nhanh làm dầm nứt thành hai phần và bị phá hoại.

Phía trên gần gối dầm liên tục xuất hiện các vết nứt theo phương song song với trục dầm quan sát được bằng mắt thường, phía dưới kéo dài tới 1/3 chiều cao dầm, hoặc phía trên xuất hiện các vết nứt đứng, đồng thời phía dưới xuất hiện các vết nứt ngang.

Gần đầu ngàm của các công-xôn có các vết nứt đứng hoặc các vết nứt xiên nhìn rõ.

b) Đối với bản sàn

Xuất hiện các vết nứt ngang thẳng góc với cốt thép chủ chịu kéo, đồng thời xuyên sâu tới vùng chịu nén.

Phía trên gần đầu ngàm của bản công-xôn xuất hiện các vết nứt nhìn rõ, vuông góc với cốt thép chủ chịu kéo.

Xung quanh phía trên của sàn đổ tại chỗ có vết nứt rõ rệt, hoặc phía dưới có những vết nứt đan nhau.

Dấu hiệu chọc thủng sàn đối với sàn phẳng gối lên cột.

c) Đối với cột

Xuất hiện vết nứt, một phần lớp bê tông bảo vệ bị bong rộp, lộ cốt thép chịu lực.

Một bên sinh ra vết nứt ngang nhìn thấy được bằng mắt thường, phía bên kia bê tông bị nén vỡ, lộ cốt thép chịu lực.

Xuất hiện các vết nứt đan nhau rõ rệt.

Ở phần giữa của tường sinh ra các vết nứt đan nhau rõ rệt, hoặc có thêm lớp bảo vệ bị bong rộp.

Các vết nứt đứng, xiên hoặc các vết nứt đan nhau xuất hiện ở nút khung hoặc khu vực gần nút khung.

Biến dạng của kết cấu bao gồm độ võng, góc xoay, góc trượt, biên độ dao động. Tuy nhiên, biến dạng kết cấu cần phải khảo sát chủ yếu là độ võng. Độ võng của kết cấu và cấu kiện thường liên quan với sự phát triển vết nứt trong kết cấu và cấu kiện.

Đối với các kết cấu nhịp lớn và trong một số trường hợp có yêu cầu, có thể phải tiến hành đo độ võng/chuyển vị khi cho kết cấu chịu tải (xe chạy qua, máy móc hoạt động, si-lô chứa đầy xi-măng, bể chứa đầy nước…) hoặc chất tải.

Việc chất tải thông thường có thể tiến hành ít nhất theo 4 cấp tương ứng với 25; 50; 75; 100% tổng giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải và các tải trọng khác khả dĩ tác dụng lên kết cấu.

Sau mỗi cấp chất tải, giữ tải 60 min, đọc số liệu của các đồng hồ đo độ võng/chuyển vị tại các vị trí cần theo dõi.

Sau khi chất toàn bộ tải, đo độ võng/chuyển vị tại các vị trí cần thiết trên kết cấu. Sau đó giữ tải tối thiểu trong vòng 24 h. Đo tiếp độ võng/chuyển vị sau khi đã giữ tải được 24 h.

Dỡ toàn bộ tải ra khỏi kết cấu theo hai cấp 50% và 100% tải, đọc số đo chuyển vị. Sau 24h, đọc số đo một lần nữa.

Giới hạn của biến dạng (độ võng) được quy định trong TCVN 5574:1991. Có thể đo độ võng của kết cấu từ khi bắt đầu cho kết cấu chịu tải (0%) cho đến khi chịu đủ tải qui định (100%), độ võng ban đầu có thể ngoại suy từ độ võng đo được khi chất tải với giả thiết sự đối xử của kết cấu ở giai đoạn trước khi chất tải nằm trong giai đoạn đàn hồi.

Khi có yêu cầu khảo sát hiện trạng kết cấu, việc khảo sát sẽ bao gồm:

- Kích thước và bố trí thực tế của các kết cấu, cấu kiện;

- Cấu tạo thực tế của các liên kết, gối tựa;

- Vị trí và khoảng cách cốt thép chịu lực tại một số vị trí cần khảo sát;

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ

Trong một số trường hợp phải đục lớp bê tông bảo vệ để xác định khoảng cách, số lượng và đường kính cốt thép.

6.1.2.4. Xác định cường độ thực tế của bê tông cốt thép trong kết cấu

Lấy mẫu tiến hành thí nghiệm phá hoại trong phòng thí nghiệm tham khảo theo TCXDVN 239:2006, hoặc kiểm nghiệm cường độ thực tế của bê tông bằng các phương pháp kiểm tra không phá hoại như súng bật nẩy, sóng siêu âm theo TCVN 9334:2012 và TCXD 9357:2012;

Kiểm tra chứng chỉ về cường độ của cốt thép đã sử dụng khi thi công phù hợp theo TCVN 197:2002.

6.1.2.5. Nghiên cứu và kiểm tra hồ sơ thiết kế

Mục đích của công tác này nhằm xác định hay loại trừ nguyên nhân gây hư hỏng do thiết kế, hiểu rõ sơ đồ chịu lực kết cấu, lựa chọn và quyết định biện pháp sửa chữa gia cường sau này.

Các nội dung bao gồm:

- Kiểm tra các bản vẽ thiết kế dùng để thi công và bản vẽ hoàn công công trình;

- Kiểm tra tính hợp lý của giải pháp thiết kế;

- Kiểm tra sơ đồ và kết quả tính toán kết cấu, cần thiết có thể tính toán lại kết cấu.

Trong quá trình khảo sát tình hình thi công, phương pháp thi công và lịch trình công việc đã sử dụng được nghiên cứu kỹ để phát hiện những sai sót thi công và các lỗi khác.

Công việc khảo sát gồm có:

- Phương pháp thi công;

- Sự chấp hành các yêu cầu, trình tự và tiến bộ thi công được qui định trong hồ sơ thiết kế và các qui phạm thi công khác, sự gián đoạn/chậm trễ trong thi công, thi công nhanh bỏ qua qui trình..;

- Trong một số trường hợp cần thống kê phân tích các trị số tải trọng do thi công;

- Nghiên cứu kiểm tra các biên bản kiểm tra chất lượng và chứng chỉ thí nghiệm vật liệu, bê tông và cốt thép.

6.1.2.7. Khảo sát tải trọng và tác động

Khảo sát, điều tra tất cả các loại tải trọng và tác động có thể tác dụng lên kết cấu trong suốt thời gian thi công và sử dụng công trình. Nội dung, chủ yếu bao gồm điều tra và phân tích các tải trọng và hiệu ứng (nội lực/ứng suất, biến dạng/độ võng) của các tải trọng này tác dụng lên kết cấu, và tổ hợp của tải trọng. Khi có nghi ngờ về sự vượt tải trọng, tiến hành đo thực tế trị số của tải trọng tác dụng lên công trình.

Khi có yêu cầu, có thể tiến hành thí nghiệm tải trọng hiện trường bằng phương pháp chất tải. Việc thí nghiệm tải trọng hiện trường được thực hiện dựa vào thiết kế hoặc yêu cầu sử dụng, nhằm kiểm tra sức chịu tải, khả năng chống nứt, biến dạng và độ võng thực tế. Qui trình thí nghiệm tải trọng có thể tham khảo tiêu chuẩn bê tông Hoa kỳ: ACI 318-2002 (chương 20).

Độ an toàn hay khả năng chịu lực của kết cấu được xem là không đảm bảo khi một trong các chỉ tiêu sau đây xảy ra:

a) Chỉ số công năng về an toàn (xem 4.5.3) (P_tt/P_yc) lớn hơn 1 hay khả năng chịu lực của kết cấu không đảm bảo theo qui định trong tiêu chuẩn TCVN 5574: 1991.

(P_tt/P_yc) > 1 (1)

Trong đó:

P_yc là giá trị nguy hiểm có thể xảy ra của từng nội lực hoặc do tác dụng đồng thời của một số nội lực;

P_tt là khả năng chịu lực (ứng với tác dụng P) của tiết diện đang xét của kết cấu khi tiết diện chịu lực đạt tới trạng thái giới hạn.

Giá trị P_yc xác định theo tải trọng (thực tế hoặc theo thiết kế) tính toán và được chọn trong các tổ hợp nội lực ứng với các trường hợp nguy hiểm đối với sự làm việc của kết cấu, xét cả về trị số và cả về phương chiều của nội lực.

Giá trị P_tt được xác định theo đặc trưng hình học (thực tế hoặc theo thiết kế) của tiết diện và đặc trưng cường độ (thực tế hoặc theo thiết kế) tính toán của vật liệu. Các biểu thức tính P_tt cũng như việc cụ thể hóa điều kiện (1) được trình bày trong Điều 3 của TCVN 5574:1991.

b) Việc khảo sát, phân tích khẳng định là có hiện tượng nén nứt: bêtông bị nén vỡ, lớp bảo vệ bị bong rộp.

c) Vết nứt phát triển không có dấu hiệu ổn định.

d) Vết nứt ảnh hưởng lớn đến độ cứng và tính tổng thể (toàn khối) của kết cấu.

e) Các vết nứt nguy hiểm như trình bày trong 6.1.2.1.4.

6.1.3.1.2. Kiểm tra khả năng sử dụng bình thường

Kết cấu được coi là mất khả năng sử dụng bình thường khi một trong các chỉ tiêu sau đây xảy ra:

a) Chỉ số công năng về nứt kết cấu (a_tt/a_yc) lớn hơn 1 (hay bề rộng khe nứt vượt quá giới hạn qui định trong TCVN 5574:1991):

(a_tt/a_yc) > 1 (2)

Trong đó:

a_tt là bề rộng khe nứt (tính toán theo lý thuyết hoặc đo thực tế) của bê tông ở vị trí ngang mức cốt thép chịu kéo;

a_yc là bề rộng giới hạn của khe nứt xác định theo TCVN 5574:1991.

b) Chỉ số công năng về biến dạng của kết cấu (f_tt/f_yc) lớn hơn 1 (hay biến dạng vượt quá giới hạn cho phép trong TCVN 5574:1991):

(f_tt/f_yc) > 1 (3)

Trong đó:

f_tt là biến dạng của kết cấu (độ võng, góc xoay, góc trượt, biên độ dao động) do tải trọng tiêu chuẩn gây ra;

f_yc là trị số giới hạn của biến dạng cho trong TCVN 5574:1991.

c) Mất tính năng chống thấm

Có thấm ẩm hoặc thấm chảy dòng.

d) Mật độ nứt cao, gây lo sợ cho người sử dụng.

6.1.3.2. Xử lý kết cấu phải căn cứ vào cơ chế

Xác định nguyên nhân hay nguyên nhân gây hư hỏng kết cấu để ngăn chặn hay loại trừ hiện tượng nứt, võng quá giới hạn cho phép.

Các nguyên nhân gây nứt và hư hỏng kết cấu có thể là:

6.1.3.2.1. Sai sót trong thiết kế kết cấu

- Mặt cắt tiết diện kết cấu/cấu kiện quá nhỏ, không khống chế được yêu cầu về võng, nứt hay ổn định

- Diện tích cốt thép chịu kéo nhỏ, bỏ qua hay xem nhẹ yêu cầu chống nứt và khống chế độ võng khi tính toán thiết kế.

- Diện tích mặt cắt bê tông bé, nhưng bố trí nhiều cốt thép làm cho vùng chịu nén bị nứt vỡ khi chịu tải trọng cực hạn.

- Bỏ qua hay không xét đến một số trường hợp tải trọng có khả năng xuất hiện trong quá trình sử dụng công trình.

- Xem nhẹ các giải pháp cấu tạo qui định trong các tiêu chuẩn thuộc lĩnh vực bê tông cốt thép.

- Chất lượng vật liệu không đảm bảo, cấp phối bê tông không đạt yêu cầu.

- Ván khuôn bị biến dạng, cây chống ván khuôn bị lún, dẫn đến kết cấu bị võng và lún trước khi chịu tải.

- Trình tự đổ bê tông không tốt, tốc độ đổ bê tông quá nhanh, không xem xét đến điều kiện thời tiết khi thi công, xuất hiện khe nứt trong khi thi công nhưng không xử lý, bảo dưỡng kém (như hiện tượng nứt trong các bể chứa loại lớn).

- Lớp bảo vệ cốt thép quá lớn hoặc quá nhỏ.

- Gia tải quá sớm hoặc vượt tải khi thi công (có thể sinh ra nứt hoặc sập đổ kết cấu).

- Công nghệ trượt ván khuôn không tốt.

- Sai sót trong bố trí cốt thép theo mặt cắt tiết diện kết cấu (ví dụ, nhầm tiết diện cột tầng 6 xuống tầng 4).

- Bê tông không đạt cường độ qui định.

- Và các nguyên nhân khác.

- Vượt tải do sử dụng sai công năng.

- Vượt tải do cơi nới cải tạo thêm

- Vượt tải do có các trường hợp tải trọng không qui định trong tiêu chuẩn hay vượt quá giá trị qui định trong tiêu chuẩn, qui phạm (đặc biệt đối với các công trình công nghiệp hay các công trình đặc biệt khác).

Quyết định biện pháp xử lý kết cấu phải bắt đầu từ phân tích, đánh giá mức độ nguy hiểm và nguyên nhân gây nứt, võng công trình. Cần phân rõ ranh giới các vết nứt cần phải sửa chữa gia cường hay không cần phải xử lý.

Nắm vững nguyên tắc sửa chữa, gia cường, chọn biện pháp, thời gian, tiến độ và giá thành thi công một cách hợp lý là những điều căn bản của sửa chữa, gia cường nhằm đảm bảo tuổi thọ và công năng sử dụng lâu dài của kết cấu.

6.1.4. Thiết kế sửa chữa gia cường kết cấu

6.1.4.1. Nguyên tắc chung

Khi kết quả khảo sát, đánh giá khẳng định rằng kết cấu không đảm bảo an toàn hoặc khả năng làm việc bình thường theo 6.1.3 thì bắt buộc phải sửa chữa hay gia cường kết cấu.

Công tác sửa chữa, gia cường có thể tiến hành cho toàn bộ công trình hoặc chỉ tại những vị trí hay cấu kiện được chỉ định, nhưng phải tôn trọng các nguyên tắc sau:

- Xác định đúng mức độ và nguyên nhân của hư hỏng. Đối với các hư hỏng chưa rõ mức độ và nguyên nhân, có thể theo dõi và khảo sát thêm, sau khi xác định đúng mức độ và nguyên nhân mới tiến hành sửa chữa hay gia cường.

- Làm rõ mục đích sửa chữa. Dựa vào tính chất của vết nứt, võng và yêu cầu sử dụng của công trình để xác định mục đích sửa chữa như: chỉ ngăn lại để bảo vệ hay gia cố để tăng cường.

- Đảm bảo an toàn cho kết cấu và người sử dụng trong thời gian khảo sát, trước khi và trong lúc sửa chữa hay gia cường công trình.

- Đáp ứng yêu cầu sử dụng.

- Đảm bảo độ bền lâu của vật liệu: bê tông và cốt thép.

- Tiến độ, tính khả thi và kinh tế của phương pháp.

- Đáp ứng yêu cầu thiết kế (về khả năng chịu lực), tuân theo các qui định của tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép hiện hành.

- Tiến hành kiểm tra công năng (công thức (1), (2) và (3)) và độ bền lâu (yêu cầu cấu tạo theo TCVN 5574:1991) theo giải pháp thiết kế sửa chữa hoặc gia cường.

6.1.4.2. Tính toán và thiết kế sửa chữa, gia cường

6.1.4.2.1. Thiết kế cần kết hợp chặt chẽ với biện pháp thi công.

6.1.4.2.2. Tải trọng và tác động tác dụng lên kết cấu được xác định theo các qui định của tiêu chuẩn tải trọng và tác động hiện hành. Tải trọng máy và công nghệ lấy theo số liệu cho bởi nhà cung cấp thiết bị và công nghệ. Khi phải đo thực tế tải trọng thì giá trị trung bình của tải trọng được tính trên số liệu đo tại ít nhất 5 vị trí, khi đó giá trị tiêu chuẩn của tải trọng có thể lấy bằng 1,1 lần giá trị trung bình nhận được.

6.1.4.2.3. Sơ đồ tính toán: sơ đồ tính toán kết cấu được xác định căn cứ vào sự tác động lên kết cấu hoặc yêu cầu chịu lực thực tế. Đối với kết cấu sửa chữa, gia cường (bao gồm kết cấu cũ và phần gia cường bổ sung), có thể có 2 trạng thái chịu lực sau:

a) Trạng thái 1: kết cấu cũ được tính toán chịu phần tĩnh tải và tải trọng thiết bị đã có tác dụng lên kết cấu trước khi sửa chữa. Các tải trọng này được giữ nguyên và tác dụng lên kết cấu trong suốt quá trình sửa chữa và sau sửa chữa;

b) Trạng thái 2: kết cấu sửa chữa, gia cường được tính toán chịu phần tĩnh tải thêm, phát sinh do sửa chữa, thiết bị đặt thêm, hoạt tải và tải trọng công nghệ.

Nội lực và ứng suất trong kết cấu cũ bằng tổng của 2 trạng thái 1 và 2. Biến dạng và ứng suất trong phần gia cường bổ sung chỉ do trạng thái 2 gây ra.

6.1.4.2.4. Tiết diện chịu lực của cấu kiện phải lấy thực tế có để ý đến đặc điểm chịu lực, biến dạng sau khi sửa chữa, gia cường và sự làm việc đồng thời giữa phần kết cấu cũ và mới.

6.1.4.2.5. Cần thiết phải kiểm tra lại khả năng chịu lực của các kết cấu hoặc bộ phận kết cấu có liên quan và nền móng công trình trong trường hợp tải trọng phát sinh do sửa chữa, gia cường là đáng kể.

6.1.5. Các phương pháp, kỹ thuật sửa chữa, gia cường

Phương pháp sửa chữa, gia cường kết cấu bê tông cốt thép có thể là:

Phương pháp thường dùng là đục xung quanh vết nứt rồi trát phẳng, sơn chất kết dính epoxy, phun vữa xi măng hoặc bê tông đá nhỏ, dán vải sợi thủy tinh bằng mát-tit epoxy hoặc keo epoxy, tăng tính toàn khối của lớp mặt, neo nứt bằng bu-lông thép.

Các phương pháp sử dụng là phương pháp đắp, phương pháp ứng suất trước, đục bỏ một phần bê tông để đổ lại.

Là phương pháp phù hợp với các vết nứt ổn định có bề rộng khe nứt lớn hơn 0,5mm.

Phương pháp thường dùng có thể là giảm tải hoặc khống chế tải trọng sử dụng (ví dụ: ghi rõ hoạt tải của khu vực là 20 kPa tại các khu vực sử dụng), làm kết cấu giảm nội lực bằng cách tăng thêm gối tựa hoặc tăng thanh chống giảm khẩu độ của kết cấu.

Các phương pháp thường dùng là:

- Tăng tiết diện kết cấu (làm sàn dày thêm, tăng chiều cao dầm,…);

- Kỹ thuật bọc ngoài bằng bê tông;

- Kỹ thuật bọc ngoài bằng thép hình;

- Kỹ thuật gia cường dán bản thép hoặc bản composite;

- Tăng cường bằng hệ thống ứng suất trước căng ngoài.

6.1.5.4. Các phương pháp khác

Tháo dỡ làm lại, cải thiện điều kiện sử dụng kết cấu, thông qua thí nghiệm hoặc phân tích luận chứng để không tiến hành xử lí.

Sửa chữa và gia cố nền, móng và gia cường kết cấu bên trên được qui định và chỉ dẫn ở 6.2. Sau khi đã hoàn thành biện pháp gia cường nền móng, đã giảm đáng kể ảnh hưởng của biến dạng nền đối với kết cấu bên trên, có thể áp dụng phương pháp (1) - phương pháp sửa chữa đối với các vết nứt đã ổn định - để sửa chữa kết cấu bị nứt và xuống cấp do lún nền móng. Trong một số trường hợp đặc biệt, khi mức độ hư hỏng của kết cấu là nguy hiểm mặc dù đã được xử lý nền móng nhưng cần thiết phải tăng cường kết cấu thì dùng phương pháp (3). Các phương pháp xử lý do tư vấn thiết kế (sửa chữa) lựa chọn căn cứ vào hiện trạng công trình, kết quả kiểm tra và yêu cầu sửa chữa của chủ công trình.

Có 2 phương pháp giảm nội lực kết cấu là giảm tải trọng tác dụng lên kết cấu và tăng thêm gối đỡ.

a) Giảm nhẹ trọng lượng bản thân kết cấu như: thay tường gạch đặc bằng gạch rỗng, mái bằng bê tông cốt thép thay bằng khung thép nhẹ lợp tôn hoặc fibro ximăng, hoặc thay bê tông nặng bằng bê tông nhẹ…

b) Cải thiện điều kiện sử dụng công trình như: ngăn ngừa tích nước, thường xuyên quét bụi mái nhà xưởng…

c) Cải thiện công dụng của công trình để giảm tải như: chuyển phòng lưu trữ thành phòng làm việc, kho sách thành phòng đọc sách.

d) Dỡ tầng để giảm tải trọng tác dụng xuống cột và móng.

6.1.6.2. Tăng thêm gối đỡ

Trong các cấu kiện chịu uốn như dầm, sàn, việc tăng thêm cột mới (gối đỡ) là nhằm giảm khẩu độ, nội lực (mô men uốn, lực cắt), độ võng và bề rộng khe nứt trong kết cấu. Tuy nhiên, cần xem xét và tính toán lại việc bố trí cốt thép theo thiết kế gốc và theo thực tế khi sơ đồ tính có tăng thêm gối đỡ.

Việc gia cường bằng cách tăng tiết diện được thực hiện chủ yếu bằng cách đặt thêm cốt thép, đổ thêm bê tông để làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu, cấu kiện. Lượng cốt thép đặt thêm, phần bê tông đổ thêm cần được xác định bằng tính toán. Cần có biện pháp thi công, biện pháp cấu tạo để đảm bảo sự làm việc đồng thời giữa vật liệu cũ và vật liệu mới.

6.1.8.1. Kỹ thuật này thường dùng để gia cường các kết cấu chịu nén như cột nhà công nghiệp hay dân dụng một hoặc nhiều tầng.

Phương pháp này có 3 loại:

- Gia cường bọc xung quanh (Hình 6a);

- Gia cường 2 mặt (Hình 6b);

- Gia cường 3 mặt (Hình 6c);

CHÚ DẪN:

2 Phần bê tông đục bỏ

3 Hàn với cốt đai cũ (hoặc với đinh neo)

4 Hàn nối chồng (hoặc hàn với đinh neo hoặc hàn với cốt đai cũ)

6.1.8.2. Tính toán thiết kế

Giữa bê tông mới đổ và cốt thép mới bố trí với kết cấu cũ, tồn tại vấn đề ứng suất chênh và sự chênh biến dạng (do bê tông cũ đã chịu phần lớn tĩnh tải và có biến dạng trước khi gia cường), vì vậy khi tính toán khả năng chịu lực của kết cấu, phải xem xét tình hình cụ thể để tính giảm cường độ của bê tông và cốt thép thêm vào.

Khả năng chịu lực cực hạn (tới hạn) của cột chịu nén dọc trục sau khi gia cường có thể được kiểm tra theo công thức sau:

N ≤  (f_cA_c + f_yA_s + (f_cm­A_cm + f_ymA_sm)) (4)

Trong đó:

N là giá trị tính toán của lực nén dọc trục tác dụng lên cột sau khi gia cường;

 là hệ số uốn dọc xác định theo độ mảnh của cột sau khi gia cường;

f_c, A_c là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện bê tông cũ;

f_y, A_s là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện cốt thép cũ;

f_cm, A_cm là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện bê tông mới;

f_ym, A_sm là cường độ tính toán chịu nén và diện tích tiết diện cốt thép mới (bổ sung);

 là hệ số chiết giảm cường độ của bê tông mới tăng thêm và cốt thép dọc khi bê tông của phần gia cường làm việc với cột cũ.

Giá trị của  được lấy như sau:

+  = 0,8 khi có biện pháp dỡ tải hoàn toàn cho kết cấu/cấu kiện khi sửa chữa gia cường (cấu kiện cũ và bê tông mới gần như cùng chịu một tải trọng).

+ Trong trường hợp chỉ giảm tải một phần nào đó khi thi công gia cường, phải lấy giảm giá trị của , khi đó  = 0,8 N/N (N - phần lực nén tăng lên của phần tải trọng tác dụng lên kết cấu sau khi gia cường).

6.1.8.3. Yêu cầu cấu tạo và thi công

Cần chú ý các điểm sau khi thiết kế gia cường cột sử dụng kỹ thuật bọc ngoài bằng bê tông:

- Chiều dày nhỏ nhất của bê tông mới đổ là 60 mm (nếu dùng bê tông phun chiều dày nhỏ nhất là 50 mm);

- Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 14 mm và không lớn hơn 25 mm; đường kính cốt đai khép kín không nhỏ hơn 8 mm;

- Khi gia cường bọc quanh (4 phía) cần phải đặt cốt đai khép kín. Khi chỉ gia cố một hoặc 2 bên thì dùng cốt đai dạng chữ U hàn vào cốt đai cũ. Độ dài đường hàn lấy bằng 10 lần đường kính cốt đai (nếu hàn 1 bên) và bằng 5 lần đường kính cốt đai d (nếu hàn 2 bên). Cũng có thể dùng đinh neo chôn vào bê tông cũ của cột rồi hàn liên kết cốt đai chữ U vào các đinh neo này. Đường kính đinh neo không nhỏ hơn 10 mm, độ sâu neo giữ không ngắn dưới 10 lần đường kính cốt đai;

- Hai đầu cốt thép chịu lực dọc trục tăng thêm phải uốn mỏ. Khi gia cường cột khung, neo cốt thép không chỉ ngàm vào móng mà còn phải có ít nhất 50 phần trăm cốt thép xuyên qua sàn;

- Cấp cường độ của bê tông mới đổ không được thấp hơn mác 200, nên cao hơn cường độ thiết kế của bê tông cũ. Nên dùng loại bê tông có cốt liệu bé, đường kính của đá sỏi không quá 10 mm;

- Trước khi thi công nên dỡ bớt tải hoặc dùng cây chống tạm để giảm phần tải trọng tác động lên kết cấu cũ, sao cho lực dọc trong cột (cũ) chỉ vào khoảng 60% sức chịu tải của cột;

- Đục xờm bề mặt cấu kiện cũ: độ lồi lõm của bề mặt cột không nhỏ hơn 4 mm. Cách một khoảng nhất định, thường từ 300 mm đến 500 mm, trên bề mặt cấu kiện cũ đục rãnh lõm (độ sâu không ít hơn 6 mm) để tạo thành lực nêm cắt giữa bê tông cũ và mới;

- Làm sạch bề mặt tiếp giáp giữa bê tông cũ và mới trước khi đổ bê tông mới.