Gia cố dầm và bản sàn

Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc, các công trình xây dựng quy mô lớn đang ngày càng phát triển. Trong quá trình xây dựng, chất lượng công trình không đạt tiêu chuẩn do trình độ kỹ thuật thấp hoặc quản lý không đầy đủ, dẫn đến nhiều vấn đề về chất lượng khác nhau. Trong các tòa nhà hiện có cũng sẽ gặp phải tình trạng này, việc sử dụng kết cấu chính của công trình trong thời gian dài dưới tải trọng ẩm hoặc rung cũng sẽ dẫn đến bong tróc bê tông, ăn mòn thép, v.v., làm giảm đáng kể sức kháng của kết cấu. Khi tải trọng kết cấu thay đổi và kết cấu ban đầu không thể đáp ứng các yêu cầu về độ bền hoặc độ cứng, cần phải phát hiện và gia cố kết cấu hoặc các thành phần. Ngoài các phương pháp truyền thống là mở rộng tiết diện và bọc thép, một số phương pháp gia cố mới đã xuất hiện trong những năm gần đây, chẳng hạn như gia cố FRP ứng suất trước, bê tông phun, thép liên kết và gia cố bọc polyme gia cường sợi carbon (CFRP).

Công nghệ gia cường và sửa chữa bê tông bằng CFRP là gia cố kết cấu ban đầu bằng cách liên kết vải CFRP với bề mặt kết cấu. Nhìn chung, phương pháp này phù hợp cho các bộ phận chịu kéo của bản sàn và dầm, bộ phận chịu cắt của dầm, cột và trụ, các bộ phận có chiều dài neo cốt thép không đủ, gia cố cột và trụ, và gia cố uốn, cắt và kéo của giàn mái. Sợi carbon cũng được sử dụng rộng rãi trong nhiều công trình công nghiệp và dân dụng, kết cấu, gia cố chống động đất, chống nứt, chống ăn mòn. So với bê tông cốt thép truyền thống hoặc bê tông liên kết thép, sợi carbon có ưu điểm là tiết kiệm không gian, thi công đơn giản, không cần thiết bị cố định tại công trường, dễ dàng đảm bảo chất lượng thi công, không làm tăng kích thước và trọng lượng kết cấu, chống ăn mòn, độ bền tốt, v.v. Ngoài ra, việc áp dụng phương pháp này có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ của công trình và giảm chi phí gia cố. Do đó, sợi carbon đã thu hút được nhiều sự chú ý như một vật liệu gia cố mang tính thời đại.

1 nguyên lý thiết kế cốt thép

Trong tính toán dầm và bản bê tông được gia cường bằng CFRP, ảnh hưởng của bê tông trong vùng chịu kéo được bỏ qua. Biến dạng trung bình của bê tông, CFRP và thép sau khi uốn tuân theo giả định tiết diện phẳng, và mối quan hệ ứng suất-biến dạng đàn hồi tuyến tính được áp dụng cho CFRP. Theo giả định tiết diện phẳng, biến dạng của sợi carbon phải lớn hơn một chút so với biến dạng của thanh cốt thép. Để đơn giản hóa phép tính, biến dạng kéo của sợi carbon có thể xấp xỉ bằng biến dạng của thanh cốt thép. Theo nguyên lý căng bằng nhau, diện tích CFRP có thể được chuyển đổi thành diện tích tương đương của thanh thép, và từ đó có thể thu được diện tích tương đương của thanh thép.

2 ví dụ về dự án

Đối với dự án cung điện tại khu du lịch, hệ thống cốp pha chưa được tính toán, thanh nối ngang và dọc chưa hợp lý, dẫn đến độ cứng của hệ thống chống đỡ không đủ. Khi cường độ bê tông chưa đạt đến một cường độ nhất định, do ảnh hưởng của tải trọng sàn, biến dạng của cốp pha tăng lên, bản sàn bị võng quá mức, dẫn đến nứt. Trong quá trình đổ bê tông, hiện tượng rỗ tổ ong xuất hiện ở đáy nhịp giữa của một số dầm khung, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng chịu lực. Sau khi khảo sát thực địa, vị trí rỗ tổ ong của các dầm khung không đạt tiêu chuẩn được gia cố bằng vật liệu vá, và các bản sàn bị nứt uốn được gia cố bằng cách dán sợi carbon để khôi phục khả năng chịu lực theo thiết kế ban đầu.

3 phương án gia cố

1) Đối với dầm và bản sàn có bề mặt rỗ và dạng tổ ong, có thể sử dụng các phương pháp sau để sửa chữa:

A. Xác định khu vực sửa chữa bê tông.

B. Cắt bỏ phần bê tông rời rạc tại khu vực sửa chữa, làm sạch bụi bẩn cho đến khi bê tông cứng lộ ra.

C. Sửa chữa bề mặt bê tông bằng vật liệu vá bê tông (bàn chải, thạch cao, máy cán, v.v.).

D. Tưới nước hoặc phủ túi ni lông kịp thời sau 1-2 giờ sửa chữa và giữ bề mặt ẩm trong 2-3 ngày.

2) Gia cố bản sàn: Đối với các mặt phẳng lớn hơn, phương pháp gia cố đáy bản sàn bằng tấm sợi carbon liên kết hai chiều được áp dụng.

4 công nghệ xây dựng

Thông số kỹ thuật vật liệu sợi carbon: độ dày lớp đơn là 0,167 mm, độ bền kéo không nhỏ hơn 3400 MPa, mô đun đàn hồi kéo không nhỏ hơn 2,3 x 105 MPa, độ giãn dài không nhỏ hơn 1,6%.

5 Tóm tắt

Kết cấu dầm sàn bê tông cốt sợi carbon trong dự án này tận dụng triệt để các đặc tính của vải sợi carbon, một loại vật liệu mới. Có thể thấy kết cấu bê tông cốt sợi carbon đơn giản, dễ thi công, an toàn, không chiếm diện tích, có thể nâng cao hiệu quả thi công, rút ngắn thời gian thi công, v.v. Đồng thời, chất lượng cốt thép được đảm bảo hiệu quả, độ ổn định của kết cấu bê tông cốt thép ổn định, khả năng chịu lực được đảm bảo, mang lại lợi ích kinh tế và xã hội tốt.