Các vết nứt bê tông cốt sợi carbon

Tổng quan dự án

Một nhà máy công nghiệp nhẹ hai tầng có kết cấu dầm-cột ở tầng trệt, với nhịp dầm chính dài 9m và khoảng cách giữa các dầm là 6m. Tầng trên là kết cấu bê tông gạch. Dầm chính sử dụng dầm bê tông cốt thép đúc sẵn tại chỗ, đầu trên được hàn với tấm thép nhúng bên hông cột thông qua các bộ phận nhúng. Sàn được làm bằng sàn bê tông cốt thép đúc sẵn. Trong quá trình sử dụng, phát hiện hai bề mặt dầm có vết nứt chéo xuyên thấu gần hai đầu dầm. Chiều rộng vết nứt lớn nhất là 5mm, chiều dài dao động từ 20 đến 200mm, như thể hiện trong Hình 1.

Phân tích thiệt hại

1 Đánh giá chế độ phá hoại Từ bề mặt, chế độ phá hoại của dầm chính của kết cấu rất giống với phá hoại cắt. Đánh giá sơ bộ là phá hoại cắt do khả năng chịu cắt của dầm không đủ. Xét thấy việc trát bề mặt dầm có thể ảnh hưởng xấu đến việc phân tích và đánh giá, nên quyết định tiến hành kiểm tra và phân tích thêm sau khi trát được loại bỏ. Khi trát được loại bỏ, không phát hiện thấy vết nứt ở cuối dầm. Phát hiện thấy một số vết nứt nhỏ ở dầm gần nhịp giữa, hướng vuông góc với trục dầm, khoảng cách đều nhau và chiều dài các vết nứt khoảng 1/3 đến 1/2 chiều cao dầm. Theo vết nứt của dầm, về cơ bản có thể kết luận rằng dầm bị hư hỏng do khả năng chịu uốn không đủ và khả năng hư hỏng do khả năng chịu cắt không đủ đã được loại trừ.

2. Phân tích nguyên nhân gây hư hỏng

Do thiếu bản vẽ thi công kết cấu ban đầu nên việc xác định nguyên nhân hư hỏng kết cấu gặp một số khó khăn. Sau khi khảo sát thực địa, phát hiện có những hoạt động thi công trái phép tại dầm chính, công nhân hiện trường báo cáo dầm không đáp ứng thời gian bảo dưỡng quy định nên đã tiến hành nâng dầm. Theo hư hỏng của dầm và độ võng lớn, cường độ bê tông yếu có thể là một trong những nguyên nhân gây ra sự cố chăn nuôi gia súc. Sau khi khảo sát thực địa kỹ lưỡng, phát hiện tường gạch hai tầng được xây dựng trực tiếp trên sàn bê tông cốt thép. Tải trọng này không tồn tại trong thiết kế kết cấu ban đầu. Do tải trọng kết cấu bị thay đổi một cách nhân tạo nên lực kết cấu thực tế không phù hợp với tải trọng thiết kế.

Sau khi thử nghiệm cacbon hóa bê tông, không phát hiện bất thường nào. Xét đến cường độ bê tông có thể là một yếu tố gây hư hỏng, chúng tôi đã kết hợp siêu âm và hồi phục để kiểm tra cường độ bê tông. Sau khi chuyển đổi theo phương pháp quy định trong tiêu chuẩn, cường độ nén lập phương của bê tông thu được đáp ứng các yêu cầu của thiết kế ban đầu C25.

Theo kết quả điều tra tại chỗ và phân tích dữ liệu thực nghiệm, nguyên nhân chính gây hư hỏng kết cấu như sau: (1) Việc thay đổi công năng sử dụng kết cấu một cách nhân tạo dẫn đến sự chênh lệch lớn giữa tải trọng thực tế và tải trọng thiết kế; (2) Mô hình tính toán kết cấu đơn giản trong quá trình thiết kế được xử lý bằng dầm cố định ở cả hai đầu, dẫn đến cấu hình cốt thép chịu uốn tiết diện không đủ.

Phương pháp gia cường kết cấu dầm

Xét đến việc nhà xưởng đang trong quá trình sử dụng và không gian bên trong bị hạn chế, việc sử dụng phương pháp tăng kích thước mặt cắt ngang với thời gian thi công dài là không phù hợp. Bên trong nhà xưởng có vật liệu dễ cháy nên thiết bị hàn không phù hợp. Dựa trên ưu và nhược điểm của các phương pháp trên, chúng tôi quyết định sử dụng vải sợi carbon một chiều để gia cố dầm bị hư hỏng.

Trong đó, vải sợi carbon 300g được sử dụng để tăng khả năng chịu uốn, có chức năng tương đương với các thanh thép dọc trong bê tông cốt thép. Vải sợi carbon 200g được sử dụng để gia cố vải sợi carbon 300g, đồng thời có khả năng chịu cắt nhất định, đảm bảo kết cấu không bị phá hủy do cắt dưới tải trọng ngẫu nhiên trước khi bị phá hủy do uốn.

Tóm lại

Việc sử dụng vải sợi carbon để gia cố kết cấu là một phương pháp gia cố kết cấu mới. Nhờ cấu trúc đơn giản, khả năng chống ăn mòn và chịu mỏi tốt, vải sợi carbon có thể phù hợp với nhiều hình dạng kết cấu gia cố khác nhau. Vải sợi carbon có nhiều ưu điểm như cường độ cao, không làm tăng trọng lượng kết cấu và không chiếm diện tích. Đây là một loại vật liệu xây dựng mới có thể được thúc đẩy mạnh mẽ trong việc gia cố kết cấu và tái thiết các công trình hiện có.