Gia cố và cải tạo kháng chấn công trình trường học

Tổng quan dự án

Dự án này là một chương trình gia cố kết cấu toàn diện cho một công trình trường học hiện hữu — khung bê tông cốt thép với các không gian giảng dạy và hoạt động nhịp lớn. Sau khi đánh giá kết cấu, khung hiện hữu được xác định không còn đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn hiện hành đối với công trình giáo dục. Do trường học được xếp mức quan trọng cao trong thiết kế kháng chấn — nơi trẻ em ở trong suốt giờ học và thường được dùng làm nơi trú ẩn cộng đồng sau thiên tai — mục tiêu gia cố được đặt cao hơn công trình thông thường, và toàn bộ khung cần được nâng lên mức tuân thủ đầy đủ.

Các vấn đề

Dầm: khả năng chịu uốn và chịu cắt thấp hơn mức kiểm tra theo tiêu chuẩn hiện hành yêu cầu, đặc biệt ở các nhịp lớn phục vụ các tầng học;

Sàn: khả năng chịu lực và độ cứng không đủ cho tải trọng hiện tại và yêu cầu của tác động kháng chấn theo tiêu chuẩn;

Cột: các cột tầng dưới và cột chủ yếu cần tăng đáng kể khả năng chịu lực dọc trục và độ dẻo để đạt hiệu năng kháng chấn tổng thể của khung.

Phương án gia cố

1. Dầm khung — gia cố bằng tấm thép dán

Dầm khung được gia cố bằng tấm thép dán ngoài, gắn vào bụng và đáy dầm bằng keo kết cấu, bổ sung neo cơ học tại những vị trí thiết kế liên kết yêu cầu. Tấm thép khôi phục khả năng chịu uốn dọc theo nhịp và tăng khả năng chống cắt ở vùng đầu dầm — giải pháp trực tiếp, độ cứng cao, phù hợp với tiết diện dầm lớn và chiều cao làm việc có sẵn trong công trình này. Tại các nút dầm-cột, bố trí tấm thép được phối hợp với áo bọc cột để các cấu kiện sau gia cố tạo thành đường truyền lực liên tục và tin cậy.

2. Sàn — gia cố bằng vải CFRP

Mặt dưới sàn được gia cố toàn bộ diện tích bằng vải CFRP dán theo dạng lưới, thấy rõ trong ảnh hiện trường là lưới sẫm màu phủ khắp bản sàn. Vải phủ toàn diện tích làm việc cùng sàn như một màng chịu kéo: tăng cả khả năng chịu lực và độ cứng của bản sàn trong khi chỉ thêm chưa đến hai milimét chiều dày — rất quan trọng ở không gian lớp học, nơi từng xentimét chiều cao trần đều được giữ cho hệ thống kỹ thuật và hoàn thiện. Hệ wet lay-up có thể thi công từng nhịp, song song với công tác thép trên dầm và cột mà không cản trở nhau.

3. Cột khung — bọc thép dán ngoài

Cột khung được bọc bằng áo thép dán ngoài: các thép hình đứng dọc theo mặt cột được liên kết với nhau bằng thanh giằng ngang, toàn bộ dán vào bê tông bằng keo kết cấu. Áo thép đóng vai trò lồng ngoài liên tục quanh cột cũ — xiết chặt lõi bê tông, bổ sung cốt thép dọc và mang lại mức tăng khả năng chịu lực dọc trục cùng độ dẻo mà kiểm tra kháng chấn tổng thể yêu cầu. Ảnh hiện trường cho thấy áo thép chạy suốt chiều cao, thi công từ sàn nâng dạng cắt kéo để giữ khoảng không gian bên trong cao ráo, không cần giàn giáo.

Chương trình hoàn thành đã đưa khung nhà trường đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kết cấu và kháng chấn hiện hành:

Khả năng chịu lực của dầm được khôi phục bằng tấm thép dán, các nút được phối hợp vào áo bọc cột;

Độ cứng và khả năng chịu lực của sàn được nâng cấp bằng CFRP toàn diện tích mà không mất không gian nội thất đáng kể;

Khả năng chịu lực dọc trục và độ dẻo của cột được bảo đảm bằng áo thép liên tục;

Toàn bộ phạm vi được hoàn thành trong khung thời gian dự án nhờ các đội thi công song song và tiếp cận bằng sàn thao tác, không gián đoạn hoạt động của trường trong thời gian dài.

Horse Construction (horseen.com), nhà sản xuất vải CFRP, keo liên kết kết cấu và hệ epoxy dán thép cho các dự án gia cố trên toàn thế giới.