Gia cường bệ sàn nhà hàng trên mặt nước và cầu tàu tại Maldives

Tổng quan dự án

Dự án là một nhà hàng trên mặt nước cùng cầu tàu kết nối tại một khu nghỉ dưỡng ở Maldives. Kết cấu là hệ hỗn hợp đứng trực tiếp trên nền đáy biển của bãi biển:

• Gối đỡ đứng: cọc ống thép đường kính lớn có lớp phủ bảo vệ màu trắng, đóng thẳng xuống nền cát và chịu toàn bộ tải trọng công trình;

• Khung chính: dầm bê tông cốt thép vượt nhịp giữa các gối cọc;

• Sàn: hệ dầm phụ gỗ và ván gỗ đặc trải trên các dầm.

• Công trình nằm trong vùng triều của bãi biển nhiệt đới: khi thủy triều lên, nước biển dâng tới chân cọc, và toàn bộ phần kết cấu bên dưới sống trong môi trường sương muối thường xuyên với chu kỳ ướt–khô hằng ngày — cấp phơi nhiễm khắc nghiệt nhất đối với cả thép và bê tông cốt thép.

Các vấn đề kết cấu hiện tại

Kiểm tra phần kết cấu bên dưới cho thấy đúng dạng hư hỏng mà môi trường này gây ra:

• Các mối nối bị ăn mòn trước tiên. Tại các mối nối cọc–dầm, các chi tiết nối thép — mối hàn và mặt bích — tích tụ muối và giữ ẩm lâu nhất. Đây là vùng ăn mòn rủi ro cao nhất trên toàn kết cấu, đồng thời là nơi truyền các tuyến tải trọng quan trọng nhất.

• Lớp phủ cọc ban đầu hư hỏng. Lớp phủ bảo vệ màu trắng trên thân cọc thép đã ngả vàng và hư hỏng cục bộ. Trong vùng triều, lớp phủ ở tình trạng này sẽ phồng rộp và bong tróc nhanh, để lộ thép đúng tại nơi chu kỳ ướt–khô khắc nghiệt nhất.

• Đọng nước tại tiếp giáp gỗ–dầm. Nơi sàn gỗ và dầm phụ gỗ gặp dầm bê tông, độ ẩm tích tụ và thoát kém. Vùng đỉnh dầm luôn bão hòa nước, đẩy clorua vào bê tông và về phía cốt thép — ngay trên những bề mặt khó kiểm tra nhất khi công trình đang sử dụng.

• Xói cát quanh chân cọc. Tác động sóng liên tục làm dịch chuyển cát bãi biển và tiềm ẩn nguy cơ lâu dài xói rỗng móng cọc — một cơ chế khác với ăn mòn vật liệu, cần được theo dõi và nếu cần thì phải có biện pháp bảo vệ chân cọc riêng, nằm ngoài phạm vi gia cường này.

Điểm chung của ba vấn đề đầu: cách bảo trì vá víu rồi sơn lại thông thường đã thất bại một lần trên kết cấu này, và trong vùng triều nó thất bại rất nhanh.

Phạm vi gia cường

1. Dầm bê tông — bọc CFRP toàn chiều dài

Các dầm bê tông cốt thép được bọc CFRP trên toàn bộ chiều dài, như thấy trong ảnh dự án — đáy dầm và hai bên hông được bao kín bằng lớp da carbon dán liền. Cách bố trí kết hợp ba chức năng trong một hệ liên tục:

Vải dọc theo đáy dầm khôi phục khả năng chịu uốn dọc theo nhịp;

Vải chạy tiếp lên hông dầm tạo khả năng chịu cắt và hạn chế các vết nứt hiện có mở rộng thêm;

Lớp da dán kín toàn bộ đóng vai trò màng chắn clorua vĩnh viễn, cắt đứt độ ẩm, clorua và oxy gây ăn mòn cốt thép — kể cả vùng đỉnh dầm đọng nước tại tiếp giáp sàn gỗ.

Vì vải ôm theo cấu kiện như một lớp da thứ hai, việc bọc chạy liên tục theo hình học của khung — không cần cốp pha, không có thi công ướt, và không thêm tải trọng lên các cọc đã lâu năm: chưa tới hai milimét mỗi lớp.

2. Mối nối cọc–dầm — liên kết được bịt kín và gia cố vòng

Các vùng liên kết nơi cọc thép gặp dầm bê tông được bọc CFRP vòng quanh, thấy trong ảnh là các dải bọc sẫm màu tại đầu cọc. Việc bọc kín mối nối thực hiện ba việc cùng lúc:

Bịt kín các chi tiết nối thép — mối hàn, mặt bích và các khe của chúng — chống muối thấm thêm, chặn đứng cơ chế ăn mòn khắc nghiệt nhất trên kết cấu;

Gia cố vòng vùng liên kết, cải thiện tính toàn vẹn và ứng xử chịu cắt của khu vực làm việc nặng nhất trong khung;

Ôm sát hình học mối nối không đều — mối hàn, mặt bích, đoạn chuyển tiếp giữa cọc tròn và dầm chữ nhật — những chỗ mà lớp phủ không bao giờ che kín đều được.

Vì sao giải pháp này phù hợp với kết cấu biển

Các phương án khác cho thấy vì sao lựa chọn này quan trọng. Tăng tiết diện bê tông nghĩa là cốp pha và bê tông ướt trên vùng nước thủy triều; dán bản thép hoặc bọc áo thép sẽ đưa thép mới vào đúng môi trường đã phá hủy lớp bảo vệ cũ — với kết cấu biển, mọi lần sửa chữa thông thường là một chu kỳ bảo trì, còn bọc kín bằng CFRP chấm dứt chu kỳ đó.

Sau khi gia cường

Khả năng chịu uốn và chịu cắt của dầm bê tông được khôi phục bằng lớp da carbon dán liền, các vết nứt hiện có được hạn chế;

Các mối nối cọc–dầm — mối hàn, mặt bích, đầu cọc — được bịt kín chống muối thấm và gia cố vòng tại những tuyến tải trọng quan trọng nhất của kết cấu;

Chấm dứt chế độ phủ đã hỏng: không còn chương trình sơn lại, không còn chu kỳ phồng rộp–bong tróc lặp lại trong vùng triều;

Với các kết cấu nghỉ dưỡng và ven biển, dự án này nêu thẳng lý do thực tiễn của CFRP: khi lớp phủ cứ tiếp tục hỏng, hãy bọc kín một lần — và để biển làm điều tệ nhất với một màng chắn không thể gỉ.

Bạn có dự án tương tự? Hãy liên hệ với chúng tôi.

Horse Construction là nhà sản xuất vật liệu gia cường kết cấu có trụ sở tại Thượng Hải, với hai dòng sản phẩm đầy đủ được tin dùng trong các dự án biển và hạ tầng tại hơn 100 quốc gia:

Hệ sợi carbon — vải CFRP, tấm laminate CFRP, hệ tấm laminate CFRP dự ứng lực, thép thanh và cáp carbon, cùng epoxy tẩm thấm tương thích;

Keo kết cấu — keo dán thép, keo cấy thép, keo bơm và đổ vết nứt, và keo dán mối nối đốt.

Nếu dự án của bạn liên quan đến kết cấu biển, cầu tàu, công trình trên mặt nước hoặc công việc gia cường tương tự, hãy liên hệ với chúng tôi — chúng tôi sẽ làm mọi điều có thể để hỗ trợ bạn, từ chọn vật liệu đến giao hàng đúng hạn.