Gia cố kết cấu bê tông cốt thép bằng vật liệu tổng hợp (P1)

Phần 1: Phương pháp gia cố bằng vật liệu tổng hợp

Việc thiết kế, khai thác và cải tạo nhà và công trình thường đòi hỏi khôi phục khả năng chịu lực của kết cấu bê tông cốt thép hoặc gia cố kết cấu bê tông cốt thép nhằm nâng cao khả năng tiếp nhận tải trọng. Sự cần thiết của việc gia cố còn nảy sinh từ việc bổ sung, sửa đổi các văn bản pháp quy, sự thay đổi quy trình công nghệ cũng như công năng của nhà, sự phá hỏng kết cấu do cháy, do sự cố và tác động của môi trường ăn mòn, do chất lượng thi công thấp.

Thông thường, việc thiết kế gia cố kết cấu được thực hiện bằng các phương pháp truyền thống nêu tại các giáo trình và văn bản hướng dẫn như các phương pháp thay thế kết cấu, bổ sung phần tử gia cố tại phía dưới hoặc phía trên để nâng cao khả năng chịu tải trọng, gia cố kết cấu thanh giằng bằng cấu kiện ốp chế tạo từ kim loại hoặc bê tông cốt thép, tăng cường phần tử chịu uốn, bổ sung trụ đàn hồi hoặc trụ cứng,… Tuy nhiên, hiện nay các phương pháp gia cố mới đối với kết cấu bê tông cốt thép đã và đang ngày càng được quan tâm nhiều hơn, ví dụ, phương pháp gia cố bằng vật liệu tổng hợp dựa trên chất dẻo có cốt sợi chế tạo từ vật liệu tổng hợp (CDCS). Thực chất của phương pháp là thay thế cốt thép kéo căng bằng CDCS và loại CDCS này được hình thành từ:

- Lớp cốt sợi là các sợi vật liệu không bị cắt thành từng đoạn nhằm chịu lực căng kéo dãn và bảo đảm độ cứng và độ bền vững của vật liệu tổng hợp theo hướng được xác định theo định hướng của cốt sợi;

- Vật liệu đổ khuôn bảo đảm tính liền khối của vật liệu tổng hợp và cố định vị trí tương hỗ của các sợi cốt, phân bố đều lực căng tác dụng lên khối CDCS và tải trọng tác dụng lên các sợi cốt, phân bố lại lực tác dụng này trong trường hợp một số sợi cốt bị phá hỏng kể cả để bảo vệ lớp sợi cốt khỏi sự tác động từ bên ngoài.


So với phương pháp gia cố truyền thống, ưu điểm chính của phương pháp gia cố bằng vật liệu tổng hợp dựa trên CDCS như sau:

- Tiến độ thi công nhanh;

- Nâng cao độ bền ăn mòn;

- Việc khai thác kết cấu không bị dừng trong quá trình gia cố;

- Kích thước của kết cấu được gia cố tăng không đáng kể;

- Có thể gia cố kết cấu nhịp lớn trong điều kiện không cần ghép nối cốt sợi;

- Có khả năng tạo lại hình dáng bên ngoài của các cạnh được kéo dài của kết cấu (như thùng chứa, ống);

- Vận chuyển thuận tiện;

- Có thể gia cố theo cả 2 hướng do lớp CDCS có chiếu dày nhỏ;

- Bảo đảm tính kinh tế.

Trong số các nhược điểm của phương pháp phải kể đến yêu cầu về nhiệt độ đối với quá trình thi công gia cố bằng vật liệu tổng hợp là trên 5 độ C, với một số trường hợp cần bảo vệ chống tác động của sự tăng nhiệt độ kể cả sự phá hỏng kết cấu được gia cố do tính giòn.

Phương pháp nêu trên đã và đang được áp dụng thành công tại Mỹ và các nước Tây Âu, trong đó từ đầu thế kỷ 21 việc thiết kế được thực hiện theo các văn bản pháp quy.

>> Gia cố kết cấu bê tông cốt thép bằng vật liệu tổng hợp (P2)