BG sửa CHỮA, GIA cố kết cấu CÔNG TRÌNH

BÀI GIẢNG
MÔN HỌC: Söa ch÷a, gia cè kÕt cÊu c«ng tr×nh
(15 TIẾT)
Chương 1. Khái niệm chung (2 tiết)
1.1. Các nguyên nhân gây hư hỏng công trình
Bao gồm các yếu tố tác động cơ học, lý học và hóa học diễn ra trong quá trình xây
dựng và sử dụng công trình; những sai sót trong công tác khảo sát, thiết kế và thi công
hoặc không kịp thời duy tu trong quá trình vận hành công trình.
- Các tác động cơ học bao gồm: Các loại tải trọng tác dụng lên công trình.
- Các tác động lý hoá học bao gồm: Tác dụng của nhiệt độ, độ ẩm, lún không đều, chấn
động, môi trường ăn mòn hoá học, điện hoá….
- Các sai sót trong công tác khảo sát và thiết kế:
+ Số liệu thiếu xác thực về tình hình địa hình, địa chất, thuỷ văn; các số liệu về khí
hậu, qui mô và tính chất của các công trình lân cận….
+ Trong thiết kế, việc áp dụng các giải pháp kết cấu và nền móng không phù hợp,
chưa đề cập đầy đủ các dạng tải trọng có thể xảy ra; tính toán sai; sử dụng vật liệu không
thoả đáng….
- Các sai sót trong quá trình thi công: Là nguyên nhân rất quan trọng làm giảm chất lượng
công trình (rất nhiều: lớp bảo vệ không đúng, đặt sai và không đúng các yêu cầu cấu tạo
đối với cốt thép, sai tim, trục định vị phải nắn chỉnh, copha không đảm bảo yêu cầu, đầm
bê tông không đảm bảo, chất lượng vật liệu không đạt yêu cầu…)
- Chế độ bảo dưỡng công trình trong quá trình vận hành ảnh hưởng nhiều đến tuổi thọ của
công trình, đặc biệt là đối với các công trình công nghiệp.
* Tham khảo:
1.1. Tác động của môi trường khí hậu thời tiết.
1.1.1. Tác động của sự thay đổi nhiệt độ không khí.
1.1.2. Ảnh hưởng của độ ẩm.
Co ngót của bê tông nặng khi chuyển từ trạng thái ẩm sang khô (khi BT đã đóng rắn)
khoảng 400-800microstrains (x10-6mm/m)
1.1.3. Bê tông chịu tác động của băng giá.
- Các công trình trong vùng lạnh (Sa Pa; Lạng Sơn).

- Các công trình đông lạnh khi nhiệt độ yêu cầu dưới -150C, cho dù có các lớp bảo ôn
nhưng có thể kết cấu BTCT vẫn chịu nhiệt độ dưới 00C. Ở nhiệt độ âm này, lượng nước
dư trong BT bị đóng băng, thể tích tăng lên, chèn ép vào BT, gây nứt vỡ BT.
1.2. Tác động của nhiệt độ cao. (4000C-12000C)
Các nghiên cứu cho thấy khi nhiệt độ tăng cao cường độ BT giảm xuống, thể tích tăng
lên. Sự chênh lệch nhiệt độ do phía bị đốt nóng cũng làm cho kết cấu bị biến dạng, gây
nứt, vỡ bề mặt.
Nhiệt độ (0C)
100
200
300
400
500
600
Giảm (%)
10
20
30
40
50
60


1.3. Tác động của ăn mòn hóa học.
1.3.1. Ăn mòn bê tông
a. Hòa tan Ca(OH)2 do CO2 thấm vào BT, các muối có trong nước mềm hòa tan Ca(OH)2
làm giảm độ kiềm trong BT, BT mất khả năng bảo vệ cốt thép.
b. Ăn mòn do axit, bazơ, hoặc muối với các chất dễ hòa tan như Ca(OH)2 hoặc
nCaOmSiO2 là những thành phần của đá xi măng. Dạng ăn mòn này tiến từ ngoài vào
trong làm giảm kiềm trong BT.

c. Do muối sinh ra trong các phản ứng ăn mòn với thành phần của xi măng tạo thành chất
kết tinh có thể tích tăng lên trên hai lần, chèn ép làm vỡ BT.
1.3.2. Ăn mòn cốt thép trong BT.
Đây là quá trình điện hóa. Nó phụ thuộc vào độ pH của BT. Ngoài ra nếu BT có hàm
lượng Clorit cao thì pH cao vẫn xảy ra ăn mòn cốt thép.
1.4. Sự hư hỏng, phá hoại do chịu lực.
Mỗi cấu kiện chịu nội lực khác nhau sẽ có những dạng thức phá hoại khác nhau. Biến
dạng cực hạn của BT vùng kéo 2.10-4; biến dạng cực hạn của BT vùng nén khi chịu nén
đúng tâm 2.10-3; nén lệch tâm, uốn là 3.5x10-3
1.5. Những sai sót trong công tác khảo sát, thiết kế, thi công, và vận hành khai thác
công trình.
Nguyên nhân chính do: Yếu kém về năng lực chuyên môn, thiếu kiến thức về chuyên
môn, thiếu thông tin trong lĩnh vực xây dựng. Thay thế vật liệu kém chất lượng, không
kiểm soát chất lượng vật liệu đầu vào dẫn đến vật liệu xây dựng không đáp ứng được các
yêu cầu đề ra.
1.5.1. Những sai sót trong khâu khảo sát.
- Cung cấp số liệu không chính xác về các chỉ tiêu cơ lý của đất nền.
- Chiều sâu khảo sát chưa đủ. (thông thường quy định chiều sâu khảo sát là 1.5Hcông trình;
khi gặp nền đất yếu cần tăng thêm chiều sâu khảo sát.)
- Các số liệu về nước ngầm, động thái và tính chất hóa học của nước ngầm ảnh hưởng đến
việc ăn mòn BT và cốt thép.
Những sai sót này sẽ dẫn đến giải pháp về nền móng công trình không đảm bảo
(KNCL, chống ăn mòn, ...)
1.5.2. Những sai sót trong công tác thiết kế.
1.5.2.1. Những số liệu ban đầu.
Những số liệu ban đầu là căn cứ pháp lý để người thiết kế sử dụng trong việc thiết kế
công trình. Các số liệu ban đầu đó là: Xuất phát từ chức năng sử dụng của công trình; tài
liệu khảo sát địa chất, thủy văn, khí hậu để có những thông tin ban đầu phục vụ cho việc
đưa ra giải pháp kết cấu hợp lý, tính toán tải trọng, nội lực, cấu tạo chi tiết.

1.5.2.2. Giải pháp kết cấu và vật liệu sử dụng.
1. Giải pháp kết cấu nền và móng:
Nguyên nhân gây ra sự cố công trình do sai sót về giải pháp nền móng chiếm tới 61%,
trong khi nguyên nhân gây ra sự cố của giải pháp kết cấu phần thân chiếm 39%. Do đó
cần đặc biệt chú ý đến giải pháp về nền móng công trình.
2. Giải pháp kết cấu phần thân.
a. Các giải pháp tổng thể: (BTCT toàn khối, BTCT lắp ghép, BTCT ứng lực trước)
* BTCT toàn khối: Có độ cứng, bậc siêu tĩnh cao nhưng lại nhạy cảm với lún lệch và sự
thay đổi nhiệt độ, trong tính toán nếu không kể đến những tác động này sẽ gây ra những
sự cố cho công trình. (Ví dụ về chiều dài công trình lớn khi chịu sự thay đổi của nhiệt độ,
ví dụ về sàn tầng hầm khi đất nền đầm chặt, xảy ra lún...)
* BTCT lắp ghép: ít nhạy cảm với lún lệch và nhiệt độ, nhưng lại chịu xâm thực của môi
trường mạnh tại các vị trí mối nối, làm công trình nhanh chóng hư hỏng.
* BTCT ứng lực trước: Đặc biệt chú ý bảo vệ chống ăn mòn cho CT ứng lực trước, đặc
biệt là những công trình ven biển, hoặc những công trình trong điều kiện ăn mòn cao.
Ngoài ra chú ý những đầu neo khi lực căng lớn có thể gây nứt vỡ cục bộ.
b. Các giải pháp chi tiết:
* Sơ đồ tính toán và xác định nội lực, tổ hợp nội lực.
Sự cố hư hỏng xảy ra:
- Do xác định sơ đồ tính sai: Thay thế các liên kết thực bằng liên kết lý tưởng không
đúng, ví dụ:...; đơn giản hóa sơ đồ không đúng dẫn đến nội lực thực sự xuất hiện vượt tầm
kiểm soát của thiết kế (Ví dụ về dầm các khung biên, xuất hiện thêm giá trị M xoắn trong
khi tính toán đơn giản không có).
- Do xây dựng hình bao nội lực chưa đủ các tổ hợp tải trọng.
- Không kiểm soát được nội lực xuất hiện do các chương trình tính toán cung cấp. Hoặc
khi có các sự cố do phần mềm gây ra, không giải thích và làm chủ được.
* Tính toán và cấu tạo chi tiết.
- Tính toán thiếu do không đề cập đủ nội lực xuất hiện, và giới hạn áp dụng các công thức
tính toán dành cho những cấu kiện cơ bản: Ví dụ các cấu kiện chịu nén sử dụng khi

N≥0.1RbAb. Hoặc trong các dầm của nhà nhiều tầng ngoài M,Q còn có thể xuất hiện lực
kéo (N), cần phải tính toán như cấu kiện chịu kéo lệch tâm. Chiều dài tính toán của cột
trong các khung 01 nhịp lấy sai. (0.7H) thực tế cần phải lấy (1.2-1.5)H, do vậy kết quả
thiết kế không đủ về khả năng chịu lực.
- Bê tông cấp độ bền chịu nén (B) hay mác theo cường độ chịu nén cao (M500-800) đang
được sử dụng khá phổ biến, tuy nhiên cường độ chịu kéo lại không thỏa mãn theo yêu cầu
ứng với M, trong tính toán theo trạng thái giới hạn II với kết cấu BTCT toàn khối thường
ít được chú trọng, do vậy các cấu kiện chịu uốn thường xuất hiện các vết nứt từ khá sớm
với chiều rộng vượt quá giới hạn, đây là một nguyên nhân gây ra hư hỏng cho BTCT.


- Cấu tạo chi tiết không hợp lý:
+ Quá nhiều thép, không đủ lực
dính xung quanh thanh thép;
+ Thanh thép không được duỗi
thẳng khi đặt vào trong BT (thép
sàn),
+ Bố trí cốt thép ứng lực trước sai;
+ Cốt thép không đủ neo (Nút
khung, nút gãy khúc, dầm công son);
+ Cấu tạo liên kết sai (đỉnh cột nhà
công nghiệp khi bố trí bu lông liên
kết thừa); liên kết kết cấu thép với BTCT đặc biệt với dầm mái dốc, xuất hiện lực xô
ngang mà trong thiết kế ban đầu không tính đến.
+ Không có giải pháp bảo vệ chống ăn mòn: Chống ăn mòn cho giai đoạn đầu quan trọng
hơn nhiều khi chống ăn mòn trong giai đoạn bảo trì. (Ví dụ cọc ép trong điều kiện nước
ngầm có khả năng ăn mòn cao; các công trình ven biển với chiều cao dầm thấp, xuất hiện
các vết nứt ngay từ đầu)
1.5.3. Những sai sót do thi công.
- Mác bê tông không đảm bảo theo yêu cầu thiết kế: Đây không phải là chủ định của thi

công nhưng do công tác đảm bảo chất lượng thi công không tốt: Chất lượng và tỷ lệ các
thành phần không thỏa đáng, xi măng kém phẩm chất, cốt liệu không sạch, đầm không kỹ,
bảo dưỡng không tốt...
- Bê tông bị rỗ: Rỗ bề mặt do không khí hoặc nước tụ lại tại thành ván khuôn, do đầm
không kỹ hoặc bỏ sót, vữa bê tông bị khô, bê tông bị phân tầng, ván khuôn không kín khít
để chảy hết nước xi măng; tại chỗ nối cốt thép không được uốn đúng tiêu chuẩn, chồng
cốt thép nhiều, bê tông không lọt được vào, đây còn là nguyên nhân để lại những lỗ hổng
lớn trong kết cấu.
Các chi tiết nút liên kết cốt thép được uốn, bố trí không đúng đắn làm cho hình thành các
lỗ rỗng trong bê tông.
- Bề mặt bê tông bị nứt: Do co ngót, chất lượng xi măng, cốt liệu không tốt, bảo dưỡng
không kịp thời (1-5h sau khi đổ BT), co ngót mạnh gây ra nứt.
- Công tác ván khuôn chưa tốt: mất nước XM, võng kết cấu.
- Cốt thép: Bẩn, han gỉ, sai vị trí, thiếu, nhầm lẫn chủng loại.
- Chất lượng thi công các lớp phủ: Không đảm bảo nhất là với những kết cấu trong môi
trường ăn mòn mạnh.
1.6. Tình trạng khai thác công trình và công tác bảo trì.
- Sử dụng công trình không đúng với chức năng ban đầu.
- Sử dụng công trình thiếu ý thức: gây ra những va chạm mạnh gây sứt vỡ BT, làm đổ
hoặc vương vãi hóa chất gây ăn mòn.


- Sửa chữa cải tạo tùy tiện, làm thay đổi sơ đồ chịu lực ban đầu.
- Không có kế hoạch bảo trì đúng hạn.
1.2. Đối tượng sửa chữa , gia cố và cải tạo công trình
- Những công trình đã sử dụng lâu năm bị xuống cấp do tác động của nhiều nguyên nhân
khác nhau như tải trọng, khí hậu, hoá chất ăn mòn, sự cố… gây nên.
- Những công trình bị hư hỏng do những sai sót trong các khâu khảo sát, thiết kế hoặc thi
công.
- Những công trình do nhu cầu thay đổi về sử dụng như cải tiến công nghệ, đổi mới thiết

bị, thay đổi công năng,… dẫn đến thay đổi sơ đồ kết cấu, thay đổi tải trọng.
- Những công trình có nhu cầu mở rộng như mở rộng mặt bằng, nâng thêm chiều cao,
nâng thêm tầng….
→ Như vậy, việc gia cố, sửa chữa và cải tạo là đề cập đến những công trình có nhu cầu
cải thiện về mặt chịu tải trọng cũng như công năng nhằm đảm bảo an toàn, tăng tuổi thọ
hoặc tăng hiệu quả sử dụng của công trình.
* Cũng như xây mới, việc gia cố, sửa chữa và cải tạo công trình có sẵn vẫn phải qua các
khâu khảo sát và thiết kế, sau đó mới có thể tiến hành thi công. Tuy nhiên công tác khảo
sát, thiết kế có những đặc điểm khác so với việc làm xây mới công trình. Do vậy, cần
đánh giá đúng tính chất, nguyên nhân và mức độ hư hỏng của công trình, xác định được
mục đích và yêu cầu của công tác sửa chữa, gia cố sẽ quyết định tính đúng đắn cho các
giải pháp được lựa chọn.
1.3. Đánh giá tính chất và mức độ hư hỏng của công trình
Có 2 dạng hư hỏng:
a. Hư hỏng thấy được: Thể hiện sự sút kém về khả năng chịu tải của kết cấu cũng như
sự giảm tính năng sử dụng so với ban đầu, chẳng hạn trên kết cấu xuất hiện những vết nứt
hoặc biến dạng vượt quá giới hạn cho phép, mái bị dột, khu WC bị thấm nước, các lớp ốp,
lát bị bong, rộp…
gọi H - mức độ hư hỏng của công trình (%),
ei - mức độ hư hỏng của cấu kiện thành phần i (%),
ti - tỉ lệ giá thành của cấu kiện i so với giá thành toàn bộ công trình,
n

ta có:

H

 t .e
i 1

i

i

(%)
100
Khi H > 80% coi như công trình đã hoàn toàn bị phá huỷ.

b. Hư hỏng không thấy được: Việc đánh giá dựa trên các cơ sở:
- Mức độ giảm giá công trình do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và giá xây dựng hạ
xuống được đánh giá bằng hiệu số vốn đầu tư tại thời điểm xây dựng công trình và tại thời
điểm khảo sát để sửa chữa, gia cố.


- Mức độ bất hợp lý về mặt sử dụng được đánh giá bằng phụ phí để dỡ bỏ những phần
bất hợp lý đó của công trình.
→ Kết hợp cả 2 dạng hư hỏng trên để đánh giá toàn diện mức độ hư hỏng của công trình.
* Tham khảo:
* ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG CÔNG TRÌNH.
Sau khi có các số liệu từ khảo sát chi tiết về chất lượng hiện trạng của hệ kết cấu, cần
đánh giá tình trạng của công trình. Việc đánh giá tình trạng công trình theo hai bước
1. Đánh giá tình trạng nguy hiểm của các kết cấu.
Biểu hiện nguy hiểm của các kết cấu qua các đặc trưng sau:
Đối với phần nền và móng:
Tình trạng nền nguy hiểm: (Để có số liệu phục vụ cho việc đánh giá nền nguy hiểm, cần
phải có số liệu quan trắc trong một khoảng thời gian hợp lý theo các tiêu chuẩn về quan
trắc lún)
Lún lớn- Giá trị lún > 2mm/tháng trong 2 tháng liên tục.
Lún kèm theo trôi trượt - Chuyển vị ngang > 10 mm.
Lún lệch quá giới hạn của tiêu chuẩn thiết kế và gây nứt tường có bề rộng > 10mm

hoặc độ nghiêng cục bộ nhà > 1%
Tình trạng móng nguy hiểm:
Khả năng chịu lực <85% so với hiệu ứng tác động.
Móng bị mủn mục, đứt gãy dẫn đến kết cấu nghiêng lệch, rạn nứt rõ rệt.
Móng trôi trượt, chuyển vị ngang > 2mm/tháng trong 2 tháng liên tục.
Tình trạng nguy hiểm đối với kết cấu BTCT
Về khả năng chịu lực: Khả năng chịu lực < 85% so với hiệu ứng tác dụng.
Tình trạng võng: Võng lớn; độ võng dầm sàn > 1/150 L0.
Vết nứt:
Dầm: Nứt thẳng đứng tại giữa nhịp dầm chạy dài lên 2/3 chiều cao dầm, bề rộng
vết nứt > 0,5mm. Hoặc ở gối tựa xuất hiện nứt xiên bề rộng >0.4mm. ở vị trí cốt
thép chịu lực có vết nứt ngang hoặc xiên bề rộng >1mm.
Bản sàn: nứt chịu kéo có bề rộng > 0.4mm. Đáy bản đổ tại chỗ có vết nứt đan
xiên.
Dầm sàn có nứt dọc theo chiều cốt thép chịu lực (do ăn mòn) bề rộng >1mm.
Cột: có vết nứt thẳng đứng, lớp bê tông bảo vệ bong tróc. Hoặc có vết nứt ngang
một bên có bề rộng >1mm.
Độ nghiêng: Độ nghiêng cột, tường >1%.
Các hư hỏng khác:
Lớp BT bảo vệ của cấu kiện chịu nén, uốn bị bong rộp, nhiều chỗ cốt thép chịu lực
bị ăn mòn lộ ra ngoài.
Chiều dài đoạn gối của dầm, sàn < 70% giá trị quy định.


Trong các biểu hiện nguy hiểm nói trên, ngoài các biểu hiện rõ rệt ra mặt ngoài về
võng, nứt còn có các biểu hiện tiềm ẩn ở bên trong là: Khả năng chịu lực <85% so với
hiệu ứng tác động. Đối với biểu hiện này, cần phải tính toán kiểm tra lại hệ kết cấu công
trình. Thông số đầu vào: là các số liệu về chất lượng vật liệu và cấu tạo chi tiết đã có từ
khảo sát chi tiết đã nói ở trên, các tải trọng và tác động thực tế mà công trình đang phải
chịu. Việc tính toán kết cấu được thực hiện theo giai đoạn đàn hồi nhưng phải xét đến các

khu vực xuất hiện khớp dẻo do kết cấu đã bị nứt. Thông qua kết quả tính toán kiểm tra
khả năng chịu tải của hệ kết cấu sẽ xác định được các kết cấu nguy hiểm như đã nói ở
trên. Đồng thời căn cứ vào kết quả tính toán có thể đề xuất thí nghiệm thử tải tĩnh tại hiện
trường cho những kết cấu còn nghi ngờ như: tình trạng ăn mòn của kết cấu chưa rõ, độ
cứng của các liên kết, những khuyết tật còn tiềm ẩn chưa phát hiện được(vị trí khó khăn
trong quá trình khảo sát) hoặc tác động tương hỗ của các kết cấu liên quan.
Thí nghiệm chất tải cấu kiện chịu uốn được thực hiện theo TCXDVN 363-2006- “Kết cấu
BTCT – Đánh giá độ bền của các bộ phận kết cấu chịu uốn trên công trình bằng phương
pháp thí nghiệm chất tải tĩnh”.
2. Đánh giá tình trạng nguy hiểm của công trình.
Cơ sở đánh giá theo TCXDVN 373-2006 – “Chỉ dẫn đánh giá mức độ nguy hiểm của
kết cấu nhà”. Việc đánh giá theo phương pháp đánh giá tổng hợp, dựa trên mức độ nguy
hiểm của các cấu kiện, đánh giá mức độ nguy hiểm của các bộ phận từ đó đánh giá mức
độ nguy hiểm cả công trình. Các công thức của tiêu chuẩn khá dài tham khảo như sau:
Tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong nền móng được tính theo công thức sau:

fdm = nd / n * 100%
Trong đó:

fdm
nd
n

(1)

– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong nền móng;
– số cấu kiện nguy hiểm;
– tổng số cấu kiện.

Tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu chịu lực được tính theo công thức sau:

sdm = [2.4ndc + 2.4ndw + 1.9(ndmb + ndrt) + 1.4ndsb + nds] /[ 2.4nc + 2.4nw + 1.9(nmb + nrt) + 1.4nsb + ns] x 100%

Trong đó:

sdm
ndc
ndw
ndmb
ndrt
ndsb
nds
nc
nw
nmb
nrt
nsb
ns

(2)

– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu chịu lực;
– số cột nguy hiểm;
– số đoạn tường nguy hiểm;
– số dầm chính nguy hiểm;
– số vì kèo nguy hiểm;
– số dầm phụ nguy hiểm;
– số bản nguy hiểm;
– số cột;
– số đoạn tường;
– số dầm chính;

– số vì kèo;
– số dầm phụ;
– số bản.

Tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu bao che được tính theo công thức sau:

esdm = nd/n * 100%
Trong đó:

esdm
nd
n

– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm trong kết cấu bao che;
– số cấu kiện nguy hiểm;
– tổng số cấu kiện.

(3)


Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp a được tính theo công thức sau:

a = 1 ( = 0%)
Trong đó:

a


(4)

– hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp a;
– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp b được tính theo công thức sau:

1

 b  30%    25%
0

Trong đó:

b


  5%
5%    30%
  30%

(5)

– hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp b;
– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp c được tính theo công thức sau:

0

 c    5% 25%
100%    70%


Trong đó:

c


  5%
5%    30%
30%    100%

(6)

– hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp c;
– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

Hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp d được tính như sau:

0

 d    30%  70%
1

Trong đó:

d


  30%
30%    100%
  100%

(7)

– hàm phụ thuộc của các bộ phận nhà cấp d;
– tỉ số phần trăm cấu kiện nguy hiểm.

Hàm phụ thuộc của nhà cấp A được tính theo công thức sau:

A = max[min(0.3, af), min (0.6, as), min (0.1, aes)]
Trong đó:

A

– hàm phụ thuộc của nhà cấp A;

af

– hàm phụ thuộc của nền móng cấp a;

as

– hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp a;

aes

– hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp a;

(8)

Hàm phụ thuộc của nhà cấp B được tính theo công thức sau:

B = max[min(0.3, bf), min (0.6, bs), min (0.1, bes)]
Trong đó:

B

– hàm phụ thuộc của nhà cấp B;

bf

– hàm phụ thuộc của nền móng cấp b;

bs

– hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp b;

bes

– hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp b;

(9)


Hàm phụ thuộc của nhà cấp C được tính theo công thức sau:

C = max[min(0.3, cf), min (0.6, cs), min (0.1, ces)]
Trong đó:

C

– hàm phụ thuộc của nhà cấp C;

cf

– hàm phụ thuộc của nền móng cấp c;

cs

– hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp c;

ces

– hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp c;

(10)

Hàm phụ thuộc của nhà cấp D được tính theo công thức sau:

D = max[min(0.3, df), min (0.6, ds), min (0.1, des)]
Trong đó:

D

– hàm phụ thuộc của nhà cấp D;

df

– hàm phụ thuộc của nền móng cấp d;

ds

– hàm phụ thuộc của kết cấu chịu lực phần thân cấp d;

des

– hàm phụ thuộc của kết cấu bao che cấp d;

(11)

Tùy thuộc vào các trị số của hàm phụ thuộc, có thể đánh giá như sau:
a) df = 1, nhà nguy hiểm cấp D (cả nhà nguy hiểm);
b) ds = 1, nhà nguy hiểm cấp D (cả nhà nguy hiểm);
c) max(A , B , C , D) = A , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp A (nhà không nguy hiểm);
d) max(A , B , C , D) = B , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp B (nhà có cấu kiện nguy hiểm);
e) max(A , B , C , D) = C , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp C (nhà có bộ phận nguy hiểm);
f) max (A , B , C , D) = D , kết quả đánh giá tổng hợp là cấp D (toàn bộ nhà nguy hiểm).

Để đánh giá tình trạng nguy hiểm của công trình, độ nguy hiểm được phân chia thành
4 cấp sau đây:
Cấp A:
Kết cấu an toàn.
Chưa có nguy hiểm
Khả năng chịu lực của kết cấu có thể thoả mãn yêu cầu sử dụng bình thường.
Cấp B:
Cá biệt có cấu kiện ở trạng thái nguy hiểm cục bộ, nhưng kết cấu chịu lực chưa bị
ảnh hưởng.
Khả năng chịu lực của kết cấu cơ bản đạt yêu cầu.
Công trình đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường.
Cấp C:
Khả năng chịu lực của một bộ phận kết cấu không đáp ứng được yêu cầu sử dụng

bình thường.
Xuất hiện tình trạng nguy hiểm cục bộ.
Cấp D:
Khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình
thường.
Nhà xuất hiện tình trạng nguy hiểm tổng thể.


Cùng với kết quả đánh giá về tình trạng nguy hiểm của công trình, cần phân tích và
làm rõ các nguyên nhân gây ra tình trạng nguy hiểm đó để có được những kết luận và kiến
nghị hợp lý.
** KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG XỬ LÝ.
Đưa ra kết luận về tình trạng của công trình sau khi có kết quả đánh giá tổng hợp trên.
Hướng xử lý: Tham khảo theo bảng sau đây.
Mức độ
nguy hiểm
Cấp A

Cấp B

Cấp C

Cấp D

Biểu hiện nguy hiểm
Kết cấu an toàn, chưa có nguy hiểm, khả
năng chịu lực của kết cấu có thể thoả mãn
yêu cầu sử dụng bình thường.
Cá biệt có cấu kiện ở trạng thái nguy hiểm
cục bộ, nhưng kết cấu chịu lực chưa bị ảnh

hưởng, khả năng chịu lực của kết cấu cơ bản
đạt yêu cầu, công trình đáp ứng được yêu cầu
sử dụng bình thường.
Khả năng chịu lực của một bộ phận kết cấu
không đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình
thường, xuất hiện tình trạng nguy hiểm cục
bộ.
Khả năng chịu lực của kết cấu chịu lực không
đáp ứng được yêu cầu sử dụng bình thường,
Nhà xuất hiện tình trạng nguy hiểm tổng thể.

Phương hướng xử lý
Bảo trì định kỳ
Sửa chữa nhỏ

Sửa chữa lớn

Sửa chữa toàn diện, kèm
theo gia cường lại hệ kết
cấu, hoặc kiến nghị dỡ bỏ
nhằm đảm bảo an toàn cho
công trình lân cận.


Chương 2. Công tác khảo sát, thiết kế (4 tiết)
2.1. Mục đích
- Khảo sát một công trình cần gia cố, sửa chữa gần giống như khám bệnh cho người ốm,
nên gần đây người ta đưa ra thuật ngữ “Bệnh học công trình”. Mục đích là xác định trạng
thái, mức độ các hư hỏng và tìm nguyên nhân của chúng.
- Công tác khảo sát nhằm mô tả và đánh giá đúng hiện trạng của kết cấu. Phân tích kết

quả khảo sát kết hợp với những lập luận hợp qui luật để tìm ra nguyên nhân của hư hỏng
làm tiền đề cho việc thiết kế, sửa chữa.
Tiêu chuẩn hiện hành (TCXDVN 373-2006).
2.2. Nội dung
Nội dung của công tác khảo sát bao gồm:
- Hiện trạng về khả năng chịu tải của kết cấu (kết cấu chịu lực và bao che)
- Khảo sát nền móng
- Mức độ bất hợp lý về phương diện sử dụng
- Môi trường làm việc của công trình và ảnh hưởng của các công trình lân cận.
* Tham khảo:
* KHẢO SÁT SƠ BỘ.
1. Thu thập hồ sơ, tài liệu liên quan đến công trình.
- Hồ sơ thiết kế ban đầu.
- Hồ sơ hoàn công.
- Hồ sơ thiết kế các giai đoạn sửa chữa khác.
- Nhật ký sử dụng công trình. (Nếu có)
2. Quan sát, ghi nhận các hư hỏng đặc trưng.
Mặt ngoài công trình chính là nơi dễ bị tổn hại nhất do bề mặt kết cấu là nơi chịu ảnh
hưởng trực tiếp những tác động bất lợi của môi trường, của những tác dụng cơ học và
những tác động khác (cháy, nổ,...) lên công trình. Việc khảo sát có thể thực hiện bằng
phương pháp quan sát trực tiếp kết hợp với đo đạc bằng những thiết bị hay phương tiện
đơn giản, hoặc kết hợp sử dụng các dụng cụ đo chuyên dùng.
Công tác khảo sát tổng thể mặt ngoài có thể tiến hành với một số nội dung chính sau đây:
a. Kiểm tra độ thẳng đứng công trình
Độ thẳng đứng là biểu hiện tổng thể về mức độ ổn định của công trình. Nó liên quan
mật thiết với trạng thái làm việc của nền móng.
+ Nền đất có độ ổn định kém các lớp bên dưới mỏng xảy ra biến dạng không đều, gây
nên lún lệch giữa các vùng và dẫn đến nghiêng nhà. Kết cấu móng khi đó dù có độ cứng
lớn và khả năng chịu lực tốt, nhưng vẫn bị biến dạng của nền kéo theo.

+ Nền đất làm việc tốt và đồng đều, nhưng có thể công trình vẫn bị nghiêng. Nguyên
nhân chính ở đây là do kết cấu móng yếu, không đủ độ cứng và khả năng chịu lực để nhận
tải trọng.
Công việc kiểm tra độ thẳng đứng được tiến hành như sau: Sử dụng máy đo trắc đạc,
xác định chuyển vị nghiêng của từng trục góc hoặc vị trí trục đặc trưng khác trên các mặt
đứng công trình.
b. Khảo sát trạng thái nứt trên công trình
Hình ảnh về tình trạng nứt có thể cho ta những nhận định có liên quan sau đây đối với
chất lượng công trình:
+ Về mức độ thu hẹp tiết diện làm việc của cấu kiện. Từ đó suy ra sự ảnh hưởng nứt
đến khả năng chịu lực của kết cấu.
+ Trạng thái ổn định công trình do ảnh hưởng của vết nứt làm độ cứng kết cấu giảm.
+ Sự thay đổi chất lượng vật liệu bên trong cấu kiện.


* Sơ đồ công tác khảo sát, kiểm định chất lượng công trình:

Thu thập hồ sơ tài liệu liên quan đến công trình

Quan sát, ghi nhận hư hỏng đặc trưng
Khảo sát sơ bộ

Xác định sơ đồ kết cấu

Kiểm tra cấu kiện, kết cấu

Lấy mẫu thí nghiệm (bê tông, gạch, thép, vữa…)
Khảo sát chi tiết
Kiểm tra đánh giá sự biến dạng, nứt (võng, chênh

cao, nghiêng, vết nứt…)

Xác định các chỉ tiêu cơ lý của kết cấu, vật liệu, đất
nền…

Tính toán kiểm tra

Phân tích nguyên nhân
Đánh giá tình trạng công
trình

Tổng hợp các tài liệu, số liệu liên quan

Lập báo cáo
Kết luận và kiến nghị
hướng xử lý


Mức độ ảnh hưởng của tình trạng rỉ và phong hoá vật liệu.
+ Sự liên quan giữa nứt và một số biểu hiện khác về trạng thái ứng suất – biến dạng và
chuyển vi từng bộ phận kết cấu v.v.
Trạng thái nứt trên công trình được coi là một trong những yếu tố quan trọng để xác
định tình trạng nguy hiểm của bộ phận kết cấu hay tổng thể công trình. Để xác định chiều
dài vết nứt có thể sử dụng các thước lá kim loại với vạch chia đến mm; để xác định bề
rộng vết nứt, cần sử dụng kính soi khe nứt với khả năng đo được đến 0.01mm.
3. Xác định sơ đồ kết cấu nhà.
Việc xác định sơ đồ kết cấu chính của nhà có thể dựa trên hồ sơ thiết kế ban đầu và hồ
sơ hoàn công gần nhất. Trong trường hợp không có các hồ sơ này, cần sử dụng các thiết
bị dò từ để xác định vị trí các kết cấu chịu lực bằng BTCT, từ đó xác lập hệ kết cấu chính
cho công trình cần khảo sát. Kết quả của công việc này là đưa ra bản vẽ mặt bằng kết cấu

hiện trạng. Sau khi xác định sơ đồ kết cấu chịu lực chính của nhà sẽ chỉ ra những vùng,
những cấu kiện cần khảo sát, phục vụ cho công tác khảo sát chi tiết ở bước tiếp theo.
** KHẢO SÁT CHI TIẾT.
Khảo sát chi tiết nhằm mục đích xác định chính xác lại sơ đồ kết cấu của công trình,
kích thước các cấu kiện, tình trạng của vật liệu và kết cấu tổng thể. Khi khảo sát chi tiết
cần sử dụng các thiết bị và dụng cụ chuyên dụng. Các công việc cần tiến hành như sau:
1. Kiểm tra cấu kiện, kết cấu:
Xác định cấu tạo và kích thước của chi tiết bên trong kết cấu: xác định cốt thép trong
bê trong bê tông: vị trí, đường kính, lớp bê tông bảo vệ. Để xác định được các chỉ tiêu này
cần sử dụng các thiết bị dò từ và thực hiện theo tiêu chuẩn thí nghiệm tương ứng
(TCXD240-2000).
2. Xác định chất lượng hiện trạng của vật liệu trong kết cấu.
Để xác định chất lượng hiện tại của kết cấu công trình cần sử dụng các phương pháp
thích hợp để xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu bê tông và cốt thép. Có hai phương
pháp để xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu: phương pháp thí nghiệm phá hoại và
phương pháp thí nghiệm không phá hoại.
- Với phương pháp thí nghiệm phá hoại: Các mẫu vật liệu bê tông được lấy trực tiếp từ
công trình bằng biện pháp khoan lấy lõi, đường kính mẫu khoan D=50-100mm, chiều cao
mẫu H≥D khi cần xác định chỉ tiêu về cường độ nén; H=4D khi cần xác định mô đun đàn
hồi. Để phản ánh đúng chất lượng thực trạng vật liệu và không ảnh hưởng đến kết cấu
công trình, cần chọn các vị trí có ứng lực ít nhất. Với các mẫu vật liệu thép: việc xác định
các chỉ tiêu cơ lý bằng phương pháp thí nghiệm phá hoại chỉ được tiến hành khi thực sự
cần thiết, thông thường với thép chỉ cần kiểm tra về khả năng ăn mòn bằng phương pháp
không phá hoại cụ thể là phương pháp điện thế kiểm tra khả năng thép bị ăn mòn
(TCXDVN 294-2003). Trong trường hợp bắt buộc phải lấy mẫu kiểm tra: cần chống đỡ
kết cấu đảm bảo, đục bỏ lớp bê tông bảo vệ, dùng các máy cắt cơ học, cắt lấy mẫu. Sau đó
phải nối lại cốt thép, tiến hành đổ lại bê tông để đảm bảo cho kết cấu được an toàn.
Phương pháp thí nghiệm phá hoại thực hiện trong các phòng thí nghiệm chuyên ngành tuy
đạt được yêu cầu về độ chính xác cao nhưng còn có những bất tiện:

+ Khoan lấy mẫu, cắt cốt thép làm ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của kết cấu, dù rằng
sau đó bê tông được chèn và cốt thép được nối lại.
+ Số lượng mẫu lấy ra hạn chế, do vậy khó đại diện cho toàn bộ kết cấu và công trình.
+ Công việc thực hiện phức tạp, tiêu hao nhiều thời gian và kinh phí.
- Với phương pháp thí nghiệm không phá hoại: Phương pháp này dựa trên các nguyên lý
tác động cơ học (va chạm – bật nảy) và vật lý khác (siêu âm, phóng xạ,...) lên đối tượng
thí nghiệm. Độ chính xác của phương pháp này sai số từ 10-20% so với phương pháp phá
hủy mẫu, nhưng việc thực hiện lại nhanh chóng, đơn giản, rất thuận lợi cho việc xác định
tính đồng nhất của vật liệu cho các kết cấu và cho toàn bộ công trình. Sử dụng các thiết bị
nảy va chạm (TCXDVN162-2004) và siêu âm (TCXD 225-1998) cho phép xác định được
cường độ của bê tông trên các kết cấu công trình. Sử dụng các thiết bị siêu âm, đo phóng
xạ cho phép xác định các khuyết tật, lỗ rỗng và khe nứt trong kết cấu BTCT.
Những kết quả kể trên cùng với thông tin nhận được từ kiểm tra cấu kiện, kết cấu là
nguồn cung cấp đầu vào cho thiết kế để tính toán kiểm tra lại khả năng chịu lực và sự làm
việc của kết cấu.
3. Kiểm tra, đánh giá sự biến dạng, nứt:
Xác định độ võng, độ chênh cao, nghiêng, các vết nứt: chiều rộng, sâu, dài của các vết
nứt. Việc xác định các thông số này bằng các thiết bị chuyên dụng. Các số liệu này sẽ là
cơ sở cho việc đánh giá mức độ nguy hiểm của các kết cấu và của tổng thể công trình.
2.2.1. Khảo sát kết cấu
- Yêu cầu: + Các bản vẽ kết cấu công trình có đánh dấu những chỗ, những bộ phận bị hư
hỏng và tình trạng hư hỏng.
+ Tình trạng về khả năng chịu tải của các kết cấu cơ bản, cụ thể: Mức độ biến
dạng, các vết nứt, mức độ và tính chất ăn mòn…
- Các công việc cần tiến hành: Đo, vẽ kết cấu công trình trong trường hợp công trình
không còn bản vẽ thiết kế cũ. Đối với kết cấu BTCT: Số liệu kích thước tiết diện, số
lượng và tiết diện cốt thép, loại cốt thép được sử dụng. Đối với kết cấu BTCT lắp ghép
phải xác định được các chi tiết liên kết và sơ đồ kết cấu.
- Đánh giá khả năng chịu tải của các kết cấu cơ bản:

+ Tính toán lại theo qui phạm hiện hành với giả thiết công trình còn nguyên vẹn với
tải trọng thực tế tác dụng.
+ Xác định số lượng, vị trí, bề rộng và độ sâu của vết nứt. Vết nứt do M,Q,N hoặc
xoắn gây ra. Vết nứt đã ổn định hay vẫn phát triển theo thời gian.
+ Kiểm tra cường độ của bê tông bằng các phương pháp thích hợp tuỳ theo mức độ
quan trọng cần thiết.
+ Kiểm tra các khuyết tật trong bê tông nếu thấy cần thiết.


+ Kiểm tra các chi tiết liên kết trong kết cấu BTCT lắp ghép.
+ Nếu kết cấu làm việc trong môi trường ăn mòn, cần kiểm tra tình trạng ăn mòn,
chiều sâu thâm nhập, hiện tượng ăn mòn cốt thép, cường độ bê tông miền bị chất ăn mòn
thâm nhập.
+ Tính lại khả năng chịu tải thực tế của kết cấu theo các số liệu thu được.
- Kiểm tra vết nứt, biến dạng có các dụng cụ, thiết bị chuyên dụng (theo giáo trình môn
thí nghiệm và kiểm định chất lượng công trình)
- Kiểm tra độ bền của vật liệu:
+ Trong phòng thí nghiệm: Các mẫu được cắt ra từ kết cấu được thử tới tải trọng phá
huỷ.
+ Tại hiện trường: Xác định bằng phương pháp không phá hoại mẫu: sai số từ 10%
đến 15%, tuy nhiên ưu điểm hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn; ví dụ như súng bật nẩy,
siêu âm, thiết bị phóng xạ, thiết bị từ,….
2.2.2. Khảo sát nền móng
- Yêu cầu: Các số liệu khảo sát nền móng công trình cần nêu được những đặc điểm của
khu đất, cấu tạo nền móng công trình và những công trình có liên quan, hiện trạng về khả
năng chịu tải và biến dạng của nền móng.
- Các công việc cần tiến hành:
+ Tìm hiểu cấu tạo kết cấu móng của công trình (căn cứ bản vẽ, cấu trúc bên trong).
+ Tình hình cấu tạo địa chất công trình và hiện trạng các công trình lân cận.
+ Tìm hiểu độ lún của công trình.

→ Đối với công trình có khung chịu lực: Vị trí khảo sát cần chọn ở phạm vi chân cột,
chân tường để biết tường xây trực tiếp lên móng hay trên dầm móng. Chọn các vị trí điển
hình như móng cột trục giữa, biên, đầu hồi.
→ Đối với công trình có tường chịu lực: Móng thường là móng băng hoặc bè BTCT, vị trí
khảo sát nên chọn cạnh tường biên, tường ngang và tường hồi.
→ Xác định kích thước bề rộng, độ sâu của móng, kiểm tra cốt thép trong móng và đánh
giá lại khả năng chịu tải của móng.
- Khảo sát nền đất bằng các phương pháp khoan, xuyên hoặc kết hợp (phương pháp xuyên
tĩnh được sử dụng nhiều)
2.3. Thiết kế sửa chữa, cải tạo và gia cố
2.3.1. Nội dung
- Xác định sự cần thiết phải sửa chữa, gia cố và cải tạo công trình


- Thiết kế sửa chữa, gia cố bao gồm:
+ Phân tích kết quả khảo sát, xác định nguyên nhân gây hư hỏng
+ Các giải pháp cơ bản để sửa chữa, gia cố
+ Các giải pháp bảo vệ kết cấu
+ Vật liệu cơ bản được sử dụng
+ Biện pháp thi công
+ Dự toán thiết kế
2.3.2. Đặc điểm khác so với thiết kế mới
- Quan trọng nhất là việc sửa chữa, gia cố, cải tạo cần được thực hiện trong điều kiện vận
hành liên tục của công trình hoặc nếu có dừng thì chỉ được dừng trong thời gian hạn chế
→ Nên ưu tiên sử dụng các cấu kiện lắp ghép bằng BTCT hoặc bằng thép để làm kết cấu
gia cố. Những kết cấu gia cố này cần có cấu tạo đơn giản, nhẹ nhàng, dễ thực hiện. Để
tăng khả năng chịu tải và giảm nhẹ kết cấu gia cố có thể dùng kết cấu ứng lực trước. Dùng
BTCT đổ tại chỗ sẽ khó khăn hơn.
- Đưa kết cấu gia cố cùng tham gia làm việc với kết cấu được gia cố. Để thực hiện:
+ Cắt bỏ hết những phần tải trọng có thể cắt bỏ được trước khi gia cố

+ Có thể dùng kích để trả lại trạng thái “nghỉ tương đối” của kết cấu được gia cố, (ví
dụ như kích trả lại độ võng = 0 cho kết cấu chịu uốn).
+ Dùng kết cấu ứng lực trước như dây căng ƯLT, ống lồng ƯLT, thanh đạp ƯLT,….
- Đối với công trình bị ăn mòn, việc sửa chữa, gia cố phải được tiến hành đồng thời với
việc xử lý chống ăn mòn. Trước khi sửa chữa, gia cố cần phải làm sạch kết cấu cũ khỏi
tác nhân ăn mòn.
- Biện pháp thi công phải thuận tiện, phù hợp, dễ thực hiện và hiệu quả.
- Do tính linh hoạt của công việc sửa chữa, gia cố đòi hỏi người thiết kế luôn có mặt tại
hiện trường trong quá trình thi công để kịp giải quyết các yêu cầu đột xuất có thể xảy ra.


Chương 3. Gia cố kết cấu BTCT (5 tiết)
3.1. Nguyên tắc chung
- Các giải pháp gia cố phải phù hợp với yêu cầu sử dụng của công trình, điều kiện phương
tiện, vật liệu và khả năng thi công.
- Sau gia cố, kết cấu phải đảm bảo về khả năng chịu tải, đảm bảo sự làm việc đồng thời
giữa kết cấu gia cố và kết cấu được gia cố. Đối với kết cấu siêu tĩnh, khi tính toán cần đề
cập đến sự phân phối lại nội lực trong kết cấu.
- Đối với kết cấu bị ăn mòn, trước hết cần loại trừ tác nhân gây ăn mòn trong kết cấu và
sau khi gia cố cần phải xử lý chống ăn mòn cho kết cấu.
- Kết cấu BTCT được gia cố theo 2 cách cơ bản:
+ Gia cố trong điều kiện giữ nguyên sơ đồ kết cấu và trạng thái ứng suất. Để giữ
nguyên sơ đồ kết cấu, việc gia cố chỉ có thể thực hiện bằng cách tăng tiết diện.
+ Gia cố bằng cách thay đổi sơ đồ và trạng thái ứng suất của kết cấu. Để gia cố bằng
cách này có thể áp dụng các phương pháp đặt thêm gối tựa, dây căng ƯLT, kết cấu hỗ trợ
hoặc thay thế,….
- Vật liệu sử dụng để gia cố kết cấu BTCT: Bê tông có B ≥ B12,5. Các loại thép các bon
thông dụng, không nên dùng loại có cường độ đặc biệt cao. Vữa chèn là vữa xi măng mác
≥ mác 100.
* Tham khảo:

* Vật liệu xây dựng dùng trong sửa chữa và gia cường kết cấu BTCT.
Vật liệu sử dụng trong công tác sửa chữa và gia cố cần đáp ứng các yêu cầu sau:
3.1.1.1. Ổn định về kích thước.
1. Về tính co ngót: Sử dụng vật liệu sửa chữa có đọ co ngót tối thiểu, thậm chí không co,
hoặc trương nở là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo chất lượng công tác sửa chữa. Lý do: Với
kết cấu cũ đã ổn định, vật liệu sửa chữa mới khi bị co ngót sẽ gây ra ứng suất kéo trong
lớp vật liệu đó, đồng thời tại mặt tiếp xúc giữa hai lớp vật liệu xuất hiện ứng lực cắt làm
hai lớp vật liệu trượt lên nhau, phá vỡ lực dính giữa hai lớp vật liệu cũ và mới. Những khe
nứt và tách sinh ra do quá trình trên tạo điều kiện cho các tác nhân ăn mòn của môi trường
xâm nhập vào gây ra hiện tượng ăn mòn cho kết cấu.
Để giảm co ngót của bê tông sửa chữa có thể áp dụng một số biện pháp sau:
- Giảm hàm lượng xi măng ở mức độ tối thiểu, chỉ sử dụng để đảm bảo cường độ cần
thiết, điều này trong thiết kế cấp phối phải được chú trọng đúng mức.
- Giảm tỷ lệ N/X: sử dụng tỷ lệ này thấp nhất đủ để đáp ứng yêu cầu thi công bê tông. Có
thể sử dụng phụ gia giảm nước tầm cao.
- Tăng hàm lượng cốt liệu lớn ở mức lớn nhất có thể được.
- Cốt liệu đặc chắc, sạch.


- Bảo dưỡng đúng, kịp thời (bảo dưỡng ngay sau khi đổ BT từ 2-4h), có biện pháp che
chắn gió, nắng.
2. Từ biến: Trong khi từ biến xảy ra với kết cấu cũ đã ở mức ổn định (giá trị biến dạng
này rất nhỏ) thì với vật liệu sửa chữa hoặc gia cường vừa mới thi công từ biến còn khá
lớn, điều này gây ra ứng lực trượt tại mặt tiếp xúc làm cho liên kết giữa hai loại vật liệu
cũ, mới giảm yếu đi, làm suy giảm khả năng chịu tải của vật liệu mới. Vì vậy cần chọn
loại vật liệu có biến dạng từ biến nhỏ nhất.
3.1.1.2. Các chỉ tiêu cơ học.
- Cường độ phải đảm bảo không nhỏ hơn cường độ của kết cấu cấu cũ.
- Bám dính tốt với kết cấu cũ bằng chính đặc trưng của vật liệu đó hoặc thông qua các tác
nhân bám dính khác. (Ví dụ các loại phụ gia Sika).

- Mô đun đàn hồi tương đương để đảm bảo sự làm việc đồng đều trong cùng tiết diện
tránh biến dạng khác nhau khi chịu lực, gây ra biến dạng trượt hoặc biến dạng không đối
xứng dẫn đến các vết nứt hình thành sớm.
3.1.1.3. Về khả năng chịu tác động của môi trường
- Đảm bảo các yêu cầu về hệ số giãn nở nhiệt tương tự như vật liệu cũ tránh gây ra ứng
lực phụ làm nứt tách bề mặt tiếp xúc khi có sự thay đổi về nhiệt độ của môi trường.
- Khi kết cấu làm việc trong môi trường ăn mòn cao, vật liệu sửa chữa phải đáp ứng được
các yêu cầu về chống ăn mòn.
3.1.1.4. Các yêu cầu về thi công: Vật liệu sửa chữa được chọn phải phù hợp với điều kiện
thi công. Khi ốp từ mặt dưới của kết cấu, vật liệu phải có tính bám dính tốt. Khi chèn các
chỗ bị rò rỉ đòi hỏi vật liệu phải có tốc độ đóng rắn nhanh và khả năng trương nở tốt.
3.1.1.5. Cốt liệu.
- Cốt liệu lớn: Đá dăm hoặc sỏi. Tùy theo kích thước kết cấu được sửa chữa chọn cỡ hạt.
Tại những chỗ chặt hẹp có thể dùng cốt liệu lớn với cỡ hạt trên dưới 10mm. Cần lưu ý
rằng với cốt liệu lớn tròn dễ đầm chặt hơn so với cốt liệu có nhiều góc cạnh như đá dăm.
Đặc biệt với cốt liệu lớn dạng dẹt rất khó có thể đầm chặt.
- Cốt liệu nhỏ: Cát vàng, các chất độn mịn và siêu mịn giúp lấp đầy các lỗ rỗng trong cấu
trúc của bê tông, nhờ đó tăng được độ đặc chắc và khả năng chống thấm cho bê tông.
Lưu ý: Với cát hạt tròn (khai thác tự nhiên) ít tốn nước hơn cát sử dụng từ đá nghiền do
vậy giảm được co ngót cho bê tông.
- Phụ gia: Các loại phụ gia trộn vào bê tông nhằm cải thiện một số tính chất cho bê tông
đảm bảo các yêu cầu chung của vật liệu dùng cho sửa chữa. Đó là các loại phụ gia: Phụ
gia hoá dẻo giảm nước, phụ gia chậm đông kết, phụ đóng rắn nhanh, phụ gia hoá dẻo chậm đông kết, phụ gia hoá dẻo - đóng rắn nhanh, phụ gia siêu dẻo giảm nước mức cao,
phụ gia siêu dẻo - chậm đông kết, phụ gia trương nở, phụ gia bền sun phát, phụ gia chịu a
xít, chịu kiềm, ... Trên thị trường hiện nay có thể tìm thấy các loại phụ gia trên của các
nhà sản xuất SIKA, MBT (Thụy Sĩ), Shell,...
3.2. Các giải pháp gia cố kết cấu BTCT
3.21. Gia cố kết cấu BTCT bằng cách tăng tiết diện
- Phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi

- Ưu điểm:

+ Tính toán đơn giản
+ Dễ thực hiện đối với các loại kết cấu khác nhau như chịu uốn, chịu nén
đúng tâm, lệch tâm.
+ Đối với các kết cấu không quá lớn, phương pháp này rất hiệu quả về mặt
nâng cao khả năng chịu tải.
- Các dạng tăng tiết diện (hình 3.1):
- Có thể tăng tiết diện bằng cách ốp các tiết
diện bằng các loại thép hình (thường dùng
cho các cấu kiện chịu nén đúng tâm, lệch
tâm).
- Để đảm bảo sự làm việc chung giữa phần
ốp thêm và tiết diện cũ cần có độ bám dính
giữa bê tông cũ và mới. Cần đục nhám và
làm sạch mặt bê tông cũ. Độ bám dính còn
phụ thuộc vào chất kết dính,điều kiện đổ bê
Hình 3.1. Các dạng tăng tiết diện
tông, độ dẻo của hỗn hợp bê tông và cấp độ
bền của bê tông. Theo kinh nghiệm, độ sụt
của bê tông khoảng 8  10 cm. Sử dụng xi măng Pooc lăng, không nên dùng xi măng
đông cứng nhanh.
- Chiều dầy lớp bê tông ốp ≥ 6 cm khi đổ bê tông thông thường và ≥ 3 cm khi dùng máy
phụt bê tông.
a. Tăng chiều cao tiết diện
Thực tế cho thấy có thể tăng khả năng chịu tải của kết cấu lên 1,5  2 lần và tiết kiệm
được vật liệu. Thường áp dụng cho các cấu kiện chịu uốn như dầm, sàn và cấu kiện chịu
nén như cột.
- Đối với sàn:

+ Khi cốt thép còn nguyên lành và mặt trên không bị vướng, có thể chỉ cần đổ thêm
bê tông ở mặt trên sàn dầy từ 3  6 cm tuỳ theo yêu cầu của tải trọng. Mặt sàn phải được
đục nhám và làm sạch. Để tăng độ bám dính giữa 2 lớp sàn, thỉnh thoảng đục thủng 1 lỗ
xuống sàn cũ với kích thước 20x20 cm, có thép móc vào lớp thép chịu lực của sàn (hình
3.2a). Mặt trên tuỳ theo yêu cầu có thể bố trí thêm lớp thép cấu tạo (≥ Ø4 a300).

Hình 3.2. Tăng chiều dầy của sàn BTCT


+ Trường hợp mặt trên bị vướng thiết bị hoặc điều kiện không cho phép nâng độ cao
mặt sàn thì có thể tăng chiều dầy về phía dưới mặt sàn (hình 3.2b). Trường hợp này cần
đặt thêm cốt thép phụ và phải liên kết với cốt thép đã có ở sàn. Đổ bê tông trong trường
hợp này phải dùng máy phụt bê tông.
- Đối với dầm:
+ Tăng miền bê tông chịu nén (khá khó khăn nếu không cho phép).(hình 3.3a)

a)

b)
Hình 3.3. Tăng tiết diện dầm
+ Tăng chiều cao phía dưới mặt dầm: Đặt cốt thép chịu kéo bổ sung.
→ Khi chỉ cần tăng cường cốt thép chịu kéo bổ sung, có thể hàn cốt thép bổ sung với cốt
thép chịu lực hiện có bằng các đoạn thép trung gian liên kết. Chiều dầy lớp bê tông thêm
vào chỉ cần vừa đủ để bao kín cốt thép, đảm bảo sự làm việc giữa bê tông và cốt thép và
đảm bảo lớp bê tông bảo vệ ≥ 3cm và nên dùng máy phụt bê tông để thi công. (hình 3.3b)
→ Khi cần tăng cao hơn, cốt dọc được hàn với cốt thép dầm, đường kính thép dọc từ Ø12
 Ø30; đường kính cốt đai từ Ø8  Ø12.
- Đối với cột:
Tăng về 2 phía hoặc 1 phía tuỳ theo yêu cầu. Chiều cao tăng phụ thuộc kết quả tính
toán. Đường kính cốt dọc từ Ø14  Ø25. (hình 3.4)

Hình 3.4. Tăng chiều cao tiết diện cột
b. Tăng bề rộng và chiều cao tiết diện
- Phương pháp này dùng để gia cố dầm khi bề rộng tiết diện của dầm quá bé.
- Cốt dọc được bố trí như với việc tăng chiều cao tiết diện. (hình 3.5)
- Cốt đai được bố trí theo 2 dạng:
+ Đai hở: được móc vào 2 thanh
thép cấu tạo ở sát đáy sàn. Cũng có
thể gắn với 1 cặp thép góc (thép chữ
L) bắt với sàn bằng bu lông với
khoảng cách từ 1  1,5m.
+ Đai kín: xuyên qua sàn. Khoảng
cách những lỗ xuyên khoảng 50cm,
những lỗ này còn có tác dụng để đổ bê
tông.
Hình 3.5. Tăng bề rộng và chiều cao tiết diện
c. Tăng tiết diện bằng cách ốp bốn phía


- Phương pháp này rất thích hợp với cột.
Đối với dầm không có sàn cũng áp dụng tốt
nhưng nếu có sàn thì khá phức tạp nên ít
dùng.
- Cốt thép và chiều dầy của bê tông ốp xác
định theo tính toán.(hình 3.6)
- Ưu điểm: Phần bê tông mới và bê tông cũ
gắn chặt vào nhau do tính co ngót của bê
tông mới tạo nên sự làm việc đồng thời.
Hình 3.6. Tăng tiết ốp bốn phía
a) đối với cột; b) đối với dầm

d. Đặc điểm tính toán khi gia cố bằng cách tăng cường tiết diện
- Do không thay đổi sơ đồ tính toán ban đầu nên việc tính toán chỉ là kiểm tra khả năng
chịu tải của tiết diện sau khi gia cố.
- Các giả thiết để tính toán:
+ Tiết diện sau khi gia cố được coi như thể thống nhất.
+ Cốt thép trong phần tiết diện cũ và mới cho phép làm việc với cường độ tính toán là
(0,75  0,8)Rs.
+ Cường độ của bê tông lấy như sau:
→ Khi tăng tiết diện miền bê tông chịu nén: lấy bằng cường độ bê tông mới gia cố.
→ Khi tăng tiết diện miền bê tông chịu kéo: lấy bằng cường độ của kết cấu cũ
3.2.2. Gia cố kết cấu BTCT bằng cách đặt thêm gối tựa phụ
Phương pháp này áp dụng cho những kết cấu chịu uốn trong điều kiện không gian cho
phép. Khi đặt thêm gối tựa, sơ đồ tính toán của hệ thống sẽ thay đổi, có thể xuất hiện
mômen âm tại vị trí gối tựa phụ nhưng nói chung nội lực giảm đi và do đó tăng đáng kể
khả năng chịu tải của kết cấu (khoảng 2  3 lần). Gối tựa phụ có thể là gối tựa cứng hoặc
tựa đàn hồi.
a. Gối tựa cứng:
- Đặt thêm trụ đỡ ở giữa nhịp dầm, hệ giằng hoặc dây treo. (hình 3.7)
- Để đảm bảo sự làm việc đồng thời trước khi định vị gối tựa phụ cần dỡ tải cho kết cấu
bằng cách cắt bỏ khỏi kết cấu những tải trọng nào có thể cắt bỏ được.
- Khi lượng tải trọng được cắt bỏ là không đáng kể so với toàn bộ tải trọng tác dụng lên
kết cấu (chẳng hạn kết cấu đỡ mái của nhà công nghiệp, dỡ khó khăn) có thể dùng kích tại
những vị trí thích hợp để giảm bớt chuyển vị của kết cấu.

Hình 3.7.Sơ đồ gia cố kết cấu bằng cách đặt thêm các gối tựa cứng
b. Gối tựa đàn hồi:


- Dùng dầm thép hoặc BTCT đúc sẵn
gắn chặt 2 đầu với dầm cần gia cố,

chèn gối tựa vào khoảng giữa 2 nhịp
dầm. (hình 3.8)
- Phương pháp này đơn giản, dễ thực
hiện nhưng không giảm được lực cắt
lại gối tựa của dầm cần gia cố, cho
nên cần cấu tạo thêm gối tựa phụ.
- Có thể dùng dầm thép đỡ đặt vuông
góc với dầm cần gia cố.
Hình 3.8.Các dạng gối tựa phụ đàn hồi
3.2.3. Gia cố kết cấu BTCT bằng dây căng ứng lực trước
a. Nguyên tắc và ưu điểm:
- Việc áp dụng hệ thống dây căng ứng lực trước là để tạo ra được những tác động ngược
lại với tác động ban đầu của ngoại lực nhằm nâng cao khả năng chịu tải của kết cấu.
- Phương pháp này áp dụng để gia cố các cấu kiện chịu uốn như dầm, dàn BTCT.
- Ưu điểm:
+ Tiêu hao lượng vật liệu ít mà có thể nâng cao khả năng chịu tải từ 2  2,5 lần.
+ Không chiếm không gian sử dụng của công trình.
+ Thi công tương đối đơn giản, dễ thực hiện, nhanh đưa công trình vào sử dụng,
không ảnh hưởng nhiều đến điều kiện làm việc liên tục của công trình.
b. ình thức thực hiện: Có 3 hình thức
- Khi yêu cầu về mức độ gia tăng khả năng chống uốn lớn hơn so với mức độ gia tăng khả
năng chống cắt sau khi gia cố, có thể áp dụng hệ thống dây căng nằm ngang (2 dây). (hình
3.9a)
- Khi yêu cầu về mức độ gia tăng khả năng chống cắt khá lớn, nên áp dụng hệ thống dây
võng. (hình 3.9b)
- Khi yêu cầu về mức độ gia tăng khả năng chống uốn và chống cắt đều lớn, áp dụng hệ
thống dây căng tổ hợp của 2 hệ trên. (hình 3.9c)
Các bộ phận của hệ thống dây căng ứng lực trước:
+ Dây căng: Có thể là thép thường nhóm AI,AII,AIII; có thể là thép hình
+ Neo 2 đầu dây căng: Thép hình hàn với thép chịu lực của dầm và chôn trong BT.

+ Thanh tựa: Đặt phía dưới tại vị trí uốn của hệ dây võng
Cơ cấu gây ứng lực: Dùng phương pháp cơ học hoặc nhiệt điện
+ Cơ học: Có thể sử dụng tăng đơ hoặc cơ cấu “níu chập” làm dây dãn dài. Cơ cấu “níu
chập” được cấu tạo bởi một bulông có hình móc câu hoặc có hình chữ với khoảng ren


khá linh hoạt. (hình 3.9, chi tiết A)
+ Nhiệt điện: Đốt nóng dây căng làm
dây dãn ra tương ứng với ứng suất cần
có.
c. Đặc điểm tính toán:
- Xác định lượng cần bổ sung về khả
năng chịu tải của kết cấu (ΔM, ΔQ)
- Sơ bộ chọn tiết diện dây căng, đối
M
với kết cấu dầm: A0 
m0 Rs z
Với Rs là cường độ tính toán của
cốt thép, m0 là hệ số điều kiện làm việc
của dây căng = 0,8  0,85 và z   h0
với h0 - chiều cao từ biên chịu nén của
tiết diện dầm tới trọng tâm dây căng
phần nằm ngang,  - hệ số = 0,6  0,8
phụ thuộc hàm lượng thép.
- Xác định ứng lực trong dây căng
dưới tác dụng của tải trọng thêm (X)
Hình 3.9. Các hình thức gia cố dầm bằng dây theo phương pháp lực, từ đó xác định
X
căng ứng lực trước
ứng suất trong dây căng  

A0
- Xác định ứng lực trước cần thiết trong dây căng:  0  m0 Rs  
- Kiểm tra khả năng chịu tải của kết cấu sau khi gia cố theo các qui định trong tiêu chuẩn
thiết kế kết cấu BTCT đối với cấu kiện chịu nén lệch tâm.
3.2. . Gia cố kết cấu BTCT bằng cách d ng kết cấu h trợ hoặc thay thế
- Kết cấu hỗ trợ có 2 dạng: Một phần hoặc toàn phần
+ Kết cấu hỗ trợ một phần: cùng tham gia làm việc đồng thời với kết cấu cũ
+ Kết cấu hỗ trợ toàn phần: còn gọi là kết cấu thay thế nhận toàn bộ tải trọng tác
dụng, còn kết cấu cũ chỉ chịu riêng trọng lượng bản thân.
- Ưu điểm: Đơn giản, dễ thi công.
- Nhược điểm: Giảm không gian sử dụng do giảm chiều cao phòng. Khi thi công bắt buộc
phải ngừng sự hoạt động bình thường của công trình và có phần không kinh tế khi dùng
loại kết cấu thay thế.
3.2. . Gia cố cột BTCT bằng th p hình
- Phương pháp này có thể áp dụng để gia cố cột chịu tải đúng tâm hoặc lệch tâm.
- Ưu điểm: Thi công đơn giản, nhanh chóng, không ảnh hưởng nhiều đến tính chất làm
việc liên tục của công trình. Có khả năng nâng cao đáng kể khả năng chịu tải của cột (có
thể lên tới 100  200 Tấn). Vẫn có thể giữ nguyên được kích thước tiết diện cột, không
ảnh hưởng đến yêu cầu thẩm mỹ của công trình.(hình 3.10)
1. Cột được gia cố
2. Thanh ốp
3. Bản giằng

Hình 3.10. Gia cố cột BTCT bằng cách ốp thép hình
4.


- Nhược điểm: Tiêu hao lượng thép tương đối lớn so với các phương pháp khác.
- Vật liệu: + Thanh ốp thường là thép góc giằng với nhau qua bản giằng;
+ Bản giằng bằng thép dẹt, khoảng cách giữa các bản 40r (r – bán kính quán

tính nhỏ nhất của thanh ốp).
3.2. . Một số gia cố khác
a. Gia cố khả năng chống cắt
Trong nhiều trường hợp, sự phá hoại kết cấu BTCT do lực cắt gây ra. Trên kết cấu
xuất hiện những vết nứt xiên do tác dụng của ứng suất chính. Để đảm bảo khả năng chịu
tải của kết cấu có thể áp dụng các giải pháp sau:
- Giảm lực cắt bằng cách thay đổi sơ đồ kết cấu như đặt thêm gối tựa phụ…
- p tăng cường tiết diện của cấu kiện
- Gia cố bằng phương pháp dây căng ứng lực trước
- Gia cố bằng cách tăng cường cốt đai hoặc cốt xiên trong phạm vi cần thiết. Cốt đai tăng
cường có thể là thép tròn Ø ≥ 10 mm hoặc thép dẹt dầy ≥ 6 mm hoặc bu lông hình chữ
neo lên mặt trên của dầm.(hình 3.11)

Hình 3.11. Các hình thức gia cố cốt đai
b. Gia cố kết cấu conson
- Gia cố conson ngắn: Conson ngắn làm việc như cấu kiện chịu cắt. Conson ngắn thường
là các loại vai cột đỡ dầm cầu trục, dầm sàn, dầm tường hoặc dầm mái. Gia cố các loại
conson này tức là tìm cách nâng cao khả năng chống cắt của chúng. Đối với các loại vai
cột có thể gia cố bằng cách tăng cường chiều cao. Cốt đai và cốt xiên bổ sung được ốp
chặt vào mặt ngoài kết cấu đã được đục bỏ lớp bảo vệ, sau đó ốp phủ kín bằng bê tông sỏi
nhỏ có cấp độ bền B ≥ B15. Khi tính toán có thể coi những thép gia cố cùng làm việc với
các thép có sẵn trong một tiết diện đồng nhất. Cũng có thể gia cố bằng các thép xiên ứng
lực trước.(hình 3.12)

Hình 3.12. Gia cố conson ngắn

Hình 3.13. Gia cố conson dài
- Gia cố conson dài: Conson dài làm việc
như cấu kiện chịu uốn. Conson dài có đặc
điểm M và Q đều lớn tại ngàm. Như vậy

mục đích của gia cố là làm tăng khả năng
chịu cắt và chịu M của conson. Có thể gia
cố bằng cách tăng cường tiết diện conson
hoặc tăng cường cốt thép. Phương pháp
khá hiệu quả đối với loại này là dùng hệ
thống dây căng ứng lực trước xuất phát từ
phía dưới đầu mút conson neo lên mặt
trên đầu ngàm conson. (hình 3.13)