KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Bộ môn Thí nghiệm và Kiểm định công trình
BỆNH HỌC VÀ SỬA CHỮA CÔNG TRÌNH
TS. Nguyễn Hoàng Giang Email: giangnhxd@gmail.com TS. Nguyễn Hoàng Giang – Email: giangnhxd@gmail.com
KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
Bộ môn Thí nghiệm và Kiểm định công trình
BỆNH HỌC VÀ SỬA CHỮA CÔNG TRÌNH
- 30 tiết 30 tiết
- 1 bài kiểm tra
- Thi
- Tổng điểm = Điểm quá trình (0,4) + điểm thi (0,6)
Học tiết 13, 14, 15 thứ 3, thứ 6 tuần 1, 5 (cid:198) 9
MỤC TIÊU MÔN HỌC
- Nắm được các khái niệm cơ bản liên quan đến tuổi thọ công trình, hư hỏng công trình
- Nắm được nguyên tắc đảm bảo tuổi thọ kết cấu công trình
- Nắm được nguyên tắc khảo sát, đánh giá tình trạng hư hỏng Nắm được nguyên tắc khảo sát đánh giá tình trạng hư hỏng của công trình
ắ ổ
- Nắm được các nguyên nhân gây hư hỏng, làm giảm tuổi thọ công trình
- Nắm được các phương pháp sửa chữa , gia cường kết cấu công trình
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
(cid:153) Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT, kết cấu thép hiện hành
(cid:153) Tiêu chuẩn khảo sát, đánh giá hiện trạng công trình xây dựng
(cid:153) Sổ tay xử lý sự cố công trình xây dựng- tập 1, 2, 3, Vương Hách, Nhà xuất bản Xây dựng, 2000.
(cid:153) Sửa chữa và gia cố kết cấu BTCT, Nguyễn Xuân Bích, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
(cid:153) Hư hỏng sửa chữa gia cường công trình , Lê văn Kiểm, Nhà xuất bản ĐH kỹ thuật TP. HCM, 2000
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH
NỘI DUNG MÔN HỌC
(cid:153) Phần 1 : Tổng quan về Bệnh và Tuổi thọ công trình
(cid:153) Phần 2 : Đánh giá hiện trạng chất lượng công trình xây dựng ự g
(cid:153) Phần 3 : Hư hỏng và sửa chữa, gia cường kết cấu bê tông
(cid:153) Phần 4 : Hư hỏng và sửa chữa, gia cường kết cấu thép
(cid:153) Phần 5 : Hư hỏng và sửa chữa, gia cường khối xây
(cid:153) Phần 6 : Hư hỏng và sửa chữa, gia cường kết cấu móng
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ BỆNH VÀ TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH TỔNG QUAN VỀ BỆNH VÀ TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH
NỘI DUNG PHẦN 1
(cid:137) SỰ LÀM VIỆC THEO THỜI GIAN CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Ự Ự Ệ
(cid:137) CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Ự Ọ Q
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO THỜI GIAN
VÒNG ĐỜI CỦA MỘT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Xử lý
Nhu cầu thị trường
công trình
Thiết kế
Sửa chữa, bảo dưỡng
Đưa vào
Thi công g xây dựng
sử dụng
đị h á h t độ 2003 là á â d iệ ô
(cid:137) L ật â d (cid:137) Luật xây dựng 2003 quy định các hoạt động xây dựng là các công việc từ khi có chủ trương đầu tư đến hết tuổi thọ của công trình
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO THỜI GIAN
VÒNG ĐỜI CỦA MỘT SẢN PHẨM XÂY DỰNG
) ( g p ộ ọ ị
(cid:137) Mỗi sản phẩm (công trình) xây dựng đều có một tuổi thọ nhất định và cần y ự g được xác định trước từ khâu thiết kế. Ví dụ một công trình nhà cao tầng thường có thời gian sử dụng trong vòng 50 đến 100 năm và phải đảm bảo các chức năng sử dụng trong suốt thời gian đó chức năng sử dụng trong suốt thời gian đó
(cid:137) Vì nhiều yếu tố tác động khác nhau, chất lượng (độ bền vững) của công trình xây dựng suy giảm theo thời gian sử dụng trình xây dựng suy giảm theo thời gian sử dụng
g, ợ g y
(cid:137) Bảo dưỡng,sửa chữa công trình là yêu cầu tất yếu để đảm bảo được chức y năng sử dụng của công trình đồng thời nâng cao độ bền vững của công trình
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO THỜI GIAN
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH
(cid:137) Trong suốt quá trình tồn tại, công trình xây dựng chịu tác động của nhiều nguồn tác động động của nhiều nguồn tác động khác nhau:
(cid:131) Tác động cơ học ( tĩnh tải (cid:131) Tác động cơ học ( tĩnh tải, hoạt tải, tải trọng bất thường….)
(cid:131) Tác động của các yếu tố môi trường ( nhiệt độ, độ ẩm…)
khả ă iả h ồ â ê
Đâ là á Đây là các nguồn gây nên « bệnh « hay sự suy giảm khả năng bệ h làm việc, chất lượng của công trình xây dựng
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO THỜI GIAN
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH
ộ g ợ ọ g g y ,
(cid:131) Tác động cơ học : được kể đến trong khâu thiết kế công trình, tuy nhiên thực tế làm việc có thể có sự sai khác. Ví dụ:
g g y g - Do sự thay đổi công năng sử dụng
- Do chất lượng thi công không đảm bảo
- Do tác động của thiên tai (gió, động đất) vượt quá dự báo khi thiết kế
- Do tác động của cháy nổ …. ộ g y
Ảnh hưởng trực tiếp đến sự làm việc của các kết cấu chịu lực
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG THEO THỜI GIAN
SỰ LÀM VIỆC CỦA CÔNG TRÌNH
(cid:131) Tác động của các yếu tố môi trường : thường không được kể đến trong (cid:131) Tác động của các yếu tố môi trường : thường không được kể đến trong khâu thiết kế công trình. Ví dụ :
- Sự chênh lệch nhiệt độ môi trường Sự chênh lệch nhiệt độ môi trường
- Biến dạng co ngót (co khô) của vật liệu, biến dạng từ biến ….
- Các yếu tố xâm thực từ môi trường
Làm suy thoái chất lượng của các vật liệu xây dựng theo thời gian
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Söa ch÷a
Ban ®Çu
i
Tèi thiÓu
h n × r t g n « c c a ñ c
Tuæi thä c«ng tr×nh
ĐỘ BỀN VỮNG CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
c c Ö g v n m ữ µ v l n g n n ề ề ¨ b n ộ ¶ Đ h K
Thêi gian
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
ĐỘ BỀN VỮNG CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
- Độ bền vững của công trình được hiểu là khả năng chịu lực, Độ bền vững của công trình được hiểu là khả năng chịu lực độ ổn định, độ an toàn khi sử dụng, khả năng chống thấm, cách âm…. (Rilem, 1986)
- Độ bền vững của công trình được xác định từ khâu thiết kế ban đầu và là một hàm của thời gian
g
ộ
ề
ể
- Trái ngược với độ bền vững là sự hư hỏng của công trình. Sự hư hỏng công trình có thể hiểu là sự suy giảm độ bền ể vững của công trình và cũng là một hàm của thời gian
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
ĐỘ BỀN VỮNG CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
- Độ bền vững cũng như hư hỏng của công trình thường được Độ bền vững cũng như hư hỏng của công trình thường được đánh giá ở 3 cấp độ :
p ộ ự g
g + Giữa các cấp độ trên có sự tương tác lẫn nhau trong đó có thể coi đảm bảo độ bền của vật liệu trên công trình có ý nghĩa quan trọng
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
ĐỘ BỀN VỮNG CỦA CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Độ bền vững của một công trình xây dựng là tổng thể của rất nhiều Độ bền vững của một công trình xây dựng là tổng thể của rất nhiều các yếu tố tác động khác nhau :
Độ bền vững của công trình xây dựng ề
ế Chế độ bảo trì
Vật liệu • Bê tông • Cốt thép
Thiết kế ế ế • Giải pháp • Cấu tạo
Thi công • Biện pháp • Trình độ
ột ứ độ iới h Giới h thời đế th iả à i
Do các yếu tố khách quan và chủ quan, độ bền vững của công trình suy giảm theo thời gian đến một mức độ giới hạn. Giới hạn này có thể ó thể hiểu chính là tuổi thọ của công trình.
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH
Tuổi thọ công trình là khoảng thời gian mà công trình làm việc bình Tuổi thọ công trình là khoảng thời gian mà công trình làm việc bình thường đảm bảo các yêu cầu về an toàn được quy định (Theo Eurocode)
Công trình làm việc bình thường : Đảm bảo công năng quy định trong hồ sơ thiết kế công trình, dựa trên các điều kiện về trạng thái giới hạn về sử dụng giới hạn về sử dụng
An toàn quy định : liên quan đến độ tin cậy quy định Độ tin cậy An toàn quy định : liên quan đến độ tin cậy quy định. Độ tin cậy được tính toán trong giai đoạn thiết kế . Tuy nhiên giá trị độ tin cậy giảm dần theo thời gian đến mức độ giới hạn xác định tuổi thọ của g công trình
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH
Tuổi thọ ( năm) Dạng kết cấu, công trình
10 10 Kết cấu tạm thời Kết cấu tạm thời
25 Các bộ phận kết cấu có thể thay thế
25 25 Kết cấu công trình nông nghiệp Kết cấu công trình nông nghiệp
50 Nhà và các kết cấu thông dụng
100 100
Công trình có ý nghĩa văn hóa; cầu và Công trình có ý nghĩa văn hóa; cầu và những công trình xây dựng
Q y ị Quy định về Tuổi thọ của công trình xây dựng theo tiêu chuẩn y ự g g
ọ NF EN 1990 (CH Pháp)
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tuổi thọ của kết cấu bê tông (theo Eurocode)
- Tuổi thọ (hay độ bền) của kết cấu bê tông chịu ảnh hưởng trực tiếp của độ bền của vật liệu cấu thành (bê tông, thép). Độ bền của vật liệu bê tông và vật liệu thép được quyết định bởi quá trình (tốc độ) ăn mòn cốt thép trong kết cấu bê tông. bê tông
- Các mô hình dự báo tuổi thọ của kết cấu bê tông thường được xây dựng dựa trên các mô hình dự báo tốc độ ăn mòn cốt thép dựa trên các mô hình dự báo tốc độ ăn mòn cốt thép
ộ
p p ụ
g
ộ
ệ
ệ
- Tốc độ ăn mòn cốt thép phụ thuộc vào điều kiện môi trường làm việc + chất lượng lớp bê tông bảo vệ.
- Xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn cốt thép và xem - Xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn cốt thép và xem như “chỉ tiêu độ bền “
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Các bước tiến hành điều tra bệnh công trình
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
- Mô hình dự báo tuổi thọ theo kiến nghị của nhiều tác giả CH. Pháp :
Các chỉ tiêu về độ bền
ộ
Đầu vào vào
Mô hình tính toán
- Phương trình
-Điều kiện ban đầu, điều kiện biên
- Quy luật thay đổi của các chỉ tiêu về độ bền
Kiểm tra các quy luật trong mô hình
Đo đạc các chỉ tiêu độ bền theo ột ố h kỳ á một số chu kỳ xác định trên công trình
Đầu ra Đầu ra
Dự báo tuổi thọ công trình
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Đo đạc tốc độ xâm nhập CO2 trong kết cấu bê tông
Đo đạc tốc độ xâm nhập Clorua trong kết cấu bê tông
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
- Ví dụ dự báo tuổi thọ kết cấu BTCT trên cơ sở của hư hỏng do ăn mòn cốt thép do quá trình các bo nát hóa bê tông
Tốc độ suy Tốc độ suy thoái là tốc độ gỉ cốt thép. Mức giới hạn là tiết diện cốt tiết diện cốt thép tối thiểu.
Tốc độ suy thoái là sự phát triển chiều sâu cácbonát hóa trong bê tông. Mức giới hạn là chiều sâu các bo nát hóa gần đạt tới vị trí cốt ố ầ thép
Mô tả các giai đoạn ăn mòn cốt thép do CO2
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
- Ví dụ dự báo tuổi thọ kết cấu BTCT trên cơ sở của hư hỏng do ăn mòn cốt thép do quá trình các bo nát hóa bê tông
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Sự phát triển chiều sâu cácbonát hóa trong bê tông (giai đoạn tích tụ điều kiện gỉ) được xác định bằng biểu thức :
k
/= x
x =
int
intk
x : chiều sâu lớp bê tông bị cácbonat hóa , mm
ề
k : hệ số phản ánh tốc độ cácbonat hóa , mm/(năm)0,5
ự
g
g
ị
ộ g tin : thời gian bê tông chịu tác động xâm thực của khí CO2 , năm in
2 ,
2
10
=
,
max
tin
C ⎛ − ⎜ k k ⎝ ⎝
⎞ ⎟ ⎠ ⎠
tin,max, : thời gian kết cấu bê tông tồn tại cho đến khi bắt đầu bị gỉ cốt thép , năm
C : chiều dày lớp bảo vệ bê tông, mm
ề
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Tốc độ suy thoái kết cấu trong giai đoạn phát triển gỉ được biểu thị bằng tốc độ gỉ cốt thép theo thời gian :
−
100
1
−
r t
r
⎛ ⎛ ⎜ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎞ ⎟ ⎟⎟ . ⎠
F =Δ
r = 0Δ t
corr
F F t F 0 t t
corr
ΔF : tỷ lệ suy giảm tiết diện cốt thép trên một năm , %/năm
F0 Ft : diện tích cốt thép ban đầu và ở thời điểm kiểm tra mm2 F0 ,Ft : diện tích cốt thép ban đầu và ở thời điểm kiểm tra, mm
Δr : mức hao hụt bán kính cốt thép do gỉ trên một năm, mm/năm
ố
ể
ể
r0 , rt : bán kính cốt thép ban đầu và ở thời điểm kiểm tra, mm ầ
tcorr : thời gian cốt thép bị gỉ, tính từ thời điểm bắt đầu gỉ (tin) đến thời điểm kiểm tra (T), năm
hoặc
t
tT −=
corr
in
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
ĐẢM BẢO TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH
- Do nhiều nguyên nhân khác nhau nhiều công trình xây dựng bị hư Do nhiều nguyên nhân khác nhau nhiều công trình xây dựng bị hư hỏng xuống cấp dẫn đến không đảm bảo được tuổi thọ quy định
- Bảo trì công trình xây dựng là biện pháp cơ bản đảm bảo tuổi thọ Bảo trì công trình xây dựng là biện pháp cơ bản đảm bảo tuổi thọ công trình xây dựng
Hư hỏng, H hỏ
Bảo trì
xuống cấp
công trình
Hao mòn (hữu hình và vô hình)
Tuổi thọ ổ
công trình XD
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
ĐẢM BẢO TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH
Bảo trì công trình xây dựng là hoạt động nhằm đảm bảo công trình - Bảo trì công trình xây dựng là hoạt động nhằm đảm bảo công trình (kết cấu) xây dựng đảm bảo được chức năng hoạt động của nó trong suốt tuổi thọ thiết kế.
- Bảo trì công trình xây dựng liên quan trực tiếp đến việc khảo sát đánh giá hiện trạng chất lượng công trình.
- Công tác bảo trì công trình xây dựng ở nước ta hiện nay ???
CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
ĐẢM BẢO TUỔI THỌ CÔNG TRÌNH
- Trình tự thực hiện bảo trì công trình : - Trình tự thực hiện bảo trì công trình :
1- Lập quy trình bảo trì công trình
ể ầ
2- Kiểm tra công trình ban đầu, thường xuyên, định kỳ, đột xuất 3- Quan trắc với các công trình có yêu cầu quan trắc
4- Bảo dưỡng công trình
5- Kiểm định chất lượng công trình khi cần thiết 5 Kiể đị h hất l t ì h khi ầ thiết ô
6- Sửa chữa công trình định kỳ và đột xuất
7- Lập và quản lý hồ sơ bảo trì công trình
