- Tuổi thọ đã khai thác, sử dụng.
- Tình trạng kĩ thuật trước khi xảy ra hư hỏng.
- Giá trị của nhà về phương diện kiến trúc, lịch sử.
- Chức năng của nhà
- Động thái về sự phát triển các hư hỏng (biến dạng, chuyển vị, lún nứt… đang diễn biến hay có khả năng ổn định).
Việc lựa chọn phương án sửa chữa nhà cần phải xem xét, so sánh một trong các khả năng sau đây :
- Dỡ bỏ toàn bộ hoặc một bộ phận nhà.
- sửa chữa lớn toàn bộ nhà.
- Thay hẳn một phần hay toàn bộ kết cấu.
- Gia cường một phần hay toàn bộ kết cấu.
Yêu cầu quan trọng của việc sửa chữa – khôi phục nhà bị hư hỏng là giải pháp kết cấu ấy phải đảm bảo việc sử dụng một cách tin cậy sau khi đã sửa chữa. Tức là, nhà có độ an toàn xác định bằng tính toán khi nền có thể biến dạng vì dù có chống phát triển độ lún không đều của móng sau khi sửa chữa nền móng thì nhà và công trình vẫn còn có một độ lún nào đó, nhất là khi dùng phương pháp xử lí nền bằng cọc giảm lún.
Biện pháp sửa chữa nhà và giải pháp kết cấu có thể gồm các việc như gia cố nền, gia cường móng, sửa chữa tường, nắn chỉnh và gia cường cột, sàn, cầu thang, chống thấm dột, hệ thống cấp thoát nước, thiết bị công nghệ và kĩ thuật của nhà và công trình. Toàn bộ công việc sửa chữa nhà phải định rõ trong kế hoạch thi công chi tiết, nhất là trình tự thực hiện toàn bộ công việc cần làm cho các hạng mục phải sửa chữa , ở đây khó đưa ra những chỉ dẫn cho tất cả.
Sửa chữa lớn nhà bị hư hỏng được thực hiện khi mà việc sửa chữa đã có kế hoạch chi tiết và có hồ sơ thiết kế. Lúc này việc thiết kế cần điều chỉnh thêm khi khôi phục các kết cấu bị hỏng mà không gây ra sự quá tốn kém. Trong các trường hợp còn lại chỉ nên thực hiện việc sửa chữa có lựa chọn, gia cường hoặc thay các kết cấu một cách riêng rẽ.
Phân tích các số liệu về biến dạng của nhà và công trình cho ta thấy rằng việc lựa chọn phương pháp gia cường các kết cấu chịu lực phụ thuộc vào điều kiện địa chất công trình (tính chất của đất) và mức độ nghiên cứu nó, tính chất và trị số của tải trọng tác dụng, mức độ nghiên cứu chi tiết móng công trình đã xây, bảo vệ giữ lại các kết cấu hiện có, phương pháp thi công và kiểu thiết bị định dùng.
Những biến dạng nguy hiểm là những biến dạng làm yếu các kết cấu chịu lực như nứt trong các tường, trượt của sàn và chiếu nghỉ của cầu thang, xiên lệch các lỗ cửa, nghiêng của tường…
Xuất phát từ đặc điểm và tính chất chỗ tiếp giáp giữa công trình cũ – mới mà dùng các biện pháp cấu tạo theo hướng đảm bảo sự thuận tiện trong sử dụng nhà đã xây dựng như giải pháp thiết kế phòng ngừa, biện pháp an toàn trong thi công, phương pháp sửa chữa khi xuất hiện sự cố sập đổ.
Gia cường kết cấu có thể thực hiện theo sơ đồ tạm thời hoặc vĩnh viễn. Gia cường tạm thời cho kết cấu được dùng trong những trường hợp biến dạng còn phát triển lâu dài gây hư hỏng nhà. Theo mức độ ổn định của biến dạng do lún gây ra mà việc gia cường tạm thời sẽ được thay bằng gia cường vĩnh viễn
Gia cường kết cấu nhằm để phòng ngừa hoặc nhằm khôi phục phải tìm cách tăng sức mang tải của các cấu kiện, công trình hoặc thay đổi sơ đồ kết cấu của nhà bằng cách tăng độ cứng không gian và độ bền của nó.
Hiện có nhiều cách khôi phục chất lượng sử dụng của nhà. Các phương pháp này cho phép gia cường kết cấu trên móng như làm cứng các mảng tường gạch giữa các lỗ cửa, làm các giằng chồng hoặc giằng ứng suất trước, làm các dầm san bớt tải, các dây/thanh neo – kéo…
Việc truyền và phân bố tải trọng trong các kết cấu bị biến dạng khi thiết kế sửa chữa (trong thi công và lâu dài về sau) cần chú ý những đặc điểm sau :
- Tải trọng nằm phía trên kết cấu bị biến dạng (hoặc bị hư hỏng) đã tập trung truyền lên phần móng bị lún lớn và càng làm xấu đi điều kiện làm việc của nó.
- Phải thực hiện việc phân bố lại tải trọng để có thể dỡ tải hoàn toàn hoặc một phần lên móng bị lún lớn, tức là phải truyền tải này lên nền đất tốt, đôi khi phải qua các gối đỡ đặc biệt.
- Các gối đỡ tạm thời cần phải thường xuyên quan trắc lún và khi cần thiết phải dùng nêm để chêm lót hoặc làm gối đỡ dự phòng.
- Tải trọng sẽ truyền một cách nhanh chóng lên các kết cấu chịu lực được gia cường khi vật liệu dùng làm kết cấu đó bắt đầu cứng chắc (bê tông, vữa chèn, vật đệm lót…). Vì vậy, việc chống đỡ và tháo dỡ chúng trong thi công gia cường cần phải tính đến tính chất mang và truyền tải trong các phần khác nhau của công trình. Nó khác với xây mới ở chỗ : khi xây mới tải trọng tăng dần lên phần công trình đã xây, còn ở đây tải trọng sẵn có nằm ở phía trên kết cấu gia cường truyền ngay lên kết cấu đó.
Gối hoặc trụ đỡ mới cũng như kích thước các cấu kiện cần bổ sung trong gia cường các kết cấu trên móng nên xác định trên cơ sở tính toán theo sơ đồ làm việc hiện hữu của nhà đã bị hư hỏng và dự kiến việc phân bố lại tải trọng trong sơ đồ làm việc sau khi đã gia cố, trong đó cần chú ý một số điểm sau đây :
- Trong nhà khung các cột ở giữa thường có độ lún lớn hơn, do đó tải trọng tại đó bị giảm đi (khoảng 78-81%) trong khi đó các cột biên sẽ bị tăng tải lên tương ứng, vì vậy ứng suất dưới đáy móng các cột biên tăng lên.
- Tăng đáng kể mô men âm ở những dầm nhịp biên còn mô men ở đầu cột gần cột giữa sẽ giảm và có khi đổi dấu.
- Trị số mô men ở các gối tựa bị lún có thể vượt quá trị mô men của dầm, do đó có thể hình thành khớp dẻo và điều đó sẽ dẫn đến phân bố lại tải trọng và thành dạng tĩnh học mới của kết cấu. Độ siêu tĩnh của kết cấu sẽ giảm, vì vậy khả năng của kết cấu trong việc phân bố lại ứng suất sẽ giảm còn biến dạng của các cấu kiện sẽ tăng lên và có thể không còn ở trong tình trạng sử dụng bình thường đối với nhà có thiết bị và máy móc nhạy với chuyển vị.
- Một vấn đề hết sức phức tạp trong việc xác định phân bố tải trọng trong kết cấu trước và sau khi gia cường là độ lún của nền đất cũng như trạng thái của vật liệu trong quá trình cứng nhắc phụ thuộc vào yếu tố thời gian; vì vậy không thể xem chúng như trong bài toán đàn hồi tức thời .
Như vậy, trong trường hợp sửa chữa kết cấu nhà và công trình trên nền biến dạng lún phải xem hệ thống nền – móng – kết cấu bên trên là một tổng thể thống nhất mà trong đó từng thành phần của tổng thể này lại có các đặc trưng hình học và cơ học khác nhau và giữa chúng lại diễn ra một quá trình liên tục về sự phân bố lại ứng suất theo thời gian do tăng độ lún không đều của móng cho đến khi đạt đến trị lún cuối cùng. Các chuyển vị lún này là những ẩn số và nó phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng ngoài; độ cứng và độ siêu tĩnh của kết cấu; hình học và sự phân bố vật liệu trong kết cấu; hình dáng, kích thước và độ sâu của móng; các đặc trưng biến dạng và sự phân lớp của các lớp đất nền; các đặc trưng đàn dẻo…
Công việc tính toán trạng thái ứng suất và biến dạng của hệ kết cấu – nền – móng, về nguyên tắc sẽ dẫn đến việc xác định sự phân bố phản lực ở mặt tiếp xúc là :
- Kết cấu : kiểu kết cấu, độ cứng, độ siêu tĩnh.
- Móng : kiểu móng, kích thước và hình dáng, độ sâu, khoảng cách.
- Đất nền : tính chất đất, mô đun biến dạng và sự thay đổi theo chiều sâu, theo sự tăng tải hoặc theo thời gian; mực nước ngầm và tất cả những hiện tượng liên quan đến sự có mặt của nước.
- Hệ thống kết cấu – nền : tỉ số giữa độ cứng của kết cấu và độ biến dạng của nền, kiểu liên kết giữa kết cấu và móng.
Việc tính toán sự tương tác nói trên có thể dựa vào các phương pháp cổ điển theo những mô hình quen thuộc (Winkler, Boussinesq, Winkler – Boussinesq, Pasternak, Filonenko – Borodici, mô hình lớp có chiều dày hữu hạn, mô hình bán không gian đàn hồi tuyến tính có mô đun biến dạng tăng theo chiều sâu…) hoặc phương pháp phần tử hữu hạn.
Tùy theo kết cấu bên trên (tường gạch chịu lực, khung hay lắp ghép tấm lớn..) mà xem chúng như dầm và bản hoặc khung trên móng đơn, móng băng, móng bè…
Với phương pháp phần tử hữu hạn thì những hạn chế của phương pháp cổ điển để giải bài toán tương tác về cơ bản được khắc phục, như :
- Miêu tả toàn bộ hệ kết cấu – nền bằng các tính chất cơ lí của từng thành phần tổ hợp nên hệ.
- Miêu tả được vấn đề tiếp xúc giữa nền và kết cấu.
- Miêu tả đất nền thành những phần tử phẳng hoặc không gian có tính chất gần đúng nhất với thực tế, như thay đổi tính chất cơ lí, chiều dày lớp, thế nằm các lớp đất…
- Cho phép xem xét một số kết cấu phức tạp có dạng hình học bất kì với khó khăn duy nhất là việc chuyển đổi các ma trận độ cứng của phần tử với hệ thống trục thống nhất để sau đó thực hiện việc hiệu chỉnh các chuyển vị từ nút sang hệ.
- Cho phép giải một tập hợp gồm nhiều bài toán phức tạp khác nhau như dầm cổ điển trên nền đàn hồi có kể đến kết cấu ngầm dưới đất và cả công trình nhiều tầng với kết cấu khung, vách cứng, hỗn hợp hoặc bằng tấm lớn, có hoặc không có tầng hầm với móng đơn, móng băng hoặc móng bè.
- Cho phép phân tích trạng thái ưng suất – biến dạng của hệ trong quá trình thi công sửa chữa, gia cường nhà.
Những đặc điểm cũng như yêu cầu việc kiểm toán trước khi sửa chữa nhà cũng như những kiểm định kết cấu sau khi sửa chữa cần phải được thực hiện chu đáo và thận trọng trong công tác sửa chữa và gia cường nền móng có kết hợp với sự làm việc của kết cấu bên trên.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét