PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG

PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG

PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG


📘 1. TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC NHÀ XƯỞNG

Trong lĩnh vực xây dựng công nghiệp, nhà xưởng đóng vai trò là “trái tim sản xuất” của doanh nghiệp. Hầu hết các hoạt động sản xuất, gia công, lưu trữ, logistics, và lắp đặt dây chuyền công nghệ đều diễn ra bên trong kết cấu nhà xưởng. Chính vì vậy, khả năng chịu lực của kết cấu — bao gồm móng, cột, dầm, sàn, mái, xà gồ, và các liên kết — là yếu tố quyết định trực tiếp đến an toàn vận hành, hiệu suất sản xuất, và tuổi thọ công trình.

PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG

🧱 1.1. Khái niệm đánh giá khả năng chịu lực

Đánh giá khả năng chịu lực là quá trình kiểm tra, phân tích và xác định xem các cấu kiện và hệ kết cấu của công trình có đủ khả năng chịu tải trọng tác động thực tế (bao gồm tải trọng tĩnh, tải trọng động, tải trọng gió, cầu trục, máy móc, solar mái, v.v.) mà không bị phá hoại hoặc vượt giới hạn biến dạng cho phép.

Quá trình này được thực hiện thông qua tổ hợp các phương pháp khảo sát – thí nghiệm – tính toán – phân tích mô hình nhằm đưa ra kết luận có căn cứ khoa học: công trình còn an toàn hay cần gia cường, sửa chữa, hoặc hạn chế tải.

📋 1.2. Khi nào cần đánh giá khả năng chịu lực?

Các tình huống thường yêu cầu thực hiện đánh giá khả năng chịu lực kết cấu nhà xưởng gồm:

  • 🏗️ Khi công trình đã sử dụng lâu năm, có dấu hiệu xuống cấp (nứt, võng, lún, thấm, rỉ thép…)

  • 🧰 Khi có thay đổi công năng (ví dụ: cải tạo từ kho hàng sang khu sản xuất, lắp thêm cầu trục, giá kệ nặng, tấm pin năng lượng mặt trời)

  • 📏 Khi công trình xảy ra sự cố hoặc tai nạn (sập mái, lún cục bộ, gãy dầm…)

  • ⚙️ Khi chủ đầu tư hoặc đơn vị audit khách hàng quốc tế yêu cầu chứng nhận an toàn chịu lực để đáp ứng quy trình đánh giá nhà xưởng (Factory Audit)

  • 📄 Khi cơ quan quản lý nhà nước yêu cầu kiểm định theo Thông tư 14/2024/TT-BXD hoặc trong quá trình gia hạn sử dụng công trình hết niên hạn thiết kế

🧩 1.3. Mục tiêu kỹ thuật của việc đánh giá

  • Xác định cường độ thực tế của vật liệu (bê tông, cốt thép, kết cấu thép)

  • Xác định khả năng chịu tải của cấu kiện so với tải trọng thực tế

  • Phát hiện vùng hư hỏng tiềm ẩn, vị trí nguy cơ phá hoại

  • Đề xuất giải pháp gia cường, sửa chữa hoặc giới hạn tải hợp lý

  • Làm căn cứ chứng nhận an toàn chịu lực cho công trình


📙 2. CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ TIÊU CHUẨN ÁP DỤNG

Việc đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu nhà xưởng phải tuân thủ hệ thống văn bản pháp quy và tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành, đảm bảo tính pháp lý và khoa học của kết quả kiểm định.

⚖️ 2.1. Hệ thống pháp lý chung

Một số văn bản quy phạm pháp luật quan trọng:

  • Luật Xây dựng 2014 (sửa đổi 2020)
    Quy định về quản lý chất lượng công trình, trách nhiệm của chủ đầu tư, nhà thầu và cơ quan chuyên môn.

  • Nghị định 06/2021/NĐ-CP
    Quy định chi tiết về quản lý chất lượng, bảo trì, kiểm định, đánh giá an toàn công trình xây dựng.

  • Nghị định 16/2022/NĐ-CP
    Quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong hoạt động xây dựng – trong đó có hành vi “không thực hiện kiểm định, đánh giá chất lượng công trình hết thời hạn sử dụng”.

  • Thông tư 14/2024/TT-BXD
    Hướng dẫn về kiểm định, đánh giá, chứng nhận an toàn chịu lực và chứng nhận sự phù hợp chất lượng công trình.

📘 2.2. Tiêu chuẩn Việt Nam liên quan

Một số tiêu chuẩn kỹ thuật phổ biến trong công tác thí nghiệm và đánh giá khả năng chịu lực:

  • Tiêu chuẩn về thiết kế kết cấu: TCVN 5574 (bê tông cốt thép), TCVN 5575 (kết cấu thép)

  • Tiêu chuẩn về thí nghiệm không phá hủy: TCVN 9357, TCVN 9335, TCVN 9334

  • Tiêu chuẩn về thí nghiệm khoan lõi bê tông: TCVN 3118, TCVN 9377

  • Tiêu chuẩn về thử tải kết cấu công trình: TCXDVN 239

  • Tiêu chuẩn về đánh giá an toàn kết cấu nhà công nghiệp: TCVN 9381, TCVN 9382


🏗️ 3. PHÂN LOẠI KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG CẦN ĐÁNH GIÁ

Trong nhà xưởng, mỗi nhóm kết cấu có vai trò và cơ chế chịu lực khác nhau, do đó phương pháp thí nghiệm cần được chọn phù hợp với chức năng và vật liệu cấu kiện.

🧱 3.1. Kết cấu bê tông cốt thép

Bao gồm: móng, cột, dầm, sàn, cầu thang, bệ máy, đà giằng, tường bao chịu lực.
Các chỉ tiêu quan trọng cần xác định:

  • Cường độ nén bê tông

  • Đặc tính cốt thép (đường kính, lớp bảo vệ, ăn mòn)

  • Liên kết giữa thép và bê tông

  • Độ võng, nứt, biến dạng

🧰 3.2. Kết cấu thép

Bao gồm: khung cột – dầm, giằng mái, xà gồ, hệ vì kèo, liên kết hàn/bu lông, bulong neo móng.
Các chỉ tiêu quan trọng:

  • Mác thép và cường độ chảy

  • Độ dày lớp mạ hoặc sơn bảo vệ

  • Chất lượng mối hàn, bu lông cường độ cao

  • Độ võng và dao động của dầm mái

🧱 3.3. Nền móng và sàn công nghiệp

Các vấn đề thường gặp:

  • Lún không đều, sụt cục bộ, nứt bề mặt

  • Giảm khả năng chịu tải nền do độ chặt giảm

  • Bong bật lớp topping sàn bê tông

  • Lún tại khu vực đặt máy nặng, xe nâng, kệ hàng cao


📐 4. KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG TRƯỚC KHI THÍ NGHIỆM

Giai đoạn khảo sát hiện trạng đóng vai trò định hướng toàn bộ quá trình kiểm định. Mục tiêu là thu thập thông tin chính xác về kết cấu, điều kiện sử dụng và các dấu hiệu bất thường.

📋 4.1. Thu thập hồ sơ

  • Bản vẽ thiết kế, bản vẽ hoàn công

  • Hồ sơ nghiệm thu, nhật ký thi công, biên bản bảo trì

  • Báo cáo sự cố, hình ảnh hư hỏng trước đây

  • Tải trọng vận hành hiện tại: máy móc, cầu trục, hàng hóa, thiết bị trên mái (nếu có solar)

🧾 4.2. Khảo sát trực quan

  • Kiểm tra toàn bộ kết cấu, ghi nhận vết nứt, rỉ thép, bong tróc, võng, thấm, lệch

  • Đánh giá sơ bộ mức độ hư hỏng theo vùng (nhẹ, trung bình, nặng)

  • Chụp ảnh, lập sơ đồ vị trí, mô tả chi tiết từng dạng tổn thất

  • Dùng drone hoặc camera ống nhòm kiểm tra mái cao, khu vực nguy hiểm

📏 4.3. Đo đạc hiện trường

  • Dùng máy toàn đạc/laser để đo cao độ, độ nghiêng, biến dạng khung

  • Đo võng dầm, sàn bằng cảm biến LVDT hoặc thước đo võng điện tử

  • Đo bề dày lớp phủ, lớp bảo vệ bê tông

  • Đo độ ẩm, nhiệt độ, độ rung nền


🧱 5. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM KHÔNG PHÁ HỦY (NDT)

Phương pháp không phá hủy (Non-Destructive Testing – NDT) được ưu tiên sử dụng trong giai đoạn đầu để đánh giá nhanh, không làm hư hại cấu kiện, giúp lựa chọn vị trí cần khoan lõi hoặc thử tải cục bộ.

📊 5.1. Búa bật nảy (Rebound Hammer)

  • Dụng cụ: búa bật nảy dạng cơ học hoặc điện tử

  • Mục đích: xác định cường độ nén tương đối của bê tông thông qua độ bật lại của kim

  • Ứng dụng: lập bản đồ độ cứng bề mặt, phát hiện vùng yếu

  • Lưu ý: cần hiệu chuẩn, tránh bề mặt sơn, ẩm hoặc bị cacbonat hóa

📡 5.2. Siêu âm bê tông (Ultrasonic Pulse Velocity – UPV)

  • Dụng cụ: máy phát và thu sóng siêu âm xuyên bê tông

  • Mục đích: đánh giá tính đồng nhất, rỗ rỗng, vết nứt bên trong

  • Ứng dụng: phát hiện khuyết tật ẩn, xác định chiều sâu nứt

  • Kết quả: tốc độ truyền sóng > 4.5 km/s là bê tông tốt; < 3.0 km/s là vùng nghi ngờ


🧱 6. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM PHÁ HỦY CỤC BỘ

Sau khi thực hiện các phép đo không phá hủy (NDT), kỹ sư kiểm định sẽ lựa chọn một số vị trí tiêu biểu để thực hiện thí nghiệm phá hủy cục bộ, nhằm xác định chính xác cường độ vật liệu thực tế và hiệu chỉnh kết quả tính toán.

📋 6.1. Khoan lõi bê tông (Core Test)

Đây là phương pháp phổ biến nhất để xác định cường độ nén thực tế của bê tông tại hiện trường.

  • Thiết bị: máy khoan lõi gắn mũi kim cương đường kính 50–100 mm.

  • Quy trình:

    • Chọn vị trí đại diện, tránh vùng nứt hoặc biên cấu kiện.

    • Khoan lấy lõi, cắt phẳng hai đầu, đo đường kính, chiều cao.

    • Bảo dưỡng và thí nghiệm nén tại phòng LAS-XD được công nhận.

  • Kết quả: giá trị trung bình f’c hiệu chỉnh theo TCVN, dùng để so sánh với cường độ thiết kế.

🧰 6.2. Kiểm tra cốt thép

Mục đích: xác định thông tin về đường kính, khoảng cách, vị trí lớp thép bảo vệ và tình trạng ăn mòn.

  • Phương pháp: sử dụng ferroscan, covermeter hoặc cắt lộ cốt thép cục bộ.

  • Chỉ tiêu cần đo:

    • Lớp bê tông bảo vệ (cover)

    • Mức độ ăn mòn bề mặt (rỉ, bong, tróc)

    • Liên kết giữa bê tông và cốt thép (nếu thử kéo bám dính)

⚙️ 6.3. Thí nghiệm cơ lý thép

Áp dụng khi có thể lấy mẫu thép đại diện hoặc có thép thừa:

  • Thử kéo, uốn, xác định giới hạn chảy, độ giãn dài, mô đun đàn hồi.

  • Đối chiếu với tiêu chuẩn thép cán nóng thông thường (CB300-V, CB400-V).

  • Kiểm tra bu lông neo, bu lông cường độ cao (thử kéo, thử momen siết).

🧪 6.4. Thí nghiệm hóa học – vật liệu

  • Phân tích độ cacbonat hóa (độ sâu giảm pH)

  • Xác định hàm lượng chloride gây ăn mòn cốt thép

  • Đo điện thế ăn mòn (half-cell potential) để dự báo tốc độ rỉ

  • Kiểm tra độ ẩm, độ rỗng, mô đun đàn hồi bê tông phục vụ mô hình tính toán


🏗️ 7. THỬ TẢI KẾT CẤU NHÀ XƯỞNG

Thử tải là phương pháp thí nghiệm trực tiếp và tin cậy nhất để xác nhận khả năng chịu lực thực tế của cấu kiện hoặc toàn bộ kết cấu.
Kết quả thử tải giúp khẳng định công trình đáp ứng yêu cầu an toàn chịu lực hay cần gia cường – hạn chế tải – theo dõi biến dạng.

📐 7.1. Nguyên tắc thử tải

  • Thực hiện theo tiêu chuẩn thử tải công trình (TCXDVN 239 hoặc tương đương).

  • Đặt tải theo điều kiện khai thác thực tế (máy móc, cầu trục, hàng hóa, xe nâng, người).

  • Theo dõi biến dạng – võng – nứt – độ hồi phục của cấu kiện trong suốt quá trình.

  • Kết quả được ghi nhận qua cảm biến, đồng hồ đo, camera giám sát, và hệ thống ghi dữ liệu tự động.

📊 7.2. Các loại thử tải phổ biến

🧱 a. Thử tải dầm – sàn bê tông

  • Phương pháp tải trọng: dùng bao cát, thùng nước IBC, hoặc hệ kích thủy lực.

  • Chỉ tiêu quan sát:

    • Độ võng tức thời và dư

    • Biến dạng sợi dưới và trên

    • Vết nứt và độ mở nứt

    • Độ hồi phục sau dỡ tải ≥ 80% tổng biến dạng.

⚙️ b. Thử tải mái nhà xưởng

  • Kiểm tra khả năng chịu tải trọng mái + tải trọng gió + tải trọng solar (nếu có).

  • Theo dõi độ võng xà gồ, biến dạng vì kèo, độ rung mái, tình trạng bu lông liên kết.

  • Đặc biệt quan trọng khi nhà xưởng lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái (PV Solar).

🧰 c. Thử tải cầu trục và dầm đỡ

  • Tải trọng thử bằng 110% tải danh định của cầu trục.

  • Đo võng dầm chính, dầm biên, độ lệch ray, và kiểm tra liên kết bulông neo.

  • Theo dõi tiếng kêu, rung, hoặc biến dạng dư sau khi dỡ tải.

📏 d. Thử tải nền – sàn công nghiệp

  • Dùng tấm tải tròn hoặc thí nghiệm plate load test để xác định sức chịu tải nền.

  • Kiểm tra độ phẳng (F-number), độ lún, curling, khe co giãn.

  • Phân tích khả năng chịu tải xe nâng hoặc giá kệ nặng.

🧮 7.3. Phân tích kết quả thử tải

  • So sánh giá trị đo được với giới hạn cho phép (theo TCVN hoặc thiết kế ban đầu).

  • Đánh giá độ hồi phục: nếu hồi phục ≥ 80%, kết cấu được coi là an toàn.

  • Nếu võng dư hoặc nứt bất thường → cần khoanh vùng gia cường hoặc giảm tải.


📊 8. PHÂN TÍCH MÔ HÌNH VÀ KIỂM CHỨNG SỐ LIỆU

Sau khi hoàn thành thí nghiệm, kỹ sư kiểm định tiến hành phân tích kết cấu bằng mô hình tính toán để đối chiếu với kết quả đo đạc. Đây là bước giúp xác định dự trữ chịu lựcnguyên nhân hư hỏng.

📈 8.1. Dựng mô hình không gian 3D

  • Dùng phần mềm phân tích kết cấu như SAP2000, Etabs, Robot Structural Analysis, Midas

  • Mô hình hóa toàn bộ khung, dầm, sàn, cột, mái, liên kết, tải trọng.

  • Nhập các thông số vật liệu đo được (f’c, fy, Es, mô đun đàn hồi…).

  • So sánh nội lực thực tế – nội lực thiết kế, xác định vị trí quá tải.

📉 8.2. Hiệu chỉnh mô hình theo thí nghiệm

  • Điều chỉnh đặc tính đàn hồi của vật liệu dựa trên kết quả khoan lõi, siêu âm, UPV.

  • Sử dụng dữ liệu võng và biến dạng đo được để hiệu chỉnh độ cứng cấu kiện.

  • Kiểm tra sự tương quan giữa mô hình và thực tế để đánh giá độ chính xác.

🧩 8.3. Phân tích tổ hợp tải trọng

  • Tải trọng tĩnh: bản thân kết cấu, tường, mái, thiết bị cố định.

  • Tải trọng hoạt tải: người, máy móc, cầu trục, xe nâng, solar, gió, động đất (nếu cần).

  • Tổ hợp tải trọng theo nguyên tắc bất lợi nhất để kiểm tra trạng thái giới hạn cường độ và sử dụng.

📋 8.4. Đánh giá kết quả mô hình

  • Nếu ứng suất, mô-men, biến dạng đều < giới hạn cho phép → công trình an toàn.

  • Nếu có cấu kiện vượt ngưỡng → cần xác định nguyên nhân (vật liệu yếu, tải trọng tăng, thi công sai) → đưa ra biện pháp khắc phục hoặc gia cường.


🧮 9. ĐÁNH GIÁ, PHÂN LOẠI VÀ KẾT LUẬN VỀ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC

Giai đoạn này tổng hợp toàn bộ số liệu khảo sát, kết quả thí nghiệm, và phân tích mô hình để xếp loại mức độ an toàn của kết cấu.

📊 9.1. Tiêu chí phân loại

1️⃣ Đạt yêu cầu chịu lực:
Công trình đáp ứng toàn bộ giới hạn bền và biến dạng, có thể tiếp tục sử dụng bình thường.

2️⃣ Đạt có điều kiện:
Công trình còn an toàn nếu hạn chế tải, sửa chữa cục bộ hoặc theo dõi biến dạng định kỳ.

3️⃣ Không đạt:
Có nguy cơ mất ổn định, cần ngừng khai thác, gia cố hoặc thay thế trước khi sử dụng lại.

📏 9.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần xem xét

  • Cường độ vật liệu trung bình và hệ số biến thiên

  • Độ võng, độ mở nứt, biến dạng dư

  • Độ đồng nhất và độ liên kết giữa các cấu kiện

  • Mức độ ăn mòn thép, cacbonat hóa, độ ẩm

  • Dự trữ chịu lực trong mô hình phân tích

⚙️ 9.3. Báo cáo kết quả đánh giá

Báo cáo kiểm định thường bao gồm:

  • Giới thiệu công trình và phạm vi kiểm định

  • Quy trình, thiết bị và phương pháp thí nghiệm

  • Kết quả đo, hình ảnh, biểu đồ tải – võng

  • Phân tích mô hình và kết luận kỹ thuật

  • Kiến nghị: tiếp tục sử dụng, hạn chế tải, gia cường, sửa chữa hoặc kiểm định lại sau thời gian nhất định.


🧱 10. ỨNG DỤNG VÀ KHUYẾN NGHỊ TRONG THỰC TIỄN KIỂM ĐỊNH NHÀ XƯỞNG

🏗️ 10.1. Vai trò trong quản lý chất lượng công trình

Công tác thí nghiệm và đánh giá khả năng chịu lực là bước bắt buộc trong quản lý vận hành nhà xưởng hiện đại, đặc biệt tại các khu công nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài (FDI).
Các khách hàng quốc tế như Nhật, Hàn, Mỹ, EU thường yêu cầu báo cáo kiểm định chịu lực trước khi đưa nhà xưởng vào chuỗi cung ứng.

🧩 10.2. Lợi ích kỹ thuật

  • Phát hiện sớm các vị trí hư hỏng tiềm ẩn trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng.

  • Giúp chủ đầu tư có kế hoạch bảo trì và gia cường khoa học.

  • Tăng tuổi thọ và giảm chi phí vận hành nhờ theo dõi biến dạng, ăn mòn, rung động định kỳ.

  • Là cơ sở cho việc chứng nhận an toàn chịu lực theo quy định pháp luật.

🧰 10.3. Xu hướng phát triển

  • Ứng dụng cảm biến IoT, đo rung và biến dạng thời gian thực, kết nối dữ liệu giám sát 24/7.

  • Dùng công nghệ AI, BIM, mô phỏng số để dự báo tuổi thọ kết cấu.

  • Phát triển mô hình Digital Twin (song sinh số) cho nhà xưởng công nghiệp.

📋 10.4. Khuyến nghị kỹ thuật

  1. Thực hiện đánh giá định kỳ 3–5 năm/lần đối với công trình sản xuất.

  2. Bổ sung theo dõi biến dạng và võng dầm chính khi nhà xưởng có cầu trục.

  3. Kiểm định trước khi lắp đặt solar mái hoặc tăng tải trọng sử dụng.

  4. Khi phát hiện nứt, võng, lún bất thường, cần mời đơn vị kiểm định độc lập để xác định nguyên nhân.

  5. Tất cả thí nghiệm cần do phòng LAS-XD được công nhận thực hiện và báo cáo phải được kỹ sư có chứng chỉ hành nghề kiểm định ký xác nhận.


📘 11. KẾT LUẬN

Đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu nhà xưởng là một công việc kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi phối hợp chặt chẽ giữa khảo sát, thí nghiệm, phân tích và kinh nghiệm thực tiễn.
Việc lựa chọn đúng phương pháp thí nghiệm – thiết bị – mô hình phân tích sẽ giúp chủ đầu tư nhận được kết quả đáng tin cậy, làm cơ sở pháp lý để chứng nhận an toàn chịu lực, đồng thời nâng cao hiệu quả quản lý chất lượng công trình.

Các nhà xưởng được kiểm định định kỳ và có hồ sơ đánh giá đầy đủ không chỉ đảm bảo an toàn cho người lao động, mà còn gia tăng giá trị tài sản và uy tín doanh nghiệp trong các kỳ audit quốc tế.

Liên hệ với chúng tôi:

Liên hệ dịch vụ kiểm định:

Công ty Kiểm định Econs – Đơn vị chuyên kiểm định, chứng nhận an toàn công trình dân dụng và công nghiệp trên toàn quốc.

📞 Hotline/Zalo: Mr Quân097 1162 567Mr Linh - 0963 007 808

🌐  Trang web: kiemdinhecons.com 

✉️  Email:  dangminhquan.econscompany@gmail.com

🏢 Văn phòng kỹ thuật: 332 Phan Văn Trị, P. Bình Lợi Trung, TP.HCM

Hoặc có thể liên hệ trực tiếp nhấn tại đây và facebook Công ty Kiểm định Econs

Tư vấn xây dựng 0971162567