Đánh giá suy giảm sức kháng kết cấu của cọc ống thép do ăn mòn trong môi trường biển Việt Nam

Tóm tắt

Cọc ống thép được sử dụng rộng rãi trong công trình bến cảng, cầu cảng, cầu ven biển, cầu vượt biển và các kết cấu móng cọc bệ cao. Trong môi trường biển, đặc biệt tại các đoạn cọc nằm tự do hoặc bán tự do trong nước biển, vùng thủy triều và vùng bắn tóe, ăn mòn có thể làm suy giảm chiều dày thành cọc, diện tích tiết diện thép và các đặc trưng cơ học của tiết diện. Nghiên cứu này đánh giá sự suy giảm sức kháng kết cấu của cọc ống thép do ăn mòn trong môi trường biển Việt Nam. Bộ TCVN 11820 được sử dụng làm khung tiêu chuẩn tham chiếu, trong đó TCVN 11820-5:2021 liên quan đến công trình bến, TCVN 11820-2:2017 liên quan đến tải trọng và tác động, TCVN 11820-3:2019 liên quan đến vật liệu, và TCVN 11820-4-1:2020 liên quan đến nền móng công trình cảng biển. Dữ liệu hao hụt khối lượng do ăn mòn được mô tả bằng mô hình Weibull hai tham số với k=1,226 và η=70,761 năm. Trên cơ sở đó, nghiên cứu xác định diện tích tiết diện thép còn lại, chiều dày tương đương, mô men quán tính, mô đun chống uốn, bán kính quán tính và tỷ số D/tr theo thời gian. Kết quả tính toán cho thấy, với cọc có đường kính ngoài D=1500 mm và chiều dày ban đầu t0=16 mm, tại 50 năm, tỷ lệ hao hụt khối lượng đạt 47,97%, diện tích tiết diện thép còn khoảng 52,0%, chiều dày tương đương còn 8,28 mm, mô men quán tính và mô đun chống uốn còn khoảng 52,6% so với ban đầu. Tỷ số D/tr tăng từ 93,75 ban đầu lên 181,11 tại 50 năm và 435,79 tại 100 năm, cho thấy nguy cơ mảnh hóa đáng kể theo thời gian; đây là chỉ báo cần được xem xét khi kiểm tra ổn định cục bộ trong đánh giá dài hạn, đặc biệt đối với trường hợp có ăn mòn không đều hoặc ăn mòn cục bộ.