TÍNH TOÁN THI CỔNG LẮP ĐẶT CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC

PH ẪN TÍNH TỐN THI CỔNG LẮP ĐẶT CỐT THÉP Dự ÚNG ■ ■ Lực ■ §1 TÍNH TỐN CÁC THÔNG s ố ĐƯỜNG CONG LẮP ĐẬT TH ÉP Trong kết cấu cấu kiện bêtông cốt thép dự ứng lực, cốt thép dự ứng lực thường bố trí theo jh dạng L a) a) Đường parabola Đổi hưởng y=Ax2 b) Đường hyperbolic parabola c) Đường parabola nối với đường thẳng d) Hai đường gãy khúc D ạng đường parabola (59a) Dạng đường cong 59a bố trí tương ứng với dầm đơn giản Q=~ ; lt = 1+ 8H 3L2 Y = A.x2 ;A = ^ ặ L d) D ạng đường hyperbolic parabola (59b) Hình 59: Hình dạng lắp đặt thép dự ứng ì ực Dạng đường thích hợp cho việc lắp đặt thép dầm khung, phù hợp với dạng biểu đồ mô men uốn chịu tải Điểm B điểm chuyển hướng uốn ngược lại Để tìm vị trí điểm B, ta phải xác định khoảng cách a L (từ B đến A) aL = (0,1 ~ 0,2) L Ta có phương trình đường cong: y = Ax2 Trong đó: A= 2H (0,5-oO L ? 60 (cho đoạn nhịp) A= 2H (cho đoạn đầu m út) aL Đường parabola nối với đường thẳng (59c) T rong hình này, điểm B điểm nối tiếp parabola đường thẳng Ta có cơng thức tính tốn L, 11- — + a — y H-) ; Khi H | = H L, = ,5 V a H-) T ròng cống thức trên: a = 0,1 ~ 0,2 H đường gãy khúc (59d) Cốt thép dự ứng lực dạng hai đường gãy khúc thích dụng cho dầm chịu tải trọng tập trung (thích hợp cho trường hợp nhịp trở xuống) p = (0,25 ~ 0,33) L §2 TÍNH TỐN CHIỂU DÀI CỐT THÉP C hiều dài cốt thép để gia công lắp đặt phải thông qua tính tốn cụ thể Khi tính tốn cần xem xét yếu tố sau: Chiểu dài lỗ cấu kiện Chiều sâu (dày) bệ tỳ - phương tiện neo giữ Chiều dài kích Phần thép chừa dài để tán dập đầu Phần thép nhô thừa không chịu ứng lực C hiều dài cát bó sợi thép dự ứng lực ơ) K hi dùng phương tiện cặp giữ hình kích hình đ ể kéo thép Chiểu dài L cốt thép theo hình 60 /2 /3 / - Khi kéo hai đầu: L = / + (/, + ụ + 80) 80 - H _ ị Í M - Khi kéo đầu: L = / + (/, + 80) + /, Trong đó: Hình 60: Chiểu dài cốt thép cặp giữ phương tiện cặp giữ hình Cấu kiện bêtơng; Lỗ dài itrong cấu kiện; / - chiều dài lỗ cấu kiện; /, - chiều dày vòng cặp giữ; Bó sợi thép; Phương tiện cặp giữ hỉnh cơn; Kích hình 61 /2 - từ đầu dây phân nhánh kích đến m út ngồi m âm cặp giữ với kích YZ85 thì: /2 = 470 mm b) K hi dùng phương tiện cặp giữ tán dập đầu, kích xuyên tâm Đ ộ dài cốt thép L cần xem xét Các kích thước: h, /, H, Hị hình 61 để tính tốn cho xác L = / + (h + S) - K (H - H ) - AL - c Trong đó: / - chiều dài lỗ cấu kiện; h - chiều dày cốc neo chiều dày neo giữ; ô - chiều dài thép chừa lại để tán dập dầu ộp5 lấy = lOmm Hình 61: Sơ đồ tính tốn chiều dài cắt thép neo giữ tán dập đầu K - hệ số: K éo m ột đầu K = 0,5 Cấu kiện bê tông; Lỗ cấu kiện K éo hai đầu K = 1,0 Bó sợi thép; Cốc neo giữ; H - chiều cao cốc neo giữ; Ôc vặn; T ấm neo giữ H, - chiểu cao (chiểu dài) ốc vặn; AL - trị số giãn dài bó thép kéo; c - giá trị co nén đàn hồi cấu kiện bêtông kéo C hiều dài cát cáp thép dự ứng lực J * 100 ũ ỉ d u - J> v -3- Hình 62: Sơ đồ tính chiều dài cắt cáp thép \ĩt* “ k t ^ & Cấu kiện bêtông; Lỗ cấu kiện; Cáp thép; N eo lạm cặp giữ; K ích 100 xuyên tâm ; N eo kẹp giữ chun dụng Sơ đồ tính tốn giống hình 61 Nếu kéo hai đầu: L =4 + (/, + /2 + /3 + 100) N ếu kéo m ột đầu: L — / + (/| + 100) + /t + /3 Trong đó: l - chiều dài lỗ cấu kiện; /1 - chiểu dày neo giữ tạm; /2 - chiều dài kích xuyên tâm; /3 - chiều dày neo (kẹp) giư chun dùng 62 Tính tốn chiều dài cắt thép dùng kích bệ tỳ T h é p căng dự ứng lực căng trước bệ tỳ thép thép sợi cáp thép Tùy theo vị trí lắp đặt kích kéo m ta kéo kéo chỉnh thể L cắt thép tính theo cơng thức sau: ỉ Định vị trước kéo Thành đỡ ngang Mổ bệ tỳ ' -\ Thanh kéo cơng cụ /4 L « - h T l, h (chuyên dùng) l Cốt thép dự ứng lực Cấu kiện chờ đổ bêtông H ình 63: Sơ đồ tính tốn chiêu dài cắt thép kéo theo phương pháp bệ tỳ T ro n g công thức trên: /, - chiều dài bệ tỳ; U - chiều dài thiết bị lắp đặt để kéo thép; /3 - chiều dài cần thiết đê định vị m ột dầu; /4 - chiều dài kéo chuyên dụng đầu kéo; /j - chiều dài kéo chuyên dụng đầu neo giữ cố định §3 L ự c KÉO CỐT THÉP DỤ ÚNG L ự c L ự c kéo lớn hay nhỏ có ánh hưởng lớn đến hiệu cốt thép dự ứng lực Lực kéo c a o dự ứng lực lớn tính kháng nứt cấu kiện lớn Tuy nhiên, cốt th é p dự ứng lực trạng thái ứng lực cao cấu kiện dễ tiếp cận với tải trọng gây nứt phá hoại, thường bị phá hoại trước xuất dấu hiệu cảnh báo rõ rệt Như vậy, cốt thép dự ứng lực trạng thái ứng lực lớn m ột điều nguy hiểm M ặ t khác lực căng cốt thép dự ứng lực lớn tạo độ vồng ngược cho phía đối diện v dễ gây nứt cho vùng chịu nén Ng ược lại dự ứng lực giai đoạn kéo căng bị tổn thất lớn dự ứng lực làm việc tro n g cấu kiện có giá trị thấp cấu kiện sớm xuất vết nứt không an to n cho cấu kiện Do vậy, thiết kế không đơn xác định lực kéo căng lớn hay nhỏ m cần phải x e m xét đến giá trị tổn thất ứng lực kéo để chọn giá trị thích hợp Ng ười thi công gặp trường hợp tổn thất dự ứng lực không phù hợp với số liệu th iết k ế nên điều chỉnh lại lực kéo để tạo m ột lực căng ứng suất trước phù hợp với thiết k ế yêu cầu 63 Lực kéo cốt thép dự ứng lực Lực kéo cốt thép dự ứng lực tính theo cơng thức sau: Pj = ơcon A p Trong đó: ơcon - ứng lực khống ch ế cốt thép dự ứng lực; Ap - diện tích mặt cắt cốt thép dự ứng lực ứn g lực khống c h ế (ứng suất kéo cho phép) cốt thép dự úng lực không phép vượt trị số bảng 44 Bảng 44 Trị sô cho phép Ston ứng lực kéo Phương }háp kéo Thứ tự Loại cốt thép dự ứng lực Kéo trước Kéo sau 0,75fplK Đối với thép cáp thép khử ứng lực dư 0,75fplK Cốt thép gân cán nguội 0,70fplK Cốt thép tinh cán có ren 0,85fplK Nếu phù hợp với điểu kiện nêu sau trị số bảng 44 tăng thêm 0,05 fplK 0,05 fpyK: - Đ ể nâng cao khả chống nứt q trình thi cơng, người ta bố trí thêm CỐI thép dự ứng lực vùng chịu nén cấu kiện - Hạ thấp tổn thất dự ứng lực nhân tố chênh lệch nhiệt độ gây ra, chùng ứng lực ma sát gây kéo thép Trị sô dự ứng lực hữu hiệu cốt thép dự ứng lực Trị số dự ứng lực hữu hiệu ơpe tính theo công thức *^pe — ^ c o n i=l /i Trong đó: Gn - Trị sơ tổn thất dự ứng lực thứ i Đối với thép bon cáp thép, giá trị dự ứng lực không lớn 0,6fplK không nhỏ 0,4fplK 0,6fplK > > 0,4 fplK Nếu thiết k ế cho giá trị lực kéo dự ứng lực hữu hiệu cần phải tính trị số tổn thất dự ứng lực, cộng hai lại ta có lực kéo cần thiết cho thép dự ứng lực §4 TỔN THẤT Dự ÚNG L ực Thời gian phát sinh tổn thất dự ứng lực xảy hai trường hợp: x ả y nháy mắt xảy thời gian dài 64 Tổn thất nháy máy mắt bao gồm tổn thất sau: Tổn thất m a sát Tổn thất neo kẹp giữ Tổn thất co rút đàn hồi Tổn thất thời gian dài sau căng bao gồm: Tổn thất chùng ứng lực Tốn thất co ngót từ biến bê tơng Đ ối với bê tơng dự ứng lực căng trước cịn có: Tổn thất dưỡng hộ nhiệt Đối với bêtông dự ứng lực căng sau cịn có tổn thất m a sát lỗ neo giữ tổn thất chuyển hướng kéo Đối với cấu kiện xếp chồng lên có tổn thất m a sát xếp chồng Như nói trên: Tổn thất ma sát lỗ cấu kiện, tổn thất neo kẹp, tổn thất chùng ứng lực, tổn thất từ biến co ngót tổn thất thiết k ế đưa vào tính tốn Tuy nhiên thi cơng ngồi nhũng tổn thất nói trên, người thi công cần xem xét để điều chỉnh lực kéo cho phù hợp Tổn thất ma sát lỗ a) Tính tốn theo lý thuyết Măt cắt tính tốn M a sát thành lỗ cốt thép tạo nên tổn thất d ự ứng lực ơp Tổn thất m a sát lỗ /2 tính theo cơng thức: °h -°con K-r+ụG Trong đó: K - Hệ số xem xét ảnh hưởng chênh lệch ma ma sát lổ - kết cấu sát mét lỗ (xem bảng 45); Bảng 45 Hệ số K n Tứ thự Lỗ luồn thép K M- Ông kim loại chơn sẵn có gân sóng 0,0030 0,30 Ông thép chôn sẵn 0,0010 0,30 Ông nhựa chôn sẵn 0,0020 0,18 Ơng lỗ bêtơng 0,0015 0,55 Cáp khơng kết dính 0,0040 0,08 65 X - chiều dài lỗ tính từ đầu kéo đến mặt cắt tính tốn, lấy gần với hình chiếu trục dọc ống lỗ; - hệ số m a sát cốt thép thành lỗ (xem bảng 45); - góc kẹp đường cong từ dầu kéo đến mặt cắt tính tốn với tiếp tuyến mặt cắt (hình 64) Khi |i0 + Kx < 0,2 0/2 tính theo cơng thức gần sau: /2 = (Kx + Ịi0) Đối với lỗ ống có nhiều đoạn cong khơng giống nên phân đoạn để tính tốn b) Trắc nghiệm trường Đối với kết cấu BTCT dự ứng lực quan trọng, người ta thường thực trắc nghiệm hiên trường để kiểm tra tổn thất m a sát lỗ cấu kiện Hai phương pháp thường dùng là: Phương pháp đồng hồ áp lực xác Phương pháp dụng cụ đo cảm ứng - Phương pháp đồng hồ áp lực xác (Precision Pressupe gauge) hai đầu cốt thép dự ứng lực, người ta đặt đầu kích Tại đầu có kích cố định, cho xi lanh tháo sau khóa chặt van dầu Tiếp đến khởi động kích để kéo Đương đồng hồ áp lực áp lực đạt đến lực kéo ngạch định (lực kéo thiết k ế yêu cầu) đầu kích k é o lúc ta đọc số đồng hồ áp lực đầu kích định ta lấy (số đọc đầu kích cố định) làm lực kéo kích Chênh lệch số đọc hai đầu tổn thất m a sát lỗ - Phương pháp dụng cụ đo cảm ứng (sensor, transducer): Tại phần cuối hai kích hai đầu, bên lắp m ột dụng cụ đo cảm ứng (còn gọi dụng cụ truyền cảm, sensor, transducer) Khi đó, dùng thiết bị biến trở để đọc giá trị ứng biến dụng cụ đo cảm ứng hai dầu Từ giá trị ứng biến ta tính quy đổi lực kéo - từ tìm ta tổn thất ma sát lỗ Tổn thất m a sát đo chênh lệch với giá trị tính tốn dẫn đến lực kéo căng có sai số 5% Vì vậy, cần phái điều chỉnh lực kéo để có giá trị dự ứng lực chuẩn xác mong muốn Nếu có lực kéo đầu kéo Pj lực kéo đầu cố định Pa ta dùng hai cơng thức sau đế tính ụ tính Pm (Pm lực kéo nhịp) 66 () Phương pháp qiủm thiểu tổn thất m a sá t lỗ Các phương pháp là: Hồn thiện làm tốt lỗ chừa sẵn (kéo căng sau) chọn loại thép cải thiện mặt ngồi cốt thép Dùng dầu m ỡ bơi trơn Kéo căng vượt (super stretching) Tổn thất neo giữ Khikéo căng thép, người ta cố dịnh đầu, tổn thất dự ứng lực phát sinh biết dạng phương tiện cặp giữ dầu kéo co rút bên cốt thép dự ứng lực gây r a gọi tổn thất neo giữ Căn khác biệt hình dạng cốt thép dự ứng lực mà người ta có cơng thức tính tốn khác ú) Tổn thất nen cốt thép d ự íừ ig lực thẳng ơ/| _ a n 0,1 L Trong đó: a - giá trị co biến dạng dụng cụ cặp giữ đầu kéo, cốt thép dự ứng lực (xem bảng 46); L - khoảng cách đầu kéo đầu cố định cốt thép; Es - mỏđun đàn hồi cốt thép dư ứng lực Bảng 46 Giá trị co rú t biến dạng cặp giữ đầu kéo cốt thép dự ứng lực tạo a (mm) rhứ tự Phương tiện dụng cụ cặp giữ Cặp giữ kiểu chống - (ỳ a, mm Khe hở ốc vặn Khe hở vòng đệm 1 Cạp giữ kiểu chốt hình Cặp giữ kiểu kẹp chặt Khi có nén ép đầu Khi không nén ép đầu 6-8 bì T ổ n thất neo cốt thép d ự ứng lực theo đường cong Ơ/I íh g với tổng giá trị biến dạng phạm vi chiều dài L| có ảnh hưởng ma sát ngược cốt thép dự ứng lực thành lỗ, với trị số biến dạng dụng cụ neo giữ co rút tronỊ cốt thép dự ứng lực, đồng thời giả định đường cong ma sát 30° (0 < 30°) giả cịnh tổn thất m a sát thuận nghịch tương đ n g ta có cơng thức tính sau đây: co a=— Es 67 Trong đó: a - diện tích bề mặt ứng lực bị tổn thất neo giữ (hình 65); E(, - M ơđun đàn hồi cốt thép dự ứng lực - Ta gọi trường hợp hình 65 trường hợp A Trường hợp cốt thép dự ứng lực bị tổn thất neo m Ỷ ĩ giữ với diện tích AABC thì: T— B co = mL' Lf ì L/2 1, Thay vào công thức: a= L/2 3) ơ> ơ‘1A -B -m L, I Ta có: I 'a.E Lf L/2 L/2 m b) Trong đó: m - độ dốc nghiêng tổn thất ma sát đường lỗ m _ < W l K - x + MQ) L H ình 65: Giản đồ tính tốn tổn thất neo giữ cốt thép dự ứng hr ì đường cong dơn nliất a )L r L/2 /( = m L f = m ^ — L = 2^/m aEs Tại hình 65 ta thấy: I •> M A - _ T n Chiều dài ảnh hưởng tổn thất neo L f < L/2 tổn thất neo nhịp khơng Khi mà Lf > L/2 tổn thất neo giữ nhịp: = m (L f - L / ) - Ta gọi trường hợp hình 66 trường hợp Đường cong cốt thép dự ứng lực đường cong + ^