Bài viết Mô phỏng ứng xử cục bộ tại vị trí góc khấc của dầm Super-T trong giai đoạn sản xuất trình bày phương pháp mô phỏng bằng phần mềm Atena để xác định cơ chế hình thành vết nứt xiên ở góc khấc.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2022, 16 (3V): 100–115 MÔ PHỎNG ỨNG XỬ CỤC BỘ TẠI VỊ TRÍ GĨC KHẤC CỦA DẦM SUPER-T TRONG GIAI ĐOẠN SẢN XUẤT Bùi Đức Vinha,b,∗, Lê Nguyễn Phươngc , Chu Thị Hải Vinha,b , Lê Văn Phước Nhâna,b , Nguyễn Thanh Hảid a Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, 268 đường Lý Thường Kiệt, quận 10, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam b Đại học Quốc gia TP HCM, phường Linh Trung, TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam c Công ty cổ phần Beton 6, Km1877 Quốc Lộ 1K, phường Bình An, TP Dĩ An, Bình Dương, Việt Nam d Khoa Kỹ thuật Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Miền Trung, 195 đường Hà Huy Tập, Tp Tuy Hòa, Phú Yên, Việt Nam Nhận ngày 21/3/2022, Sửa xong 01/6/2022, Chấp nhận đăng 08/7/2022 Tóm tắt Dầm bê tơng cốt thép dự ứng Super Tee (Super-T) biết đến với ưu điểm vượt nhịp lớn, khả giữ ổn định lật mặt phẳng làm việc chịu xoắn cao Bên cạnh đó, q trình thi cơng dầm nhanh khơng q phức tạp Việc tìm hiểu q trình phát triển ứng suất suốt giai đoạn thi công xác định chế tạo vết nứt quan tâm Bài viết trình bày phương pháp mô phần mềm Atena để xác định chế hình thành vết nứt xiên góc khấc Kết mô cho thấy phát triển ứng suất theo trình tự bước sản xuất dầm xác định ứng suất vị trí đầu dầm, từ nguyên nhân dẫn đến hình thành vết nứt khu vực góc khấc dầm Từ khoá: dầm Super-T; vết nứt xiên góc khấc; ứng suất; mơ Atena SIMULATION THE LOCAL BEHAVIOR AT THE RE-ENTRANT CORNER ZONE OF DAPPED-END SUPER T BEAM IN THE PRODUCTION STAGE Abstract The prestressed reinforced concrete girder super Tee (Super-T) is known for their advantages of large span, ability to keep tipping stability in the working plane, and high torsion resistance Besides, the beam construction process is implemented fast and not too complicated Determining the stress development process during construction stages and the mechanism of cracks has been being researched This article presents a simulation method using Atena software to determine the mechanism of the diagonal crack The results show the stress development according to the sequence of beam manufacturing steps and determine the stress at the beam end position, thereby indicating possible causes leading to forming the cracks in areas notch corner Keywords: dapped-end super T beam; diagonal cracks; stress; simulation by Atena https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2022-16(3V)-08 © 2022 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) Giới thiệu Dầm Super-T sử dụng rộng rãi cho kết cấu phần cầu dẫn vượt sông lớn, cầu cạn vượt nút giao đường cao tốc Nguyên mẫu dầm Super-T xây dựng từ T-Slab với nhịp khởi đầu 19m, sau phát triển dần sử dụng phần lớn cho cầu thuộc Dự án M2 Motorway, ∗ Tác giả đại diện Địa e-mail: vinhbd@hcmut.edu.vn (Vinh, B Đ.) 100 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Tây Bắc Úc với độ từ 16 đến 38 m, chiều cao dầm từ 0,75 m đến 1,50 m [1] Tại Việt Nam, dầm Super-T áp dụng lần dự án cầu Mỹ Thuận (1998) Từ đến nay, nhiều dự án sử dụng loại kết cấu với chiều dài nhịp 38,2 m, hai đầu dầm có dạng cắt khấc không cắt khấc thi công theo phương pháp đúc sẵn cáp dự ứng lực căng kéo trước Kể từ lần áp dụng dự án gần đây, tượng vết nứt khu vực đầu dầm Super-T tiếp tục xuất giai đoạn sản xuất dầm, chưa thể khắc phục triệt để có điều chỉnh thiết kế cấu tạo bố trí cốt thép chống nứt Bộ Giao thông vận tải tổ chức họp xem xét đạo báo cáo vấn đề liên quan đến việc tính tốn thiết kế khắc phục vết nứt dầm [2, 3] Các báo cáo cần phải bổ sung lưới cốt thép xiên vị trí góc khấc để hạn chế phát triển vết nứt xiên với kết phân tích cường độ làm việc lưới thép Việc tính tốn khả chịu lực tổng thể Dầm super-T phân tích trạng thái ứng suất cục khu vực đầu dầm phương pháp tính tốn thủ cơng cho kết thiếu xác khơng phản ánh ứng xử kết cấu Do đó, việc sử dụng phần mềm kết cấu để phân tích ứng suất, biến dạng khu vực đầu dầm giải pháp khả thi Các vết nứt đầu dầm xuất giai đoạn sản xuất (Hình 1) bao gồm: Nứt ngang bầu dầm (1); Nứt xiên tiếp giáp cánh phần đặc đầu dầm (2); Nứt xiên, dọc tiếp giáp cánh sườn dầm (3); Nứt xiên góc khấc (4) chưa khắc phục triệt để Các vết nứt (1), (2), (3) đánh giá không gây ảnh hưởng đến khả chịu lực chất lượng cơng trình Hình Các dạng vết nứt đầu dầm Super-T Vết nứt số (4) xuất sau truyền dự ứng lực, có điều chỉnh cấu tạo, bố trí thép chống nứt khu vực đầu dầm chưa khắc phục triệt để Sau xuất hiện, vết nứt vùng góc khấc dầm Super-T tiếp tục ghi nhận theo dõi Do đó, việc nghiên cứu khắc phục tượng nứt xiên cần thiết thực nhằm hoàn thiện chất lượng dầm, tạo sở vững cho định lựa chọn giải pháp kết cấu dự án cụ thể Bài viết làm rõ quy trình sản xuất, phân tích hình thành tác dụng lực giai đoạn sản xuất cho dầm cầu Hóa An tỉnh Đồng Nai (Hình 2) Từ xây dựng mơ hình phân tích gần cho tốn mơ cách sử dụng phần mềm phần tử hữu hạn Atena [4] Mơ hình kết cấu 3D xây dựng mô bước xuất lực tác dụng lên kết cấu dầm Từ kết phân tích tiến hành đề xuất giải pháp nhằm hạn chế nứt khu vực góc khấc dầm 101 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Hình dạng dầm (b) Bố trí cốt thép khu vực đầu dầm Hình Dầm Super T cầu Hóa An (Đồng Nai) Các giai đoạn sản xuất dầm Super-T Hiện dầm Super – T sản xuất rộng rãi nhà máy cơng trường với trình tự bước sản xuất [5–8] Dựa vào bước mơ tả q trình sản xuất dầm chia thành 04 giai đoạn, thể Hình (a) GĐ1 Căng cáp lắp đặt cốt thép (b) GĐ2 Đổ bê tông dầm (c) GĐ3 Cắt cáp truyền ứng lực vào dầm (d) GĐ4 Cẩu dầm khỏi ván khn Hình Các giai đoạn sản suất dầm Super-T 102 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Giai đoạn 1: cốt thép dự ứng lực căng đến lực thiết kế P Quá trình căng cáp kiểm soát độ giãn dài tương ứng với cấp lực, bị mát ứng suất thiếu hụt độ giãn dài phải tiến hành căng vượt giá trị không vượt 1,05P giới hạn cho phép cáp - Giai đoạn 2: bê tông dầm đổ xe bê tông chuyên dùng, thời gian đổ khoảng 03 tiếng Đầm lèn bê tông sử dụng kết hợp đầm rung đầm dùi Tại khu vực đầu dầm sử dụng loại đầm dùi đường kính nhỏ D30 để đảm bảo độ đặc cho bê tông - Giai đoạn 3: Khi bê tông đạt cường độ cho phép, tiến hành tháo dỡ ván khuôn cắt cáp truyền ứng suất trước vào dầm Cắt cáp thực gió đá, cắt tao cáp từ vào trong, từ xuống phải tuyệt đối đảm bảo điểm cắt tao cáp cắt đồng thời - Giai đoạn 4: sau cắt cáp, dầm cẩu khuôn thông qua 02 móc cẩu Trọng tải cẩu phải đảm bảo nhấc tải trọng thân dầm (70 tấn) ma sát thành khuôn với bê tông dầm, dầm nhấc 02 cầu trục với sức nâng cầu trục 50 Giai đoạn sản xuất khơng mơ thực tế bê tơng dầm hình thành cường độ nên chưa chịu tác dụng ngoại lực xét Giai đoạn dầm chịu ảnh hưởng nhiệt độ, co ngót yếu tố mơi trường khác yếu tố lại không nằm phạm vi nghiên cứu Khi cắt cáp truyền ứng suất trước (giai đoạn 3), dầm bắt đầu chịu tác dụng Do đó, mơ phần mềm Atena chia thành 02 giai đoạn thi công sau: Giai đoạn 1: Truyền ứng suất trước vào dầm: - Giai đoạn 1.1: Lực tác dụng gồm trọng lượng thân dầm, 60% dự ứng lực, lực ma sát ván khuôn dầm - Giai đoạn 1.2: Bao gồm tải trọng giai đoạn 1.1 lực tác dụng đặt gồm 40% dự ứng lực Giai đoạn 2: Cẩu dầm khỏi ván khuôn Bao gồm tải trọng tác dụng giai đoạn Lực tác dụng đặt gồm lực (mô phỏng) nhấc dầm khỏi ván khuôn Mô phần tử hữu hạn cho dầm Super-T 3.1 Khai báo mơ hình cho dầm Super-T Mơ hình kết cấu 3D xây dựng phần mềm ATENA [4] Atena phần mềm chuyên phân tích kết cấu phi tuyến dựa lý thuyết phần tử hữu hạn phát triển Cervenka Consulting, gốm module: static 2D 3D, Creep 2D 3D, Temperature 2D Đặc biệt Atena cung cấp công cụ đặc biệt để mô kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép, bật đa dạng mơ hình vật liệu bê tông Trong viết này, kết cấu dầm super-T dự án cầu Hóa An (vượt sơng Đồng Nai xây dựng năm 2013) dùng để mô với thơng số liệt kê Bảng 1, kích thước chi tiết dạng hình học dầm thể Hình Một số chi tiết làm đẹp dầm thực loại bỏ mô hình để tránh yếu tố phức tạp liên quan đến trình sinh lưới phần tử hữu hạn Do kết cấu có tính đối xứng để giảm khối lượng tính tốn, mơ hình phân tích xây dựng cho 1/2 dầm Bê tông dầm mô phần tử khối ba chiều (3D solid), cốt thép thường dự ứng lực khai báo phần tử chiều (Hình 5) Lực ma sát thành ván khuôn bề mặt dầm bê tông tiếp xúc khai báo lị xo có độ cứng k, điểm đặt nút phần tử mặt bên (spring for point), chiều theo phương z Đối với dầm bê tông cốt thép việc phân chia lưới thực qua 02 giai đoạn, phân lưới cho phần tử solid 3D (bê tông) thực pre-processor, bước thép 103 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Bảng thơng số dầm Super-T (Hóa An) Thơng số Đơn vị Gíá trị Chiều dài dầm Chiều cao dầm Bề rộng cánh dầm Cường độ bê tông 28 ngày tuổi Cường độ bê tông cắt cáp Tổng số tao cáp dự ứng lực Loại cáp dự ứng lực Lực căng 01 tao m m m MPa MPa tao 38 1,75 2,29 45 40 40 15,24 198 kN Hình Kích thước dầm Super-T Hóa An (a) Bê tơng dầm (b) Cốt thép dầm Hình Mơ hình phần tử hữu hạn dầm 104 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng thường dự ứng lực đối tượng hình học Trong giai đoạn phân tích, thép định nghĩa phần tử chôn sẵn (embedded elements) phần tử solid 3D bê tông Đối với dầm super-T sử dụng phần tử hexahedra để chia lưới, mô hình chia lưới cho dầm thể Hình (a) Tồn dầm (b) Đầu dầm Hình Mơ hình lưới phần tử cho dầm 3.2 Mơ hình vật liệu cho bê tông cốt thép Phần mềm Atena hỗ trợ nhiều mơ hình vật liệu cho bê tơng khác tùy thuộc vào tính chất đặc tính thực tế loại Trong nghiên cứu này, mô hình vật liệu Microplane M4L [9] áp dụng cho vật liệu bê tơng Mơ hình Microplane M4L có khoảng 33 thông số, bao gồm thông số vật liệu – mô đun đàn hồi E, hệ số Poisson ν 31 thông số xác định cấp độ vi mô: k1 → k4 , c1 → c27 , có nhiều thơng số khơng thể xác định từ thực nghiệm Các thông số k c xác định quan hệ cường độ chuyển vị đặc trưng cho loại bê tơng cụ thể Nhằm đảm bảo tính xác tốn mơ phỏng, thơng số mơ hình vật liệu khai báo vào phần mềm Atena, hệ số thiết lập cách hiệu chỉnh lại mơ hình mẫu bê tơng chịu nén với mẫu trụ trịn kích thước (φ150 mm × H300 mm) thể Hình 7, cường độ fci = 40 MPa Ứng xử mẫu cấp độ vật liệu so sánh với Ceb-fip 90 [10] Các thơng số trình bày Bảng (a) Kết mơ thí nghiệm nén đơn Hình Hiệu chỉnh mơ hình vật liệu 105 (b) Mẫu mơ thí nghiệm Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Bảng Thơng số Mơ hình Microplane sử dụng cho bê tông dầm Thông số Đơn vị Giá trị Cường độ chịu nén fci Mô đun đàn hồi Ec Hệ số poisson Khối lượng riêng Số mặt Microplane NP MPa MPa 40 34129 0,2 25 21 kN/m3 Cốt thép thường thép dự ứng lực ứng xử phần tử chôn sẵn khối solid bê tơng phân tích kết cấu, bê tơng cốt thép xem dính bám lý tưởng tn theo mơ hình đàn - dẻo lý tưởng Để đơn giản mơ hình nhằm hạn chế lỗi phân tích, cốt thép bỏ qua bán kính uốn, xem thép thẳng Cốt thép thường sử dụng loại cốt thép gân phù hợp TCVN 165:2008, giới hạn chảy 400 MPa [11] với quan hệ ứng suất – biến dạng giả thiết theo mơ hình đàn – dẻo lý tưởng Tổng cộng có 05 loại đường kính thép khác sử dụng, thông số cốt thép thường cáp sử dụng cho mơ hình [12] khai báo chi tiết Bảng Bảng Bảng thông số kỹ thuật cốt thép Thông số Loại thép Diện tích A s Giới hạn chảy fy Giới hạn bền fu Mô đun đàn hồi E s Biến dạng fy Tiêu chuẩn Mác thép Đơn vị mm MPa MPa MPa % D12/D16/D20/D28/D32 D15.24 Thép thường 113/201/314/616/804 400 570 200000 0,2 TCVN 1651-2008 [11] CB400V Cáp dự ứng lực 140 1670 1860 197000 0,848 ASTM A416 [12] Gr270 3.3 Điều kiện biên Hình Khai báo điều kiện biên cho mơ hình 106 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Điều kiện biên nút nhịp ràng buộc chống chuyển vị theo phương dọc (trục 1) phương ngang dầm (trục 2) Vị trí gối (trùng với móc cẩu) ràng buộc chuyển vị theo phương đứng (trục 3) phương ngang dầm (trục 2) Các điều kiện biên thể hình Hình Kết 4.1 Kết phân tích tổng thể dầm Việc so sánh số liệu từ mơ hình số liệu lý thuyết phần phân tích tổng thể dầm làm sở tin cậy để đánh giá ứng xử cục khu vực đầu dầm, đặc biệt vị trí góc khấc Các kết phân tích dầm super-T Atena so sánh với kết tính tốn lý thuyết dầm theo tiêu chuẩn thiết kế hành Các tiêu so sánh bao gồm độ vồng ứng suất mặt cắt đặc trưng, giới hạn ứng suất cho phép bê tông lấy theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 [13] sau: Ứng suất cho phép nén σ = −0,60 fci (1) Ứng suất cho phép kéo σ = 0,58 (2) fci a Độ chuyển vị - Độ vồng dầm Hình biểu diễn chuyển vị dầm load step thứ 100 (cuối giai đoạn - cắt cáp truyền ứng suất trước) load step thứ 200 (cuối Giai đoạn - cẩu dầm khỏi khuôn) (a) Giai đoạn (b) Giai đoạn Hình Chuyển vị dầm Căn vào số liệu tính tốn chuyển vị dầm từ Atena, lập biểu đồ quan hệ Lực - chuyển vị để so sánh kết thu so với giá trị tính tốn lý thuyết theo sức bền vật liệu tiêu chuẩn 22TCN 272-05, thể Hình 10 Hình 10(a) thể quan hệ Lực dự ứng lực độ vồng dầm Tính toán lý thuyết Atena Kết Atena thể kết độ vồng dầm tăng từ → 38 mm (kết thúc Giai đoạn Atena), so với giá trị 47 mm lý thuyết thực nghiệm đo cắt cáp cẩu dầm khỏi ván khn Giá trị tương đối chấp nhận Atena cịn xét đến ma sát ván khn thành dầm nên làm giảm giá trị độ vồng dầm Hình 10(b) thể quan hệ Phản lực gối độ vồng dầm Trong giai đoạn (truyền ứng lực 1.1 1.2), phản lực gối đạt 74,57 (trong trọng lượng dầm khoảng 70 tấn, cịn lại phát sinh bù trừ lực dự ứng lực ma sát khuôn) Trong giai đoạn (mô cẩu nhấc dầm), phản lực gối tăng lên 105,22 107 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (a) Quan hệ Lực dự ứng lực – Độ vồng dầm (b) Quan hệ Phản lực gối – Độ vồng dầm Hình 10 Độ vồng dầm b Ứng suất trước cáp dự ứng lực Lực dự ứng lực khai báo cách đặt biến dạng ban đầu cho tất tao cáp ε = 0,00666 (σ = 1311 MPa) Hình 11 Hình 12 hiển thị kết phân tích từ Atena cho thấy giai đoạn 1: ứng suất trung bình tao cáp 1204 MPa, biến dạng trung bình 0,00611 giai đoạn 2: ứng suất trung bình tao cáp 1234 MPa, biến dạng trung bình 0,00626 So với giá trị ban đầu, sau cắt cáp truyền ứng lực (GĐ1) tao cáp bị mát ứng suất khoảng 8% Đây phần mát ứng suất tương ứng co ngắn đàn hồi [13] Đồng thời quan sát thấy tao cáp phía nằm miền chịu kéo nên giá trị ứng suất biến dạng lớn giá trị ban đầu đặt vào cáp; tao cáp nằm vùng chịu nén cho kết ngược lại (a) Biến dạng (b) Ứng suất trước Hình 11 Giai đoạn (a) Biến dạng (b) Ứng suất trước Hình 12 Giai đoạn 108 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Các kết cho thấy ứng xử mơ hình truyền dự ứng lực hoàn toàn phù hợp với thực tế Hay nói cách khác, giá trị độ vồng dầm ứng suất cáp dự ứng lực thể chất ứng xử kết cấu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực c Ứng suất thớ thớ dầm truyền ứng lực Kết phân bố ứng suất theo chiều dọc dầm sau cắt cáp truyền ứng lực trước biểu diễn Hình 13 Hình 14, theo thấy rõ vùng thớ chịu kéo vùng thớ chịu nén Hình 13 Ứng suất thớ thớ (a) 0,5h (b) 0,25L (c) 0,5L Hình 14 Phân bố ứng suất mặt cắt dầm Với giá trị ứng suất mặt cắt dầm, so sánh với ứng suất nén lớn kéo với giá trị √ ứng suất cho phép (nén: −0,6 fci = −0,6 × 40 = −24 MPa; kéo: 0,58 fci = 0,58 × 40 = 3,67 MPa dầm đảm bảo giới hạn ứng suất, không bị nứt, vỡ truyền ứng lực d Ứng suất biến dạng tổng thể dầm giai đoạn sản xuất Sau cắt cáp, dầm nhấc khỏi ván khuôn thông qua 02 móc cẩu đầu dầm, phân bố ứng suất biến dạng theo phương dọc dầm load step 200 (cuối giai đoạn 2) thể Hình 15 Theo số liệu phân tích tổng thể dầm Giai đoạn Giai đoạn 2, nhận xét thấy ứng suất nén, biến dạng nén thớ có xu hướng giảm tất mặt cắt Ứng suất nén, biến dạng nén thớ có xu hướng tăng mặt cắt 0,25L 0,5L; ứng suất kéo, biến dạng kéo có xu hướng giảm mặt cắt 0,5h (Bảng 4) Điều phù hợp cẩu khỏi ván khuôn, dầm chịu tải trọng ma sát khuôn phân bố hướng xuống (có thể hiểu dầm tăng tải trọng thân ma sát 109 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (a) Ứng suất pháp σz (b) Biến dạng ε x Hình 15 Kết phân tích dầm giai đoạn cẩu dầm khỏi ván khuôn khuôn) gây kéo thớ nén thớ Khi so sánh ứng suất lớn nén kéo với giá trị ứng suất cho phép, giá trị tính tốn cho thấy dầm đảm bảo giới hạn ứng suất, không bị nứt, vỡ cẩu dầm khỏi khuôn Bảng Ứng suất biến dạng dầm giai đoạn sản xuất Ứng suất (MPa) Mặt cắt Thớ 0,5h Biến dạng (mm/m) Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn Dưới Trên −9,69 0,47 −9,63 0,38 −0,289 0,013 −0,287 0,006 0,25L Dưới Trên −17,76 −2,27 −15,48 −5,08 −0,544 −0,068 −0,478 −0,156 0,5L Dưới Trên −15,31 −4,89 −12,06 −8,81 −0,463 −0,146 −0,368 −0,270 Căn vào hình dạng biểu đồ Hình 16, cho thấy ứng suất biến dạng có quan hệ tuyến tính, hay nói cách khác tổng thể dầm làm việc giai đoạn đàn hồi (a) Quan hệ phản lực gối ứng suất thớ trên, (b) Quan hệ Phản lực gối biến dạng thớ trên, mặt cắt 0,5h theo phương dọc trục dầm x-x Hình 16 Ứng suất biến dạng dầm 110 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Qua số liệu so sánh độ vồng, ứng suất cáp, ứng suất thớ trên, dầm tính tốn lý thuyết phân tích Atena, nhận xét mô kết dầm super-T Atena cho kết tương đối xác, tin cậy phản ánh ứng xử thực tế sản xuất Căn vào độ tin cậy ứng xử tổng thể, dầm tiếp tục tiến hành phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng cục khu vực đầu dầm để tìm nguyên nhân gây vết nứt xiên góc khấc dầm 4.2 Kết phân tích cục khu vực đầu dầm Vết nứt xiên góc khấc đầu dầm xuất đồng thời với vết nứt khác, đặc biệt vết nứt ngang bụng đầu dầm (khu vực tập trung cáp dự ứng lực) vết nứt nách dầm Vì vậy, 02 dạng vết nứt phân tích đồng thời với vết nứt xiên Các vị trí phân tích số liệu khu vực đầu dầm thể Hình 17 Có thể nhận thấy rằng: - Trái ngược với kết phân tích tổng thể dầm mặt cắt, khu vực đầu dầm có hình dạng biểu đồ quan hệ Lực - ứng suất Lực - biến dạng Hình 17 Các điểm kiểm tra ứng suất (check point) đầu dầm: P1 cho vết nứt xiên, P2 cho vết nứt (Hình 18, 19, 20) khác cho thấy ứng suất nách dầm, P3 cho vết nứt bụng đầu dầm biến dạng có quan hệ phi tuyến - So sánh ứng suất kéo lớn (1,823 MPa) với giá trị ứng suất cho phép, dầm đảm bảo giá trị ứng suất, không bị nứt /vỡ truyền ứng lực Tuy nhiên, biến dạng kéo theo phương vượt giá trị 0,15 mm/m [10] vị trí khấc đầu dầm TH gối 1.1 1.2; vị trí bụng đầu dầm 04 TH gối hay nói cách khác vị trí có khả xuất vết nứt sau cắt cáp (a) Quan hệ Phản lực gối ứng suất I-I (b) Quan hệ Phản lực gối biến dạng theo phương I-I điểm P1-Khấc Hình 18 Ứng suất biến dạng vị trí khấc dầm Hình 21 22 thể giá trị ứng suất biến dạng đầu dầm cho Trường hợp gối 1.1 1.2 Hai trường hợp gối mô cho ván khuôn đầu dầm cố định, không dịch chuyển dịch chuyển không đáng kể; điều dẫn đến cản trở chuyển vị đầu dầm cắt cáp, làm tăng ứng 111 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (a) Quan hệ Phản lực gối ứng suất I-I (b) Quan hệ Phản lực gối biến dạng theo phương I-I điểm P2-Cánh Hình 19 Ứng suất biến dạng vị trí khấc cánh dầm (a) Quan hệ Phản lực gối ứng suất I-I (b) Quan hệ Phản lực gối biến dạng theo phương I-I điểm P2-Bụng Hình 20 Ứng suất biến dạng vị trí bụng dầm (a) Ứng suất I-I (b) Biến dạng theo phương I-I khu vực đầu dầm Hình 21 Trường hợp gối 1.1 112 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng suất biến dạng vị trí góc khấc đầu dầm Nếu cộng hưởng thêm yếu tố khác nhiệt độ, co ngót bê tơng làm gia tăng thêm ứng suất kéo (lưu ý bê tơng đầu dầm tích tương đối lớn) dẫn đến dầm xảy nứt xiên vị trí khấc (a) Ứng suất I-I (b) Biến dạng theo phương I-I khu vực đầu dầm Hình 22 Trường hợp gối 1.2 Hình 23 Hình 24 thể giá trị ứng suất biến dạng đầu dầm cho Trường hợp gối 1.3 2, hai trường hợp gối mô cho tháo dỡ ván khuôn đầu dầm TH gối mô cẩu nhấc dầm không tiếp xúc với ván khuôn đầu dầm Về giải pháp tháo dỡ ván khuôn đầu dầm nhằm không cản trở chuyển vị đầu dầm cắt cáp truyền ứng lực Giải pháp làm giảm ứng suất giảm đáng kể biến dạng, ngăn ngừa tượng nứt xiên vị trí góc khấc đầu dầm (a) Ứng suất I-I (b) Biến dạng theo phương I-I khu vực đầu dầm Hình 23 Trường hợp gối 1.3 (a) Ứng suất I-I (b) Biến dạng theo phương I-I khu vực đầu dầm Hình 24 Trường hợp gối 113 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Sự phân bố ứng suất cốt thép khu vực đầu dầm thể Hình 25, theo giá trị ứng suất cốt thép thường dao động từ −216,08MPa (chịu nén) đến 59,85 MPa (chịu kéo) Hình 25(a) thể lưới thép xiên D28 phân bố ứng suất từ −55,26 MPa (chịu nén) đến 121,26 MPa (chịu kéo) Các giá trị nhỏ giới hạn chảy thép CB400V ( fy = 400 MPa) Như vậy, giai đoạn sản xuất dầm, cốt thép chưa khai thác hết khả chịu lực đặc biệt cốt thép bố trí khu vực đầu dầm lưới cốt thép xiên góc khấc (a) Ứng suất (b) Biến dạng Hình 25 Ứng suất biến dạng cốt thép thường khu vực đầu dầm Kết phân tích cục thấy dầm bị cản trở chuyển vị ván khuôn đầu dầm cố định gây trạng thái ứng suất biến dạng bất lợi so với trường hợp không bị cản trở (ván khuôn đầu dầm tháo dỡ trước cắt cáp truyền ứng suất trước) Nhận xét Dầm super-T giải pháp thiếu cho kết cấu phần cơng trình giao thơng trọng điểm Có nhiều phần mềm mơ kết cấu sử dụng cho phân tích dầm Super-T, phần mềm Atena chứng minh giải pháp khả thi Các số liệu phân tích từ Atena so sánh với lý thuyết thực nghiệm cho kết tin cậy Kết phân tích trạng thái ứng suất lần chứng minh dầm Super-T đảm bảo khả chịu lực mặt tổng thể Độ vồng, ứng suất thớ thớ dầm tương đối phù hợp với kết tính tốn lý thuyết có trước Vết nứt xiên góc khấc dầm Super-T có khả xuất ván khuôn đầu dầm chế tạo cố định, không tháo dỡ trước tiến hành cắt cáp dự ứng lực truyền ứng suất vào dầm Ngồi ra, nhận thấy mơi trường yếu tố có ảnh hưởng đáng kể đến hình thành vết nứt Với dầm sản xuất nhà máy có nhiệt độ mơi trường thấp độ ẩm cao vết nứt vị trí giảm đáng kể Do đó, thời gian tới việc phát triển mơ hình mơ cải tiến xét thêm yếu tố nhiệt độ co ngót ảnh hường đến ứng xử vật liệu Kiến nghị biện pháp thi công Mục tiêu việc mô phần mềm Atena nhằm xác định chế hình thành vết nứt xiên góc khấc dầm Trên sở đưa giải pháp (kiến nghị) nhằm hạn chế khắc phục xuất vết nứt giai đoạn sản xuất dầm sau: - Phương pháp 1: Chế tạo ván khuôn đầu dầm di động, trước cắt cáp phải tháo dỡ đủ để không tiếp xúc ngăn cản chuyển vị dầm theo phương dọc Với giải pháp dầm làm việc theo sơ đồ giản đơn với 02 gối tựa đặt đáy dầm 114 Vinh, B Đ., cs / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng - Phương pháp 2: Cắt cáp dự ứng lực với khoảng 50 đến 60% tổng lực dự ứng lực truyền vào dầm (để dầm tự cân với trọng lượng thân), cẩu chớm dầm đủ không tiếp xúc với ván khuôn, tiến hành cắt tao cáp lại Với giải pháp dầm làm việc theo sơ đồ giản đơn với 02 gối tựa đặt móc cẩu dầm Tài liệu tham khảo [1] Godfrey Smith, W M (1997) Standardisation and detailing for Super-T bridge girders Technical report, Structural Concrete Industries (Aust) Pty [2] Văn số 7877/BGTVT-KHCN (2010) Xử lý tượng nứt đầu dầm Super-T Bộ Giao thông vận tải [3] Trung, N V., Học, B X (2011) Nguyên nhân biện pháp khắc phục tình trạng nứt đầu dầm Super-T cắt khấc số cơng trình cầu Báo cáo Hội nghị tổng kết KHCN ngành GTVT giai đoạn 2005-2010, p 384 [4] Cervenka, V., Jendele, L., Cervenka, J (2007) ATENA Program Documentation Prague, Czech Republic: Cervenka Consulting [5] Công ty CP Beton (2013) Tiêu chuẩn sở sản xuất sản phẩm bê tông đúc sẵn [6] Cơng ty CP Beton (2013) Qui trình sản xuất dầm Super-T Cầu Hóa An [7] Cơng ty CP Beton (2013) Qui trình sản xuất dầm Super-T thuộc gói 3, tuyến cao tốc Long Thành - Dầu Giây [8] Công ty CP Beton (2013) Qui trình sản xuất dầm Super-T, tuyến cao tốc Sài Gịn - Trung Lương [9] Trường, L N (2013) Triển khai mơ hình vật liệu Microplane M4L cho phân tích phi tuyến kết cấu bê tông phần mềm Ansys Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách khoa, TP HCM [10] Design code (1991) Ceb-fip model code 1990 Comite Euro-International Du Beton [11] TCVN 1651:2008 Thép cốt bê tông Bộ Khoa học Công nghệ [12] ASTM A416 (2012) Standard specification for steel strand, uncoated seven-wire for prestressed concrete [13] 22TCN 272-05 (2005) Tiêu chuẩn thiết kế cầu Bộ Giao thông vận tải 115 ... dạng dầm (b) Bố trí cốt thép khu vực đầu dầm Hình Dầm Super T cầu Hóa An (Đồng Nai) Các giai đoạn sản xuất dầm Super-T Hiện dầm Super – T sản xuất rộng rãi nhà máy công trường với trình tự bước sản. .. thành 02 giai đoạn thi cơng sau: Giai đoạn 1: Truyền ứng suất trước vào dầm: - Giai đoạn 1.1: Lực tác dụng gồm trọng lượng thân dầm, 60% dự ứng lực, lực ma sát ván khuôn dầm - Giai đoạn 1.2:... vồng dầm ứng suất cáp dự ứng lực thể chất ứng xử kết cấu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực c Ứng suất thớ thớ dầm truyền ứng lực Kết phân bố ứng suất theo chiều dọc dầm sau cắt cáp truyền ứng lực