Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực để xử lý ổn định mái cho công trình trên nền đất yếu

LỜI CẢM ƠNLuận văn "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực dé xử lý 6n định mái cho công trình trên nền đất yếu" được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình của c

LỜI CẢM ƠN

Luận văn "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Cừ bản bê tông cốt thép dự ứng

lực dé xử lý 6n định mái cho công trình trên nền đất yếu" được hoàn thành nhờ sự

giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.

Có được thành quả này là nhờ sự truyền thụ kiến thức của các thầy giáo, cô giáo trực tiếp giảng dạy và công tác tại Trường Đại học Thủy lợi trong suốt thời gian tác giả học tập tại trường.

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Trường Đại học Thủy lợi trong thời gian học tập tại trường cùng sự quan tâm giúp

đỡ của Ban Lãnh đạo Công ty Tu vấn và Chuyén giao công nghệ - Trường Đại học Thủy lợi, gia đình, bạn bẻ đồng nghiệp trong công tác và học tập dé hoc vién hoan thành luận van nay.

Tác giả xin bay tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Trinh Minh Thụ,

các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Địa kỹ thuật công trình Trường Đại học Thủy

Lợi đã tận tình hướng dẫn và cung cấp các tài liệu cần thiết cho luận văn này.

Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nên quá trình thực hiện luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong muốn tiếp tục nhận

được chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và sự góp ý của các bạn bè đồng nghiệp dé

hoàn thiện hơn nữa kiên thức của mình.

Hà nội, ngày 02 tháng 12 năm 2010

Võ Thanh Bình

MỤC LỤC

Trang

MỡĐÀU 7 1.TÍNH CAP THIẾT CUA ĐỂ TÀI 7

1 MỤC TIỆU, NHIỆM VỤ VÀ PHAM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐÈ TÀI 8

1 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề 8

2, Pham vi nghiên cứu của đề ti 8

MI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN COU 8

1.1.4 Kết edu cử bản bê tông cốt thép dự ứng lực "1.1.5 Liên kết giữa các tắm cử bản BTCT dự ứng lực 2

1.1.6, Tiêu chuẳn kỹ thuật của cử bản BTCT dy ứng lực 2 1.1.7 Cúc đặc tính Kg thuật, kích thước tiêu chuẩn của các loi cử R

12 CÁC ỨNG DUNG CÔNG NGHỆ CỪ BẢN BTCT DỰ UNG LỰC 161.2.1 Ung dụng công nghệ eit bản BTCT dự ứng lực trên thé giới 161.2.2 Ứng dụng công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lục ở Việt Nam 19NHONG VAN ĐÈ CON TON TẠI n

CHƯƠNG? 2

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ QUY TRINH THI CÔNG CỪ BẢN BÊTÔNGcor THÉP DỰ UNG LỰC 2

2.1 PHƯƠNG PHA TÍNH TOÁN CU BAN BTCT DỰ UNG LỰC 23

2.1.1 Tài liệu cơ ban và các bước tính toán 2 2.1.2 Tỉnh toán xác định nội lực và chiều dai cử 23 2.1.3 Trường hợp tường cừ bản không có neo 24 2.1.4, Trường hop tường cừ bản có neo 29

2.1.7 Kiểm tra ổn định của tưởng cử và đắt nền 35

3.1.4 Đặc điểm khí hậu, khí tượng thuỷ văn 323.1.5 Đặc điểm địa chất công tinh 58

32, LỰA CHỌN GIẢI PHAP XỬ LÝ VÀ HÌNH THỨC KET CÁU ©

3.2.2 Hình thức bổ trí cắt ngang tuyển kênh đ

3.2.3 Phân đoạn xử lý nền 633.3, LWA CHỌN PHAN MEM TÍNH TOÁN 66 3.3.1 Giới thiệu mô hình tin toán để giải quyết bài tos nghiên cứu %63.3.2 Lựa chọn phần mềm tính toán 673.3.3 Cơ sở lý thuyết của phần mềm Plaxis, 683.3.5 Khái quất về mô hình hóa trong phần mềm Plaxis 78

34 TINH TOÁN UNG SUAT-BIEN DẠNG CUA NEN VÀ NỘI LỰC CUA CU BAN

BÊ TÔNG COT THÉP DY UNG LỰC, 7

3.4.1 Số liệu tinh toán 1

3.4.2 Lựa chọn mặt cắt, trường hợp và sơ đổ nh toán 80

3.4.3 Các giả thi, mô hình và các bước tinh toán Cừ bản BTCT dự ứng lye 81

3.4.4 Kết qua tính toán 833.4.4 Tính toán kết cfu neo kề 903.5 PHAN TÍCH, DANH GIÁ VÀ NHAN XÉT KET QUA TÍNH TOÁN 9

3.5.1 Phân tích, đánh giá kết quả tính toán.

98

Hình 1-1 : Sản phẩm cir bn bê tông cốtthép dự ứng lực

Hình 1-2 : Cấu tạo của vật liệu kín nước tại khớp nổi của Cử

Hình I-3 : Kích thước hình học của mặt cắt ngang tai thân và định các loại ct

Hình 1-4 : Các đặc tng hình học của mặt cắt ngang các loi Cừ

in của các lại Cử bản BTCT.

Hình 1-5 : Trọng lượng bản tl

Hình 1-6 : Các thông số kỹ thị

Hình 1-7 : Ứng dụng cử BTCT dự ứng lực trong giao thông ở Nhật Bản.

t của các loại Cử được chế tạo và sản xuất

Hình 1-8 Ứng dung cir BTCT dự ứng lự trong giao thông ở Nhật Bản

Hình 1-9 : Ứng dụng cử BTCT dự ứng lực trong giao thông ở Nhật Bản

Hình 1-10: Ứng dung cờ BTCT dự ứng lực trong xây đựng ở Đức

Hình 1-11 : Ung dụng Cir làm kẻ kết hợp chính trang đô thị

'Hình 2-3 : Tường eit bản không neo đóng vào đắt sét

Hình 2-4 Tường cir bản có neo.

Sự thay đổi biểu dé áp lực đất rong, Sự thay đổi biểu đồ momen,

Hình 2-5 :Tường cir bản có neo đầu tự do đóng vào.

Hình 2-6 Tường cir bản có neo đầu tự do đồng vào dit sét.

Hinh 2-7 : Tường cử bản có noo đầu ngim đồng trong đắt các

Hình 2-8 Sơ đồ tính chiều dải thanh neo

Hình 2-9 : Sơ đồ nh toán én định

Hình 2-10 : Sơ đồ tinh toán ổn định trượt phẳng tường ct

Hình 2

Hình 2-12 : Quy trình thi công ctr bản BTCT dự ứng lực.

Hình 2-13: Che tao cử bản BTCT dự ứng lực tại nhà máy

inh 2-14 : Định vị tuyến công trình tại công trường

Hình 2-15 : Vận chuyển, bốc

t tường cử.

1: Sơ đồ tính ton ôn định trượt cơng tn,

cử tại công trường,

20

20 21 21 22

24

25 28 29

30

31 32 34 35

36

38

SEES

Hình 2-16: Bắt đầu thi công đóng cây cử đầu tiên tại công trường.

Hình 2-17 : Kết thúc thì công đồng cây cử đầu tiên đến cao trình tl

Hình 2-18 : Thi công ci tại công trường (Thi công trên cạn)

Hình 2-19 : Thi công cử tại công trường (Thi công đưới nước).

Hình 3-1 : Ban đỗ tổng thể khu vực dự án trên mạng google.

Hình 3-2 Phối cảnh tổng thể khu vực

inh 3-3 : Bồ trí mặt cắt ngang đại diện tuyến kênh,

Hình 3-4 : Sơ đồ tính toán.

Hình 3-5 : Sơ đồ chia lưới phẳn tử và điều kiện biên của bai toán

Hình 3-6 Sơ đồ tính tai Bude 1

Hình 3-7 : Sơ đồ tính tại Bước 2.

Hình 3-8 Sơ đồ tinh tại Buse 3

Hình 3-9 : Lưới bi

Hình 3-10 : Chuyển vị tổng thé của cử bản

Hình 3-11 : Biểu đồ Mômen của cử

Hình 3-12 : Lưới biển dang tổng thể của bai toán tính ồn định

ng trình đầu mỗi

dạng tổng thể,

Hình 3-13 : Sự hình thành các cung trượt nguy hiểm.

Hình 3-14 : Đường quan hệ chuyển vị với hệ số ôn định Kann

Hình 3-15 : Sơ đồ tính toán.

Hình 3-16 : Lưới biển dang tổng thể.

Hình 3-17 : Chuyển vị tổng thé của cử bản

Hình 3-18 : Biểu

Hình 3-19 : Lưới biến dang tổng thể của bài toán tính ôn định.

Mômen của cit.

Hình 3-20 : Sự hình thành các cung trượt nguy hiểm.

Hình 3-21 : Đường quan hệ chuyển vị với hệ số ôn định Kyun

Hình 3-22 : Mặt bằng bé tri neo cho một đơn nguyên tường ke.

Tình 3-23 : Sơ đỗ lực tác dụng lên tường neo,

Hình 3-24 : Sơ đồ tinh toán.

Hình 3-25 : Lưới biển dang tổng t

Hình 3-26 : Chuyển vị tổng thể của eit bản.

Hình 3-27 : Biểu đồ Mômen của cit

Hình 3-28 : Lưới biến dang tổng thể của bài toán tính ôn định.

45 46 46

47

48

52

81 82 82 83 83 83

84

84

84

85 85 86 86

87

87 88 88 89 1 91 98 98

See

Biểu đồ Mômen của cử.

Lưới biến dang tổng thể của bai toán tính én định.

Sự hình thành các cung trượt nguy hiểm.

Sơ đồ tinh toán,

Lưới biển dạng tổng thể

Chuyển vị tổng thể của eit bản

Biểu đồ Mémen của ett

Lưới biến dang tổng thể của bai toán tính ồn định.

Sự hình thành các cung trượt nguy.

Sơ đồ tính toán

Lưới biển dạng tổng thể

Chuyển vị tng thể của cử bản

Biểu đồ Mémen của cử

Lưới biển dang tổng thể của bai toán tinh ôn định

Sự hình thành các cung trượt nguy

Sơ đồ tính toán

Lưới biến dang tổng thể,

Chuyển vị tổng thé của cử bản.

Biểu đồ Mômen của cử.

Lưới biển dang tổng thể của bai toán tính én định,

Sự hình thành các cung trượt nguy hiểm.

THONG KE CÁC BANG BIEU

“Tổng hợp các thông số chính của công tit

Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý đắt đắp và đắt nỄn

“hông số tính toán của Cử bản BTCT dự ứng lực

Giá tr hệ số Rinter áp dụng cho các lớp đắt

Bảng tổng hợp kết tinh toán chi tiết cho các mặt cất.

100 100

101

101 101 102 102 102 103 103 103

104

104

105 105 105 106 106 106 107 107 107

49 60 79 79 89

MO DAU

1, TINH CAP THIET CUA DE TAL

Hiện nay khi xây dụng các công trình ở ving đồng bằng nước ta như đồngbằng sông Hồng, sông Cửu Long và các vùng đồng bằng ven biển Miễn Trungthường gặp các loại trim tích đất yếu như đắt bin, đất c6 him lượng hữu cơ cao, đấtxét chảy, cát chảy có bÈ dày lớn Việc xử lý nén móng rất phúc tạp, tốn kém Chỉphi để xử lý nỀn móng thường chiếm ti lệ cao có lúc chiếm tới 60% giá thành công

trình

Voi các công trình có diện tích lớn như đường, bài vv, Các giải pháp

thưởng được sử dung là xử lý bằng bắc thắm, cọc cát, cọc vôi ~ cát hay cọc Ximing đất Hạn chế của các giải pháp này là : (1) Chiều sâu gia cổ hạn chế ; (2) Hiệu

quả thấp trong trường hợp chịu tải trong lớn (đặc biệt rất kém khi chịu tải trọng

ngang), mực nước ngằm cao ; (3) Th éu vật liệu thay thé đất yếu do vật gu tại chỗ

không đảm bảo yêu cầu v.v.

Trong thiết kế và thi công các công trình Thủy Lợi ven dé, sông như : Công

lấy nước, Tram bơm hay kênh, mương v.v Vig

k

ứng dụng các giải pháp xử lý về

âu và xử lý nén cũng gặp nhiều khó khăn do : (1) Công trình thường là có tảitrọng lớn (2) Dit nền có tính nén lúa cao, chiều dày của lớp đất này rit lớn hoặcđất nền là cất chây ; (3) Chịu ảnh hưởng trực tiếp của ding chây trong mùa lũ

Xử lý gia có nền bằng Cir bản Bê tông cốt thép dự ứng lực còn kha mới me

đối với Việt Nam Dây là một công nghệ đã được nghiên cứu, phát minh và ứng dụng nhiễu năm qua ở Nhật Bản và trên thé giới mang lại hiệu qua rất to lớn và

wu lĩnh vực đặc biệt là các n được áp dựng trong nl

Chính vì vậ

inh giao thông, thuỷ lợi v

„ các chủ đầu tư còn rit phân vân khi quyết định lựa chọn phương án,

mặc dù đã bị thuyết phục bởi các yêu tổ khác như : giá thành hạ, tốc độ thi công

nhanh,

Do vậy việc nghiên cứu giải pháp xử lý

đất yếu bằng cử bản bê tong cốt

kinh tế va thi công phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay là nhu cau rất thiết

thực và cấp bách

thắm mỹ cao, ễ kim soát chất lượng và khối lượng

định mai công trình bio

cầu về kỹ th

p Dự ứng lực dap ứng

1 Mục tiêu và nhiệm vụ cũa đỀ tài

+ Nghiên cứu về hình dang, đặc tỉnh kỹ thuật, iễu kiện ứng dụng, quy trình và

biện pháp thi công của công trình có sử dụng công nghệ Cừ bản bê tông cốt thép dự

ứng lực

+ Nghiên cứu tỉnh toán sự làm việc của Cir bản bé tông cốt thếp dự ứng lực

trong nén đắt yếu

Cử bản bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp phin tử hữu hạn (FEM) theo

mô hình tính máy tin,

2 Phạm vĩ nghiên cứu cña đề tâi

Dé tai tập trung nghiên cứu và áp dụng tính toán thiết kế cụ thể cho công trình

là xử lý ôn định mái cho tuyến kênh dẫn của Dự án: Nâng cá

Đàn và hệ thống kênh tại tỉnh Nghệ An

mỡ rộng cống Nam

THỊ NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

~ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của công nghệ

- Nghiên cứu phương pháp tính toán én định, ứng suất, biển dang của cử bản

bê tông cốt thép dự ứng lực.

~ Nghiên cứu phương pháp thi công và các điều kiện ứng dụng.

- Chọn công trình cụ thé để mô hình hóa tính toán.

- Phân tích, so sánh và đánh giá kết quả đạt được,

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ

cU BẢN BETONG COT THÉP DỰ UNG LỰC

1.1 GIỚI THIEU Vé CÔNG NGHỆ CU BAN BTCT DỰ UNG LỰC

1.1.1 Giới thiệu chung

ait nước ta dang trong qué trình xây dựng và phát tr

trong lĩnh vực xây dựng nói chung Do đó xuất hiện nhiều vấn dé cần có các giải

pháp mới tiền tiến dé giải quyết như

~ Hau hết các thành phổ lớn, nhỏ ở nước ta đều có sông rạch, kênh mương, ao,hồ cần định kỳ nạo vét và phải xây bờ kẻ thi mới chống được sat ở, tạo mỹ quan

iên có nhủ cầu giữ lại nước ngọt, ngăn mặn xâm

g đề

+= Những tỉnh, hình gần

nhập, ngăn tiểu cường lâm ngập các khu dân cư cin phải xây dụng hệ thấm

kết hợp với một số

và đập với các cửa cống hai chiều để đóng- mở khi cin thi

‘tram bơm dự phòng để bơm nước ra vào những lúc mưa to và triều cường dang cao.

Với công nghệ truyền thống, khi x: c công trình cầu giao thông, bến cảng, dé đập, kênh mương, kè sông, ké biển trên nén đắt yếu người ta dùng nhiều.

Cách đây hon $0 năm, Tập đoàn PS MITS UBISHI (Nhật Ban) đã nghiên cứu.

và phát minh ra công nghệ cir bản bê tông cốt thép dự ứng lực với kiểu ding hình.

học có dang lượn sóng của mặt cit it điện để thay thé các công nghệ tray thẳngtrên Với các tính năng vượt trội công nghệ này đã được sử dụng rất rộng rãi và phdbiến trên thể giới

1.1.2 Các tính năng của công nghệ cir bản BTCT dự ứng lực

Công nghệ cọc ván BTCT dự ứng lực có nhiều tinh năng vuot trội như cường

449 chịu lực cao nhờ tiết điện dang sóng và đặc, h dự ứng lực làm tăng độ cứng,

khả năng chịu lực của ván Do được sản xuất tại công xưởng theo quy trình công.nghệ tên tin của Nhật Bản nên chất lượng được kiểm soát chặt chẽ, giảm thiêuđược khuyết tật, năng suất cao, chủng loại sin phẩm đa dạng, dp ứng theo nhiều

dạng dia hình và địa chất khác nhau.

Tuổi thọ công tình cũng được nâng cao lên, bởi cọc vấn BTCT dự ứng lực

được sản xuất từ những vật liệu có cường độ cao, khả năng chịu lực tốt nên giảm được rất nhiễu trong lượng vật tr cho công trình, để thay thé cọc mới khi những coe

cũ gặp sự có Hơn nữa, cũng nhờ thép được chống gi, chống ăn mòn, không bị oxyhồa trong môi trường nước mặn cũng như nước phèn, chẳng được thẳm thấu nhờ sửdụng bằng vật liệu Vinyl cloride khá bên vững

Ngoài ra, giá thành công nghệ nảy dé chấp nhận so với công nghệ truthống, thi công nhanh, đễ ding và chính xác, không cần mặt bằng rộng, chi cin xàlan và edu, vừa chuyên chờ cấu kiện vừa ép cọc lả có thé thi công được Một truđiểm nữa là trong xây dựng nhà cao ting ding mồng cọc ép ở các thành phố, có thểdùng cọc vin BTCT dự ứng lực ép làm tường chắn chung quanh móng, để khi ép.coe, dit không bị din những phía có thé gây hư hại những công tình kế cận im nứt tường, sập 48

~ Thành phần cất liệu của bê tông gỗm :

+ Xi ming : Xi măng Porland die biệt cường độ cao,

+ Cốt liệu (cát, để): đùng loại tiêu chuẳn kích thước không lớn hon 20mm.

+ Phụ gia phụ gia ting cường độ của bêtông thuộc nhóm G Đồi với các côngtrình nằm trong môi trường mặn có thé ding thêm phụ gia chống ăn mon

+ Nước : Phải là nước sạch không có axit và các tap chất khác

5 Thép:

+ Thép chịu lực : là thép có cường độ cao thuộc nhóm SD40.

+ Thép tạo ứng suất trong bê tông: Gém các sợi cáp bằng thép loại SWPR ~7B

người thiết kế có thé dé đảng lựa chọn được kích thước cừ phủ hợp.

Kích thước cơ bản

rộng cừ bản: 996 mm.

Hình 1-1 Sản phẩm cir bản bê tông cốt thép dự ứng lực,

1.1.5 Liên kết giữa các tắm cit bản BTCT dự ứng lực

Các tắm cử bản bê ông cốt thép dự ứng lực được liên kết với nhau bằng khớp,nối âm đương lạo thành một iên kết vững chắc Để dim bảo điều kiện khit nước,đặc biết để ngăn chặn trign dé khi gặp phải vùng địa chat có hiện tượng cát din, cátchay giữa khớp nối sử dụng một vật liệu kin nước (Joint) được chế tạo bằng nhựatổng hợp có độ bén rất cao Do bằng nhựa déo nên Joint không hề gây khó khăn

trong quá trình thi công.

Hình 1⁄ “du tạo của vật liệu nước tại khớp nối của Cừ 1.L6 Tiêu chuẩn kỹ thuật cũa cừ bản BTCT dự ứng lực

Các thông số kỹ thuật của cir được quy định theo tiêu chuẩn JISA -5354

(1993) của Ủy ban tiêu chuẩn chất lượng Nhật Bản Yêu cẩu vẻ thông số kỹ thuật

cơ bản của cử được thé hiện qua cường độ bê tông [Ra] và mômen chẳng uỗn chophép của cit [M,]

ng yêu cầu [Ry] = 650-725 kg/emi

+Mômen chẳng tốn [Mc] Tay thuộc từng loại kết cấu cử

+ Cường độ bê

1.17 ặc tính kỹ thuật, kích thước tiêu chuẩn cũa các loại cir

Để thuận lợi cho công tác ứng dụng trong thực té đã nghiên cứu và sin xuấtnhiều loại cử với các thông số, đặc tính kỹ thuật vả hình dạng khác nhau tùy thuộcvào yêu cầu của mỗi công trình cụ th

"Hình 1-5 : Trọng lượng bản thân của các loại Cử bản BTCT

Ghi chú ; Mômen chó phép trong bảng trên là momen uốn đảm bảo không xảy ra

yết nứt có bé rộng lớn hơn 0,05mm bắt kể phía mặt chịu nén hay chịu kéo của Cử

1.2, CAC UNG DỤNG CÔNG NGHỆ CU BẢN BTCT DỰ UNG LỰC

1.2.1 Ứng dụng công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực trên thé giới

“Từ khi Tập đoàn PS MITSUBISHI (Nhật Bản) phát minh ra loại “eit BTCT dự

ứng lực” với những tính năng và ưu điểm vượt trội so với các giải pháp truyền

thống cũ giải pháp ndy đã được sử dụng để xây dựng rit có hiệu quả ở Nhật Bin vớinhiều lĩnh vực trong đồ chủ yếu là

+ Công trình đường giao thông, cầu cảng biễn

¬+ Kẻ bảo vệ chống xói lở bờ sông, biển

++ Tường chắn sóng, tường hướng dòng

+ Tường chống thắm trong thin đập, nén công trình thủy lợi, để bao vũng lũ

Hình 1-7 : Ứng dụng cừ BTCT dự ứng lực trong xây dựng giao thông ở Nhật Ban

1.2.2 Ứng dụng công nghệ eit bin BTCT dy ứng lực ở Việt Nam

Coe vin BTCT-DUL được ứng dụng l

1999.2001 tại cum công,

tiên tại Việt Nam khoảng nam nhiệt điện Phú Mỹ - tin Ba Rịa Vũng Tau, lâm kênh.

dẫn nước giải nhiệt cho nhà máy tube bin khí với chiều dai trên 1,000m, chiều rộng45m, chiều sâu 8,7m ~ với sự giúp đỡ của các nhà tư vấn Nhật Bản và đặc biệt sựhướng din trực tiếp công nghệ thi công lắp đặt của Nhà sáng chế ra cọc vin BTCT-DUL ~ Tiên sĩ TTOSHIMA Hiện nay kênh này vẫn bên vững và Nhật đã chuyển

giao công nghệ này cho ta

Hiện nay đặc biệt là vùng Đồng Bằng Sông Cừu Long và khu vực Nam Bộ lànhững vùng có dia hình địa chit rit phúc tạp do địa chất nền chủ yẾu là loại trimtích mềm yếu, khả năng chịu lực kém rit phi hợp để ứng dụng công nghệ này Với

những tính năng wu việt của ing nghệ này đã inh ở nước ta trong những năm qua được ứng dụng rất rộng ri với tốc độ phát tiễn nhanh và được áp dụng trên nhiều

Tĩnh vực như giao thông, thủy lợi, đê sông, đê, cảng biển v.v.

Ngay từ kh ip cận lại sin phẩm mới này, nhận ra iềm năng ứng dung rtlớn trong xây dựng các công trình hạ ting, Công ty C&T đã nghiên cứu chế tạo ứng

dung cọc vin PC, dé từ đây bình thành sự đột phá đem lại giải pháp mới cho các công trình kẻ bảo vệ bờ, chống sat 16, các bến sông, kè biển, các công trình thuỷ.

lợi Bước phát triển tiếp theo: Từ năm 2005 ~ công ty C&T đã liên doanh với tập.đoàn PS.MITSUBISHI đầu tr 01 nhà máy sản xuất Cấu Kiện Bê tông Đúc Sintrong đó cọc ván PC là sản phẩm chính chủ yếu, dip ứng nhu cầu ngảy cảng giatăng về sin phẩm này, Bén nay đã có thêm công ty Bê tông 620 Chiu Thới mua bản

quyền công nghệ và cũng đã sản xuất loại Cir thương phẩm nảy ra thị trường,

Hình 1-13 : Ứng dung Cử làm kẻ lần biển (Nhiệt điện Phú Mỹ)

Hình 1-13 : Ứng dụng Cir làm tường chin sóng kết hợp xử lý nn cho dé biển.1.3 NHỮNG VAN DE CON TON TẠI

Hiện nay công nghệ Cit vin BTCT Dự ứng lực đã được ứng dung khá rồng

rãi và phố biến ở nước ta nhưng ngoài những tỉnh năng ưu việt thi công nghệ nàyvẫn côn tồn tại một số những nhược điểm mã trong quả tỉnh thiết kế người sử dụngrit cần phải có sự quan tâm đúng mục để đảm bảo tính an toàn, khả th và kinh tẾ

cho phương dn chọn

+ Công nghệ chế tạo phúc tạp trong qua trình sản xuất đồi hỏi phải có dâychuyển và công nghệ kiểm tra, giám sit chat che

+ Thị công đồi hỏi độ chỉnh xác cao, thiết bị thi công hiện đại, máy móc thi

công khá công kénh (búa rung, búa thu lực, máy cắt nước áp lực )

+ Do phải mua bản quyển công nghệ và được sản xuất tại nhà may do đồ phải vận chuyén đến công tinh lâm cho giá thành Cừ thành phẩm vẫn côn tắt cao

+ Do cit có chiều rộng khá lớn (B=996mm) nên khó thi công theo đường

cong có bản kính nhỏ.

+ Do mặt cắt ngang cir có tiết điện khá lớn đối nên với những công trình có.địa chất nén ma lớp đắt yếu dày lại nằm hơi sâu, phía trên lại là lớp dat cửng cũng.tương đối diy thi vin đề thi công đông cử qua lớp đắt cứng cũng sẽ gặp rit nhiễuKhó khăn và tổn kém,

CHUONG 2

PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN VÀ QUY TRINH THI CONG CU’

BAN BETONG COT THÉP DỰ UNG LỰC

3.1 PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN CU BẢN BTCT DỰ UNG LUC

Tính toán thiết kế Cừ bản BTCT dự ứng lực có nhiều phương pháp khác nhau

nhưng đều với một mục đích : Lựa chon được quy mô cho kết cấu ứng với loại Cừ.bản BTCT phủ hợp để vita đảm bảo điều kiện an toàn, ôn định (cñuyẩn vị, biến

dang ) vừa phải đảm bảo điều kiện kinh t cho công trình.

Để phục vụ công việc tính toán Cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực cin các

tải liệu cơ bản sau

+ Tải liệu khảo sắt địa hình, dja chất công trình

+ Tai iệu thủy văn, thủy lve và chế độ đồng chảy ti khu vực công trình

+ Phương án b

+ Ci inh kỹ thuật của Cử bản bê tông cốt thép dự ứng lực.

Trinh ty tính toán bao gồm những bước cơ bản sau.

- Bước 1: Tổng hợp và tính toán các số liệu cin thiết phục vụ cho tính toán(các chỉ âu cơ lý của tả iu đu ch, thôn Kỹ thud của cử )

= Buse 2: Lựa chọn vàxây dụng sơ đồ tinh toán (Tinh thi công hay bằng phản mém thương mai.

~ Bước 3: Tinh toán các giá trị nội lực, biển dang và chiêu dai cừ.

- Bước 4: Phân tích và so sinh các giá trì nội lực, biển dạng với các giá tri cho

phép Nếu thỏa mãn lựa chọn loại cir giả thiết làm phương án thiết kể nếu không.

phải tính lại với phương án cử khác

- Bước 5: Thiết kể hệ thống neo, bộ phận giữ neo (Néw edn phải có)

Bước 6: Kiểm tra ôn định của cử và nền.

~ Bước 7: Kết luận.

2.1.2 Tinh toán ie định nội lực và chiều dài cir (Tính thủ công).

Theo giáo trình "Công trình Bến cảng " Việc tính toán ổn định bản thân

tường et bản dựa trên lý thuyết áp lực đất của Coulomn và Rankine Tưởng cừ bản

- Mặt đt trước và saw tường nằm ngang.

= Không xét ma sắt giữa đất và tường

- Tường xem như thẳng đứng

Các hệ số áp lực đt xác định theo các công thức

+ Hệ số áp lực đất chủ động: _K„= 1g*(45°- ø2)

+ Hệ số áp lực dit bi động: _ K,= tS? + ø2)

Trong đó : @ là góc ma sắt trong của đất

Tay thuộc loại két edu tưởng cử và đất nÊn ta có thể áp dụng phương pháp tinhtoán sau để tính thiết kế cừ bản BTCT dự ứng lực

2.1.3 Trường hợp tường cir bản không có neo

Tưởng cừ bản không neo được nghiền cứu theo sơ đồ sau đây : Theo phương

hướng tinh toán, ta xem tường cir bản làm việc sẽ xoay quanh điểm O Mực nước.

trước và sau trồng có độ cao bằng nhau nên áp lực nước tác dugn lên c sẽ cônbằng đo đó không cần xét đến trong tính toán

Để giảm áp lực đất tác động và thuận lợi cho khâu thi công, đắt phía trước tường

48 đắp trả thường được lựa chọn là đất cát, Trong trường hợp tổng quát có thể đó là

loại đất dính Ta xét 2 trường hop:

213.1 Tường cừ được đồng vào trong đất cát

-®` Xác định chiều sâu đồng cit

Biểu đồ phân bé áp lực đất thực tế theo (hình 2-15) Để thuận lợi cho việc xác,lập công thức tinh toán, ta đơn giản hóa sự phân bổ áp lực đất theo đường thẳng

theo ( Bình 2 Je),

Giá sử mực nước ở cách mặt đất một khoảng là Lạ, chiều cao là AD là L =

Lys đắt đắp sau lưng tường cừ có góc ma sắt rong là ọ ta có

PịyiLik,

i: Trọng lượng iềng của đất

Tương tự như ở độ sâu z= Lạt La ta có:p; ki + Fob) ky

‘yo: Trọng lượng diy nỗi của đất.

Áp lực đắt chủ động tác động phía trước tường rong khoảng từ D đến là:

P. Meks+ Yooka+ (Lạ = Ea) k;

Áp lực đất bi động tác động sau tường ở độ sâu z: P„ = 72ƒz = Ly ~Lolky

- ®)

Hình 2-2 : (a) Sự thay đôi biểu đồ áp lực dat ròng (b) Sự thay đổi biểu đồ momen

Ap lực rong tác dung lên tường ở độ sâu z là:

P= pa Pp = (feds 71a), = 34 = Ly ~ LaMky — k,)

Ap lực rồng p giảm din theo chiều sâu z tăng Ở độ sâu L; áp lực đất ròng bằng 0

Theo hình vẽ 2.2 (a) ta có độ Se của đường thẳng DEF có giá ti (ky ~k,) 72

Áp luc rong tại chân ci bằng

P.=p¿~p, = Ps S(ýi-li + 7l) Â, + Yo-Dlky — ky)

= (els + } 12) + poelky— ka) + Ly — ka) = ps + YoLalhy = ke)

Trong d6:ps = (Yrs + joLa)ky + yuLolky~k) và D= Ly + Lý

ĐỂ dim bảo yêu cầu ôn dinh, ta xác lập hai phương trình cân bằng tinh học:

~ Tổng lực ngang bằng 0.

- Tổng momen lấy ti điểm B bằng 0

Từ điều kiện tổng hợp lực cân bằng tụ có:

'

*,+2.(0y+p)=0

P: Tông hop ực của phần diện tích ACDE

“Từ điều kiện cân bằng moment đổi với điểm B ta có

1

Từ các phương trình trên ta xác lập được phương trình để tim Ly như sau:

HỆ+A SA MA, =A, =0

Trong đó:

Bing phương pháp “ thie dan” ta sẽ tim được giá trị Ly và xác định được D Độ sâuđồng cir thường lẤy lớn hơn độ sầu tính theo lý thuyết từ 12 ~ 15% Chiễu dải it

được xác định theo biểu thức:

Lạ =L+D (mv).

Người ta có thé xác định hệ số an toàn thông qua việc giảm hệ số áp lực bi động và tinh toán theo trình tự như rên

% Xác định nội lực của cử:

Căn cứ vào biểu đỗ áp lực đất ta có thể xác định được Moment lớn nhất xây

ra giữa điểm E và E Vi tri luc cắt iệttiêu được xác định như sau:

ers

Giá trị moment max được xác định theo công thức:

Mpax = PG' +2,)—4 Yai (ky — ka)

2.1.3.2 Tường cit đồng vào dit sét

© Xác định chiều sâu đồng cử

Trong trường hợp đồng vào đắt sét (p * 0) hoặc tinh toán dối với đắt dinh

ip lực đất

trong ngắn hạn trong kiện không thoát nước, ta có bii phan

(nhự hình 23) Phin dit Kp trên mặt đắt nạo vết được tính a dt et,

Biểu đồ áp lục dit phần phía trên mặt đắt phía sau tường tính toán nhưtrường hợp đã tỉnh bày ở trên Phần áp lực đắt ở độ sâu z lớn hơn L và trên điểm

xoay O được tính như sau:

Gif tr dp lục đất chủ động phia trước tường

Kết hợp bai điều kiện trên ta có:

P,(Pị + 1262!)

Ð?[4€ — (Ly + y;L;)]— 2DP, Gilt ral) +20

inh bậc 2 trên ta sẽ tim được giá trị chiều sâu D theo lý thuyếtlấy từ (1,4 + 1,6)D lý thụ

Giá trị moment max Muusy = Paz + 2"

2.14 Trường hợp tường cir bản có neo

Đối với tường cir bản có neo khi tinh toán ta chia ra hai trường hợp

+ Tường có neo đầu tự do.

= Tường có neo đầu ngầm

(a) Tưởng cit bản có neo đầu tự do; (b) Tường cit bản có neo đầu ngàm

2.1.4.1 Đối với tường cừ bản có neo đầu tực do

a Tưởng cit bản đồng.

c3 Xác định chiều sâu đồng ete

Tương tự như phần phân tích ở trên, biểu đổ phân tích áp lực đắt (Hình 2-4)

Ở độ sâu :z = Ly giá trị áp lực đắt chủ động là : py = y4Lak,

6 độ sâu : z= Ly + Lạ giá trị áp lực đất chủ độn Pa = (ili +Y;L;)k;

Bên dưới mat dit phía sau tương có áp lực đắt rồng bằng 0 ở độ sâu:

Ly tLe + Ly với ‡ Ly

dp sâu, 2= Ly + Ly + Lý 4Le áp lực đất rồng py = y2L (ky — Ke)

“Tương tự ta xác lập hai điều kiện cân bằng tinh học như sau:

“Tổng hợp các lực ngang bing 0: P — ` pyr, — Z =0

F: Lực kéo của thanh neo trên đơn vị chiêu đài

Hay: F Pal ky Red

“Tổng moment tại điểm O' bằng 0:

Hình 2-5: Tường cir bản có neo đầu t do déng vio dit cit

Tir phương trình trên ta tim được Ly và tir đó tìm được độ sâu chôn eit theo

lý thuyết D= Ly + Ly

Độ sâu chôn cừ thực tế lấy bằng 1,3 + 1,4 lần độ sâu chôn cừ lý thuyếtChiều dai cự thực tế xác định theo biểu thức: Lay = L + D (m)

'*ˆ Xác định nội lực trong thân cử"

Moment max xây ra ở độ siu z = Lạ đến = L + Lạ, ta xác lập được công

thức tính Z ứng với vị tí cổ lự cắt bằng 0

1 1 :

pPils— P+ pi(@ La) + RQY( = La)? = 0

Tir phương trình trên tim được Z và xác định được moment max.

Lining cit bản có neo đầu c tự do đồng vào trong đắt sét @p © 0}

Từ độ sâu z= 0 đến z = Lị + Lạ ta có.

Áp lực dit pg = 4€ = (WLy.V¿f2)

Từ điều kiện cân bằng tổng các lực theo phương ngang ta có : pp — PP = F

du kiện cân bing moment li tại điểm Ö ta có

Pilly + ta Z2 ped (+42 +3)=0

Hay ĐẹD? + 2pgD(Ly + Lạ + ,) ~2Py(Ly + Lạ = ly -2')

Tir đó ta tìm được D theo lý thuyết và moment max xảy ra ở vị trí Ly < #< L+ Lạ

và được xác định theo cách tính đã trình bảy ở trên.

lễ

Hình 2-6 : Tường cử bản có neo đầu tự do đóng vào đất sét

2.1.4.2, Tường cit bin có neo đầu ngim

Đổi với tường cừ bản đầu ngim, người ta giả thiết rằng chân cử bị ngim,Biểu đồ phân bổ áp lực đất ròng theo hình so

Phin áp lực đắt ở GBH'HF được thay thé bằng lực tập trung P" Để tính Lsngười a sử dụng phương pháp dim cân bằng [li điểm uốn của dim,

Tai đây cọc được giả định là khớp và moment bằng 0 Khoảng cách gita I vimặt đất nạo vớt là Ls

Blumn đã cho ra lời giải ~*~ theo góc ma sắt trong của đất và lập biểu đồ

để xác định.

Khi xác định được Ls, ta tích phần trên của tường và dùng phương pháp sân bằng để xác định được lực F và lự cắt P

Chiều di Ly có thể được xác định bằng cách lấy tổng moment của phần

dầm bên dưới tại điểm H bằng 0.

Chiều đải lý huyết D = Lụ + Ls Chiều di thực tế lấy bằng L2 + 1.4 lầnchiều đài D theo lý thuyết

(a) Biển đồ ấp lực (b) Biểu đồ moment

03

02

eas JÝ BW ề 40

© Xác định chiều đài Le 4) Góc ma sát của đất

Hình 2-7 : Tường cit bản có neo đầu ngàm đóng trong đất cát

2.1.5 Thiết kế ci bản BTCT dự ứng lực

Từ kết quả tinh toán nội lực ở bước tên ta sẽ chọn được loại cừ thiết kế có

diện phù hợp với moment đã tinh theo công thức

My =mk,cow Trong đó: My: moment tinh toán

mm : hệ số điều kiện làm việc

ký HỆ đồng nhất của vật liệu ctr

cơ Uing suit img uén- kéo của vậLliệu cir bản

W_ + Modon chống uốn của ễt diện cử.

Từ đó nh được giá trị mmédun g vốn W để chọn lại cit có kích thước

hình học của tiết diện cử bản BTCT dự ứng lụ thiết kế phủ hợp(W [WD

2.1.6 Thiết kế thanh neo, bộ phận

Do vit liệu cừ bản BTCT dự ứng lực có moment chống uốn hạn chế, do vay để

neo và dim ấp trờng cirđảm bảo điều kiện kin tế kỹ thuật, phần lớn ác kết cầu công trình sử dụng ei bảnBTCT dự ứng lực có 66 tí hệ hống neo

2.1.6.1 Thiết kế thanh neo

Tiết didn thanh neo

Thanh neo của cử bản BTCT dự ứng lực thường bằng thép chịu lực cường độcao hoặc bing dim BTCT chủ yếu chị lực kéo đúng tâm nên tiết diện được kiểm

tra theo khá năng đứt

Rmod

Trong đó : m: hệ số điều kiện kim việc (m 80).

{o,] : Ứng suất kéo cho phép của thanh thép.

Ry: Lục neo tỉnh toán Ry = R, kịl,

Voi: Ry: Lực neo thanh,

K, : hệ số tang lực neo do áp lục đắt (ky = 13 1.5)

1, : Khoảng cách giữa hai thanh neo

5 Chiều dài thanh neo

Chiều đãi (Lg) của thanh neo được tính theo công thức:

Las = H„ tạ[43'-g/2) + 0.851; 1g(45'rg/2)Trong đó: H, : Dộ sâu lớp đất tại đó áp lực đất bằng 0

‘Ty : Độ sâu lớp đất đến diy bản neo

.0 gốc ma sắt trong của đất

for bận Hình 2-8 : Sơ đồ tính chiều dai thanh neo

2.1.6.2 Thiết kể bộ phận giữ neo

'Bộ phận giữ neo cir bản BTCT dự ứng lực có thé là : bản neo tường neo hoặc.

sạc neo Trong thực tế kết cấu bộ phận giữ neo cử bản BTCT dự ứng lực thường là

tường neo, bản neo và cọc neo, Do thời gian có hạn nên trong luận văn chỉ để cập

‘én tính toán bộ phận giữ neo có kết cầu dạng tường neo Việc tinh toán chỉ tường neo sẽ được thể hiện cụ thé ở trong chương 3

2.1.7 Kiểm tra ôn định của tường cừ và đất nỀn

2.17.1 Kiém ta lật đối với điểm neo

Cừ có neo được 6n đỉnh nêu tống moment lật vả tổng moment giữ đối với

iéu kiện (Hình 2.9)

M,Sm.M,

Mis Bul + Hy

M, §+ T(H-hg+t) điểm neo thỏa mãn.

Trong đó: m_ : Hệ số điều kiện làm việc

AM, Tổng moment kit quanh điễm neo.

AM; : Tổng moment giữ quanh điểm ne.

E, ¡ Tổng áp lực chủ động của đất

E, : Tổng áp lục bị động của đắt

L_ :.Cính uy đồn của lực E, đối với i

§_ : Cánh tay đòn của lye E, đối với điểm neo.

1

Hinh 2-9 : Sơ đồ tính toán dn định lật tưởng cử

Hạ, : Tổng áp lực sóng tính với thời điểm day sóng chạm tường.

a: Cánh tay đồn của Hy đối với điểm neo

H: Chiều cao trước bến

Hy : Khoảng cách từ mat bến đến điểm đặt neo.

TT : Chiều sâu chôn cử

T : Lực ma sát ở mũi cit tinh cho cử có tiết diện lớn và cit cọc trụ ống

T= Quo.

Q: Trong lượng cừ

2.1.7.2, Kiém tra ổn định trượt phẳng

Trượt phẳng của cir có neo được xét đến cá khối dat giữa cir và bản neo

(Hình 1.10) điều kiện để 6n định là:

St Be ty smb, +O

Voi B, By: m — Có ky hiệu như trên, trị số m=],2

oy & hae

in toán ôn định trượt phẳng tưởng eit

W, voil= 1525 n-1, lực gây trượt trong từng nguyên tổ thứ Ï có chiều.rồng b, nằm trong lãng thể trượt chủ động của đắt do chính trong lượng bản thân G,lực dinh C, , góc trượt a, = (45°+,/2), góc ma sat trong a, của chính nguyên tổ đó.

sinh rà

Wn : Lực giữ do lăng thé bị động của bản giữ neo, cũng tinh tương tự như

W,, song cần thay ay = B= 45° + @/2

21.7.3 Kiểm tra én định trượt cung tron

a Tổng hợp tai trong

Theo tiêu chuẩn TCXDVN 28: 002, én định tổng thể tường cit được tính

theo trạng thái giới hạn Theo đó, mức độ an toàn của công tình về mặt ổn địnhchống trugt được đánh giá thông qua hệ số an toàn như sau

[Ky] : Hệ số an toàn tối thi cho phép, được tính theo Kym và m,

Ki, :Iẽsốún cậy phụ thuộc cấp công trình,

b Phương pháp tinh toan

Để tinh én định cho mới dốc dùng phương pháp tink hệ số an toản chốngtrượt theo lý thuyết cung trượt trụ tròn vẫn được ding phổ biến để đánh giá én địnhcủa các mái đốc trong các công trinh,

Nội dung của phương pháp đó như sau: Xét hai bài toán phẳng, chọn trước

một cung trượt của mái đất (hoặc của nên) và khảo sát sự cân bằng của lãng thể

trượt này (Xem như vật thé không biển dạng).

Để kiểm tra sự cân bằng của King thẻ trượt này, trước tiên người ta phânmảnh lăng thể trượt bằng các mặt song song thẳng đứng

Giả sử xót một mảnh nào đó, trong lượng ø, của mảnh (bao gém tronglượng ngoài néu có) được phân tích ra thành 2 thành phần lực g,.sina; đẩy trượt

mảnh đó, ngược lại lực cosy gây ra ma sắt geose, tự giữ mảnh đó lại Ngoài

ra, lực dinh trên đoạn cung Al; của mảnh đó 1a C.Al, cũng có tác dụng giữ nó lại Lấy moment đối với tâm trượt O ta có:

+ Moment diy trượt king thể đất

.¬

+ Moment giữ lãng thể đất:

M,

my cose +0.

Hình 2-11 : Sơ đồ tính toán ôn định trượt cung tròn

Vay ta có thể đánh giá mức độ ổn định của mái đất quan hệ số ôn định K, trị

số của nó là:

Pe R(g, tgp cosa, + C AI,

— Yr" Rg, sina,

2.18 Kết luận

Tir các kết quả tinh toa trên lựa chọn được hình thức kế cầu ph hợp cho Cit

ban bé tông cốt thép dự ứng lực các hạng mục của công trình.

3.2 QUY TRÌNH THỊ CÔNG CỪ BẢN BTCT DỰ UNG LỰC

Quy trình thi công cir bản BTCT dự ứng lực được thé hiện theo sơ đồ vẽ sau.

Chi tiết công tác thi công Cir bản bê tông cốt thép dự ứng lực theo các bước

như sau