Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Cơ chế hình thành và giải pháp hạn chế vết nứt xiên ở góc khấc dầm super-T trong giai đọan sản xuất

Ứng suất đầu dầm lầnđầu tiên được phân tích chi tiết, kết quả đã chỉ ra những nguyên nhân có thểdẫn đến sự hình thành của vết nứt tại khu vực góc khấc.. Kể từ lần đầu tiên được áp dụng c

Giới thiệu

Lịch sử phát triển của kết cấu dầm super-T

Dầm BTCT DƯL đúc sẵn super-T được các kỹ sư thiết kế ở VicRoads (Úc) phát triển từ năm 1993 và báo cáo lần đầu tiên tại Hội thảo về cầu ở Ausroads năm 1994 Dầm super-T được xây dựng từ nguyên mẫu T-Slab với nhịp khởi đầu 19m và sau đó được phát triển dần, nó đã được sử dụng phần lớn cho các cầu thuộc Dự án M2 Motorway, Tây Bắc Úc với khẩu độ từ 16 đến 38 m, chiều cao dầm từ 0.75 m đến 1.50 m [9].

Tại Việt Nam, dầm super-T được áp dụng lần đầu tiên cho công trình cầu Mỹ Thuận (1998) Từ đó đến nay, rất nhiều dự án đã sử dụng loại kết cấu này với chiều dài nhịp phổ biến là 38.2 m, hai đầu dầm có dạng cắt khấc và không cắt khấc Dầm được thi công theo phương pháp đúc sẵn và cáp dự ứng lực được căng kéo trước Hình 1.1 và 1.2 minh họa thiết kế hình học và sản phẩm sau khi hoàn thành của dầm super T đã được sử dụng cho dự án cầu Hoá an, tỉnh Đồng Nai [3].

Kể từ lần đầu tiên được áp dụng cho đến các dự án gần đây, hiện tượng vết nứt tại khu vực đầu dầm super-T vẫn tiếp tục xuất hiện trong giai đoạn sản xuất dầm, chưa thể khắc phục triệt để mặc dù đã có sự điều chỉnh thiết kế về cấu tạo, bố trí thép chống nứt.

Hình 1.1: Bố trí chung dầm super T cầu Hóa An

Hình 1.2: Kết cấu dầm super T Hóa An (2013)

Động lực cho sự phát triển

Kết cấu dầm super-T trong tương lai vẫn được tiếp tục sử dụng phổ biến tại các dự án trọng điểm giao thông, tuy nhiên các vết nứt đầu dầm xuất hiện trong giai đoạn sản xuất bao gồm: Nứt ngang bầu dưới dầm (1); Nứt xiên tiếp giáp giữa cánh và phần đặc đầu dầm (2); Nứt xiên, dọc tiếp giáp giữa cánh và sườn dầm (3); Nứt xiên ở góc khấc (4) vẫn chưa được khắc phục triệt để Các vết nứt (1), (2), (3) đã được đánh giá là không gây ảnh hưởng đến khả năng chịu lực cũng như chất lượng công trình.

Vết nứt số (4) xuất hiện sau khi khi truyền dự ứng lực, mặc dù đã có điều chỉnh thiết kế về cấu tạo, bố trí thép chống nứt khu vực đầu dầm nhưng vẫn chưa khắc phục triệt để Sau khi xuất hiện, các vết nứt xiên tại vùng góc khấc của

2 dầm super-T tiếp tục được ghi nhận và theo dõi Đến thời điểm hiện nay chưa có các báo cáo hay cảnh báo cụ thể ghi nhận ảnh hưởng tác động trực tiếp của vết nứt đến khả năng chịu lực tổng thể của dầm khi khai thác Tuy nhiên điều đó không có nghĩa tính nghiêm trọng của các vết nứt này được giảm nhẹ.

So với các loại dầm BTCT DƯL khác như dầm chữ I, T, T ngược hay dầm bản rỗng thì vết nứt này luôn là một chỉ tiêu được nêu ra khi so sánh giải pháp kỹ thuật để lựa chọn phương án kết cấu Do đó, nghiên cứu khắc phục hiện tượng nứt xiên cần thiết được thực hiện nhằm hoàn thiện hơn chất lượng của dầm, tạo ra cơ sở vững chắc cho các quyết định lựa chọn giải pháp kết cấu trong từng dự án cụ thể.

Từ những phân tích nêu trên đây là vấn đề kỹ thuật hình thành từ thực tiễn,do vậy tác giả quyết định chọn đề tài “Cơ chế hình thành và giải pháp hạn chế vết nứt xiên ở góc khấc dầm super-T trong giai đoạn sản xuất” cho nghiên cứu của mình Mục đích đưa ra được quá trình phát triển ứng suất trong giai đoạn sản xuất, từ đó góp phần xác định cơ chế hình thành vết nứt và tìm ra hướng giải quyết hợp lý.

Các nội dung nghiên cứu và tiếp cận mới của

Sau khi có hiện tượng nứt ở khu vực đầu dầm, dầm super-T đã được xem xét tính toán thiết kế và kiểm tra lại khả năng chịu lực tổng thể và cục bộ khu vực đầu dầm bởi Viện Khoa học và Công nghệ GTVT, một cơ quan nghiên cứu và thiết kế đầu ngành của Bộ Giao thông vận tải Đồng thời các dự án sau này cũng được các cơ quan Tư vấn thiết kế tính toán điều chỉnh thiết kế so với các dầm lần đầu sử dụng ở cầu Mỹ Thuận và cao tốc Sài Gòn-Trung Lương Tựu trung các thiết kế này đều có điểm chung là đặt kết cấu dầm trên 02 gối đỡ, vị trí gối đỡ trùng với vị trí gối cầu của dầm.

Luận văn này sẽ trình bày các trường hợp chịu lực của dầm dựa trên sự thay đổi cách thức và vị trí của 02 gối đỡ như Hình 1.3, sự thay đổi này phù hợp với cấu tạo ván khuôn đầu đang được sử dụng để sản xuất dầm (Hình 1.4(a)và 1.4(b)).

Trên cơ sở sẽ tiến hành giải quyết các nội dung sau:

Hình 1.3: Cấu tạo ván khuôn dầm theo phương dọc và Các sơ đồ đặt gối

• Nội dung 1: phân tích cơ chế ứng xử của dầm ngay sau khi cắt cáp truyền

4 ứng suất trước vào tiết diện nguyên của dầm Dầm sẽ chịu tải trọng bản thân, lực dự ứng lực, lực ma sát giữa ván khuôn và dầm.

• Nội dung 2: như nội dung 1 nhưng bổ sung thêm giai đoạn mô phỏng nhấc dầm ra khỏi khuôn sau khi truyền ứng lực cho riêng Trường hợp gối (2).

• Nội dung 3: trình bày kết quả mô phỏng và phân tích khả năng chịu lực tổng thể của dầm trong Trường hợp gối (2) trong giai đoạn sản xuất; so sánh ứng xử cục bộ khu vực vực đầu dầm của 04 trường hợp đặt gối.

Hình 1.4: Cấu tạo ván khuôn đầu khấc: Hình (a) - Cầu Hóa An Hình (b) - Cầu tuyến cao tốc LT-DG

Hình 1.5: Cắt cáp truyền ứng lực theo Trường hợp gối (2) tại Nhà máy Beton 6

Trường hợp gối (2) căn cứ vào tìm hiểu thực tế giải pháp thi công khi cắt cáp truyền ứng lực trước dầm super-T (Hình 1.5(a) và 1.5(b)): cắt cáp khoảng 50 đến 60% tổng số tao cáp để cân bằng với trọng lượng bản thân, nhấc dầm đủ không tiếp xúc với ván khuôn đáy, sau đó cắt toàn bộ các tao cáp còn lại và nhấc dầm ra khỏi ván khuôn.

Mục tiêu, giới hạn và cấu trúc của đề tài

Trên cơ sở hình thành đề tài nêu trên, thông qua việc nghiên cứu các đặc điểm làm việc tổng thể dầm và cục bộ khu vực đầu dầm, mục tiêu đề tài nghiên cứu tập trung giải quyết các vấn đề sau:

• Thiết lập các mô hình chịu tải của dầm super-T kéo trước trong giai đoạn sản xuất dầm: cắt cáp truyền dự ứng lực và cẩu lắp dầm ra khỏi ván khuôn mô phỏng bằng phần mềm Atena để xác định cơ chế hình thành vết nứt xiên ở góc khấc.

• Trên cơ sở các nguyên nhân hình thành vết nứt xiên ở góc khấc, đưa ra các giải pháp nhằm hạn chế sự xuất hiện vết nứt trong giai đoạn sản xuất dầm.

1.4.2 Phạm vi và giới hạn của đề tài Đối tượng nghiên cứu: dầm super-T sử dụng cho nhịp dẫn cầu Hóa An với các thông số cơ bản sau

• Phương pháp tạo dự ứng lực: theo phương pháp căng kéo trước.

• Ván khuôn thành ngoài cố định, ván khuôn thành trong di động.

• Chiều dài dầm: 38.0 m, chiều cao dầm: 1.75m.

• Phần khấc: cao 0.80m, rộng 0.89m, dài 0.85m.

Phạm vi nghiên cứu và giới hạn đề tài: đề tài được giới hạn trong giai đoạn sản xuất dầm (từ thời điểm cắt cáp truyền ứng lực trước cho đến khi dầm được cẩu ra khỏi ván khuôn), không xét ảnh hưởng các yếu tố nhiệt độ, co ngót và từ biến.

1.4.3 Bố cục của đề tài

• Chương 1 giới thiệu sơ lược về đề tài, mục tiêu và động lực nghiên cứu cũng như các hướng tiếp cận mới của đề tài.

• Chương 2 sẽ trình bày tổng quan về dầm super-T và các vết nứt của nó, các hướng xử lý vết nứt trước đó và sử dụng công cụ Atena để mô phỏng phân tích bài toán.

• Chương 3 trình bày về các giai đoạn sản xuất dầm từ đó xây dựng các dữ liệu phù hợp để mô hình hóa kết cấu, vật liệu, tải trọng, đồng thời với từng giai đoạn sản xuất sẽ được mô phỏng tương ứng thành các giai đoạn thi công trong phần mềm Atena.

• Chương 4 các kết quả nghiên cứu, quan hệ lực - ứng suất, lực - biến dạng, sẽ được trình bày để xác định cơ chế làm việc của dầm, nguyên nhân gây ra hiện tượng nứt xiên ở góc khấc đầu dầm.

• Cuối cùng là phần kết luận và các kiến nghị cho những nghiên cứu tiếp theo sẽ được nêu ra ở chương 5.

Tổng quan

Cấu tạo cơ bản dầm super-T

Ngoại trừ chiều cao (H=1.75m) được giữ nguyên thì còn lại theo Bảng 2.1 dầm super-T được thiết kế thay đổi khác nhau khá nhiều từ cấu tạo khu vực đầu dầm cho đến bố trí cốt thép thường, cốt thép dự ứng lực cũng như cường độ và cấp phối sử dụng cho bê tông dầm. Đặc biệt theo Hình 2.2, 2.3 và 2.4 có thể thấy cấu tạo góc khấc và số lượng, đường kính cốt thép xiên đã điều chỉnh thiết kế theo hướng tăng dần để đảm bảo khả năng chịu lực và chống nứt Tại vị trí đầu dầm tập trung một hàm lượng thép khá lớn, bố trí dày đặc như thực tế bố trí cho cầu Hóa An (Hình 2.1).

Vết nứt khu vực đầu dầm super T

Dạng (1) Nứt ngang bầu dưới dầm Dạng (2) Nứt xiên tiếp giáp giữa cánh và phần đặc đầu dầm

Dạng (3) Nứt xiên, dọc tiếp giáp giữa cánh và sườn dầm

Dạng (4) Nứt xiên ở góc khấc

Hình 1-3 Cấu tạo cốt thép khu vực đầu dầm

Hình 2.1: Bố trí cốt thép khu vực đầu dầm Hóa An

Bảng 2.1: Bảng tổng hợp thiết kế dầm super-T khu vực đầu dầm

Thiết kế Cầu Hóa An Cao tốc LT-DG Cao tốc SG-TL

Bê tông (Mpa) 28 ngày tuổi f c 0 C45 C50 C50

Dự ứng lực Tổng số Tao 40 40 42

Thép thường Loại thép CB400V CB400V CB400V

Chống cắt (thẳng góc) D20@100/150 D16@100 D16@100/150 Chống nứt cục bộ bầu dưới 1 lưới D20@100 1 lưới D16@100 1 lưới D16@100

Lưới xiên 2 lưới D28 6 lưới D20 2 lưới D18

6 thanh/lưới 4 thanh/lưới 6 thanh/lưới 3 lưới D16

6 thanh/lưới Lưới dọc chịu uốn 1 lưới D32 1 lưới D32 1 lưới D32

8 thanh/lưới 8 thanh/lưới 8 thanh/lưới

Cấp phối [10] [11] Xi măng (kg) 500 491

(Sika 3000-10) (Sika 3000-10) Độ sụt (cm) 18 ± 2 18 ± 2

Hình 2.2: Cấu tạo cốt thép khu vực đầu dầm Hóa An [3]

Hình 2.3: Cấu tạo cốt thép khu vực đầu dầm cao tốc LT-DG [4]

Hình 2.4: Cấu tạo cốt thép khu vực đầu dầm cao tốc SG-TL [5]

Các vết nứt dầm super-T

Trong giai đoạn sản xuất, các vết nứt thường xuất hiện và tập trung ở khu vực đầu dầm tại các vị trí đánh dấu trong Hình 2.5 Căn cứ hiện tượng nứt ở khu vực đầu dầm của các dự án gần đây (cầu Hóa An, cầu thuộc gói 2 và gói 3 đường cao tốc Long Thành - Dầu Giây) có thể phân vết nứt thành 04 dạng cơ bản sau:

Hình 2.5: Các dạng vết nứt đầu dầm super-T xuất hiện gần đây

Vết nứt khu vực đầu dầm super T

Dạng (1) Nứt ngang bầu dưới dầm Dạng (2) Nứt xiên tiếp giáp giữa cánh và phần đặc đầu dầm

Dạng (3) Nứt xiên, dọc tiếp giáp giữa cánh và sườn dầm

Dạng (4) Nứt xiên ở góc khấc

Hình 1-3 Cấu tạo cốt thép khu vực đầu dầm

Hình 2.6: Các dạng vết nứt khu vực đầu dầm super-T

2.2.1 Dạng (1) Nứt ngang bầu dưới dầm

Dạng vết nứt này xuất hiện ở khu vực bầu dưới đầu dầm, đây là nơi trực tiếp nhận lực truyền ứng suất trước từ các tao cáp Vết nứt này khá phổ biến đối với các dầm BTCT DƯL căng trước như dầm chữ I, T ngược, dầm bản rỗng, Đặc biệt vết nứt ngang bầu dưới dầm như Hình 2.6 thường xuất hiện cùng với hiện tượng bể đầu dầm khi cắt cáp truyền ứng suất trước Nguyên nhân khả dĩ nhất của hiện tượng nứt này đó là do chịu lực tập trung cục bộ quá lớn trong khi tiết diện và cốt thép chịu lực không đủ Thời điểm phát hiện vết nứt ngay sau khi

12 cẩu dầm ra khỏi ván khuôn với bề rộng vết nứt < 0.2mm và phân bố một phần hoặc hết bề rộng bầu dưới Theo đánh giá vết nứt này không còn khả năng phát triển vì không có sự gia tăng tải trọng gây nứt trong giai đoạn khai thác [12].

2.2.2 Dạng (2) Nứt tiếp giáp giữa cánh và phần đặc đầu dầm

Có thể thấy rằng vết nứt dạng này xuất hiện như là kết quả của kết cấu đầu ngàm đầu tự do chịu tải trọng kéo do ma sát khuôn và dự ứng lực của tao cáp trên cùng Bề rộng vết nứt < 0.2mm và kéo dài 100 đến 300mm Tuy nhiên cũng như Dạng (3), vết nứt này ít có khả năng phát triển vì phần cánh dầm sẽ được đổ bê tông liên hợp với mặt cầu trong giai đoạn khai thác và các tác nhân gây nứt cũng không còn xuất hiện thêm.

2.2.3 Dạng (3) Nứt xiên, dọc tiếp giáp giữa cánh và sườn dầm

Thời điểm phát hiện thường khi cẩu dầm ra khỏi ván khuôn với bề rộng vết nứt

< 0.2mm, dài 100 đến 200mm Vết nứt xuất hiện dưới nách dầm trong phạm vi phần đặc đầu dầm và vuông góc hoặc hơi xiên so với trục dọc của dầm Sự thay đổi tiết diện đột ngột từ đặc chuyển sang dạng vách mỏng của thành dầm và cách dầm có thể là nguyên nhân gây ra Vết nứt dạng (3) sẽ được giải thích rõ hơn khi tiến hành mô phỏng và có kết quả phân tích cục bộ ở các chương tiếp theo.

2.2.4 Dạng (4) Nứt xiên ở góc khấc

Khác với 03 dạng trên, vết nứt xiên có thể xuất hiện ngay sau khi cẩu dầm ra khỏi khuôn hoặc một vài tuần sau đó Đồng thời, vết nứt xiên dạng này còn chịu các tải trọng có khả năng gây nứt trong giai đoạn khai thác Bề rộng < 0.2mm với chiều dài nứt 50 đến 200mm tại vị trí góc khấc đầu dầm là đặc trưng của vết nứt xiên Dạng (4) này Đánh giá sơ bộ vết nứt xiên ở góc khấc có thể do phản lực tại gối gây ra lực cắt và mô men lên đầu khấc, đồng thời ma sát giữa ván khuôn và dầm khi cắt cáp truyền ứng lực trước cũng có thể là yếu tố cộng hưởng làm gia tăng khả năng xuất hiện vết nứt xiên này.

Hướng tiếp cận xử lý vết nứt

Dầm super-T hầu như sử dụng các công trình trọng điểm, vốn đầu tư lớn nên Bộ Giao thông vận tải đã tổ chức các cuộc họp xem xét bàn chỉ đạo cho các Viện thiết kế, cơ quan Tư vấn, đơn vị Thi công [13]; đồng thời các chuyên gia đầu ngành cũng có một số nghiên cứu khá chi tiết đưa ra biện pháp khắc phục hiện tượng nêu trên.

Thực hiện chỉ đạo của Bộ giao thông vận tải, Viện Khoa học và Công nghệ GTVT đã thực hiện đề tài cấp Bộ "‘Nghiên cứu các biện pháp xử lý nứt dầm super-T" mã số DT084035, năm 2010 Báo cáo được lập trên cơ sở phân tích dầm qua 03 giai đoạn chịu tải [14]:

1 Chế tạo dầm (tiết diện nguyên): dầm đặt lên gối cầu; chịu tải trọng lượng bản thân dầm và lực dự ứng lực.

2 Đổ bê tông bản mặt cầu (tiết diện nguyên): chịu tải trọng lượng bản thân dầm; lực dự ứng lực, tĩnh tải bản mặt cầu, bản ván khuôn, dầm ngang, lan can.

3 Hoàn thiện và khai thác (tiết diện liên hợp): chịu tải trọng lượng bản thân dầm và bản mặt cầu; lực dự ứng lực; tĩnh tải bản ván khuôn, dầm ngang, lớp phủ, tay vịn lan can; hoạt tải.

Các nội dung, kết luận liên quan đến vết nứt xiên góc khấc trong báo cáo bao gồm [15]:

1 Các vết nứt dầm super-T cắt khấc là do nguyên nhân ứng lực cục bộ, không phải do nguyên nhân co ngót; các vết nứt này không hoặc ít khả năng phát

14 triển trong giai đoạn khai thác và không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực chung của dầm theo tải trọng thiết kế.

2 Nếu không bố trí lưới thép xiên, vết nứt xiên góc khấc sẽ xuất hiện do ứng suất kéo vượt quá cường độ chịu kéo bê tông.

3 Bổ sung 02 lưới thép xiên 8 thanh D18 bố trí sát bề mặt bê tông góc khấc, nên tăng kích thước vát góc đầu khấc tối thiểu 150x150mm.

Báo cáo chỉ ra rằng cần phải bổ sung các lưới cốt thép xiên cho vị trí góc khấc để chống và hạn chế sự phát triển của vết nứt xiên, kết quả phân tích cường độ làm việc của các lưới thép như thể hiện ở Hình 2.7.

Hình 2.7: Mô hình chống - giằng phân tích ứng suất cục bộ khu vực đầu dầm [6]

Phương pháp phân tích ứng suất dầm super-T

Đối với các dầm giản đơn thông thường có 03 giải pháp tính toán thiết kế:

• Tính toán thủ công: tính toán nội lực và kiểm toán khả năng chịu lực của dầm bằng các công thức theo các tiêu chuẩn, tài liệu kỹ thuật; việc tính toán này thực hiện hoàn toàn bằng thủ công trên các bảng tính excel Ưu điểm của phương pháp này cho kết quả nhanh về khả năng chịu lực tổng thể của dầm, tuy nhiên khi cần kiểm toán cục bộ tại môt số vị trí không thể thực hiện được do không có tiêu chuẩn, tài liệu chỉ dẫn cụ thể hoặc không thể mô hình hóa để có thể thực hiện tính toán.

• Tính toán tự động: dầm được mô hình và phân tích bằng các phần mềm kết cấu (RM, Midas, ) Phương pháp này có thể kiểm toán chính xác khả năng chịu lực tổng thể và cục bộ, tuy nhiên phải mất nhiều thời gian mô hình hóa kết cấu.

• Tính toán bán tự động: đây là giải pháp kết hợp 02 giải pháp trên để giải quyết công tác thiết kế dầm, có thể thực hiện phân tích nội lực bằng các phần mềm kết cấu và sau đó tiến hành kiểm toán khả năng chịu lực bằng thủ công hoặc ngược lại.

Dầm super-T có thể thực hiện tính toán khả năng chịu lực tổng thể bằng cả 03 phương pháp trên nhưng để phân tích trạng thái ứng suất cục bộ khu vực đầu dầm đặc biệt là tại góc khấc bằng phương pháp tính toán thủ công sẽ cho kết quả thiếu chính xác và không phản ánh đúng ứng xử của kết cấu Do đó, sử dụng các phần mềm kết cấu để phân tích ứng suất, biến dạng khu vực đầu dầm là giải pháp khả thi nhất; tuy nhiên, các phần mềm này phải có khả năng đáp ứng các yêu cầu sau:

• Về mặt kết cấu: tất cả các thành phần cấu thành nên dầm phải được mô phỏng vào quá trình chịu lực Các thành phần này bao gồm bê tông dầm, cốt thép thường và cốt thép dự ứng lực trong dầm.

• Mô hình vật liệu: các mô hình vật liệu mô phỏng cho bê tông và cốt thép phải cho kết quả ứng xử tin cậy và phản ánh đúng bản chất vật liệu sử dụng trong thực tế Đối với các phần mềm kết cấu thông thường hiện nay hầu hết chỉ tích hợp mô hình đàn hồi trong phần khai báo vật liệu, mô

16 hình này chỉ gần như phù hợp với các loại cốt thép còn bê tông dầm sẽ có khả năng cho kết quả chưa đáng tin cậy.

Mô hình vật liệu cho bê tông

Bê tông là vật liệu composite được hình thành bởi sự kết hợp của cát, đá, xi măng, phụ gia, Xét ở cấp độ vĩ mô bê tông được coi là vật liệu đồng nhất và đẳng hướng Tuy nhiên ở các cấp độ thấp hơn bê tông là một cấu trúc không đồng nhất bao gồm các pha rắn, lỏng, khí Dưới tác dụng của ngoại lực, ứng suất phân bố trong bê tông không đồng đều và cơ chế phá hoại ở một số vùng cục bộ sẽ khác nhau Điều này dẫn đến bê tông có ứng xử rất phức tạp ở các trạng thái ứng suất hỗn hợp như nén-kéo, cắt-kéo,

Vì tính phức tạp của cấu trúc nên hiện nay có rất nhiều mô hình cho vật liệu bê tông Một số mô hình điển hình như sau:

1 Mô hình đàn hồi tuyến tính: đây được xem là mô hình đơn giản nhất với định luật Hook là cơ sở của mô hình này.Theo đó ứng xử của bê tông được xem là hoàn toàn đàn hồi, không xét đến tính phi tuyến ở trước và sau đỉnh đường cong phá hoại [2] Ưu điểm của mô hình là tính đơn giản và dễ áp dụng cho các bài toàn mà vật liệu chỉ được khai thác trong miền đàn hồi, tuy nhiên kết quả tính toán rõ ràng là không đáp ứng yêu cầu khi vật liệu vượt ra ngoài miền đàn hồi hoặc với cấu trúc vật liệu có tính đồng nhất không phải là tuyệt đối như bê tông.

2 Mô hình đàn dẻo: nhóm mô hình này thích hợp với tính toán bằng phương pháp PTHH vì môi trường luôn là liên tục Các giả thiết chính của nhóm mô hình này là ứng xử dòn khi bê tông chịu kéo và ứng xử đàn hồi dẻo khi chịu nén Mô hình này đặc biệt quan tâm đến ứng xử chịu nén của bê tông,tuy nhiên vì bỏ qua tính phá hủy của bê tông nên mô hình này không tính đến sự giảm mạnh của cường độ bê tông bị phá hủy, đặc biệt mô hình này yếu với bê tông cường độ cao vì không xét tính dòn của vật liệu [16].

3 Mô hình dựa trên cơ học vi mô: mô hình này cố gắng phát triển quan hệ ứng suất- biến dạng vĩ mô từ các cơ chế của cấu trúc vi mô Mô hình phổ biến đang áp dụng thực tế là mô hình Microplane được đề xuất bởi Bazant và các cộng sự Ưu điểm chính là Microplane được xây dựng trên các vectơ và tự động đáp ứng các hằng số tenxơ yêu cầu Vì xét đến cấu trúc vi mô nên khối lượng tính toán và lưu trữ rất lớn (4 đến 10 lần so với các mô hình khác) là nhược điểm của mô hình này [2].

Công cụ phân tích kết cấu dầm super-T

2.6.1 Giới thiệu chung về Atena

Atena là bộ phần mềm chuyên phân tích kết cấu phi tuyến dựa trên lý thuyết phần tử hữu hạn được phát triển bởi Cervenka Consulting, gồm 06 module:

Static 2D và 3D, Creep 2D và 3D, Temperature 2D và 3D Đặc biệt Atena cung cấp các công cụ đặc biệt để mô phỏng kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, trong đó nổi bật là đa dạng các mô hình vật liệu cho bê tông.

Hình 2.8 thể hiện giao diện của module Static 3D được thiết kế cho phân tích phi tuyến phần tử khối với các công cụ đặc biệt để xử lý các vấn đề của kết cấu bê tông và bêt tông cốt thép Chương trình có 03 phần cơ bản [1]:

1 Pre-processing: mô hình hóa hình học kết cấu (phần tử khối cho bê tông và phần tử thanh cho cốt thép), khai báo vật liệu, tải trọng và điều kiện biên, chia lưới phần tử hữu hạn, cài đặt các thông số phân tích.

2 Analysis: phân tích bài toán căn cứ các số liệu nhập ở Pre-processing

3 Post-processing: kết quả phân tích được trình bày thông qua biểu đồ và số học, biểu diễn bằng biểu đồ quan hệ giữa ứng suất – biến dạng, lực – chuyển vị để xác định ứng xử kết cấu ở mỗi cấp tải trọng đặt trước.

Hình 2.8: Phần mềm Atena - Giao diện module Static 3D

2.6.2 Mô hình vật liệu trong Atena

Cũng giống như các phần mềm phân tích kết cấu khác, Atena được xây dựng phương pháp phân tích bài toán kết cấu trên cơ sở lý thuyết của phần tử hữu hạn Tuy nhiên, điểm khác biệt trong Atena là xây dựng các mô hình vật liệu ứng dụng mạnh cho kết cấu bê tông và bê tông cốt thép trong đó đặc biệt là mô hình vật liệu Microplane.

Mô hình Microplane M4L có khoảng 33 thông số, bao gồm 2 thông số vật liệu - mô đun đàn hồi E, hệ số Poissonν và 31 thông số được xác định ở cấp độ vi mô - k 1 → k 4 , c 1 → c 27 Các thông số k và cxác định quan hệ cường độ và chuyển vị đặc trưng cho một loại bê tông cụ thể Ngoài E và ν, các thông số k và c không có ý nghĩa vật lý Chúng được xác định thông qua việc nội suy sao cho phù hợp với các dữ liệu thực nghiệm.

Hình 2.9 cho thấy sự khác biệt của mô hình Microplane so với các mô hình vật liệu khác khi không mô tả các quan hệ ứng suất - biến dạng trực tiếp ở cấp độ vĩ mô mà phải thông qua các thành phần ứng suất - biến dạng vi mô [2] Đồng thời các thành phần biến dạng trên một phân tố trong môi trường Microplane được xét cho 21, 28, 37 hoặc 61 mặt (Hình 2.10thể hiện cho 21 mặt) thay vì chỉ 06 mặt như các mô hình vật liệu khác.

Hình 2.9: Nguyên lý tính toán ứng suất vĩ mô từ biến dạng vi mô của mô hình

Hình 2.10: Các thành phần biến dạng trên mặt Microplane [7]

2.6.3.1 Các thành phần biến dạng vi mô [2]

Theo điều kiện liên kết động học, lý thuyết Microplane giả định rằng vectơ biến dạng pháp tuyến vi mô ε N và vectơ biến dạng tiếp tuyến vi mô ε T là hình chiếu của tenxơ biến dạng vĩ mô ε ij trên mỗi Microplane (hình 2.11).

Vectơ pháp tuyến ε N được xác định theo công thức (với N ij = n i n j ): ε N = N ij ε ij (2.1)

Hình 2.11: Phân tích tenxơ biến dạng trên một Microplane ε N = ε V + ε D (2.2)

Thành phần biến dạng khối ε V là đặc trưng cho trạng thái thủy tĩnh của bê tông, được xem như một hằng số (với δ ij là tenxơ đơn vị hạng 2): ε V = ε ij δ ij

Thành phần tiếp tuyếnε T được phân tích thành hai thành phần theo hai phương vuông góc l và m trên mặt phẳng: ε M = M ij ε ij (2.4) ε L = L ij ε ij (2.5)

2.6.3.2 Quan hệ ứng suất-biến dạng trong mô hình Microplane [2]

Các quan hệ ứng suất-biến dạng ở cấp độ vi mô chính là quy luật cơ bản trong mô hình Microplane Ứng xử của bê tông trên mỗi mặt Microplane được chia thành hai trạng thái:

• Ứng xử đàn hồi khi ứng suất nằm trong vùng biên giới hạn hoặc đang trong tình trạng dỡ tải hoặc gia tải lại (unloading and reloading)

• Ứng xử sẽ ở trạng thái phi đàn hồi (inelastic) khi ứng suất nằm trên vùng biên giới hạn.

Lý thuyết và các tính năng ứng dựng mô hình Microplane đã được các tác giảBùi Đức Vinh và Lê Nhựt Trường trình bày khá chi tiết và đầy đủ trong cácLuận văn của các tác giả [2] [7] Trong nội dung luận văn này chỉ tập trung vào phần ứng dụng phần mềm nhưng có kiểm soát đối chứng kết quả phân tích với số liệu lý thuyết và thực nghiệm.

Kết luận

Sự điều chỉnh cũng như thay đổi thiết kế về bố trí cốt thép, cấu tạo khu vực đầu dầm chưa thể khắc phục và hạn chế triệt để sự xuất hiện vết nứt tại khu vực đầu dầm Để phân tích ứng xử cục bộ khu vực đầu dầm cần phải sử dụng mô hình vật liệu bê tông và công cụ phân tích phù hợp, trong đó mô hình Microplane M4 cho bê tông và phần mềm Atena để phân tích kết cấu bê tông cốt thép là giải pháp khả thi.

Mô phỏng và Phân tích kết cấu dầm super-T

Các giai đoạn sản xuất dầm

Theo quy trình sản xuất dầm supper T hiện đang được áp dụng rộng rãi tại các nhà máy và công trường, trình tự các bước sản xuất dầm có thể tóm tắt như sau [17–20]:

1 Lắp đặt cốt thép và dự ứng lực trên bệ.

2 Căng cáp dự ứng lực.

3 Lắp đặt khuôn trong (khuôn ngoài cố định ở bệ đúc).

4 Đổ bê tông theo từng lớp (thông thường 3 lớp) và bảo dưỡng.

5 Tháo ván khuôn trong khi bê tông đạt cường độ cho phép cắt cáp (90%f c 0 ). 6 Cắt cáp ứng suất trước và nhấc dầm ra khỏi khuôn.

7 Hoàn thiện và chuyển ra bãi sản phẩm.

Căn cứ vào các bước sản xuất cơ bản trên có thể mô tả quá trình sản xuất dầm thành 04 giai đoạn sản xuất, chi tiết cho từng giai đoạn sản xuất và sự hình thành các lực tác dụng lên sản phẩm được sẽ đề cập ở phần tiếp theo.

3.1.1 Giai đoạn sản xuất thứ 1

Trong giai đoạn này, cốt thép dự ứng lực sẽ được căng đến lực thiết kế P (thông thường giá trị lực P tương ứng với ứng suất căng từ 0.70 đến 0.75 giới hạn bền của cáp) Trình tự căng theo như qui định của các chỉ dẫn kỹ thuật hoặc tiêu chuẩn với các cấp độ lực0.2P → 0.5P → 0.8P → 1.0P [21] Thông thường vì căng trước thực hiện trên bệ cố định (Hình 3.1) và để đẩy nhanh thời gian thi công, cáp được căng 0.2P → 1.0P Quá trình căng cáp được kiểm soát bằng độ giãn dài tương ứng với từng cấp lực, nếu bị mất mát ứng suất do thiếu hụt độ giãn dài thì phải tiến hành căng vượt nhưng giá trị này không vượt quá 1.05P và giới hạn cho phép của cáp.

Cốt thép thường được đặt sẵn vào khuôn trước khi căng cáp, sau khi hoàn tất quá trình căng cáp sẽ tiến hành lắp đặt cốt thép thường đúng vị trí thiết kế.

Hình 3.1: Giai đoạn sản xuất thứ 1 - Căng cáp, lắp đặt cốt thép

3.1.2 Giai đoạn sản xuất thứ 2

Cấu tạo ván khuôn đối với dầm super-T bao gồm: ván khuôn thành ngoài cố định, ván khuôn thành trong (lõi khuôn) có thể rút ra được như thể hiện Hình 3.2, theo chiều dọc sân đúc bố trí 02 bộ ván khuôn (sản xuất 02 dầm cho một chu kì) Lắp đặt ván khuôn trong được thực hiện sau khi đã hoàn thành thi công và nghiệm thu lắp đặt cốt thép thường

Hình 3.2: Cấu tạo ván khuôn của dầm super-T Đổ bê tông dầm được thực hiện bằng xe bê tông chuyên dùng, thời gian đổ trong khoảng 03 tiếng Đầm lèn bê tông được sử dụng kết hợp giữa đầm rung và đầm dùi, đầm rung bố trí trong ván khuôn lõi với bán kính đầm thông thường khoảng 3m Tại khu vực đầu dầm sử dụng các loại đầm dùi đường kính nhỏ D30 để đảm bảo độ đặc chắc cho bê tông.

Hình 3.3: Giai đoạn sản xuất thứ 2 - Đổ bê tông dầm

3.1.3 Giai đoạn sản xuất thứ 3

Bê tông được bảo dưỡng ẩm trong điều kiện tự nhiên cho đến khi đạt cường độ cho phép cắt cáp truyền ứng lực trướcf ci 0 = 40 MPa (mất khoảng 2 đến 3 ngày).

Khi bê tông đạt cường độ cho phép, tiến hành tháo dỡ ván khuôn trong và cắt cáp truyền ứng suất trước vào dầm Cắt cáp được thực hiện bằng gió đá (Hình

3.4), cắt các tao cáp từ ngoài vào trong, từ trên xuống dưới và phải tuyệt đối đảm bảo các điểm cắt trên mỗi tao cáp được cắt đồng thời.

Hình 3.4: Giai đoạn sản xuất thứ 3 - Cắt cáp truyền ứng lực vào dầm

Hình 3.5: Biểu đồ quan hệ cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi với các cấp phối bê tông khác nhau

Tham khảo kết quả thử nghiệm đối với bê tông C38 của Công ty Cổ phần Beton 6 (Hình 3.5) cho thấy tùy thuộc loại cấp phối sử dụng (hàm lượng xi măng, loại phụ gia) sẽ cho kết quả khác nhau về cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi.

Cường độ chịu nén thực tế luôn lớn hơn cường độ chịu nén thiết kế, tuy nhiên mô đun đàn hồi tương ứng nhỏ hơn so với trị số thiết kế từ 10 đến 15% trong

26 khoảng thời gian 3 ngày tuổi bê tông Chênh lệch giữa mô đun đàn hồi tính toán và thực tế giảm đáng kể ở thời điểm 7 ngày.

3.1.4 Giai đoạn sản xuất thứ 4

Ngay sau khi cắt cáp, dầm được cẩu ra khuôn thông qua 02 móc cẩu Trọng tải cẩu phải đảm bảo nhấc được tải trọng bản thân dầm (70 tấn) và ma sát giữa thành khuôn với bê tông dầm, theo Hình 3.6 dầm được nhấc bằng 02 cầu trục với sức nâng của một cầu trục là 50 tấn Sau khi nhấc ra khỏi khuôn, dầm được hoàn thiện bề mặt và đưa ra bãi tồn trữ Ván khuôn được vệ sinh chuẩn bị cho một chu kỳ đúc tiếp theo.

Hình 3.6: Giai đoạn sản xuất thứ 4 - Cẩu dầm ra khỏi ván khuôn và hoàn thiện

Mô hình các giai đoạn sản xuất dầm

Tổng quát quá trình sản xuất dầm super-T được mô hình như Hình 3.7 Trong giai đoạn sản xuất 1 và 2 sẽ không được mô phỏng vì thực tế bê tông dầm đang hình thành cường độ chưa chịu tác dụng của các ngoại lực đang xét, chỉ đang chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, co ngót và các yếu tố môi trường khác nhưng các yếu tố này lại không nằm trong phạm vi nghiên cứu Khi cắt cáp truyền ứng suất trước (giai đoạn 3), dầm mới bắt đầu chịu tác dụng Do đó, có thể chia thành 02 giai đoạn thi công (construction stage) trong Atena như sau:

1 Giai đoạn 1: Truyền ứng suất trước vào dầm

• Giai đoạn 1.1: Lực tác dụng gồm trọng lượng bản thân dầm, 60% dự ứng lực, lực ma sát giữa ván khuôn và dầm (Đặt 60% dự ứng lực để cân bằng với trọng lượng bản thân dầm, nếu không đặt trước một giá trị dự ứng lực sẽ dẫn đến dầm bị phá hoại khi kê trên 02 gối)

• Giai đoạn 1.2: bao gồm tải trọng trong giai đoạn 1.1 và lực tác dụng đặt mới gồm 40% dự ứng lực

2 Giai đoạn 2: Cẩu dầm ra khỏi ván khuôn Bao gồm tải trọng tác dụng trong giai đoạn 1 và Lực tác dụng đặt mới gồm lực (mô phỏng) nhấc dầm ra khỏi ván khuôn.

Ghi chú: Lực ma sát giữa ván khuôn và dầm thay đổi sẽ được mô phỏng như một lò xo có chiều và độ lớn thay đổi tùy thuộc vào phản lực tác dụng.

Hình 3.7: Mô hình các giai đoạn sản xuất dầm

Mô phỏng và phân tích kết cấu dầm

Trong nghiên cứu này, kết cấu dầm super-T của dự án cầu Hóa An (vượt sông Đồng Nai được xây dựng năm 2013) sẽ được dùng để mô phỏng với các thông số liệt kê ở Bảng 3.1, kích thước chi tiết và dạng hình học của dầm được thể hiện ở Hình 3.8.

Bảng 3.1: Bảng thông số cơ bản dầm super-T (cầu Hóa An)

Thông số Đơn vị Giá trị Ghi chú

Cường độ bê tông 28 ngày tuổi MPa 45 Cường độ bê tông khi cắt cáp MPa 40

Tổng số tao cáp DƯL tao 40

Hình 3.8: Kích thước cơ bản dầm super-T Hóa An

3.3.2 Mô hình lưới phần tử hữu hạn Để tránh các yếu tố phức tạp liên quan đến quá trình sinh lưới phần tử hữu hạn, một số chi tiết làm đẹp của dầm thực sẽ được loại bỏ trong mô hình Điều này gúp giảm khối lượng tính toán và thuận tiện hơn khi dựng mô hình trong môi trường 3D Tuy nhiên, các sai khác này ảnh hưởng không đáng kể đến ứng xử tổng thể, khả năng chịu lực của dầm cũng như không làm sai lệch kết quả phân tích Các chi tiết bị loại bỏ như sau:

• Các góc vát chống mẻ cạnh (20x20)mm;

• Các góc vát của dầm ngang;

• Các khấc kê (30x30) để đặt ván khuôn bê tông đổ bản mặt cầu.

Do kết cấu có tính đối xứng và để giảm khối lượng tính toán, mô hình phân tích sẽ được xây dựng cho 1/2 dầm Bê tông dầm sẽ được mô hình như các phần tử khối ba chiều (3D solid) như Hình3.9(a), cốt thép thường và dự ứng lực sẽ được khai báo như là các phần tử thanh 1 chiều (Hình 3.9(b)).

Hình 3.9: Mô phỏng phần tử bê tông và cốt thép dầm

Sau khi tất cả các kích thước hình học đã được chuyển vào mô hình, dầm sẽ tiếp tục được phân chia thành các lưới phần tử hữu hạn (mesh) Đối với dầm bê tông cốt thép việc phân chia lưới sẽ được thực hiện qua 02 giai đoạn: đầu tiên,phân lưới cho phần tử solid 3D (bê tông) sẽ được thực hiện trong pre-processor,

Hình 3.10: Mô phỏng cốt thép khu vực đầu dầm trong bước này các thanh thép thường và dự ứng lực vẫn sẽ là các đối tượng hình học; Trong giai đoạn phân tích, các thanh thép sẽ được định nghĩa là các phần tử thanh được chôn sẵn (embedded elements) trong phần tử solid 3D bê tông.

Atena có 03 kiểu phần tử cơ bản là khối hộp (brick, hexahedra), tam giác (quadratic)và tứ diện (tetrahedra) như Hình 3.11

Hình 3.11: Phần tử hexahedra, quadractic và tetrahedra

Chia lưới phần tử cần đảm bảo phần tử cơ bản phù hợp với kích thước hình học của dầm, số lượng phần tử đủ lớn để làm mịn lưới Đối với dầm super-T sẽ được sử dụng phần tử hexahedra để chia lưới Kết quả lưới phần tử hữu hạn thể hiện ở Hình 3.12, 3.13 và 3.14(a), 3.14(b).

Hình 3.12: Chia lưới dầm super-T: 2139 thanh thép, 1260 phần tử hexahedra, 5425 nút

Hình 3.13: Mô hình lưới phần tử

Hình 3.14: Phân lưới khu vực đầu dầm

3.3.3 Mô hình vật liệu cho bê tông

Trong phần mềm Atena hỗ trợ nhiều mô hình vật liệu cho bê tông khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất và đặc tính thực tế của từng loại Trong nghiên cứu này, mô hình vật liệu Microplane M4 [2] sẽ được áp dụng Mô hình này bao gồm tổng cộng 27 thông số, trong đó có nhiều thông số không thể xác định từ thực nghiệm Để đảm tính chính xác của bài toán mô phỏng, các thông số mô hình vật liệu sẽ được hiệu chỉnh với mẫu trụ tròn kích thước (φ150mm × H300mm), cường độ f ci 0 = 40M P a Ứng xử của mẫu ở cấp độ vật liệu được so sánh với Ceb-fip 90 [8].

CEB FIP 90 CC3DCementitious CC3DNonLinCementitious2 CC3DNonLinCementitious3

Hình 3.15: (a) Kết quả mô phỏng thí nghiệm nén đơn (b) Mẫu mô phỏng thí nghiệm

Phương trình biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng cho bê tông (Ceb-fip 90) được biểu diễn theo công thức như sau:

+ 2 ε c,lim ε cl − E E ci cl i ε c,lim ε cl

E ci : mô đun tiếp tuyến (MPa).

E cl = f cm /0.0022: mô đun cát tuyến (MPa). σ c : ứng suất nén bê tông (MPa). c: biến dạng nén bê tông. c = -0.0022 f cm : ứng suất nén cực hạn (đỉnh đường cong chịu nén) bê tông.

Căn cứ kết quả mô phỏng thí nghiệm từ Hình 3.15(a) với các mô hình vật liệu khác nhau, có thể nhận xét như sau:

• Hầu hết các mô hình vật liệu (Atena và Ceb-fip 90) đều cho thấy mẫu bị phá hủy khi cường độ bê tông f’ ci = 40MPa và biến dạng nén xấp xỉ đạt ngưỡng = 0.003, điều này phù hợp với lý thuyết phá hoại của bê tông.

• Trước khi phá hoại,biểu đồ Quan hệ ứng suất - biến dạng thể hiện các Mô hình vật liệu có cùng độ dốc (cùng Mô đun đàn hồi) Tuy nhiên, nhánh đường cong sau khi phá hoại được phân tán tùy thuộc vào từng Mô hình vật liệu khác nhau và sẽ khác so với đường cong lý tưởng theo CEB-FIP 90.

• Mô hình vật liệu Microplane có Quan hệ ứng suất - biến dạng gần như trùng khớp với CEB FIP 90 trước khi bê tông phá hoại và gần bám theo nhánh bên phải so với các mô hình vật liệu còn lại.

Do đó sẽ sử dụng mô hình vật liệu Microplane để khai báo cho bê tông dầm với các thông số cơ bản như trong Bảng 3.2.

Bảng 3.2: Thông số cơ bản của Mô hình Microplane sử dụng cho bê tông dầm

Thông số Đơn vị Giá trị

Cường độ chịu nén f ci 0 MPa 40 Mô đun đàn hồi E c MPa 34129

Khối lượng riêng γ c kN/m 3 25 Số mặt Microplane NP 21

Cốt thép thường được ứng xử như các phần tử thanh chôn sẵn trong khối solid bê tông khi phân tích kết cấu, giữa bê tông và cốt thép được xem như dính bám lý tưởng Để đơn giản khi mô hình và cũng nhằm hạn chế lỗi khi phân tích, cốt thép sẽ được bỏ qua bán kính uốn, xem thép như các thanh thẳng Cốt thép thường sử dụng là loại cốt thép gân phù hợp TCVN 1651-2008, giới hạn chảy 400MPa [22] với quan hệ ứng suất - biến dạng giả thiết theo mô hình đàn - dẻo lý tưởng như trong Hình 3.16(a) Đồng thời, giữa cốt thép thường và bê tông được xem như là dính bám tuyệt đối.

Hình 3.16: (a) Quan hệ ứng suất - biến dạng của cốt thép thường (b) Quan hệ ứng suất - biến dạng của cốt thép dự ứng lực

Tổng cộng sẽ có 05 loại đường kính thép khác nhau được sử dụng Thông số cơ bản và kết quả mô hình được biểu diễn trong Bảng 3.3 và Hình 3.17.

Bảng 3.3: Bảng thông số kỹ thuật cốt thép

Loại thép Thép thường Thép (cáp) dự ứng lực

Mô đun đàn hồi E s MPa 200000 197000

Hình 3.17: Mô hình cốt thép thường

3.3.5 Cốt thép dự ứng lực (cáp dự ứng lực)

Cũng như cốt thép thường, thép dự ứng lực được ứng xử như các phần tử thanh chôn sẵn trong khối solid bê tông và thép dự ứng lực được xem như dính bám lý tưởng (truyền 100% ứng lực trước) và tuân theo mô hình đàn - dẻo lý tưởng (Hình 3.16(b)).

Các tao cáp dự ứng lực gồm có tao dính bám và tao không dính bám với bê tông, vị trí và chiều dài dính bám của từng tao cáp được chi tiết trong Hình3.18 Tao không dính bám được bọc trong ống nhựa PVC trong một khoảng (L) từ đầu dầm và được sử dụng băng keo để bịt kín, khi cắt cáp thì các tao này không truyền ứng lực trước vào dầm, không tham gia vào quá trình chịu lực của dầm Do đó, trong Atena chỉ cần khai báo các đoạn tao cáp dự ứng lực có dính bám với bê tông.

Hình 3.18: Bố trí cốt thép dự ứng lực dầm super-T Hóa An

Cáp dự ứng lực sử dụng cho Dự án và khai báo trong mô hình Atena với các thông số kỹ thuật được thể hiện trong Bảng 3.3, chi tiết như sau [23]:

• Cáp phù hợp tiêu chuẩn ASTM A416 có độ tự chùng thấp, tao xoắn 7 sợi đường kính danh định 15.24mm và diện tích cáp A ps = 140mm 2

• Cường độ kéo đứtf pu = 1860M P a, Cường độ chảyf py = 1670M P a, Mô đun đàn hồi E ps = 197000M P a.

• Lực căng cho 01 tao cáp P = 195kN (0.75f pu ). Lực căng cáp(dự ứng lực) sẽ được trình bày ở mục tải trọng tác dụng.

3.3.6 Tải trọng và Giai đoạn thi công cho Trường hợp gối 2

3.3.6.1 Các loại tải trọng tác dụng

Tải trọng bản thân dầm

Tải trọng bản thân dầm lấy đúng bằng khối lượng riêng của bê tông 0.025 M N/m 3 ( 2.5T /m 3 ).

Hiệu chỉnh mô hình

Kết quả phân tích của bài toán sẽ được so sánh với các giá trị thực nghiệm, lý thuyết để có các điều chỉnh hợp lý số liệu đầu vào nhằm đảm bảo rằng kết quả phân tích phản ánh chính xác hoặc tương đối chính xác so với ứng xử của kết cấu trong thực tế Do đó, các dữ liệu ban đầu (input data) rất quan trọng, phải được quản lý chặt chẽ và lựa chọn các trị số tin cậy nhất Mô hình sẽ được so sánh và hiệu chỉnh cụ thể như sau:

• Mô phỏng một viên mẫu bê tông hình trụ tròn (φ150mm × H300mm) chịu nén đơn trục So sánh và hiệu chỉnh kết quả từ Atena so với đường cong Quan hệ ứng suất - biến dạng của Ceb-fip 90 Từ đó, lựa chọn thông số và mô hình vật liệu bê tông phù hợp nhất trong Atena để khai báo cho bê tông dầm (Kết quả so sánh đã trình bày Mục 3.3.3).

• So sánh độ vồng của dầm, ứng suất thớ trên và thớ dưới của dầm tại các vị trí 0.5h, L/4, L/2 (h: chiều cao dầm, L: chiều dài dầm) sau khi cắt cáp truyền ứng lực giữa kết quả từ Atena và tính toán lý thuyết để đánh giá tổng thể độ tin cậy kết quả phân tích của Atena (Kết quả so sánh trình bày Mục 4.1).

Kết luận

Căn cứ vào số liệu so sánh có thể thấy mô hình vật liệu Microplane M4 cho kết quả phù hợp với đường cong Quan hệ ứng suất - biến dạng tương ứng trongCeb-fip 90 Đối với các số liệu ban đầu khác của bài toán (lưới phần tử, mô hình vật liệu cốt thép, tải trọng tác dụng và điều kiện biên) sẽ được kiểm chứng và hiệu chỉnh khi có kết quả phân tích ở chương tiếp theo.

Kết quả phân tích dầm super-T

Kết quả phân tích tổng thể dầm

Trong phần này sẽ trình bày một số kết quả phân tích dầm super-T bằng Atena và so sánh với kết quả tính toán lý thuyết dầm theo tiêu chuẩn thiết kế hiện hành Các chỉ tiêu so sánh này bao gồm độ vồng và ứng suất tại các mặt cắt đặc trưng, trong đó các giới hạn ứng suất cho phép của bê tông được lấy 22TCN 272-05 như sau: Ứng suất cho phép về nén σ = −0.60f ci 0 (4.1) Ứng suất cho phép về kéo σ = 0.58p f ci 0 (4.2)

Kết quả so sánh giữa số liệu từ mô hình và số liệu lý thuyết trong phần phân tích tổng thể dầm sẽ làm cơ sở tin cậy để đánh giá ứng xử cục bộ của khu vực đầu dầm, đặc biệt là ở vị trí góc khấc.

4.1.1 Độ chuyển vị - Độ vồng dầm

Hình 4.1 và 4.2 biểu diễn chuyển vị của dầm tại load step thứ 100 (cuối Giai đoạn 1 - cắt cáp truyền ứng suất trước) và load step thứ 200 (cuối Giai đoạn 2 - cẩu dầm ra khỏi khuôn)

Hình 4.1: Chuyển vị dầm trong giai đoạn 1 (m)

Hình 4.2: Chuyển vị dầm trong giai đoạn 2 (m)

Căn cứ vào số liệu tính toán chuyển vị dầm từ Atena, lập biểu đồ quan hệ Lực - chuyển vị để so sánh kết quả thu được so với các giá trị tính toán lý thuyết theo sức bền vật liệu và 22TCN 272-05 Kết quả thể hiện trong các Hình 4.3(a) và 4.3(b).

Hình4.3(a) thể hiện quan hệ Lực dự ứng lực và độ vồng dầm giữa Tính toán lý thuyết và Atena Kết quả Atena thể hiện kết quả độ vồng dầm tăng từ0 → 38mm(kết thúc Giai đoạn 1 trong Atena), so với giá trị 47mm của lý thuyết và thực nghiệm đo được khi cắt cáp cẩu dầm ra khỏi ván khuôn Giá trị này tương đối chấp nhận được vì Atena còn xét đến ma sát ván khuôn thành và dầm nên sẽ làm giảm giá trị độ vồng dầm.

Luc Du ung luc (Tf)

Hình 4.3: Hình (a) - Quan hệ Lực dự ứng lực - Độ vồng dầm Hình (b) - Quan hệ

Phản lực tại gối - Độ vồng dầm

Hình 4.3(b)thể hiện quan hệ Phản lực tại gối và độ vồng dầm Trong giai đoạn 1 (truyền ứng lực 1.1 và 1.2), phản lực gối đạt 74.57 Tấn (trong đó do trọng lượng dầm khoảng 70 tấn, còn lại phát sinh do bù trừ lực dự ứng lực và ma sát khuôn) Trong Giai đoạn 2 (mô phỏng cẩu nhấc dầm), phản lực gối tăng lên 105.22 tấn

4.1.2 Ứng suất trước trong cáp dự ứng lực

Lực dự ứng lực được khai báo bằng cách đặt biến dạng ban đầu cho tất cả các tao cáp = 0.00666 (σ = 1311M P a)

Kết quả Atena phân tích từ Hình 4.4 đến 4.7 cho thấy:

• Giai đoạn 1: ứng suất trung bình các tao cáp 1204MPa, biến dạng trung bình 0.00611 Giai đoạn 2: ứng suất trung bình các tao cáp 1234MPa, biến dạng trung bình 0.00626

• So với giá trị ban đầu, sau khi cắt cáp truyền ứng lực (giai đoạn 1) các tao cáp bị mất mát ứng suất khoảng 8% Đây là phần mất mát ứng suất tương ứng của co ngắn đàn hồi (elastic shortening ∆f pES ) [24] Đồng thời quan sát thấy rằng các tao cáp phía trên vì nằm trong miền chịu kéo nên

48 các giá trị ứng suất, biến dạng sẽ lớn hơn giá trí ban đầu đặt vào cáp; các tao cáp nằm trong vùng chịu nén sẽ cho kết quả ngược lại.

• Các kết quả này cho thấy ứng xử của mô hình khi truyền dự ứng lực hoàn toàn phù hợp với thực tế Hay nói cách khác, các giá trị độ vồng của dầm và ứng suất trong cáp dự ứng lực đang thể hiện đúng bản chất ứng xử của một kết cấu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực.

Hình 4.4: Biến dạng các tao cáp trong giai đoạn 1

Hình 4.5: Biến dạng các tao cáp trong giai đoạn 2

Hình 4.6: Ứng suất trước các tao cáp trong giai đoạn 1 (MPa)

Hình 4.7: Ứng suất trước các tao cáp trong giai đoạn 2 (MPa)

4.1.3 Ứng suất thớ trên và thớ dưới dầm khi truyền ứng lực

Theo trình tự tính toán dựa vào các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành (tính toán bằng Bảng tính excel hoặc các phần mềm kết cấu SAP, Midas, RM, ), dầm sẽ được kiểm toán ứng suất thớ trên và thớ dưới tại các mặt cắt đại diện (Hình 4.8) ngay sau khi cắt cáp Hình 4.9 biểu diễn kết quả phân bố ứng suất theo chiều dọc dầm ngay sau khi cắt cáp truyền ứng lực trước, trong đó có thể thấy rõ vùng thớ trên sẽ chịu kéo và vùng thớ dưới sẽ chịu nén.

Tương tự như độ vồng dầm, ứng suất thớ trên và thớ dưới cũng được so sánh giữa kết quả có được từ Atena và tính toán lý thuyết.

Hình 4.8: Các mặt cắt kiểm toán ứng suất

Hình 4.9: Atena: Ứng suất thớ trên và thớ dưới dầm khi truyền ứng lực

Luc Du ung luc (Tf)

Luc Du ung luc (Tf)

Hình 4.10: Hình (a) - Quan hệ Ứng suất thớ dưới tại Mặt cắt 0.5h Hình (b) - Quan hệ Ứng suất thớ trên tại Mặt cắt 0.5h

Hình 4.11: Atena: Phân bố ứng suất Mặt cắt 0.5h khi truyền ứng lực

Luc Du ung luc (Tf)

Luc Du ung luc (Tf)

Hình 4.12: Hình (a) - Quan hệ Ứng suất thớ dưới tại Mặt cắt 0.25L Hình (b) -

Quan hệ Ứng suất thớ trên tại Mặt cắt 0.25L

Hình 4.13: Atena: Phân bố ứng suất Mặt cắt 0.25L khi truyền ứng lực

Luc Du ung luc (Tf)

Luc Du ung luc (Tf)

Hình 4.14: Hình (a) - Quan hệ Ứng suất thớ dưới tại Mặt cắt 0.5L Hình (b) - Quan hệ Ứng suất thớ trên tại Mặt cắt 0.5L

Theo kết quả từ Hình 4.10(a) đến 4.15 và số liệu tổng hợp trong Bảng 4.1 nhận thấy rằng:

Hình 4.15: Atena: Phân bố ứng suất Mặt cắt 0.5L khi truyền ứng lực)

Bảng 4.1: Bảng so sánh kết quả ứng suất dầm khi truyền ứng lực (Giai đoạn 1) giữa Lý thuyết và Atena

Mặt cắt Thớ Đơn vị Lý thuyết Atena Ghi chú

• Tại mặt cắt 0.25L và 0.5L, Atena cho kết quả ứng suất nén nhỏ hơn so với tính toán lý thuyết, điều này có thể giải thích mô hình Atena có kể đến sự làm việc của cốt thép thường sẽ làm giảm ứng suất nén do dự ứng lực tác dụng.

• Tại mặt cắt đầu dầm 0.5h thuộc đoạn chuyển tiếp từ phần tiết diện đặc sang rỗng, khi tính toán bằng lý thuyết không xét sự ảnh hưởng đoạn chuyển tiếp tiết diện mà chỉ phân biệt đơn thuần tiết diện đặc hoặc rỗng có thể sẽ dẫn đến kết quả chưa phản ánh đúng trạng thái ứng xử của dầm.

Do đó, đối với phần đầu dầm cần thiết phải sử dụng các phần mềm mô phỏng như Atena để có thể phân tích các ứng xử cục bộ một cách phù hợp và cho kết quả tin cậy nhất.

• So sánh ứng suất lớn nhất của nén (-17.76MPa) và kéo (0.47MPa) với giá trị ứng suất cho phép (nén: −0.60f ci 0 = −0.6 × 40 = −24M P a; kéo:

40 = 3.67M P a) thì dầm vẫn đảm bảo các giới hạn ứng suất, không bị nứt, vỡ khi truyền ứng lực.

4.1.4 Ứng suất và biến dạng tổng thể dầm trong giai đoạn sản xuất

Sau khi cắt cáp, dầm sẽ được nhấc ra khỏi ván khuôn thông qua 02 móc cẩu đầu dầm Phân bố ứng suất và biến dạng theo phương dọc dầm tại load step 200 (cuối Giai đoạn 2) được thể hiện ở Hình 4.16 và 4.17.

Hình 4.16: Atena: Ứng suất pháp σ x của dầm khi cẩu ra khỏi ván khuôn

Hình 4.17: Atena: Biến dạng x của dầm khi cẩu ra khỏi ván khuôn

Ung suat (Mpa) Tho tren

Bien dang (mm/m) Tho tren

Hình 4.18: Atena : Hình (a) - Quan hệ Phản lực gối và ứng suất thớ trên, dưới Hình (b) - Quan hệ Phản lực gối và biến dạng thớ trên, dưới tại mặt cắt 0.5h theo phương dọc trục dầm x-x

Hình 4.19: Atena : Hình (a) - Phân bố ứng suất khi truyền ứng lực (Giai đoạn 1) Hình (b) - Phân bố ứng suất khi cẩu dầm (Giai đoạn 2) tại mặt cắt 0.5h

Hình 4.20: Atena : Hình (a) - Phân bố biến dạng khi truyền ứng lực (Giai đoạn 1) Hình (b) - Phân bố biến dạng khi cẩu dầm (Giai đoạn 2) tại mặt cắt 0.5h

Ung suat (Mpa) Tho tren

Bien dang (mm/m) Tho tren

Kết quả phân tích cục bộ khu vực đầu dầm

Vết nứt xiên ở góc khấc đầu dầm có thể xuất hiện một mình hoặc đồng thời cùng với các vết nứt khác, đặc biệt là vết nứt ngang tại bụng đầu dầm (khu vực tập trung cáp dự ứng lực) và vết nứt dưới nách dầm Vì vậy, 02 dạng vết nứt này cũng sẽ được phân tích đồng thời với vết nứt xiên Các vị trí phân tích số liệu khu vực đầu dầm như thể hiện trong Hình 4.27

Bảng 4.4: Bảng số liệu phân tích ứng suất tại các điểm check point bằng Atena Điểm check point Đơn vị TH gối 1.1 TH gối 1.2 TH gối 1.3 TH gối 2 Ghi chú

Bảng 4.5: Bảng số liệu phân tích biến dạng tại các điểm check point bằng Atena Điểm check point Đơn vị TH gối 1.1 TH gối 1.2 TH gối 1.3 TH gối 2 Ghi chú

Hình 4.27: Các điểm kiểm tra ứng suất (check point) đầu dầm: P1 cho vết nứt xiên,

P2 cho vết nứt dưới nách dầm, P3 cho vết nứt bụng đầu dầm

Bảng 4.6: Bảng kết quả phản lực gối

Phản lực gối Đơn vị TH gối 1.1 TH gối 1.2 TH gối 1.3 TH gối 2 Ghi chú

- Do ma sát khuôn Tấn - - - -

- Do ma sát khuôn Tấn 5.91 5.07 7.34 2.29

Luc Du ung luc (Tf)

Ung suat (Mpa) TH GOI 1.1

TH GOI 1.2 TH GOI 1.3 TH GOI 2.0

Luc Du ung luc (Tf)

TH GOI 1.1 TH GOI 1.2 TH GOI 1.3 TH GOI 2.0

Hình 4.28: Atena : Hình (a) - Quan hệ Phản lực gối và ứng suất chính I-I Hình (b) - Quan hệ Phản lực gối và biến dạng theo phương chính I-I tại điểm P1-Khấc

Luc Du ung luc (Tf)

TH GOI 1.1 TH GOI 1.2 TH GOI 1.3 TH GOI 2.0

Luc Du ung luc (Tf)

TH GOI 1.1 TH GOI 1.2 TH GOI 1.3 TH GOI 2.0

Hình 4.29: Atena : Hình (a) - Quan hệ Phản lực gối và ứng suất chính I-I Hình (b) - Quan hệ Phản lực gối và biến dạng theo phương chính I-I tại điểm P2-Cánh

Luc Du ung luc (Tf)

Ung suat (Mpa) TH GOI 1.1

TH GOI 1.2 TH GOI 1.3 TH GOI 2.0

Luc Du ung luc (Tf)

TH GOI 1.1 TH GOI 1.2 TH GOI 1.3 TH GOI 2.0

Hình 4.30: Atena : Hình (a) - Quan hệ Phản lực gối và ứng suất chính I-I Hình (b) - Quan hệ Phản lực gối và biến dạng theo phương chính I-I tại điểm P2-Bụng

Kết quả ứng suất, biến dạng, phản lực gối tại các vị trí kiểm tra ứng suất (check point) phân tích tương ứng cho 04 Trường hợp gối như đề cập ở mục 1.3 được thể hiện trong Bảng 4.4, 4.5 và 4.6, có thể nhận thấy rằng:

• Ván khuôn đầu dầm cố định khi cắt cáp sẽ gây ra một phản lực theo phương dọc dầm (lực tỳ lên ván khuôn đầu dầm) đối với Trường hợp gối 1.1 Đồng thời, phản lực gối theo phương thẳng đứng của 04 Trường hợp gối đều tăng lên do ảnh hưởng ma sát giữa ván khuôn và bê tông dầm.

• Trái ngược với kết quả phân tích tổng thể dầm tại các mặt cắt, khu vực đầu dầm có hình dạng biểu đồ quan hệ Lực - ứng suất (Hình 4.28(a), 4.29(a),

4.30(a)) và Lực - biến dạng (Hình 4.28(b), 4.29(b), 4.30(b)) khác nhau cho thấy ứng suất và biến dạng có quan hệ phi tuyến.

• So sánh ứng suất kéo lớn nhất (1.823MPa) với giá trị ứng suất cho phép (nén: −0.60f ci 0 = −0.6 × 40 = −24M P a; kéo: 0.58p f ci 0 = 0.58 × √

40 = 3.67M P a), dầm vẫn đảm bảo các giá trị ứng suất, không bị nứt / vỡ khi truyền ứng lực Tuy nhiên, biến dạng kéo theo phương chính vượt quá giá trị 0.15mm/m [8] (giá trị khuyến cáo như Hình 4.31) đối với vị trí khấc đầu dầm của TH gối 1.1 và 1.2; đối với vị trí bụng đầu dầm của 04 TH gối hay nói cách khác các vị trí này có khả năng xuất hiện vết nứt ngay sau khi cắt cáp

Hình 4.31: Biểu đồ Ứng suất - biến dạng song tuyến tính của kéo đơn trục [8]

• Hình4.32(a), 4.32(b) và Hình4.34(a), 4.34(b) thể hiện các giá trị ứng suất và biến dạng tại đầu dầm cho Trường hợp gối 1.1 và 1.2 (phương ứng suất chính và biến dạng chính từ Hình4.33(a) đến 4.35(b)) Hai trường hợp gối này mô phỏng cho ván khuôn đầu dầm cố định, không được dịch chuyển hoặc dịch chuyển không đáng kể; điều này dẫn đến cản trở chuyển vị đầu dầm khi cắt cáp, làm tăng ứng suất và biến dạng tại vị trí góc khấc đầu dầm Nếu cộng hưởng thêm các yếu tố khác như nhiệt độ, co ngót bê tông làm gia tăng thêm ứng suất kéo (lưu ý bê tông đầu dầm có thể tích tương đối lớn) và dẫn đến dầm có thể xảy ra nứt xiên tại vị trí khấc.

Hình 4.32: Atena : Hình (a) - Ứng suất chính I-I Hình (b) - Biến dạng theo phương chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 1.1

Hình 4.33: Atena : Hình (a) - Phương ứng suất chính I-I Hình (b) - Phương biến dạng chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 1.1

Hình 4.34: Atena : Hình (a) - Ứng suất chính I-I Hình (b) - Biến dạng theo phương chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 1.2

Hình 4.35: Atena : Hình (a) - Phương ứng suất chính I-I Hình (b) - Phương biến dạng chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 1.2

• Hình4.36(a), 4.36(b) và Hình4.38(a), 4.38(b) thể hiện các giá trị ứng suất và biến dạng tại đầu dầm cho Trường hợp gối 1.3 và 2 (phương ứng suất chính và biến dạng chính từ Hình 4.37(a) đến 4.39(b)), đây là hai trường hợp gối mô phỏng cho tháo dỡ ván khuôn đầu dầm và TH gối 2 mô phỏng cẩu nhấc dầm không tiếp xúc với ván khuôn đầu dầm, về cơ bản đây đều là giải pháp tháo dỡ ván khuôn đầu dầm nhằm không cản trở chuyển vị đầu dầm khi cắt cáp truyền ứng lực Giải pháp này làm giảm ứng suất và giảm đáng kể biến dạng, ngăn ngừa hiện tượng nứt xiên tại vị trí góc khấc đầu dầm.

Hình 4.36: Atena : Hình (a) - Ứng suất chính I-I Hình (b) - Biến dạng theo phương chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 1.3

Hình 4.37: Atena : Hình (a) - Phương ứng suất chính I-I Hình (b) - Phương biến dạng chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 1.3

Hình 4.38: Atena : Hình (a) - Ứng suất chính I-I Hình (b) - Biến dạng theo phương chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 2

Hình 4.39: Atena : Hình (a) - Phương ứng suất chính I-I Hình (b) - Phương biến dạng chính I-I tại khu vực đầu dầm cho Trường hợp gối 2

• Hình4.40(a) cho thấy cốt thép thường khu vực đầu dầm phân bố ứng suất từ -216.08MPa (chịu nén) đến 59.85MPa (chịu kéo); và Hình 4.41(a) thể hiện 02 lưới thép xiên D28 ngoài cùng phân bố ứng suất từ -55.26MPa (chịu nén) đến 21.26MPa (chịu kéo) Các giá trị này đều nhỏ hơn giới hạn chảy của thép CB400V (f y = 400M P a) Như vậy, trong giai đoạn sản xuất dầm, cốt thép chưa khai thác hết khả năng chịu lực đặc biệt là cốt thép bố trí khu vực đầu dầm và các lưới cốt thép xiên ở góc khấc.

Hình 4.40: Atena : Hình (a) - Ứng suất cốt thép thường Hình (b) - Biến dạng cốt thép thường khu vực đầu dầm

Hình 4.41: Atena : Hình (a) - Ứng suất cốt thép thường Hình (b) - Biến dạng cốt thép thường của 02 lưới cốt thép xiên D28 ngoài cùng

Kiểm chứng thực nghiệm

Qua phân tích số liệu trên nhận thấy rằng để hạn chế hiện tượng nứt xiên ở góc khấc có thể thực hiện và kiểm chứng thực nghiệm theo 02 phương pháp:

• Phương pháp 1: Cắt cáp dự ứng lực với khoảng 50 đến 60% tổng lực dự ứng lực truyền vào dầm (để dầm tự cân bằng với trọng lượng bản thân), cẩu chớm dầm đủ không tiếp xúc với ván khuôn, tiến hành cắt các tao cáp còn lại Với giải pháp này dầm sẽ làm việc theo sơ đồ giản đơn với 02 gối tựa đặt ở móc cẩu dầm, phương pháp này đã được thử nghiệm tại Công ty Cổ phần Beton 6 như trình bày Mục 4.1 Ưu điểm của phương pháp này là không cần thay đổi công nghệ ván khuôn; tuy nhiên việc kiểm soát mức độ nhấc dầm lên khi các tao cáp vẫn chưa được cắt hết rất khó kiểm soát và phụ thuộc hoàn toàn vào kinh nghiệm của người điều khiển cẩu, đồng thời các tao cáp chưa cắt có thể sẽ bị gia tăng ứng suất kéo trước do nhấc dầm lên.

• Phương pháp 2: Chế tạo ván khuôn đầu dầm di động, trước khi cắt cáp phải tháo dỡ đủ để không tiếp xúc và ngăn cản chuyển vị của dầm theo phương dọc Với giải pháp này dầm sẽ làm việc theo sơ đồ giản đơn với 02 gối tựa đặt ở đáy dầm Ưu điểm của phương pháp là không ảnh hưởng đến dầm và cáp khi thực hiện, tuy nhiên ván khuôn đầu dầm sẽ được cấu tạo lại cho phù hợp Phương pháp này sẽ được tác giả nghiên cứu thực hiện khi sản xuất dầm super-T trong thời gian tới.

Kết luận

Kết quả so sánh số liệu về độ vồng, ứng suất trong cáp, ứng suất thớ trên, dưới của dầm giữa tính toán lý thuyết và phân tích bằng Atena cho thấy mô phỏng kết dầm super-T bằng Atena cho kết quả tương đối chính xác, tin cậy và phản ánh đúng ứng xử trong thực tế sản xuất Kết quả phân tích cục bộ khu vực đầu dầm có thể thấy rằng khi dầm bị cản trở chuyển vị do ván khuôn đầu dầm cố định (xuất hiện lực tỳ vào ván khuôn) sẽ gây trạng thái ứng suất và biến dạng bất lợi hơn so với trường hợp không bị cản trở (ván khuôn đầu dầm được tháo dỡ trước khi cắt cáp truyền ứng suất trước) Đồng thời ma sát của ván khuôn cũng gây ảnh hưởng đến trạng thái ứng suất, biến dạng do làm gia tăng phản lực gối theo phương thẳng đứng.