đồ án cao ốc văn phòng REETOWER

CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG Trong kết cấu nhà cao tầng thường thì chỉ có sàn và dầm là sử dụng bê tông ứng lực trước, c

Trang 1

GVHD: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN

MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO 16

PHẦN 1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN 19

LỜI MỞ ĐẦU 19

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 23

1.1 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 23

1.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 24

1.3 SO SÁNH BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ BÊTÔNG CỐT THÉP 25

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP GÂY ỨNG LỰC 27

1.4.1 Phương pháp căng trước 27

1.4.2 Phương pháp căng sau 28

1.5 CÁC THIẾT BỊ CĂNG 30

1.6 THIẾT BỊ NEO 32

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 36

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾCẤU KIỆN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU 37

2.1 BẢN CHẤT CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 37

2.2 NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 39

Trang 2

2.3 CÁC GIAI ĐOẠN CHỊU TẢI CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 40

2.4 CÁC MÔ HÌNH PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG ƯLT 42

2.5 MÔ HÌNH TẢI TRỌNG TƯƠNG ĐƯƠNG (THE EQUIVALENT LOAD FBD) 44

2.5.1 Sử dụng mô hình tải trọng tương đương 45

2.5.2 Các phản lực và moment thứ cấp (Secondary Reactions and Moments) 46

2.6 MÔ HÌNH KẾT HỢP (THE COMBINED FREEBODY DIAGRAM) 49

2.6.1 Sử dụng mô hình kết hợp để tính toán ứng suất uốn của bê tông 49

2.6.2 Sử dụng mô hình kết hợp để tính cường độ danh nghĩa 50

2.7 CÁC QUAN NIỆM TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG ƯLT 54

2.8 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN QUAN NIỆM TÍNH TOÁN 55

2.9 THIẾT KẾ CẤU KIỆN CHỊU UỐN BÊ TÔNG ƯLT 57

2.9.1 Tiêu chuẩn thiết kế 57

2.9.2 Vật liệu 58

2.9.3 Tính toán tổn hao ứng suất trong thép ứng lực trước 64

2.9.4 Tính toán ứng suất bê tông tại giai đoạn sử dụng 71

2.9.5 Mômen giới hạn 73

2.9.6 Khả năng chịu nén cục bộ của bê tông tại vùng neo 78

2.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 82

Trang 3

TRƯỚC CĂNG SAU 83

3.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ SÀN BÊ TÔNG ƯLT 83

3.2 QUAN NIỆM THIẾT KẾ CÁC DẠNG SÀN BÊ TÔNG ƯLT 84

3.2.1 Sàn bê tông ứng lực trước môt phương 84

3.2.2 Sàn hai phương và sàn phẳng đơn giản 86

3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN NỘI LỰC SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ƯLT 93

3.3.1 Phương pháp khung tương đương 94

3.3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 107

3.4 MÔ HÌNH CÁP ỨNG LỰC TRƯỚC 108

3.4.1 Quỹ đạo cáp ứng lực trước 108

3.4.2 Tính toán tải trọng tương đương do cáp 113

3.5 KHẢ NĂNG CHỐNG CẮT CỦA BẢN 117

3.5.1 Trạng thái phá hoại của sàn hai phương do lực cắt 117

3.5.2 Kiểm tra và thiết kế khả năng chịu cắt của bản sàn 119

3.6 ĐỘ VÕNG CỦA SÀN 124

3.7 MỘT SỐ YÊU CẦU VỀ CẤU TẠO 129

3.7.1 Cốt thép thường cấu tạo 129

3.7.2 Bố trí cáp trong sàn 130

3.8 QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ƯLT 135

Trang 4

TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG (KHÔNG XÉT ĐẾN BÀI TOÁN

KẾT CẤU TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG) 140

4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 140

4.2 QUY TRÌNH THIẾT KẾ 143

4.3 MỘT SỐ LƯU Ý KHI XÉT ẢNH HƯỞNG THÀNH PHẦN ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 144

CHƯƠNG 5 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỰ LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI GIỮA CÔNG TRÌNH VỚI NỀN VÀ MÓNG 146

5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 146

5.2 CÁC MÔ HÌNH CÓ THỂ MÔ HÌNH HÓA 148

5.2.1 Mô hình lò xo (spring model) 148

5.2.2 Mô hình toàn bộ hệ khung – móng và nền 149

5.2.3 Phạm vi áp dụng 151

5.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN CHO DẦM HOẶC BẢN TRÊN NỀN ĐÀN HỒI 151

5.3.1 Hệ số nền theo phương đứng 152

5.3.2 Hệ số nền theo phương ngang 160

5.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA CỌC VÀ NỀN 161

5.4.1 Phương pháp thay cọc và nền đất xung quanh cọc bằng một lò xo 161

5.4.2 Phương pháp thay đất nền xung quanh cọc bằng các lò xo 163

Trang 5

5.5 THIẾT KẾ VÀ ÁP DỤNG 167

PHẦN 2 THỰC HÀNH TÍNH TOÁN 171

PHẦN 2.1 KIẾN TRÚC 171

CHƯƠNG 6 TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH 171

6.1 NHU CẦU XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 171

6.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 171

6.3 GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC 172

6.3.1 Mặt bằng và phân khu chức năng 172

6.3.2 Mặt đứng 172

6.3.3 Hệ thống giao thông 173

6.4 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 173

6.4.1 Hệ thống điện 173

6.4.2 Hệ thống điện 173

6.4.3 Hệ thống chiếu sáng 173

6.4.4 Hệ thống thông gió 174

6.4.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy 174

6.4.6 Hệ thống chống sét 174

6.4.7 Hệ thống hạ tầng kỹ thuật 174

PHẦN 2.2 KẾT CẤU 175

Trang 6

CHƯƠNG 7 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 175

1.1 TỔNG QUAN KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG 175

1.2 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU 175

7.1.1 Kết cấu sàn 176

7.1.2 Kết cấu móng 180

CHƯƠNG 8 TIÊU CHUẨN VÀ TẢI TRỌNG THIẾT KẾ 182

8.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 182

8.2 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 182

8.3 TỔ HỢP TẢI TRỌNG 184

8.4 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG CHO CÔNG TRÌNH REETOWER 185

8.4.1 Tải trọng thường xuyên do các lớp cấu tạo sàn 185

8.4.2 Hoạt tải tác dụng lên sàn 187

8.4.3 Tải trọng gió 187

CHƯƠNG 9 THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH 189

PHƯƠNG ÁN 1: THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU 189

9.1 LỜI MỞ 189

9.2 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 190

9.2.2 Lựa chọn vật liệu 190

Trang 7

9.2.3 Kích thước sơ bộ 193

9.3 LỰA CHỌN THÔNG SỐ CÁP 194

9.3.1 Lựa chọn tải trọng cân bằng của ứng lực trước trong sàn 194

9.3.2 Xác định khoảng cách từ tâm cáp đến mép ngoài của sàn 194

9.3.3 Xác định cao độ cáp và hình dạng cáp trong sàn 196

9.4 TÍNH ỨNG SUẤT HỮU HIỆU TRONG CÁP 198

9.4.1 Chọn ứng suất trước ban đầu 198

9.4.2 Tính tổn hao ứng suất 199

9.4.3 Tính ứng suất hữu hiệu trong cáp 203

9.5 XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ CÁP ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG SÀNù 203 9.6 SƠ ĐỒ TÍNH KIỂM TRA ỨNG SUẤT TRONG SÀN 205

9.6.1 Các giả thiết tính toán cho sàn 205

9.6.2 Sơ đồ khung tương đương 206

9.6.3 Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng 210

9.6.4 Kết quả nội lực 215

9.7 KIỂM TRA ỨNG SUẤT CỦA BÊ TÔNG 216

9.7.1 Tại giai đoạn truyền ứng lực trước (lúc buông neo) 216

9.7.2 Giai đoạn sử dụng 217

9.8 TÍNH TOÁN CỐT THÉP THƯỜNG GIA CƯỜNG 222

9.9 KIỂM TRA NỨT 223

Trang 8

9.10 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU LỰC 224

9.11 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỊU CẮT CỦA SÀN 227

9.12 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CHO SÀN 233

9.13 TRIỂN KHAI BẢN VẼ 238

PHƯƠNG ÁN 2: THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP KHÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 239

9.14.2 Vật liêu 239

9.14.3 Tải trọng tác dụng lên sàn 239

9.14.4 Sơ bộ tiết diện sàn 239

9.15 SƠ ĐỒ TÍNH 239

9.15.1 Các trường hợp tải trọng 242

9.15.2 Xác định nội lực 244

9.15.3 Tính cốt thép 246

9.15.4 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn 249

9.15.5 Kiểm tra độ võng của sàn 251

9.16 SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 258

CHƯƠNG 10 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG TRỤC 2 262

Trang 9

10.2 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN 263

10.3 CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP NỘI LỰC 266

10.3.1 Các trường hợp tải trọng 266

10.3.2 Tổ hợp tải trọng 269

10.4 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG 269

10.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP CỘT 275

10.5.1 Nguyên tắc tính toán cốt thép dọc 275

10.5.2 Kết quả tính toán cốt thép dọc trong cột 279

10.5.3 Cơ sở tính toán cốt thép ngang 281

10.5.4 Kết quả tính toán cốt ngang 282

10.6 TRIỂN KHAI BẢN VẼ 284

10.7 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ CỦA CÔNG TRÌNH 285

CHƯƠNG 11 NỀN MÓNG 286

11.1 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 287

11.1.1 Địa tầng 287

11.1.2 Đánh giá tính chất của đất nền 288

11.1.3 Đánh giá điều kiện thủy văn 291

11.1.4 Lựa chọn giải pháp móng 291

11.2 CÁC LOẠI TẢI TRỌNG DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN 291

11.2.1 Tải trọng tính toán 292

Trang 10

11.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn 292

11.3 CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN 293

PHƯƠNG ÁN 1: CỌC BÊTÔNG CỐT THÉP ĐÚC SẴN 295

11.4 THIẾT KẾ MÓNG A2 VÀ D2 (TẠI CỘT BIÊN KHUNG TRỤC 2) 295

11.4.1 Cấu tạo cọc và đài cọc 295

11.4.2 Tính toán sức chịu tải của cọc 297

11.4.3 Xác định số lượng cọc trong đài 303

11.4.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc 304

11.4.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước 306

11.4.6 Kiểm tra lún móng khối quy ước 309

11.4.7 Kiểm tra khả năng chịu lực của đài cọc 313

11.4.8 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển 316

11.5 THIẾT KẾ MÓNG B2 và C2 (TẠI CỘT GIỮA CỦA KHUNG TRỤC 2) 318

11.5.2 Sức chịu tải của cọc 318

11.5.3 Xác định số lượng cọc trong đài 318

11.5.4 Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc 319

11.5.6 Kiểm tra lún cho móng khối quy ước 324

11.5.7 Kiểm tra lún lệch giữa 2 móng cột giữa và móng cột biên 326

Trang 11

11.5.8 Kiểm tra móng cọc với cặp nội lực còn lại 332

11.5.9 Tính toán và bố trí thép cho đài cọc 333

11.5.10 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp 336

PHƯƠNG ÁN 2: CỌC KHOAN NHỒI 338

11.6 THIẾT KẾ MÓNG A2 VÀ D2 (TẠI CỘT BIÊN KHUNG TRỤC 2) 338

11.6.2 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi 340

11.6.3 Xác định số lượng cọc 347

11.6.4 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc 348

11.6.6 Kiểm tra độ lún móng khối ước 352

11.6.7 Kiểm tra khả năng chịu lực của đài cọc 356

11.7 THIẾT KẾ MÓNG B2 VÀ C2 (TẠI CỘT GIỮA KHUNG TRỤC 2) 359

11.7.2 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi 359

11.7.3 Xác định số lượng cọc 359

11.7.4 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc 361

11.7.6 Kiểm tra độ lún của móng khối quy ước 366

11.7.7 Kiểm tra độ lún lệch giữa các móng 368

Trang 12

11.7.8 Kiểm tra khả năng chịu lực của đài móng 376

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG 381

CHƯƠNG 12 TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG SÀN TÁC DÙNG VÀO KHUNG TRỤC 2 385

12.2 SƠ ĐỒ TÍNH 385

12.3 CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG 385

12.3.1 Xác định tải trong do căng cáp tác dụng vào khung 386

12.3.2 Các sơ đồ tải trọng tác dụng vào khung 388

12.4 TỔ HỢP TẢI TRỌNG 391

12.5 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG 392

12.6 TÍNH TOÁN LẠI CỐT THÉP TRONG CỘT CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC 393

12.7 SO SÁNH VỚI TRƯỜNG HỢP KHÔNG XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC 396

12.8 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 400

CHƯƠNG 13 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA KHUNG TRỤC 2 THEO MÔ HÌNH ĐỒNG THỜI NỀN MÓNG VÀ CÔNG TRÌNH 401

13.2.1 Nhắc lại kết quả đã tính toán và thiết kế trong khung trục 2 402

Trang 13

13.2.2 Tính toán cường độ của đất nền dưới đáy sàn tầng hầm 403

13.2.3 Xác định hệ số nền 404

Xác định hệ số nền của đất dưới giằng móng và sàn tầng hầm 404

13.2.4 Tải trọng tác dụng vào khung 405

13.3 MÔ HÌNH ĐỒNG THỜI KHÔNG KỂ ĐẾN GIẰNG MÓNG VÀ SÀN TẦNG HẦM 405

13.3.1 Sơ đồ tính 405

13.3.2 So sánh và kết luận 407

13.4 MÔ HÌNH ĐỒNG THỜI CÓ XÉT ĐẾN GIẰNG MÓNG 411

13.4.1 Sơ đồ tính 411

13.5 MÔ HÌNH ĐỒNG THỜI CÓ XÉT ĐẾN TẦNG HẦM 413

13.5.1 Sơ đồ tính 413

13.6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 415

PHẦN 2.3 THI CÔNG 416

CHƯƠNG 14 THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 416

14.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ 416

14.2 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 416

14.3 CHỌN THIẾT BỊ CƠ GIỚI PHỤC VỤ CHO CÔNG TÁC THI CÔNG 416

Trang 14

14.4 TRÌNH TỰ THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 418

CHƯƠNG 15 THI CÔNG BÊ TÔNG TOÀN KHỐI 435

15.1 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH THI CÔNG 435

15.2 CÔNG TÁC CỐP PHA 435

15.2.1 Yêu cầu kỹ thuật chung 435

15.2.2 Yêu cầu khi lắp dựng cốp pha dàn giáo 436

15.2.3 Nguyên lý thiết kế cốp pha 436

15.2.4 Lựa chọn loại cốp pha 437

15.2.5 Công tác cốp pha đài cọc 440

15.2.6 Công tác cốp pha sàn 444

15.2.7 Công tác cốp pha cột 451

15.3 CÔNG TÁC CỐT THÉP 456

15.3.1 Yêu cầu kỹ thuật chung 456

15.3.2 Cắt và uốn cốt thép 456

15.3.3 Hàn cốt thép 458

15.3.4 Nối buộc 459

15.3.5 Thay đổi cốt thép trên công trường 459

15.3.6 Vận chuyển cốt thép 459

15.3.7 Lắp đặt cốt thép 461

15.3.8 Kiểm tra và nghiệm thu cốt thép 463

Trang 15

15.4 CÔNG TÁC BÊ TÔNG TOÀN KHỐI 464

15.5 QUY TRÌNH THI CÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CHO SÀN 468

15.6 CHỌN MÁY THI CÔNG BÊTÔNG TOÀN KHỐI 472

15.6.1 Chọn cần trục tháp 472

15.6.2 Chọn máy vận thăng 473

15.6.3 Chọn máy bơm bê tông 475

15.6.4 Chọn máy đầm bê tông 476

15.6.5 Chọn thiết bị thi công sàn ứng lực trước căng sau 477

CHƯƠNG 16 AN TOÀN LAO ĐỘNG 479

16.1 TỔNG QUAN 479

16.2 AN TOÀN TRONG THI CÔNG CỐP PHA VÀ DÀN GIÁO 479

16.3 AN TOÀN LAO ĐỘNG KHI THI CÔNG CỐT THÉP 480

16.4 AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG THI CÔNG BÊTÔNG 481

16.5 AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG KÉO CÁP 483

Trang 16

4 Bộ Xây dựng (1998), TCXD205 : 1998 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế

5 Bộ Xây dựng (1997), TCXD195 : 1997 Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi

6 Bộ Xây dựng (2004), TCXDVN 326 : 2004 Cọc khoan nhồi – Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu

7 Bộ Xây dựng (1998), TCXD206 : 1998 Cọc khoan nhồi – Yêu cầu chất lượng thi công

8 Bộ Xây dựng (1995), TCVN4453 : 1995 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép toàn khối - Quy phạm nghiệm thu và thi công

9 Bộ Xây dựng (2008), Cấu tạo bê tông cốt thép, NXB Xây dựng

10 Nguyễn Trung Hòa (2008), Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép theo Quy phạm Hoa Kỳ, NXB Xây dựng

11 TG Sullơ W (1997), Kết cấu nhà cao tầng, NXB Xây dựng

12 TG Drodov P.F (1997, Cấu tạo và tính toán hệ kết cấu chịu lực và các cấu kiện nhà cao tầng, NXB Khoa học Kỹ thuật

13 Ngố Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2008), Kết cấu bê tông cốt thép 1 (Phần cấu kiện cơ bản), NXB Khoa học Kỹ thuật

14 Ngố Thế Phong, Trịnh Kim Đạm (2008), Kết cấu bê tông cốt thép 2 (Phần kết cấu nhà cửa), NXB Khoa học Kỹ thuật

15 Bộ Xây dựng, Hướng dẫn thiết kế kết cấu nhà cao tầng bê tông cốt thép chịu động đất theo TCXDVN 375 : 2006, NXB Xây dựng

Trang 17

21 Vũ Công Ngữ (1998), Thiết kế và tính toán móng nông, NXB Trường Đại học

Xây dựng Hà Nội

22 Đặng Tỉnh (2002), Phương pháp phần tử hữu hạn tính toán khung và móng công trình làm việc đồng thời với nền, NXB Khoa học Kỹ thuật

23 Châu Ngọc Aån (2005), Cơ học đất, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh

24 Châu Ngọc Aån (2005), Nền móng, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh

25 Trần Quang Hộ (2008), Ứng xử của đất và cơ học đất tới hạn, NXB Đại học

Quốc gia TP Hồ Chí Minh

26 Lê Văn Kiểm (2010), Thi công đất và nền móng, NXB Đại học Quốc gia TP

29 Đỗ Đình Đức (2004), Kỹ thuật thi công (tập 1), NXB Xây Dựng

30 Viện khoa học công nghệ (2008), Thi công cọc Khoan Nhồi, NXB Xây dựng

Trang 18

II TIẾNG ANH

31 American Concrete Institute (2008), Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-08) and Commentary

32 Concrete society – Technical Report No 43 (1994), Post – tensioned Concrete Floors – Design Handbook 1 st Ed

33 Post-Tensioning Institute (2006), Post-Tensioning Manual 6 th Ed

34 Robert Park, William L Gamble (2000), Reinforced Concrete Slabs 2 nd Ed

35 Sami Khan Martin Williams (1995), Post – Tensioned Concrete Floors

36 Biịan O Aalami (1999), Design Fundamentals of Post – tensioned Concrete Floors , Post-Tensioning Institute

37 Biịan O Aalami (2008), Deflection Concrete Floors Systems for

Serviceability, Technical Note - Adapt

38 Bungale S Taranath, Mc Graw Hill (1988), Structural Analysis and Design of Tall Buildings

39 The Institution of Structural Enginners (2006), Manual for the design of

concrete building structures to Eurocode 2

40 VSL Prestressing (Aust) Pty Ltd (2002), VSL Construction Systems

III PHẦN MỀM

41 Phầm mềm Sap 2000 version 10

42 Phần mềm Adapt PT version 8.0

43 Phần mềm Adapt Builder version 3.1

44 Phần mềm Autocad 2007

Trang 19

PHẦN 1 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP LUẬN

LỜI MỞ ĐẦU

Từ sau những năm 1995 trở lại đây, các kết cấu bằng bê tông ứng lực trước được ứng dụng ngày càng phổ biến trong xây dựng nhà nhiều tầng ở Việt Nam như sàn, dầm bê tông ứng lực trước, cọc ly tâm ứng lực trước, móng bè ứng suất trước vv

Tuy nhiên hiện nay tại Việt Nam chưa có tiêu chuẩn về thiết kế cấu kiện bê tông ứng lực trước và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành TCXDVN 356:2005 chỉ đề cập đến một phần nhỏ về tính toán tổn hao ứng suất trước, hơn nữa các tài liệu hướng dẫn và sách tham khảo về lĩnh vực này còn rất ít và chưa đáp ứng được yêu cầu tính toán thực hành Do đó việc thiết kế tính toán cho các cấu kiện này gặp nhiều khó khăn

Để phục vụ cho tính toán trong đồ án tốt nghiệp, giáo viên hướng dẫn yêu cầu sinh viên phải nghiên cứu đầy đủ lý thuyết tính toán sàn bê tông ứng lực trước

căng sau và đưa vào một phần riêng trong đồ án tốt nghiệp “cơ sở phương pháp

luận” để làm cơ sở cho quá trình nghiên cứu và thực hành tính toán:

 Tính toán cho giải pháp sàn bê tông ứng suất trước căng sau

 Phân tích ảnh hưởng của ứng lực trước đến thành phần kết cấu không ứng lực trước trong kết cấu nhà cao tầng

 Tính toán kết cấu khung sàn không dầm với mô hình kết cấu đơn giản

“mô hình khung tương đương”

Qua việc tìm hiểu 2 tiêu chuẩn được áp dụng phổ biến hiện nay ở các nước trên thế giới là tiêu chuẩn ACI 318M-08 và tiêu chuẩn Eurocode 2 Sinh viên nhận thấy tiêu chuẩn ACI 318M-08 quy định rõ ràng và đầy đủ hơn, gần gũi và có tính thực

Trang 20

hành cao Do đó sinh viên chọn tiêu chuẩn ACI 318 để làm cơ sở nghiên cứu lý

thuyết cho phần “cơ sở phương pháp luận”

Tất cả các công thức, những yêu cấu cấu tạo trong phần này đều dựa vào tiêu chuẩn hiện hành của Mỹ, tiêu chuẩn ACI 318M-08 và được sinh viên trích dẫn cụ thể

Tóm tắt nội dung chính của phần cơ sở phương pháp luận

Phần cơ sở phương pháp luận gồm 4 chương, nội dung mỗi chương gồm:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Trong chương này, sinh viên giới thiệu chung về công nghệ bê tông ứng lực trước,

so sánh ưu nhược điểm so với bê tông cốt thép thông thường, các quy trình và thiết bị thi công ứng lực trước Tài liêu tham khảo cho chương này chủ yếu là

quyển VSL Prestressing (Aust) Pty Ltd (2002), VSL Construction Systems.[40]

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾCẤU KIỆN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU

Trong chương này, sinh viên “tạm dịch” lại hầu như toàn bộ chương 5 của quyển

sách về ứng lực trước nổi tiếng “Post – tensioning Manual 6th Ed” do hội bê tông

ứng lực trước Hoa Kỳ PTI (Post-Tensioning Institute)phát hành[33]

Nội dung của chương này nói về bản chất của bê tông ứng lực trước, các giai đoạn làm việc, các mô hình phân tích cấu kiện bê tông ứng lực trước.Trong chương này sẽ trả lời các câu hỏi mà một nhà thiết kế bê tông ứng lực trước cần phải biết như là:

Làm sao để mô hình ảnh hưởng của cáp vào kết cấu? Thế nào là thành phần thứ cấp, sơ cấp? Tại sao khi tính toán ảnh hưởng của cáp ở giai đoạn cực hạn chỉ xét đến ảnh hưởng của thành phần thứ cấp?

Trang 21

Tài liệu tham khảo để viết cho chương này, chủ yếu dựa vào tiêu chuẩn

ACI 318M-08 [31] và 2 quyển “Post tensioned Concrete Floors –Design Handbook

1 st Ed” của Concrete society – Technical Report No 43[32] và quyển“Post – Tensioned Concrete Floors” của Sami Khan Martin Williams[35]

CHƯƠNG 4: LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC TRONG THIẾT KẾ KẾT CẤU NHÀ CAO TẦNG

Trong kết cấu nhà cao tầng thường thì chỉ có sàn và dầm là sử dụng bê tông ứng lực trước, còn các kết cấu đứng như cột và vách thì sử dụng kết cấu bê tông cốt thép thường Tải trọng ứng lực trước là một dạng tải trọng đặc biệt luôn luôn tồn tại trong kết cấu và ít hay nhiều vẫn có ảnh hưởng đến các kết cấu khác như cột

Trang 22

Ngoài các nội dung nghiên cứu ở trên, trong phần này sinh viên cũng đã nghiên cứu lý thuyết tính toán kết cấu bằng mô hình đồng thời nền móng và khung:

CHƯƠNG 5 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN SỰ LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI GIỮA CÔNG TRÌNH VỚI NỀN VÀ MÓNG

Trong chương này, sinh viên đề cập đến các phương pháp mô hình đồng thời, ưu nhược điểm của các mô hình đồng thời, phạm vi áp dụng Đồng thời sinh viên cũng đã chọn lọc và đưa vào một số công thức tính hệ số nền khá tin cậy hiện nay

Do thời gian làm đồ án có hạn, kiến thức và trình độ ngoại ngữ của sinh viên còn hạn chế Do đó trong phần này sẽ có nhiều vấn đề chưa được giải quyết và còn nhiều sai sót, mong quý thầy cô xem xét

Trang 23

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

1.1 SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Năm 1886, P.H.Jackson, một kỹ sư người San Francisco, đã giành được bằng sáng chế nhờ việc buộc chặt các sợi dây thép vào bêtông khi thi công sàn nhà bằng phương pháp cuốn vòm

Vào năm 1888, C.W.Doehring, người Đức, cũng đã nhận bằng sáng chế nhờ vào việc tạo nên lực kéo vào kim loại đặt trong bêtông trước khi chất tải cho bản sàn Những sáng chế kể trên đã không đạt được thành công do việc ứng lực trước trong cốt thép sớm bị mất mát do sự co ngót và từ biến của bê tông

Năm 1908, C.R Steiner, người Mỹ, đã đề xuất việc gia cường các sợi cốt thép sau khi xảy ra co ngót và từ biến của bêtông, nhằm phục hồi một phần các ứng lực đã bị mất mát

Năm 1925, R E Dill, người Nebraska, đã sử dụng các thanh cốt thép được sơn phủ nhằm tránh lực dính của bêtông, sau khi đổ bêtông, các thanh cốt thép được kéo và neo vào bêtông bằng các đai ốc, tuy nhiên phương pháp này đã không được áp dụng vì những lý do kinh tế

Năm 1928, sự phát triển của bêtông ứng lực trước hiện đại thực sự được khởi đầu bởi E Freyssinet, người Pháp, với việc sử dụng các sợi thép ứng lực trước có cường độ cao, tuy nhiên phương pháp thực hành đầu tiên được tìm ra bởi

E Hoyer, người Đức Với phương pháp này các sợi thép được căng giữa hai bệ neo đặt cách nhau vài chục mét trước khi đúc một vài cấu kiện trong các khuôn đặt giữa hai khối neo, khi bêtông đủ cường độ, sợi thép được cắt khỏi neo và sẽ gây

ra ứng lực trước trong các cấu kiện đó

Trang 24

Bêtông ứng lực trước thực sự được sử dụng rông rãi bởi độ tin cậy và tính kinh tế của nó, kể từ khi phương pháp ứng lực trước bằng các thiết bị neo được phát minh

Năm 1939, Freyssinet đã phát triển các neo có dạng nêm hình côn và các kích thủy lực hai chiều, vừa kéo cột thép, vừa đẩy các dạng nêm hình côn lồng vào nhau tạo nên một kiểu neo rất chắc chắn

Năm 1940, giáo sư người Bỉ G.Magnel cũng đã sáng chế ra một hệ thống mang tên ông, trong đó hai sợi dây thép được kéo căng đồng thời và được neo bởi các nêm kim loại ở hai đầu

Từ năm 1945, trong bối cảnh chiến tranh thế giới thứ hai và sự khan hiếm thép xây dựng ở Châu Âu, với đặc điểm là sử dụng ít thép hơn, bêtông ứng lực trước đã trở thành một vật liệu xây dựng đóng vai trò quan trọng

Từ đó cho đến nay, cùng với quá trình không ngừng được nghiên cứu và phát triển, bê tông ứng lực trước đã được các kỹ sư thiết kế, các nhà xây dựng công nhận là một giải pháp hoàn toàn tin cậy, an toàn, kinh tế và được ứng dụng trọng rãi trong xây dựng

1.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Bê tông ứng lực trước (BTƯLT) là bê tông, trong đó thông qua lực nén để tạo ra và phân bố một lượng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra Với các cấu kiện BTƯLT, ứng suất thường được tạo ra bằng cách kéo thép cường độ cao

Bê tông thường có cường độ kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén Đó là nhân tố dẫn đến việc xuất hiện một loại vật liệu hỗn hợp là “bê tông cốt thép” (BTCT) Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong BTCT do biến dạng không tương thích giữa thép và bê tông là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là “bê tông ứng suất trước” Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu

Trang 25

nén tốt nhưng chịu kéo kém như bê tông sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo

vì ứng suất kéo xảy ra khi ứng suất nén đã bị vộ hiệu hóa

Sự khác nhau cơ bản giữa BTCT và bê tông ƯLT là ở chỗ trong khi BTCT chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động thì bê tông ƯLT là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông cường độ cao và cốt thép cường độ cao

Trong cấu kiện bê tông ƯLT, người ta đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo ra lực nén trước, lực nén trước này gây ra ứng suất nén trước trong bê tông và sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triển vết nứt Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng được các tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi và cường độ chị kéo cao thì bê tông là vật liệu dòn và có cường độ chiu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén của nó Như vậy ứng lực trước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau Chính vì vậy bê tông ƯLT đã trở thành một sự kết hợp lý tưởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cường độ cao

1.3 SO SÁNH BÊTÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ BÊTÔNG CỐT THÉP

Sự khác biệt lớn nhất giữa hai loai vật liệu trên chính là khả năng sử dụng vật liệu cường độ cao trong bê tông ƯLT Sự xuất hiện bêtông ƯLT - với tính hợp lý, kinh tế và khả năng thích ứng cho các công trình đặc biệt, không có ý nghĩa là sự phủ nhận BTCT, mỗi loại vật liệu có những ưu, khuyết điểm và phạm vi áp dụng riêng của nó, thể hiện trong các khía cạnh sau:

Trang 26

1) Độ an toàn

Khi được thiết kế theo các tiêu chuẩn hiện hành, kết cấu bêtông ƯLT có khả năng chịu tải giới hạn tương đương, thậm chí cao hơn một chút so với BTCT Các thí nghiệm cho thấy dầm bêtông ƯLT có độ võng đáng kể trước trước khi bị phá hoại, như vậy sẽ cho người sử dụng những cảnh báo rõ rệt trước khi kết cấu bị phá hoại Khả năng chịu tải trọng động, tải trọng lặp giữa hai loại vật liệu là tương đương

Do hạn chế vết nứt và sử dụng bêtông chất lượng cao nên khả năng chống ăn mòn của bêtông ƯLT là cao hơn BTCT, nhưng một khi đã xuất hiện vết nứt thì quá trình ăn mòn trong bêtông ƯLT sẽ diễn biến nhanh hơn

Thép cường độ cao nhạy cảm với nhiệt độ lớn hơn so với cốt thép thường nên bêtông ƯLT có khả năng chịu lửa hạn chế hơn, tuy nhiên do cáp ƯLT thường được bố trí theo dạng cong nên tại một số vị trí trên cấu kiện, bêtông ƯLT có ưu thế hơn về lớp bảo vệ

Do có cường độ vật liệu cao hơn, tiết diện thanh mảnh hơn, kết cấu bêtông ƯLT đòi hỏi phải được chú ý nhiều hơn trong các khâu thiết kế, thi công và lắp dựng Tuổi thọ của kết cấu bêtông ƯLT không thua kém so với BTCT

2) Tính kinh tế

Để chịu được cùng một tải trọng, bêtông ƯLT sử dụng một khối lượng bêtông và cốt thép ít hơn, do sử dụng được cấu kiện thanh mảnh, giảm trọng lượng bản thân, nên bêtông ƯLT tiết kiệm được vật liệu cho các bộ phận khác như móng, cột vv…, với cấu kiện đúc sẵn, điều đó làm giảm chi phí vận chuyển và lắp dựng Tuy nhiên vật liệu cường độ cao sẽ có giá thành đơn vị cao hơn, mặt khác bêtông ƯLT lại sử dụng nhiều thiết bị chuyên dụng như neo, cáp , vữa…chi phí giám sát thi công, chi phí nhân công cho một đơn vị khối lượng cũng cao hơn Tùy thuộc vào kinh nghiệm, trình độ của nhà thầu mà khối lượng công việc phát sinh cũng có thể nhiều hơn

Trang 27

3) Phạm vi áp dụng

Bêtông ƯLT tỏ ra có hiệu quả kinh tế hơn cho kết cấu nhịp lớn, chịu tải trọng nặng, các cấu kiện điển hình được thi công hàng loạt và cấu kiện đúc sẵn hoặc kết cấu liên hợp

Nhờ việc sử dụng vật liệu cường độ cao, bêtông ƯLT thích hợp với kết cấu nhịp lớn chịu tải trọng nặng Do có thể sử dụng tiết diện thanh mảnh nên kết cấu bêtông ƯLT đáp ứng được nhu cầu mỹ quan Bêtông ƯLT cũng phù hợp với cấu kiện đúc sẵn hơn do có trọng lượng nhỏ hơn

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP GÂY ỨNG LỰC

1.4.1 Phương pháp căng trước

Cốt thép ƯLT được neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia được kéo ra với lực kéo P (Hình 1.1) Dưới tác dụng của lực P, cốt thép được kéo trong giới hạn đàn hồi và sẽ bị dãn dài một đoạn và tương ứng là ứng suất trong cốt thép Khi đó, đầu còn lại của cốt thép được cố định nốt vào bệ

Hình 1.1:Phương pháp căng trước

a) Trước khi buông cốt thép ƯLT - b) Sau khi buông cốt thép ƯLT

1- Cốt thép ứng lực trước;2- Bệ căng; 3- Ván khuôn; 4- Thiết bị kéo thép;

5- Thiết bị cố định cốt thép ứng lực trớc; 6- Trục trung tâm

Trang 28

Tiếp đó, đặt các cốt thép thông thường khác rồi đổ bêtông Đợi cho bêtông đạt đến cường độ cần thiết thì thả các cốt thép ƯLT rời khỏi bệ Nhờ tính đàn hồi, các cốt thép này có xu hướng co lại và thông qua lực dính giữa nó với bêtông trên suốt chiều dài cấu kiện, cấu kiện sẽ bị nén với giá trị bằng lực P đã dùng khi kéo cốt thép (Hình 1.1.b)

Phương pháp căng trước tỏ ra ưu việt đối với những cấu kiện sản xuất hàng loạt trong nhà máy (Hình 1.2)

Hình 1.2: Chế tạo đồng thời các cấu kiện ƯLT 1.4.2 Phương pháp căng sau

Trước hết đặt các cốt thép thông thường và các ống rãnh bằng tôn, kẽm hoặc bằng vật liệu khác để tạo các rãnh dọc, rồi đổ bêtông Khi bê tông đạt đến cường độ nhất định thì tiến hành luồn và căng cốt thép ƯLT tới ứng suất quy định (Hình 1.3.a)

Sau khi căng xong, cốt thép ƯLT được neo chặt vào cấu kiện (Hình 1.3.b) Thông qua các neo đó, cấu kiện sẽ bị nén bằng lực đã dùng khi kéo căng cốt thép

Trang 29

Hình 1.3: Phương pháp căng sau

a - Trong quá trình căng; b- Sau khi căng

1- Cốt thép ƯLT; 2- Cấu kiện BTCT; 3 - Ống rãnh;

4- Thiết bị kích; 5- Neo; 6- Trục trung tâm Tiếp đó người ta bơm vữa vào trong ống rãnh đễ bảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn và tạo lực dính giữa bêtông và cốt thép Đó là loại bêtông ƯLT có bám dính Ngoài

ra, người ta còn dùng loại bêtông ƯLT không bám dính, cốt thép (thường là 7 sợi) được đặt trong ống nhựa đặc biệt chứa đầy mỡ chống gỉ Ống nhựa chứa cột thép được đặt cùng một lúc với việc đăt cốt thép thông thường

Sau khi đổ bêtông và bê tông đủ cường độ, người ta căng cốt thép, neo cốt thép và đổ bêtông bảo vệ đầu neo Cốt thép nằm trong ống mỡ nên giữa cốt thép và bêtông không tồn tạo lực dính

Phương pháp căng sau được sừ dụng thích hợp nhờ chế tạo các cấu kiện mà yêu cầu phải có lực nén bê tông tương đối lớn hoặc các cấu kiện phải đổ tại chỗ

Trang 30

1.5 CÁC THIẾT BỊ CĂNG

Có bốn loại thiết bị căng bằng thép được sử dụng

1 Căng bằng thiết bị cơ khí

Bao gồm:

- Bộ truyền lực đòn bẩy

- Bộ truyền lực số kết hợp với bệ ròng rọc có hoặc không có bánh răng

- Máy cuốn sợi

Những thiết bị này được sử dụng chủ yếu cho thành phẩm bêtông ƯLT sản xuất tại nhà máy với quy mô lớn

2 Căng bằng kích thủy lực

Kích thủy lực là thiết bị đơn giản nhất để sinh ra lực ƯLT lớn, được sử dụng rộng rãi như một thiết bị căng

Các kích thủy lực thông dụng có lực căng khoảng từ 5 đến 100 tấn

Các kích thủy lực lớn cho lực căng trong khoảng 200 đến 600 tấn

Với các kích thủy lực, điều quan trọng nhất là lực căng cần được đo một cách chính xác bằg đồng hồ áp lực trong suốt quá trình căng

Trang 31

Hình 1.4: Một số loại kích thủy lực

3 Căng bằng nguyên lý điện học

Sau khi bêtông đã đủ cường độ thường bằng khoảng 80% cường độ của bê tông, nhờ dòng điện đi qua, thép ƯLT được nung nóng và dãn dài ra

Trang 32

Sau khi đổ bêtông, cho một dòng điện có điện thế thấp và cường độ cao đi qua các thanh thép, thanh thép bị nung nóng và dãn dài, các đai ốc được siết chặt vào các đầu chờ và tỳ vào cấu kiện thông qua các vòng đệm cứng và tạo nên ƯLT khi thanh thép nguội đi

4 Căng bằng nguyên lý hóa học

Dựa vào phản ứng hóc học xảy ra trong ximăng trương nở bao bọc quanh thép và gây ứng suất cho thép, tạo nên ƯLT

1.6 THIẾT BỊ NEO

Có ba dạng thiết bị neo cơ bản được sử dụng để tạo neo cáp ƯLT vào bêtông trong phương pháp căng sau:

- Sử dụng nêm nhằm kẹp chặt sợi cáp ƯLT

- Sử dụng bulông và đinh tán bắt trực tiếp vào đầu sợi cáp ƯLT

- Cuộn cáp theo vòng ở trong bêtông

Trên thực tế, dạng thiết bị thứ nhất đã phát triển thành một số hệ thống neo phổ biến và đáng tin cậy, trong đó có hệ thống neo của Freyssinet (Hình 1.5)

Thiết bị này bao gồm một đầu neo được chế tạo từ một miếng thép dày hình trụ, được đục lỗ cho cáp luồn qua Miếng thép này tỳ vào một tấm đỡ bằng thép, tấm đỡ này được đặt sẵn trong cấu kiện và có tác dụng truyền lực vào cấu kiện, trên tấm đỡ có cấu tạo lỗ để bơm vữa vào ống rãnh Khi sợi cáp được luồn qua lỗ, nó

bị chốt lại bởi một chi tiết nêm bằng thép, hình côn nằm dọc theo lỗ Các nêm này có tác dụng vừa cho phép kích kéo theo đi ra khỏi cấu kiện, vừa ngăn không cho cáp bị tụt trong cấu kiện

Ngoài ra đầu neo còn có cấu tạo các vòng thép dạng lò xo có tác dụng gia cường và làm giảm ứng suất tập trung xuất hiện ở bêtông vùng neo Khi khoảng cách

Trang 33

giữa hai đầu cáp không lớn lắm, việc căng cáp chỉ cần tiến hành ở một đầu (live end), đầu kia được neo chặt vào bêtông bằng đầu neo cố định (dead end)

Sau đây là một số hình ảnh về cấu tạo neo:

Hình 1.5: Cấu tạo đầu neo

Trang 34

Hình 1.6: Đầu neo cố định

Hình 1.7: Đầu neo sống

Trang 35

Hình 1.8: Đầu neo trung gian

Hình 1.9: Đầu neo sống hai đầu

Khi khoảng cách này quá lớn, việc căng cáp được tiến hành từ hai đầu Trong một số trường hợp để phù hợp với quy trình thi công đổ bê tông theo các đợt, có thể sử dụng các neo trung gian

Trang 36

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Bê tông ƯLT là sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép cường độ cao Việc tạo ra ứng suất trước trong bê tông làm tăng khả năng chịu lực của bê tông và hạn chế vết nứt Bản chất cũng như các ưu điểm của bê tông ƯLT sinh viên sẽ nói rõ hơn ở chương 2

Nhờ những đặc tính vượt trội hơn của kết cấu bê tông ƯLT so với kết cấu bê tông thông thường mà bê tông ƯLT được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới như Anh, Mỹ, Úc, Hồng Công… đặc biệt là ở California thì kết cấu sàn bê tông ƯLT là lựa chọn đầu tiên

Ở Việt Nam thì ngày càng có nhiều đơn vị trong và ngoài nước thi công và thiết kế sàn bê tông ƯLT cho nhà cao tầng Tuy nhiên về tiêu chuẩn thiết kế và lý thuyết tính toán sàn bê tông ƯLT vẫn chưa được ban hành và chưa được giảng dạy ở các trường đại học Do đó đối với sinh viên, việc tự nghiên cứu để tự hội nhập là một điều rất cần thiết

Chương 2 sinh viên sẽ tiếp tục đi sâu nghiên cứu về lý thuyết tính toán kết cấu bê tông ƯLT nói chung và của sàn ứng lực trước căng sau nói riêng

Trang 37

2.1 BẢN CHẤT CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Bê tông là loại vật liệu có cường độ chịu nén lớn nhưng cường độ chịu kéo là khá nhỏ Cường độ chịu kéo của bê tông chỉ bằng khoảng 10% cường độ chịu nén Trong thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn, cường độ chịu kéo của bê tông thường bỏ qua; với giả thiết rằng bê tông bị nứt với mọi cấp tải trọng dù là tải trọng rất nhỏ và tất cả ứng suất kéo do cốt thép chịu Hay nói cách khác bê tông cốt thép (BTCT) chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động

Trong cấu kiện bê tông ƯLT, người ta đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép rồi gắn chặt nó vào bê tông thông qua lực dính hoặc neo Nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo ra lực nén trước, lực nén trước này gây

ra ứng suất nén trước trong bê tông và sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triển vết nứt Như vậy ứng lực trước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau

Bản chất của sàn ƯLT có thể tóm tắt như bản sau:

Trang 38

Bảng 2.1: Bản chất của bê tông ứng lực trước

Xét dầm đơn giản chịu lực tập trung như hình vẽ

Dưới tác dụng của tải trọng, trong dầm sẽ xuất hiện ứng suất kéo ở mép dưới và ứng suất nén ở mép phía trên tiết diện ngang của dầm Vì bê tông có ứng suất kéo nhỏ nên vết nứt sẽ xuất hiện ở mép dưới dầm mặc dù với tải trọng khá nhỏ

Có 2 cách để giảm ứng suất kéo và hạn chế vết nứt là: đặt thép thường ở

vùng chịu kéo của dầm (hình c)hoặc tạo lực nén trước (hình d)

Đặt thép thường vào vùng chịu kéo của dầm, thép thường sẽ chịu ứng suất kéo

vì vậy vết nứt sẽ được hạn chế trong giới hạn cho phép

Trong bê tông ứng lực trước, ứng lực trước tạo ra một lực nén đặt tại vùng bê tông chịu kéo để chống lại ứng suất chịu kéo trong bê tông, vì vậy giúp bê tông làm việc như bê tông có cường độ chịu kéo cao

Trang 39

2.2 NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Trong kết cấu bê tông ứng suất trước, việc tăng khả năng làm việc của bê tông dẫn đến một số ưu điểm hơn so với bê tông cốt thép thông thường như sau:

a) Giảm tải trọng bản thân

Với một tải trong và đặc tính kết cấu tương đương thì trong cấu kiện bê tông ứng suất trước trọng lượng bản thân kết cấu giảm khoảng 30% so với kết cấu bê tông

cốt thép thông thường

Việc giảm tải trọng kết cấu của sàn dẫn đến giảm tải trọng truyền xuống cột, vách và móng

Giảm ảnh hưởng của các tải trọng mà có mối quan hệ với trọng lượng bản thân như động đất, gió động… trọng lượng kết cấu càng lớn thì ảnh hưởng của tải trọng như động đất, gió động là càng lớn

b) Giảm chiều dày kết cấu

Bởi vì việc tăng cường độ chịu kéo trong bê tông ứng lực trước, nên cấu kiện bê tông ứng lực trước thường có chiều dày nhỏ hơn so với bê tông cốt thép thông thường

Giảm chiều cao tầng dẫn đến giảm tất cả chi phí như là hệ thống kỹ thuật, hệ thống điện và hệ thống bao che như vách ngăn, tường xây…

Trong một số trường hợp tổng chiều cao của nhà nhiều tầng bị hạn chế bởi quy hoạch thì việc giảm chiều cao tầng dẫn đến có thể tăng thêm một số tầng mà tổng chiều cao của ngôi nhà là không đổi

Trang 40

c) Giảm nứt và võng

Trong cấu kiện bê tông ứng lực trước, hầu hết tĩnh tải không tạo ra độ võng Điều này giảm đáng kể đến cả độ võng tức thời và độ võng dài hạn do từ biến gây ra

d) Cải thiện độ bền và mỏi

Đặc điểm của bê tông ƯLT là bê tông cường độ cao và khả năng chịu nứt cao do đó tăng độ bền của kết cấu dưới các điều kiện môi trường và có khả năng chống thấm tốt hơn Vì vậy bê tông ƯLT sử dụng rộng rải cho các kết cấu đòi hỏi khả năng chống thấm cao như ống dẫn có áp, bể chứa chất lỏng và chất khí…

e) Giảm thời gian thi công do có thể tháo dỡ ván khuôn sớm

2.3 CÁC GIAI ĐOẠN CHỊU TẢI CỦA CẤU KIỆN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Khi thiết kế cấu kiện bê tông ứng lực trước căng sau cần phải nghiên cứu các giai đoạn chịu tải mà nó phải trải qua Với cấu kiện bê tông ứng lực trước căng sau được nghiên cứu và kiểm tra qua 3 giai đoạn:

a) At transfer of prestress force (tạm dịch: giai đoạn truyền ứng lực)

Ứng xử đàn hồi; tiết diện phẳng trước và sau khi biến dạng; quan hệ ứng suất và biến dạng là tuyến tính

Ứng lực trước là lớn nhất và chỉ kể đến tổn hao ngắn hạn

Tải tác động lên kết cấu là nhỏ nhất (không có hoạt tải, tĩnh tải chỉ có tải trọng bản thân không kể đến các tĩnh tải như tải hoàn thiện, tải do tường xây, vách ngăn…) và tải là tải tiêu chuẩn (tải không nhân hệ số)

Ứng suất do uốn được giới hạn trong một giới hạn cho phép được quy định trong các tiêu chuẩn xây dựng

Định dạng
Số trang	485
Dung lượng	8,57 MB