Cầu vòm ống thép nhồi bê tông

GS.TS NGUYỄN VIẾT TRUNG (chủ biên) TH.S TRẦN VIỆT HÙNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI HÀ NỘI- 2009 http://www.ebook.edu.vn Ch­¬ng Giíi thiƯu chung vỊ kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng 1.1 ®Ỉc ®iĨm chung vỊ kÕt cÊu liªn hỵp èng thÐp nhåi bªt«ng 1.1.1 Kh¸i niƯm HƯ thèng kÕt cÊu liªn hỵp èng thÐp nhåi bªt«ng (Concrete -Filled Steel Tube - viÕt t¾t tiÕng Anh lµ CFST) lµ mét hƯ thèng gåm c¸c cÊu kiƯn chÞu lùc chÝnh lµ c¸c èng thÐp ®­ỵc nhåi ®Ỉc b»ng bªt«ng c­êng ®é cao hc trung b×nh Th«ng th­êng dïng èng trßn, nh­ng c¸c èng vu«ng còng cã thĨ ®­ỵc ¸p dơng Trong s¸ch nµy sÏ chđ u ®Ị cËp ®Õn lo¹i dïng èng trßn HƯ thèng kÕt cÊu CFST cã nhiỊu ­u ®iĨm vỊ: ®é cøng, c­êng ®é, kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng, vµ kh¶ n¨ng chèng ch¸y Nãi chung, lo¹i kÕt cÊu nµy cã thĨ nghiªn cøu ¸p dơng cho rÊt nhiỊu lo¹i c«ng tr×nh x©y dùng nhµ , x­ëng vµ cÇu Vá thÐp Lâi bªt«ng Vá thÐp Lâi bªt«ng H×nh 1.1 CÊu t¹o kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng ( CFST) KÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng lµ mét kÕt cÊu liªn hỵp bao gåm èng thÐp vá vµ bªt«ng lâi cïng lµm viƯc chung KÕt cÊu lo¹i nµy cã nhiỊu ­u thÕ: - §é bỊn cđa lâi bªt«ng (cã líp vá thÐp víi chøc n¨ng nh­ líp ¸o bäc chỈt bªn ngoµi) ®· ®­ỵc t¨ng kho¶ng lÇn so víi ®é bỊn cđa bªt«ng th«ng th­êng - C¸c nghiªn cøu ®· chøng tá r»ng ®óng lµ cã sù co ngãt nh­ng còng ®· cã sù tr­¬ng në cđa bªt«ng èng vµ sù tr­¬ng në ®ã ®­ỵc tr× nhiỊu n¨m t¹o thn lỵi cho sù lµm viƯc cđa bªt«ng Kh«ng cã sù trao ®ỉi ®é Èm gi÷a bªt«ng vµ m«i tr­êng bªn ngoµi lµ nguyªn nh©n g©y sù tr­¬ng në NhiỊu thÝ nghiƯm ®· chøng tá trÞ sè biÕn d¹ng co ngãt theo chiỊu däc cđa mÉu bÞ c¸ch ly lµ rÊt nhá, vµo kho¶ng = (2 - 3).10-5 §ã lµ ­u ®iĨm cđa kÕt cÊu èng thÐp ®­ỵc nhåi bªt«ng so víi kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp thong th­êng Ngoµi kÕt cÊu èng thÐp mỈt c¾t ®Ỉc nh­ trªn cßn cã lo¹i èng thÐp trßn nhåi bªt«ng mỈt c¾t rçng víi líp vá thÐp bäc mỈt ngoµi vµ mỈt trong, kĐp gi÷a lµ líp lâi bªt«ng (xem h×nh 1.2) http://www.ebook.edu.vn C¸ch s¾p xÕp ®an xen c¸c líp vËt liƯu thÐp vµ bªt«ng nh­ vËy sÏ t¹o c¬ cÊu chÞu lùc chung gi÷a lâi bªt«ng vµ vá thÐp nhê hiƯu øng në h«ng cđa bªt«ng chÞu nÐn Sù c¸ch ly cđa bªt«ng víi m«i tr­êng xung quanh t¹o nh÷ng ®iỊu kiƯn tèt h¬n cho sù lµm viƯc cđa bªt«ng chÞu t¶i träng NhiỊu thÝ nghiƯm so s¸nh lo¹i kÕt cÊu ®· cho thÊy r»ng t¶i träng cµng t¸c dơng dµi h¹n th× cµng g©y sù ph¸ ho¹i bªt«ng kh«ng bÞ c¸ch ly lín h¬n nhiỊu so víi bªt«ng b Þ c¸ch ly Trong bªt«ng kh«ng ®­ỵc c¸ch ly th× c¸c vÕt nøt nhá ngµy cµng nhiỊu, cßn bªt«ng ®­ỵc c¸ch ly chÞu øng st ë møc ®é nhá t­¬ng tù nh­ bªt«ng kh«ng ®­ỵc c¸ch ly th× chØ sau ®Õn ngµy ®Çu sÏ hoµn toµn kh«ng bÞ nøt thªm n÷a Trong c¸c mÉu bªt«ng kh«ng ®­ỵc c¸ch ly th× tÝnh phi tun cđa biÕn d¹ng tõ biÕn cã thĨ quan s¸t ®­ỵc vßng 20 ®Õn 30 ngµy, bªt«ng ®­ỵc c¸ch ly th× tÝnh phi tun nµy sÏ mÊt ®i vßng ®Õn ngµy ®Çu (víi ®iỊu kiƯn chóng chÞu øng st nh­ nhau) Vá thÐp Vá thÐp ngoµi Lâi bªt«ng Vá thÐp H×nh 1.2 CÊu t¹o kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng mỈt c¾t rçng ViƯc nhåi bªt«ng vµo èng thÐp ®· n©ng cao ®é bỊn chèng ¨n mßn mỈt cđa èng thÐp, lµm gi¶m ®é m¶nh cđa cÊu kiƯn, lµm t¨ng ®é ỉn ®Þnh cơc bé cđa thµnh èng vµ lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng mãp, mÐo (biÕn d¹ng) cđa vá èng thÐp bÞ va ®Ëp 1.1.2 §Ỉc ®iĨm chÞu lùc cđa kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng Kh¸c víi èng thÐp th­êng, èng thÐp nhåi bªt«ng chØ lµm viƯc hiƯu qu¶ chÞu nÐn Khi chÞu kÐo kh¶ n¨ng chÞu lùc cđa nã nhá h¬n nhiỊu VỊ mỈt nµy èng thÐp nhåi bªt«ng t­¬ng tù kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp Do ®ã mét hƯ thèng kÕt cÊu chÞu lùc nªn dïng èng thÐp nhåi bª t«ng chØ cho c¸c cÊu kiƯn chÞu nÐn VỊ nguyªn t¾c kh«ng nªn dïng kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng lµm cÊu kiƯn chÞu kÐo Tuy nhiªn mét sè tr­êng hỵp còng cã thĨ dïng èng thÐp nhåi bªt«ng lµm cÊu kiƯn chÞu kÐo v× c¸c lý ®Ỉc biƯt nh­: ®Ĩ chèng rØ cho bỊ mỈt èng, ®Ĩ t¨ng ®é cøng chèng n hay t¨ng träng l­ỵng b¶n th©n Trong thùc tÕ th­êng cã c¸ch lËp s¬ ®å chÞu lùc: http://www.ebook.edu.vn + Thø nhÊt: sư dơng èng thÐp nhåi bªt«ng c¸c s¬ ®å kÕt cÊu trun thèng cđa c«ng tr×nh mµ cã nh÷ng cÊu kiƯn chÞu nÐn lµ chđ u, ®ã lµ c¸c cét, trơ, biªn cét ®iƯn, c¸c chÞu nÐn cđa giµn vµ vßm + Thø hai: lËp c¸c s¬ ®å kÕt cÊu míi mµ ®ã c¸c t ¶i träng tÝnh to¸n chđ u èng thÐp nhåi bªt«ng chÞu Theo c¸ch thø hai nµy th× cÇn l­u ý ¸p dơng mÊy nguyªn lý sau: * nguyªn lÝ tËp trung vËt liƯu, c¸c cÊu kiƯn nªn ®­ỵc lµm to lªn th× tỉng khèi l­ỵng toµn kÕt cÊu sÏ ®­ỵc gi¶m nhĐ nhê kh¶ n¨ng chÞu l ùc cđa kÕt cÊu t¨ng nhanh h¬n so víi sù t¨ng khèi l­ỵng cđa nã; * nguyªn lÝ ®¬n gi¶n ho¸ h×nh d¹ng kÕt cÊu * nguyªn lÝ vỊ sù kÕt hỵp chøc n¨ng DiƯn tÝch bỊ mỈt ngoµi cđa kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng chØ nhá b»ng kho¶ng mét nưa so víi cđa kÕt cÊu thÐp c¸n cã cïng kh¶ n¨ng chÞu lùc, ®ã chi phÝ vỊ s¬n phđ vµ b¶o d­ìng còng Ýt h¬n Trªn bỊ mỈt cđa èng h×nh trơ sÏ ®äng l¹i rÊt Ýt bơi vµ chÊt bÈn v× vËy kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng cã ®é bỊn chèng rØ cao Do kÕt cÊu lµ c¸c h×nh trơ trßn nªn c¶i thi Ưn ®­ỵc tÝnh chÊt khÝ ®éng häc vµ tÝnh ỉn ®Þnh §é cøng chèng xo¾n cđa c¸c lo¹i èng trßn nµy cao h¬n nhiỊu so víi mỈt c¾t hë C¸c èng thÐp nhåi bªt«ng kh«ng cÇn s¬n phđ, m¹ kim lo¹i hc bÞt kÝn mỈt cđa èng Gi¸ thµnh tỉng thĨ cđa c«ng tr ×nh lµm b»ng kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng nãi chung nhá h¬n nhiỊu so víi gi¸ thµnh cđa c«ng tr×nh t­¬ng tù lµm b»ng kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp hc kÕt cÊu thÐp th«ng th­êng Khèi l­ỵng cđa kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng nhá h¬n so víi kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp ®ã viƯc vËn chun vµ l¾p r¸p dƠ dµng h¬n KÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng kinh tÕ h¬n so víi kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp v× kh«ng cÇn v¸n khu«n, gi¸ vßm, ®ai kĐp vµ c¸c chi tiÕt ®Ỉt s½n, nã cã søc chÞu ®ùng tèt h¬n, Ýt h­ háng va ®Ëp Do kh«ng cã cèt chÞu l ùc vµ cèt ngang nªn cã thĨ ®ỉ bªt«ng víi cÊp phèi hçn hỵp cøng h¬n (tû lƯ n­íc/xi m¨ng cã thĨ lÊy nhá h¬n) vµ sÏ dƠ dµng ®¹t chÊt l­ỵng bª t«ng cao h¬n èng thÐp s¶n xt b»ng thÐp c¸n n trßn råi ®­ỵc hµn nèi theo däc èng th­êng cã ®é chÝnh x¸c cao vỊ bỊ dµy, ®­êng kÝnh, ®é ovan vµ ®ã tho¶ m·n c¸c ®iỊu kiƯn l¾p dùng vµ khai th¸c Lo¹i èng thÐp hµn xo¾n cã thĨ ®­ỵc chÕ t¹o b»ng c¸ch n c¸c tÊm thÐp hĐp theo ®­êng xo¾n èc råi hµn l¹i däc theo ®­êng nèi xo¾n èc lµ kinh tÕ nhÊt (lo¹i èng nµy ®· ®ùoc dïng lµm cäc èng cho cÇu BÝnh ë H¶i Phßng) Nãi chung ®Ỉc ®iĨm c¬ b¶n cđa lo¹i kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng cã thĨ ®­ỵc tỉng kÕt nh­ sau: - MỈt c¾t ngang cđa cét hƯ thèng kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng cã thĨ ®­ỵc gi¶m t¨ng c­êng ®é vËt liƯu - C¸c nguyªn nh©n dao ®éng kÕt cÊu ®éng ®Êt vµ giã cã thĨ ®­ỵc gi¶m nã ®­ỵc t¨ng c­êng ®é cøng h¬n kÕt cÊu thÐp th«ng th­êng - ¶nh h­ëng cđa sù cè ch¸y cã thĨ ®­ỵc gi¶m hc bá qua hiƯu øng cđa bªt«ng nhåi ®Ỉc èng thÐp 1.2 KÕt cÊu èng thÐp liªn hỵp Trong x©y dùng c«ng tr×nh, phÈm chÊt cđa vËt liƯu x©y dùng th«ng th­êng ®­ỵc ®¸nh gi¸ dùa trªn nh÷ng u tè nh­ lµ tÝnh Ých lỵi, c­êng ®é (®é bỊn) kÕt cÊu, tÝnh bỊn l©u vµ kh¶ n¨ng http://www.ebook.edu.vn khai th¸c thn tiƯn Ng­êi thiÕt kÕ cßn quan t©m lùa chän tèi ­u c¸c vËt li Ưu kh¸c vµ c¸c ph­¬ng ph¸p x©y dùng, cho kÕt cÊu cã gi¸ thµnh rỴ nhÊt mµ vÉn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu khai th¸c Theo Yam (1981), c¸c ph­¬ng ph¸p c¶i tiÕn viƯc sư dơng vËt liƯu cã thĨ ®­ỵc ph©n thµnh hai lo¹i Thø nhÊt lµ lùa chän vµ thø hai lµ tỉ hỵp c¸c lo¹i vËt liƯu thÝch hỵp tõ c¸c vËt liƯu míi víi c¸c ®Ỉc tÝnh cÇn thiÕt x©y dùng, v× vËy kÕt qu¶ lµ ®· ®êi mét lo¹i vËt liƯu liªn hỵp Sù lùa chän c¸c vËt liƯu kh¸c cã thĨ ®­ỵc g¾n vµo c¸c d¹ng mỈt c¾t ngang víi c¸c ®Ỉc tr­ng h×nh häc thÝch hỵp nhÊt, cho c¸c ®Ỉc tÝnh cđa mçi lo¹i vËt liƯu sÏ ®­ỵc tËn dơng triƯt ®Ĩ KÕt cÊu liªn hỵp vµ ph­¬ng ph¸p x©y dùng thÝch hỵp t­¬ng øng ®­ỵc gäi lµ ph­¬ng ph¸p x©y dùng liªn hỵp Tuy nhiªn, sù tỉ hỵp cđa c¸c kÕt cÊu liªn hỵp vµ ph­¬ng ph¸p x©y dùn g liªn hỵp cã thĨ lµ nguyªn nh©n lµm t¨ng viƯc sư dơng vËt liƯu nhiỊu h¬n ViƯc øng dơng c¸c kÕt cÊu liªn hỵp thÐp - bªt«ng lµ mét xu h­íng tÊt u vµ ngµy c¸ng ®­ỵc c¶i tiÕn kü tht x©y dùng, ®Ỉc biƯt x©y dùng c«ng nghiƯp, nhµ cưa vµ cÇu ®­êng C¸c kÕt cÊu èng thÐp liªn hỵp x©y dùng d©n dơng th­êng lµ kÕt cÊu cét liªn hỵp, ®ã lµ mét kÕt cÊu chØ chÞu nÐn däc trơc Nh­ng thùc tÕ, c¸c cét kh«ng chØ chÞu nÐn mµ cßn chÞu n lùc nÐn ®Ỉt lƯch t©m Tiªu chn chung cđa cét liªn hỵp lµ p hÇn tư thÐp cã t¸c ®éng liªn hỵp víi phÇn tư bªt«ng, v× vËy c¶ hai phÇn tư thÐp vµ bªt«ng ®Ịu tham gia kh¸ng l¹i lùc nÐn Cét liªn hỵp gåm c¸c thµnh phÇn kÕt cÊu thÐp ë bªn ®­ỵc bäc b»ng bªt«ng ë bªn ngoµi ®· tËn dơng hiƯu qu¶ vỊ mỈt c­êng ®é cđa l o¹i vËt liƯu vµ ®ång thêi cßn t¹o thµnh c¸c kÕt cÊu kiƯn cã tÝnh kh¸ng ch¸y cao ChÝnh v× vËy, c¸c kiĨu cét liªn hỵp ®· ph¸t triĨn sím ThÕ kû 20 nh­ mét c¸ch thøc b¶o vƯ chèng ch¸y Bª t«ng bäc bªn ngoµi thÐp, t¹o líp vá b¶o vƯ chèng ch¸y bªn ngoµ i cho lâi thÐp (h×nh 1-3a) Trong h×nh 1.3 cßn nªu mét vµi kiĨu cét liªn hỵp víi c¸c d¹ng mỈt c¾t ngang kh¸c H×nh 1.3 C¸c kiĨu cét liªn hỵp kh¸c nhau: (a) MỈt c¾t bªt«ng cèt thÐp, (b) mỈt c¾t vá thÐp ®­ỵc nhåi ®Ỉc bªt«ng, (c) tỉ hỵp mỈt c¾t b ªt«ng cèt thÐp vµ vá thÐp ®­ỵc nhåi ®Ỉc bªt«ng Nh­ỵc ®iĨm cđa c¸c kªt cÊu bªt«ng th«ng th­êng lµ cÇn thiÕt ph¶i cã bé v¸n khu«n hoµn chØnh qu¸ tr×nh thi c«ng KÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng (CFST) cã líp vá èng thÐp bäc bªt«ng ®ã kh«ng cÇn thiÕt ph¶i cã v¸n khu«n v× chÝnh chÝnh b¶n th©n èng thÐp ®· lµm nhiƯm vơ v¸n khu«n st qu¸ tr×nh ®ỉ bªt«ng Cét CFST cã kh¶ n¨ng ¸p dơng ®­ỵc víi nhiỊu tr¹ng th¸i kÕt cÊu, T theo c¸ch bè trÝ thÐp vµ bªt«ng mỈt c¾t ngang sÏ t¹o http://www.ebook.edu.vn ®­ỵc ®é cøng cÇn thiÕt cđa mỈt c¾t Vá thÐp cã t¸c dơng chÞu kÐo vµ chÞu m«men n cđa cét §é cøng cđa cét CFST rÊt lín bëi v× vËt liƯu thÐp ®­ỵc bè trÝ ë xa trơc träng t©m nhÊt, ë vÞ trÝ ®ã nã còng gãp phÇn lµm t¨ng m«men qu¸n tÝnh cđa mỈt c¾t C¸c d¹ng lâi bªt«ng lý t­ ëng cã t¸c dơng chèng l¹i t¶i träng nÐn vµ c¶n trë tr¹ng th¸i o»n cơc bé cđa èng thÐp Nh­ vËy, nªn sư dơng c¸c cét CFST t¹i nh÷ng vÞ trÝ ph¶i chÞu t¶i träng nÐn lín Sù gi·n në bÞ ®éng ë thµnh bªn ®· ®­ỵc t¹o bëi èng thÐp còng lµm c¶i thiƯn c­êng ®é, t Ýnh mỊm dỴo vµ biÕn d¹ng cđa bªt«ng Kh¸c h¼n víi cét bªt«ng cèt thÐp vµ cét liªn hỵp cã bª t«ng bäc bªn ngoµi thÐp víi cèt thÐp ngang, kÕt cÊu CFST vá èng thÐp ng¨n c¶n nøt cđa lâi bªt«ng vµ sù tËp trung cèt thÐp nhá c¸c vïng liªn kÕt ViƯc sư dơng cét èng thÐp nhåi bªt«ng ®· ®­ỵc Sewell c«ng bè tõ n¨m 1901 Lý cđa Sewell lµ sư dơng bªt«ng ®Ĩ chèng l¹i rØ bªn cđa cét èng thÐp Tuy nhiªn, mét vµi cét nµy ®· ®­ỵc chÞu ®ùoc c¸c t¶i träng ngÉu nhiªn qu¸ lín Tõ nhËn xÐt nµy Sewell ®· kÕ t ln r»ng ®é cøng ®· ®­ỵc t¨ng Ýt nhÊt lµ 25% Ph¸t hiƯn cđa ConcedÌre vỊ tr¹ng th¸i kiỊm chÕ c¸t vµ bªt«ng, vµ hiƯu st gi·n në, ®· ®­ỵc c«ng bè tõ ®Çu nh÷ng n¨m 1903 vµ 1906; C¸c nghiªn cøu cđa Gardner vµ Jacobson (1967) ®· gi¶i thÝch hiƯu øng gi·n në bÞ ®éng b»ng c¸ch thÝ nghiƯm mét thïng chøa ®Çy c¸t Khi lÊp ®Çy c¸t vµo thïng, kh¶ n¨ng chÞu nÐn cđa thïng nµy t¨ng ®¸ng kĨ Mét cét bªt«ng h×nh trơ, cã mét c­êng ®é x¸c ®Þnh, cho nã chÞu t¶i, nã co ng¾n l¹i vµ në h«ng Mét èng thÐp thÐp ®­ỵc l Êp ®Çy b»ng bªt«ng còng cã c¸c hiƯn t­ỵng gièng nh­ thïng thÐp chøa ®Çy c¸t §Ỉc biƯt, x©y dùng d©n dơng, thay v× sư dơng cèt thÐp nh­ th«ng th­êng, ng­êi ta còng ®· ®­a ®­ỵc kh¶ n¨ng sư dơng èng thÐp máng nh­ cèt thÐp cét; (h×nh 1.4) H×nh 1.4 Cét bªt«ng cã bª t«ng bao ngoµi èng thÐp máng http://www.ebook.edu.vn C¸c cét liªn hỵp CFST ngµy cµng ®­ỵc ¸p dơng nhiỊu trªn thÕ giíi D¹ng cét nµy cã nhiỊu lỵi thÕ nh­ c­êng ®é cao, tÝnh mỊm dỴo, vµ kh¶ n¨ng chÞu nhiƯt lín, gi¶m thêi gian x©y dùng, t¨ng ®é an toµn, vµ sư dơng c¸c kiĨu liªn kÕt ®¬n gi¶n ®­ỵc tiªu chn ho¸ Ngµy nay, c¸c tiÕn bé c«ng nghƯ ®· cho phÐp s¶n xt bªt«ng c­êng ®é chÞu nÐn cao nªn cho phÐp thiÕt kÕ cét m¶nh h¬n, cho phÐp cã ®­ỵc c¸c sµn réng h¬n (VÝ dơ Bé GTVT ®· ban hµnh T iªu chn ngµnh vỊ chÕ t¹o bª t«ng cÊp 60 -80 MPa tõ n¨m 2003) C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu kÕt hỵp c¸c thÝ nghiƯm vµ ph©n tÝch b¨ng ph­¬ng ph¸p phÇn tư h÷u h¹n (FE) ®èi víi c¸c cét CFST cho thÊy cã thĨ sư dơng bªt«ng c­êng ®é cao vµ vÉn ®¹t ®­ỵc mét tr¹ng th¸i kÕt cÊu mỊm dỴo Tuy nhiªn, èng thÐp dµy h¬n lµ cÇn thiÕt cho bªt«ng c­êng ®é cao nÕu mơc ®Ých lµ ®¶m b¶o tÝnh mỊm dỴo HiƯu øng t¨ng c­êng ®é bªt«ng sù tr­¬ng në lµ râ rµng nhÊt ®èi víi cét ng¾n chÞu t¶i träng lƯch t©m §Ĩ ®¶m b¶o t¸c ®éng liªn hỵp gi ÷a thÐp víi bªt«ng, (ngoµi viƯc lỵi dơng c­êng ®é dÝnh b¸m tù nhiªn t¶i träng ®­ỵc t¸c dơng chØ víi èng thÐp hc chØ víi lâi bªt«ng) cÇn ph¶i thiÕt kÕ bỉ sung c¸c neo liªn kÕt V× vËy, c­êng ®é dÝnh b¸m sÏ kÐm quan träng h¬n §iỊu nµy cÇn l­u ý ®Ỉc bi Ưt sư dơng bªt«ng c­êng ®é cao ®­ỵc nhåi vµo èng thÐp Cã thĨ so s¸nh mét c¸ch ®¬n gi¶n c¸c kÕt cÊu bªt«ng cèt thÐp th­êng (RC), bªt«ng cèt thÐp th­êng cã lâi b»ng thÐp cøng (SRC), thÐp (S) víi kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng (CFST hc CFT) nh­ b¶ng sau B¶ng So s¸nh ®Ỉc ®iĨm mét sè lo¹i cét KÕt cÊu (RC) TÝnh dƠ n KÕt cÊu (SRC) KÕt cÊu (S) KÕt cÊu (CFT hc CFST)    §é cøng    Chèng ch¸y    ¸p dơng cho kÕt cÊu cao tÇng Thi c«ng Chó ý:       F eatures of C F T S tructure S y stem  RÊt tèt  Tèt Kh¸ Do bªt«ng bÞ kiỊm chÕ bëi èng thÐp vá, hƯ thèng cét lµm b»ng kÕt cÊu CFST cã c­êng ®é cao h¬n vµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng däc nhá cho ®Õn ph¹m vi biÕn d¹ng ngang lín Chóng ta cã thĨ gäi hiƯu øng liªn kÕt nµy cđa t¸c ®éng t­¬ng hç gi÷a èng thÐp vµ bªt«ng lµ “hiƯu øng tỉ hỵp” C¸c tr¹ng th¸i lµm viƯc cđa kÕt cÊu cét CFST t thc vµo c¸c t¸c ®éng kh¸c nha u §Ĩ râ h¬n nhiỊu nhµ nghiªn cøu ®· kiĨm tra kh¶ n¨ng chÞu nÐn däc trơc vµ chÞu n d­íi c¸c t¶i träng däc trơc cđa lo¹i kÕt cÊu CFT vµ SRC http://www.ebook.edu.vn H×nh 1.5 Quan hƯ t¶i träng – biÕn d¹ng Trong x©y dùng d©n dơng, c¸c liªn kÕt hƯ thèn g kÕt cÊu CFST yªu cÇu tÝnh l­u ®éng cđa bªt«ng t­¬i cao (®é sơt hçn hỵp BT lín) vµ sù trun øng st ªm thn tõ c¸c dÇm vµo c¸c cét Tr¹ng th¸i liªn kÕt ®· ®­ỵc chøng minh c¸c thư nghiƯm sè ho¸ víi c¸c thiÕt kÕ khung ngang kh¸c H×nh -6 nªu vµi d¹ng mèi nèi cét CFST víi dÇm H×nh 1.6 Mét sè d¹ng liªn kÕt gi÷a dÇm vµ cét x©y dùng d©n dơng 1.3 VËt liƯu cđa kÕt cÊu èng thÐp nhåi bªt«ng 1.3.1 Bªt«ng C¸c cÊp bª t«ng nªu ë ®©y ¸p dơng theo Tiªu ch n míi nhÊt 22TCN 272 -05 cđa Bé GTVT ban hµnh th¸ng 7-2005 Nãi chung ®Ĩ chän cÊp bªt«ng lµm lâi bªt«ng kÕt cÊu cÇu vßm èng thÐp nhåi bª t«ng th× cÇn tu©n theo gi¸ trÞ nªu Hỵp ®ång cđa Dù ¸n thĨ vµ cÇn cã thÝ nghiƯm kiĨm chøng thĨ cho mç i c«ng tr×nh Cã thĨ tham kh¶o Tiªu chn CECS 28: 90 cđa Trung Qc vỊ mét sè chØ tiªu cđa c¸c cÊp bªt«ng nh­ sau C30 C35 C40 C 45 C 50 C 55 C 60 C­êng ®é chÞu nÐn f c(Mpa) 15.0 17.5 19.5 21.5 23.5 25 26.5 C­êng ®é chÞu kÐo f t(Mpa) 1.5 1.65 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 M« ®un ®µn håi E c(104MPa) 3.00 3.15 3.25 3.35 3.45 3.55 3.60 http://www.ebook.edu.vn 1.3.2 ThÐp Nãi chung, cèt thÐp th­êng sư dơng cÇu vßm CFST ph¶i ¸p dơng c¸c chØ tiªu theo Tiªu chn 22TCN 272-05, ph¶i cã thÝ nghiƯm thĨ vµ ®­ỵc Chđ ®Çu t­ chÊp thn Ngoµi ra, hiƯn c¸c cÇu vßm èng thÐp ®· vµ ®ang ®­ỵc ®­ỵc x©y dùng rÊt nhiỊu ë Trung Qc, mét sè dù ¸n ë ViƯt Nam còng chuyªn gia Trung Qc gi¸m s¸t vµ gióp ®ì thiÕt kÕ, ViƯt Nam ch­a cã quy tr×nh thĨ riªng cho lo¹i cÇu nµy nªn còng cã thĨ tham kh¶o mét sè lo¹i thÐp cđa Trung Qc theo b¶ng sau: ChiỊu dµy t (mm) C­êng ®é fs (Mpa) M« ®un ®µn håi Es (Mpa) [...]... xe (cầu Ông Lớn, cầu Cần Giuộc, cầu Xóm Củi ) Đây là các công trình cầu đầu tiên ở Việt Nam áp dụng loại ống thép nhồi b tông cho kết cấu vòm chủ Kết cấu này cho phép giảm được khoảng 45% lượng thép so với trườn g hợp cầu chỉ làm bằng thép Hiện nay (2005) một số dự án cầu vòm ống thép đang được thiết kế như cầu Hàn (Hải dương), cầu Đông trù (Hà nội) http://www.ebook.edu.vn 18 Hình 1.7 Ví dụ một cầu. .. của thép Biến dạng chảy của thép Biến dạng của b tông Biến dạng của b tông chịu nén một trục Biến dạng của b tông chịu nén nhưng bị kiềm chế Biến dạng bên của b tông Biến dạng dẻo Biến dạng thể tích của b tông Hệ số kiềm chế (confinement) Tỷ số quan hệ độ mảnh Hệ số ma sát Hệ số Poison của thép Hệ số Poison của b tông ứng suất chảy ứng suất chính ứng suất theo chu vi ống thép ứng suất dọc trục trong ống. .. của BT và ống thép Cường độ dư của b tông Cường độ chịu nén do trương nở của b tông Cường độ chịu nén 1 trục của b tông Giới hạn chảy của cốt thép Cường độ cực hạn của thép Giới hạn chảy của thép Chiều cao cột Hệ số 3 trục Bán kính lõi b tông Chiều dày ống thép Góc của mặt phẳng phá hoại cắt Các hệ số an toàn Tỷ số phân bố thép Biến dạng ngang Biến dạng thẳng đứng Biến dạng chính Biến dạng của thép Biến... cột ống đặc bằng thép nhồi b tông D = 216mm, nhờ đó giảm được khoảng 40% lượng thép so với kết cấu thông thường( 2) Như vậy loại kết cấu ống thép nhồi b tông được áp dụ ng rất rộng rãi cho rất nhiều lĩnh vực như cầu đường, nhà dân dụng và công nghiệp, giàn khoan dầu Cầu Cần Giuộc TP HCM Cầu Xóm Củi TP HCM Cầu Ông Lớn TP HCM Cầu vượt đường sắt ở thành phố Thâm Quyến Trung Quốc Hình 1.10 Một số cầu. .. năm gần đây, một số cầu vòm dùng ống thép nhồi b tông khẩu độ nhịp từ 100m đến 400m đã được xây dựng tại Thâm Quyến, Thiên Tân, Trịnh Châu cũng nhằm khai thác thế mạnh về khả năng chịu lực cao, độ cứng lớn và thi công thuận lợi của ống thép nhồi b tông Tại Việt Nam, trên đường Nguyễn Văn Linh thuộc đô thị mới Nam Sài Gòn TP Hồ Chí Minh cuối năm 2003 đã đưa vào sử dụng 3 cầu vòm chạy dưới với khẩu... liệu đó trong cấu kiện Cột ống thép nhồi b tông chủ yếu được thiết kế để chịu lực nén Nhưng luôn luôn tồn tại các mômen do đặt tải lệch tâm lên cột, do các hiệu ứng thứ cấp và các mômen đặt tại đầu cấu kiện Tuy nhiên, mục đích bố trí cấu tạ o chủ yếu là cho b tông chịu lực nén và cho ống thép thực hiện vai trò cùng chịu nén theo hướng dọc và vai trò làm vỏ thép bao ngoài lõi b tông Trong các phần sau... của kết cấu thép 2.3.1 Nhận xét chung Như đã đề cập trong phần trước, nhiệm vụ đầu tiên của phần thép trong cấu kiện liên hợp thường là chịu ứng suất kéo (như dầm, bản) Tuy nhiên trong cột liên hợp bằng thép hình thì thép cùng chịu tải trọng nén với b tông d o chúng dính bám nhau Hơn nữa, do sự biến dạng bên của lõi b tông khi bị nén dọc trục, ống thép sẽ vừa bị nén dọc trục vừa bị kéo bên hông tức... Hình 1.10 Một số cầu sử dụng kết cấu CFST (2) A.I.KiKin, R.S Sanzharovxki, V.A Trull Kết cấu ống thép nhồi b tông NXB Xây dựng 1998 http://www.ebook.edu.vn 20 GS.Nguyễn viết Trung Chương 2: Trạng thái cơ học và tính chất của BT và ống thép Chương 2 Trạng thái cơ học, tính chất liên kết của b tông và ống thép 2.1 Khái quát Để hiểu trạng thái của một cấu kiện bao gồm các vật liệu khác nhau cùng làm... học của b tông và thép, liên quan tới chức năng của chúng tr ong cột liên hợp Cuối cùng sẽ thảo luận về cơ cấu truyền ứng suất cắt tại bề mặt giữa lõi b tông và ống thép Hệ thống ký hiệu Aa Ac As D Dc Ea Ec Es Fh, Fn, Ft L Ld M N Na Nc Ncr Npl,Rd NSd P Pa,res Pc,res Pmax Pres Pu Pu,cal Py Py,cal c eoi fc,cyl Diện tích mặt cắt ngang của cấu kiện kết cấu thép Diện tích mặt cắt ngang của cấu kiện b tông. .. b tông Diện tích mặt cắt ngang của cốt thép Đường kính cột Đường kính lõi b tông Modul đàn hồi của kết cấu thép Modul đàn hồi của b tông Modul đàn hồi của cốt thép thép Các lực tác dụng lên mặt phẳng phá hoại do cắt Chiều dài Chiều dài vùng phá hoại cục bộ Moment uốn Lực pháp tuyến trong mặt cắt Lực pháp tuyến trong mặt cắt thép Lực pháp tuyến trong mặt cắt b tông Tải trọng đàn hồi tới hạn Sức kháng ... mặt ống thép nhồi b tông tương tự kết cấu b tông cốt thép Do hệ thống kết cấu chịu lực nên dùng ống thép nhồi bê tông cho cấu kiện chịu nén Về nguyên tắc không nên dùng kết cấu ống thép nhồi b tông. .. dụng b tông cường độ cao nhồi vào ống thép Có thể so sánh cách đơn giản kết cấu b tông cốt thép thường (RC), b tông cốt thép thường có lõi thép cứng (SRC), thép (S) với kết cấu ống thép nhồi b tông. .. kết cấu ống thép nhồi b tông nhỏ so với kết cấu b tông cốt thép việc vận chuyển lắp ráp dễ dàng Kết cấu ống thép nhồi b tông kinh tế so với kết cấu b tông cốt thép không cần ván khuôn, giá vòm,