đề tài cao ốc văn phòng reetower, đại học kiến trúc tphcm

Tuy nhiên hiện nay tại Việt Nam chưa có tiêu chuẩn vềthiết kế cấu kiện bê tông ứng lực trước và các tiêuchuẩn thiết kế hiện hành TCXDVN 356:2005 chỉ đề cậpđến một phần nhỏ về tính toán t

111Equation Chapter 1 Section 1 TRƯỜNG ĐẠI

HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM

HOÀN THÀNH 3/2011 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 372.1 BẢN CHẤT CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 37 2.2 NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 39 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 452.5.2 Các phản lực và moment thứ cấp (SecondaryReactions 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 suấtuốn của bê tông 492.6.2 Sử dụng mô hình kết hợp để tính cường độ danhnghĩa 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

CHƯƠNG 3.QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC 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

CHƯƠNG 4. LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG LỰC TRƯỚC 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

ĐỒNG THỜI GIỮA CÔNG TRÌNH VỚI NỀN VÀ

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) 1485.2.2 Mô hình toàn bộ hệ khung – móng và nền 1495.2.3 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 1525.3.2 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 cọcbằng một lò xo 1615.4.2 Phương pháp thay đất nền xung quanh cọc bằngcác lò xo 163

5.5 THIẾT KẾ VÀ ÁP DỤNG 167PHẦN 2. THỰC HÀNH TÍNH TOÁN

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 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

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

9.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 190

9.2.2 Lựa chọn vật liệu 190

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

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 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 239

9.14.1 Tiêu chuẩn thiết kế 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

10.1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 262

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

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

11.5.1 Cấu tạo cọc và đài cọc 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

11.5.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước 321

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

11.5.8 Kiểm tra móng cọc với cặp nội lực còn lại .33211.5.9 Tính toán và bố trí thép cho đài cọc 33311.5.10 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển vàcẩu lắp 336

PHƯƠNG ÁN 2: CỌC KHOAN NHỒI 338 11.6 THIẾT KẾ MÓNG A2 VÀ D2 (TẠI CỘT BIÊN KHUNG TRỤC 2) 338

11.6.1 Cấu tạo cọc và đài cọc 33811.6.2 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi 34011.6.3 Xác định số lượng cọc 34711.6.4 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc 34811.6.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước 34911.6.6 Kiểm tra độ lún móng khối ước 35211.6.7 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

11.7.1 Cấu tạo cọc và đài cọc 35911.7.2 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi 35911.7.3 Xác định số lượng cọc 35911.7.4 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc 36111.7.5 Kiểm tra nền dưới đáy móng khối quy ước 36311.7.6 Kiểm tra độ lún của móng khối quy ước 36611.7.7 Kiểm tra độ lún lệch giữa các móng 368

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 12.1 CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN 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

13.1 CÁC GIẢ THIẾT TÍNH TOÁN 402

13.2 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 402

13.2.1 Nhắc lại kết quả đã tính toán và thiết kế

trong khung trục 2 402

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

13.4.2 So sánh và kết luận 412

13.5 MÔ HÌNH ĐỒNG THỜI CÓ XÉT ĐẾN TẦNG HẦM 413

13.5.1 Sơ đồ tính 413

13.5.2 So sánh và kết luận 414

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

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

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

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bộ Xây dựng (2007), TCXDVN 356 : 2005 Kết cấu bê

tông và bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB

Xây dựng, Hà Nội

2 Bộ Xây dựng (2007), TCVN 2737 : 1995 Tải trọng và

tác động – Tiêu chuẩn thiết kế, NXB Xây dựng, Hà Nội.

3 Bộ Xây dựng (2007), TCXD 198 : 1997Nhà cao tầng –

Thiết kế bê tông cốt thép toàn khối.

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.

16 Nguyễn Đình Cống (2008), Tính toán thực hành cấu

kiện bê tông cốt thép theo TCXDVN 356 -2005 (tập 1 và tập 2), NXB Xây dựng Hà Nội.

17 Lê Bá Huế (2009), Khung bê tông cốt thép toàn

khối, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

18 Vũ Mạnh Hùng (2008), Sổ tay thực hành Kết cấu

Công trình, NXB Xây dựng.

19 Trần Văn Việt (2009), Cẩm nang dùng cho Kỹ sư Địa

kỹ thuật, NXB Xây dựng Hà Nội.

20 Nguyễn Văn Quảng (2007), Nền móng Nhà cao tầng,

NXB Khoa học Kỹ thuật

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 tínhtoán khung và móng công trình làm việc đồng thời vớinền, 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 Hồ Chí Minh

27 Lê Văn Kiểm (2009), Thiết kế thi công, NXB Đại học

Quốc gia TP Hồ Chí Minh

28 Lê Văn Kiểm (2009), Album thi công xây dựng, NXB Đại

học Quốc gia TP Hồ Chí Minh

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

Xây Dựng

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

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

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.

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

PHÁP LUẬN

LỜI MỞ ĐẦU

Từ sau những năm 1995 trở lại đây, các kết cấu bằngbê tông ứng lực trước được ứng dụng ngày càng phổbiến 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 vềthiết kế cấu kiện bê tông ứng lực trước và các tiêuchuẩn thiết kế hiện hành TCXDVN 356:2005 chỉ đề cậpđến một phần nhỏ về tính toán tổn hao ứng suấttrước, hơn nữa các tài liệu hướng dẫn và sách thamkhảo về lĩnh vực này còn rất ít và chưa đáp ứng được

yêu cầu tính toán thực hành Do đó việc thiết kế tínhtoán cho các cấu kiện này gặp nhiều khó khăn

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

căng sau

phần kết cấu không ứng lực trước trong kết cấu nhàcao tầng

“mô hình khung tương đương”

Qua việc tìm hiểu 2 tiêu chuẩn được áp dụng phổ biếnhiện nay ở các nước trên thế giới là tiêu chuẩn ACI318M-08 và tiêu chuẩn Eurocode 2 Sinh viên nhận thấytiêu chuẩn ACI 318M-08 quy định rõ ràng và đầy đủ hơn,gần gũi và có tính thực hành cao Do đó sinh viên chọntiêu 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 trongphần này đều dựa vào tiêu chuẩn hiện hành của Mỹ,tiêu chuẩn ACI 318M-08 và được sinh viên trích dẫn cụthể

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

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

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

Trong chương này, sinh viên giới thiệu chung về côngnghệ bê tông ứng lực trước, so sánh ưu nhược điểm sovới bê tông cốt thép thông thường, các quy trình vàthiết bị thi công ứng lực trước Tài liêu tham khảo chochương này chủ yếu là quyển VSL Prestressing (Aust) PtyLtd (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

lực trước Hoa Kỳ PTI (Post-Tensioning Institute)phát

hành[33].

Nội dung của chương này nói về bản chất của bê tôngứng lực trước, các giai đoạn làm việc, các mô hình phântích cấu kiện bê tông ứng lực trước.Trong chương này sẽtrả lời các câu hỏi mà một nhà thiết kế bê tôngứng 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 tínhtoán ảnh hưởng của cáp ở giai đoạn cực hạn chỉ xétđến ảnh hưởng của thành phần thứ cấp?

Chương này sẽ cung cấp đầy đủ các kiến thức vềnguyên lý tính toán kết cấu bê tông ứng lực trước

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH TÍNH TOÁN SÀN PHẲNG BÊ TÔNG

ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU

Chương 3, sinh viên sẽ đi sâu vào quy trình tính toán thựchành sàn bê tông ứng lực trước căng sau như lựa chọnvật liệu, chọn cao độ cáp, tính toán tổn hao ứng suất,

tính toán thành phần thứ cấp, kiểm tra ứng suất củabê tông trong từng giai đoạn, kiểm tra chọc thủng củasàn, tính toán kiểm tra độ võng của sàn phẳng bêtông ứng lực trước Tất cả các công thức tính toán đềudựa vào tiêu chuẩn hiện hành của Mỹ (tiêu chuẩn ACI318M-08), các công thức sử dụng hay cấu tạo các chỉdẫn thực hành tính toán đều được sinh viên trích dẫn cụthể trong tiêu chuẩn.

Cuối cùng là sinh viên xây dựng quy trình cho việc tínhtoán cho sàn bê tông ứng lực trước căng sau Quy trìnháp dụng khi giải kết cấu sàn bê tông ứng lực trướcbằng phương pháp giải thủ công, trong trường hợp với sựgiúp đỡ của phần mềm chuyên dụng như Adapt hay Ram,Safe… thì có sự thay đổi trình tự tính toán để cho phù hợp.Tài liệu tham khảo để viết cho chương này, chủ yếu dựa

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 CAOTẦNG

Trong kết cấu nhà cao tầng thường thì chỉ có sàn vàdầm là sử dụng bê tông ứng lực trước, còn các kếtcấu đứng như cột và vách thì sử dụng kết cấu bê tôngcốt thép thường Tải trọng ứng lực trước là một dạngtải trọng đặc biệt luôn luôn tồn tại trong kết cấu và íthay nhiều vẫn có ảnh hưởng đến các kết cấu khác nhưcột và vách Tuy nhiên trong thực tế thì ít người xem xétđến vấn đề này và thường được bỏ qua

Do đó trong chương này sinh viên đề cập đến vấn đềxem xét ảnh hưởng của ứng lực trước trong kết cấuứng lực trước đến kết cấu không ứng lực trước trongtính toán kết cấu nhà cao tầng Đồng thời xây dựngphương pháp xem xét ảnh hưởng của chúng vào kếtcấu khi tính toán cho khung.

Ngoài các nội dung nghiên cứu ở trên, trong phần nàysinh viên cũng đã nghiên cứu lý thuyết tính toán kếtcấu 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 phápmô hình đồng thời, ưu nhược điểm của các mô hìnhđồng thời, phạm vi áp dụng Đồng thời sinh viên cũngđã chọn lọc và đưa vào một số công thức tính hệ sốnền 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.

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, đãgiành được bằng sáng chế nhờ việc buộc chặt các sợidây thép vào bêtông khi thi công sàn nhà bằng phươngpháp cuốn vòm

Vào năm 1888, C.W.Doehring, người Đức, cũng đã nhậnbằng sáng chế nhờ vào việc tạo nên lực kéo vào kimloại 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 dosự co ngót và từ biến của bê tông

Năm 1908, C.R Steiner, người Mỹ, đã đề xuất việc giacường các sợi cốt thép sau khi xảy ra co ngót và từbiến của bêtông, nhằm phục hồi một phần các ứnglực đã bị mất mát

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

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

E Hoyer, người Đức Với phương pháp này các sợi thépđược căng giữa hai bệ neo đặt cách nhau vài chục méttrước khi đúc một vài cấu kiện trong các khuôn đặtgiữa hai khối neo, khi bêtông đủ cường độ, sợi thépđược cắt khỏi neo và sẽ gây ra ứng lực trước trong cáccấu kiện đó.

Bêtông ứng lực trước thực sự được sử dụng rông rãibởi độ tin cậy và tính kinh tế của nó, kể từ khi phươngpháp ứng lực trước bằng các thiết bị neo được phátminh

Năm 1939, Freyssinet đã phát triển các neo có dạng nêmhình côn và các kích thủy lực hai chiều, vừa kéo cộtthép, vừa đẩy các dạng nêm hình côn lồng vào nhautạo 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 dâythép được kéo căng đồng thời và được neo bởi cácnêm kim loại ở hai đầu

Từ năm 1945, trong bối cảnh chiến tranh thế giới thứ haivà sự khan hiếm thép xây dựng ở Châu Âu, với đặcđiểm là sử dụng ít thép hơn, bêtông ứng lực trước đãtrở thành một vật liệu xây dựng đóng vai trò quantrọng

Từ đó cho đến nay, cùng với quá trình không ngừngđược nghiên cứu và phát triển, bê tông ứng lực trướcđã được các kỹ sư thiết kế, các nhà xây dựng côngnhận là một giải pháp hoàn toàn tin cậy, an toàn, kinhtế 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 đóthông qua lực nén để tạo ra và phân bố một lượng ứngsuất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượngmong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra Với cáccấu kiện BTƯLT, ứng suất thường được tạo ra bằng cáchkéo thép cường độ cao

Bê tông thường có cường độ kéo rất nhỏ so với cườngđộ chịu nén Đó là nhân tố dẫn đến việc xuất hiệnmột loại vật liệu hỗn hợp là “bê tông cốt thép” (BTCT).Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong BTCT do biến dạngkhông tương thích giữa thép và bê tông là điểm khởiđầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là “bêtông ứng suất trước” Việc tạo ra một ứng suất nén cốđịnh cho một vật liệu chịu nén tốt nhưng chịu kéo kémnhư bê tông sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo

vì ứng suất kéo xảy ra khi ứng suất nén đã bị vộ hiệuhóa

Sự khác nhau cơ bản giữa BTCT và bê tông ƯLT là ởchỗ trong khi BTCT chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bêtông 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 thépcường độ cao

Trong cấu kiện bê tông ƯLT, người ta đặt vào một lựcnén 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 bêtông và sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo dotải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng

chịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triểnvết nứt Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng đượccác tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trongkhi thép có tính đàn hồi và cường độ chị kéo cao thì bêtông là vật liệu dòn và có cường độ chiu kéo rất nhỏ

so với cường độ chịu nén của nó Như vậy ứng lựctrước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách chủ ýcác ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việccủa vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau.Chính vì vậy bê tông ƯLT đã trở thành một sự kết hợplý 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:

1) Độ an toàn

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

Do hạn chế vết nứt và sử dụng bêtông chất lượng caonên khả năng chống ăn mòn của bêtông ƯLT là caohơn BTCT, nhưng một khi đã xuất hiện vết nứt thì quátrình ăn mòn trong bêtông ƯLT sẽ diễn biến nhanh hơn.Thép cường độ cao nhạy cảm với nhiệt độ lớn hơn sovới cốt thép thường nên bêtông ƯLT có khả năng chịulửa hạn chế hơn, tuy nhiên do cáp ƯLT thường được bố trítheo 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 mảnhhơn, kết cấu bêtông ƯLT đòi hỏi phải được chú ýnhiều hơn trong các khâu thiết kế, thi công và lắp dựng.Tuổi thọ của kết cấu bêtông ƯLT không thua kém sovới BTCT

2) Tính kinh tế

Để chịu được cùng một tải trọng, bêtông ƯLT sử dụngmột khối lượng bêtông và cốt thép ít hơn, do sử dụngđược cấu kiện thanh mảnh, giảm trọng lượng bản thân,nên bêtông ƯLT tiết kiệm được vật liệu cho các bộphận 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 vịcao hơn, mặt khác bêtông ƯLT lại sử dụng nhiều thiết bịchuyên dụng như neo, cáp , vữa…chi phí giám sát thicông, chi phí nhân công cho một đơn vị khối lượng cũngcao hơn Tùy thuộc vào kinh nghiệm, trình độ của nhàthầu mà khối lượng công việc phát sinh cũng có thểnhiều hơn

3) Phạm vi áp dụng

Bêtông ƯLT tỏ ra có hiệu quả kinh tế hơn cho kết cấunhịp lớn, chịu tải trọng nặng, các cấu kiện điển hình

được thi công hàng loạt và cấu kiện đúc sẵn hoặc kếtcấu liên hợp.

Nhờ việc sử dụng vật liệu cường độ cao, bêtông ƯLTthích hợp với kết cấu nhịp lớn chịu tải trọng nặng Docó thể sử dụng tiết diện thanh mảnh nên kết cấubêtông ƯLT đáp ứng được nhu cầu mỹ quan Bêtông ƯLTcũng phù hợp với cấu kiện đúc sẵn hơn do có trọnglượng 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 cònđầu kia được kéo ra với lực kéo P (Hình 1.1) Dưới tácdụng của lực P, cốt thép được kéo trong giới hạn đànhồi và sẽ bị dãn dài một đoạn và tương ứng là ứngsuất trong cốt thép Khi đó, đầu còn lại của cốt thépđược 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; Thiết bị kéo thép;

4-5- Thiết bị cố định cốt thép ứng lực trớc; 6- Trục trung tâm.

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

Phương pháp căng trước tỏ ra ưu việt đối với những cấukiện 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 ốngrãnh bằng tôn, kẽm hoặc bằng vật liệu khác để tạocác rãnh dọc, rồi đổ bêtông Khi bê tông đạt đếncường độ nhất định thì tiến hành luồn và căng cốtthép ƯLT tới ứng suất quy định (Hình 1.3.a)

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

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 tâmTiếp đó người ta bơm vữa vào trong ống rãnh đễ bảovệ cốt thép khỏi ăn mòn và tạo lực dính giữa bêtôngvà 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 đặcbiệt chứa đầy mỡ chống gỉ Ống nhựa chứa cột thépđược đặt cùng một lúc với việc đăt cốt thép thôngthường

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

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

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:

không có bánh răng

Những thiết bị này được sử dụng chủ yếu cho thànhphẩm bêtông ƯLT sản xuất tại nhà máy với quy môlớn

2 Căng bằng kích thủy lực

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

Các kích thủy lực thông dụng có lực căng khoảng từ 5đến 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 căngcần được đo một cách chính xác bằg đồng hồ áp lựctrong suốt quá trình căng

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 khoảng80% cường độ của bê tông, nhờ dòng điện đi qua, thépƯLT được nung nóng và dãn dài ra

Sau khi đổ bêtông, cho một dòng điện có điện thếthấp và cường độ cao đi qua các thanh thép, thanh thép

bị nung nóng và dãn dài, các đai ốc được siết chặt vàocác đầu chờ và tỳ vào cấu kiện thông qua các vòngđệm 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 trươngnở bao bọc quanh thép và gây ứng suất cho thép, tạonên ƯLT

1.6 THIẾT BỊ NEO

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

sợi cáp ƯLT

Trên thực tế, dạng thiết bị thứ nhất đã phát triểnthành 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 mộtmiếng thép dày hình trụ, được đục lỗ cho cáp luồn qua.Miếng thép này tỳ vào một tấm đỡ bằng thép, tấmđỡ này được đặt sẵn trong cấu kiện và có tác dụngtruyền lực vào cấu kiện, trên tấm đỡ có cấu tạo lỗđể bơm vữa vào ống rãnh Khi sợi cáp được luồn qua lỗ,nó bị chốt lại bởi một chi tiết nêm bằng thép, hình cônnằm dọc theo lỗ Các nêm này có tác dụng vừa chophép kích kéo theo đi ra khỏi cấu kiện, vừa ngăn khôngcho cáp bị tụt trong cấu kiện

Ngoài ra đầu neo còn có cấu tạo các vòng thép dạnglò xo có tác dụng gia cường và làm giảm ứng suất tậptrung xuất hiện ở bêtông vùng neo Khi khoảng cáchgiữa hai đầu cáp không lớn lắm, việc căng cáp chỉcần tiến hành ở một đầu (live end), đầu kia được neochặt 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

Hình 1.6: Đầu neo cố định

Hình 1.7: Đầu neo sống

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 tiếnhành từ hai đầu Trong một số trường hợp để phù hợpvới quy trình thi công đổ bê tông theo các đợt, có thểsử dụng các neo trung gian

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

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

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

Ở Việt Nam thì ngày càng có nhiều đơn vị trong vàngoài nước thi công và thiết kế sàn bê tông ƯLT chonhà cao tầng Tuy nhiên về tiêu chuẩn thiết kế và lýthuyết tính toán sàn bê tông ƯLT vẫn chưa được banhành và chưa được giảng dạy ở các trường đại học Dođó đối với sinh viên, việc tự nghiên cứu để tự hộinhập 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.