Đang tải... (xem toàn văn)
Vấn đề được đặt ra ở đây là: “Các vấn đề rắc rối thường gặp trong thi công công trình xây dựng sử dụng bê tông ứng suất trước và cách giải quyết chúng như thế nào?”. I. Sử dụng bê tông ứng suất trước trên thế giới Trên thế giới, công nghệ bê tông ứng lực trước được phát triển mạnh mẽ và ngày càng hoàn thiện. Nó trở thành công nghệ hữu hiệu cho giải pháp kết cấu, thỏa mãn được yêu cầu về thẩm mỹ, kỹ thuật cao, hiệu quả về kinh tế và có thể áp dụng rộng rãi. Sự phát triển công nghệ ứng lực trước với độ tin cậy cao sẽ là yếu tố quan trọng nhất làm cho kết cấu bê tông cạnh tranh thắng lợi trong các lĩnh vực mà trước đó kết cấu thép chiếm ưu thế nhu cầu vượt khẩu độ lớn, công trình nhà có lưới cột thưa, không gian rộng, các công trình có trọng tải lớn như silo, bể chứa, ống áp lực, tường chắn… Việc sử dụng bê tông ứng suất trước trên thế giới đã xuất hiện từ rất lâu. Pháp là đất nước đầu tiên đưa công nghệ này vào sử dụng thi công những công trình thực tế. Sau đó là Bỉ, Anh, Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan…
Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước MỤC LỤC Mục Lục MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: Tổng quan tình hình sử dụng bê tông ứng suất trước nước giới 2.3 Biện pháp làm giảm mát ứng suất biến dạng neo 2.4 Biện pháp làm giảm mát ứng suất co ngắn đàn hồi 2.5 Biện pháp làm giảm mát ứng suất chùng cốt thép 2.6 Biện pháp làm giảm mát co ngót, từ biến 2.7 Các biện pháp chung nhằm hạn chế mát ứng suất CHƯƠNG 3: Chuyên mục “MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CỌC ỐNG BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG THỰC TẾ ÁP DỤNG Ở VIỆT NAM” CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 16 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước MỞ ĐẦU Ngày với công nghệ ngày phát triển không ngừng cải thiện nâng cao trình độ khoa học kỹ thuật Việc áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật xây dựng tiên tiến vào Việt Nam bước đắn Đã từ lâu, để xây dựng nhà cao tầng, kiến trúc độc đáo, hay cầu vượt nhịp với khoảng cách lớn… việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước ngày ứng dụng nhiều Chúng ta phủ nhận ưu điểm mà việc sử dụng bê tông ứng suất trước đem lại nhiều Nhưng có hai mặt nó, việc áp dụng kỹ thuật thi công bê tông ứng suất trước cần phải có kỹ thuật, trình độ chuyên môn tốt từ kỹ sư xây dựng trực tiếp gián tiếp vào việc thiết kế công trình Nếu việc thi công không kỹ thuật hay hiểu sai vấn đề việc sử dụng bê tông ứng suất trước xây dựng công trình ảnh hưởng đến chất lượng công trình Nghiêm trọng làm hư hỏng công trình dẫn đến thiệt hại người, tài sản, người dân công trình xung quanh Vấn đề đặt là: “Các vấn đề rắc rối thường gặp thi công công trình xây dựng sử dụng bê tông ứng suất trước cách giải chúng nào?” SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI I Sử dụng bê tông ứng suất trước giới Trên giới, công nghệ bê tông ứng lực trước phát triển mạnh mẽ ngày hoàn thiện Nó trở thành công nghệ hữu hiệu cho giải pháp kết cấu, thỏa mãn yêu cầu thẩm mỹ, kỹ thuật cao, hiệu kinh tế áp dụng rộng rãi Sự phát triển công nghệ ứng lực trước với độ tin cậy cao yếu tố quan trọng làm cho kết cấu bê tông cạnh tranh thắng lợi lĩnh vực mà trước kết cấu thép chiếm ưu nhu cầu vượt độ lớn, công trình nhà có lưới cột thưa, không gian rộng, công trình có trọng tải lớn silo, bể chứa, ống áp lực, tường chắn… Việc sử dụng bê tông ứng suất trước giới xuất từ lâu Pháp đất nước đưa công nghệ vào sử dụng thi công công trình thực tế Sau Bỉ, Anh, Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan… Hình 1: Tòa nhà lượng Duke cao giới sử dụng bê tông ứng suất trước II Sử dụng bê tông ứng suất trước Việt Nam Ở Việt Nam, bê tông ứng suất trước sử dụng lần vào năm 60, công trình cầu Phủ Lỗ nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, chất lượng thấp Những năm gần đây, bê tông ứng suất trước sử dụng cho số công trình xây dựng dân dụng công nghiệp Công nghệ bê tông ứng lực trước căng sau áp dụng cho hệ thống si – lô nhà máy xi măng Hoàng Thạch II, nhà máy xi măng Sao Mai, hệ thống sàn nhà Hotel Lake View – HN… Công nghệ bê tông ứng lực trước nước ta tiếp tục phát triển ngành xây dựng cầu với việc chế tạo hệ dầm vượt độ lớn tới 33 mét hệ dầm nhỏ SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước panel Trong xây dựng cầu, việc chế tạo dầm tiêu chuẩn, công nghệ bê tông ứng lực trước căng sau ứng dụng cho kết cấu cầu nhịp lớn, thi công theo phương pháp đúc hẫng đúc đẩy Công nghệ đúc hẫng áp dụng cho cầu Phú Lương cầu Gianh, công nghệ đúc đẩy áp dụng cho cầu Mẹt cầu Hiền Lương Nhưng công trình xây dựng theo công nghệ nước công nghệ VSL, công nghệ Freyssinete, công nghệ Trung Quốc, công nghệ Liên bang Nga… Hình 2a: Nhà điều hành Đại học Quốc gia Hà Nội sử dụng hệ thống sàn bê tông ứng suất trước căng sau (1997) Hình 2b: Hệ thống silo nhà máy xi măng Bút sơn có thành bê tông ứng suất trước (1997) SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước CHƯƠNG II: NHỮNG VẤN ĐỀ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC TRONG VIỆC SỬ DỤNG BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC • Phân loại kết cấu bê tông ứng lực trước Theo thời điểm căng thép ứng lực trước: + Phương pháp căng trước +Phương pháp căng sau Trong kết cấu bê tông ƯLT, sau bê tông cốt thép nén trước bó thép, có nhiều yếu tố phát sinh làm giảm hiệu lực căng trước Một vài mát xuất tức thời nhiều loại khác phát triển theo thời gian chí phải nhiều năm kết thúc A Các mát ứng suất kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước • Các mát tức thời: xảy sau kéo căng cáp truyền ƯL vào bê tông + Do trượt thép neo; + Do nén đàn hồi (hay co ngắn) bê tông; + Ma sát bó cáp thành ống + Các mát ứng suất theo thời gian: + Do co ngót bê tông + Do từ biến bê tông + Do chùng bó cốt thép: Tổng ứng suất mát tích luỹ mát xuất giai đoạn tải trọng khác suốt tuổi thọ công trình Tổng mát ứng suất phụ thuộc vào phương pháp căng cốt thép Đó phương pháp căng trước phương pháp căng sau Thứ tự 10 11 Bảng 1: Các loại tổn hao ứng suất trước cốt thép căng Nguyên nhân gây hao tổn Tổn hao ứng suất trước Trên bệ Trên bê tông I – Các tổn hao thứ Chùng ứng suất cốt thép (căng bệ) Chênh lệch nhiệt độ cốt thép bê tông Biến dạng thiết bị neo Ma sát cốt thép phận tiếp xúc Biện dạng khuôn Từ biến nhanh bê tông II – Các tổn hao thứ hai Chùng ứng suất cốt thép (căng BT) Co ngót bê tông Từ biến bê tông Biến dạng bê tông ép mặt Biến dạng mối nối - Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 quy định trường hợp tổng hợp tổn hao thứ tổn hao thứ hai không 100MPa SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước Đối với trường hợp tự gây ứng suất trước tổn hao ứng suất trước có thành phần co ngót từ biến bê tông gây nên Xác định giá trị tổn hao phải xét đến yếu tố cường độ bê tông yếu tố môi trường Bảng 2: Các nhóm tổn hao ứng suất trước Phương pháp tạo ứng suất trước Các tổn hao thứ Các tổn hao thứ hai Phương pháp căng bệ Phương pháp căng bê tông I , , , , , , , , , , , , Các giai đoạn tính toán làm mát ứng suất Khi xác định trị số mát cần xét đến phương pháp chế tạo kết cấu cách kéo căng cốt thép trước hay sau đổ bê tông Cũng phải xét đến giai đoạn muốn kiểm toán ứng suất giai đoạn chế tạo thời điểm truyền DƯL nén vào bê tông giai đoạn sử dụng kết cấu Trong giai đoạn làm việc khác cấu kiện DƯL, mát dự ứng suất cốt thép phải tính cho bất lợi nhất, phản ánh tổ hợp mát xảy ra, có xét tới công nghệ chế tạo lắp ráp kết cấu Nói chung, phân chia làm nhóm: - Nhóm mát tức thời: xảy kéo căng cáp truyền DƯL nén vào bê tông - Nhóm mát xảy theo thời gian II Phân tích đề xuất biện pháp hạn chế mát ứng suất: II.1 Sự cần thiết phải giảm mát ứng suất kết cấu bêtông DƯL Trong phần trình bày cho thấy mát ứng suất kết cấu bêtông DƯL lớn làm giảm tác dụng thép DƯL phải bù vào cách tăng lực căng đến mức đủ lớn cho cấu kiện đảm bảo mặt chịu lực Điều dễ dẫn đến việc chọn lựa thép DƯL có cường độ chảy cao bố trí nhiều bó cốt thép Đồng thời với việc phải thiết kế bêtông có cường độ cao để kết cấu bê tông không bị nứt phá hoại trình căng kéo Hơn hai phương án không hiệu mặt kinh tế Như việc đề biện pháp nhằm giảm mát ứng suất kết cấu bêtông DƯL giải pháp cần thiết nhà thiết kế Sau biện pháp hạn chế mát ứng suất kết cấu bêtông DƯL II.2 Biện pháp làm giảm mát ứng suất ma sát 2.2.1 Nguyên nhân gây ma sát • Do ma sát bó cáp DƯL thành ống gen (ống bọc cáp DƯL) • Phương pháp luồn bó cáp DƯL: việc chọn thời điểm luồn bó cáp DƯL trước đổ bêtông sau độ bêtông ảnh hưởng lớn đến ma sát bó cáp DƯL với thành ống gen Công tác luồng cáp DƯL trước đổ bêtông đơn giản sau đổ bêtông luồn cáp DƯL trước lúc đổ bêtông làm cho trọng lượng cáp DƯL đè lên ống gen dẫn đến làm dịch chuyển ống gen kết làm tăng ma sát cho bó cáp… 2.2.2 Biện pháp hạn chế mát SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước Đối với kết cấu BTCT DƯL quan trọng, người ta thường thực thí nghiệm trường để kiểm tra mát ma sát Đó hai phương pháp: phương pháp đồng hồ áp lực xác phương pháp dụng cụ đo cảm ứng Để giảm mát ma sát gây cần có biện pháp sau: • Chọn phương pháp luồng cáp DƯL hợp lý: phương pháp luồng cáp sau đổ bêtông Thực tế người ta dùng phương pháp luồng bó cáp DƯL sau đổ bêtông (Nếu luồng trước cáp trước đổ bêtông phát sinh thêm công đoạn thi công luồng bó cáp điều ảnh hưởng đến tiến độ thi công Hơn việc luồng cáp sau đổ bêtông diễn lúc chờ bêtông đạt đến cường độ căng kéo cáp – thời gian chờ thường ngày) • Hoàn thiện làm tốt lỗ chừa sẵn • Chọn loại thép cải thiện mặt cốt thép cách dùng dầu mỡ bôi trơn • Căng với lực căng vượt so với yêu cầu thiết kế, căng đến 1,05fpi 2.3 Biện pháp làm giảm mát ứng suất biến dạng neo Đối với trường hợp mát tuỳ thuộc vào thiết bị neo mà có giá trị mất mát ứng suất khác Tuy nhiên độ lớn mát thiết bị neo phải trị số lớn số yêu cầu để khống chế ứng suất thép DƯL truyền số kiến nghị nhà sản xuất neo Độ lớn mát thiết bị neo giả thiết để thiết kế dùng để tính toán mát thiết bị phải hồ sơ hợp đồng kiểm chứng thi công Trong trình căng kéo cáp đo độ giãn dài cáp DƯL cần ý kiểm tra trị số co cáp DƯL đầu kéo để tránh trường hợp mát ứng suất thiết bị neo gây vượt trị số cho phép thiết kế Nếu trị số co cốt thép DƯL đo lớn trị số quy định thiết kế cần phải thay đổi cải thiện công nghệ thao tác như: thay đổi chặn giới hạn vị trí chọn cách kéo vượt lực 2.4 Biện pháp làm giảm mát ứng suất co ngắn đàn hồi Đối với kết cấu có nhiều bó thép DƯL, tiến hành kéo nhiều đợt tính co ngắn bêtông mà căng kéo bó thép đợt sau làm mát DƯL bó thép đợt trước kéo bó cốt thép đợt đầu (đợt trước) cần gia tăng thêm lực giá trị tổn thất co nén đàn hồi tính toán Áp dụng phương thức căng kéo bó thép kéo dài, nghĩa sau kết thúc tổn thất DƯL ban đầu, tiến hành căng kéo tạo DƯL lại… phương thức gọi “phương thức kéo bù” Việc áp dụng phương thức khắc phục tổn thất co nén đàn hồi bêtông nhằm đảm bảo kết DƯL cho giai đoạn sau 2.5 Biện pháp làm giảm mát ứng suất chùng cốt thép Hiện tượng chùng ứng suất tượng ứng suất ban đầy cốt thép ứng suất trước giảm bớt theo thời gian chiều dài cốt thép ứng suất trước không đổi 2.5.1 Nguyên nhân gây chùng cốt thép • Thời gian áp dụng tải trọng: Theo kết thực nghiệm cho thấy, thời gian đầu chùng phát triển nhanh Giờ thứ nhất, độ chùng chiếm tỷ lệ 15% đến 35% độ chùng 1000 Về sau tượng chùng diễn chậm lại Mất mát chùng sau năm 1,25 lần mát chùng 1000 mát chùng sau 50 năm 1,725 lần mát chùng 1000 • Chủng loại cốt thép: tỷ suất chùng thép sợi cáp thép lớn tỷ suất chùng thép xử lý nhiệt thép tinh chế có ren • Lực căng ban đầu: lực căng ban đầu lớn mát chùng lớn SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước + Khi fpi < 0,55fpy: mát chùng không đáng kể bỏ qua; + Khi fpi = 0,55fpy: xét đến chùng cốt thép; + Khi fpi > 0,7fpy: mát chùng tăng rõ rệt biến dạng trở nên phi tuyến Nhiệt độ: nhiệt độ tăng cao gây mát chùng cao Theo thí nghiệm 1000 tiến hành mát chùng 40°C lớn gấp 1,5 lần mát 20°C 2.5.2 Các biện pháp khắc phục Phân tích nguyên nhân cho thấy, yếu tố nhiệt độ môi trường thời gian áp dụng tải trọng tránh khỏi Như vậy, biện pháp đề xuất để giảm thiểu mát sau: • Căng kéo cốt thép DƯL đến 1,05fpi (kéo vượt fpi) giữ yên phút lực căng giảm xuống đến fpi So với kéo từ đến fpi tổn thất chùng giảm thiểu 10% • Sử dụng loại cáp thép thép sợi có độ chùng thấp (ít chùng) mát chùng nhão giảm từ 70% đến 80% • Áp dụng phương thức kéo bù mục III.4 khắc phục mát chùng cốt thép DƯL 2.6 Biện pháp làm giảm mát co ngót, từ biến Các mát co ngót từ biến phát triển theo thời gian Cả hai bị chi phối vữa xi măng, tuỳ thuộc vào loại xi măng tỷ lệ xi măng/ nước (X/N) Việc khống chế tỷ lệ X/N làm giảm co ngót từ biến bêtông, thông thường theo số quy định tỷ lệ X/N < 0,45 Trong số trường hợp không yêu cầu gấp tiến độ căng kéo cáp DƯL (yêu cầu cho bêtông đạt cường độ để căng kéo cáp) sử dụng loại xi măng đông cứng chậm phụ gia kéo dài thời gian ninh kết Cũng áp dụng phương thức kéo bù mục III.4 để khắc phục mát ứng suất từ biến bêtông 2.7 Các biện pháp chung nhằm hạn chế mát ứng suất • Khi căng kéo đến giá trị cuối đóng neo không nên trả giá trị mà phải trả để tránh gây mát ứng suất • Cần bảo quản cáp DƯL trước thi công nơi khô ráo, thoáng mát, không để tượng rò rỉ ăn mòn gây hư hỏng cáp… • Nên bơm vữa lấp lòng ống gen bịt đầu dầm nhằm bảo quản tốt cáp DƯL sau kéo căng thiết bị neo cáp DƯL (đối với kết cấu căng sau) • SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước CHƯƠNG 3: CHUYÊN MỤC “MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CỌC ỐNG BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG THỰC TẾ ÁP DỤNG Ở VIỆT NAM” Đã từ lâu, nước ta nói chung đồng sông Cửu Long nói riêng, với đặc điểm địa tầng có lớp đất yếu mặt dày, cọc BTCT ứng dụng rộng rãi kết cấu móng đa số công trình xây dựng, từ dân dụng, công nghiệp, thủy lợi, giao thông hạ tầng kỹ thuật Trong ngành cảng nói riêng, cọc ống BTCT ƯST dần thay cho loại cọc vuông đặc không ƯST truyền thống ưu điểm vượt trội (trong nước tiên tiến điều diễn từ thập kỷ trước!) Tuy nhiên thực tế thi công cọc ống BTCT ƯST diễn nước ta gặp phải số bất ổn, làm cho kết cấu công trình làm việc không mong muốn người thiết kế, tình trạng cọc bị gãy, nứt dọc, vỡ đầu, lệch mặt bằng, liên kết không tốt với kết cấu bên Tuy phần lớn tượng gặp loại cọc vuông đặc truyền thống nguyên nhân dẫn đến tượng có khác Báo cáo đề cập chi tiết đến vấn đề trên, sâu vào phân tích nguyên nhân, từ đề xuất biện pháp phòng tránh 3.1 Những cố thường gặp thực tế + Cọc bị nứt, gãy cẩu chuyển Trên thực tế, số Đơn vị thi công cho công nhân dùng móc cẩu móc trực tiếp đầu cọc để cẩu chuyển (hình 3a,b) mà không tính toán kiểm tra nghĩ cọc ống BTCT ƯST có độ cứng lớn, cọc bị tổn hại Ở số công trình xảy tượng gãy cọc cẩu cách này, vừa gây tổn thất lớn vật tư, vừa gây nguy hiểm cho thiết bị (cần cẩu, xà lan) người bên Nhiều trường hợp cọc bị nứt cách cẩu chuyển Tư vấn giám sát quan tâm phát hiện; tổn hại không lớn ảnh hưởng đến tuổi thọ cọc, tuổi thọ cấu kiện công trình cảng thường nhân tố định đến tuổi thọ công trình Hình 3a,b: vẩn chuyển cọc cách móc đầu + Cọc bị nứt dọc theo thân trình đóng cọc Hiện tượng thường gặp cọc có mũi hở, thân cọc chìm nước trình thi công nước rò rỉ vào lòng cọc mối nối không đủ kín Trong 22TCN 289-02 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước “Qui trình kỹ thuật thi công nghiệm thu công trình bến cảng” – điều 7.6.9 có đề cập đến tượng xuất vết nứt dọc thân cọc cho tác động áp lực thủy động lòng cọc hạ cọc nước đất yếu Trường hợp cho thấy cốt đai xoắn cấu tạo cọc không đủ khả chịu tác động áp lực thủy động lòng cọc hình 4a,b: cọc bị ứng suất trình đóng cọc bị nứt +Cọc bị nứt dọc theo thân Trong trình đóng cọc, cọc có mũi hở, thân cọc chìm nước, thấy có tượng cọc bị nứt dọc theo thân cọc, nước bên trào theo khe nứt búa nện vào đầu cọc: Hình 5a,b: Vết nứt dọc (nhìn bên bên lòng cọc) 10 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước + Mất ứng suất cốt thép trình căng cốt thép Hình 6a,b: Công tác căng cốt thép + Cọc bị nghiêng lệch mức cho phép trình đóng cọc Trường hợp thường xảy cọc tổ hợp từ nhiều phân đoạn trình đóng, giai đoạn cuối trình đóng cọc lệch nhiều, tọa độ đầu cọc mặt độ nghiêng trục cọc + Kết cấu bên bị d ịch chuyển nhiều mặt phẳng ngang chịu tải trọng ngang Sau thi công xong kết cấu bên cọc, công trình chịu lực ngang (chẳng hạn lực neo tàu, lực va tàu,…) kết cấu bên bị dịch chuyển mặt phẳng ngang lớn nhiều so với tính toán hồ sơ thiết kế, trường hợp tải trọng ngang tác động tuần hoàn (chẳng hạn tác động sóng) gây tượng rung lắc kết cấu bên 3.2 Phân tích nguyên nhân • Cọc bị nứt, gãy cẩu chuyển Thông thường cọc ống BTCT ƯST không đặt trước móc cẩu nhô khỏi cọc mà đánh dấu điểm cẩu thân cọc sơn nhà máy chế tạo Theo qui định, việc cẩu cọc ống phải dùng vòng cẩu quàng qua thân cọc điểm cẩu để nâng chuyển cọc, sau nâng chuyển xong tháo vòng cẩu 11 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước Hình 7a,b – Vòng cáp cẩu cọc ống Việc lắp tháo vòng cẩu thời gian nên dẫn đến tình trạng Đơn vị thi công không tuân thủ nghiêm túc qui trình Lưu ý không loại trừ trường hợp cọc bị nứt, gãy chất lượng cọc không đạt (bê tông bị rỗ xốp bên trong, lồng thép bị lệch khỏi vị trí thiết kế nhiều trình quay ly tâm,…), khuyết tật gần phát kiểm tra mắt Hình – Lồng thép bị l ệch nhiều so với thiết kế • Cọc bị nứt dọc theo thân trình đóng cọc Hiện tượng thường gặp cọc có mũi hở, thân cọc chìm nước trình thi công nước rò rỉ vào lòng cọc mối nối không đủ kín Trong 22TCN 289-02 “Qui trình kỹ thuật thi công nghiệm thu công trình bến cảng” – điều 7.6.9 có đề cập đến tượng xuất vết nứt dọc thân cọc cho tác động áp lực thủy động lòng cọc hạ cọc nước đất yếu Trường hợp cho thấy cốt đai xoắn cấu tạo cọc không đủ khả chịu tác động áp lực thủy động lòng cọc • Cọc bị vỡ đầu trình đóng cọc Vỡ đầu cọc đóng tượng phổ biến cọc ống BTCT ƯST mà tất loại cọc BTCT, nhiên qua phân tích từ thực tế cấu tạo cọc giải pháp thi công hạ cọc, nhận thấy cọc ống BTCT ƯST có số đặc điểm riêng nên dễ bị vỡ đầu hơn, bê tông cốt thép chúng có cường độ cao so với cọc BTCT thông thường nhiều: Bề dày không lớn so với đường kính ngoài, đường kính cọc lớn kết cấu cọc thuộc loại mỏng Đường kính lớn ma sát hông sức kháng mũi lớn, dẫn đến sức chịu tải cọc theo đất lớn, muốn đóng cọc phải dùng búa có lượng xung kích (E) lớn, nhiều Đơn vị thi công thay trang bị búa có trọng lượng (Q) lớn, chiều cao rơi búa (H) thấp để giảm động va đập lên đầu cọc, lại chọn cách tận dụng búa có Q nhỏ H lớn (vẫn đảm bảo thỏa điều kiện E), làm cho phần đầu cọc chịu thêm ứng suất phát sinh va đập, tổng ứng suất thường vượt ứng suất giới hạn vật liệu cọc gây vỡ đầu cọc Mặt khác diện tích tiết diện ngang cọc ống giảm nhiều (do 12 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước chiều dày thành nhỏ) lý làm cho ứng suất cọc tăng nhiều so với loại cọc đặc Đầu cọc cấu tạo đặc biệt để chịu ứng suất phát sinh va đập búa vòng thép quanh miệng cọc Tuy nhiên vòng thép có chiều cao (theo phương trục cọc) không lớn (khoảng 150-200mm) so với phạm vi ảnh hưởng lực xung kích nên hiệu không cao Mặt khác thiếu chi tiết neo để liên kết vòng thép vào phần BT cọc (hình 9a,b) nên nhiều trường hợp vòng thép bị tách khỏi phần BT trình thi công khai thác Hình 9a,b – Vòng thép đầu cọc chưa có chi tiết liên kết vào bê tông đầu cọc Cấu tạo mũi cọc điển hình nhà sản xuất cọc ống chưa thật hợp lý làm loại mũi (hình 10a,b), không thấy khuyến cáo nên dùng cho trường hợp nào, dễ dẫn đến việc Đơn vị thiết kế nghĩ mũi cọc thích hợp cho trường hợp địa chất Theo TCXD 205:1998 “Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” – điều 3.3.3 loại mũi nên dùng đất sét đồng Thực tế cho thấy mũi cọc loại làm cho việc đóng cọc khó khăn mũi loại nhọn nhiều đầu cọc dễ bị lệch khỏi phương hạ cọc (đây nguyên nhân dễ dẫn đến lệch cọc sau đóng đến độ sâu thiết kế), cọc khó xuống độ chối nhỏ, Đơn vị thi công thay chọn búa khác lớn lại chọn giải pháp tăng tối đa chiều cao rơi búa, dễ gây vỡ đầu cọc Hình 10a,b – Thiết kế điển hình chi tiết mũi cọc loại nhà sản xuất thực tế chế tạo 13 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước • Cọc bị nghiêng lệch mức cho phép trình đóng cọc Những nguyên nhân chủ quan gây nghiêng lệch cọc đúc cọc mũi cọc bị lệch, trục cọc bị cong, mặt phẳng đầu cọc không vuông góc trục cọc,… gặp phổ biến cọc đúc công trường gặp cọc ống BTCT ƯST đúc nhà máy điều kiện chuẩn Trừ việc đóng cọc mái đất nghiêng nguyên nhân khách quan gây nghiêng lệch loại cọc (phải chấp nhận) thực tế cọc ống BTCT ƯST bị nghiêng lệch chủ yếu dùng mũi cọc loại công tác nối cọc thực không chuẩn (nối cọc giá búa dễ gây lệch trục nối mặt bằng), phân đoạn cọc ngắn cọc có nhiều mối nối, khả n ăng lệch khỏi trục cọc nhiều • Kết cấu bên bị dịch chuyển nhiều mặt phẳng ngang chịu tải trọng ngang Nguyên nhân mối liên kết đầu cọc kết cấu bên không đảm bảo nút cứng giả thiết sơ đồ tính Trong thực tế, hồ sơ thiết kế lấy theo chi tiết nối điển hình nhà sản xuất cọc (hình 11a,b) mà tính toán kiểm tra phân tích tính hợp lý Hình 11 - Thiết kế điển hình chi tiết nối nhà sản xuất cọc thực tế thi công Việc đặt lồng thép nối (cường độ thường) vào lòng cọc ống làm cho ứng suất kéo vành cọc ống (chính xác lồng thép cường độ cao thành cọc ống) dịch chuyển vào phía tâm cọc Đường kính cọc nhỏ lồng thép nối thu nhỏ trục cọc, mối liên kết cấu kiện thiên liên kết khớp liên kết ngàm cứng, nghĩa cọc kết cấu bên dễ b ị xoay tương chịu tác động lực ngang, dẫn đến tượng kết cấu bên bị dịch chuyển mặt phẳng ngang lớn nhiều so với tính toán hồ sơ thiết kế • Kiến Nghị: Theo tôi, thực biện pháp khó khăn đóng cọc Tôi kiến nghị giải pháp sau: Thay mũi cọc hở mũi cọc kín để nước vào lòng cọc trình đóng cọc (giải pháp phải can thiệp vào thiết kế, cần tính toán kiểm tra lại chiều dài 14 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước cọc thiết kế sức chịu tải cọc theo đất nền), đồng thời kiểm tra độ kín nước mối nối cọc Trong trường hợp sử dụng mũi cọc hở, theo kinh nghiệm nên bố trí lỗ thân cọc với đường kính tối thiểu 30mm để giảm áp lực thủy dộng lòng cọc đồng thời bố trí máy bơm hút nước lòng cọc đóng hạ cọc Bên cạnh lưu ý biện pháp thi công chất lượng vật liệu chế tạo cọc thành phần bê tông, đường kính sợi thép căng, số lượng sợi thép căng, lực căng, v.v, quy trình dưỡng hộ cọc cần phải quan tâm kiểm soát Sau dựng cọc xuống (nhưng chưa đóng) tiến hành lấp đầy lòng cọc (bằng vật liệu thích hợp) để không cho nước chiếm chỗ Giải pháp phù hợp với điều 7.4.8 7.4.9 22TCN 289-02 Tăng khả chịu lực cốt đai (tăng đường kính cốt đai tăng dày bước đai,…) Sử dụng đệm đầu cọc thích hợp (không cứng không mềm) Cấu tạo mũi cọc loại nhọn thay cho loại Hình 12 – Mũi cọc ống loại nhọn 15 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Việc tính toán mát ứng suất để xác định xác giá trị lực căng kéo thiết kế phù hợp với vật liệu bêtông đảm bảo đủ khả chịu lực cho kết cấu Tính mát thấp cao có hại tạo độ vồng chuyển vị dọc mức Việc tính toán kiểm soát mát ứng suất xảy kết cấu bêtông DƯL vấn đề phức tạp Tuy nhiên đồ án thiết kế nên đưa nguyên tắc hướng dẫn kỹ để Đơn vị thi công Đơn vị tư vấn giám sát nắm rõ, có ý thức tuân thủ thực Trước thi công cấu kiện bêtông DƯL cần đào tạo cho cán kỹ thuật công nhân để họ trang bị kiến thức kết cấu bêtông DƯL nhằm tránh cố không đáng xảy Kiến nghị: Trong giai đoạn thiết kế, người thiết kế cần thể rõ qui định việc cẩu chuyển, cẩu dựng kê xếp cấu kiện bê tông ứng suất trước Các qui định cần xuất phát từ tính toán cụ thể cho trường hợp làm việc, kích cỡ cấu kiện Những nhóm cấu kiện có độ cứng đủ lớn, cho phép cẩu đầu mút (hoặc nhóm cấu kiện không cho phép cẩu đầu mút) nên ghi rõ, giúp Nhà sản xuất, Đơn vị thi công Giám sát biết để thực đúng, đảm bảo an toàn lao động Trong giai đoạn thi công, chỗ thiết kế chưa qui định chưa thể rõ phải yêu cầu thiết kế làm rõ, không nên tự thực theo ý chủ quan mình, cẩn thận tiến hành tính toán kiểm tra lại (việc tính toán đơn giản, thực tay!) Tư vấn giám sát cần đặc biệt quan tâm đến yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng công trình an toàn lao động, cần thiết yêu cầu thí nghiệm dò tìm khuyết tật tiểm ẩn bên cấu kiện trình nghiệm thu (phương án tốt kiểm tra trình chế tạo cấu kiện để ngăn ngừa từ đầu yếu tố gây khuyết tật cho kết cấu) • 16 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề bê tông cốt thép ứng suất trước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng suất trước TS Trần Tuấn Minh [2] Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng lực trước Ths Tăng Văn Lâm [3] MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO MA SÁT TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG SAU ThS Trần Quang Huy [4] Bê tông ứng lực trước giải pháp hữu hiệu cho công trình tải trọng lớn http://www.tusachkhoahocxahoi.com/be-tong-ung-luc-truoc-giai-phap-huu-hieu-chocac-cong-trinh-tai-trong-lon/ [5] PGS Phan Quang Minh, [2007], Thiết kế sàn Bê tông ứng lực trước Đại học Xây dựng Hà Nội [6] Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam [2005], TCXDVN 356:2005, Kết cấu bê tông bê tông cốt thép, Tiêu chuẩn thiết kế [7] P&PC segment lining method, prestressed & precast concrete segment in tunnels, Italia, 1998 [8] Kieser, A “Druckstollenbau” (pressure tunnel construction), Springer – verlag Viena, 1960 17 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh [...]... đầu cọc chịu thêm một ứng suất phát sinh do va đập, tổng ứng suất thường vượt quá ứng suất giới hạn của vật liệu cọc gây vỡ đầu cọc Mặt khác diện tích tiết diện ngang của cọc ống giảm nhiều (do 12 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước chiều dày thành nhỏ) cũng là một lý do làm cho ứng suất trong cọc tăng nhiều... suất trước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng suất trước TS Trần Tuấn Minh [2] Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng lực trước Ths Tăng Văn Lâm [3] MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO MA SÁT TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC CĂNG SAU ThS Trần Quang Huy [4] Bê tông ứng lực trước giải pháp hữu hiệu cho các công trình tải trọng lớn http://www.tusachkhoahocxahoi.com/be-tong-ung-luc-truoc-giai-phap-huu-hieu-chocac-cong-trinh-tai-trong-lon/... thể tiểm ẩn bên trong cấu kiện trong quá trình nghiệm thu (phương án tốt nhất là kiểm tra quá trình chế tạo cấu kiện để ngăn ngừa ngay từ đầu các yếu tố có thể gây khuyết tật cho kết cấu) • 16 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng suất trước TS Trần... hợp (không quá cứng cũng như không quá mềm) 6 Cấu tạo mũi cọc loại nhọn thay cho loại bằng Hình 12 – Mũi cọc ống loại nhọn 15 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Việc tính toán mất mát ứng suất để xác định chính xác giá trị lực căng kéo thiết kế phù hợp với vật liệu b tông và đảm bảo đủ... 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước Hình 7a,b – Vòng cáp cẩu cọc ống Việc lắp và tháo vòng cẩu khá mất thời gian nên dẫn đến tình trạng Đơn vị thi công không tuân thủ nghiêm túc qui trình này Lưu ý cũng không loại trừ trường hợp cọc bị nứt, gãy do chất lượng cọc không đạt (bê tông bị rỗ xốp bên trong, lồng thép bị lệch khỏi vị trí thiết... ứng suất xảy ra trong kết cấu b tông DƯL là vấn đề rất phức tạp Tuy nhiên đối với mỗi đồ án thiết kế cũng nên đưa ra những nguyên tắc và hướng dẫn kỹ càng để các Đơn vị thi công và các Đơn vị tư vấn giám sát nắm rõ, có ý thức và tuân thủ thực hiện Trước khi thi công các cấu kiện b tông DƯL cần đào tạo cho các cán bộ kỹ thuật và các công nhân để họ được trang bị những kiến thức cơ bản về kết cấu b tông. . .Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước + Mất ứng suất cốt thép trong quá trình căng cốt thép Hình 6a,b: Công tác căng cốt thép + Cọc bị nghiêng lệch quá mức cho phép trong quá trình đóng cọc Trường hợp này thường xảy... http://www.tusachkhoahocxahoi.com/be-tong-ung-luc-truoc-giai-phap-huu-hieu-chocac-cong-trinh-tai-trong-lon/ [5] PGS Phan Quang Minh, [2007], Thiết kế sàn Bê tông ứng lực trước Đại học Xây dựng Hà Nội [6] Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam [2005], TCXDVN 356:2005, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép, Tiêu chuẩn thiết kế [7] P&PC segment lining method, prestressed & precast concrete segment in tunnels, Italia, 1998 [8] Kieser,... cọc Hình 10a,b – Thiết kế điển hình chi tiết mũi cọc loại bằng của nhà sản xuất và thực tế chế tạo 13 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước • Cọc bị nghiêng lệch quá mức cho phép trong quá trình đóng cọc Những nguyên nhân chủ quan gây nghiêng lệch cọc khi đúc cọc như mũi cọc bị lệch, trục cọc bị cong, mặt phẳng... trình đóng cọc (giải pháp này phải can thiệp vào thiết kế, có thể cần tính toán kiểm tra lại chiều dài 14 SVTH: Nguyễn Văn Nam MSV: 1221070105-XDD&CN K57 GVHD: TS Trần Tuấn Minh Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước cọc thiết kế hoặc sức chịu tải của cọc theo đất nền), đồng thời kiểm tra độ kín nước của các mối nối cọc 2 Trong trường hợp vẫn sử dụng mũi cọc hở, theo kinh nghiệm của