Nghiên cứu tính toán kết cấu đê chắn sóng dạng hộp bê tông cốt sợi thành mỏng đúc sẵn

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐÊ CHẮN SĨNG DẠNG HỘP BÊ TÔNG CỐT SỢI THÀNH MỎNG ĐÚC SẴN STUDY CALCULATION OF BREAKWATER STRUCTURE CONSTRUCTED BY THIN WALL REINFORCED COMPOSITE CONCRETE BLOCK TS TRẦN LONG GIANG Khoa Cơng Trình, Trường ĐHHH Việt Nam ThS HỒNG GIANG Cơng ty Cổ phần Xây dựng Tư vấn đầu tư Hồng Lê Tóm tắt Kết cấu đê chắn sóng sử dụng thường kết cấu truyền thống đê chắn sóng đá đổ, khối bê tơng đúc sẵn thùng chìm bê tơng cốt thép Việc sử dụng kết cấu đê chắn sóng truyền thống thường dẫn đến chi phí xây dựng cao có hệ số an tồn thấp, đặc biệt sử dụng kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép truyền thống Việc nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu sản xuất khối bê tông thành mỏng cốt sợi composit đúc sẵn kích thước cần thiết mang lại hiệu cao cơng tác xây dựng đê chắn sóng Trong báo này, tác giả nghiên cứu mơ hình tính tốn kết cấu đê chắn sóng hộp bê tông cốt sợi thành mỏng đúc sẵn Phần mềm Plaxis sử dụng để nghiên cứu ứng suất biến dạng kết cấu móng cơng trình Abstract Current breakwater structures are traditional structures such as rock fill, concrete blocks and precast reinforced concrete blocks The use of these traditional breakwater structures lead to high cost for construction and low safety factor, especially using traditional reinforced concrete blocks The study and application of new materials in the fabrication of thin wall reinforced composite concrete block is essential and bring efficiency in construction of the breakwaters In this paper, the authors have studied breakwater structure using thin wall reinforced composite concrete block Plaxis software have been used to study the distribution of stress and strain in the structure and breakwater foundation Key words: concrete block, breakwater, reinforced composite concrete block Đặt vấn đề nghiên cứu Việt Nam quốc gia có bờ biển dài 3200 km với 166 cảng biển Để khai thác đường bờ biển cảng biển có hiệu việc lựa chọn kết cấu đê chắn sóng đóng vai trò quan trọng Một số kết cấu đê chắn sóng truyền thống điển hình sử dụng đê chắn sóng đá đổ, khối bê tơng đúc sẵn thùng chìm bê tơng cốt thép truyền thống Việc sử dụng kết cấu truyền thống thường dẫn đến chi phí xây dựng cao có hệ số an tồn thấp, đặc biệt sử dụng kết cấu thùng chìm bê tơng cốt thép truyền thống Việc làm đòi hỏi chi phí xử lý móng phức tạp tốn kém, chất lượng cơng trình khó kiểm sốt, thời gian thi cơng dài Hiện nay, thị trường Việt Nam có nhiều loại vật liệu mới, cường độ chịu lực cao nhẹ sợi composit thủy tinh Việc số doanh nghiệp nước mạnh dạn đầu tư vào khoa học công nghệ, chế tạo sản phẩm mới, có sản phẩm khối bê tơng cốt sợi thành mỏng đúc sẵn kích thước lớn mang lại hiệu cao cơng tác thi cơng cơng trình Tuy nhiên, cơng tác nghiên cứu mơ hình tính tốn ứng dụng sản phẩm vào cơng trình thực tế chưa quan tâm cách đầy đủ, báo tác giả đề cập đến nghiên cứu mơ hình tính tốn kết cấu đê chắn sóng khối bê tông cốt sợi thành mỏng đúc sẵn, phần mềm Plaxis, phần mềm phân tích ứng suất chuyển vị đại cho kết xác sử dụng để nghiên cứu ứng suất, chuyển vị biến dạng kết cấu đất móng cơng trình Giải pháp thiết kế đê chắn sóng khối bê tơng cốt composit thành mỏng Trong báo tác giả đề xuất thay kết cấu đê chắn sóng khối xếp thùng chìm truyền thống khối xếp bê tông thành mỏng cốt sợi composit chế tạo bê tơng mác cao theo cơng nghệ đúc rót, thành phần cấp phối bê tông thiết kế Viện Chuyên ngành Bê tông thuộc Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng Việt Nam (IBST) Các vật liệu bao gồm: Đá 0x5, cát hạt thơ, phụ gia tro bay, phụ gia hóa dẻo, silicafum, cho phép tạo hỗn hợp bê tơng dùng nước có tính cơng tác tốt (độ sụt > 20 cm) có khả chịu nén cao (cường độ chịu nén mẫu đúc sau tuần tuổi đạt 65 Mpa) Kích thước danh định khối bê tơng thành mỏng cốt sợi compossit (hình 1) kích thước khối container 20 feed tiêu chuẩn: Dài x Rộng x Cao = 6000 mm x 2400 mm x 2800 mm Khối có trọng lượng (13,2÷13,9) (bằng 30% khối lượng so với khối truyền thống có kích thước), đúc tồn khối bê tông mác cao theo công nghệ đúc rót, có thiết kế kết cấu hợp lý sử dụng cốt sợi FRP thay cho cốt thép truyền thống Cấu tạo khối bê tông thành mỏng cốt sợi composit trình bày hình 1, giải pháp kết cấu đê chắn sóng khối xếp bê tơng thành mỏng cốt sợi composit trình bày hình 2, mặt cắt ngang điển hình kết cấu trình bày hình Hình Khối bê tơng cốt sợi thành mỏng đúc sẵn Hình Giải pháp kết cấu đê chắn sóng khối bê tơng cốt sợi thành mỏng đúc sẵn Hình Mặt cắt ngang điển hình kè biển ứng dụng khối bê tông thành mỏng cốt sợi composit Mơ hình, số liệu đầu vào kết tính tốn Việc nghiên cứu kết cấu đê chắn sóng khối bê tơng thành mỏng cốt composit áp dụng cho cơng trình cụ thể khu vực đảo Phú Quốc Các tiêu lý lớp đất nơi xây dựng công trình trình bày bảng 1, chiều cao sóng 2,5m [1], tính tốn áp lực sóng lên cơng trình thực theo tiêu chuẩn 22 TCN 222-95, tính tốn địa kỹ thuật phần mềm Plaxis Mơ hình kết tính tốn chuyển vị đứng, chuyển vị ngang, ứng suất giai đoạn chất tải sử dụng tải trọng sóng trình bày hình 4, hình 5, hình tổng hợp bảng Bảng Bảng tổng hợp tiêu lý đất Ký Độ ẩm hiệu tự Khối lượng thể tích (g/cm3) Hệ số rỗng Độ rỗng Độ bão Độ sệt Góc ma sát Lực dính kết Hệ số nén Mô đun biến lớp nhiên 4a Tự nhiên hòa Khơ Riêng W (%) ρ ρd ρs 0 n (%) G (%) IL 21,4 16,0 39,5 19,8 19,8 16,9 1,94 2,04 1,81 2,03 2,03 2,09 1,60 1,76 1,30 1,69 1,69 1,79 2,66 2,66 2,71 2,70 2,68 2,70 0,663 0,511 1,085 0,598 0,586 0,508 40 34 52 37 37 34 86 83 99 89 91 90 0,75 0,31 0,96 0,62 0,50 -0,06 lún  (độ) 17°24' 22°16' 5°07' 9°53' 11°39' 16°59' a1-2 a1-2 C 2 (kg/cm ) (cm /kg) (cm2/kg) 0,112 0,019 216,6 0,167 0,013 338,6 0,161 0,063 12,6 0,235 0,029 158,0 0,263 0,027 168,5 0,679 0,012 384,7 Bảng Bảng tổng hợp kết tính tốn đê chắn sóng Nội dung Giai đoạn thi công Giai đoạn thi công + chất tải Do tải trọng Chuyển vị ngang (mm) Đỉnh đê -18.99 Chuyển vị đứng (mm) -10.65 Đỉnh đê -179.62 42.98 25.76 -149.2 -152.8 61.97 36.41 30.42 38.77 Chân đê Chân đê dạng Ứng suất lớn đáy đê (kPa) Hữu hiệu Tổng -139.34 -244.89 Hệ số ổn định -191.57 Hình Kết tính tốn chuyển vị đứng đê chắn sóng biển Hình Kết tính tốn chuyển vị ngang đê chắn sóng 4.319 Hình Kết tính tốn ứng suất đê chắn sóng Kết luận Từ kết nghiên cứu trình bày trên, rút số kết luận sau: Phương án sử dụng khối bê tông thành mỏng cốt composit để làm đê chắn sóng phương pháp ứng dụng tính ưu việt loại vật liệu hoàn toàn đảm bảo yêu cầu mặt thiết kế kỹ thuật Việc ứng dụng khối bê tông thành mỏng cốt composit để làm đê chắn sóng có nhiều ưu điểm so với phương án kết cấu truyền thống: Do khối sản xuất bờ dây truyền đại nên chất lượng kiểm sốt chặt chẽ, cơng trình đảm bảo chất lượng tốt; chi phí xây dựng giảm so với giải pháp kết cấu thông thường từ 20%-40% tùy theo điều kiện địa chất cơng trình; cấu kiện sản xuất trước bờ sau đánh chìm nơi xây dựng nên thời gian thi công giảm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ sơ thiết kế kỹ thuật vẽ thi cơng đê chắn sóng Phú Quốc, Công ty Cổ phần xây dựng Tư vấn đầu tư Hoàng Lê, 2015 [2] Plaxis 2D Tutorial Manual, 2015  ... giải pháp kết cấu đê chắn sóng khối xếp bê tơng thành mỏng cốt sợi composit trình bày hình 2, mặt cắt ngang điển hình kết cấu trình bày hình Hình Khối bê tơng cốt sợi thành mỏng đúc sẵn Hình Giải... Giải pháp kết cấu đê chắn sóng khối bê tơng cốt sợi thành mỏng đúc sẵn Hình Mặt cắt ngang điển hình kè biển ứng dụng khối bê tơng thành mỏng cốt sợi composit Mơ hình, số liệu đầu vào kết tính tốn... 4.319 Hình Kết tính tốn ứng suất đê chắn sóng Kết luận Từ kết nghiên cứu trình bày trên, rút số kết luận sau: Phương án sử dụng khối bê tông thành mỏng cốt composit để làm đê chắn sóng phương