độ cao.
Ở trường hợp 2, chiều cao dầm chủ của dầm I cánh rộng là 1200mm là thấp hơn 450mm so với chiều cao dầm I truyền thống. Điều này giúp ích cho các công trình cần vượt tĩnh không trong đô thị, nhất là đối với loại hình cầu vượt ở nút giao thông. Giảm chiều cao giúp giảm chiều dài vuốt nối đường vào cầu dẫn đến giảm diện tích giải phóng mặt bằng, vốn là một công tác khó khăn và tốn kém nhiều chi phí đối với các đô thị lớn trong khu vực Đông Nam Bộ.
Trong trường hợp 1, ngoài việc giảm được chiều cao dầm chủ, số lượng phiến dầm I cánh rộng sử dụng chỉ 5 dầm so với 12 phiến dầm bản rỗng. Điều này ngoài việc giúp giảm lượng vật tư sử dụng như trình bày ở trên còn giúp giảm chi phí vận chuyển và lao lắp dầm.
Vì vậy, việc ứng dụng dầm I cánh rộng thay thế các loại hình dầm truyền thống sẽ mang lại lợi ích lâu dài đối với đầu tư xây dựng công trình giao thông đô thị khu vực Đông Nam Bộ.
Kết luận chương 4
Với các nội dung và kết quả thực hiện trên, có thể đề ra một số kết luận sau: - Kết quả tính toán cho thấy khả năng giảm được từ 10% đến 50% trọng lượng của toàn bộ kết cấu nhịp khi sử dụng dầm I cánh rộng với bê tông cường độ cao so với các loại hình dầm thông thường hiện nay. Từ đó giảm được tải trọng lên hệ thống mố trụ và móng của công trình.
- Đối với các công trình cần chiều cao dầm thấp, trước đây thường lựa chọn kết cấu dầm bản rỗng, thì dầm I cánh rộng là giải pháp tốt hơn để lựa chọn.
- Loại hình dầm I cánh rộng sử dụng bê tông cường độ cao là một sự bổ sung, thay thế hợp lý đối với các loại hình kết cấu nhịp thông thường hiện nay đối với công trình cầu có chiều dài nhịp từ 20m đến 40m.
- Đối với phân khúc chiều dài nhịp từ 40 đến 60m, dầm I cánh rộng sử dụng bê tông cường độ cao 60MPa÷80MPa là phương án phù hợp để sử dụng thay thế cho loại hình kết cấu nhịp dấm hộp nhịp giản đơn, vốn không hiệu quả về kinh tế, hiện đang sử dụng tại khu vực Đông Nam Bộ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Trong luận văn này, nghiên cứu sinh đã tiến hành nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm về bê tông cường độ cao sử dụng vật liệu khu vực Đông Nam Bộ và các đặc trưng cơ lý của vật liệu để ứng dụng vào thiết kế kết cấu dầm I cánh rộng đúc sẵn phục vụ phát triển giao thông đô thị của khu vực Đông Nam Bộ.
Trong đó, nghiên cứu tổng quan ở chương 1 đã cho thấy một số vấn đề còn bỏ ngỏ và đề xuất ứng dụng bê tông cường độ cao cùng với loại hình tiên tiến vào thiết kế kết cấu dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn nhịp giản đơn. Trên cơ sở đó, nghiên cứu thực nghiệm ở chương 2 đã tìm hiểu được các đặc trưng cơ lý cụ thể của vật liệu địa phương vùng Đông Nam Bộ và đưa vào thiết kế kết cấu dầm dự ứng lực điển hình ở chương 3 với các nhịp 24m, 33m và 60m ứng dụng cho công trình cầu giao thông phù hợp với đặc thù khu vực Đông Nam Bộ. Kết quả thiết kế cũng được so sánh với một số loại hình kết cấu thông thường đang được ứng dụng rộng rãi tại các dự án trong khu vực Đông Nam Bộ.
Trong luận án này, nghiên cứu sinh đã tập trung nghiên cứu và có một số đóng góp chính như sau:
- Nghiên cứu đã khẳng định được sự cần thiết áp dụng kết cấu dầm đúc sẵn sử dụng bê tông cường độ cao trong xây dựng công trình cầu ở vùng Đông Nam Bộ.
- Thiết kế được các cấp phối bê tông C60, C70, C80 có độ sụt cao sử dụng vật liệu địa phương khu vực Đông Nam Bộ, với cốt liệu thô sử dụng đá dăm Phú Mỹ - Bà Rịa và cốt liệu mịn phối trộn giữa cát sông và cát nghiền với tỉ lệ 60/40, phù hợp cho sản xuất dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn với quy mô công nghiệp.
- Đối với các cấp phối C60, C70, C80 sử dụng vật liệu vùng Đông Nam Bộ, nghiên cứu đã đưa ra cách xác định một số chỉ tiêu cơ lý để phục vụ cho
f 'c
công tác thiết kế kết cấu dầm cầu bê tông dự ứng lực đúc sẵn khi sử dụng các cấp phối đó như sau:
Mô đun đàn hồi:
Ec 3.385105 wc2.55 (f'c )0.285 (Mpa)
Cường độ chịu kéo khi uốn: fr 0,83 (Mpa)
Cường độ theo ngày tuổi: f '
0,84 0,97 j
' c28
Hệ số quy đổi ứng suất khối: α1 = 0.804; 1 = 0.673
- Đã đề xuất các thông số kích thước mặt cắt phù hợp đối với kết cấu dầm I cánh rộng sử dụng bê tông cường độ cao với các chiều dài nhịp 24m, 33m, 60m.
- Khẳng định được tính hiệu quả của việc dùng dầm I cánh rộng với bê tông cường độ cao so với các loại hình dầm truyền thống sử dụng bê tông thông thường hiện nay trong khu vực Đông Nam Bộ:
Giảm chiều cao dầm từ 150mm đến 450mm: giúp giảm chiều
cao kết cấu nhịp, dễ dàng ứng dụng trong các dự án cầu trong đô thị.
Giảm khối lượng vật liệu từ 10% đến 50%: giúp giảm chi phí
chế tạo dầm và giảm tải trọng lên mố trụ.
Kiến nghị
Để có thể hoàn thiện việc ứng dụng vào chế tạo kết cấu dầm bê tông dự ứng lực với bê tông cường độ cao ở quy mô công nghiệp, cần có thêm các nghiên cứu mang tính dài hạn như độ bền, từ biến. và những nghiên cứu đảm bảo về khả năng sản xuất hàng loại như đảm bào chất lượng hoặc chế độ bảo dưỡng kết cấu trong quá trình chế tạo.
Nghiên cứu này có thể phát triển đối với một số loại hình dầm khác sử dụng bê tông cường độ cao. Mặt khác, có thể đưa vào chế tạo thử nghiệm dầm với kích thước thực và thực nghiệm đánh giá trên mô hình dầm thực tế.
cj
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. “Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất công thức xác định mô đun đàn hồi, cường độ chịu kéo của bê tông cường độ cao sử dụng vật liệu khu vực Đông Nam Bộ”, Tạp chí Giao thông vận tải, tháng 01/2021.
2. “Nghiên cứu thực nghiệm xác định đường cong ứng suất - biến dạng của bê tông cường độ cao từ 60MPa đến 80MPa sử dụng vật liệu khu vực Đông Nam Bộ”, Tạp chí Giao thông vận tải, tháng 03/2021.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1] Phạm Duy Hữu, Nguyễn Ngọc Long, Đào Văn Đông và Phạm Duy Anh,
Bê tông cường độ cao và chất lượng cao, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2008
[2] Ngô Văn Minh, Nguyễn Ngọc Long, Trần Mạnh Cường, Phân tích một số
yếu tố kinh tế kỹ thuật và khả năng áp dụng dầm I cánh rộng cho chiều dài nhịp vừa và nhỏ ở Việt Nam, Tạp chí GTVT số tháng 12 năm 2017, 2017
[3] Quyết định số 943/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, Phê duyệt Quy
hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội vùng Đông Nam Bộ đến năm
2020, 2012
[4] TCVN 11823, Tiêu chuẩn thiết kế cầu phần 1÷12, 2017
[5] TCVN 10306, Bê tông cường độ cao-thiết kế thành phần mẫu hình trụ, 2014
[6] TCVN 7572, Cốt liệu cho bê tông và vữa - Phương pháp thử, 2006
Tiếng Anh
[7] ACI committee 318, Building code requirement for structural Concrete
(ACI 318-14) and commentary, 2014
[8] ACI committee 363, Report on High-Strength Concrete (ACI 363R-10),
2010
[9] ACI committee 211, Guide for Selecting Proportions for High-Strengh Concrete Using Portland Cement and Other Cimenttitious Materials (ACI 211.4R), 2008
[10] ACI committee 363, Guide to Quality Control and Assurance of High-
Strength Concrete (ACI 363.2R-11), 2011
[12] PCA, Guide Specification for High-Perfomance Concrete for Bridge, 2005
[13] ASTM C618-19, Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or
Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, 2019
[14] ASTM C127-88, Standard Test Method for Specific Gravity and
Absorption of Coarse Aggregate, 2001
[15] ASTM C78-02, Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete
(Using Simple Beam with Third-Point Loading), 2002
[16] ASTM C136-14, Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and
Coarse Aggregates, 2014
[17] ASTM 469/469M-10, Standard Test Method for Static Modulus of
Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression, 2010
[18] AASHTO executive committee, AASHTO LRFD bridge
design specifications, customary US units 2012, 2012
[19] AASHTO executive committee, Standard specification for highway
bridges, 17th edition, 2002
[20] CPCI, CPCI design manual 4, 2004
[21] Caltrans, California amendment to the AASHTO LRFD bridge design specifications (2012 sixth edition), 2014
[22] Precast/prestressed Concrete Institute, Bridge design manual, MNL-133-97,
2003
[23] Precast/prestressed Concrete Institute, Bridge design manual, The high performance solution, 1997
[23] Transportation research board, NCHRP report 595, Application of the
LRFD Bridge Design Specifications to High-Strength Structural Concrete: Flexure and Compression Provisions, 2007
[24] Transportation research board, NCHRP report 579, Application of the LRFD Bridge Design Specifications to High-Strength Structural Concrete:Shear Provisions, 2007
[25] Transportation research board, NCHRP report 603, Transfer, Development,
and Splice Length for Strand/Reinforcement in High-Strength Concrete, 2008
[26] Transportation research board, NCHRP report 549, Simplified Shear Design of Structural Concrete Members , 2007
[27] ACI-ASCE committee 445, Recent Approaches to Shear Design of
Structural Concrete, ACI 445R-99, 1999
[28] K.H. Yang, J.H. Mun, M.S. Cho, T.H.K. Kang, Stress-strain model for various unconfined concretes in compression, ACI Structural Journal, 2014
[29] Robert F. Mast, Unified design provision for reinforced and prestressed
concrete flexual and compression members, ACI Structural Journal, 1992 [30] F.J. Vecchio, M.P. Collins, The modified compression-field theory for
reinforced concrete elements subjected to shear, ACI structural journal, 1986
[31] A.E. Naaman, Muhamed H. Harajli, J.K Wight, Analysis of ductility in
partially prestressed concrete flexural member, PCI Journal, 1986
[32] B.C. Skogman, M.K Tadros, R. Grasmick, Flexural strength of prestressed
concrete members, PCI Journal, 1988
[33] Stephen J. Seguirant, Richard Brice, Bijan Khaleghi, Flexural Strength of
Reinforced and Prestressed Concrete T-Beams, PCI Journal, 2005
[34] Ravi K. Devalapura, M.K. Tadros, Stress-strain modelling of 270 ksi low-
[35] M. Menegotto, P.E. Pinto, Method of analysis for cyclically loaded R.C. plane frames including changes in geometry and non-elastic behavior of element under combined normal force and bending, IABSE report of working commissions, 1973
[36] R.J.G. Macgregor, M.E. Kreger, J.E. Breen, Strength and ductility of three-
span externally post-tensioned segmental box girder bridge model, Research project 3-5-85/8-365, 1989
[37] T.H. Wee, M.S. Shin, M.A. Mansur, Stress-strain relationship of high- strength concrete in compression, Journal of materials in civil engineering, 1996
[38] Carreira, D.J., and Chu, K.H., Stress-strain relationship for plain concrete in compression, ACI journal 83(6), 1985
[39] Shaoyun Sun, D.A. Kuchma, Shear behavior and capacity of large-scale
prestressed high-strength concrete bulb-tee girders, Newmark structural engineering laboratory, report NSEL-002, 2007
[40] Turner-Fairbank Highway Research Center, Optimized Sections for High-
Strength concrete Bridge Girders—Effect of Deck Concrete Strength, FHWA-HRT-05-058, 2006
[41] E.L. Labib, Y.L. Mo, T.T.C. Hsu, Shear Cracking of Prestressed Girders
with High Strength Concrete, International Journal of Concrete Structures and Materials, 2013
[42] Anand B. Zanwar, S.S. Jamkar, Study of ACI and DOE Mix Design
Methods for High Strength Concrete using Crushed and Uncrushed Aggregate, 2016
[43] K.Lynn Geren, Maher K. Tadros, The NU Precast/Prestressed Concrete
Bridge I-Girder Series, 1994
[44] Basile G. Rabat, Henry G. Russell, Optimized Section For Precast Prestressed Bridge Girders, 1982
[45] Legeron F., Paultre P., Prediction of The Modulus of Rupture of Concrete, ACI Materials Journal Volume 97 No.2, 2000
[46] Bing L., Park R. and Tanaka H., Constitutive Behavior of High-Strength
Concrete under Dynamics Loads, ACI Structual Journal Volume 97 No.4, 2000
[47] Richard M. Baker, Design of Highway bridge - an LRFD approach - 2nd
edition, Wiley, 2007
[48] Michael P. Collins, Denis Mitchell, Prestress concrete structures, Response Publication, 1997
[49] Antoine E. Naaman, Prestress concrete analysis and design - Fundamentals
- Second edition, Techno Press 3000, 2004
[50] Alan H. Mattock, Flexural strength of prestressed concrete sections by progammable calculator, PCI journal, 1979
[51] A. E. Naaman, F. M. Alkhairi, Stress at ultimate in unbonded post- tensioning tendons: part 2 - proposed methodology, ACI structural journal, 1991
[52] S. V. T. Janaka Pepera, Hiroshi Mushuyoshi, Shear behavior of reinforced
high-strength concrete beams, ACI structural journal, 2013
[53] Gongchen Du, Xuekang Tao, Ultimate stress of unbond tendons in
partially prestressed concrete beams, PCI journal, 1985
[54] Muhamed H. Harajli, A.E. Naaman, Evaluation of the ultimate stress in
partially prestressed flexural members, PCI journal, 1985
[55] Robert E. Loov, A general equation for the steel stressed for bonded prestressed concrete members, PCI journal, 1988
[56] F.T.K. Au, J.S. Du, Prediction of of ultimate stress in unbonded prestressed tendons, Magazine of concrete research, 2004