Việc xác định chiều day dự trữ của thép trong thiết kế có ảnh hưởng rất nhiều đến giá trị xây lắp công trình. Do đó, cần có những luận cứ để xác định chiều dày này. Ngoài ra còn xem xét duy tu bảo dưỡng định kỳ các cau kiện bang thép, dự báo xu hướng xảy ra trong tương lai để có biện pháp bảo vệ thích hợp.
V.1 Quy trình thiết kế nền móng bằng cọc thép
Không đạt
Hình V-1. Sơ đồ tính tóa thiết kế cọc
V.2 Một số giá thiết
Đến thời điểm hiện tại, các thí nghiệm ăn mòn ngoài hiện trường tại cảng Phú Mỹ, tỉnh Bà Rịa — Vũng Tàu mới tiến hành được hon 6 tháng nên chưa đủ số liệu dé dự báo tốc độ ăn mòn tại khu vực này. Thời gian thí nghiệm hiện trường kéo dài, do đó giả thiết tốc độ ăn mòn tại khu vực này là 4mm/50 năm. Theo kết quả thí nghiệm được trình bày ở mục IV.2, tốc độ ăn mòn trong phòng thí nghiệm được dự báo theo
phương trình:
t=44.848ty + 16.701
Du bao thoi gian dé cọc bi ăn mòn lần lượt Imm, 2mm, 3mm và 4mm khi tiễn hành
thí nghiệm như sau:
fứ—l6.701 , ft, =—————— (tuân)
"41848
Bang V-1. Quy đối tốc độ ăn mòn giữa thí nghiệm va thực tế Tốc độ ăn mòn (um) | Thời gian thí nghiệm (tuần) | Thời gian thực tế (năm)
1,000 21.93 12.5 2,000 41.22 25 3,000 66.52 37.5 4,000 38.82 50
Nhu vậy tốc độ ăn mòn 50 năm ngoài thực tế tương đương với 88.82 tuân trong phòng thí nghiệm. Trong luận văn này sẽ xem xét sự thay đối nội lực và chuyển vị của kết cầu khi chiều dày cọc bị ăn mòn Imm, 2mm, 3mm, 4mm và 5mm. Trong đó 5mm là nghiên cứu thêm để xem xét sau khi kết thúc tuổi thọ thiết kế, công trình còn đảm
bảo khả năng chịu lực hay không.
V.3 Mô hình kết cau Sử dung phần mềm Sap 2000 dé mô hình hóa và phân tích kết cau trụ TN1. Coc được mô phỏng bằng các phan tử thanh, đài cọc bên trên được mô phỏng bằng phan tử
Hình V-2. Mô hình kết cau trụ TN1
V,4 Tải trọng tác dụng
Trong phạm vi luận văn nay chỉ tập trung phân tích sự thay đối nội lực và khả năng chịu lực của cọc thép với các chiều dày thành cọc khác nhau nên tổ hợp tai trọng và tính toán các giá trị tải trọng tác dụng lên công trình được tốm tắt, không tính toán chi tiết. Các giá trị được sử dụng trong Hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công mở rộng cau cảng Phú Mỹ, Portcoast, tháng 3/2005 và Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công nâng cấp cầu cảng Phú Mỹ tiếp nhận tàu 80,000DWT, Portcoast, thang 4/2010.
V.4.1 Lực va
Lực theo phương vuông góc bến: 118.80 (T) Lực theo phương song song bến: 23.76 (T)
V.4.2 Lực neo
NEO11: Tải trọng neo tàu 80.000DWT theo phương ngang bến — Trường hợp 1.
NEO12: Tải trọng neo tàu 80,000DWT theo phương ngang bến — Trường hợp 2.
NEO13: Tải trọng neo tàu 80,000DWT theo phương ngang bến — Trường hợp 3.
NEO2: Tải trọng neo tàu 80,000DWT theo phương doc bến.
Bảng V-2. Giá trị lực neo tính toán Phương của lực NEOI1 NEO12 NEO13 NEO2
X (T) 48.46 0.00 0.00 32.55
Y (T) 57.75 68.14 35.15 7.22
Z (T) 35.15 47.71 75.bua 7.25
Va
Neo (NEO 12) Neo (NEO 13)
V.5 Kết qua phân tích kết cau
Két qua phan tich két cau str dung loai coc D812.8 day 16mm lam chuẩn dé so sánh
với các đường kính cọc khác.
V.5.1 Nội lực cọc
Nồi lực của cọc va chuyển vị lớn nhất của kết cầu được tong hợp trong bang dưới day
Bang V-3. Tổng hop nội lực coc
D812.8 D810.8 D808.8 D806.8 D804.8 Noiluc | Don vi
16mm 15mm 14mm 13mm 12mm
T 178.26 178.32 178.41 178.51 178.62 Luc nén
% 100.00% 100.04% 100.09% 100.15% 100.21%
Tm 18.57 18.14 17.72 17.29 16.87 Moment
% 100.00% 97.71% 95 43% 93.14% 90.88%
105%
y = -0.0083x + 1.0082 R? =|0.9914
100% & a he ea
95%
90%
70% 75%
ae
Xã
A P
80%
$ mM
Chiéu day 85%
Linear (P)
y = 0.3649x + 0.635 R?=1
thanh coc
90%
Linear (M)
Hình V-3. Quan hệ giữa chiêu day mau va nội lực trong cọc
95% 100%
Qua kết quả phân tích kết cau cho thay sự thay đối chiều dày thành coc không ảnh hưởng nhiều đến lực dọc trong cọc. Moment trong cọc có sự thanh đổi lớn khi chiều dày thành cọc thay đối. Tương quan giữa sự thay đối chiều dày thành cọc và moment trong cọc là tuyến tính theo phương trình:
Trong đó:
AM = 0.3649At + 0.635
AM _ Ty lệ thay đổi moment trong cọc, %.
At _ Tỷ lệ thay đổi chiều dày thành cọc, %.
V.5.2 Chuyén vị của kết cầu Chuyển vị của kết câu được thé hiện trong bản dưới đây
Bang V-4. Chuyển vị của kết cau
Chuyển Đơn vi D812.8 D810.8 D808.8 D806.8 D804.8
vị ONT) 16mm 15mm 14mm 13mm 12mm
m 0.0184 0.0192 0.0201 0.0211 0.0223 UI
% 100.00% | 104.22% | 109.03% | 11459% | 121.01%
m 0.0216 0.0224 0.0234 0.0246 0.0259 U2
% 100.00% | 104.03% | 108.64% | 113.96% | 120.12%
m 0.0026 0.0027 0.0028 0.0030 0.0032 U3
% 100.00% | 104.52% | 109.70% | 115.68% | 122.61%
Trung
% 100.00% | 104.26% | 109.12% | 114.74% | 121.25%
binh, U
Ghi chu:
UI, U2: Chuyén vi theo phuong nam ngang.
U3: Chuyén vi theo phương đứng.
Chuyén vị trung bình: U = JU? +U5+U;
125%
120% SE
115% RO
y = +0.8477x + 1.8405
110% R* = 0.9932—
105% *
100% NN]
95%
ến vi
%
Chuy
70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%
Chiéu day thanh coc
A U1 @ U2 m U3 @ Trung binh Linear (Trung bình)
Hình V-4. Quan hệ giữa chiều day mẫu chuyền vị của kết cau Chuyén vị của kết cau tỷ lệ nghịch với sự thay đổi chiều dày thành cọc. Kết quả phân tích kết cau cho thấy tương quan giữa sự thay đổi chiều dày thành cọc và chuyền vị tuyến tính theo hàm số bậc nhất như sau:
AU =-0.8477At+ 1.8405 Trong đó:
AU _ Tỷ lệ thay đổi chuyển vị của kết cau, %.
At _ Tỷ lệ thay đổi chiều dày thành cọc, %.
Ngoài ra, sự chuyên vi cua kêt câu còn phụ thuộc vào so đô bô trí hệ thông cọc.
Chuyén vị ngang lớn nhất của kết cau với cọc nhỏ nhất (D804.8-12mm) là 0.027m.
V,6 CÁC GIÁI PHAP CHONG AN MONFe
FS es Yoo
ths nt
ts be EN oy eet
“8,nee ri
Trong phạm vi đề tài này cũng đã thí nghiệm ăn mòn của mẫu với 3 loại sơn phủ khác nhau, Kết quả cho thay sau 24 tuần thí nghiệm cho thay lớp phủ vẫn còn đủ kha năng bảo vệ mẫu bên trong. Sơn phủ cũng là biện pháp bảo vệ cọc thép pho biến hiện nay
ở Việt Nam.
Sơn phủ epoxy được sử dụng rỗng rãi trên toàn thế giới. Sơn Epoxy là loại sơn cao cấp 2 thành phân hệ dung môi kết hợp với đóng rắn polyamide. Sơn epoxy có màng sơn dẻo, có độ cứng và có độ bám dính cao, có khả năng chống mài mòn và chịu được sự phá hủy của các tác nhân như tác động của con người và môi trường nước biến,
dung môi và hoa chat tot, màu sac da dạng.
Kẽm có phản ứng oxy hóa nhanh hơn sắt thép, do đó kẽm sẽ bị oxy hóa cho đến khi bị ăn mòn hoàn toàn. Đặc biệt lớp kẽm trên bề mặt có thé bảo vệ được thép bên trong khi đã bị trầy xướt và có sự suy giảm theo thời gian khi lớp phủ này bị tróc đi. Việc phủ kẽm không đòi hỏi công nghệ phức tạp và đã được sử dụng phố biến cho đến nay băng cách phu hoặc nhúng nóng. Kẽm thường được dùng như một điện cực hy sinh
khi bảo vệ vật liệu khác trong việc chong ăn mòn.
Phương pháp bảo vệ bang sơn phủ polyurethane được gọi là phương pháp bảo vệ ăn mòn công suất lớn. Polyurethane được thi công băng phương pháp phun hoặt quét.
Polyurethane có khả năng tạo thành màng liên tục không mối nối trên vật liệu cần bảo vệ. Qua thí nghiệm cho thay bề mặt polyurethane gan như không có sự thay doi
sau thí nghiệm. Ngoài ra, polyurethane có khả năng chịu được nhiệt độ và có tính đàn hoi cao.
FRP là dạng sợi thủy tinh gia cố polyester, dùng để bao bọc vật liệu dé chống ăn mòn rất tốt. Trong FRP, nhựa sẽ đóng vai trò liên kết, sợi thủy tính đóng vai trò vật liệu gia cường. Vì vậy, FRP có tính năng cơ lý (chịu nén, chịu uốn, chịu kéo...) cao hơn bat kỳ một loại nhựa không có cốt liệu sợi thủy tinh (như PVC, PP, PE, ABS....).
Composite FRP có khả năng chịu mọi hóa chất với nồng độ cao như các axit, bzo
đậm đặc.
hungcả ằ3...ẽ.}
oy z >
Sse Ä
et Fant SHO Vệ €i‡xijNA Tey À2 SA VN
D
Trong hệ thống bảo vệ ca-tôt, dòng trực tiếp lớn hơn dòng ăn mòn từ sản phẩm thép vào môi trường điện phân (nước biển) là dòng liên tục từ một nguồn bên ngoài vào sản phẩm thép dé chống sự ion hóa (ăn mòn) trong sản phẩm thép. Có hai dạng bảo vệ ca-tôt: hệ nguồn dòng ngoài và hệ a-not hy sinh. Trong hệ a-nôt hy sinh, các vật liệu kim loại có xu hướng ion hóa lớn/nhỏ và/hoặc cao/thap như nhôm, kẽm, magia, v.v... được sử dụng dé gan vào thép và bị ion hóa (ăn mòn dan) thay cho thép để bảo vệ sản phẩm thép. Được dùng trong bảo vệ vỏ tàu, tường chắn băng thép, cọc thép.
tuy & at ŸNJWNNN
Đây là biện pháp kết hợp nhiều phương pháp bảo vệ trên cùng | kết cấu công trình.
Rất khó để phát hiện được sự xuất hiện ăn mòn tập trung ở vùng lận cận ngay dưới M.L.W.L, và để sửa chữa sự ăn mòn bằng sơn phủ. Vì thế cần phải có biện pháp xử ly bố sung. Ba hệ thông bảo vệ ăn mòn tiêu chuẩn được sử dụng để xử lý sự ăn mòn
tập trung
(A): Phương pháp nay áp dụng bảo vệ ăn mòn lớp phủ/sơn phủ cho phan trên mực nước L.W.L -ẽm va bảo vệ ca-tốt cho phần bờn dưới mực nước M.L.W.L. Đõy là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất.
(B): Phương pháp này áp dụng bảo vệ ăn mòn lớp phủ/sơn phủ của phương
pháp (A) cho các phân sâu dưới đáy biển. Đây là phương pháp kinh tế và hiệu quả nhất khi cần mật độ dòng điện bảo vệ ăn mòn lớn của bảo vệ ca-tôt trong các biển mở và trong các khu vực chịu dòng thủy triều lớn. Phương pháp (B) đã được áp dụng cho
nhiêu cau nhịp lớn và cửa xả.
(C): Phương pháp này áp dụng bảo vệ ăn mòn lớp phủ /sơn phủ cho các phần của vùng ban nước là nơi xuất hiện ăn mòn nặng nề nhất, vùng thủy triều, vùng ngập
nước và vùng ngập bùn. Nhìn chung, áp dụng phương pháp này cho các tường ngăn
cọc ván thép lắp đặt trong các vùng nước nông. Khi đó. phương pháp lớp phủ /sơn
phủ sẽ đem lại sự bảo vệ ăn mòn tuyệt hảo và lâu dài. Thông thường, sử dụng sơn
phủ polyetylen và uretan đàn hỗồi cho các kết cầu mới với chiêu sâu áp dụng giới han là đến mực nước G.L -1m còn sơn phủ mỡ dau mỏ va vữa cho các kết cau đã có.
Phương pháp bảo vệ ăn mòn không được áp dụng cho vùng ngập bùn từ mực nước
G.L -Im trở xuống. Khi đó, cần phải sử dụng sản phẩm thép có chiều dày can thiết
lớn hơn dé dự trữ cho mat mat do ăn mòn ở vùng biên tương ứng.
(A) (8) (C)
Atmospheric zone = 2 =
"TY ` 6... ca... 4Š —Ỷ——_—_—R~—.~.~ $®$ |——~——~~~ 4
xà —”+' 2 2 s
Tidal zone MLW chen chokv sóc, hey fake era —_=
WLW L __
L#t! — 1m
Submerged zone
GL
Mud zone Cathodic protection Cathodic protection
"Provision to stee! product with plate thickness conforming to corrosion loss in service penod
Hinh V-5. Cac phuong phap bao vé an mon tiéu chuan cho cac céng trinh cang
bang thép
V,7 Ket luận
Trong Luận văn này, không có các sô liệu thí nghiệm tôc độ ăn mòn tại hiện trường nên giả định toc độ ăn mòn là 4mm/50 năm. Qua khảo sát nội lực và chuyên vi của kêt câu, khi chiêu day cọc giảm thì chuyên vi của két cau tăng va moment trong cọc giảm di.