CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CỌC VÁN BTCT
II. Cấu tạo cọc ván BTCT thường và DƯL
4. Các yêu cầu cấu tạo cọc bê tông ứng suất trước
- Khi thiết kế cọc bê tông ứng suất trước cần tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện hành và cần lưu ý đến các điểm sau : Bảo vệ chống ăn mòn, hạn chế phát sinh vết nứt trong qúa
trình thi công cọc, sử dụng búa có tỉ số trọng lượng búa / trọng lượng cọc lớn với chiều cao thấp để hạn chế hỏng cọc.
- Sự khác biệt chính giữa cọc bê tông ứng suất trước và cọc bê tông thường như sau : Nhờ ứng suất được tạo ra khi xử lý các cọc ứng suất trước có chiều dài đã cho mà tiết diện cọc sẽ nhỏ hơn, do đó tiết kiệm được vật liệu. Tiết diện cọc nhỏ hơn cho phép khả năng đâm xuyên lớn hơn. Sức chịu tải sẽ chi phối tiết diện ngang của cọc nên có thể không sử dụng được cọc tiết diện nhỏ vì không đủ cường độ. Ưùng suất kéo sinh ra do sóng ứng suất khi đóng có thể giảm được nếu sử dụng cọc ứng suất trước.
Việc giảm biến dạng do kéo sẽ tăng tuổi thọ cho cọc, đặc biệt nếu cọc bị chìm dưới nước. Cọc có khả năng chống chịu tốt hơn, không bị nứt gãy trước bất kỳ tải trọng nào sinh ra do tải trọng làm việc dù là trực tiếp hay do bị uốn hoặc do tải trọng bất ngờ.
- Bê tông dùng cho cọc ứng suất trước phải là bê tông cường độ cao, khi chế tạo cọc cần phải kiểm soát cẩn thận tất cả các bước nên cọc thường được sản xuất và bảo dưỡng trong nhà máy.
- Vật liệu bê tông chế tạo cọc : những loại vật liệu được sử dụng trong việc chế tạo cọc ứng suất trước phải tuân theo BS8110 hoặc các điều trong CP115:1969. sử dụng xi măng Porland,
- Thép ứng suất trước : theo BS 8110 hoặc điều 205 trong CP 115:1969.
Với cọc ván BTCTDUL thường sử dụng thép cường độ cao loại 7 sợi 12,7mm
- Mũi cọc : cọc cần phải có chân bằng phẳng hoặc vát đồng trục nếu chúng được đóng xuyên qua các lớp như đá, sỏi thô, đất sét có lẫn cuội và một số loại đất có khả năng phá hỏng lớp bê tông ở phía đầu của cọc. Mũi cọc có thể được chế tạo bằng thép hoặc sắt đổ khuôn. Khi hạ cọc xuống các lớp đất cát hoặc đất sét thì không có lợi gì thêm khi làm vát mũi cọc.
Diện tích của chóp mũi cọc phải như thế nào để sứng suất bê tông trong phần chân cọc sẽ nằm trong giới hạn an toàn.
* Sơ bộ yêu cầu Thiết kế cọc BTUST (Theo BS 8004:1986):
trừ đi ứng suất trước còn lại sau khi bị mất mát). Nếu tỉ số giữa chiều dài hữu hiệu của cọc và kích thước ngang nhỏ nhất lớn hơn 15 thì ứng suất cần giảm xuống theo điều 322 trong CP 115:1969. Chiều dài hữu hiệu của cọc phải được tính toán từ các điều kiện chốt giữ đầu cọc và sức chống giữ bên bên của vật liệu xung quanh cọc. Ứng suất trước lớn hơn nhiều có thể cần thiết cho cọc nghiêng, đặc biệt khi đóng vào loại đất dễ làm lệch hướng cọc. Những ứng suất tĩnh sinh ra trong qúa trình cẩu lắp và hạ cọc không được lớn hơn các giá trị đưa ra trong bảng 1 và 2 của CP 115:1969. Các giá trị được sử dụng trong bảng 2 liên quan đến tải trọng ngắn hạn. Ưùng suất kéo cho phép trong qúa trình vận chuyển được tính như ứng suất tĩnh, không được tăng qúa 1/3 giá trị đã tính ở trên.
- Ưùng suất trước : ứng suất trước sau khi mất mát cần thỏa mãn các điều kieọn sau:
+ Ứng suất trước bị mất do cẩu lắp, vận chuyển chiếm không qúa 75%
tổng lượng ứng suất trước bị mất đi trong vòng 2 tháng sau thời gian đúc.
+ Ứng suất trước (N/mm2) không được nhỏ hơn 0.07 lần tỉ số giữa chiều dài của cọc và kích thước ngang nhỏ nhất của nó. Nếu đơn vị là kg/cm2, ứng suất không được nhỏ hơn 0.7 lần tỉ số giữa chiều dài của cọc và kích thước ngang nhỏ nhất của nó.
+ Ứng suất trước nhỏ nhất liên quan với tỉ số giữa trọng lượng hiệu qủa của búa và trọng lượng của cọc theo bảng sau :
Tỷ số giữa trọng lượng của búa và trọng lượng của cọc không nhỏ hơn
0.9 0.8 0.7 0.6
Ứng suất trước nhỏ nhất cho qúa trình đóng cọc thông thường
Kg/cm2 20 35 50 60 Ứng suất trước nhỏ nhất cho
qúa trình đóng cọc dễ dàng Kg/cm2 35 40 50 60
Đối với búaDiezen ứng suất nhỏ nhất phải là 5N/mm2 (50kg/cm2)
- Cốt đai và cáp DUL: cáp DƯL phải được đặt cách đều và song song với bề mặt cọc. Cốt thép thường có đường kính không nhỏ hơn 6mm và được đặt cách nhau không xa hơn chiều rộng cọc trừ đi 5cm. Tại hai đầu cọc
trên đoạn dài bằng ba lần kích thước bên, thể tích của cốt đai không được ít hơn 0.6% thể tích của cọc. .
- Sản xuất, bảo dưỡng và truyền ứng suất:
+ Sản xuất cọc BTƯST : thông thường được đúc bằng phương pháp “đúc liên tục” trong nhà máy dưới điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Nếu cọc đực đúc ngoài nhà máy thì phải tiến hành trong khu quây kín ở nhiệt độ
>10độ C. Cọc không được di dời khỏi vị trí đúc trước khi truyền ứng suất trước. Cọc phải được đổ trong điều kiện đầm rung cả phía trong lẫn bên ngoài để bê tông được đầm chặt. Cần chú ý để đảm bảo rung động không làm ảnh hưởng đến lớp bê tông đã đổ đang đông kết. Cũng cần phải chú ý khi đổ xong đầu cọc phải phẳng và vuông góc với trục của cọc. Mỗi cọc phải được đánh số và ghi ngày tháng đúc cọc.
+ Bảo dưỡng : Cọc mới đúc cần được bảo vệ trong một thời gian như bảng tham khảo. Tránh những thay đổi bất thường về nhiệt độ và độ ẩm bằng các tấm phủ và đặt trong bóng râm, tránh ánh nắng mặt trời và các đợt gió lạnh, và tưới nước để bê tông luôn được đảm bảo về độ ẩm. Ngoài ra có thể bảo dưỡng cọc bằng hơi nước.
Khoảng thời gian nhỏ nhất từ khi đúc Loại Ximăng Tháo khuôn
đúc (giờ)
Kết thúc bảo dưỡng ẩm
(ngày)
Nâng khỏi vị trí đúc (ngày)
Đóng cọc (ngày) Portland
thường và choáng sunfat
12 7 10 28
Portland ủoõng
cứng nhanh 12 7 7 10
+ Truyền ứng suất : sau khi đổ một đợt cọc thì lấy 4 mẫu thí nghiệm lập phương và bảo quản trong cùng điều kiện nhiệt độ và độ ẩm như các cọc.
Cường độ tối thiểu của mẫu bê tông sau khi truyen ứng suất phải gấp 2.5 lần ứng suất của bê tông khi chưa truyền, hay 280kg/cm2 đối với thép có gờ hay
tương ứng với khoảng thời gian đầy đủ đã được xác định dựa trên kết qủa các mẫu thí nghiệm trước đó và được tiến hành trong điều kiện bảo dưỡng được kiểm soát chặt chẽ. Sau khi truyền ứng suất, thép DUL phải được cắt bằng với mặt bê tông.
- Đóng cọc : trước hết phải tuân thủ những khuyến nghị đối với cọc BT thường.
Mặc dù mục đích của tạo ứng suất trước là làm giảm những vết nứt do kéo gây ra bởi sóng ứng suất, hiện tượng nứt này vẫn có thể xảy ra , đặc biệt là khi đóng qúa nhẹ hoặc sử dụng búa có khối lượng qúa nhỏ. Phải tiến hành kiểm tra cẩn thận các vết nứt do kéo khi đóng những cọc đầu tiên, nếu xuất hiện vết nứt thì cần giảm số lần đóng xuống. Nếu thấy có nứt khi đã giảm tới mức tối thiểu số lần búa đóng thì phải thay một búa khác có trọng lượng lớn hơn.
H2.6 Cọc đúc trong công xưởng
H 2.7 – Thử thông ống áp lực bằng tia nước
Hình ảnh cọc ván thực được chế tạo trong nhà máy (C&T, 620…) và thi công ở hiện trường