CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC
3.3. Công tác ván khuôn và cốt thép
43 Nhiệm vụ: Dùng để đúc và tạo ra các kết cấu hoặc cấu kiện bê tông hoặc bê tông cốt thép theo một hình dáng nhất định
44 Vai trò: Đây là một kết cấu phụ nhưng nó lại giữ 1 vai trò quan trọng vì nó:
- Chi phối chất lượng bê tông rất lớn - Ảnh hưởng tới giá thành công trình - Tiến độ thi công.
3.3.1.2. Lựa chọn ván khuôn
Đập bê tông Tân Giang với khối lượng bê tông đập rất lớn khi thi công đập đòi hỏi công tác chuẩn bị và lắp ghép ván khuôn sao cho đúng hình dạng, kích thước và vị trí các bộ phận công trình theo thiết kế.
Ván khuôn tiêu chuẩn là ván khuôn có kích thước nhất định, được sản xuất hàng loạt trong xưởng và có thể dùng cho nhiều cấu kiện, vị trí khác nhau của công trình. Đối với đập Tân Giang ta chọn ván khuôn tiêu chuẩn có chiều dài là 1m, chiều cao là 2m, ván mặt bằng thép tấm. Với những khoảnh đổ có chiều cao lớn hơn 2m ta dùng hai ván khuôn xếp chồng lên nhau và liên kết với nhau bằng ốc vít.
3.3.2. Xác định tổ hợp lực tác dụng lên ván khuôn
Trong thi công đập chủ yếu là dùng ván khuôn đứng. Tải trọng chủ yếu đối với ván khuôn là áp lực ép ngang của bê tông lỏng.
45 Áp lực ngang của vữa bê tông
Hình 3-12: Sơ đồ áp lực ngang của vữa bê tông
Áp dụng công thức tính áp lực ngang của bê tông tác dùng lên ván khuôn khi sử dụng đầm chày để đầm bê tông (loại máy đầm đã chọn ở trên) ta có.
P1 = γb.R0 (3-27)
Trong đó
γb: khối lượng đơn vị của bê tông đã đầm, γb =2500 (daN/m2);
R0: bán kính tác dụng theo chiều thẳng đứng của đầm chày (có thể lấy
P1 = 2500*0,416 = 1040 (daN/m2) Áp lực của bê tông lỏng tác dụng lên 1m là:
F1 = P1 . (H- 2 R0
) (3-28)
Trong đó
n: hệ số vượt tải do ảnh hưởng của đầm (tải trọng động n=1,3) R0: bán kính tác dụng theo chiều đứng của đầm chày, (m);
H: chiều cao sinh áp lực ngang, (m);
Nếu đổ theo phương pháp lớp nghiêng thì H lấy bằng chiều cao khoảnh đổ.
Trong trường hợp này ta tính toán ván khuôn đổ theo phương pháp lên đều nên H được tính toán như sau:
H = Ftt
T N. 1
(3-29) Trong đó
N: năng suất thực tế của trạm trộn, N=33 m3/h (lấy theo năng suất của trạm trộn đã trọn ở trên);
T1: thời gian ninh kết ban đầu của bê tông, T1=1,5h;
Ftt: diện tích khoảnh đổ, lấy với khoảnh đổ có diện tích nhỏ nhất Ftt=6*8=48 (m2)
Thay các giá trị vào công thức (3-29) ta được H = 48
5 , 1
*
33 = 1,03 (m)
Vậy với H=0,62m > R0 =0,416m do đó xác định F1 theo công thức (3-28) Áp lực của bê tông lỏng tác dụng lên 1m dài là:
F1= 1040 * (1,03- 2 416 ,
0 ) = 863,6 (daN/m) 46 Tải trọng đổ hoặc đầm bê tông gây lên
Ở một vị trí ta chỉ tính một trong hai loại lực này. Trong trường hợp này ta chỉ tính lực do đổ bê tông gây lên. Tra bảng (16-1) GTTC tập 1 với thể tích thùng đổ bê tông >0,8m3 ta được P2 =600 (daN/m2)
Áp lực do đổ bê tông tác dụng trên 1m mét dài F2 = P2*
2
H = 600*
2 03 ,
1 = 309 (daN/m)
Daàm phuù Daàm chính
Daàm bieân 200
100
40
40
40 40 1040
103 F
41,6
600
2510,6 600
2132
41,6
2510,6
47 Tải trọng đẩy ngang của gió:
Tải trọng gió chỉ dùng để kiểm tra sự ổn định của cả mảng kết cấu ván khuôn ở nơi cao hơn mặt đất trên 5m và thường có gió cấp IV trở lên. Đối với công trình đập Tân Giang ta có thể bỏ qua tải trọng này.
48 Tải trọng do máy san đi lại làm việc P3 = 1,3*
8
3*5150 = 2510,6 daN/m2 Tổng áp lực phân bố tác dụng lên van khuôn là:
P= P1 + P2+P3
⇒ P= 1040+600+2510,6 = 4150,6 daN/m2
Hình 3-13: Sơ đồ tổng hợp áp lực ngang lên ván khuôn 3.3.3. Tính toán kết cấu ván khuôn
49 Tính toán bản mặt
Để đảm bảo tấm thép bản mặt của ván khuôn làm việc bình thường trong điều kiện ván khuôn làm việc theo chiều ngang hay chiều đứng. Ta phải tính toán lực tác dụng lên bản mặt, từ đó chọn được chiều dày của tấm thép bản mặt của ván khuôn.
Cấu tạo ván khuôn gồm 2 dầm chính bằng 2 thanh thép định hình chữ [ ghép lại dùng làm kết cấu chịu lực chủ yếu. Các dầm phụ và dầm biên làm bằng thép định hình chữ [ được bố trí như hình vẽ. Thép sử dụng để thiết kế ván khuôn là thép CT3 có Ru=1565 daN/cm2, Rn = 1490 daN/cm2, Rc = 895 daN/cm2.
q =1660,24 daN/m
33,3 33,3 33,3
Mmax=5.q.l /242
q.l /82 q.l /82 q.l /82 Mp
Hình 3-14: Cấu tạo ván khuôn tiêu chuẩn
Với các bố trí dầm đỡ bản mặt như hình vẽ thì các ô bản mặt có cạnh dài lớn hơn hai lần cạnh ngắn, vì vậy các ô bản mặt đều tính như tấm hình chữ nhật ngàm 2 cạnh. Nhịp tính toán lấy bằng khoảng cách giữa các đường hàn gắn bản mặt với dầm chính và dầm phụ.
Chiều dày của bản mặt được xác định theo công thức:
δ = 0,61.a Ru
P
n. (3-30)
Trong đó
a: nhịp tính toán của ô bản mặt, (cm);
P: áp lực ngang tác dụng lên ván khuôn, (daN/cm2);
R: cường độ chịu uốn của thép làm ván khuôn đã xét tới điều kiện làm việc Ru = 1565 daN/cm2;
n: hệ số vượt tải do ảnh hưởng của đầm là tải trọng động, n=1,3;
Thay các giá trị vào công thức (3-30) ta được δ = 0,61*33,3*
1565 10
* 6 , 4150
* 3 ,
1 −4
=0,377 cm Để an toàn chọn chiều dày bản mặt δ = 4 mm
50 Tính toán dầm phụ
Dầm phụ chịu lực trực tiếp từ bản mặt truyền lên dưới dạng lực phân bố đều q2
q2 = P.a = 4150,6*0,4 = 1660,24 daN/m
Hình 3-15: Sơ đồ tính toán nội lực dầm phụ - Tính toán nội lực
Mômen lớn nhất tác dụng lên dầm phụ là:
Mmax = 24
. . 5ql2
= 24
3 , 33
* 6 , 16
*
5 2
= 3834,9 daNcm Điều kiện chịu tải của dầm phụ là:
σmax ≤ m1.Ru (3-31)
Trong đó
Ru: cường độ chịu uốn của cốt thép CT3;
m1: hệ số điều kiện làm việc, m=0,9;
Theo điều kiện chịu lực:
σmax = Wx
Mmax
≤ m1.Ru (3-32)
⇒ Wx ≥ Ru
m M
1.
max = 0,38349*1565,9 = 2,72 cm3
Chọn một thanh thép chữ [ N05 có mô men uốn là Wx = 9,1 cm3 Đặc trưng hình học của dầm phụ:
Diện tích tiết diện: 6,16 cm2 Mômen quán tính Jx: 22,8 cm4 Mômen quán tính Jy: 5,61 cm4 Mômen chống uốn Wy: 2,75 cm3 Trọng lượng cho 1m dài: 4,84 kg
Kích thước: Chiều cao tiết diện h = 50 mm Bề rộng bản cánh b = 32 mm Chiều dày bản bụng d = 4,4mm Chiều dày trung bình của bản cánh t = 7,0 mm Khoảng cách từ trục y – y tới mép ngoài của bản bụng Z0 = 1,16 cm - Kiểm tra tiết diện chọn
Kiểm tra khả năng chịu lực khi có xét đến bản mặt tham gia chịu lực. Phần bản mặt là: b≤ 0,3.l0 (l0 lấy bằng nửa nhịp tính toán của dầm liên tục khi dầm có nhịp bằng nhau, l0 = 33,3 cm) b = 0,3*33,3 = 10 cm, chiều dầy δ=0,4cm
Tính toán đặc trung hình học:
q =1660,24 daN/m
33,3
2300,9 daNcm
Pk=1
Mp 33,3 Mk
8,33 daNcm
Thay các giá trị đã biết vào công thức (3-39) ta được:
yc =
4 , 0
* 10 16 , 6
25 , 0
* 4 , 0
* 10 16 , 1
* 16 , 6
+
+ = 0,8 cm
Jx = 10*0,4*(0,8 0,25) 22,8 6,16*(1,16 0,8) 30,58 12
4 , 0
*
10 3 + + 2 + + − = cm4
Wxmin =
xn x
y
J =(3,302−,580,8)= 12,74 cm3
σmax =
min
Wx
M = 383412,74,9= 301 daN/cm2
So sánh σmax =301 daN/cm2≤ m1.Ru = 0,9*1565 =1408,5 daN/cm2 Vậy dầm đủ khả năng chịu lực.
- Kiểm tra độ võng
Ta có công thức kiểm tra độ võng là:
400
≤ 1 l
f (3-34)
Độ võng lớn nhất nằm ở giữa nhịp dầm vì vậy chỉ cần kiểm tra tại vị trí mặt cắt này.
Hình 3-16: Sở đồ chuyển vị của dầm phụ
Dùng phương pháp nhân biểu đồ Vêraxêghin ta có:
f = M Mk
J E . .
.
1 (3-35)
Trong đó:
E: môdun đàn hồi của thép;
f: độ võng của dầm;
Thay các giá trị đã biết vào công thức (3-35) ta được:
40 40 40 40 40
608,14 daN 608,14 daN 608,14 daN 608,14 daN 304,07 daN 304,07 daN
A B D E G H
C F
304,07 daN
121,63 daNm 182,44 daN
Mp
f = *(32*2300,9*33,3*8,33) 58
, 30
* 10
* 1 , 2
1
6 =6,6.10-3cm
Kiểm tra điều kiện
600000
= 1 l
f <
400 1
Vậy thép đã chọn thỏa mãn điều kiện chuyển vị 51 Tính toán dầm biên
Từ kết quả tính toán dầm phụ ta chọn dầm biên tương tự dầm phụ là thép định hình chữ [ N05
52 Tính toán dầm chính
Hai dầm chính được bố trí như hình vẽ (3-14). Tải trọng tác dụng lên dầm chính là các lực tập trung được truyền xuống từ dầm phụ. Áp dụng công thức tính phản lực gối tựa cho dầm 3 nhịp chịu tải trọng phân bố đều (phụ lục 18 sách Kết cấu bê tông cốt thép)
Bmax = 1,1.q.l = 1,1*0,333*1660,24=608,14 daN - Tính nội lực:
ΣmC = 0 ⇒ RC=RF= 1520,34 daN MA=MH = 0
MB =MG = -304,07*0,4= -121,63 daNm
MC = MF = -304,07*0,6-608,14*0,2=-304,07daNm
MD=ME = 304,07*0,8+608,14*0,4-1520,34*0,2 = 182,44 daNm
- Kiểm tra cường độ Theo điều kiện chịu lực:
σmax = Wx
Mmax
≤ m1.Ru (3-36)
Trong đó
Ru: cường độ chịu uốn của cốt thép CT3;
m1: hệ số điều kiện làm việc, m=0,9;
⇒ Wx ≥ Ru
m M
1.
max = 0,304079*1565 = 21,58 cm3
Để đảm bảo điều kiện lắp ghép dầm chính với dầm phụ, dầm phụ với dầm biên chọn dầm chính là 2 thanh thép định hình chữ [ N06,5 đặt đối xứng và cách nhau 1cm.
Thanh thép chữ C N06,5 có mô men uốn là Wx = 15 cm3 Đặc trưng hình học của dầm phụ:
Diện tích tiết diện: 7,51 cm2 Mômen quán tính Jx: 48,6 cm4 Mômen quán tính Jy: 8,7 cm4 Mômen chống uốn Wy: 3,68 cm3 Trọng lượng cho 1m dài: 5,90 kg
Kích thước: Chiều cao tiết diện h = 65mm Bề rộng bản cánh b = 36 mm Chiều dày bản bụng d = 4,4mm Chiều dày trung bình của bản cánh t = 7,2 mm Khoảng cách từ trục y – y tới mép ngoài của bản bụng Z0 = 1,24 cm - Kiểm tra tiết diện chọn
σmax = Wx
M . 2
max = 15
* 2 30407
= 1013,56 daN/cm2 < 0,9*1565=1408,5daN/cm2 Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện chịu lực.
53 Thiết kế bu lông
Mỗi ván khuôn tiêu chuẩn được bố trí 4 bu lông tại vị trí dầm chính. Các bu lông được hàn vào cốt thép khung dầm và ván khuôn được treo trên các bu lông.
Trên dầm biên theo phương đứng mỗi bên bố trí 4 bu lông, theo phương ngang bố trí 2 bu lông. Mục đích bố trí bu lông này là để liên kết các tấm ván khuôn tiêu chuẩn với nhau.
3.3.4. Công tác lắp dựng và tháo dỡ ván khuôn
Công tác lắp dựng ván khuôn là khâu công tác hàng đầu chiếm nhiều thời gian, diện tích hiện trường. Do vậy nó chẳng những phải đảm bảo chất lượng mà còn phải đảm bảo tiến độ thi công để không cản trở các công việc khác.
54 Các yêu cầu khi lắp dụng ván khuôn
- Cột chống của đà giáo phải tựa trên nền vững chắc, không bị trượt. Diện tích mặt cắt của cột chống hay gỗ lót đệm phải đủ rộng để khi đổ bê tông hoặc vận chuyển kết cấu chống đỡ không bị lún quá trị số cho phép.
- Những bộ phận chủ yếu của đà giáo như cột, dầm chính nên hạn chế nối, các vị trí nối không được nằm trên cùng một mặt cắt ngang và nên bố trí ở chỗ chịu lực nhỏ.
- Phương pháp lắp dừng ván khuôn và giằng chống phải đảm bảo nguyên tắc đơn giản và dễ tháo lắp. Bộ phận nào cần tháo trước không bị phụ thuộc vào bộ phận phải tháo sau.
- Mặt tiếp giáp giữa cạnh ván khuôn, nền khối bê tông đổ trước và khe hở giữa các tấm ván khuôn phải thật kín không cho nước xi măng chảy ra ngoài.
- Lúc dựng lắp ván khuôn phải chừa lỗ đặt trước những bộ phận cần chôn sẵn trong bê tông như bu lông, móc sắt…dùng để thi công các phần sau.
- Khi đã dựng lắp ván khuôn giằng chống xong cần kiểm tra và nghiệm thu theo các đặc điểm sau:
+ Độ chính xác của ván khuôn so với thiết kế + Độ chính xác của các bộ phận đặt sẵn
+ Độ kín, khít giữa các tấm ván khuôn và giữa ván khuôn với mặt nền + Độ vững chắc của ván khuôn và giằng chống, chú ý các chỗ nối, chỗ tựa - Trong quá trình đổ bê tông phải thường xuyên kiểm tra hình dạng, kích thước và vị trí của ván khuôn, nếu ván khuôn bị biến dạng do chuyển dịch phải có biện pháp xử lý kịp thời.
55 Công tác tháo dỡ ván khuôn:
- Công tác này chỉ được tiến hành sau khi bê tông đã đạt cường độ cần thiết.
- Khi tháo dỡ ván khuôn phải có biện pháp để tránh va chạm hoặc chấn động mạnh làm hỏng mặt ngoài, sứt mẻ các cạnh góc của bê tông.
- Đối với loại ván khuôn chịu tải trọng, phải tháo ván khuôn thành thẳng đứng trước để xem chất lượng bê tông, nếu chất lượng bê tông quá xấu, nứt rỗ nhiều, thì
56 Cốt thép dùng trong kết cấu bê tông cốt thép phải căn cứ vào qui định thiết kế sử dụng theo đúng yêu cầu về nhóm, số hiệu và đường kính
57 Các loại cốt thép không biết lại lịch rõ ràng đều phải thí nghiệm lực kéo trước khi sử dụng, thí nghiệm uốn nguội và thí nghiệm mối hàn đối với thép cần hàn nối.
58 Cốt thép trước khi gia công phải thỏa mãn yêu cầu
- Bề mặt sạch, không có bùn đất, dầu mỡ, sơn bám vào, không gỉ
- Cốt thép bị bẹp, bị giảm diện tích mặt cắt do cạo gỉ làm sạch bê mặt hoặc do nguyên nhân khác gây lên không được vượt quá giới hạn cho phép 5% diện tích mặt cắt.
- Trước khi gia công theo hình dạng yêu cầu của thiết kế thanh thép phải được nắn thẳng, độ cong vênh còn lại không vượt quá sai số cho phép
59 Không được quét xi măng lên cốt thép để phòng gỉ trước khi đổ bê tông.
60 Cột thép phải xếp thành đống, phân biệt theo số hiệu, đường kính, chiều dài
3.3.5.2. Gia công cốt thép 61 Uốn cốt thép
Hình dạng của móc uốn phải phù hợp với qui định của thiết kế. Đó là một trong những công việc chủ yếu cốt thép.
- Chỗ bắt đầu uốn cong phải hình thành một đoạn cong phẳng đều; bán kính cong phải bằng 15 lần đường kính của nó.
- Cốt thép phải uốn nguội, tuyệt đối không được uốn nóng 62 Nối cốt thép
Nối cốt thép để đảm bảo chiều dài yêu cầu của thiết kế. Ngoài việc sử dụng phương pháp nối buộc, ta chủ yếu dùng phương pháp hàn nối cốt thép cho bản mặt, tràn xả lũ, cống dẫn dòng