~~
Bộ giáo dục và đào tạo
Bộ xây dựng
QUI TRèNH THI CễNG SN Bấ TễNG NG LC
TRC CNG SAU Cể BM DNH Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
CHUYấN NGNH XY DNG DN DNG V CễNG NGHIP
1.4.2.3 Ph-ơng pháp căng sau dùng cáp không bám dính 21
1.4.2.4 Ph-ơng pháp gây ứng lực tr-ớc không toàn phần 22
1.4.3 Một số công nghệ tạo ứng suất tr-ớc ngoài hai ph-ơng pháp căng tr-ớc và
căng sau 22
1.4.3.1 Sử dụng xi măng tr-ơng nở tạo ứng suất tr-ớc trong bê tông 23
1.4.3.2 Dùng kích ép ngoài để tạo ứng suất 23 ~~
1.5 Vật liệu sử dụng cho bê tông ứng suất tr-ớc 23
1.5.1 Bê tông c-ờng độ cao 23
1.5.2 Thép c-ờng độ cao 24
1.5.3 Các vật liệu khác 25
1.5.3.1 ng gen 25
1.5.3.2 Vữa phụt 27
1.5.3.3 Neo 27
1.6 Thiết bị sử dụng tạo ứng suất tr-ớc 30
Ch-ơng 2 Cơ sở khoa học của qui trình thi công sàn bê
tông ứng lực tr-ớc căng sau có bám dính 34
2.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tông ứng lực tr-ớc 34
2.2 Các giai đoạn tính toán 35
2.3 Các ph-ơng pháp tính nội lực trong sàn 35
2.3.1 Ph-ơng pháp phân phối trực tiếp 35
2.3.2 Ph-ơng pháp phân khung t-ơng đ-ơng 38
2.3.3 Ph-ơng pháp phần tử hữu hạn 41
2.4 Tính toán thiết kế sàn bê tông ứng lực tr-ớc 42
2.4.1 Giới thiệu chung 42
2.4.2 Thiết kế sàn phẳng bê tông ứng lực tr-ớc căng sau 43
2.5 Yêu cầu kỹ thuật khi thi công sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng sau có bám
3.3.1 Công tác lắp đặt cáp 62
3.3.2 Công tác kéo cáp 70
3.3.3 Công tác bơm vữa 73
3.3.4 Thử vữa 75
3.3.5 Công tác an toàn 76
3.4 Các qui trình nghiệm thu 77
3.4.1 Qui trình nghiệm thu lắp đặt đ-ờng cáp 77
3.4.2 Qui trình nghiệm thu công tác kéo căng 78
3.4.3 Qui trình nghiệm thu công tác trộn vữa và bơm vữa 80
3.4.4 Qui trình nghiệm thu kết quả kéo căng 81
3.5 Ph-ơng pháp xử lý sự cố 83
3.5.1 Xử lý sự cố trong công tác lắp đặt 83
3.5.2 Xử lý sự cố trong công tác kéo căng 83
3.5.3 Xử lý sự cố trong công tác bơm vữa cho đ-ờng cáp 83 ~~
Kết luận và kiến nghị 85
1. Kết luận 85
2. Kiến nghị 86
3. H-ớng nghiên cứu tiếp theo 86
Tài liệu tham khảo 87
DANH MụC CáC BảNG BIểU
Bảng 1.1 Một số đặc tính của cáp ứng lực tr-ớc 25
Bảng 1.2 Một số tiết diện ống gen 26
Bảng 1.3 Một số đặc tính của vữa bơm 27
Bảng 1.4 Một số kích th-ớc đầu neo sống 29
Bảng 1.5 Các thiết bị cần thiết đối với ph-ơng pháp căng sau có bám dính 30
Bảng 2.1 Giới hạn sai số theo ph-ơng thẳng đứng của tuyến cáp 47
Hình 1.22 Hình dạng máy bơm vữa 32
Hình 1.23 Hình dạng máy trộn vữa 33
Hình 1.24 Hình dạng đồng hồ đo áp lực 33
Hình 2.1 Sơ đồ dải cột và dải nhịp 37
Hình 2.2 Sơ đồ khung t-ơng đ-ơng 39
Hình 2.3 Cột t-ơng đ-ơng 40
Hình 3.1 Chi tiết lắp đặt đầu neo sống 63
Hình 3.2 Chi tiết đầu neo sống 63
Hình 3.3 Công tác gia công cáp 64
Hình 3.4 Chi tiết nối ống gen 65
Hình 3.5 Công tác lắp đặt cáp 66
Hình 3.6 Công tác lắp đặt cáp 67
Hình 3.7 Lắp đặt con kê cho đ-ờng cáp 68
Hình 3.8 Lắp đặt vòi bơm vữa cho đ-ờng cáp 68
Hình 3.9 Chi tiết vòi bơm vữa 69
Hình 3.10 Công tác đổ bê tông 69
Hình 3.11 Thứ tự kéo cáp trong đầu neo sống 71
Hình 3.12 Công tác kéo cáp 71
Hình 3.13 Hình ảnh vữa bơm 75
~~
Mở đầu
Tính cấp thiết của đề tài
Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và các thành phố khác trong những năm qua
tông dự ứng lực đã triển khai t-ơng đối mạnh, đặc biệt trong lĩnh vực cầu đ-ờng.
- Với 1 nhịp lớn, sàn bê tông ứng lực tr-ớc cần ít bê tông hơn.
- Nếu phần lớn tải trọng do cốt thép ứng lực tr-ớc chịu, cốt thép không ứng lực
tr-ớc có thể đ-ợc đơn giản hoá và tiêu chuẩn hoá ở mức độ cao. Hơn nữa, vật liệu
cần cẩu lắp giảm do trọng l-ợng thép (không ứng lực tr-ớc và ứng lực tr-ớc) và
bê tông nhỏ hơn so với sàn bê tông cốt thép.
- Sàn bê tông ứng lực tr-ớc khi cho phép tháo cốp pha sớm hơn.
- Việc lắp ráp các cấu kiện đúc sẵn bằng bê tông ứng lực tr-ớc tránh đ-ợc các liên
kết phức tạp của các thanh cốt thép, do đó giảm đáng kể thời gian lắp dựng. Sàn
nhà xây dựng nhanh thì việc hoàn thiện có thể kết thúc sớm, đ-a công trình vào
khai thác sớm. Thông th-ờng với mặt bằng sản một tầng từ 1.000-2.000m2 thì cứ
10 ngày có thể thi công xong.
- Có thể đ-ợc áp dụng đồng thời với các công nghệ khác để tăng tiến độ ( Cốp pha
leo, cốp pha bản, cút nối thép, cốp pha vách định hình )
Do sàn nhà chiếm một vị trí quan trọng nh- vậy nên ở các n-ớc phát triển đó sử
dụng nhiều loại sàn bê tông cốt thép ứng lực tr-ớc do có những -u điểm mà sàn bê
tông cốt thép th-ờng không có đ-ợc. Việc thi công sàn bê tông cốt thép ứng lực
tr-ớc ở các n-ớc phát triển nh- Anh, Mỹ, c đã áp dụng rất rộng rãi và phổ biến. ở
Việt Nam việc thi công sàn bê tông ứng lực tr-ớc căn sau có bám dính cũng đó và
đang phát triển. Nghiên cứu và đ-a ra ph-ơng pháp hợp lý khi thi công sàn bê tông
ứng lực tr-ớc căng sau có bám dính tránh xảy ra các sự cố gây tổn thất đến tiền của,
tăng tiến độ thi công là điều rất cần thiết. Tác giả muốn thông qua đề tài này sẽ tìm
hiểu rõ hơn ph-ơng pháp thi công sàn bê tông tr-ớc căng sau có bám dính, từ đó đ-a
ra cách giải quyết hợp lý hơn.
Mục đích nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn thi công sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng sau có
bám dính từ đó đề xuất qui trình thi công sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng sau có bám
dính. ~~
Đ-a ra qui trình thi công sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng sau có bám dính phù hợp
với điều kiện thi công trong n-ớc nhằm hạn chế tối đa các rủi ro có thể xảy ra trong
quá trình thi công, ảnh h-ởng đến tiến độ và tài chính của Chủ đầu t
đ-ợc toàn bộ các tổn hao ứng suất do các nguyên nhân xẩy ra trong quá trình thi
công và sử dụng kết cấu. Ông đã căng các sợi thép có giới hạn bền (tr-ớc thời điểm
bị kéo đứt) fu = 17000kG/cm2 và để gây ứng lực tr-ớc trong bê tông, ứng suất trong
cốt căng đã đạt đến giá trị fp = 10000 kG/cm2 bằng 70-80% giới hạn bền (fu). ~~
Trong tr-ờng hợp này biến dạng của thép căng sau đã bị trừ đi tổng các giá trị biến
dạng do các tổn hao xẩy ra trong quá trình căng và chịu lực có thể lên tới 0,0008
(0,08%) vậy biến dạng còn lại trong cốt thép căng có giá trị: 0,005-0,0008 = 0,0042
t-ơng ứng với ứng suất còn tồn tại trong cốt thép để gây ứng lực tr-ớc trong bê tông
là:
= E. = 2100000 x 0,0042 = 8600 kG/cm2 (860 Mpa)
Kết quả thí nghiệm cho thấy ứng suất nén tr-ớc trong bê tông vẫn còn tồn tại với
một giá trị đủ để cân bằng từng phần hay toàn bộ các ứng suất kéo trong kết cấu khi
chịu tải
Hình 1.1 Sơ đồ gây ứng suất tr-ớc trong cấu kiện bê tông chịu nén bằng cốt thép
c-ờng độ cao [2]
Thành công trong việc gây ứng lực tr-ớc bằng việc sử dụng cốt thép c-ờng độ cao
đã nhanh chóng đ-a kết cấu bê tông ứng lực tr-ớc vào các công trình xây dựng. Đến
năm 1939 E.Freyssinet đã sáng chế ra công cụ căng thép bằng loại kích rỗng 2 thì
và bộ neo hình côn có độ tin cậy cao trong việc giữ hai hoặc một đầu cốt thép đ-ợc
căng không bị tuột đảm bảo cho sự truyền lực căng vào kết cấu trong quá trình thi
công và sử dụng.
Tại châu Âu kết cấu bê tông ứng lực tr-ớc phát triển nhanh chóng ở Pháp, Bỉ,
Anh, Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan. Trong gần 500 cầu đ-ợc xây dựng ở Đức từ năm 1949
đến 1953 đã có 350 cầu dùng bê tông ƯLT. Tại Nga hiện nay các cấu kiện bê tông
đúc sẵn nh- tấm sàn từ 6m, dầm, giàn khẩu độ 18m trở lên đều qui định dùng bê
~~
H×nh 1.2 B¶n mãng sö dông bª t«ng øng lùc tr-íc (t¸c gi¶ s-u tÇm) H×nh 1.3 Nhµ cao tÇng sö dông hÖ sµn ph¼ng bª t«ng øng lùc tr-íc
(t¸c gi¶ s-u tÇm)
~~
Hình 1.4 Tr-ờng học sử dụng hệ sàn bê tông ứng lực tr-ớc (tác giả s-u tầm)
các Công ty t- vấn thiết kế của pháp thiết kế và xây dựng.
Từ những năm 80 thế kỷ tr-ớc đến nay công nghệ bê tông ứng lực tr-ớc đã phát
triển ở Việt Nam khá nhanh chóng với trình độ tiên tiến thế giới. Tr-ớc đây một vài
dự án nhà cao tầng ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh do các công ty n-ớc ngoài
thiết kế kết cấu sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng sau. Từ năm 1995 công trình Nhà
Điều Hành Đại học Quốc Gia Hà Nội đ-ợc các đơn vị thiết kế, đơn vị thi công và
giám sát trong n-ớc thực hiện nó đánh dấu b-ớc phát triển mới trong lĩnh vực xây
dựng nhà cao tầng ở Việt Nam.
Năm 1998, Tổng công ty VINACONEX đã nhập công nghệ bê tông ứng lực tr-ớc
tiền chế của n-ớc Cộng Hoà Pháp để sản xuất dầm sàn nhẹ cho xây dựng nhà ở (hệ
PPB) tại Nhà máy bê tông Xuân mai. Sản phẩm này hiện nay đã đ-ợc áp dụng rộng
Trung tâm th-ơng mại Hằng Hải quốc tế 21 tầng trong đó có 2 tầng hầm với tổng
diện tích sàn trên 10000m
2
.
Hệ khung công son có độ v-ơn 8m và 12m đỡ khán đài cung thể thao tổng hợp
Quần Ngựa Hà Nội, chung c- cao tầng 27 Huỳnh Thúc Kháng Hình 1.7 Cao ốc Đất Ph-ơng Nam sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng
sau (tác giả s-u tầm) ~~ Hình 1.8 Công trình Becamex tower sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực tr-ớc căng
sau (tác giả s-u tầm)
Có thể nói hệ sàn bê tông ứng lực tr-ớc đã và đang là một nhu cầu không thể
thiếu trong xây dựng các nhà nhiều tầng tại các đô thị và thành phố trong n-ớc.
1.3 Khái niệm bê tông ứng lực tr-ớc [3]
Bê tông ứng lực tr-ớc (BTƯLT) là bê tông, trong đó thông qua lực nén tr-ớc để
tạo ra và phân bố một l-ợng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một
l-ợng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. Với các cấu kiện BTƯLT, ứng
suất th-ờng đ-ợc tạo ra bằng cách kéo thép c-ờng độ cao.
Bê tông th-ờng có c-ờng độ chịu kéo rất nhỏ so với c-ờng độ chịu nén. Đó là
nhân tố dẫn đến việc xuất hiện một loại vật liệu hỗn hợp là bê tông cốt thép
(BTCT).
Việc xuất hiện sớm của các vết nứt trong BTCT do biến dạng không t-ơng thích
giữa thép và bê tông là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là bê
tông ứng suất tr-ớc. Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu nén
sẽ làm giảm kích th-ớc tiết diện ngang của cấu kiện. Việc giảm trọng l-ợng của cấu
kiện, v-ợt nhịp lớn hơn sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
- Có khả năng chống nứt cao hơn (do đó khả năng chống thấm tốt hơn). Dùng
BTCT ƯLT, ng-ời ta có thể tạo ra các cấu kiện không xuất hiện các khe nứt trong
vùng bê tông chịu kéo hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt khi chịu tải
trọng sử dụng.
- Có độ cứng lớn hơn (do đó có độ võng và biến dạng bé hơn). ~~
1.4 Một số giải pháp thi công bê tông cốt thép ứng lực tr-ớc [3]
Hiện nay bê tông ứng lực tr-ớc tiền chế đ-ợc sản xuất theo hai ph-ơng pháp: kéo
căng tr-ớc và kéo căng sau
1.4.1 Ph-ơng pháp căng tr-ớc
Ph-ơng pháp này th-ờng sử dụng cho quy trình sản xuất các cấu kiện đúc sẵn.
Cốt thép ƯLT đ-ợc neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia đ-ợc kéo ra với lực kéo
N. D-ới tác dụng của lực N, cốt thép đ-ợc kéo trong giới hạn đàn hồi và sẽ giãn dài
ra một đoạn, t-ơng ứng với các ứng suất xuất hiện trong cốt thép. Khi đó, đầu còn
lại của cốt thép đ-ợc cố định nốt vào bệ. Đổ bê tông, đợi cho bê tông đông cứng và
đạt c-ờng độ cần thiết thì buông cốt thép. Nh- một lò so bị kéo căng, các cốt thép
này có xu h-ớng co ngắn lại và thông qua lực dính giữa thép và bê tông, cấu kiện sẽ
bị nén với giá trị bằng lực N đã dùng khi kéo cốt thép.
Ưu điểm của ph-ơng pháp căng tr-ớc là có thể phân bố lực nén đều đặn trong cấu
kiện.
Nh-ợc điểm của ph-ơng pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp. Hình 1.9 Sơ đồ ph-ơng pháp căng tr-ớc [3]
a Tr-ớc khi buông cốt thép ƯLT; b Sau khi buông cốt thép ƯLT
4 - Thiết bị kích; 5 - Neo
Tùy thuộc vào thể loại kết cấu, loại cốt thép và ph-ơng pháp thi công trong công
nghệ căng sau còn đ-ợc phân biệt nh- sau:
1.4.2.1 Ph-ơng pháp căng ngoài kết cấu [2]
b)
a)~~
Ph-ơng pháp này sử dụng cho các kết cấu chịu kéo nh- thành bể chứa, tháp chứa
với việc căng thép liên tục theo vòng xoắn ốc, trong gia c-ờng, sửa chữa kết cấu, kể cả
những kết cấu đặc biệt nh- tháp vô tuyến truyền hình
Hệ thống vì kèo Hội tr-ờng Ba Đình tr-ớc đây đ-ợc xây dựng bằng bê tông cốt
thép có khẩu độ 21m từ thập kỷ 60 thế kỷ tr-ớc. Do quá trình tăng tải mái khi sửa
chữa, chống thấm nên các thanh chịu kéo bị nứt hàng loạt. Nhằm khắc phục việc phát
triển vế nứt đã tiến hành gây ứng lực nén ngoài cho các thanh chéo và thanh cánh hạ.
Việc gây ứng lực nén trong bê tông đ-ợc tiến hành theo các b-ớc:
- Xác định lực căng cần thiết sao cho đủ để không cho các vết nứt phát triển và mở
rộng. Bằng tính toán với nhiều sơ đồ tải trọng trong đó có các lực nén sau, để lựa
chọn ph-ơng án tối trong trình tự căng mà không ảnh h-ởng đến biến dạng của cả
hệ vì kèo.
- Lựa chọn cốt thép căng, vì lực căng cần thiết không quá lớn nên có thể dùng thép
thanh nhóm AIII.
- Trong quá trình căng phải kiểm tra lực căng trong cốt thép căng ngoài và biến dạng
của bê tông các thanh gia c-ờng. Do vậy trên các thanh cốt căng và trên vùng gần
gối tựa dán các phiến điện trở để có thể xác định ngay đ-ợc biến dạng thêm trong
kết cấu.
- Tiến hành có trình tự căng cho toàn bộ vì kèo.
~~ Hình 1.12 Mặt bằng bố trí cáp ƯLT căng sau không bám dính (tác giả s-u tầm)
1.4.2.4 Ph-ơng pháp gây ứng lực tr-ớc không toàn phần [2]
Khi thiết kế các kết cấu bê tông có khẩu độ lớn hay chịu tải trọng sử dụng lớn
nh-ng tác động không th-ờng xuyên, việc phải tính toán với các tổ hợp nội lực bất
lợi th-ờng phải bố trí với số l-ợng lớn cốt thép ứng lực tr-ớc. Kết quả là sau khi
truyền ứng lực tr-ớc mà kết cấu mới chịu một phần tải trọng tính toán sẽ xảy ra hiện
t-ợng kết cấu có độ vồng lớn sẽ ảnh h-ởng đến quá trình sử dụng. Cho nên thay vì
đ-a vào toàn bộ cốt thép ƯLT vào kết cấu, ta có thể đ-a một l-ợng thép th-ờng
không căng vào cùng chịu lực. Sử dụng ph-ơng pháp gây ứng lực tr-ớc không toàn
phần cho một số kết cấu nh- hệ dầm công son đỡ khán đài Cung Thể thao tổng hợp
Quần Ngựa và hệ dầm mái khẩu độ 27m ở Hà Nội trong thời gian qua đã mang lại
kết quả nhất định.
1.4.3 Một số công nghệ tạo ứng suất tr-ớc ngoài hai ph-ơng pháp căng tr-ớc và
căng sau [3]
Ngoài 2 ph-ơng pháp căng tr-ớc và căng sau, trong BTCT ứng suất tr-ớc còn sử
dụng một số ph-ơng pháp sau
1.4.3.1 Sử dụng xi măng nở tạo ứng suất tr-ớc trong bê tông ~~
Theo ph-ơng pháp này, trong quá trình ninh kết và phát triển c-ờng độ, xi măng
nở làm tăng thể tích, các cốt thép trong bê tông sẽ ngăn cản sự dãn nở của xi măng,
kết quả là trong bê tông có một lực nén khoảng 600-700Mpa.
Ng-ời ta có thể sử dụng loại xi măng đặc biệt cho sự tr-ơng nở này. Song, thực tế
cũng có thể biến xi măng Pooclăng thông th-ờng thành loại xi măng đặc biệt này
bằng cách trộn thêm phụ gia aluminat và thạch cao. Loại xi măng tr-ơng nở tự tạo
- Cáp ứng suất tr-ớc phổ biến nhất là loại cáp 7 sợi, có c-ờng độ chịu kéo tới hạn
fpu là 1720Mpa và 1860Mpa, kết dính hoặc không kết dính.
Hiện nay, ngoài loại cáp đơn 7 sợi còn có loại cáp bao gồm nhiều cáp đơn kết hợp
với nhau . Loại cáp này có -u điểm là mỏng, nhẹ và dẻo.
- Thép thanh sử dụng cho bê tông ƯLT tuân theo tiêu chuẩn ASTM A-322 và A29,
với yêu cầu có ứng suất phá hoại đạt tới 90% c-ờng độ giới hạn. Mặc dù c-ờng
độ giới hạn thực tế th-ờng đạt tới 1100 MPa, nh-ng giá trị tiêu chuẩn nhỏ nhất
th-ờng lấy là 1000 MPa. Hầu hết các tiêu chuẩn th-ờng đ-a ra giới hạn chảy nhỏ
nhất là 896 Mpa mặc dù giá trị thực tế còn cao hơn. Độ dãn dài nhỏ nhất tại lúc
phá hoại ở vị trí chiều dài bằng 20 lần đ-ờng kính là 4%, với độ giảm nhỏ nhất
của tiết diện tại lúc phá hoại là 25%.
Hình 1.14 Hình dạng thép c-ờng độ cao [3]
Copyright: Tài liệu đại học ©