Chương 5 : NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN CẦU DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ DẦM DỰ ỨNG LỰC : 5.1.1 Các phương pháp tạo dự ứng lực trong kết cấu : Mục đích của việc tạo dự ứng lực (DƯL) nhằm điều chỉnh trò số ứng suất kéo trong bêtông bằng cách tạo ra ứng suất nén trước trong nó, nhờ đó mà kiểm soát được khả năng chống nứt của kết cấu. Nguyên tắc chung của các biện pháp tạo DƯL là tìm cách nào đó tạo ra ứng suất kéo trong các cốt thép cường độ cao rồi sau đó lợi dụng tính dính bám của các cốt thép đó với bêtông hoặc dùng mấu neo để truyền DƯL kéo trong cốt thép vào bêtông tạo thành dự ứng lực nén trong bêtông. Có hai biện pháp cơ bản để tạo DƯL, cả hai đều đòi hỏi hệ thống thiết bò đồng bộ : bệ căng cáp, mấu neo, kích, cốt thép cường độ cao, thiết bò phụ trợ và các bùc công nghệ đồng bộ. 1- Kéo căng cốt thép trước khi đổ bêtông ( kéo trên bệ ) : Quá trình công nghệ được giới thiệu trên hình 5.1. Hình 5.1 Sơ đồ bệ cốt thép trước khi đổ bêtông 2- Kéo căng cốt thép sau khi đổ bêtông ( kéo trên bêtông ) : Hình 5.2 Sơ đồ kéo căng cốt thép sau khi đổ bêtông Ưu điểm : không cần bệ căng cố đònh và các neo tạm thời. Các cốt thép cường độ cao có thể đặt thẳng hay theo bất kỳ đường cong nào tùy theo dự kiến của người thiết kế nhằm mục đích triệt tiêu ứng suất kéo trong bêtông. Kích thước, trọng lượng khối lắp ghép không bò hạn chế do chuyên chở. Phương pháp này đặc biệt có ý nghóa khi xây dựng các cầu BTCT DƯL nhòp lớn. Các cốt thép dự ứng lực có thể được kéo căng vài lần tuỳ theo yêu cầu công nghệ, cũng có thể tháo ra một số cốt thép dự ứng lực nếu chúng chỉ là các cốt thép phục vụ thi công. Ở một số cầu, việc tạo DƯL theo phương ngang cầu n cũng thực hiên theo phương pháp kéo sau. Khuyết điểm : không đảm bảo tính dính bám tốt giữa cốt thép DƯL và bêtông, khó kiểm tra chất lượng vữa phun giữa ống chứa cốt thép và cốt thép DƯL sau khi đã kéo căng cốt thép. 3- Sơ lược về BTCT dự ứng lực ngoài : 5.1.2 Các sơ đồ tạo ứng suất trước : 1- Dầm có cốt thép dự ứng được kéo căng trước trên bệ : 5.3 Các sơ đồ đặt cốt thép dự ứng lực trong dầm kéo căng trước khi đổ bêtông Hình 5.4 Mặt cắt ngang kết cấu nhòp cầu ôtô dài 33m Hình 5.5 Bố trí cốt thép dự ứng lực Hình 5.6 Bố trí cốt thép thường trong dầm Cần lưu ý rằng, kiểu kết cấu nhòp không có dầm ngang qua nhiều năm khai thác đã bộc lộ nhiều nhược điểm như : bò rung, xuất hiện nhiều vết nứt mặt cầu. Theo Tiêu chuẩn thiết kế mới 22 TCN 272-05, nên có ít nhất ba dầm ngang trên mỗi nhòp. Hiện nay, kiểu dầm đònh hình này thường không được áp dụng trong các dự án cầu mới. 2- Dầm có cốt thép dự ứng được kéo căng sau trên bêtông : Hình 5.7 Bố trí cốt thép dự ứng lực trong dầm I 33m Hình 5.8 Bố trí cốt thép dự ứng lực dầm T 33m (sử dụng 7 bó 12,7mm) 3- Cốt thép dự ứng lực ngang trong dầm giản đơn : Hình 5.9 Bố trí cốt thép dự ứng lực ngang cầu 4- Cốt thép thường trong dầm dự ứng lực : Tương tự nguyên tắc áp dụng cho dầm BTCT thường, nhưng không có cốt thép chủ và cốt thép xiên thường ( đã có cốt thép DƯL ). Đặc biệt, cần phải có các cốt thép chòu ứng lực cục bộ, được bố trí ở khu vực đầu dầm bên dưới các mấu neo. Thường có các kiểu cầu với mặt cắt liên hợp bao gồm phần dầm chủ DƯL dạng I hay chữ T được chế tạo sản xuất trong nhà máy và phần bản đúc bêtông tại chỗ trên các dầm chủ đó. Hình 5.12 Mặt cắt kết cấu nhòp liên hợp gồm dầm I lắp ghép và bản đúc bêtông tại chỗ [...]... VÀ THIẾT BỊ CHO DẦM DƯL : 5.2.1 Các loại cốt thép dự ứng lực : 1- Sợi đơn cường độ cao : Các sợi cốt thép cường độ cao tròn nhẵn hoặc có gờ đường kính 3÷ 5mm được đặt phân bố đều trong kết cấu nhòp bản DƯL Chúng được kéo căng trước khi đổ b tông Cách bố trí như vậy còn gọi là đặt cốt thép kiểu dây đàn Việc truyền DƯL từ cốt thép vào b tông nhờ lực dính bám đủ lớn mà không cần làm mấu neo ở đầu sợi cốt. .. chính xác của các sợi trong bó, lỗ rỗng bên trong lò xo đảm bảo khả năng bơm vữa hoặc đổ b tông lấp kín lòng ống chứa cốt thép dự ứng lực Các sợi thép cường độ cao được buộc chặt, cứ cách 1÷ 2m lại buộc một đoạn dài 10÷ 20cm Riêng ở đoạn gần neo 1m thì phải cách 20cm buộc một chỗ Hình 5 .13 Các loại cốt thép DƯL 4- Thanh cốt thép cường độ cao : Các thanh cốt thép cường độ cao có thể tròn nhẵn hoặc có... truyền lực từ đầu cốt thép DƯL vào b tông để tạo ra DƯL nén trong b tông Có nhiều kiểu mấu neo phù hợp với từng kiểu cốt thép và phù hợp với kiểu kích được dùng 1- Neo quả chám : Trong dầm kéo trước thường dùng các neo ngầm hình quả chám cho các bó sợi song song như hình 5.16 Neo gồm một lõi thép tròn được hàn vào một tấm ngăn có xẻ rãnh để luồn các sợi cốt thép qua rănh đó Các sợi cốt thép được buộc... kéo căng các cốt thép trên bệ Sau khi cốt thép đã truyền lực nén vào b tông dầm thì Hình 5.17 Neo hình chóp cụt 3- Neo tổ ong kiểu Nga : Các đầu sợi cốt thép có thể được chèn cho to ra rồi lồng vào các lỗ chờ sẵn trên mấu neo tổ ong Có thể làm neo kiểu liền khối hoặc kiểu lắp ghép cố đònh (H.5.18) Neo kiểu liền khối dạng hình trụ thép với nhiều lỗ khoan để luồn các sợi cốt thép Trên bề mặt bên trong của... T13 → Φ 12,5 mm 5S nghóa là đường kính Φ 5.1/10''S→ T13S → Φ 12,9S ( loại cao cấp ) 6 nghóa là đường kính Φ 6.1/10'' → T15 → Φ 15,2 mm 6S nghóa là đường kính Φ 6.1/10''S → T15S → Φ 15,7S ( loại cao cấp ) - Các chữ số tiếp theo chỉ số lượng tao xoắn trong 1 cáp • Để sẵn sàng đáp ứng các số lượng bó xoắn cần thiết từ l đến 55, công ty VSL đã chuẩn bò một hệ thống gồm các cỡ : 1-2 - 4-6 - 7- 1 2- 1 9-2 2-3 1-3 7-4 2-5 5... Sau đó bơm dầu vào xylanh 7 làm cho piston dòch sang phải và đóng 1- Xilanh 2- Kiểu ngàm kẹp mấu neo 3- Mấu neo 4- Nêm 5- Bó sợi cốt thép 6- Xilanh ngoài 7- Xilanh trong 8- Ngàm giữ sợi cốt thép 9- Vỏ neo chóp cụt 1 0- Lõi neo chóp cụt Hình 5.19 Các kích thuỷ lực để căng bó sợi cốt thép a) Kích đơn động; b) Kích song động 5.2.4 Các hệ thống DƯL của công ty Freyssinet : Công ty Freyssinet ( Cộng hoà Pháp... chêm của nó • Bước 2 : Chuẩn bò kéo căng cốt thép : • Bước 3 : Kéo căng cốt thép : - Bơm dầu kích vào khoảng trống P ( xem hình vẽ ) cho piston di chuyển và kéo căng các tao xoắn của cáp đến mức dự kiến cần thiết - Đối với bộ kích có bộ ngàm giữ cốt thép ở phía trước thì dùng tác động thủy lực để đóng chặt các nút chêm - Đối với loại kích có bộ ngàm giữ cốt thép ở phía sau thì chỉnh các lò xo cao su... kéo căng Đường kính các thanh cốt thép cường độ cao thường từ 5- Cầu bản dự ứng lực : Các cầu bản DƯL nhòp giản đơn thường là dạng lắp ghép từ các khối nguyên dài với mối nối dọc cầu Mỗi khối thường có bề rộng khoảng 100 cm để thuận tiện ghép thành các bề rộng cầu khác nhau Chiều cao mỗi khối chọn trong khoảng H = L/30 - L/25 Cốt thép DƯL thường được bố trí theo kiểu cốt thép dây đàn nghóa là gồm nhiều... là : - Nút neo thường N : dùng cho loại tao xoắn tiêu chuẩn có đường kính danh đònh d = 12,5mm và d = 15,2mm - Nút neo cao cấp S : dùng cho loại tao xoắn cao cấp có đường kính d = 12,9mm và d = 15,7mm, khác với loại thường là có rãnh xoi trên bề mặt để tháo nút neo • Tên hệ thống cáp DƯL được gọi ví dụ như 5-1 5-5 5 hoặc 5S-1 5S-55 và 6-1 6-3 7 hoặc 6S-37 Giải thích các ký hiệu trên như sau : - Chữ... thống K f) Bố trí mấu neo và cốt thép cục bộ quanh neo : Hình 5.27 Bố trí mấu neo trên kết cấu Hình 5.28 Bố trí cốt thép cục bộ quanh neo k) Kích thước của kích và cách hoạt động : Tại Việt Nam cho đến nay thường quen dùng loại kích có cốt thép d = 5mm đi qua bên ngoài và dọc theo thân kích Trong hệ thống K của công ty Freyssinet, các kích đều rỗng lòng để cáp chui qua bên trong thân kích Các bước . hình 5.1. Hình 5.1 Sơ đồ bệ cốt thép trước khi đổ b tông 2- Kéo căng cốt thép sau khi đổ b tông ( kéo trên b tông ) : Hình 5.2 Sơ đồ kéo căng cốt thép sau khi đổ b tông Ưu điểm : không cần bệ. các cốt thép cường độ cao rồi sau đó lợi dụng tính dính bám của các cốt thép đó với b tông hoặc dùng mấu neo để truyền DƯL kéo trong cốt thép vào b tông tạo thành dự ứng lực nén trong b tông. . vữa phun giữa ống chứa cốt thép và cốt thép DƯL sau khi đã kéo căng cốt thép. 3- Sơ lược về BTCT dự ứng lực ngoài : 5.1.2 Các sơ đồ tạo ứng suất trước : 1- Dầm có cốt thép dự ứng được kéo căng