Kết cấu công trình bê tông cốt thép

Bê tông cốt thép là vật liệu xây dựng phức hợp do BT và cốt thép cùng cộng tác chịu lực. Bê tông là đá nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời và chất kết dính

BÀI GIẢNG

KẾT CẤU CÔNG TRÌNHBÊ TÔNG CỐT THÉP

Người giới thiệu

GSTS NGUYỄN VĂN ĐẠT

ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỚ HỜ CHÍ MINH

CHƯƠNG TRÌNH BDNV GIÁM SÁT THI CƠNG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH

PHẦN MỞ ĐẦU

• Giám sát là công việc của kỹ sư – chuyên gia xây dựng (CGXD)• Yêu cầu đối với CGXD là TẦM NHÌN VÀ ỨNG XỬ.

• Tầm nhìn được kiến tạo bằng kiến thức – các nguyên lý cơ bản học

nghiêm túc ở trường và kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn xã hội.

• Sự ứng xử – thể hiện năng lực và tài ba linh hoạt là thước đo trình độ ứng

• Các nguyên lý sẽ được minh họa bằng sự cố công trình (SCCT) Bằng

những công trình tiêu biểu ở TP.HCM trong vài năm gần đây và cả hiện nay

NỘI DUNG BÀI GIẢNG

I Quan điểm về CLCT và SCCTII Những nguyên lý cơ bản

III Những tác dụng của kỹ thuật và công nghệ mới nhà cao tầng

IV Thời sự móng cọc nhà cao tầng

PHẦN I

NHỮNG QUAN ĐIỂM VỀ CLCT & SCCT

Đặc điểm 1:CLCT & SCCT

• Không do một nguyên nhân riêng lẻ Hai

trạng thái đối lập đó lại có chung những nguyên lý cơ bản gây ra.

• Do đó giữa CLCT & SCCT có khoảng cách rất

hẹp, khó tiên lượng.

Đặc điểm 2: Những biểu hiện của quốc tế và vai trò của thiết kế

• Châu Âu: PAQ (Plan d’assurance de la qualité) là những hoạch định của CQTK về CLCT

• Thái độ của BS thể hiện tính nhân văn và cộng đồng trách nhhiệm đối với CLCT

• Đánh giá của h/n toàn quốc lần 1 về SCCT : 60% là do thiết kế gây ra.

Như vậy, vai trò của thiết kế rất quan trọng cho CLCT

Đặc điểm 3:Sự tương thích giữa các dữ kiện

và mục tiêu trong một dự án.

Bí quyết của thành công

Phải đầu tư vào các dữ kiện không tương thíchMinh họa về mối quan hệ giữa DỮ KIỆN VÀ

MỤC TIÊU

_ Dự án đường NHC

_ Dự án một đô thị văn minh

_ An toàn của một hệ móng cọc Vấn đề CỌC NGHIÊNG

Đặc điểm 4:NDT (Non Destructive Testing) trong bê tông

Phân loại:

NDT vật lý:

- Siêu âm BÊ TÔNG & KIM LOẠI - Laser chất lượng hình học

- Điện tử trong trắc đạc

NDT vật lý hạt nhân:

Bức xạ gamma

& PP MẬT ĐỘ có phạm vi ứng dụng rất rộng Radiographie (chụp ảnh phóng xạ) với nguồn C0-60, Cs137.

NDT cơ học

Indicateur (chuyển vị kế)

PP hỗn hợp để tăng độ tin cậy (xét theo hệ số tương quan r

PHẦN II

CÁC NGUYÊN LÝ CƠ BẢNTHUỘC BÊ TÔNG CỐT THÉPCó 4 nguyên lý cơ bản thuộc CT BTCT:

TỪ BIẾN – quan trọng nhất, phạm vi ứng dụng rộng rãi nhất.

KHÔI PHỤC (Reversible) rất tốt cho việc đánh

giá mức độ khai thác, đánh giá quá trình lão hóa.

THỦY HÓA XM, dễ gây xuống cấp do bê tông không đạt mác thiết kế.

1 NGUYÊN LÝ TỪ BIẾN

 Hễ có biến dạng ban đầu thì có biến dạng từ biến theo thời gian

 Chất lượng vật liệu càng tốt thì biến dạng ban đầu và từ biến C(t,) càng ít.

Gọi (t,) – tổng biến dạng đơn vị (khi =1KG/cm2) - biến dạng đơn vị ban đầu ở thời điểm .

C(t,)-từ biến đơn vị theo thời gian

( , )tC t( , )

Hình 1: Trích CT BTCT theá kyû XXI cuûa CHLB Nga

CÁC ĐỊNH LÝ CỦA QLTB:ĐL1 cao thì C(t,) cao (hoặc S0, f0 và

St, ft khi thử tải, khi võng)

ĐL2 Khi t thì có giá trị maxKhi thì có thể sử dụng

để chọn thời gian chờ lún t theo ý muốn

ĐL3 Trong thử tải cọc nên Cách kiểm soát CL số liệu thu thập

ĐL4 Khi Khi

Áp dụng trong thử tải cọc là:

ĐL5 Tuổi bê tông càng cao thì càng bé.Minh họa bằng nền đường băng bị rỗng.

ĐL6 Quá trình từ biến là quá trình giảm Eb, tức giảm độ cứng

Từ đó giảm khả năng truyền lực từ cáp sang bê tông, gây ra mất mát ứng suất ban đầu do từ biến.

NGUYÊN LÝ KHÔI PHỤC

TCXD 190 lưu ý, hãy quan tâm biến dạng dư?Trong bê tông:

Khi εb= εđh+εd (biến dạng tức thời)Khi εb=εkp+εokp (theo thời gian)ĐL1 Theo thời gian εkp, εokp (tức Sdư )

ĐL2 Module đàn hồi E=f(εkp)

do đó, E theo thời gian (hiện tượng lão hóa) vì εkp giảm ĐL3 Khi thử tải cọc với Pmax đủ lớn để tụt cọc thì Sdư rất

lớn do không còn năng lực khôi phục

(Sdư/Smax > 70%), tức xác định được NĂNG LỰC NỀN cọc do a và L tạo ra.

t  

t   

Hình 2: Biểu hiện cọc tụt

HIỆN TƯỢNG CO NGÓT DẺO

Đặc điểm: Sau khi đổ bê tông, trong thời gian từ 2h-8h

năm), gọi đó là CO NGÓT DẺO (Plastic

Hiện tượng NỨT thường xảy ra do CO NGÓT DẺO BỊ CẢN TRỞ BỞI CỐT THÉP DÀY ĐẶC VÀ CỐT LIỆU

Nếu mức độ cản trở ít hơn sẽ xảy ra hiện tượng ủ bệnh (nứt)

Minh họa công trình bể nước.

HIỆN TƯỢNG THỦY HÓA XM

Minh họa bằng CT đường băng, sân bay.

Dưới ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, nước ở

bề mặt đường băng bốc hơi, không đủ nước cho quá trình thủy hóa.

Do đó bê tông không đạt mác thiết kế, tốc độ lão hóa nhanh, gây suy thoái, hư hỏng ở bề mặt, phải xử lý

Để có lực tiền áp P0, cần tạo ú/s ban đầu SP

0,4Rs < sp  0,8Rs(Cần giám sát)

Có nhiều nguyên nhân gây tổn thất sp, ở đây chỉ ví dụ:Mất mát do CHÙNG ỨNG SUẤT ở thép (cáp)

Do từ biến của bê tông

KHI NEO CÁP có hai hiện tượng xảy ra đồng

thời, Do εa  const nên sp giảm theo định nghĩa của CUS Đồng thời, KHI NEO CÁP, phản lực của sp

truyền vào bê tông giá trị biến dạng ban đầu nên có BDTB (ĐL 1 & ĐL 6 của QLTB).

sp tạo ra P0 – lực tiền áp ban đầu (max) có thể gây

nguy hiểm khi neo cáp

sp – mm1 còn lại P01

sp - mm1 - mm2 còn lại P02 – lực tiền áp sau cùng

trước khi CK chịu tải.

Hình 4: Vị trí lực tiền áp P02 trong tiết diện

P02.eop Mnứt = RnWn

Mác bê tông và tiết diện phải đủ lớn để chịu được P (max) và P đặt lệch tâm (phải giám sát)

Trong NCT, sàn ƯLT đem lại hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật làm gia tăng độ bền vững công trình

2 THỔI RỬA ĐÁY CỌC NHỒI LÀM TĂNG Pgh từ 1,5 – 2 lần

(& KHÓA MŨI CỌC ÉP)

3 KỸ THUẬT INJECTION

• BƠM VÀO BÊ TÔNG

Để xử lý nứt, để sửa chữa cọc nhồi, để lấp bớt rỗng

• BƠM VÀO ĐẤT

_ Để khóa mũi cọc ép_ Để hãm lún

_ Để gia cố đất, nềnTham khảo bài:

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BÊ TÔNG CỌT NHỒI BẰNG “SIÊU ÂM TRUYỀN QUA” NÊN DÙNG ỐNG THÉP HAY ỐNG NHỰA? Của gsts Nguyễn Văn Đạt – Nguyên chuyên viên cấp cao viện NL Nguyên tử Việt Nam.

Tham khảo bài: “Ý tưởng mới cho kết cấu nhà cao tầng khi xét theo tải động đất” của gsts Nguyễn Văn Đạt

Trong móng cọc: Lựa chọn giải pháp móng cọc:

 Có độ cứng lớn vì không có mối nối

 Số cọc ít, không chịu ảnh hưởng của nhóm cọc

Nhược điểm:

Dễ có sự cố do bentonite

Khó kiểm soát chất lượng bê tông cọc nhồi do thi công ở độ sâu quá lớn

Thử tải với tải lớn, thời gian kéo dài, tốn kém

• CỌC ÉP TD ĐẶC:

Nhiều mối nối, làm mềm cọc

Khó chủ động về độ sâu cọc nên L = (LT.Kế – LT Công ) lớn khắc phục theo TC 326, tăng P thì L tăng

Dễ bị cọc nghiêng nếu thiết kế không kinh nghiệm

Số cọc quá lớn, chịu ảnh hưởng của nhóm cọc Đài cọc lớn - L lớn.

• CỌC ÉP LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC:

 Tuy ít, vẫn có mối nối

 Khó chủ động độ sâu hạ cọc nên L vẫn lớn Cần lưu ý đề phòng nứt cọc

TCQP VỀ MÓNG CỌC NÓI KHÔNG RÕ NÊN Ở DƯỚI LÀM SAI & KHÔNG THỐNG NHẤT

Ví dụ:

Ống dẫn siêu âm trong cọc nhồi làm bằng gì?

Ở Pmax lưu 24h? Chỉ áp dụng với tải rất lớn  800-1000T Đây chính là t trong C(t,) của QLTB

Xác định Pgh theo cách nào tin cậy hơn cả, TCQP không nói rõ

Chọn hệ số an toàn ktc hay Fs ?

Không có hướng dẫn kiểm tra giả thiết của thiết kế về móng cọc.

Không có hướng dẫn kiểm tra chất lượng số liệu thu thập khi thử tải

2.Đặc điểm chung

Các giả thiết của thiết kế

sai số liệu và cho đến nay, ở phía Nam ít có Công ty

biết xử lý số liệu tìm Pgh theo TCXDVN 269 phụ

lục E, E2

3 DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG CỌC

• Từ 1994->2000: CỌC ÉP THẾ HỆ 1

Bổ sung CỌC ÉP THẾ HỆ 3

Với P3=680T (Máy ép TQ)

Nói chung, lực ép tăng thì chiều sâu hạ cọc tăng trừ khi gặp đá gốc

TỪ THẾ HỆ 2 -> KHUYNH HƯỚNG

NÉ TRÁNH CỌC NHỒI & CHUYỂN ÉP VÀO NCT

TUY NHIÊN, ÍT NHẬN RA

CỌC ÉP CÓ NHIỀU TIỀM ẨN CẦN KHẮC PHỤC

Quan điểm khác nhau giữa hai miền Nam – Bắc trong lựa chọn giải pháp móng cọc.

SỐ LƯỢNG CỌC ÉP ĐẶC QUÁ LỚN SO VỚI CỌC NHỒI LÀ MỘT NHƯỢC ĐIỂM LỚN KÉO THEO NHIỀU

PHỨC TẠP KHÁC ĐÓ LÀ TIỀM ẨN

CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ KHÓ-> LÀM CHẬM TIẾN ĐỘ

KHÔNG RÕ HỆ SỐ AN TOÀN

CHƯA PHÂN TÍCH RÕ DỮ KIỆN KINH TẾ

Thực tế ở ta chưa có cơ quan quản lý Nhà nước nào có nghiên cứu, thống kê, kết luận để hướng dẫn cấp dưới thực hiện Đây là một trong những tồn tại lớn, gây thất thoát và làm nền tảng cho an toàn và CLCT

4 ÉP THỬ CỌC

BẢN VẼ THIẾT KẾ KHÔNG HỀ HƯỚNG DẪN MỤC TIÊU

_ Xác định Lmax, min, Pdừng

_ Chuẩn bị cọc cho thử tải (không nứt, không xiên) Thử tải cọc xiên là điều cấm kỵ nghiêm ngặt

NÊN CÓ BẢN VẼ RIÊNG CHO ÉP THỬ VÀ THỬ TẢI KHÔNG NÊN CHÉP CHUNG VỚI BẢN VẼ CỌC XÂY LẮP

Đây là việc của CQTK cần giúp đỡ các đơn vị thi công thực hiện tốt CLCT, nhất là khi nhà có tầng hầm Ngoài ra phải có cọc dự phòng khi thiếu lực, cọc bị nứt

5 ĐỀ CƯƠNG TRẮC NGHIỆM BẰNG THỬ TẢI

BẰNG THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH ĐÚNG TÂM DỌC TRỤC – THỬ TẢI CỌC

•Pmax phải đủ lớn để các trạng thái của Pgh đều xuất hiện được

oTốt nhất lấy Pmax theo điểm 7.7a TCXDVN 269:2002

Pmax = (2,5-3)PTK

điều này đúng theo với KH thực nghiệm Có thể lấy Pmax = 2,6PTK

o Các CQTK thường lấy Pmax = 2PTK

nên gây ra những sai phạm đáng kể gây tổn thất cho các CĐT

Sdư/Smax là chỉ số kiểm tra quan trọng đối với giả thiết của TK về (a,L,P) hoặc (D, L, P)

BỐN PHẦN TRÊN LÀ NHỮNG DỮ KIỆN ĐỂ KIẾN TẠO