Đang tải... (xem toàn văn)
LVTS6 QUI TRÌNH THI CÔNG SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU CÓ BÁM DÍNHĐăng ngày 19062011 09:50:00 AM 2151 Lượt xem 3537 lượt tảiGiá : 0 VNDQUI TRÌNH THI CÔNG SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC CĂNG SAU CÓ BÁM DÍNH, Quy trình thi công Sàn bê tông ứng lực trước căng sau có bám dính
Bộ giáo dục và đào tạo Bộ xây dựng Trờng đại học kiến trúc hà nội PH M VN C NG KHểA: 2008-2011; L P CH08X QUI TRèNH THI CễNG SN Bấ TễNG NG LC TR C CNG SAU Cể BM DNH Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHUYấN NGNH XY DNG DN DNG V CễNG NGHIP Mã số: 60.58.20 NGI HNG DN KHOA HC TS. TR NH QUANG VINH Hà Nội - 2011 Bộ giáo dục và đào tạo Bộ xây dựng Trờng đại học kiến trúc hà nội PH M VN CNG QUI TRèNH THI CễNG SN Bấ TễNG NG LC TR C CNG SAU Cể BM DNH Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHUYấN NGNH XY D NG DN DNG V CễNG NGHIP Hà Nội - 2011 10 Chơng 1 tổng quan về bê tông ứng lực trớc 1.1 Sơ lợc lịch sử phát triển kết cấu bê tông ứng lực trớc [2] Nguyên lý gây ứng lực trớc (ƯLT) đã đợc ứng dụng trong thực tế từ hàng trăm năm nay. Khi chế tạo những thùng chứa chất lỏng nh nớc, rợu. hay khi làm trống, các thanh gỗ phẳng hoặc cong đợc ghép lại thật khít nhờ những đai bằng dây thừng hay bằng kim loại. Khi xiết chặt các vành đai trong thành thùng xuất hiện các ứng lực nén vòng ngợc chiều tác dụng với các ứng suất kéo gây ra do áp lực thủy tĩnh hay áp lực hơi. Nhờ vậy trong thành thùng còn lại những ứng suất nén hoặc kéo vòng với giá trị nhỏ so với khả năng chịu nén, kéo của vật liệu đồng thời tạo nên sự khít chặt giữa các mảnh ghép thành thùng. Kết quả thùng có thể chịu đợc áp lực lớn của chất lỏng bên trong mà không bị thấm hay rò rỉ. Nguyên lý này đã đợc P G. Jackson (Mỹ) đa vào áp dụng thành công cho vòm gạch, đá, bê tông từ năm 1886. Tiếp theo K.During (Đức) đã gây đợc ứng suất nén trong bản bê tông bằng việc căng trớc cốt thép thờng. Tuy vậy phơng pháp này không đem lại hiệu quả mong muốn vì chỉ một thời gian ngắn sau khi căng và bê tông đã đông cứng thì trong bê tông hầu nh không còn ứng suất nén nữa. Hiện tợng này đợc gọi là sự tổn hao ứng suất. Khi dùng cốt thép thông thờng có cờng độ thấp không vợt quá 1225 kg/cm2 và biến dạng (độ dãn dài tỷ đối) chỉ đạt tới giá trị bằng =/E = 1225/2100000 = 0,0006 Với trị biến dạng này chỉ vừa đủ cân bằng các biến dạng theo hớng ngợc chiều xảy ra trong quá trình trùng cốt thép, bê tông co ngót và từ biến khi kết cấu chịu tải hoặc do các nguyên nhân khác. Trong những năm 1928-1929 kỹ s nổi tiếng ngời Pháp E.Freyssinet đã lần đầu tiên chứng minh đợc có thể và cần sử dụng loại thép có cờng độ cao để nâng cao lực gây ứng suất trớc trong bê tông lên tới trên 400 kG/cm2 mới có thể triệt tiêu đợc 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 (trớc thời điểm bị kéo đứt) fu = 17000kG/cm2 và để gây ứng lực trớc trong bê tông, ứng suất trong cốt căng đã đạt đến giá trị fp = 10000 kG/cm2 bằng 70-80% giới hạn bền (fu). 11 Trong trờng 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 tơng ứng với ứng suất còn tồn tại trong cốt thép để gây ứng lực trớc trong bê tông là: = E. = 2100000 x 0,0042 = 8600 kG/cm2 (860 Mpa) Kết quả thí nghiệm cho thấy ứng suất nén trớc 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 q p q P t p c p c q t q c b t bt Hình 1.1 Sơ đồ gây ứng suất trớc trong cấu kiện bê tông chịu nén bằng cốt thép cờng độ cao [2] Thành công trong việc gây ứng lực trớc bằng việc sử dụng cốt thép cờng độ cao đã nhanh chóng đa kết cấu bê tông ứng lực trớc 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 đợc 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 trớc phát triển nhanh chóng ở Pháp, Bỉ, Anh, Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan. Trong gần 500 cầu đợc 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 tông ƯLT. Tại Mỹ chú trọng ứng dụng bê tông ứng lực trớc vào xây dựng các bể chứa nhiên liệu có dung tích từ 10000 m 3 trở lên. 12 H×nh 1.2 B¶n mãng sö dông bª t«ng øng lùc tríc (t¸c gi¶ su tÇm) H×nh 1.3 Nhµ cao tÇng sö dông hÖ sµn ph¼ng bª t«ng øng lùc tríc (t¸c gi¶ su tÇm) 13 Hình 1.4 Trờng học sử dụng hệ sàn bê tông ứng lực trớc (tác giả su tầm) Hình 1.5 Bãi đỗ xe sử dụng hệ sàn bê tông ứng lực trớc (tác giả su tầm) Công nghệ căng cốt thép cũng đợc cải tiến, ngày một hiện đại. Các kích thủy lực có công suất lớn cho phép căng đồng thời hàng chục bện, bó cáp với lực căng từ 200 tấn đến 600 tấn có hành trình của kích từ 1,25m đến 1,5m. Thậm chí cùng một lúc có thể căng 2, 3 bệ với tổng lực căng tới 1200 tấn và 2400 tấn. Trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, sử dụng bê tông ƯLT cho phép tăng kích thớc lới cột, hoặc giảm chiều dày sàn, khối lợng thép cũng giảm đáng kể. Các ô sàn phẳng không dầm khẩu độ tới 15,6m mà chiều dày bê tông ƯLT đúc sẵn, mỗi tấm sàn phẳng có trọng lợng từ 300 tấn đến 800 tấn cũng đợc phổ biến ở châu Âu. 14 A 6 B D Hình 1.6 Sơ đồ bố trí căng cáp trên mặt bằng dọc theo các trục ngang và dọc công trình [2] châu , nhất là các nớc trong khu vực, các kết cấu bê tông ứng lực trớc đợc ứng dụng phổ biến một phần nhờ đã sản xuất đợc các loại thép cờng độ cao, các loại cáp ƯLT, các loại neo và phụ kiện kèm theo phù hợp với các tiêu chuẩn tiên tiến có giá thành hợp lý nh Trung Quốc Singapore, Thái Lan. 1.2 ng dụng kết cấu bê tông ứng lực trớc ở Việt Nam [2] Kết cấu bê tông ứng lực trớc đợc nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 60 thế kỷ XX. Cầu Phủ Lỗ và các kết cấu chịu lực nhà máy đóng tàu Bạch Đằng là những công trình ứng dụng công nghệ bê tông ứng lực trớc đầu tiên do các đơn vị thiết kế trong nớc thực hiện. Tại miền Nam thời kỳ trớc năm 1975 đã có những xởng đúc dầm bê tông ứng lực trớc. Đặc biệt đã sử dụng bê tông ứng lực trớc vào xây dựng 8 thủy đài có dung tích lớn tại Sài Gòn. Các công trình này do các Công ty t vấn thiết kế của pháp thiết kế và xây dựng. Từ những năm 80 thế kỷ trớc đến nay công nghệ bê tông ứng lực trớc đã phát triển ở Việt Nam khá nhanh chóng với trình độ tiên tiến thế giới. Trớc đây một vài dự án nhà cao tầng ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh do các công ty nớc ngoài thiết kế kết cấu sàn bê tông ứng lực trớc căng sau. Từ năm 1995 công trình Nhà Điều Hành Đại học Quốc Gia Hà Nội đợc các đơn vị thiết kế, đơn vị thi công và giám sát trong nớc thực hiện nó đánh dấu bớc 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 trớc tiền chế của nớc 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 đợc áp dụng rộng 15 rãi tại Hà Nội và đặc biệt đã phát triển để xây dựng trên 10.000 căn nhà sàn vợt lũ tại các tỉnh ĐBSCL. Tơng lai sẽ phát triển tại dự án nhà ở tái định c công trình Thuỷ điện Sơn La. Năm 1999, Liên doanh VINAROSE (hợp tác giữa VINACONEX và hãng RONVEAUX - Vơng quốc Bỉ) đã hợp tác triển khai công nghệ bê tông ứng lực trớc tại Nhà máy bê tông và xây dựng Xuân Mai để sản xuất các cấu kiện vợt khẩu độ lớn bằng phơng pháp căng kéo trớc phục vụ cho xây dựng nhà ở dân dụng, nhà công nghiệp, sân vận động và đặc biệt sản xuất dầm cầu phục vụ cho giao thông Phạm vi áp dụng rất rộng rãi, giải quyết hầu hết các phơng án xây dựng hiện đại mang tính công nghiệp cao. Cho đến nay nhiều nhà cao tầng, các công trình công nghiệp, công trình công cộng đã và đang đợc các đơn vị thiết kế, xây dựng trong nớc ứng dụng công nghệ bê tông ứng lực trớc ngày càng có hiệu quả: Trung tâm thơng 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 vơn 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 Phơng Nam sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực trớc căng sau (tác giả su tầm) 16 Hình 1.8 Công trình Becamex tower sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực trớc căng sau (tác giả su tầm) Có thể nói hệ sàn bê tông ứng lực trớc 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 nớc. 1.3 Khái niệm bê tông ứng lực trớc [3] Bê tông ứng lực trớc (BTƯLT) là bê tông, trong đó thông qua lực nén trớc để tạo ra và phân bố một lợng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lợng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. Với các cấu kiện BTƯLT, ứng suất thờng đợc tạo ra bằng cách kéo thép cờng độ cao. Bê tông thờng có cờng độ chịu kéo rất nhỏ so với cờng 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 tơng thích giữa thép và bê tông là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là bê tông ứng suất trớc. Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu nén tốt nhng chịu kéo kém nh bê tông sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo vì ứng suất kéo xảy ra sau khi ứng suất nén đã bị vô hiệu. Sự khác nhau cơ bản giữa BTCT và bê tông ƯLT là ở chỗ trong khi BTCT chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và 17 cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động thì bê tông ƯLT là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông cờng độ cao và cốt thép cờng độ cao. Trong cấu kiện bê tông ƯLT, ngời ta đặt vào một lực nén trớc tạo bởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hớng co lại và sẽ tạo nên lực nén trớc, lực nén trớc này gây nên ứng suất nén trớc trong bê tông và sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt. Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng đợc các tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi và cờng độ chịu kéo cao thì bê tông là vật liệu dòn và có cờng độ chịu kéo rất nhỏ so với cờng độ chịu nén của nó. Nh vậy ứng lực trớc chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cờng sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau. Chính vì vậy bê tông ƯLT đã trở thành một sự kết hợp lý tởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cờng độ cao. So với BTCT thờng, BTCT ứng suất trớc có các u điểm cơ bản sau: - Cần thiết và có thể dùng đợc thép cờng độ cao. ng suất trong thép thông thờng giảm từ 100 đến 240Mpa nh vậy để phần ứng suất bị mất đi chỉ là một phần nhỏ của ứng suất ban đầu thì ứng suất ban đầu của thép phải rất cao, vào khoảng 1200 đến 2000Mpa. Để đạt đợc điều này thì việc sử dụng thép cờng độ cao là thích hợp nhất. Cần phải sử dụng bê tông cờng độ cao trong BTCT ƯLT vì loại vật liệu này có khả năng chịu kéo, chịu cắt, chịu uốn cao và sức chịu tải cao. Bê tông cờng độ cao ít xảy ra vết nứt do co ngót, có mô đun đàn hồi cao hơn, biến dạng do từ biến ít hơn, do đó ứng suất trớc trong thép sẽ bị mất ít hơn. Việc sử dụng bê tông cờng độ cao sẽ làm giảm kích thớc tiết diện ngang của cấu kiện. Việc giảm trọng lợng của cấu kiện, vợt 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, ngời 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). [...]... trọng làm việc Thi công hệ sàn bê tông ứng lực trước bằng phương pháp căng sau được sử dụng khá phổ biến do phương pháp căng sau khá hiệu quả và đơn giản để truyền ứng lực trước Các dạng khác nhau của sàn bê tông ứng lực trước căng sau bao gồm: Sàn một phương trên dầm Sàn phẳng Sàn với dầm bẹt rộng Sàn phẳng với mũ cột Sàn ô cờ Sàn hai phương trên dầm Trên quan điểm tính toán thi t kế, người... trường hợp tải trọng Bước 11: Kiểm tra ứng suất dưới các trường hợp tải trọng Bước 12: Kiểm tra yêu cầu cường độ chịu uốn Bước 13: Kiểm tra yêu cầu chịu cắt Bước 14: Tính toán độ võng 2.5 Yêu cầu kỹ thuật khi thi công sàn bê tông ứng lực trước căng sau có bám dính Thi công sàn ứng lực trước căng sau thường được tiến hành theo các bước sau [13] 1 Lắp đặt cốp pha sàn 2 Lắp đặt cốp pha thành 3 Lắp đặt... bơm thủy lực (tác giả sưu tầm) Hình 1.22 Hình dạng máy bơm vữa (tác giả sưu tầm) 33 Hình 1.23 Hình dạng máy trộn vữa (tác giả sưu tầm) Hình 1.24 Hình dạng đồng hồ đo áp lực (tác giả sưu tầm) 34 CHƯƠNG 2 CƠ Sở KHOA HọC CủA qui trình thi công SàN BÊ TÔNG ứng lực trước căng sau có bám dính 2.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tông ứng lực trước [3] Trong tính toán cấu kiện ƯLT, có hai tiêu chuẩn có thể... Giới thi u chung Hệ thống sàn bê tông ứng lực trước là phù hợp lý tưởng cho kết cấu nhà nhiều tầng cũng như sàn của nhà công nghiệp chịu tải trọng động lớn Ưu điểm của hệ thống sàn bê tông ứng lực trước là tiết kiệm chi phí do giảm độ dày sàn, đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ, cho phép sử dụng nhịp lớn hơn và giảm thời gian xây dựng do tháo dỡ ván khuôn sớm Ngoài ra, sử dụng hệ thống sàn bê tông ứng lực trước. .. 1.6 Thi t bị sử dụng tạo ứng suất trước [3] Hệ thống tạo ƯLT bao gồm hai khối neo đặt cách nhau một khoảng cách nào đó, thép ƯLT được căng giữa hai khối neo này trước khi đổ bê tông, lực căng được tạo bởi các kích thuỷ lực hoặc kích vít lớn Các thi t bị cần thi t đối với phương pháp căng sau bao gồm: Bảng 1.5 Các thi t bị cần thi t đối với phương pháp căng sau có bám dính (tác giả sưu tầm) TT Tên thi t...18 1.4 Một số giải pháp thi công bê tông cốt thép ứng lực trước [3] Hiện nay bê tông ứng lực trước tiền chế được sản xuất theo hai phương pháp: kéo căng trước và kéo căng sau 1.4.1 Phương pháp căng trước Phương pháp này thường sử dụng cho quy trình sản xuất các cấu kiện đúc sẵn Cốt thép ƯLT được neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia được kéo ra với lực kéo N Dưới tác dụng của lực N, cốt thép được kéo... ra các dạng tính toán sàn một phương, sàn hai phương và sàn phẳng 2.4.2 Thi t kế sàn phẳng bê tông ứng lực trước căng sau 43 Tính toán sàn phẳng ƯLT căng sau theo các tiêu chuẩn khác nhau có thể đưa ra các bước tính toán khác nhau nhưng đều dựa trên quan điểm thi t kế đã trình bày ở trên Tuy nhiên việc đưa ra một qui trình tính toán hợp lý và khoa học sẽ giúp cho người thi t kế có thể thuận tiện, dễ... định 1.4.3 Một số công nghệ tạo ứng suất trước ngoài hai phương pháp căng trước và căng sau [3] Ngoài 2 phương pháp căng trước và căng sau, trong BTCT ứng suất trước còn sử dụng một số phương pháp sau 1.4.3.1 Sử dụng xi măng nở tạo ứng suất trước trong bê tông 23 Theo phương pháp này, trong quá trình ninh kết và phát triển cường độ, xi măng nở làm tăng thể tích, các cốt thép trong bê tông sẽ ngăn cản... kiện bê tông ƯLT vẫn được tính toán dựa trên ba quan niệm cơ bản sau đây: - Quan niệm thứ nhất: Quan niệm này coi bê tông ứng lực trước như vật liệu đàn hồi, tính toán theo ứng suất cho phép Bê tông là vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo kém Nếu không phải chịu ứng suất kéo do đã được nén trước thông qua việc kéo trước cốt thép, trong bê tông sẽ không bị xuất hiện vết nứt, như vậy có thể xem như bê tông ứng. .. Mặt bằng bố trí cáp ƯLT căng sau không bám dính (tác giả sưu tầm) 1.4.2.4 Phương pháp gây ứng lực trước không toàn phần [2] Khi thi t kế các kết cấu bê tông có khẩu độ lớn hay chịu tải trọng sử dụng lớn nhưng tác động không thường xuyên, việc phải tính toán với các tổ hợp nội lực bất lợi thường phải bố trí với số lượng lớn cốt thép ứng lực trước Kết quả là sau khi truyền ứng lực trước mà kết cấu mới chịu . dầm sàn bê tông ứng lực trớc căng sau (tác giả su tầm) 16 Hình 1.8 Công trình Becamex tower sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực trớc căng sau (tác giả su tầm) Có thể nói hệ sàn bê tông ứng lực. tính công nghiệp cao. Cho đến nay nhiều nhà cao tầng, các công trình công nghiệp, công trình công cộng đã và đang đợc các đơn vị thi t kế, xây dựng trong nớc ứng dụng công nghệ bê tông ứng lực. đúc dầm bê tông ứng lực trớc. Đặc biệt đã sử dụng bê tông ứng lực trớc vào xây dựng 8 thủy đài có dung tích lớn tại Sài Gòn. Các công trình này do các Công ty t vấn thi t kế của pháp thi t kế