Đồ án Công nghệ sản xuất Dầm cầu bê tông DUL

Cốt thép ứng suất trước được kéo căng ra trước trên bệ khuôn đúc bê tông trước khi chế tạo kết cấu bê tông (như căng dây đàn). Sau đó kết cấu bê tông được đúc bình thường với cốt thép ứng suất trước như kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Đến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được ứng suất trước, thì tiến hành cắt cốt thép rời ra khỏi bệ căng. Do tính đàn hồi cao của cốt thép, nó có xu hướng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thép. Nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép ứng suất trước, biến dạng này được chuyển hóa thành biến dạng vồng ngược của kết cấu bê tông so với phương biến dạng khi kết cấu bê tông chịu tải trọng. Phương pháp này tạo kết cấu ứng suất trước nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép, và được gọi là phương pháp căng trước vì cốt thép được căng trước cả khi kết cấu bê tông được hình thành và đạt tới cường độ thiết kế.

Trang 1

i

LỜI CẢM ƠN

Trải qua quá trình học tập rèn luyện và tích lũy kinh nghiệm , Luận Văn Tốt Nghiệp giúp cho em có cơ hội củng cố , kiểm tra lại những kiến thức của mình tạo nền tảng vững chắc khi rời khỏi ghế trường đại học Em xin chân thành cám ơn tất cả các thầy cô trong trường Đại Học Bách Khoa nói chung và các thầy cô trong khoa Kỹ thuật xây dựng nói riêng , những người đã dạy dỗ truyền đạt tất cả các kinh nghiệm quí báu cho chúng em

Hiện nay, Việt Nam đang rất cần những kỹ sư xây dựng giỏi, những kỹ sư công nghệ được đào tạo với chất lượng cao để đưa nền công nghiệp, cơ sở hạ tầng đi lên, trở thành một nước tiên tiến Với đề tài luận văn tốt nghiệp này, em hi vọng có thể đóng góp cải thiện phần nào trong công nghệ sản xuất cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn của nước ta

Em cũng xin chân thành gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy PGS – TS PHAN XUÂN HOÀNG và thầy Th.S BÙI ĐỨC VINH đã hướng dẫn tận tình để em có thể thực hiện thành công được đề tài này

Vì thời gian hạn chế , kiến thức còn giới hạn nên đồ án này chắc chắn không tránh khỏi sai sót Em kính mong quí thầy cô chỉ bảo thêm để em có cơ hội hoàn thiện hơn kiến thức của mình

Tp HCM, 15 / 12 / 2003 SVTH TRẦN NGỌC LONG

Trang 2

ii

LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD

š & ›

Trang 3

iii

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

LỜI NHẬN XÉT ii

CHƯƠNG 1 : CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

1.1 Giới thiệu tổng quan 1

1.1.1 Tổng quan về Thành Phố Hồ Chí Minh 1

1.1.2 Giới thiệu một số dự án cầu vượt nút giao thông trong Thành Phố 2

1.2 Nhiệm vụ yêu cầu .3

1.3 Luận chứng về địa điểm xây dựng Poligone .3

1.3.1 Vị trí đặt Poligone 3

1.3.2 Lợi thế của địa điểm chọn 4

1.3.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu và năng lượng 5

1.3.4 Nguồn nhân lực .5

1.3.5 Nguồn tiêu thụ sản phẩm 5

1.3.6 Đặc điểm địa hình,khí tượng thủy văn .6

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KẾT CẤU 7

2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán dầm bê tông ứng suất trước 7

2.1.1 Nguyên tắc tính toán 7

2.1.2 Ưu nhược điểm dầm cầu bê tông ứng suất trước 7

2.2 Tính toán nội lực trong dầm .8

2.2.1 Giới thiệu sơ bộ dầm BTCT DƯL T24,7 8

2.2.2 Xác định hệ số phân bố ngang 8

2.2.3 Xác định nội lực trong dầm T24.7 12

2.3 Tính toán và kiểm tra .21

2.3.1 Các số liệu thiết kế .21

2.3.2 Các hao tổn ứng suất phát sinh trong và sau quá trình căng cáp .21

2.3.3 Kiểm tra ổn định trong quá trình căng cốt thép .24

2.3.4 Tính cường độ tiết diện nghiêng trong giai đoạn khai thác .25

2.3.5 Kiểm tra cường độ thẳng góc với trục dầm .26

2.3.6 Kiểm tra độ võng giữa dầm do hoạt tải 27

CHƯƠNG 3 : CÁC LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ TÍNH CẤP PHỐI BÊ TÔNG .29

Trang 4

iv

3.1 Các đặc tính kỹ thuật nguyên vật liệu .29

3.1.1 Cốt liệu nhỏ (Cát) .29

3.1.2 Cốt liệu lớn (Đá dăm) 29

3.1.3 Ximăng .29

3.1.4 Phụ gia siêu dẻo Sikamnet NN .30

3.2 Tính toán cấp phối .31

3.2.1 Trường hợp không sử dụng phụ gia 31

3.2.2 Trường hợp có sử dụng phụ gia 33

CHƯƠNG 4 : KẾ HOẠCH SẢN XUẤT CỦA POLIGONE .36

4.1 Các thông số thiết kế của Poligone 36

4.1.1 Chế độ làm việc của Poligone .36

4.1.2 Tính toán công suất của Poligone 36

4.2 Tính cân bằng vật chất .37

4.2.1 Xác định lượng nguyên liệu dùng cho sản xuất bê tông .37

4.2.2 Xác định lượng cốt thép dùng cho sản xuất .41

CHƯƠNG 5 : VẬN CHUYỂN,BỐC DỠ,BẢO QUẢN NGUYÊN VẬT LIỆU .44

5.1 Vận chuyển và bảo quản ximăng .44

5.1.1 Vận chuyển ximăng vào kho chứa 44

5.1.2 Bảo quản ximăng trong Xilô chứa .45

5.2 Vận chuyển & bảo quản cốt liệu vào kho chứa 47

5.2.1 Vận chuyển cốt liệu vào kho chứa 47

5.2.2 Dung tích của kho cốt liệu .48

5.2.3 Tính kích thước kho đống 49

5.3 Vận chuyển và bảo quản cốt thép 51

5.3.1 Vận chuyển cốt thép & cáp đến kho chứa .51

5.3.2 Bảo quản cốt thép và cáp .51

CHƯƠNG 6 : XƯỞNG GIA CÔNG CỐT THÉP 54

6.1 Qui trình sản xuất của xưởng thép 55

6.2 Tính toán thiết bị trong xưởng thép 56

6.2.1 Nắn thẳng cốt thép .56

6.2.2 Hàn cốt thép 58

6.2.3 Cắt cốt thép 58

6.2.4 Máy uốn thép 59

Trang 5

v

6.2.5 Xe rùa vận chuyển cốt thép .61

6.2.6 Chọn cầu trục trong xưởng thép .61

CHƯƠNG 7 : XƯỞNG CHẾ TẠO HỖN HỢP BÊ TÔNG 62

7.1 Lựa chọn qui trình công nghệ 62

7.1.1 Sơ đồ 1 bậc .62

7.1.2 Sơ đồ 2 bậc .63

7.2 Chọn phương tiện vận chuyển từ kho đến tram trộn 65

7.2.1 Chọn phương tiện vận chuyển ximăng đến trạm trộn .65

7.2.2 Chọn phương tiện vận chuyển cốt liệu đến trạm trộn .66

7.3 Dây chuyền công nghệ trạm trộn .67

7.4 Tính chọn thiết bị cho xưởng trộn 68

7.4.1 Tính chọn máy trộn bê tông 68

7.4.2 Tính Bunke dự trữ cốt liệu cho trạm trộn .70

7.4.3 Tính băng tải vận chuyển cốt liệu .71

CHƯƠNG 8 : PHÂN XƯỞNG TẠO HÌNH .74

8.1 Dây chuyền công nghệ chế tạo dầm T24.7 và trụ cầu .74

8.2 Chuẩn bị khuôn 77

8.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khuôn 77

8.2.2 Chuẩn bị khuôn .78

8.3 Đặt cốt thép và căng cáp 80

8.4 Đổ hỗn hợp bê tông 82

8.4.1 Chọn phương tiện vận chuyển hỗn hợp bê tông 82

8.4.2 Các yêu cầu và các vấn đề cần lưu ý khi đổ bê tông .83

8.5 Đầm chặt bê tông .84

8.5.1 Phương pháp tạo hình đầm không rung 84

8.5.2 Phương pháp tạo hình đầm rung 84

8.5.3 Các nguyên tắc đầm bê tông 85

8.6 Dưỡng hộ sản phẩm 87

8.6.1 Nhiệt tiêu tốn không kể tổn thất 87

8.6.2 Nhiệt tổn thất 90

8.6.3 Chi phí nhiệt và hơi nước trong thời gian nâng nhiệt: 91

8.6.4 Chi phí nhiệt và hơi nước trong thời gian đẳng nhiệt: 92

8.6.5 Chi phí hơi nước cho 1m 3 bê tông trong toàn bộ quá trình dưỡng hộ 92

Trang 6

vi

8.6.6 Chi phí hơi nước sản xuất cho 1 sản phẩm 92

8.6.7 Chi phí hơi nước sản xuất cho 1 năm 92

8.7 Công đoạn cắt cáp 92

8.8 Tính chọn thiết bị trong phân xưởng tạo hình 93

8.8.1 Tính số khuôn tạo hình 93

8.8.2 Chọn thiết bị đầm bê tông 94

8.8.3 Tính thiết bị căng cáp 97

8.8.4 Xe vận chuyển hỗn hợp bê tông 98

8.9 Hoàn thiện và dưỡng hộ sản phẩm .99

8.9.1 Hoàn thiện sản phẩm .99

8.9.2 Vận chuyển sản phẩm .100

CHƯƠNG 9 : TỔ CHỨC NHÂN SỰ VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG .101

9.1 Tổ chức nhân sự 101

9.2 An toàn lao động trong poligone .103

9.2.1 Đối với phân xưởng thép .103

9.2.2 Đối với phân xưởng chế tạo hỗn hợp bê tông .104

9.2.3 Đối với phân xưởng tạo hình .104

9.3 Kiểm tra an toàn .105

9.3.1 Đối với công nhân .105

9.3.2 Đối với thiết bị & máy móc 105

9.3.3 Đối với công trường .106

CHƯƠNG 10 : KIẾN TRÚC & ĐIỆN NƯỚC 107

10.1 Mặt bằng kiến trúc nhà xưởng 107

10.1.1 Nguyên tắc qui hoạch và thiết kế .107

10.1.2 Quy hoạch kiến trúc của Poligone 108

10.2 Hệ thống điện nước 111

10.2.1 Hệ thống điện 111

10.2.2 Hệ thống nước .113

10.2.3 Hệ thống cống thoát nước .115

CHƯƠNG 11 : TÍNH TOÁN KINH TẾ 116

11.1 Mục đích và yêu cầu của kinh tế 116

11.2 Tính toán kinh tế .116

11.2.1 Vốn đầu tư xây dựng cơ bản .116

Trang 7

vii

11.2.2 Vốn đầu tư trang thiết bị .117

11.2.3 Vốn đầu tư phát sinh thêm .118

11.2.4 Vốn kiến thiết cơ bản khác 119

11.2.5 Các chi phí hàng năm .120

11.2.6 Chi phí nhân công .122

11.2.7 Các chi phí khác .123

11.2.8 Giá thành sản phẩm .124 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 8

CHƯƠNG 1 : CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1 : CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1.1 Tổng quan về thành phố Hồ Chí Minh

Lãnh thổ thành phố Hồ Chí Minh có tọa độ địa lý 10 độ 22’33’’ – 11 độ 22’ 17’’ vĩ độ bắc và 106 độ 01’25’’ – 107 độ 01’10’’ kinh độ đông với điểm cực bắc ở xã Phú Mỹ(huyện Cần Giờ), điểm cực tây ở xã Thái Mỹ (Củ Chi) và điểm cực đông

ở xã Tân An ( huyện Cần Giờ) Chiều dài của thành phố theo hường tây bắc đông nam là 150 km, còn chiều tây đông là 75 km Trung tâm thành phố cách bờ biển phía đông 59 km đường chim bay Thành phố có 12 km bờ biển cách thủ đô Hà Nội 1730km(đường bộ) về phía Nam

Diện tích toàn Thành Phố là 2056,5 km2 , trong đó nội thành là 140,3 km2 , ngoại thành là 1916,2 km2

Từ rất sớm thành phố Hồ Chí Minh trở thành trung tâm thương mại sầm uất, giao lưu với nước ngoài rất nhộn nhịp Hiện nay thành phố Hồ Chí minh đã trở thành một trung tâm công nghiệp, văn hóa , khoa học kỹ thuật , một trung tâm giao dịch quốc tế, một đầu mối giao thông quan trọng , một trung tâm du lịch và là 1 trong 3 thành phố lớn của cả nước Bản thân thành phố là một hải cảng quan trọng Sông Sài Gòn với độ sâu có thể tiếp nhận các tàu biển trọng tải trên 30.000 tấn , một ưu thế hiếm có trên thế giới đối với một thành phố lớn ở sâu trong nội địa Cảng Sài Gòn được thành lập từ năm 1862

Hiện nay thành phố Hồ Chí Minh có số dân đông nhất trong các tỉnh , thành của cả nước Năm 1994 , thành phố có mật độ trung bình 2282 người/km2 Thành phố Hồ Chí Minh có tốc độ tăng dân số tự nhiên thuộc loại thấp nhất toàn quốc nhưng lại có sức thu hút dân cư rất mạnh từ các nơi khác tới

Thành phố Hồ Chí Minh có 22 quận, huyện Nội thành gồm các quận 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,Phú Nhuận, Bình Thạnh, Gò Vấp, Tân Bình , Thủ Đức Ngoại thành gồm các huyện Hóc Môn, Củ Chi, Bình Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ Thành phố có 305 phường, xã, thị trấn

Thành phố Hồ Chí Minh là đầu mối giao thông lớn của Nam Bộ và Nam Trung Bộ Tứ đây mạng lưới giao thông đường bộ tỏa đi khắp nơi : theo quốc lộ 22 đến tây Ninh, theo quốc lộ 51 đến Vũng Tàu, theo quốc lộ 20 đi Đà Lạt, theo quốc lộ 1A đến miền Tây và miền Trung nước ta Thành phố có mạng lưới giao thông có tổng

Trang 9

2

chiều dài khoảng 1500km với 105 đường một chiều,1.020 giao lộ ( 457 ngã ba, 543 ngã tư , 10 ngã năm, 9 ngã sáu và 2 ngã bảy), 210 cầu với tổng chiều dài 11km Thành phố có tổng chiều dài tuyến đường sông là 2035km Thành phố có các cảng chính : cảng Sài Gòn, cảng Bến Nghé, cảng dầu Nhà Bè và Tân Cảng Khách du lịch quốc tế đến thành phố Hồ Chí Minh chủ yếu bằng đường hàng không Tại thành phố hồ Chí Minh sân bay Tân Sơn Nhất là sân bay lớn nhất ở các tỉnh phía Nam và là một trong hai sân bay lớn nhất nước

Cùng với sự gia tăng về mật độ dân số thì tình hình phát triển các loại phương tiện giao thông ngày càng ồ ạt Với khung cảng đó rõ ràng cơ sở hạ tầng tại thành phố Hồ Chí Minh chưa đáp ứng được yêu cầu Vấn đề ùn tắc giao thông liên tục xảy ra Để giải quyết rốt ráo tình hình trên , các cơ quan chức năng đã đề xuất và và thực hiện nhiều giải pháp nhằm giảm bớt sự gia tăng của các phương tiện Bên cạnh đó chính quyền thành phố cũng tiến hành cải tạo, nâng cấp , mở rộng thêm các con đường Hàng loạt vòng xoay , cầu vượt , cầu mới được xây dựng

1.1.2 Giới thiệu một số dự án cầu vượt nút giao thông trong thành phố :

Một số dự án xây dựng cầu vượt trong thành phố sắp được xây dựng :

· Dự án cầu vượt nút giao thông ngã tư Phú Nhuận

· Dự án cầu vượt nút giao thông Trường Chinh Cộng Hòa hướng từ Tây Ninh về Thành Phố

· Dự án cầu vượt nút giao thông Hàng Xanh ( cửa ngõ vào Thành phố)

· Dự án cầu trên cao chạy dọc theo kêng Nhiêu Lộc Thị Nghè

Do phần lớn dự án nằm giữa khu dân cư nên công tác đền bù và tái định cư là rất lớn Tuy nhiên Sở Quy hoạch đô thị sẽ phối hợp với các quận thành lập kế hoạch chi tiết và thực hiện kế hoạch đền bù tái định cư nhằm bảo đảm việc làm đời sống cho các hộ dân phải di dời, xây dựng lại các công trình công cộng

Phương án cầu vượt tại các nút giao thông trọng điểm nếu thành công tốt đẹp sẽ giải quyết được tình trạng ùn tắc giao thông thường xuyên , giải quyết thông thoáng giao thông trong toàn thành phố đồng thời làm tăng thêm vẻ đẹp trong kiến trúc đô thị thành phố Hồ Chí Minh

Trang 10

3

1.2 NHIỆM VỤ YÊU CẦU

Nhiệm vụ được giao là : “Thiết kế Poligone di động sản xuất dầm cầu ứng suất trước và trụ chống dùng xây dựng các cầu vượt ở các nút giao thông trong Thành Phố với công suất thiết kế là 20.000 m3 bê tông 1 năm.Trong đó dầm cầu chiếm 15.000 m3 và trụ chống chiếm 5.000 m3

Dầm cầu được thiết kế sản xuất có tiết diện chữ T chiều dài dầm là 24,7 m theo TCVN với tải trọng : người đi bộ , H30 , XB80

Trụ chống có tiết diện chữ A có chiều cao 6,2m với tải trọng : người đi bộ , H30 , XB80

1.3 LUẬN CHỨNG VỀ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG POLIGONE

1.3.1 Vị trí đặt poligone :

Poligone được xây dựng tại Khu chế xuất Tân Thuận, cách cổng ra vào khu chế xuất 2km và cách chân cầu Tân Thuận 3km Vị trí được xác định như trên hình :

Trang 11

4

Hình 1.1 : Khu chế xuất Tân Thuận

1.3.2 Lợi thế của địa điểm chọn

Tân Thuận là khu chế xuất đầu tiên của Việt Nam Sau 11 năm hoạt động , khu chế xuất này đã trở thành khu công nghiệp tập trung thành công nhất của Việt Nam Khu chế xuất hiện đã thu hút được 155 nhà đầu tư với tổng số vốn là 695,4 triệu USD, 107 công ty đã đi vào hoạt động thu hút 35.000 lao động

Ngày 28-04-2003 , UBND TP Hồ Chí Minh đã có văn bản kiến nghị trong chương trình mở rộng công năng cho KCX Tân Thuận Một vài kiến nghị có thể được nêu ra như sau :

· Cho phép hàng hoá từ khu chế xuất bán vào nội địa được tính 70% thuế xuất nhập khẩu

Trang 12

5

· Miễn thuế nhập khẩu đối với máy móc sử dụng sau 5 năm

· Cho phép chỉ tính thuế nhập khẩu trên phần giá trị nguyên liệu, vật tư Khu chế xuất Tân Thuận là một khu công nghiệp đã được quy hoạch nên có mạng lưới giao thông, điện , nước đảm bảo Khu chế xuất có tổng điện tích 300 ha trong đó tỉ lệ diện tích đã cho thuê là 70%

Vị trí đặt Poligone giáp với trục lộ chính của khu chế xuất là đường Tân Thuận (rộng 20m), điều này rất tiện lợi cho việc vận chuyển sản phẩm xuất xưởng Phía sau là sông Sài Gòn thuận tiện cho việc nhận nguyên liệu sản xuất bằng đường sông

Poligone cách trung tâm thành phố khoảng 5km nên thuận tiện cho việc vận chuyển các dầm cầu vượt đến với những công trình cầu vượt trong thành phố

1.3.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu và năng lượng :

· Xi măng : được vận chuyển về Poligone bằng đường bộ

· Thép được vận chuyển về Poligone từ nhà máy thép VINAKYOET bằng đường bộ

· Cáp : sử dụng của hãng SIAM (Thái Lan) nhập bằng đường sông

· Cát : được khai thác từ sông Đồng Nai và vận chuyển về Poligone bằng đường thủy

· Đá : được khai thác từ Biên Hòa và vận chuyển về bằng đường thủy

· Nước : được cung cấp từ nhà máy nước của khu chế xuất

· Điện : sử dụng mạng lưới điện quốc gia tuy nhiên cũng phải dự phòng một máy phát điện công suất 500 KVA

1.3.4 Nguồn nhân lực :

Nguồn nhân lực tập trung tuyển lao động và công nhân kỹ thuật tại thành phố Hồ Chí Minh và vùng Phú Xuân Nhà Bè nhưng phải thông qua đào tạo chuyên môn kỹ thuật

1.3.5 Nguồn tiêu thụ sản phẩm :

Poligon được thiết kế để sản xuất dầm phục vụ cho các công trình cầu vượt nút giao thông trong thành phố Tuy nhiên còn có thể phục vụ cho các dự án đường trên

Trang 13

6

cao trong thành phố Ngoài ra tùy theo tình hình thực tế Poligone còn mở rộng việc cung cấp bê tông tươi cho các hạng mục khác của công trình

1.3.6 Đặc điểm chung về địa hình , khí hậu thủy văn

Khu chế xuất có độ cao trung bình so với mặt nước biển là 5m Khí hậu nhiệt đới gió mùa mang tính cận xích đạo nên nhiệt độ cao và khá ổn định trong năm Số giờ nắng trung bình tháng đạt từ 160 – 270 giờ Độ ẩm không khí trung bình là 79,5% Nhiệt độ trung bình năm là 27,55oC (tháng nóng nhất là tháng 4 nhiệt độ khoảng 29,30C)

Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 Lượng mưa bình quân năm 1979mm Số ngày mưa trung bình năm là 159 ngày (>90% lượng mưa tập trung vào những tháng mưa)

Bảng 1.1

Nhiệt độ ( 0 C) Tháng Trung

bình

Cao nhất

Thấp nhất

Lượng mưa (mm)

Độ ẩm (%)

Độ bay hơi (mm)

33.2 32.0 35.6 35.8 36.7 35.0 34.2 33.0 33.0 32.7 32.4 32.3

17.0 20.2 20.2 21.8 22.7 21.0 22.7 21.7 20.3 21.3 20.4 18.1

4.6 1.9 2.7 26.1 164.1 209.8 199.1 196.3 247.4 281.0 115.2 40.4

Trang 14

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KẾT CẤU

7

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KẾT CẤU

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC

2.1.1 Nguyên tắc tính toán :

Cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất trước cũng được tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn

Khi tính toán cấu kiện bê tông cốt thép ứng suất truớc theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất ngoài việc tính theo cường độ , ổn định(nếu có khả năng mất ổn định), theo độ mỏi ( nếu chịu tải trọng động), còn phải tính kiểm tra khi cắt cốt thép trong giai đoạn chế tạo và cường độ chịu nén cục bộ của bê tông dưới tác dụng của các thiết bị neo

Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm tính toán kiểm tra chống nứt và biến dạng của cấu kiện Việc tính toán theo hai nhóm trạng thái giới hạn đều có liên quan mật thiết đến trị số ứng suất trong cốt thép và bê tông, cũng như hao tổn ứng suất trong quá trình chế tạo và sử dụng cấu kiện

Dầm BTCT DƯL dựa trên nguyên lý bê tông được nén trước khi chịu tải trọng bên ngoài, do vậy ứng suất kéo trong bê tông được giảm bớt hoặc triệt tiêu Kết cấu bê tông dự ứng lực cải thiện điều kiện làm việc như giảm độ võng khi chịu tải, tăng moment kháng nứt, sử dụng hiệu quả vật liệu cường độ cao, tăng cường độ chống xoắn và chống cắt, tăng khả năng chịu mỏi và phục hồi độ võng sau khi nứt

Do tăng được giới hạn sử dụng, kết cấu BTCT DƯL thường thanh mảnh hơn kết cấu bê tông cốt thép thường và đặc biệt phù hợp với kết cấu có tỉ lệ (trọng lượng bản thân/ tải trọng tác dụng) lớn

2.1.2 Ưu nhược điểm dầm :

Trang 15

8

· Hiệu quả kết cấu : Do dầm có độ cứng chống xoắn cao nên tải trọng tác dụng lên dầm sẽ phân bố nhiều hơn cho các dầm lân cận, chiều dài làm việc của bản mặt cầu ngắn hơn nên tiết kiệm được cốt thép

· Ổn định : Khi cẩu lắp dầm không cần bất cứ liên kết ngoài giữ ổn

· Tốc độ xây dựng : Do không cần giàn giáo cho thi công bản mặt cầu , cốt thép có thể được lắp đặt ngay sau khi đặt dầm

2.2 TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG DẦM

2.2.1 Giới thiệu sơ bộ dầm BTCT DƯL tiết diện chữ T L=24,7m

· Dầm được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN cho tải trọng H30 + XB80 + người đi

· Trọng lượng 1 dầm 23,5T

· Chiều rộng cánh tên bc =0,94m

· Chiều cao tính toán h=1,2m

· Bê tông dầm mác #400

2.2.2 Xác định hệ số phân bố ngang

Giả thiết cầu có độ cứng theo phương ngang là vô cùng, cụ thể là dầm dọc bố trí dầy và liên kết với nhau bởi các trụ cầu ngang

Hệ số phân bố ngang được xác địng bằng phương pháp nén lệch tâm Xác định bằng cách dựa vào đường ảnh hưởng áp lực dọc dầm chủ D1 , D2 , D3 , D4 , D5

Trang 16

9 Hình 2.1

Trang 17

n i i

a

a a n

Y

a

a a n

Y

1 2

1 1

2 1

Trong đó n=10

1

2 2 2 2 2

2 10 , 8 8 , 4 6 3 , 6 1 , 2 237 , 6

Tung độ đường ảnh hưởng được xác định như sau :

· Đối với dầm biên :

1454 , 0 6 , 237 2

8 , 10 10

1

3454 , 0 6 , 237 2

8 , 10 10

1

2 2

2 1

-= -

=

= +

8 , 10 4 , 8 10

1

2909 , 0 6 , 237 2

8 , 10 4 , 8 10

=

= +

8 , 10 6 10

1

2364 , 0 6 , 237 2

8 , 10 6 10

=

= +

8 , 10 6 , 3 10

1

1818 , 0 6 , 237 2

8 , 10 6 , 3 10

1

2

1

= -

=

= +

Trang 18

11

0727 , 0 6 , 237 2

8 , 10 2 , 1 10

1

1273 , 0 6 , 237 2

8 , 10 2 , 1 10

1

2

1

= -

=

= +

Trong đó : Yk là tung độ đường ảnh hưởng dưới các tải trọng

- Hệ số phân bố ngang đối với tải trọng người đi bộ trên lề bộ hành :

5

,

1

18955 , 0 1282 , 0 2509 , 0 5 , 0

2927 , 0 035 , 0 1214 , 0 1713 , 0 2577 , 0 5 , 0

80

30

= +

=

= +

=

= +

+ +

5

,

1

16965 , 0 1219 , 0 2174 , 0 5 , 0

2721 , 0 0494 , 0 1166 , 0 1555 , 0 2227 , 0 5 , 0

80

30

= +

=

= +

=

= +

+ +

5

,

1

1498 , 0 1157 , 0 1839 , 0 5 , 0

25155 , 0 0639 , 0 1119 , 0 1397 , 0 1876 , 0 5 , 0

80

30

= +

=

= +

=

= +

+ +

5

,

1

12985 , 0 1094 , 0 1503 , 0 5 , 0

2309 , 0 0783 , 0 1071 , 0 1238 , 0 1526 , 0 5 , 0

80

30

= +

=

= +

=

= +

+ +

Trang 19

12

(0 , 12007 0 , 12765) 0 , 5 0 , 18579

5

,

1

10996 , 0 10313 , 0 11678 , 0 5 , 0

21032 , 0 09277 , 0 10238 , 0 10794 , 0 11754 , 0 5 , 0

80

30

= +

=

= +

=

= +

+ +

2.2.3 Xác định nội lực trong dầm T24,7m :

2.2.3.1 Xác định tĩnh tải giai đoạn I :

Trọng lượng 1m dài dầm chủ :

m T

2.2.3.2 Xác định tĩnh tải giai đoạn II :

Tĩnh tải giai đoạn II bao gồm : trọng lượng lan can (Plc), đường người đi bộ (Png) , trọng lượng gờ chắn bánh (Pg) , Trọng lượng lớp phủ (Pt) Với g bt = 2 , 4T/m3

· Trọng lượng gờ chắn :

m T

P g = 0 , 3 0 , 28 2 , 4 = 0 , 2016 /

· Trọng lượng lề người đi :

2

/ 144 , 0 4 , 2 06

,

· Trọng lượng lan can tay vịn :

Bố trí cứ 3m dọc cầu 1 cột lan can Mỗi bên có 9 cột

o Thể tích phần cột lan can tay vịn :

Trang 20

4 , 2 7664 , 2 366 , 1 7

, 24

4 , 2

2

1+ = + =

=

· Trọng lượng lớp phủ mặt cầu :

o Lớp bê tông atphan dầy 5cm : 0 , 05 2 , 3 = 0 , 115T/m2

o Lớp bê tông bảo hộ dầy 3cm : 0 , 03 2 , 4 = 0 , 072T/m2

o Lớp phòng nước dầy 1cm : 0 , 01 1 , 5 = 0 , 015T/m2

o Lớp tạo dốc dầy 1cm : 0 , 01 2 , 51 = 0 , 0251T/m2

åP t = 0 , 2271T/m2

Trang 21

14 Hình 2.2

Trang 22

m T P

m T y

P

m T y

P

P P

y P y P q

t t

ng ng

g g

lc lc

t t ng ng g g lc lc

/ 3179 , 0 1672 , 0 0346 , 0 0403 , 0 0758 , 0

/ 1672 , 0 2

0804 , 0 2 , 3 2

2804 , 0 17 , 6 2271 , 0

/ 0346 , 0 2

2 , 1 0940 , 0 1486 , 0 2

2 , 1 2940 , 0 3486 , 0 144 , 0

/ 0403 , 0 0940 , 0 2940 , 0 2016 , 0

/ 0758 , 0 1669 , 0 3668 , 0 379 , 0

.

2

= +

+ +

=

= úû

ù êë

-=

= úû

ù êë

=

= -

=

= -

=

+ +

+

=

w w

2.2.3.3 Xác định nội lực trong dầm chủ ở các mặt cắt đặc trưng :

Aùp dụng công thức : S =q*åCV

Trong đó:

o S : Nội lực tại một mặt cắt nào đó

o Q : Tải trọng tương đương

o CV : Diện tích đường ảnh hưởng

Ta lập các bảng sau : bảng 2.1 , 2.2 , 2.3 , 2.4

Các dạng đường ảnh hưởng :

Trang 23

y= ( - )

L

x L

Trang 24

(3)(4)

q2åCV (3)(5)

Tổng (8)+(9)

n1q1åCV (3)(4)(6)

n2q2åCV (3)(5)(7)

Tổng (11)+(12)

Trang 25

Nội lực do tải trọng tiêu chuẩn

Trang 26

10BII + 11BIII + 13BIII

10BII+ 14BIII

10BII+ 15BIII

Nội lực lớn nhất do tải trọng tiêu chuẩn

Trang 27

20

BẢNG NỘI LỰC LỚN NHẤT DO TĨNH TẢI VÀ HOẠT TẢI TÍNH TOÁN

Bảng 2.5

Các hệ số vượt tải Nội lực tổng cộng do tải trọng tính toán

Tĩnh tải+H30+ Người Tĩnh tải +XB80

Nội lực lớn nhất

Trang 28

21

2.3 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA

2.3.1 Số liệu thiết kế :

· Chiều dài tính toán : L=24,7m

· Chiều rộng cánh trên : bc=0,94m

· Chiều cao tính toán : h=1,2m

· Momen tính toán : 234,475 Tm

· Lực cắt tính toán : 38,515 T

2.3.2 Các hao tổn ứng suất phát sinh trong và sau quá trình căng cáp :

Theo tiêu chuẩn TCVN 5574-1991 về tính toán và cấu tạo bê tông cốt thép ứng suất trước, có qui định hao tổn ứng suất trước của cáp căng Ta chia làm hai trường hợp để xét tới hao tổn ứng suất

Trước khi truyền toán bộ lực căng cốt thép cho bê tông ta xét đến ứng suất hao

do :

· Chùng cốt thép s3

· Biến dạng neo trong bệ căng s 4

· Ma sát của cáp tại những chỗ gãy khúc s5

Trong giai đoạn khai thác , ngoài các ứng suất hao vừa kể trên ta còn xét đến các ứng suất hao do :

· Bê tông co ngót

· Từ biến của bê tông

2.3.2.1 Trị số giới hạn của ứng suất trước trong cốt thép :

Với p=0,05s0(đối với tao 7 sợi)

RCT = 10800 kG/cm2 (cường độ cáp căng)

Trang 29

22

T TC

Cáp dịch chuyển so với neo : 2mm

Do các đệm thép dưới bê tông : 0,5mm

DL= 2 , 5mm= 0 , 25cm

· L : Chiều dài trung bình của cáp : 2462 cm

· ET : module đàn hồi của tao 7 sợi

ET=1,8.106 KG/cm2

2 6

4 1 , 8 10 182 , 76 /

2462

25 , 0

cm KG

Trang 30

23

· P : thành phần nội lực trong cốt thép uốn xiên P=0

Þ Không xét đến ứng suất hao này do bố trí cáp trong dầm không sử dụng cáp gãy khúc

2.3.2.5 Hao tổn ứng suất do biến dạng khuôn :

Theo tiêu chuẩn TCVN 5574 – 91 , khi thiếu số liệu tính toán cho phép lấy giá trị s K = 300KG/cm2

2.3.2.6 Hao tổn do co ngót củabê tông :

Theo TCVN 5574 – 91 , đối với bê tông mác #400 , cáp căng trên bệ , bê tông được dưỡng hộ trong điều kiện bình thường s co = 500KG/cm2

2.3.2.7 Hao tổn ứng suất do từ biến nhanh ban đầu của bê tông :

Ứng suất này xuất hiện ngay khi thực hiện cắt cáp

Do s0/R= 0 , 6 nên hao tổn ứng suất nhanh tính theo công thức :

2.3.2.8 Hao tổn ứng suất do từ biến của bê tông sau quá trình chịu nén lâu dài

Trong quá trình đưa vào khai thác , ứng suất này sẽ xuất hiện Ứng suất này được tính theo công thức :

2

0 4584 /

2 2

2 5

4 3

1

/ 5084 4584

500

/ 1083 300

0 76 , 182 26 , 600

cm KG

tb co ht

k ht

= +

=

= + + +

=

s s

s

s s s s

s

Trang 31

24

Tổng hao tổn ứng suất :

2 2

1 ht 1083 5084 6167KG/cm

ht

s

2.3.3 Kiểm tra ổn định trong giai đoạn căng cốt thép :

Trong giao đoạn này , ngoại lực gồm có lực nén dọc N do tác dụng của cáp ứng suất trước và do trọng lượng bản thân dầm

· s ht : tổng các hao tổn ứng suất s ht = 6167KG/cm2

· s KT : Ứng suất kiểm tra s KT = 10100KG/cm2

· FT : diện tích cáp ứng lực trước

2

32 , 25 266 , 1

· Fb : diện tích bê tông dầm Fb = 3439 cm2

· RT : cường độ cáp RT = 10800KG/cm2

· FT : diện tích cốt thép FT = 25,32 cm2

Trang 32

Þ dầm ổn định trong giai đoạn căng cốt thép

2.3.4 Tính cường độ của tiết diện nghiêng trong giai đoạn khai thác :

Ta cần kiểm tra các tiết diện sau đây :

· Các tiết diện đi qua trục hoặc mép của gối cầu

· Tại các vị trí thay đổi tiết diện của bê tông

Để kiểm tra trong tiết diện nghiêng, ta cần phải xét đến tổng hình chiếu nội lực trong tiết diện nghiêng chiếu lên trục thẳng góc với trục cấu kiện, giá trị này cũng không nhỏ hơn lực cắt do ngoại lực tính toán gây ra

c

h b R

b

2 0

15

,

0

p q

h b R c

§ qd : nội lực tính toán trong cốt đai trên một đơn vị chiều dài

Cốt đai f12 , hai nhánh u td = 10cm

Trang 33

26

td

td t t

d

u

F R m

o mt =0,8 ( cốt đai cán nóng)

KG Q

cm c

cm KG q

b

d

3 , 38836 2

, 90

38 , 84 16 205 15 , 0

2 , 90 42

, 3 249 , 434

38 , 84 205 16 15 , 0

/ 249 , 434 10

4

2 , 1 14 , 3 2 2400 8 , 0

2 2

=

Þ

= -

Xét vế trái bất đẳng thức ta có :

· Q : lực cắt do nội lực tính toán = 38515 KG

· Q + p.c = 38515+3,42.90,2 = 38823 KG

Xét vế phải bất đẳng thức ta có :

KG

Q f m R f m R f

m

08 , 43302 3

, 38836 2

14 , 3 6 , 0 7 , 0 2400 4

sin 266 , 1 7 , 0

10800

.

sin

.

2 0

2 2

= +

+

=

+ +

Vậy ta có :

b tD td t TD TD T T

Tx

R p

Vậy cường độ xét trên mặt cắt nghiêng đảm bảo ổn định

2.3.5 Kiểm tra cường độ tiết diện thẳng góc với trục dầm theo momen tính toán

trong giai đoạn sử dụng :

Ở đây bỏ qua phần cốt thép thường và không bố trí cốt thép dự ứng lực ở phần chịu nén

Kiểm tra trường hợp tính toán : Giả sử trục trung hòa qua cánh dầm thì phải thỏa mãn điều kiện : (theo ví dụ tính toán cầu BTCT của TS Nguyễn Viết Trung trang 43)

d d c

c

u b h R F

· Ru : Cường độ tính toán chịu uốn của bê tông = 205 KG/cm2

· Rd2 : cường độ tính toán của cốt thép dự ứng lực ở giai đoạn sử dụng (=9100 KG/cm2)

Trang 34

27

· Fd : diện tích cốt thép dự ứng lực = 20.1,266 =25,32 cm2

· hc : chiều dày bản cánh trên của dầm

· bc : bề rộng bản cánh trên của dầm

Vế trái : 205.94.15,3 = 294831 KG

Vế phải : 9100.25,32 = 230412 KG

=> Trục trung hòa qua cánh dầm

Điều kiện cường độ là :

M m R u b c x h x÷ =[ ]M

ø

ư ç

è

-£

2

2 max

· x : chiều cao vùng chịu nén được xác định từ phương trình

cm x

F R x

b

957 11 94 205

32 , 25 9100

.

ø

ư ç

è

-=

Mmax = 234 , 475Tm<[ ]M = 244 , 746Tm

=> Dầm đạt cường độ

2.3.6 Kiểm tra độ võng giữa dầm do hoạt tải :

Độ võng của dầm được xác định theo công thức :

[ ]f I

E

l P f

td b

£

=

85 , 0

384

T

P= 0 , 18955 6 = 1 , 1373 / = 11 , 373 /

Trang 35

28

· l : chiều dài tính toán nhịp = 24,7 m = 2470 cm

· Eb : modun đàn hồi của bê tông : Eb=350000KG/cm2

· Itd : momen quán tính của tiết diện dầm =6395924 cm4

cm

6395924

350000

85 , 0

2470 373 , 11 384

Trang 36

CHƯƠNG 3 : CÁC LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU , TÍNH CẤP PHỐI BÊ TÔNG

29

CHƯƠNG 3 : CÁC LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU DÙNG CHO SẢN XUẤT, TÍNH CẤP PHỐI BÊ TÔNG

3.1 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA CÁC LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU

3.1.1 Cốt liệu nhỏ (Cát) :

Để sản xuất bê tông mác cao nên chọn loại cát vàng, cỡ hạt lớn nhưng không được lớn quá 5mm, module độ lớn từ 2,6 ¸ 3,3, thành phần hạt phải nằm trong phạm vi cho phép theo TCVN 1770 – 86 , và cường độ cát phải đạt yêu cầu ở mức ³ 1500 KG/cm2

Cát dùng để sản xuất phải đạt yêu cầu :

· Hàm lượng bụi bùn sét trong cát <3%

· Hàm lượng mica trong cát <1%

· Hàm lượng sunfat trong cát <1%

· Độ rỗng lớn nhất £ 38%

3.1.2 Cốt liệu lớn (Đá dăm 1x2) :

Đối với bê tông mác cao , cường độ Rn của đá rất quan trọng , thường phải lớn gấp hai lần so với cường độ bê tông , nghĩa là mác bê tông sản xuất là mác #400 thì cường độ của đá phải từ 800KG/cm2 trở lên , kích thước 1x2 ( nghĩa là lọt qua sàng 20mm nhưng sót lại trên sàn 10mm)

Cốt liệu đá khi đưa vào sử dụng phải được kiểm định theo tiêu chuẩn TCVN 1771 – 86

· Hàm lượng bụi bùn sét trong đá < 2%

· Hàm lượng mica trong đá <1%

· Hàm lượng sunfat trong đá <1%

· Độ hút nước Hp<2%

· RDA³ 800 KG/cm2

3.1.3 Xi măng:

Trang 37

30

Dầøm bê tông cốt thép DƯL đòi hỏi phải dùng bê tông Mác cao Do đó , xi măng phải có yêu cầu đặc biệt vì nó quyết định cấu trúc đá xi măng và sự kết dính cốt liệu trong bê tông

Với nhu cầu sản xuất của Poligone là sản xuất dầm cầu DƯL và trụ cầu với mác bê tông là #400 ta chọn xi măng Poocland mác #500

Xi măng khi đưa vào sản xuất phải được kiểm định tuân theo các tiêu chuẩn TCVN 2682 – 1999

Khi xi măng được tiếp nhận vào Poligone , khi bảo quản trong kho hay trước khi đưa vào sản xuất cần phải kiểm tra các chỉ tiêu sau :

· Xác định Ntc

· Xác định g0,g a

· Xác định độ mịn

· Xác định thời gian bắt đầu ninh kết và kết thúc ninh kết

· Xác định mác xi măng

3.1.4 Phụ gia siêu dẻo Sikamen NN (theo tiêu chuẩn ASTM C494 loại F):

Sikamen NN là chất siêu hóa dẻo được dùng để sản xuất bê tông cường độ cao có độ chảy lỏng lớn

· Cải thiện tính thi công 1 cách đáng kể

· Tăng tính thi công khi đổ bê tông cho cấu kiện có cốt thép dầy đặc

· Giảm khối lượng công việc dầm

· Ninh kết bình thường không bị trì hoãn

· Giảm đáng kể rủi ro phân tầng

Ngoài ra , Sikamen NN còn là tác nhân giảm nước đáng kể để đạt cường độ ban đầu và cuối cùng cao

· Giảm nước đến 30% tùy thuộc vào liều lượng phụ gia

· Sau 16 giờ cường độ chịu nén tăng 100%

· Cường độ sau 28 ngày tăng 40%

Thông số kỹ thuật của phụ gia Sikamen NN :

Trang 38

31

· Khối lượng riêng : g a = 1 , 18 ¸ 1 , 22g/cm3

· Gốc : Napthalene Formaldehyde Sulphonate

· Màu : nâu sậm

· Hàm lượng Chloride : không có

Bảng 3.1 : Thuộc tính của các thành phần nguyên vật liệu

CÁC TÍNH CHẤT Loại nguyên vật liệu

(g / cm3)

a

0 kg / dm g

Phụ gia Sikament NN 1,18¸1,22

Mác xi măng được xác định bằng phương pháp dẻo Cát và đá thỏa mãn yêu cầu qui phạm

Nguyên vật liệu chất lượng tốt

3.2 TÍNH TOÁN CẤP PHỐI BÊ TÔNG

3.2.1 Trường hợp không sử dụng phụ gia :

3.2.1.1 Lượng nước cần dùng cho 1 m3 bê tông :

Với độ sụt 3¸4 cm , Dmax = 30mm tra bảng lượng nước cần dùng cho 1 m3 bê tông [Tài liệu tham khảo 1] ta có lượng nước cần dùng : 180 lít

3.2.1.2 Xác định lượng xi măng cần dùng cho 1 m3 bê tông :

Sử dụng công thức tính toán cường độ của GS Bolomey – Skramataev :

÷ ø

ư ç

Trong đó :

· Rb : Mác bê tông yêu cầu Rb=400 KG/cm2

· RX : Mác xi măng RX = 500 KG/cm2

· X : Lượng xi măng dùng cho 1 m3 bê tông

· N : Lượng nước dùng cho 1 m3 bê tông

Trang 39

32

· A : Hệ số thực nghiệm phụ thuộc chất lượng cốt liệu và phương pháp xác định mác xi măng Với cốt liệu chất lượng tốt , mác xi măng được xác định bằng phương pháp dẻo, tra bảng ta có A=0,65 [phụ lục 1]

73 , 1 5 , 0 500 65 , 0

400 5

X

Vậy lượng xi măng dùng cho 1 m3 bê tông :

kg N

X

N

X = = 180 1 , 73 = 311 , 4

3.2.1.3 Xác định lượng cốt liệu lớn (đá dăm) cần dùng :

Khối lượng đá cần dùng cho 1 m3 bê tông được xác định theo công thức : Đ

D a D

D

r

g g

· a : Hệ số tăng thể tích của vữa xi măng, phụ thuộc vào :

o Lượng xi măng trong 1 m3 bê tông

o Loại bê tông ( đá dăm , sỏi)

o Độ lớn của cát

Với X=311,4 tra bảng[1] ta được a = 1 , 374

rD : Độ rỗng của đá

% 44

% 100 76 , 2

55 , 1 1

% 100

ø

ư ç

r

g g

76 , 2

1 55

, 1

44 , 0 374 , 1

+

=

3.2.1.4 Xác định lượng cát cần dùng cho 1m 3 bê tông :

Khối lượng cát cần dùng cho 1 m3 bê tông được xác định theo công thức :

kg N

D X

a Da

a

X a

72 , 618 6 , 2 180 76

, 2

16 , 1329 1

, 3

4 , 311 1000

û

ù ê

ë

é

÷ ø

ư ç

è

-= ú

ú û

ù ê

è

ỉ

+ + -

g g

Trang 40

16 , 1329 : 4 , 311

72 , 618 : 4 , 311

180 : 4 , 311

4 , 311 :

:

X

D X

C X

X

Da a

16 , 1329 6

, 2

72 , 618 1

, 3

4 ,

=

3.2.2 Trường hợp có sử dụng phụ gia siêu dẻo :

· Sử dụng phụ gia siêu dẻo Sikamen NN

· Liều dùng : 1lít / 100 kg xi măng = 0,01 lít / 1 kg xi măng

· Lượng nước giảm tính toán : 15%

Ta có :

- Lượng nước thực tế cần dùng : 0 , 85 180 = 153 lít

Do khi sử dụng phụ gia nên lượng nước giảm dẫn đến lượng xi măng dùng cho

1 m3 bê tông cũng giảm nhằm đảm bảo tỉ lệ

N

X

- Lượng xi măng cần dùng :

kg N

Định dạng
Số trang	133
Dung lượng	819,73 KB