mét sè bµi to¸n khi øng dông mét sè bµi to¸n khi øng dông mét sè bµi to¸n khi øng dông mét sè bµi to¸n khi øng dông ph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐpph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐpph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐpph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐp cho nh÷ng cÊu kiÖn tÊmcho nh÷ng cÊu kiÖn tÊmcho nh÷ng cÊu kiÖn tÊmcho nh÷ng cÊu kiÖn tÊm,,,, b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng

PGS.TS §inh Quang C−êng ViÖn X©y dùng C«ng tr×nh biÓn Tr−êng §¹i häc X©y dùng

Tãm t¾t: Bµi b¸o nµy giíi thiÖu tãm t¾t ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n thùc hµnh ®Ó kiÓm tra c¸c liªn kÕt ®¶m b¶o sù lµm viÖc toµn khèi gi÷a tÊm l¾p ghÐp (dïng lµm cèp pha bª t«ng) víi phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç khi øng dông ph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐp cho nh÷ng cÊu kiÖn tÊm hoÆc b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng b»ng bª t«ng cèt thÐp.

Summary: This paper deals breafly with the practical solution of some problems for checking joints between the precast concrete formwork and cast-in-situ concrete structures with plate shap. Some problems in applying the semi -assembling technology used for plate element of concrete structures.

1. §Æt vÊn ®Ò

C¸c kÕt cÊu bª t«ng nhÞp lín cã ®é dµy lín khi thi c«ng cã thÓ ®−îc chia thµnh hai phÇn. Mét phÇn ®−îc chÕ t¹o trong nhµ m¸y, ®em l¾p ghÐp vµ sö dông lµm cèp pha ®Ó thi c«ng (gäi lµ tÊm bª t«ng l¾p ghÐp). PhÇn cßn l¹i ®−îc ®æ bª t«ng t¹i c«ng tr−êng. ViÖc lµm nh− trªn ®−îc gäi lµ ph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐp [7]. §èi víi ph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐp, viÖc cÊu t¹o kÕt cÊu vµ tÝnh to¸n kiÓm tra ®Ó ®¶m b¶o sù lµm viÖc toµn khèi gi÷a phÇn bª t«ng l¾p ghÐp vµ phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç nh− mét tiÕt diÖn liªn hîp lµ quan träng.

2. Nh÷ng yªu cÇu ®èi víi tÊm bª t«ng l¾p ghÐp khi dïng lµm cèp pha dïng trong ph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐp

TÊm bª t«ng l¾p ghÐp ph¶i ®−îc cÊu t¹o ®¸p øng c¸c yªu cÇu sau:

Yªu cÇu 1: KÝch th−íc cña tÊm l¾p ghÐp ph¶i phï hîp víi søc n©ng cña cÇn cÈu

Yªu cÇu 2: §¶m b¶o ®é bÒn cña tÊm l¾p ghÐp trong qu¸ tr×nh thi c«ng.

Yªu cÇu 3: §¶m b¶o sù lµm viÖc cña tÊm l¾p ghÐp víi phÇn bª t«ng ®æ sau nh− mét khèi liªn hîp.

§Ó ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu trªn ®©y, cÇn gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò sau:

VÊn ®Ò 1: TÊm l¾p ghÐp kh«ng bÞ gÉy khi cÈu cÈu l¾p vµo vÞ trÝ l¾p ghÐp.

VÊn ®Ò 2: TÊm l¾p ghÐp kh«ng bÞ gÉy khi chÞu t¶i trong qu¸ tr×nh thi c«ng (lµm cèp pha).

VÊn ®Ò 3: MÆt tiÕp gi¸p gi÷a mÆt trªn cña tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç kh«ng bÞ tr−ît qua nhau.

VÊn ®Ò 4: Mèi nèi −ít gi÷a tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç kh«ng bÞ ph¸ ho¹i.

2

3. Nguyªn lý tÝnh to¸n kÕt cÊu tÊm cèp pha bª t«ng sµn

ViÖc ®¶m b¶o yªu cÇu 1 kh«ng khã kh¨n nÕu biÕt lo¹i cÈu sÏ sö dông ®Ó l¾p ghÐp vµ s¬ ®å kÕt cÊu chung cña hÖ dÇm sµn, do vËy môc nµy chØ tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu 2 vµ 3 tøc lµ nghiªn cøu gi¶i quyÕt bèn vÊn ®Ò nh− ®· nªu ë môc 2 cña bµi b¸o nµy. Bèn vÊn ®Ò cÇn gi¶i quyÕt sÏ ®−îc thùc hiÖn d−íi d¹ng c¸c bµi to¸n tõ bµi to¸n 1 ®Õn bµi to¸n 4 d−íi ®©y.

3.1 Bµi to¸n 1: TÊm l¾p ghÐp kh«ng bÞ gÉy khi cÈu vµo vÞ trÝ l¾p ghÐp (h×nh 1)

S¬ ®å kÕt cÊu: TÊm l¾p ghÐp ®−îc tÝnh nh− mét b¶n máng treo t¹i c¸c ®iÓm mãc cÈu. NÕu ®é dèc cña d©y mãc cÈu so víi ph−¬ng ngang lín h¬n 60 ®é, cã thÓ coi c¸c ®iÓm treo lµ th¼ng ®øng vµ bá qua thµnh phÇn lùc nÐn ngang tÊm do d©y cÈu t¸c dông.

S¬ ®å t¶i träng: T¶i träng ph©n bè ®Òu t¸c dông lªn tÊm l¾p ghÐp lµ träng l−îng b¶n th©n cña tÊm, cã kÓ tíi hÖ sè ®éng k = 1,5.

γ= 2. . ( / )g h k kG m (1)

Trong ®ã: γ: Träng l−îng riªng cña vËt liÖu tÊm bª t«ng cèt thÐp γ= 2500 kG/m3.

h: BÒ dµy cña tÊm l¾p ghÐp (m).

Tõ s¬ ®å kÕt cÊu vµ s¬ ®å t¶i träng, viÖc x¸c ®Þnh néi lùc trong tÊm l¾p ghÐp ®−îc tiÕn hµnh theo ph−¬ng ph¸p th«ng th−êng - cã thÓ dïng c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh kÕt cÊu hoÆc tra b¶ng ®Ó x¸c ®Þnh néi lùc trong tÊm.

Tõ biÓu ®å m« men (M) vµ biÓu ®å lùc c¾t (Q) x¸c ®Þnh néi lùc tÝnh to¸n Mmax, Mmin , Qmax (theo c¶ hai ph−¬ng) dïng kiÓm tra ®é bÒn cña tÊm l¾p ghÐp theo cÊu kiÖn chÞu uèn.

C−êng ®é chÞu nÐn vµ c−êng ®é chÞu kÐo cña bª t«ng lóc nµy ph¶i x¸c ®Þnh theo tuæi cña bª t«ng (t) ngµy:

= =( ) 28 28

lg( )0,7 lg( )

lg(28)t

tR R R t (2)

Trong ®ã: R(t): C−êng ®é bª t«ng ë tuæi t ngµy (lµ c−êng ®é tiªu chuÈn); R(28): C−êng ®é tiªu chuÈn cña bª t«ng ë tuæi 28 ngµy; t: Tuæi cña bª t«ng (ngµy).

Tõ R(t) sÏ suy ra c−êng ®é tÝnh to¸n theo quy ®Þnh cña quy ph¹m [6].

- Th«ng th−êng líp bª t«ng b¶o vÖ cña l−íi thÐp lµ 20mm, do vËy cÇn chó ý tíi chiÒu cao lµm viÖc cña tiÕt diÖn ho khi tÝnh cÊu kiÖn chÞu uèn theo m« men ©m hay d−¬ng. Cã thÓ x¸c ®Þnh gÇn ®óng ho nh− sau:

Víi m« men ©m: = +0 (2 ) ( )h d cm (3)

Víi m« men d−¬ng: = − +0 (2 ) ( )h h d cm (4)

Trong ®ã: h: BÒ dµy cña tÊm; ho: ChiÒu cao lµm viÖc cña tiÕt diÖn; d: §−êng kÝnh cèt thÐp cña l−íi.

- KiÓm tra ®iÒu kiÖn chÞu c¾t cña bª t«ng:

<max ( ) 0t k tQ K R bh (5)

Trong ®ã: Kt=0,8 (tÝnh theo b¶n ®Æc); b: BÒ réng d¶i tÝnh, b=100cm; R k(t): C−êng ®é chÞu kÐo tÝnh to¸n cña bª t«ng ë tuæi (t) ngµy; hO: X¸c ®Þnh theo gi¸ trÞ min cña hO theo c«ng thøc (3), (4).

H×nh 1. S¬ ®å tÝnh bµi to¸n 1

3.2 Bµi to¸n 2: TÊm l¾p ghÐp kh«ng bÞ gÉy khi chÞu t¶i träng trong qu¸ tr×nh thi c«ng thay cho tÊm cèp pha sµn (h×nh 2).

S¬ ®å kÕt cÊu: TÊm l¾p ghÐp ®−îc tÝnh nh− mét dÇm liªn tôc (c¾t d¶i 1 mÐt) víi gèi tùa t¹i c¸c vÞ trÝ gèi ®ì (xµ gå ®ì vµ cét chèng).

S¬ ®å t¶i träng: T¶i träng ph©n bè ®Òu trªn tÊm l¾p ghÐp bao gåm:

- Träng l−îng b¶n th©n cña tÊm l¾p ghÐp.

γ= 21 . . ( / )g h n kG m (6)

Trong ®ã: γ: Träng l−îng riªng cña bª t«ng cèt thÐp = 2500 kG/m3; h: BÒ dµy cña tÊm l¾p ghÐp (m); n: HÖ sè v−ît t¶i, n = 1,1.

- Träng l−îng cña bª t«ng −ít vµ cèt thÐp ph©n bè trªn tÊm l¾p ghÐp:

γ= 22 2. . ( / )g h n kG m (7)

Trong ®ã: h2: BÒ dµy phÇn sµn cßn l¹i, h2 = hs- h (m); hs: BÒ dµy tæng céng cña tiÕt diÖn liªn hîp (m); n: HÖ sè v−ît t¶i, n = 1,3.

- Ho¹t t¶i ng−êi: ph©n bè theo hai tr−êng hîp: xen kÏ c¸ch mét nhÞp bá mét nhÞp vµ ph©n bè trªn tÊm l¾p ghÐp, lùa chän tÝnh to¸n víi tæ hîp nguy hiÓm.

= 23 . ( / )cg p n kG m (8)

Trong ®ã: pC: Ho¹t t¶i tiªu chuÈn, PC = 75 kG/m2; n: HÖ sè v−ît t¶i, n = 1,3.

ViÖc x¸c ®Þnh néi lùc trong tÊm l¾p ghÐp; x¸c ®Þnh c¸c néi lùc tÝnh to¸n Mmax, M min, Qmax; x¸c ®Þnh c−êng ®é chÞu nÐn, chÞu kÐo cña bª t«ng; x¸c ®Þnh chiÒu cao ho khi tÝnh cÊu kiÖn chÞu uèn theo m« men ©m hay d−¬ng,... ®Ó kiÓm tra ®iÒu kiÖn bÒn cña tÊm l¾p ghÐp theo cÊu kiÖn chÞu uèn vµ chÞu c¾t ®−îc tiÕn hµnh gièng nh− ®· tr×nh bÇy ë bµi to¸n 1 trong bµi b¸o nµy.

4

H×nh 2. S¬ ®å tÝnh bµi to¸n 2

3.3 Bµi to¸n 3: MÆt tiÕp gi¸p gi÷a mÆt trªn cña tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç kh«ng bÞ tr−ît qua nhau (h×nh 3).

Tõ biÓu ®å bao lùc c¾t Q khi gi¶i theo s¬ ®å kÕt cÊu ban ®Çu, x¸c ®Þnh ®−îc lùc c¾t lín

nhÊt trong tÊm l¾p ghÐp Qmax. øng suÊt tiÕp τ do Qmax g©y ra t¹i mÆt tiÕp xóc gi÷a tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç theo c«ng thøc:

)/( 2max cmkGJb

SQ=τ (9)

Trong ®ã: Qmax: Gi¸ trÞ lùc c¾t max trong tÊm l¾p ghÐp (kG); S: M« men tÜnh cña tiÕt diÖn tÊm l¾p ghÐp lÊy ®èi víi trôc trung hoµ cña tiÕt diÖn liªn hîp. Víi tiÕt diÖn ch÷ nhËt cã: = − 30.5 ( ), ( )sS bh h h cm (10)

Trong ®ã: h - BÒ dµy tÊm l¾p ghÐp (cm); hS - BÒ dÇy tæng céng cña b¶n sµn lµ tiÕt diÖn liªn hîp (cm); b - BÒ réng tiÕt diÖn (cm); J: M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn liªn hîp (cm4).

=3

4( )12

sbhJ cm (11)

C«ng thøc x¸c ®Þnh τ cã thÓ biÕn ®æi rót gän thµnh:

τ −= 2max6 ( )

( / )sss

Q h h hkG cm

bh (12)

NÕu bè trÝ thÐp chê 3 víi l−íi bè trÝ trªn diÖn tÝch a1a2 (h×nh 3), ®Ó thiªn vÒ an toµn coi øng suÊt tiÕp τ lµ ph©n bè ®Òu trªn diÖn tÝch mÆt a1a2 th× lùc tr−ît T - lµ hîp lùc cña τ trªn diÖn tÝch ®ang xÐt - ®−îc tÝnh nh− sau:

τ= 1 2 ( )T a a kG (13)

Chèng lùc tr−ît T nµy sÏ cã ba thµnh phÇn:

- Lùc ma s¸t gi÷a mÆt tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn sµn ®æ t¹i chç: T1

- Kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña c¸c gê bª t«ng t¹o tr−íc ë tÊm l¾p ghÐp: T2

- Kh¶ n¨ng chÞu c¾t cña cèt thÐp chê - thÐp sè 3: T3

=3 ( )c c cT n f R kg (14)

Trong ®ã: nC: Sè nh¸nh cña thÐp chê, (®èi víi thÐp chê cÊu t¹o nh− h×nh 3 cã nC = 2); fC: DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mét nh¸nh thÐp chê, (cm2); RC: C−êng ®é chÞu c¾t tÝnh to¸n cña thÐp chê, (kG/cm2).

§iÒu kiÖn cña bµi to¸n 3 lµ: T ≤ T1 + T2 + T3 (15)

Thiªn vÒ an toµn, coi thµnh phÇn T3 chÞu toµn bé T sÏ rót ra ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o cña bµi to¸n 3 lµ:

τ≤ ⇒ ≤3 1 2 c c cT T a a n f R (16)

3.4 Bµi to¸n 4: Mèi nèi −ít gi÷a tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn bª t«ng ®æ t¹i chç kh«ng

bÞ ph¸ ho¹i (h×nh 4).

Mèi nèi gi÷a hai tÊm l¾p ghÐp vµ phÇn sµn ®æ t¹i chç - cã hai d¹ng:

D¹ng 1: T¹i vÞ trÝ mµ biÓu ®å bao m« men kh«ng xuÊt hiÖn m« men d−¬ng (m« men c¨ng thí d−íi). Hai tÊm l¾p ghÐp kÒ nhau sÏ ®−îc ghÐp c¸ch nhau mét kho¶ng hë ∆ ~ 10mm lµ kho¶ng hë dung sai l¾p ghÐp. Ngoµi c¸c cèt thÐp ®· cã ë tÊm l¾p ghÐp vµ thÐp líp trªn cña sµn, t¹i kho¶ng hë sÏ ®−îc bæ sung thªm l−íi thÐp theo cÊu t¹o ®Æt t¹i mÆt trªn cña tÊm l¾p ghÐp; th−êng dïng l−íi thÐp nhãm AI hoÆc AII, d = 8 - 10mm, l−íi « vu«ng a x a ~ 200x200mm, vµ bÒ réng l−íi ~ 600mm ®Æt ®èi xøng qua kho¶ng hë gi÷a hai tÊm l¾p ghÐp.

D¹ng 2: T¹i vÞ trÝ mµ biÓu ®å bao m« men cã xuÊt hiÖn m« men d−¬ng (m« men c¨ng thí d−íi), nh−ng gi¸ trÞ m« men d−¬ng kh«ng lín. Hai tÊm l¾p ghÐp kÒ nhau sÏ ®−îc ghÐp c¸ch nhau mét kho¶ng hë ∆ ~ 300 - 500mm lµ kho¶ng hë ®Ó ®¶m b¶o chøa ®−îc neo thÐp chê gi÷a hai tÊm. ThÐp chê cña hai tÊm sÏ ®−îc neo vµo vïng hë ∆ víi chiÒu dµi neo ln ≥ 40d (d lµ ®−êng kÝnh cña thanh thÐp cÇn neo), thÐp chê ph¶i ®−îc tÝnh to¸n ®Ó chÞu ®−îc m« men d−¬ng t¹i vÞ trÝ ®Æt thÐp. Ngoµi c¸c cèt thÐp ®· cã ë tÊm l¾p ghÐp vµ thÐp líp trªn cña sµn, cÇn ph¶i bæ sung thªm cèt thÐp däc theo m¹ch ghÐp gi÷a hai tÊm l¾p ghÐp, thÐp nµy dïng ®Ó liªn kÕt víi thÐp chê tõ tÊm l¾p ghÐp thµnh mét l−íi thÐp. ThÐp däc bæ sung cÇn cã cïng m¸c thÐp víi thÐp chê vµ ®−îc tÝnh to¸n theo m« men d−¬ng theo ph−¬ng cña m¹ch ghÐp hai tÊm l¾p ghÐp.

H×nh 4. S¬ ®å tÝnh bµi to¸n 4 H×nh 3. S¬ ®å tÝnh bµi to¸n 3

6

Nh− vËy cèt thÐp chê trong tÊm l¾p ghÐp ph¶i ®−îc tÝnh to¸n ®Ó chÞu ®−îc thµnh phÇn m« men d−¬ng Mmax xuÊt hiÖn ë trong vïng tÊm ®ã (d¹ng 2), chiÒu cao tiÕt diÖn kÕt cÊu lµ bÒ dµy cña b¶n sµn liªn hîp. Bµi to¸n 4 chØ ®Æt vÊn ®Ò tÝnh mèi nèi mµ t¹i ®ã xuÊt hiÖn thµnh phÇn m« men d−¬ng trong vïng mèi nèi −ít.

Gäi MO lµ m« men d−¬ng lín nhÊt trong vïng mèi nèi −ít, viÖc ph©n chia tÊm l¾p ghÐp trong hÖ sµn th−êng chän ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu 1, do vËy ta cã:

Mo < max ( M max1, Mmax2 ) (17)

Trong ®ã M max1, Mmax2 lµ m« men d−¬ng lín nhÊt xuÊt hiÖn ë trong hai tÊm l¾p ghÐp sÏ ®−îc nèi, viÖc gi¶i bµi to¸n 4 lµ kiÓm tra thÐp theo ®iÒu kiÖn chÞu uèn víi MO vµ thÐp chê tõ hai tÊm l¾p ghÐp sÏ nèi, ®ång thêi kiÓm tra bæ sung viÖc neo thÐp t¹i vïng cã mèi nèi.

4. KÕt luËn

ViÖc ®Æt vµ nªu ph−¬ng ph¸p gi¶i bèn vÊn ®Ò th«ng qua viÖc gi¶i bèn bµi to¸n nh− trªn ®©y lµ c¸ch tÝnh gÇn ®óng mµ c¸c kü s− thiÕt kÕ cã thÓ ¸p dông ®Ó kiÓm tra c¸c cÊu kiÖn b¸n l¾p ghÐp. ViÖc x¸c ®Þnh néi lùc cña c¸c cÊu kiÖn cã thÓ thùc hiÖn theo c¸ch th«ng th−êng hoÆc sö dông néi lùc tõ kÕt qu¶ tÝnh cña c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh kÕt cÊu th«ng dông.

- C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n cña c¸c bµi to¸n nªu trong bµi b¸o nµy ®· ®−îc nhãm t¸c gi¶ [7] øng dông ®Ó thiÕt kÕ thi c«ng cho toµ nhµ v¨n phßng 13 tÇng t¹i Thanh §a, Thµnh phè Hå ChÝ Minh b»ng ph−¬ng ph¸p b¸n l¾p ghÐp. C«ng tr×nh ®· ®−îc thi c«ng vµ ®· bµn giao ®−a vµo sö dông.

- §Ó cã thÓ chñ ®éng tÝnh to¸n thiÕt kÕ øng dông réng r·i c¸ch ®Æt vÊn ®Ò nh− c¸c bµi to¸n nªu trªn ®©y, cÇn thiÕt ph¶i tiÕp tôc nghiªn cøu thùc nghiÖm ®Ó kh¼ng ®Þnh vÒ ®é bÒn cña c¸c mèi nèi.

Tµi liÖu tham kh¶o

1. Australia Standard - AS - 2327.1-1980;

2. Brististh Standard - BS449;

3. C. DALE BUCKNER and IVAN M. VIEST - Composite Construction in Steel and Concrete - Engineering Foundation Conference held on Campus of New England College in Henniker, June 7-12/1987;

4. LLOYD. C. P. YAM - Design of Composite Steel-Concrete Structures - Head of Structural Design Division Building Research Station Garston - UK-1981;

5. P.R.KNOWLES - Lecture in Civil Engineering University of Sersey - Composite Steel and Concrete Construction - London -1973;

6. Tiªu chuÈn thiÕt kÕ 5574-91 - KÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp;

7. Hoµng ThiÖn Toµn (chñ tr×), §inh Quang C−êng, H¸n §×nh ót, D−¬ng Thanh Quúnh - Nghiªn cøu øng dông tÊm cèp pha bª t«ng cho nh÷ng cÊu kiÖn tÊm hoÆc b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng - §Ò tµi Nghiªn cøu khoa häc cÊp Bé - M· sè B2001-34-14, 2001;

8. §inh Quang C−êng - øng dông tÊm cèp pha bª t«ng vµ ph−íng ph¸p b¸n l¾p ghÐp cho cÊu kiÖn tÊm hoÆc b¶n trong kÕt cÊu x©y dùng, T¹p chÝ X©y dùng sè 9 n¨m 2005.