Nguyên tắc bố trí cốt thép DƯL Trong dầm giản đơn

- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

Đ3.3.Nguyên tắc bố trí cốt thép DƯL
Trong dầm giản đơn
3.3.2.4. Xác định toạ độ các bó cáp DƯL trên mặt đứng.
a. Các hình thức bố trí cáp DƯL trên mặt đứng.
- Tại mặt cắt giữa nhịp các bó cáp DƯL đợc đặt thẳng. Tuy nhiên tại các mặt cắt gần
gối để tăng cờng khả năng chịu cắt trên mặt cắt nghiêng, đồng thời để đảm bảo có thể
bố trí đợc các đầu neo tại đầu dầm thì các bó cáp DƯL đợc kéo xiên lên.
- Có thể chọn một trong hai hình thức bố trí cốt thép DƯL uốn xiên:
+ Các bó cáp DƯL đợc uốn xiên lên đầu dầm bằng đờng gấp khúc. Biện pháp
này thờng chỉ áp dụng đối với dầm kéo trớc vì khi đó không bố trí đặt các ống
ghen nên việc định vị các bó cáp DƯL theo đờng cong là rất khó và phải bố trí rất
nhiều kẹp định vị.
+ Các bó cáp DƯL đợc uốn xiên và vuốt tròn bằng đờng cong có bán kính R.
Biện pháp này thờng áp dụng đối với dầm BTCT kéo trớc khi đó các bó cáp DƯL
đợc căng trên bệ và dùng neo định vị ngang nhng biện pháp này cũng có thể áp
dụng đối với dầm BTCT kéo sau trên bêtông khi đó sẽ giảm đợc độ phức tạp khi
bố trí ống ghen và mất mát ứng suất do ma sát.
+ Các bó cáp DƯL đợc uốn xiên theo đờng cong parabol. Biện pháp này chỉ
đợc áp dụng đối với dầm BTCT căng sau. Nhợc điểm chính của biện pháp này
là việc bố trí ống ghen sẽ phức tạp hơn biện pháp dùng đờng cong tròn.
b. Bố trí cốt thép DƯL theo đờng gấp khúc.
- Trong dầm BTCT DƯL thi công theo công nghệ căng trớc không sử dụng các ống
ghen để định vị cho cốt thép DƯL nên các bó cốt thép DƯL thờng đợc bố trí theo
đờng gấp khúc.
xu1>0,2L
>2m
xu2 xu2
Ltt

L
xu1>0,2L
>2m

Hình: Sơ đồ bố trí cốt thép DƯL theo đờng gấp khúc
- Số lợng điểm uốn của các bó cáp DƯL:
+ Đối với dầm có chiều dài L

18m thờng bố trí 2 điểm uốn.
+ Đối với dầm có chiều dài L>18m thờng bố trí 4 điểm uốn.
- Vị trí của các điểm uốn:
+ Các điểm uốn đợc xác định căn cứ vào biểu đồ bao mômen trên cơ sở sau khi
uốn cốt thép DƯL thì tại mặt cắt bắt đầu uốn cốt thép tính đến đầu dầm vẫn đảm
bảo khả năng chịu lực.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
1
- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

+ Điểm uốn đầu tiên phải bố trí cách đầu dầm một đoạn là x
u1
0,2L.
+ Các điểm uốn tiếp theo bố trí cách nhau tối thiểu là 2m để đảm bảo các bó cốt
thép DƯL không gây ảnh hởng đến nhau và thuận tiện trong quá trình thi công.
c. Bố trí các bó cáp DƯL theo đờng thẳng v vuốt bằng đờng cong tròn.
- Sơ đồ bố trí:
y
O
x

2
3
1
D
TD
TC

R
R
O'

- Mỗi bó cáp DƯL gồm 3 đoạn:
+ Đoạn 1: Đoạn xiên tại đầu dầm.
+ Đoạn 2: Đoạn cong tròn nối tiếp giữa 2 đoạn thẳng.
+ Đoạn 3: Đoạng thẳng nằm ngang.
- Các yếu tố hình học của phơng trình đờng cáp:
+ Bán kính cung tròn:
(
)
mR 203
ữ
=
=> thờng chọn R = 10m
+ Góc uốn:
u
dneo
x
yy
tg

=

=>









=
u
dneo
x
yy
arctg


+ Chiều dài đoạn tiếp tuyến:
2
.

tgRT =

+ Chiều dài đờng cong tròn vuốt nối:

.RK

=

+ Chiều dài đờng cáp tính từ mặt cắt L/2 đến đầu dầm:

TKx
L
x
L
u
u
d
.2
2cos
+






+=


+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm đầu:


cos.Txx
uTD

=

+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối:

Txx
uTC
+
=

- Phơng trình đoạn 1:
+ Phơng trình tổng quát: y = ax + b
+ Hệ số a:
u
neod
x
yy
a

=

+ Hệ số b:
neo
yb
=

- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
2
- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

=> Phơng trình đoạn 1:
neo
u
neod
yx
x
yy
y +

= .

- Phơng trình đoạn 2:
dTC
yxxRRy +=
22
)(
- Phơng trình đoạn 3:
d
yy =
Trong đó:
+ x
u
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí điểm uốn.
+ x
TD
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm đầu.
+ x
TC
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối.
+ R: Bán kính đờng cong tròn vuốt nối.

+ T: Chiều dài đoạn tiếp tuyến.
+

: Góc uốn.
+ y
d
: Khoảng cách từ đáy dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt giữa nhịp.
+ y
neo
: Khoảng cách từ đáy dầm đến vị trí điểm neo tại đầu dầm.
+ a
neo
: Khoảng cách từ mép trên của dầm đến vị trí điểm neo tại đầu dầm.
+ L
d
: Chiều dài đờng cáp từ đầu dầm đến mặt cắt L/2.
+ x: Khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt bất kì.
+ y: Khoảng cách từ đáy dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt bất kì.
- Khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp DƯL đến đáy dầm tại mặt cắt bất kì:

.ii
o
d
ya
y
A
=


Trong đó:

+ y
i
: Khoảng cách từ bó cáp thứ i đến đáy dầm.
+ a
i
: Diện tích bó cáp thứ i.
+ A
d
: Tổng diện tích các bó cáp DƯL.
d. Bố trí cốt thép DƯL theo đờng cong Parabol.
- Sơ đồ bố trí:
y
O
x
1
2
Đờng cong Parabol
Đờng thẳng

Hình: Bố trí cốt thép DƯL theo đờng cong parabol
- Mỗi bó cáp DƯL gồm 2 đoạn:
+ Đoạn 1: Đoạn cong parabol tại đầu dầm.
+ Đoạn 2: Đoạng thẳng nằm ngang.
- Phơng trình đoạn 1:
- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
3
- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
4
+ Phơng trình tổng quát: y = ax
2
+ bx + c
+ Hệ số a:
2
3.
neo d
u
yy
a
x

=

+ Hệ số b:
4( )
3.
dneo
u
yy
b
x

=

+ Hệ số c:
neo

cy
=


=> Phơng trình đoạn 1:
2
2
4( )

33
neo d d neo
neo
uu
yy yy
yx x
xx
y


=+ +
với
u
x
x


- Phơng trình đoạn 2:
d
yy
=

với
u
x
x

Trong đó:
+ x
u
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí điểm uốn.
+ y
d
: Khoảng cách từ đáy dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt giữa nhịp.
+ y
neo
: Khoảng cách từ đáy dầm đến vị trí điểm neo tại đầu dầm.
+ a
neo
: Khoảng cách từ mép trên của dầm đến vị trí điểm neo tại đầu dầm.
+ L
d
: Chiều dài đờng cáp từ đầu dầm đến mặt cắt L/2.
+ x: Khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt bất kì.
+ y: Khoảng cách từ đáy dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt bất kì.
- Góc uốn của bó cáp tính từ đầu neo đến mặt cắt đang xét:
2
2( ) 4( )
'.
33
neo d d neo
uu

yy yy
tg y x
xx


== +
=>
arctg


=

- Chiều dài của bó cáp tính từ điểm neo đến mặt cắt đang xét:
+ Để xác định chiều dài của đờng cáp DƯL tính từ đầu neo đến mặt cắt x bất kì
thì ta phải tính theo phơng pháp gần đúng.
+ Chia khoảng cách x thành n khoảng bằng nhau, nếu số khoảng chia n càng
nhiều thì kết quả tính sẽ càng chính xác, thông thờng ta nên chia x thành 100
khoảng, khi đó chiều dài mỗi khoảng chia là:
x
x
n

=

+ Xác định tung độ của bó cáp tại các điểm chia:

(
)
1
y

fx= ;
()
2
y
fx x=;
(
)
3
2
y
fx x
=
;
[
]
(
)
1
n
yfxn x
=

+ Xác định hiệu tung độ các bó cáp tại các điểm lân cận nhau:

=
;
=
;
121
yyy

23
yyy
343
yyy
2

=
;
(1) (1)nnn
yyy



=

+ Tính chiều dài đờng cáp trên từng khoảng chia:

22
11
x
y
l=+
;
22
22
x
y
l=+
;
22

33
x
y
l

=+
;
22
(1) (1)nxy
l
n


=+

+ Tổng chiều dài đờng cáp tính từ đầu neo đến mặt cắt đang xét là:
(1)
1
n
di
i
Ll

=
=



- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

- Khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp DƯL đến đáy dầm tại mặt cắt bất kì:

.ii
o
d
y
a
y
A
=


Trong đó:
+ y
i
: Khoảng cách từ bó cáp thứ i đến đáy dầm.
+ a
i
: Diện tích bó cáp thứ i.
+ A
d
: Tổng diện tích các bó cáp DƯL.
3.3.3. Bố trí cốt thép DƯL trên mặt bằng của dầm.
- Để có thể uốn xiên đợc các bó cáp DƯL trên mặt đứng thì các bó cáp DƯL phải đợc
uốn xiên về tim dầm trên mặt bằng. Hình thức uốn cáp chủ yếu là bằng các đờng
thẳng nối tiếp bằng đờng cong tròn.
- Sơ đồ bố trí:
z
x

R
O'

TD1
D1
TC1
TD2
D2
TC2

5
4
3
2
1
R

- Mỗi bó cáp DƯL gồm 5 đoạn:
+ Đoạn 1: Đoạn thẳng nằm nằm đúng tim dầm.
+ Đoạn 2: Đoạn cong tròn nối tiếp giữa 2 đoạn thẳng.
+ Đoạn 3: Đoạng thẳng xiên chuyển hớng.
+ Đoạn 4: Đoạn cong tròn nối tiếp giữa 2 đoạn thẳng.
+ Đoạn 5: Đoạng thẳng nằm lệch tim dầm.
- Các yếu tố hình học của phơng trình đờng cáp:
+ Bán kính cung tròn:
(
)
mR 203
ữ

=
=> thờng chọn R = 10m
+ Góc uốn:
12 uu
d
xx
z
tg

=

=>









=
12 uu
d
xx
z
arctg


+ Chiều dài đoạn tiếp tuyến:

2
.

tgRT =

- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
5
- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

+ Chiều dài đờng cong tròn vuốt nối:

.RK
=

+ Chiều dài đờng cáp tính từ mặt cắt L/2 đến đầu dầm:

TKx
L
xx
xL
u
uu
ud
42
2cos
2
12
1

+






+

+=


+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm đầu 1:

Txx
uTD

=
11

+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối 1:


cos.
11
Txx
uTC
+
=

+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm đầu 2:


cos.
22
Txx
uTD

=

+ Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối 2:

Txx
uTC
+
=
22

- Phơng trình đoạn 1: 0=z
- Phơng trình đoạn 2:
()






=
2
1

2
TD
xxRRz
Trong phơng trình trên lấy dấu (+) nếu bó cáp ở bên phải trục tim dầm và lấy dấu
(-) nếu bó cáp ở bên trái trục tim dầm.
- Phơng trình đoạn 3:
+ Phơng trình tổng quát: z = ax + b
+ Hệ số a:
12 uu
d
xx
z
a

=

+ Hệ số b:
12
1
.
uu
du
xx
zx
b


=

=> Phơng trình đoạn 3:

()
1
12
.
u
uu
d
xx
xx
z
z

=


- Phơng trình đoạn 4:
()






=
2
2
2
xxRRzz
TCd

Trong phơng trình trên lấy dấu (-) nếu bó cáp ở bên phải trục tim dầm và lấy dấu
(+) nếu bó cáp ở bên trái trục tim dầm.
- Phơng trình đoạn 5:
d
zz =
Trong đó:
+ x
u1
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí điểm uốn 1.
+ x
u2
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí điểm uốn 2.
+ x
TD1
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm đầu 1.
+ x
TC1
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối 1.
+ x
TD2
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm đầu 2.
+ x
TC2
: Khoảng cách từ đầu dầm đến vị trí tiếp điểm cuối 2.
- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
6
- Chơng 3: Cầu BTCT DƯL - Bi giảng cầu BTCT F
1

+ R: Bán kính đờng cong tròn vuốt nối.
+ T: Chiều dài đoạn tiếp tuyến.
+

: Góc uốn.
+ z
d
: khoảng cách từ bó cáp đến trục tim dầm tại mặt cắt giữa nhịp.
+ L
d
: Chiều dài đờng cáp từ đầu dầm đến mặt cắt L/2.
+ x: Khoảng cách từ đầu dầm đến mặt cắt bất kì.
+ z: Khoảng cách từ trục tim dầm đến tim bó cáp tại mặt cắt bất kì.
- Khoảng cách từ trọng tâm các bó cáp DƯL đến đáy dầm tại mặt cắt bất kì:

.ii
o
d
za
z
A
=


Trong đó:
+ z
i
: Khoảng cách từ bó cáp thứ i đến trục tim dầm.
+ a
i

: Diện tích bó cáp thứ i.
+ A
d
: Tổng diện tích các bó cáp DƯL.



- Nguyễn Văn Vĩnh -
Bộ môn Cầu Hầm - ĐH GTVT
7