bài tiểu luân bê tông ứng suất trước

Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

MỤC LỤC
Mục Lục................................................................................................................1
MỞ ĐẦU..............................................................................................................2
CHƯƠNG I: Tổng quan về tình hình sử dụng bê tông ứng suất trước trong nước
và trên thế giới......................................................................................................3
2.3. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do biến dạng neo......................7
2.4. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi...................7
2.5. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do chùng cốt thép.....................7
2.6. Biện pháp làm giảm mất mát do co ngót, từ biến..................................8
2.7. Các biện pháp chung nhằm hạn chế mất mát ứng suất..........................8
CHƯƠNG 3: Chuyên mục....................................................................................9
“MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CỌC ỐNG BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT
TRƯỚC TRONG THỰC TẾ ÁP DỤNG Ở VIỆT NAM”...................................9
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN..................................................................................16

1
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

MỞ ĐẦU
Ngày nay với công nghệ càng ngày càng phát triển và không ngừng cải thiện nâng cao các
trình độ về khoa học và kỹ thuật. Việc áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật xây dựng
tiên tiến vào Việt Nam là một bước đi đúng đắn. Đã từ lâu, để xây dựng được những toà nhà
cao tầng, kiến trúc độc đáo, hay những cây cầu vượt nhịp với khoảng cách lớn… thì việc sử
dụng kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước đã và đang càng ngày càng được ứng dụng

nhiều.
Chúng ta không thể phủ nhận đi được những ưu điểm mà việc sử dụng bê tông ứng suất trước
đem lại là rất nhiều. Nhưng cái gì cũng có hai mặt của nó, việc áp dụng các kỹ thuật thi công
bê tông ứng suất trước cũng cần phải có kỹ thuật, trình độ chuyên môn tốt từ những kỹ sư xây
dựng trực tiếp cũng như gián tiếp vào việc thiết kế công trình. Nếu việc thi công không đúng
kỹ thuật hay hiểu sai vấn đề về việc sử dụng bê tông ứng suất trước trong xây dựng công
trình thì có thể ảnh hưởng đến chất lượng công trình. Nghiêm trọng hơn có thể làm hư hỏng
công trình dẫn đến thiệt hại về người, tài sản, cũng như người dân và công trình xung quanh
đó.
Vấn đề được đặt ra ở đây là: “Các vấn đề rắc rối thường gặp trong thi công công trình xây
dựng sử dụng bê tông ứng suất trước và cách giải quyết chúng như thế nào?”.

2
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÊ TÔNG ỨNG
SUẤT TRƯỚC TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
I.

Sử dụng bê tông ứng suất trước trên thế giới

Trên thế giới, công nghệ bê tông ứng lực trước được phát triển mạnh mẽ và ngày càng hoàn
thiện. Nó trở thành công nghệ hữu hiệu cho giải pháp kết cấu, thỏa mãn được yêu cầu về
thẩm mỹ, kỹ thuật cao, hiệu quả về kinh tế và có thể áp dụng rộng rãi.
Sự phát triển công nghệ ứng lực trước với độ tin cậy cao sẽ là yếu tố quan trọng nhất làm cho

kết cấu bê tông cạnh tranh thắng lợi trong các lĩnh vực mà trước đó kết cấu thép chiếm ưu thế
nhu cầu vượt khẩu độ lớn, công trình nhà có lưới cột thưa, không gian rộng, các công trình có
trọng tải lớn như silo, bể chứa, ống áp lực, tường chắn…
Việc sử dụng bê tông ứng suất trước trên thế giới đã xuất hiện từ rất lâu. Pháp là đất nước đầu
tiên đưa công nghệ này vào sử dụng thi công những công trình thực tế. Sau đó là Bỉ, Anh,
Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan…

Hình 1: Tòa nhà năng lượng Duke cao nhất thế giới sử dụng bê tông ứng suất trước
II.

Sử dụng bê tông ứng suất trước ở Việt Nam

Ở Việt Nam, bê tông ứng suất trước được sử dụng lần đầu tiên vào những năm 60, đó là công
trình cầu Phủ Lỗ và nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, nhưng chất lượng còn thấp. Những năm
gần đây, bê tông ứng suất trước cũng được sử dụng cho một số công trình xây dựng dân dụng
và công nghiệp. Công nghệ bê tông ứng lực trước căng sau được áp dụng cho hệ thống si – lô
nhà máy xi măng Hoàng Thạch II, nhà máy xi măng Sao Mai, hệ thống sàn nhà Hotel Lake
View – HN….
Công nghệ bê tông ứng lực trước ở nước ta còn được tiếp tục phát triển trong ngành xây dựng
cầu với việc chế tạo các hệ dầm vượt khẩu độ lớn tới 33 mét cũng như các hệ dầm nhỏ và

3
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
panel. Trong xây dựng cầu, ngoài việc chế tạo các dầm tiêu chuẩn, công nghệ bê tông ứng lực
trước căng sau đang được ứng dụng cho kết cấu cầu nhịp lớn, thi công theo phương pháp đúc

hẫng và đúc đẩy. Công nghệ đúc hẫng được áp dụng cho cầu Phú Lương và cầu Gianh, công
nghệ đúc đẩy được áp dụng cho cầu Mẹt và cầu Hiền Lương. Nhưng đó vẫn là các công trình
xây dựng theo công nghệ nước ngoài như công nghệ VSL, công nghệ Freyssinete, công nghệ
Trung Quốc, công nghệ Liên bang Nga…

Hình 2a: Nhà điều hành Đại học Quốc gia Hà Nội sử dụng hệ thống sàn
bê tông ứng suất trước căng sau (1997)

Hình 2b: Hệ thống silo của nhà máy xi măng Bút sơn có thành là
bê tông ứng suất trước (1997)

4
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

CHƯƠNG II: NHỮNG VẤN ĐỀ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
TRONG VIỆC SỬ DỤNG BÊ TÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC
• Phân loại kết cấu bê tông ứng lực trước
Theo thời điểm căng thép ứng lực trước:
+ Phương pháp căng trước
+Phương pháp căng sau.
Trong kết cấu bê tông ƯLT, sau khi bê tông cốt thép được nén trước bằng các bó thép, có
nhiều yếu tố phát sinh làm giảm hiệu quả của lực căng trước. Một vài mất mát xuất hiện hầu
như tức thời trong khi nhiều loại khác phát triển theo thời gian và thậm chí phải mất nhiều
năm mới kết thúc.
A. Các mất mát ứng suất trong kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước

• Các mất mát tức thời: xảy ra ngay sau khi kéo căng cáp và truyền ƯL vào bê tông.
+ Do trượt thép trong neo;
+ Do nén đàn hồi (hay co ngắn) của bê tông;
+ Ma sát giữa bó cáp và thành ống
+ Các mất mát ứng suất theo thời gian:
+ Do co ngót của bê tông
+ Do từ biến của bê tông
+ Do chùng bó cốt thép:
Tổng ứng suất mất mát là tích luỹ của các mất mát xuất hiện tại các giai đoạn tải trọng khác
nhau suốt tuổi thọ của công trình. Tổng mất mát ứng suất phụ thuộc vào phương pháp căng
cốt thép. Đó là phương pháp căng trước hoặc phương pháp căng sau.
Thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Bảng 1: Các loại tổn hao ứng suất trước trong cốt thép căng
Nguyên nhân gây hao tổn
Tổn hao ứng suất trước
Trên bệ
Trên bê tông
I – Các tổn hao thứ nhất

Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên bệ)
Chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và bê tông
Biến dạng thiết bị neo
Ma sát giữa cốt thép và các bộ phận tiếp xúc
Biện dạng khuôn
Từ biến nhanh của bê tông
II – Các tổn hao thứ hai
Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên BT)
Co ngót của bê tông
Từ biến của bê tông
Biến dạng của bê tông do ép mặt
Biến dạng của mối nối
-

Tiêu chuẩn TCXDVN 356-2005 quy định trong mọi trường hợp tổng hợp các tổn hao thứ
nhất và các tổn hao thứ hai không ít hơn 100MPa.

5
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
Đối với các trường hợp tự gây ứng suất trước thì tổn hao ứng suất trước chỉ có các thành phần
do co ngót và từ biến của bê tông gây nên. Xác định giá trị của tổn hao này phải xét đến các
yếu tố cường độ của bê tông và các yếu tố môi trường.
Bảng 2: Các nhóm tổn hao ứng suất trước
Phương pháp tạo ứng suất trước
Các tổn hao thứ nhất

Các tổn hao thứ hai
Phương pháp căng trên bệ
Phương pháp căng trên bê tông
I.

,

,

,

,

,

,

,

,
, ,

,

,

Các giai đoạn tính toán làm mất mát ứng suất

Khi xác định các trị số các mất mát cần xét đến phương pháp chế tạo kết cấu bằng cách kéo
căng cốt thép trước khi hay sau khi đổ bê tông. Cũng phải xét đến giai đoạn muốn kiểm toán

ứng suất là giai đoạn chế tạo ở thời điểm truyền DƯL nén vào bê tông hay là giai đoạn sử
dụng kết cấu.
Trong mỗi giai đoạn làm việc khác nhau của cấu kiện được DƯL, các mất mát dự ứng suất
trong cốt thép phải được tính sao cho bất lợi nhất, phản ánh mọi tổ hợp các mất mát có thể
xảy ra, có xét tới công nghệ chế tạo và lắp ráp kết cấu.
Nói chung, phân chia ra làm 2 nhóm:
- Nhóm các mất mát tức thời: xảy ra ngay khi kéo căng cáp và truyền DƯL nén vào bê
tông.
- Nhóm các mất mát xảy ra theo thời gian.
II.
Phân tích và đề xuất các biện pháp hạn chế mất mát ứng suất:
II.1. Sự cần thiết phải giảm các mất mát ứng suất trong kết cấu bêtông DƯL
Trong các phần trình bày ở trên cho thấy nếu mất mát ứng suất trong kết cấu bêtông DƯL
quá lớn sẽ làm giảm tác dụng của thép DƯL hoặc phải bù vào bằng cách tăng lực căng đến
mức đủ lớn sao cho cấu kiện có thể đảm bảo về mặt chịu lực. Điều này dễ dẫn đến việc chọn
lựa thép DƯL có cường độ chảy cao hoặc bố trí nhiều bó cốt thép hơn. Đồng thời với việc
này là phải thiết kế bêtông có cường độ cao hơn để kết cấu bê tông không bị nứt hoặc phá
hoại trong quá trình căng kéo. Hơn nữa cả hai phương án này đều không hiệu quả về mặt
kinh tế. Như vậy việc đề ra các biện pháp nhằm giảm mất mát ứng suất trong kết cấu bêtông
DƯL là giải pháp cần thiết đối với các nhà thiết kế.
Sau đây là các biện pháp hạn chế mất mát ứng suất trong kết cấu bêtông DƯL.
II.2. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do ma sát
2.2.1. Nguyên nhân gây ma sát
• Do ma sát giữa bó cáp DƯL và thành ống gen (ống bọc cáp DƯL).
• Phương pháp luồn bó cáp DƯL: việc chọn thời điểm luồn bó cáp DƯL trước khi đổ
bêtông hoặc sau khi độ bêtông cũng ảnh hưởng rất lớn đến sự ma sát giữa bó cáp
DƯL với thành ống gen. Công tác luồng cáp DƯL trước khi đổ bêtông sẽ đơn giản
hơn sau khi đổ bêtông nhưng nếu luồn cáp DƯL trước lúc đổ bêtông sẽ làm cho trọng
lượng của cáp DƯL đè lên ống gen dẫn đến làm dịch chuyển ống gen và kết quả sẽ
làm tăng ma sát cho bó cáp…

2.2.2. Biện pháp hạn chế các mất mát

6
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
Đối với các kết cấu BTCT DƯL quan trọng, người ta thường thực hiện các thí nghiệm tại
hiện trường để kiểm tra sự mất mát do ma sát. Đó là hai phương pháp: phương pháp đồng hồ
áp lực chính xác và phương pháp dụng cụ đo cảm ứng.
Để giảm mất mát do ma sát gây ra cần có các biện pháp sau:
• Chọn phương pháp luồng cáp DƯL hợp lý: phương pháp luồng cáp sau khi đổ bêtông.
Thực tế hiện nay người ta dùng phương pháp luồng các bó cáp DƯL sau khi đổ
bêtông (Nếu luồng trước cáp trước khi đổ bêtông sẽ phát sinh thêm một công đoạn thi
công luồng các bó cáp và điều này sẽ ảnh hưởng đến tiến độ thi công. Hơn nữa việc
luồng cáp sau khi đổ bêtông sẽ diễn ra lúc chờ bêtông đạt đến cường độ căng kéo cáp
– thời gian chờ thường ít nhất là 4 ngày).
• Hoàn thiện và làm tốt lỗ chừa sẵn.
• Chọn loại thép và cải thiện mặt ngoài của cốt thép bằng cách dùng dầu mỡ bôi trơn.
• Căng với lực căng vượt so với yêu cầu thiết kế, căng đến 1,05fpi.
2.3. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do biến dạng neo
Đối với trường hợp mất mát này tuỳ thuộc vào thiết bị neo mà có các giá trị mất mất mát ứng
suất khác nhau. Tuy nhiên độ lớn của mất mát do thiết bị neo phải là trị số lớn hơn số yêu cầu
để khống chế các ứng suất trong thép DƯL khi truyền hoặc số kiến nghị bởi nhà sản xuất
neo.
Độ lớn của mất mát do thiết bị neo giả thiết để thiết kế và dùng để tính toán mất mát của thiết
bị phải được chỉ ra trong hồ sơ hợp đồng và kiểm chứng trong khi thi công.
Trong quá trình căng kéo cáp và đo độ giãn dài của cáp DƯL cần chú ý kiểm tra trị số co

trong của cáp DƯL tại đầu kéo để tránh trường hợp mất mát ứng suất do các thiết bị neo gây
ra có thể vượt quá trị số cho phép của thiết kế. Nếu trị số co trong của cốt thép DƯL đo được
lớn hơn trị số quy định của thiết kế thì cần phải thay đổi và cải thiện công nghệ thao tác như:
thay đổi bản chặn giới hạn vị trí hoặc chọn cách kéo vượt lực.
2.4. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do co ngắn đàn hồi
Đối với kết cấu có nhiều bó thép DƯL, tiến hành kéo nhiều đợt nhưng do tính co ngắn của
bêtông mà khi căng kéo bó thép của đợt sau sẽ làm mất mát DƯL của bó thép đợt trước cho
nên khi kéo bó cốt thép đợt đầu (đợt trước) cần gia tăng thêm một lực bằng giá trị tổn thất co
nén đàn hồi đã tính toán.
Áp dụng phương thức căng kéo bó thép kéo dài, nghĩa là sau khi kết thúc tổn thất DƯL ban
đầu, tiến hành căng kéo tạo DƯL lại… phương thức này còn gọi là “phương thức kéo bù”.
Việc áp dụng phương thức này sẽ khắc phục được tổn thất do co nén đàn hồi của bêtông và
nhằm đảm bảo kết quả DƯL cho giai đoạn về sau.
2.5. Biện pháp làm giảm mất mát ứng suất do chùng cốt thép
Hiện tượng chùng ứng suất là hiện tượng ứng suất ban đầy trong cốt thép ứng suất trước giảm
bớt theo thời gian trong khi chiều dài cốt thép ứng suất trước không đổi.
2.5.1. Nguyên nhân gây chùng cốt thép
• Thời gian áp dụng tải trọng: Theo kết quả thực nghiệm cho thấy, trong thời gian đầu
sự chùng phát triển rất nhanh. Giờ thứ nhất, độ chùng chiếm tỷ lệ 15% đến 35% độ
chùng của cả 1000 giờ. Về sau hiện tượng chùng diễn ra chậm lại. Mất mát do chùng
sau một năm bằng 1,25 lần mất mát do chùng của 1000 giờ và mất mát chùng sau 50
năm bằng 1,725 lần mất mát chùng của 1000 giờ.
• Chủng loại cốt thép: tỷ suất chùng của thép sợi và cáp thép lớn hơn tỷ suất chùng của
các thanh thép đã xử lý nhiệt và các thanh thép tinh chế có ren.
• Lực căng ban đầu: lực căng ban đầu càng lớn thì mất mát do chùng cũng lớn.

7
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh

Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
+ Khi fpi < 0,55fpy: mất mát do chùng không đáng kể và có thể bỏ qua;
+ Khi fpi = 0,55fpy: xét đến sự chùng cốt thép;
+ Khi fpi > 0,7fpy: mất mát do chùng tăng rõ rệt và sự biến dạng trở nên phi tuyến.
Nhiệt độ: nhiệt độ tăng cao sẽ gây mất mát chùng cao. Theo các thí nghiệm trong
1000 giờ đã tiến hành thì mất mát do chùng ở 40°C lớn gấp 1,5 lần mất mát ở 20°C.
2.5.2. Các biện pháp khắc phục
Phân tích các nguyên nhân trên cho thấy, đối với các yếu tố nhiệt độ môi trường và thời gian
áp dụng tải trọng thì không thể nào tránh khỏi. Như vậy, các biện pháp đề xuất để giảm thiểu
mất mát như sau:
• Căng kéo cốt thép DƯL đến 1,05fpi (kéo vượt fpi) và giữ yên trong 2 phút lực căng sẽ
dần dần giảm xuống đến fpi. So với kéo từ 0 đến fpi thì tổn thất chùng giảm thiểu
10%.
• Sử dụng loại cáp thép hoặc thép sợi có độ chùng thấp (ít chùng) thì mất mát do chùng
nhão có thể giảm từ 70% đến 80%.
• Áp dụng phương thức kéo bù ở mục III.4 cũng khắc phục được mất mát do chùng cốt
thép DƯL.
2.6. Biện pháp làm giảm mất mát do co ngót, từ biến
Các mất mát do co ngót và từ biến phát triển theo thời gian. Cả hai đều bị chi phối bởi vữa xi
măng, tuỳ thuộc vào loại xi măng và tỷ lệ xi măng/ nước (X/N).
Việc khống chế tỷ lệ X/N có thể làm giảm được co ngót từ biến của bêtông, thông thường
theo một số quy định thì tỷ lệ X/N < 0,45.
Trong một số trường hợp nếu không yêu cầu gấp về tiến độ căng kéo cáp DƯL (yêu cầu cho
bêtông đạt cường độ để căng kéo cáp) thì có thể sử dụng các loại xi măng đông cứng chậm và
các phụ gia kéo dài thời gian ninh kết.
Cũng có thể áp dụng phương thức kéo bù ở mục III.4 để khắc phục được mất mát ứng suất do
từ biến của bêtông.
2.7. Các biện pháp chung nhằm hạn chế mất mát ứng suất

• Khi căng kéo đến giá trị cuối cùng và đóng neo thì không nên trả về giá trị 0 ngay mà
phải trả về dần dần để tránh gây mất mát ứng suất.
• Cần bảo quản cáp DƯL trước khi thi công ở những nơi khô ráo, thoáng mát, không để
hiện tượng rò rỉ ăn mòn gây hư hỏng cáp…
• Nên bơm vữa lấp lòng ống gen và bịt đầu dầm ngay nhằm bảo quản tốt cáp DƯL sau
khi kéo căng và thiết bị neo cáp DƯL (đối với kết cấu căng sau).
•

8
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

CHƯƠNG 3: CHUYÊN MỤC
“MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CỌC ỐNG BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC TRONG
THỰC TẾ ÁP DỤNG Ở VIỆT NAM”

Đã từ lâu, ở nước ta nói chung và đồng bằng sông Cửu Long nói riêng, với đặc điểm địa tầng
có lớp đất yếu trên mặt khá dày, cọc BTCT được ứng dụng rất rộng rãi trong kết cấu móng
của đa số các công trình xây dựng, từ dân dụng, công nghiệp, thủy lợi, giao thông cho đến hạ
tầng kỹ thuật. Trong ngành cảng nói riêng, hiện nay cọc ống BTCT ƯST đang dần thay thế
cho loại cọc vuông đặc không ƯST truyền thống vì những ưu điểm vượt trội của nó (trong
khi ở các nước tiên tiến điều này đã diễn ra từ mấy thập kỷ trước!). Tuy nhiên thực tế thi
công các cọc ống BTCT ƯST đang diễn ra ở nước ta đã gặp phải một số bất ổn, có thể làm
cho kết cấu công trình làm việc không như mong muốn của người thiết kế, như tình trạng cọc
bị gãy, nứt dọc, vỡ đầu, lệch trên mặt bằng, liên kết không tốt với kết cấu bên trên. Tuy phần
lớn những hiện tượng này đều gặp ở loại cọc vuông đặc truyền thống nhưng nguyên nhân dẫn

đến những hiện tượng này có khác. Báo cáo này đề cập chi tiết đến các vấn đề trên, đi sâu
vào phân tích nguyên nhân, từ đó đề xuất các biện pháp phòng tránh
3.1.
Những sự cố thường gặp trong thực tế
+ Cọc bị nứt, gãy khi cẩu chuyển
Trên thực tế, một số Đơn vị thi công cho công nhân dùng móc cẩu móc trực tiếp tại 2 đầu
cọc để cẩu chuyển (hình 3a,b) mà không tính toán kiểm tra vì nghĩ rằng cọc ống BTCT ƯST
có độ cứng rất lớn, cọc không thể bị tổn hại. Ở một số công trình đã xảy ra hiện tượng gãy
cọc khi cẩu bằng cách này, vừa gây tổn thất lớn về vật tư, vừa gây nguy hiểm cho thiết bị
(cần cẩu, xà lan) và những người đang ở bên dưới. Nhiều trường hợp cọc bị nứt do cách cẩu
chuyển này nhưng rất ít khi được Tư vấn giám sát quan tâm phát hiện; tổn hại này tuy không
lớn nhưng ảnh hưởng đến tuổi thọ của cọc, trong khi tuổi thọ của cấu kiện này trong công
trình cảng thường là nhân tố chính quyết định đến tuổi thọ của cả công trình.

Hình 3a,b: vẩn chuyển cọc bằng cách móc 2 đầu
+ Cọc bị nứt dọc theo thân trong quá trình đóng cọc
Hiện tượng này thường gặp ở các cọc có mũi hở, thân cọc chìm trong nước hoặc trong quá
trình thi công nước rò rỉ vào lòng cọc ở các mối nối không đủ kín. Trong 22TCN 289-02

9
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
“Qui trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu công trình bến cảng” – điều 7.6.9. có đề cập đến
hiện tượng xuất hiện các vết nứt dọc thân cọc và cho rằng đó là do tác động của áp lực thủy
động trong lòng cọc khi hạ cọc trong nước hoặc trong đất yếu. Trường hợp này cho thấy cốt
đai xoắn cấu tạo trong cọc không đủ khả năng chịu tác động của áp lực thủy động trong lòng

cọc.

hình 4a,b: cọc bị mất ứng suất do quá trình đóng cọc bị nứt
+Cọc bị nứt dọc theo thân
Trong quá trình đóng cọc, ở các cọc có mũi hở, thân cọc chìm trong nước, thấy có hiện tượng
cọc bị nứt dọc theo thân cọc, nước bên trong trào ra theo các khe nứt này mỗi khi búa nện vào
đầu cọc:

Hình 5a,b: Vết nứt dọc (nhìn bên ngoài và bên trong lòng cọc)

10
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

+ Mất ứng suất cốt thép trong quá trình căng cốt thép

Hình 6a,b: Công tác căng cốt thép
+ Cọc bị nghiêng lệch quá mức cho phép trong quá trình đóng cọc
Trường hợp này thường xảy ra đối với các cọc được tổ hợp từ nhiều phân đoạn trong quá
trình đóng, càng về giai đoạn cuối của quá trình đóng cọc càng lệch nhiều, cả về tọa độ đầu
cọc trên mặt bằng và về độ nghiêng của trục cọc.
+ Kết cấu bên trên bị d ịch chuyển nhiều trong mặt phẳng ngang khi chịu tải trọng ngang
Sau khi thi công xong kết cấu bên trên của nền cọc, khi công trình chịu lực ngang (chẳng hạn
lực neo tàu, lực va tàu,…) thì kết cấu bên trên bị dịch chuyển trong mặt phẳng ngang lớn hơn
nhiều so với tính toán trong hồ sơ thiết kế, trường hợp tải trọng ngang tác động tuần hoàn
(chẳng hạn tác động của sóng) còn gây ra hiện tượng rung lắc kết cấu bên trên.

3.2 Phân tích nguyên nhân
•

Cọc bị nứt, gãy khi cẩu chuyển

Thông thường các cọc ống BTCT ƯST không đặt trước móc cẩu nhô ra khỏi cọc mà chỉ đánh
dấu điểm cẩu trên thân cọc bằng sơn tại nhà máy chế tạo. Theo qui định, việc cẩu cọc ống
phải dùng vòng cẩu quàng qua thân cọc tại điểm cẩu để nâng chuyển cọc, sau khi nâng
chuyển xong thì tháo vòng cẩu ra

11
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
Hình 7a,b – Vòng cáp cẩu cọc ống
Việc lắp và tháo vòng cẩu khá mất thời gian nên dẫn đến tình trạng Đơn vị thi công không
tuân thủ nghiêm túc qui trình này.
Lưu ý cũng không loại trừ trường hợp cọc bị nứt, gãy do chất lượng cọc không đạt (bê tông bị
rỗ xốp bên trong, lồng thép bị lệch khỏi vị trí thiết kế nhiều trong quá trình quay ly tâm,…),
những khuyết tật này gần như không thể phát hiện nếu chỉ kiểm tra bằng mắt

Hình 8 – Lồng thép bị l ệch nhiều so với thiết kế
•

Cọc bị nứt dọc theo thân trong quá trình đóng cọc

Hiện tượng này thường gặp ở các cọc có mũi hở, thân cọc chìm trong nước hoặc trong quá

trình thi công nước rò rỉ vào lòng cọc ở các mối nối không đủ kín. Trong 22TCN 289-02
“Qui trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu công trình bến cảng” – điều 7.6.9. có đề cập đến
hiện tượng xuất hiện các vết nứt dọc thân cọc và cho rằng đó là do tác động của áp lực thủy
động trong lòng cọc khi hạ cọc trong nước hoặc trong đất yếu. Trường hợp này cho thấy cốt
đai xoắn cấu tạo trong cọc không đủ khả năng chịu tác động của áp lực thủy động trong lòng
cọc.
•

Cọc bị vỡ đầu trong quá trình đóng cọc

Vỡ đầu cọc khi đóng là hiện tượng phổ biến không những của cọc ống BTCT ƯST mà còn
của tất cả các loại cọc BTCT, tuy nhiên qua phân tích từ thực tế cấu tạo cọc và giải pháp thi
công hạ cọc, chúng tôi nhận thấy ở cọc ống BTCT ƯST có một số đặc điểm riêng nên dễ bị
vỡ đầu hơn, mặc dù bê tông và cốt thép của chúng có cường độ cao hơn so với cọc BTCT
thông thường nhiều:
1. Bề dày không lớn so với đường kính ngoài, đường kính ngoài của cọc càng lớn thì kết cấu
cọc thuộc loại càng mỏng. Đường kính ngoài càng lớn thì ma sát hông và sức kháng mũi càng
lớn, dẫn đến sức chịu tải của cọc theo đất nền lớn, muốn đóng được cọc phải dùng búa có
năng lượng xung kích (E) lớn, nhiều Đơn vị thi công thay vì trang bị búa có trọng lượng (Q)
lớn, chiều cao rơi búa (H) thấp để giảm động năng va đập lên đầu cọc, lại chọn cách tận dụng
búa có Q nhỏ nhưng H lớn (vẫn đảm bảo thỏa điều kiện về E), làm cho phần đầu cọc chịu
thêm một ứng suất phát sinh do va đập, tổng ứng suất thường vượt quá ứng suất giới hạn của
vật liệu cọc gây vỡ đầu cọc. Mặt khác diện tích tiết diện ngang của cọc ống giảm nhiều (do

12
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh

Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
chiều dày thành nhỏ) cũng là một lý do làm cho ứng suất trong cọc tăng nhiều hơn so với loại
cọc đặc.
2. Đầu cọc không có cấu tạo đặc biệt để chịu ứng suất phát sinh do va đập của búa ngoài
vòng thép tấm quanh miệng cọc. Tuy nhiên vòng thép này có chiều cao (theo phương trục
cọc) không lớn (khoảng 150-200mm) so với phạm vi ảnh hưởng của lực xung kích nên hiệu
quả không cao. Mặt khác thiếu các chi tiết neo để liên kết vòng thép này vào phần BT cọc
(hình 9a,b) nên nhiều trường hợp vòng thép bị tách ra khỏi phần BT trong quá trình thi công
cũng như khai thác.

Hình 9a,b – Vòng thép đầu cọc chưa có chi tiết liên kết vào bê tông đầu cọc
3. Cấu tạo mũi cọc điển hình của các nhà sản xuất cọc ống cũng chưa thật sự hợp lý vì đều
làm loại mũi bằng (hình 10a,b), không thấy khuyến cáo nên dùng cho trường hợp nào, dễ dẫn
đến việc Đơn vị thiết kế nghĩ rằng mũi cọc này thích hợp cho mọi trường hợp địa chất. Theo
TCXD 205:1998 “Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” – điều 3.3.3. thì loại mũi bằng chỉ nên
dùng trong nền đất sét đồng nhất. Thực tế cho thấy mũi cọc loại bằng làm cho việc đóng cọc
khó khăn hơn mũi loại nhọn nhiều và đầu cọc dễ bị lệch khỏi phương hạ cọc (đây là một
nguyên nhân dễ dẫn đến lệch cọc sau khi đóng đến độ sâu thiết kế), cọc khó xuống khi độ
chối nhỏ, khi đó Đơn vị thi công thay vì chọn búa khác lớn hơn lại chọn giải pháp tăng tối đa
chiều cao rơi búa, rất dễ gây vỡ đầu cọc

Hình 10a,b – Thiết kế điển hình chi tiết mũi cọc loại bằng của nhà sản xuất và thực tế chế
tạo

13
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh

Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
•

Cọc bị nghiêng lệch quá mức cho phép trong quá trình đóng cọc

Những nguyên nhân chủ quan gây nghiêng lệch cọc khi đúc cọc như mũi cọc bị lệch, trục
cọc bị cong, mặt phẳng đầu cọc không vuông góc trục cọc,… gặp rất phổ biến ở các cọc đúc
tại công trường nhưng hầu như rất ít khi gặp ở cọc ống BTCT ƯST vì được đúc tại nhà máy
trong những điều kiện khá chuẩn. Trừ việc đóng cọc trên mái đất nghiêng là nguyên nhân
khách quan gây nghiêng lệch đối với mọi loại cọc (phải chấp nhận) thì trong thực tế cọc ống
BTCT ƯST bị nghiêng lệch chủ yếu là do dùng mũi cọc loại bằng và công tác nối cọc thực
hiện không chuẩn (nối cọc trên giá búa dễ gây lệch trục hơn nối trên mặt bằng), phân đoạn
cọc càng ngắn thì cọc có càng nhiều mối nối, khả n ăng lệch khỏi trục chính của cọc càng
nhiều.
•

Kết cấu bên trên bị dịch chuyển nhiều trong mặt phẳng ngang khi chịu tải trọng
ngang

Nguyên nhân là do mối liên kết giữa đầu cọc và kết cấu bên trên không đảm bảo là nút cứng
như đã giả thiết trong sơ đồ tính. Trong thực tế, hầu như các hồ sơ thiết kế đều lấy theo chi
tiết nối điển hình của nhà sản xuất cọc (hình 11a,b) mà không có tính toán kiểm tra hoặc phân
tích tính hợp lý của nó.

Hình 11 - Thiết kế điển hình chi tiết nối của nhà sản xuất cọc và thực tế thi công
Việc đặt lồng thép nối (cường độ thường) vào trong lòng cọc ống sẽ làm cho ứng suất kéo ở
vành cọc ống (chính xác hơn là ở lồng thép cường độ cao trong thành cọc ống) dịch chuyển
vào phía tâm cọc. Đường kính trong của cọc càng nhỏ thì lồng thép nối càng thu nhỏ về trục
cọc, khi đó mối liên kết giữa các cấu kiện thiên về liên kết khớp hơn là liên kết ngàm cứng,
nghĩa là khi đó cọc và kết cấu bên trên dễ b ị xoay tương đối với nhau khi chịu tác động của

lực ngang, dẫn đến hiện tượng kết cấu bên trên bị dịch chuyển trong mặt phẳng ngang lớn
hơn nhiều so với tính toán trong hồ sơ thiết kế.
•

Kiến Nghị:

Theo tôi, thực hiện các biện pháp này khá khó khăn trong khi đang đóng cọc. Tôi kiến nghị
các giải pháp sau:
1. Thay mũi cọc hở bằng mũi cọc kín để nước không thể vào trong lòng cọc trong quá trình
đóng cọc (giải pháp này phải can thiệp vào thiết kế, có thể cần tính toán kiểm tra lại chiều dài

14
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước
cọc thiết kế hoặc sức chịu tải của cọc theo đất nền), đồng thời kiểm tra độ kín nước của các
mối nối cọc.
2. Trong trường hợp vẫn sử dụng mũi cọc hở, theo kinh nghiệm của chúng tôi nên bố trí lỗ
trên thân cọc với đường kính tối thiểu 30mm để giảm áp lực thủy dộng trong lòng cọc đồng
thời bố trí máy bơm hút nước trong lòng cọc trong khi đóng hạ cọc. Bên cạnh các lưu ý về
biện pháp thi công thì chất lượng của các vật liệu chế tạo cọc như thành phần bê tông, đường
kính sợi thép căng, số lượng sợi thép căng, lực căng, v.v, quy trình dưỡng hộ cọc cũng cần
phải được quan tâm kiểm soát.
3. Sau khi dựng cọc xuống nền (nhưng chưa đóng) thì tiến hành lấp đầy lòng cọc (bằng các
vật liệu thích hợp) để không cho nước chiếm chỗ. Giải pháp này phù hợp với điều 7.4.8. và
7.4.9. của 22TCN 289-02.
4. Tăng khả năng chịu lực của cốt đai (tăng đường kính cốt đai hoặc tăng dày bước đai,…).

5. Sử dụng đệm đầu cọc thích hợp (không quá cứng cũng như không quá mềm).
6. Cấu tạo mũi cọc loại nhọn thay cho loại bằng

Hình 12 – Mũi cọc ống loại nhọn

15
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Việc tính toán mất mát ứng suất để xác định chính xác giá trị lực căng kéo thiết kế phù hợp
với vật liệu bêtông và đảm bảo đủ khả năng chịu lực cho kết cấu.
Tính mất mát quá thấp hoặc quá cao cũng có hại vì có thể tạo độ vồng và chuyển vị dọc quá
mức.
Việc tính toán và kiểm soát các mất mát ứng suất xảy ra trong kết cấu bêtông DƯL là vấn đề
rất phức tạp. Tuy nhiên đối với mỗi đồ án thiết kế cũng nên đưa ra những nguyên tắc và
hướng dẫn kỹ càng để các Đơn vị thi công và các Đơn vị tư vấn giám sát nắm rõ, có ý thức và
tuân thủ thực hiện.
Trước khi thi công các cấu kiện bêtông DƯL cần đào tạo cho các cán bộ kỹ thuật và các công
nhân để họ được trang bị những kiến thức cơ bản về kết cấu bêtông DƯL nhằm tránh được
các sự cố không đáng xảy ra.
Kiến nghị:
Trong giai đoạn thiết kế, người thiết kế cần thể hiện rõ các qui định về việc cẩu chuyển, cẩu
dựng cũng như kê xếp cấu kiện bê tông ứng suất trước. Các qui định này cần xuất phát từ tính
toán cụ thể cho từng trường hợp làm việc, từng kích cỡ cấu kiện. Những nhóm cấu kiện nào
có độ cứng đủ lớn, cho phép cẩu tại 2 đầu mút (hoặc những nhóm cấu kiện nào không cho

phép cẩu tại 2 đầu mút) cũng nên ghi rõ, giúp Nhà sản xuất, Đơn vị thi công và Giám sát biết
để thực hiện đúng, đảm bảo an toàn trong lao động.
Trong giai đoạn thi công, những chỗ nào thiết kế chưa qui định hoặc chưa thể hiện rõ thì phải
yêu cầu thiết kế làm rõ, không nên tự thực hiện theo ý chủ quan của mình, cẩn thận nhất là
tiến hành tính toán kiểm tra lại (việc tính toán khá đơn giản, có thể thực hiện bằng tay!). Tư
vấn giám sát cần đặc biệt quan tâm đến những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng công
trình và an toàn lao động, khi cần thiết có thể yêu cầu thí nghiệm dò tìm các khuyết tật có thể
tiểm ẩn bên trong cấu kiện trong quá trình nghiệm thu (phương án tốt nhất là kiểm tra quá
trình chế tạo cấu kiện để ngăn ngừa ngay từ đầu các yếu tố có thể gây khuyết tật cho kết cấu).
•

16
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh


Tiểu luận: Các vấn đề trong bê tông cốt thép ứng suất trước

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng suất trước. TS. Trần Tuấn Minh
[2]. Bài giảng học phần: Bê tông cốt thép ứng lực trước. Ths. Tăng Văn Lâm
[3]. MẤT MÁT ỨNG SUẤT DO MA SÁT TRONG KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
DỰ ỨNG LỰC CĂNG SAU. ThS. Trần Quang Huy
[4]. Bê tông ứng lực trước giải pháp hữu hiệu cho các công trình tải trọng lớn.
/>[5]. PGS. Phan Quang Minh, [2007], Thiết kế sàn Bê tông ứng lực trước. Đại học Xây
dựng Hà Nội.
[6]. Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam [2005], TCXDVN 356:2005, Kết cấu bê tông và bê
tông cốt thép, Tiêu chuẩn thiết kế.
[7]. P&PC segment lining method, prestressed & precast concrete segment in tunnels,

Italia, 1998.
[8]. Kieser, A. “Druckstollenbau” (pressure tunnel construction), Springer – verlag Viena,
1960.

17
SVTH: Nguyễn Văn Nam
MSV: 1221070105-XDD&CN K57
GVHD: TS. Trần Tuấn Minh