Nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng kết cấu tháp van cống bê tông cốt thép lắp ghép dự ứng lực

i

L I CÁM

N

Lu n v n th c s :“ Nghiên c u tr ng thái ng su t và bi n d ng k t c u tháp van
c ng bê tông c t thép l p ghép d
đ các yêu c u trong đ c

ng đ

ng l c” đã đ

c tác gi hoàn thành đ m b o đ y

c phê duy t.

Tác gi xin chân thành c m n PGS.TS. Nguy n C nh Thái, TS. H S Tâm,
Tr

ng

i h c Thu L i Hà N i đã t n tình h

lu n v n, và các th y cô tr

ng

ng d n, giúp đ đ tác gi hoàn thành

i h c Thu L i Hà N i, các th y cơ trong khoa

Cơng trình đã t n t y gi ng d y tác gi trong su t quá trình h c t i tr

ng.

Tác gi c ng xin g i cám n chân thành đ n lãnh đ o cùng đ ng nghi p trong b
môn Th y công đã h t s c t o đi u ki n và giúp đ t n tình trong su t th i gian h c và
hồn thành lu n v n.
Tuy đã có nh ng c g ng song do th i gian có h n, trình đ b n thân cịn h n
ch , lu n v n này không th tránh kh i nh ng t n t i, tác gi mong nh n đ

c nh ng ý

ki n đóng góp và trao đ i chân thành c a các th y cô giáo, các anh ch em và b n bè
đ ng nghi p. Tác gi r t mong mu n nh ng v n đ còn t n t i s đ
tri n

c tác gi phát

m c đ nghiên c u sâu h n góp ph n ng d ng nh ng ki n th c khoa h c vào

ph c v đ i s ng s n xu t.
Xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày

tháng

n m 2015.

H c viên

Tr n Duy Quân


ii

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan đ tài lu n v n c a tơi hồn tồn do tơi làm, nh ng k t qu
nghiên c u tính tốn trung th c. Trong quá trình làm lu n v n tơi có tham kh o các tài
li u liên quan nh m kh ng đ nh thêm s tin c y và tính c p thi t c a đ tài. Tôi không
sao chép t b t k ngu n nào khác, n u vi ph m tôi xin ch u trách nhi m tr
và Nhà tr

c Khoa

ng.
Hà N i, Ngày

tháng n m 2015

Tác gi lu n v n

Tr n Duy Quân


iii

M CL C
L I CÁM

N .............................................................................................................i

L I CAM OAN.......................................................................................................ii
M C L C................................................................................................................ iii
DANH M C CÁC HÌNH NH ...............................................................................vi
DANH M C B NG BI U ........................................................................................x
M

U ....................................................................................................................1
I. Tính c p thi t c a đ tài:.......................................................................................1
II. M c đích c a đ tài: ............................................................................................1
III. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u: ........................................................1

IV. K t qu d ki n đ t đ
CH
D

c: ..................................................................................2

NG 1: T NG QUAN V QUÁ TRÌNH S A CH A, NÂNG C P C NG
I

P .................................................................................................................3

1.1. Khái quát hi n tr ng h ch a và các s c th
1.1.1. Hi n tr ng an toàn h ch a
1.1.2. Các s c th

ng g p

ng g p

c ng...........................3

Vi t Nam.....................................................3

c ng.....................................................................4

1.2. Tình hình s a ch a nâng c p c ng l y n

c

Vi t Nam...................................7

1.3. Nh ng khó kh n trong vi c thi công s a ch a, xây m i tháp van c ng..............8
1.4.

xu t gi i pháp k t c u bê tông c t thép l p ghép ng su t tr

c trong thi t

k , thi công tháp van c ng......................................................................................11
1.5. K t lu n ch
CH

NG 2: PH

NG SU T TR

ng 1...........................................................................................12
NG PHÁP TÍNH TỐN K T C U BÊ TÔNG C T THÉP
C ...............................................................................................13

2.1. Khái quát v k t c u bê tông c t thép ng su t tr
ng d ng k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c

c và tình hình nghiên c u,

Vi t Nam ...............................13

2.1.1. Khái quát v k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c ...............................13

2.1.2. L ch s nghiên c u và ng d ng k t c u bê tông ng su t tr
gi i

c trên th

................................................................................................................15

2.1.3. L ch s nghiên c u và ng d ng k t c u bê tông ng su t tr

c

Vi t Nam

................................................................................................................18
2.2. V t li u và thi t b dùng cho bê tông c t thép ng su t tr

c ..........................20


iv
2.2.1. Bê tông ....................................................................................................20
2.2.2. C t thép ...................................................................................................21
2.3. Ph

ng pháp tính tốn k t c u bê tơng c t thép ng su t tr

2.3.1. S hình thành và phát tri n v t n t

c. ......................23

ti t di n th ng góc c u ki n ch u u n .

................................................................................................................23
2.3.2. S t n hao ng su t tr
2.3.3. Các ph
2.4. Ph

c........................................................................26

ng pháp tính tốn k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c .........28

ng pháp ph n t h u h n trong phân tích ng su t bi n d ng k t c u bê

tông c t thép ..........................................................................................................31
2.5. L a ch n ph n m m tính tốn .........................................................................33
2.6. Các b

c mơ hình và gi i bài tốn ng su t bi n d ng b ng ph n m m ANSYS

..............................................................................................................................35
2.7. Các d ng ph n t s d ng đ mô ph ng k t c u tháp van trong ANSYS .........36
2.7.1. Ph n t LINK8.........................................................................................36
2.7.2. Ph n t SOLID45 ....................................................................................38
2.7.3. Ph n t SHELL63....................................................................................41
2.7.4. C p ph n t CONTA173-TARGE170.......................................................42
2.8. K t lu n ch
CH

ng 2...........................................................................................42

NG 3: PHÂN TÍCH TR NG THÁI

C U THÁP VAN L P GHÉP

NG SU T VÀ BI N D NG K T

NG SU T TR

C............................................43

3.1. T ng quan .......................................................................................................43
3.2. V trí b trí tháp van c ng ...............................................................................43
3.3. Các gi thi t trong nghiên c u.........................................................................44
3.4. Xây d ng các tr

ng h p tính tốn .................................................................46

3.5. Phân tích các hình th c k t c u tháp van ng su t tr

c..................................47

3.6. Xác đ nh m i quan h gi a chi u dày tháp c ng và l c kéo cáp yêu c u .........50
3.6.1. Lý lu n chung ..........................................................................................50
3.6.2. Các n c a bài toán .................................................................................53
3.6.3. Các đ c tr ng hình h c c a ti t di n ngang tháp van...............................55
3.6.4. Các l c tác d ng lên tháp van c ng .........................................................55
3.6.5. Ki m tra đ b n và n đ nh c a tháp c ng ...............................................57
3.6.6. K t qu tính tốn .....................................................................................58
3.7. K t lu n ch

ng 3...........................................................................................62


v
CH

NG 4: ÁP D NG K T C U THÁP VAN C NG L P GHÉP

TR

C CHO C NG V NH TRINH – QU NG NAM ........................................63

4.1. Gi i thi u v c m cơng trình đ u m i h ch a n

NG SU T

c V nh Trinh .....................63

4.1.1. V trí đ a lý...............................................................................................63
4.1.2. Hi n tr ng c ng l y n

c th i đi m s a ch a, nâng c p..........................64

4.1.3. Gi i pháp s a ch a, nâng c p c ng.........................................................65
4.2. L a ch n các thơng s , hình th c k t c u tháp c ng ........................................71
4.2.1. L a ch n v trí và chi u cao tháp van c ng..............................................72
4.2.2. L a ch n kích th

c tháp van ..................................................................72

4.2.3. L a ch n chi u dày và chi u cao đo n tháp van ......................................72
4.3. Xác đ nh l c kéo cáp u c u..........................................................................73
4.3.1. Tr

ng h p tính tốn ...............................................................................73

4.3.2. Tính tốn xác đ nh l c kéo cáp yêu c u....................................................74
4.4. L a ch n thông s k thu t c a cáp ng su t tr

c .........................................74

4.5. Ki m tra đ b n và n đ nh k t c u tháp van l p ghép ng su t tr
4.5.1. Tr

c..............76

ng h p tính tốn ...............................................................................76

4.5.2. N i dung ki m tra ....................................................................................76
4.5.3. Các thông s đ u vào...............................................................................77
4.5.4. K t qu ki m tra ......................................................................................78
4.6. Mô hình tính tốn b ng ph n m m ANSYS và phân tích k t qu tính tốn......78
4.6.1. Mơ hình tính tốn b ng ph n m m ANSYS ...............................................78
4.6.2. K t qu tính tốn .....................................................................................86
4.6.3. Phân tích k t qu ................................................................................... 101
4.7. K t lu n ch

ng 4......................................................................................... 102

K T LU N VÀ KI N NGH ............................................................................... 104
1. Nh ng k t qu đ t đ

c ................................................................................... 104

2. T n t i và ki n ngh ......................................................................................... 105
TÀI LI U THAM KH O ..................................................................................... 106
PH L C TÍNH TỐN ........................................................................................ 108

vi

DANH M C CÁC HÌNH NH
Hình 1.1: Tháp van h Tri u Th

ng - Qu ng Tr .......................................................4

Hình 1.2: Tháp van h Khe Làng - Ngh An................................................................4
Hình 1.3: Tháp van h Ch n S n – Qu ng Nam .........................................................4
Hình 1.4: Kh p n i 2, 3 sau tháp van c ng h ch a n

c B n Muông – S n La b h ng

....................................................................................................................................5
Hình 1.5: C ng d n dịng h Ia Krel 2 b gãy ...............................................................5
Hình 1.6: Hi n t

ng xâm th c bêtông bên trong c ng La Ngà t i v trí tháp van ........6

Hình 1.7: Hi n t

ng rò n

c qua khe van c ng La Ngà..............................................6

Hình 1.8: Thân c ng h Su i Hai b xâm th c, d t.......................................................6
Hình 1.9: Hi n t

ng th m d c theo mang c ng gây v đ p Z20-Hà T nh...................7

Hình 1.10: Thi cơng c ng h

ng S

Hình 1.11: Bi u đ bi n thiên m c n
ch a n

c h và l u l

ng n

c yêu c u t i đ u m i h

c La Ngà – Qu ng Tr , n m 2014. ...............................................................10

Hình 1.12: Bi u đ bi n thiên m c n
ch a n

ng – Hà Tây ...................................................8

c h và l u l

ng n

c yêu c u t i đ u m i h

c La Ngà – Qu ng Tr , tháng 8-9, n m 2014................................................11

Hình 2.1:

p tr ng l c ng su t tr

c. .....................................................................17

Hình 2.2: M t s c u ki n bê tông c t thép ng su t tr

c.........................................19

Hình 2.3: S đ

ng su t trên ti t di n th ng góc giai đo n I .....................................24

Hình 2.4: S đ

ng su t trên ti t di n th ng góc giai đo n II ....................................25

Hình 2.5: S đ

ng su t trên ti t di n th ng góc giai đo n III...................................26

Hình 2.6: S đ

ng su t dùng đ tính tốn theo ph

ng pháp ng su t cho phép .....28

Hình 2.7: S đ

ng su t dùng đ tính tốn theo ph

ng pháp giai đo n phá ho i .....29

Hình 2.8: Giao di n hi n th ph n m m ANSYS ........................................................35
Hình 2.9: Ph n t LINK8...........................................................................................37
Hình 2.10: Ph n t SOLID45.....................................................................................38
Hình 2.11: S đ các thành ph n ng su t c a ph n t SOLID45 ..............................39
Hình 2.12: S đ hình d ng hình h c, h t a đ ph n t SHELL63 ...........................41
Hình 2.13:

ng su t đ u ra ph n t SHELL63...........................................................41

Hình 3.1: S đ b trí tháp van c ng ng m d

i thân đ p..........................................44

Hình 3.2: S đ hình h c tháp van l p ghép ng su t tr

c........................................46


vii
Hình 3.3: M t b ng tháp van l p ghép ng su t tr

c ................................................46

Hình 3.4: S đ n i ti p các đo n tháp van c ng d ng ph ng.....................................48
Hình 3.5: S đ b trí n i ti p các đo n tháp van d ng kh p âm d

ng m vng ....48

Hình 3.6: S đ b trí n i ti p các đo n tháp van d ng kh p âm d

ng m vát .........49

Hình 3.7: S đ b trí n i ti p các đo n tháp van d ng kh p âm d

ng trên tồn c nh

..................................................................................................................................50
Hình 3.8: S đ b trí tháp van c ng

v trí II...........................................................51

Hình 3.9: S đ tính tốn khi tháp van c ng
Hình 3.10: S đ b trí tháp van c ng

v trí II, TH1, 2, 3...............................51

v trí III........................................................51

Hình 3.11: S đ tính tốn khi tháp van c ng

v trí III, TH1, 2, 3 ...........................52

Hình 3.12: S đ tính tốn khi tháp van c ng, TH4....................................................52
Hình 3.13: Các kích th

c c b n c a tháp van c ng .................................................53

Hình 3.14: Bi u đ quan h gi a Tyc – t, tr

ng h p B=2,0m x L=2,0m, tháp van b trí

v trí II ....................................................................................................................59
Hình 3.15: Bi u đ quan h gi a Tyc – t, tr

ng h p B=2,0m x L=2,0m, tháp van b trí

v trí III ...................................................................................................................60
Hình 3.16: Bi u đ quan h gi a Tyc – t, B=3,8m x L=4,0m, H = 25m, TH4..............61
Hình 4.1: V trí đ a lý h ch a n

c V nh Trinh ........................................................63

Hình 4.2: Bong tróc tr n c ng, th m qua thân c ng....................................................64
Hình 4.3: Th m qua thân c ng ...................................................................................65
Hình 4.4: Bi u đ bi n thiên m c n
ch a n

ng n

c yêu c u t i đ u m i h

c V nh Trinh – Qu ng Nam, n m 2014........................................................70

Hình 4.5: Bi u đ bi n thiên m c n
ch a n

c h và l u l
c h và l u l

ng n

c yêu c u t i đ u m i h

c V nh Trinh – Qu ng Nam, tháng 8,9 - n m 2014. .....................................71

Hình 4.6: Các ph n t m t PLANE42 đ t o kh i các đo n tháp van ........................79
Hình 4.7: Mơ hình ph n t m t đo n tháp van TH1 ...................................................79
Hình 4.8: Mơ hình hình h c tháp van TH1.................................................................80
Hình 4.9: Mơ hình các ph n t tháp van TH1 ............................................................80
Hình 4.10: Gán ph n t ti p xúc và bó cáp ng su t tr

c TH1 .................................81

Hình 4.11: Gán liên k t tai đáy tháp van và gia t c trong tr

ng TH1........................81

Hình 4.12: Gán các đi u ki n biên t i tr ng TH1 .......................................................82
Hình 4.13: Mơ hình hình h c tháp van TH2...............................................................82


viii
Hình 4.14: Mơ hình các ph n t tháp van TH2...........................................................83
Hình 4.15: Mơ hình các đi u ki n biên TH2 ..............................................................83
Hình 4.16: Mơ hình hình h c tháp van TH3...............................................................84
Hình 4.17: Mơ hình các ph n t tháp van TH3...........................................................84
Hình 4.18: Mơ hình các đi u ki n biên TH3 ..............................................................85
Hình 4.19: Mơ hình ph n t mơ t v t li u thép TH3 .................................................85

Hình 4.20: S đ b trí m t c t xu t k t qu ..............................................................86
Hình 4.21: Ph chuy n v theo ph

ng y (UY) tháp van c ng, TH1 ..........................87

Hình 4.22: Ph chuy n v theo ph

ng y (UY) tháp van c ng, TH2 ..........................87

Hình 4.23: Ph chuy n v theo ph

ng y (UY) tháp van c ng, TH3 ..........................88

Hình 4.24: Ph

ng su t SY tháp van c ng, TH1 ......................................................88

Hình 4.25: Ph

ng su t SY tháp van c ng, TH2 ......................................................89

Hình 4.26: Ph

ng su t SY tháp van c ng, TH3 ......................................................89

Hình 4.27: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 1-1, TH1.................90

Hình 4.28: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 1-1, TH2.................90

Hình 4.29: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 1-1, TH3.................91

Hình 4.30: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 1-1, TH1 ...................91

Hình 4.31: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 1-1, TH2 ...................92

Hình 4.32: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 1-1, TH3 ...................92

Hình 4.33: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 2-2, TH1.................93

Hình 4.34: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 2-2, TH2.................93

Hình 4.35: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 2-2, TH3.................94

Hình 4.36: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 2-2, TH1 ...................94

Hình 4.37: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 2-2, TH2 ...................95

Hình 4.38: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 2-2, TH3 ...................95

Hình 4.39: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 3-3, TH1.................96

Hình 4.40: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 3-3, TH2.................96

Hình 4.41: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 3-3, TH3.................97

Hình 4.42: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 3-3, TH1 ...................97

Hình 4.43: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 3-3, TH2 ...................98

Hình 4.44: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 3-3, TH3 ...................98

Hình 4.45: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 4-4, TH1.................99

ix
Hình 4.46: Bi u đ chuy n v theo ph

ng Y (UY) trên m t c t 4-4, TH3.................99

Hình 4.47: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 4-4, TH1 ................. 100

Hình 4.48: Bi u đ

ng su t theo ph

ng Y (SY) trên m t c t 4-4, TH3 ................. 100


x

DANH M C B NG BI U
B ng 2.1: B ng quy đ nh s d ng c p đ b n v i bê tông trong k t c u.....................21
ng su t tr
B ng 2.2:

c............................................................................................................21
c tính c a tao thép xo n 7 s i không v b c theo ASTM A416 .............22

B ng 2.3: B ng t ng h p các lo i t n hao ng su t....................................................27
B ng 2.4: B ng đ l n t n hao ng su t tr

c

c tính (%).......................................27

B ng 2.5: S li u đ u vào c a ph n t LINK8 ...........................................................37
B ng 2.6: S li u đ u ra c a ph n t LINK8..............................................................37
B ng 2.7: S li u đ u vào c a ph n t SOLID45 .......................................................38
B ng 2.8: S li u đ u ra c a ph n t SOLID45..........................................................40
B ng 3.1: B ng t ng h p các tr

ng h p tính tốn ....................................................47

B ng 3.2: B ng h s đ ng đ t...................................................................................55
B ng 3.3: B ng quan h gi a Tyc – t, tr

ng h p B=2,0m x L=2,0m, tháp van b trí

v trí II .......................................................................................................................58
B ng 3.4: B ng quan h gi a Tyc – t, tr

ng h p B=2,0m x L=2,0m, tháp van b trí

v trí III ......................................................................................................................59
B ng 3.5: B ng quan h gi a Tyc – t, B=3,8m x L=4,0m, H = 25m, TH4 ...................60
B ng 4.1: B ng thông s c b n h ch a n

c V nh Trinh ........................................66

B ng 4.2: B ng t ng h p thông s đ ch n cáp thép ..................................................75

B ng 4.3: K t qu ki m tra n đ nh và đ b n tháp van c ng TH1 .............................78


1

M

U

I. Tính c p thi t c a đ tài:
Vi t Nam hi n có 6648 h ch a đang đ a vào khai thác s d ng [21], ph n l n
s đó đ
ph

c xây d ng t tr

c nh ng n m 60-80 c a th k XX và thi công theo

ng pháp th công. M t s l

ng l n các h này qua th i gian làm vi c đã xu ng

c p nghiêm tr ng, có nhi u bi u hi n h h ng [22,23,24,25]. Trong s các bi u hi n
h h ng, m t s l

ng l n các bi u hi n xu t hi n t i c ng l y n

tháp van c ng l y n

c nói chung và

c nói riêng, địi h i ph i s a ch a, nâng c p đ đáp ng yêu

c u an toàn hi n t i. M t t l l n các c ng này ho c là đã xu ng c p nghiêm tr ng,
ho c có kích th

c quá nh không th s a ch a mà b t bu c ph i làm m i (ví d

nh : công V nh Trinh, c ng Yên

ng, c ng

ng S

ng…). Tuy nhiên vi c xây l i

c ng m i đ c bi t là tháp van c ng trong đi u ki n ph i đ m b o an toàn v m t
ch ng l và c p n

c thì g p nhi u khó kh n: th i gian thi công ng n trong kho ng

th i gian cu i mùa ki t đ n đ u mùa m a đ đ m b o kéo dài th i gian c p n
đ pđ pv

t l và tích n

c ph c v t

i cho n m sau; ph

th ng đ i v i tháp c ng là phân chia kho nh đ theo ph
đ bê tông d

iđ c

c,

ng pháp thi công truy n
ng đ ng, ch cho kho nh

ng đ m i thi công kho nh đ bên trên làm th i gian thi công

kéo dài… Do đó, vi c áp d ng gi i pháp k t c u đúc s n l p ghép ng su t tr

c cho

tháp c ng s giúp gi m thi u th i gian thi công tháp c ng, đáp ng yêu c u v ti n
đ thi công.

gi i pháp này đ

liên quan. Và đ t ng b

c áp d ng trong th c ti n c n r t nhi u nghiên c u

c hi n th c hóa ý t

ng này, tác gi ch n đ tài nghiên c u

tr ng thái ng su t và bi n d ng c a tháp c ng d ng l p nghép d

ng l c đ gi i

quy t trong n i dung lu n v n này.
II. M c đích c a đ tài:
Trên c s phân tích ng su t và bi n d ng c a k t c u tháp van c ng b ng bê
tông c t thép thi công l p ghép ng su t tr
c ng, l c c ng t o ng su t tr

c đ tìm ra kích th

c các mơ đun tháp

c… h p lý ph c v cho vi c thi t k c ng nh thi

công tháp van c ng l y n

c.

III. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u:

Các m c đích c a đ tài s đ t đ

c d a trên các ph

+ Ph

ng pháp phân tích, th ng kê;

+ Ph

ng pháp nghiên c u lý thuy t;

ng pháp nghiên c u sau:


2
+ Ph

ng pháp k th a: Áp d ng các công ngh đã đ

c dùng cho các l nh v c

xây d ng khác.
+ Ph

ng pháp mơ hình: Mơ ph ng b ng ph

IV. K t qu d ki n đ t đ

ng pháp ph n t h u h n.

c:

+ Hi u bi t sâu thêm v tr ng thái ng su t và bi n d ng c a k t c u tháp van
công bê tông c t thép thi công theo ph

ng pháp l p ghép ng su t tr

+ Theo đi u ki n ch u l c, xác đ nh đ

c kích th

kéo c ng cáp h p lý;
+ Áp d ng tính tốn cho m t cơng trình c th .

c;

c m i mô đun thi công và l c


3

CH

NG 1: T NG QUAN V QUÁ TRÌNH S A CH A, NÂNG C P
C NG D

I

P

1.1. Khái quát hi n tr ng h ch a và các s c th
1.1.1. Hi n tr ng an toàn h ch a
Vi t Nam là n

ng g p

c ng

Vi t Nam

c nông nghi p có nhi u h ch a th y l i. Hi n c n

kho ng 6.648 h ch a n

c có

c th y l i các lo i [21] trong đó dung tích t 10 tri u m3 tr

lên có 103 h , dung tích t 3 đ n 10 tri u m3 có 152 h , dung tích d

i 3 tri u m3 có

6.393 h . Trong s kho ng 6648 h ch a này, ph n l n h ch a có đ u m i là đ p
b ng v t li u đ a ph
ch a th y l i đã đ

ng có cơng trình l y n

c d ng c ng ng m.

a ph n các h

c xây d ng t lâu, và đã xu t hi n bi u hi n h h ng xu ng c p.

V th c tr ng h ch a n

c, các h dung tích tr t 10 tri u m3 n

c tr lên c

b n b o đ m an toàn trong mùa m a l n m 2012; 11 h có dung tích t 3 đ n 10 tri u
m3 n

c đang b h h ng c n đ

nh h n 3 tri u m3 n

c, do s l

c l u ý; đáng quan tâm nh t là các h có dung tích
ng cơng trình b h h ng r t l n, m t s b h h ng

nghiêm tr ng và ch đ p không đ n ng l c qu n lý (ch đ p là UBND xã). Các đ a
ph

ng có nhi u nhi u h ch a b h h ng g m Hịa bình, n Bái, B c Giang, Thanh

Hóa, Ngh An, Hà T nh,

c L c,

c Nơng,..vv.

Ngun nhân d n đ n nguy c m t an toàn h ch a v a và nh thì có nhi u
ngun nhân nh : mơ hình th y v n dòng ch y (dòng ch y n m, dòng ch y l ) khơng
cịn phù h p v i tình hình hi n t i đ c bi t trong đi u ki n bi n đ i khí h u và vi c

ch t phá r ng đ u ngu n; các đ p đ

c xây d ng trong đi u ki n khó kh n, ph

pháp thi cơng th cơng, trình đ thi cơng nhi u h n ch d n đ n ch t l

ng

ng đ p ch a

đ m b o yêu c u an toàn; trong qu n lý v n hành thì h u h t các h ch a v a và nh
do các h p tác xã, y ban nhân dân xã khơng có các cán b có chun mơn chun
ngành phù h p ch u trách nhi m qu n lý, v n hành.
Trong s nh ng nguyên nhân d n đ n m t an tồn h ch a, thì có m t s khơng
nh các h b m t an toàn do c ng l y n

c xu ng c p.

Vi t Nam đã có m t s h

ch a b v ho c nguy c v do nhóm nguyên nhân này gây ra nh : H Ia Krel 2 gãy
c ng d n dòng d n đ n v đ p, h Su i Hai thân c ng b m c nh h

ng đ n kh n ng

làm vi c và an toàn h , h B n Muông h ng kh p n i c ng gây ra bi n hình th m đ c
bi t nh h

ng đ n an toàn đ p…

4
1.1.2. Các s c th

ng g p

c ng

C ng ng m là lo i cơng trình l y n
đ a ph

ng, ch u t i tr ng phía trên l n. C ng luôn n m d

áp l c n

ng lún không đ u, d c chi u dài c ng th

v i nhau b ng kh p n i. C ng n m d
thân đ p làm nh h

gây nh h

i thân đê, thân đ p v t li u
iđ

ng bão hòa nên ch u

c xung quanh. Chi u dài c ng l n nên đ thu n ti n cho thi cơng và đ

phịng hi n t

s c

c n m sâu d

ng chia thành các đo n n i

i thân đ p nên s c c a c ng th

ng đ n an toàn h ch a. M t s s c th

ng gây nên

ng g p

c ng

ng đ n an toàn h đ p g m:

+ Tháp c ng b nghiêng do tháp c ng đ t trên n n không thu n nh t, ho c bi n
pháp x lý n n không t t, kh o sát ch a k d n đ n lún không đ u; ho c tháp c ng
thi t k ban đ u thô s , không đáp ng yêu c u làm vi c và an toàn trong đi u ki n
hi n t i nh tháp van c ng h Tri u Th

ng – Qu ng Tr [24] (hình 1.1), Khe Làng –

Ngh An [22] (hình 1.2), Ch n S n – Qu ng Nam [23] (hình 1.3)…

Hình 1.1: Tháp van h Tri u Th
Qu ng Tr

ng -

Hình 1.2: Tháp van h Khe Làng - Ngh
An

Hình 1.3: Tháp van h Ch n S n – Qu ng Nam


5
+ H ng các kh p n i do nhi u nguyên nhân khác nhau nh : đ a ch t n n x u,
bi n pháp x lý không phù h p gây lún không đ u; vi c phân đo n c ng và b trí kh p
n i không h p lý ho c kh p n i thi t k không phù h p, thi công không đ m b o ch t
l

ng…N m 2013 h B n Muông

làm mái th

S n La b h ng kh p n i gây xói r ng thân đ p

ng l u đ p b s t lún [25].
C¾t däc cèng
Tû lƯ 1:200

V? tr? khíp nèi xư l?

i

i

Hình 1.4: Kh p n i 2, 3 sau tháp van c ng h ch a n

c

B n Muông – S n La b h ng
+ Thân c ng b gãy do n n lún không đ u ho c bê tông thân c ng kém ch t l

ng

ho c bê tông b thối hóa… N m 2014 h Ia Krel 2 b gãy c ng d n dòng d n đ n v
đ p.

Hình 1.5: C ng d n dịng h Ia Krel 2 b gãy
+ Thân c ng b xói, xâm th c do x y ra hi n t

ng khí th c mà h th ng thơng

khí khơng đ đ phá v chân không ho c thi công kém ch t l
h ch a n

ng nh c ng l y n

c La Ngà – Qu ng Tr [24] nh hình 1.6, 1.7. Hi n t

ng này x y ra

c


6

nhi u c ng đ c bi t là các c ng có ch đ ch y là ch y khơng áp, x y ra n

c nh y

trong c ng.

Hình 1.6: Hi n t

ng xâm th c bêtông bên

trong c ng La Ngà t i v trí tháp van

Hình 1.7: Hi n t

ng rò n

c qua khe

van c ng La Ngà

+ Thân c ng b d t, m c do chi u dày, mác bê tông không đ đi u ki n ch ng
th m xuyên th ng, đi u ki n ch ng th m không đ m b o. Hi n t
nhi u h ch a, đ c bi t là các h đã xây d ng t lâu ch t l

ng này x y ra

ng bê tông thân c ng

gi m. C ng c a h V nh Trinh – Qu ng Nam, Su i Hai – S n Tây [19] (hình 1.8), B n
Mng – S n La… x y ra hi n t

ng này.

Hình 1.8: Thân c ng h Su i Hai b xâm th c, d t
+ Xu t hi n dòng th m ch y d c theo mang c ng gây hi n t

ng xói ti p xúc t i

ph n ti p giáp gi a đ t và thân c ng nguyên nhân do thi công ch ng th m kh ng đ m
b o nh s c
an toàn…

đ p Z20 – Hà T nh [19], khơng có t ng l c đ t cu i c ng đ đ m b o


7

Hình 1.9: Hi n t

ng th m d c theo mang c ng gây v đ p Z20-Hà T nh

1.2. Tình hình s a ch a nâng c p c ng l y n
Vi t Nam, m t s l

c

Vi t Nam

ng l n các h ch a th y l i đ

c xây d ng t nh ng n m

50-80 c a th k XX nh m ph c v phát tri n nông nghi p, xây d ng xã h i ch
ngh a.

ph c v l y n

c, d

i thân đ p b trí c ng ng m v i hình th c ch y u là

c ng ng m ch y khơng áp, có tháp van phía th

ng l u đ đi u ti t l u l

ng, k t c u

c ng là c ng h p b ng bê tông c t thép. Sau th i gian dài làm vi c do nhi u nguyên
nhân khác nhau nhi u c ng x y ra các hi n t
l

ng nh thân c ng b m c, d t ch t

ng gi m; bê tông thân c ng b xâm th c đ c bi t t i g n v trí x y ra n

c ng b rò r m t n

c…

c nh y;

kh c ph c s xu ng c p c a các đ u m i h ch a, nâng

cao kh n ng ph c v c ng nh đ m b o s làm vi c an tồn c a cơng trình, các d án
s a ch a, nâng c p công trình đ

c ti n hành. Trong các n i dung s a ch a nâng c p

thì r t nhi u các d án có h ng m c cơng vi c là s a ch a c ng c ho c xây d ng c ng
m i thay th c ng c . M t s d án s a ch a nâng c p trong đó có s a ch a c ng nh :
+ S a ch a c ng V nh Trinh – Qu ng Nam, n m 2007: s a ch a, nâng c p c ng
ông và c ng Tây thân c ng b xâm th c m nh, thay đ i t c ng h p b ng bê tông c t
thép ch y không áp v c ng thép b c bê tơng c t thép trịn ch y có áp [14];
+ S a ch a c ng h

ng S

ng – Hà Tây, n m 2008 (hình 1.9): s a ch a c ng

b h h ng, thay đ i t c ng h p b ng bê tông c t thép ch y không áp v c ng thép
b c bê tơng c t thép trịn ch y có áp [13];


8

Hình 1.10: Thi cơng c ng h
+ S a ch a c ng

ng S

ng – Hà Tây

k Uy – Kon Tum, n m 2012: S a ch a c ng b h h ng, thay

đ i t c ng h p b ng bê tông c t thép ch y không áp v c ng thép b c bê tông c t
thép trịn ch y có áp [12];
+ S a ch a c ng B n Muông – S n La, n m 2014: S a ch a, làm l i kh p n i
c ng, x lý bê tông thân c ng b xâm th c, m c [25]…;
1.3. Nh ng khó kh n trong vi c thi cơng s a ch a, xây m i tháp van c ng
Hi n nay, vi c thi công s a ch a, nâng c p c ng nh xây m i c ng ng m trong
ngành th y l i th

ng đ

c ti n hành theo công ngh thi công bê tơng c t thép truy n

th ng. Q trình thi cơng nhìn chung g m 4 cơng tác chính:
+ Cơng tác c t thép: Ti n hành l p d ng c t thép theo đúng thi t k
+ Công tác ván khuôn: Ti n hành l p d ng ván khn đ đ bê tơng theo đúng
hình d ng thi t k
+ Công tác bê tông: Ti n hành tr n bê tông, v n chuy n, đ và đ m bê tông vào
các b ph n c a c ng
+ Công tác b o d

ng và d

ng h bê tông: Ti n hành các bi n pháp b o d

bê tơng đ bê tơng có th phát tri n c
n t do chênh l ch nhi t đ và đ

ng đ bình th

ng

ng, khơng phát sinh các khe

m.

i v i thi cơng thân c ng, tồn b q trình thi cơng đ

c th c hi n d

i th p,

m t b ng đ b trí thi cơng thân c ng r ng h n nhi u so v i thi công tháp c ng.
Nh ng đ c đi m này cho phép chúng ta th c hi n các công tác ván khuôn, c t thép, bê
tông, d

ng h có th ti n hành d dàng h n so v i các kho nh đ trên cao. Bên c nh


9
đó, do m t b ng thi cơng r ng, c ng cho phép b trí các kho nh đ m t cách h p lý,
đ nâng cao c

ng đ thi công, rút ng n th i gian thi công. Ngoài ra, trong tr

ng h p

s a ch a nâng c p b ng gi i pháp b trí thi cơng t h l u c ng lên có th t n d ng
m t ph n thân đ p phía th

ng l u ch a đào móng đ b t đ u thi công s m. Nh v y,

v m t k thu t thi công, ti n đ và c
công truy n th ng d dàng đ

ng đ thi công thân c ng theo ph

c đáp ng n u b trí thi cơng h p lý.

Khi thi cơng tháp van c ng ng m, ng
thành các kho nh đ theo ph

i ta th

ng chia tháp van c ng ng m

ng đ ng. V i m i kho nh đ , sau khi ti n hành t t c

các công tác c t thép, ván khuôn, bê tông, d
c

ng pháp thi

ng h ch cho kho nh đ bên d

iđ

ng đ m i ti n hành các công tác ti p theo đ thi cơng các kho nh đ phía trên.

Vi c thi cơng theo trình t nh trên, khi n th i gian thi công tháp van c ng ng m kéo
dài, đ c bi t là các c ng ng m ng m l n, tháp van cao.
Tuy nhiên, đ i v i các d án s a ch a và nâng c p c ng, không nh ng ph i đ m
b o các yêu c u k thu t thi công, l i v a ph i đ m b o các yêu c u v m t khai thác,
c pn

c cho các ngành dùng n

ch t l

ng bê tông, m i công tác ph i ti n hành trong đi u ki n khô ráo, không b ng p

n

c, yêu c u đ p đ p v

t l . Bên c nh đó đ đ m b o

c. Theo đó, th i gian đ thi công s a ch a c ng th

gian r t ng n c a mùa ki t và khi nhu c u dùng n
trong h th p đ kh i l

c phía h du h n ch và m c n

c

ng các cơng trình t m, cơng trình ph c v thi cơng nh đê

quai ng n dịng gi m và ít nh h
ch a c ng ph i hồn thành tr
trong mùa thi u n

ng ph i ti n hành trong th i

ng đ n các h dùng n

c mùa l đ có th tích n

c. Q trình thi công s a
c cho các ngành dùng n

c

c và đ m b o an toàn ch ng l . Ngoài ra, n u q trình thi cơng

kéo dài sang mùa m a, công tác đ p đ t bù l i vào thân đ p phía trên c ng s g p
nhi u khó kh n do đ t th

ng xun b bão hịa n

Hình 1.10 th hi n s bi n thiên m c n
m i đ đ m b o nhu c u dùng n

c.

c h và l u l

ng n

c bình quân tháng c a h ch a n

huy n V nh Linh t nh Qu ng Tr [27]. Hi n nay c ng l y n
Ngà c ng đang b xâm th c, rò r n
b c ng c , thi công c ng m i nên đ

c La Ngà –

c c a h ch a n

c La

c nghiêm tr ng đang đ xu t d án hoành tri t

c ng c , xây m i c ng. T bi u đ hình 1.10 ta th y, v m t c p n

c, quá trình phá

c ti n hành vào kho ng t đ u tháng 9 đ n

tháng 12, vì trong kho ng th i gian này khơng có nhu c u c p n
v y, khi ng ng c p n

c yêu c u t i đ u

c do thi công s không gây nh h

c t i đ u m i. Do

ng đ n tình hình s n xu t,


10
đ i s ng, xã h i khu v c h du. Tuy nhiên, đ gi m kh i l
đê qy, cơng tác b m n

ng cơng trình thi cơng nh

c h móng, c ng nh phịng l và tích n

m a đ n, q trình thi cơng nên đ

c vào h khi mùa

c ti n hành vào cu i mùa ki t, t c là trong kho ng

t tháng 8 đ n tháng 9. Khi thi công trong th i gian này cao trình đê quai ch c n cao
kho ng +12m, k t h p công tác b m n

c h móng là có th thi cơng c ng đ

c.

Ngồi ra, q trình thi cơng n u càng v sau s càng b t l i, vì khi b t đ u mùa
m a Bên c nh đó, kho ng th i gian đ tích n
22.0

3.0

20.0

2.5

18.0

2.0

16.0

1.5

12.0
10.0

1.0

ng n

14.0

0.5
0.0

8.0

1

2

3

4

5

6
7
Tháng

8

Bi n thiên m c n
M cn
L ul

Hình 1.11: Bi u đ bi n thiên m c n
ch a n

10

11

12

ch

ng n

c dùng bình quân tháng m

c h và l u l

ng n

c yêu c u t i đ u m i h

c La Ngà – Qu ng Tr , n m 2014.

m i đ đ m b o nhu c u dùng n

c h và l u l

ng n

c yêu c u t i đ u

c bình quân tháng c a h ch a n

huy n V nh Linh t nh Qu ng Tr . M c n
ng n

9

c ch t

Hình 1.11 th hi n s bi n thiên m c n

d n, l u l

c yêu c u q (m3/s)

i cho n m sau.

L ul

M cn

c h bình qn tháng (m)

khơng tích đ dung tích đ t

c vào h s ng n l i, làm h có nguy c

c La Ngà –

c h th p nh t vào ngày 25/8 sau đó t ng

c yêu c u qua c ng b ng khơng t ngày 26/8. T nh ng phân tích

trên, đ i v i h La Ngà, kho ng th i gian đ thi công h p lý nh t nên b t đ u t ngày
25/8 ho c tr

c m t s ngày và hoàn thành tr

c trung tu n tháng 9. Q trình thi

cơng xong càng s m càng d dàng đ m b o các yêu c u v phịng ch ng l và tích
n

c vào h .


11
3.00

ng n c yêu c u q
(m 3/s)

ch m

14.0

2.50

13.0

2.00

12.0
11.0

1.00

10.0

L ul

M cn

1.50

0.50

9.0

0.00

4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
01 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201
/
/
/
/

/
/
/
/
/
/2
/
/
/
/
/
/
9
8
9
9
9
8
8
9
9
8
8
8
8
8
9
9
/0
/0

/0
/0 4/0
/0 2/0
/0
/0
/0 3/0
/0 1/0
/0 2/0
/0
01
05
09
1
17
2
25
29
0
06
10
1
18
2
26
30

Ngày

Bi n thiên m c n c h
M c n c ch t

L u l ng n c yêu c u t i đ u m i bình quân ngày

Hình 1.12: Bi u đ bi n thiên m c n
ch a n

c h và l u l

ng n

c yêu c u t i đ u m i h

c La Ngà – Qu ng Tr , tháng 8-9, n m 2014.

Ngoài c ng c a h ch a n

c La Ngà, yêu c u v m t th i gian thi công s a

ch a, nâng c p xây m i đ i v i nh ng c ng khác hoàn toàn t

ng t . Nh v y, đ

đ m b o ít nh h

ng đ n t t c các yêu c u v m t c p n

c, tích n

c vào h , ch ng

l và thi công tr

c mùa m a, th i gian thi công s a ch a, xây m i c ng đòi h i ph i

hoàn thành trong kho ng 10-20 ngày cu i mùa ki t, đ u mùa m a. Tùy quy mơ c a
c ng, th i gian thi cơng có th ít h n ho c nhi u h n con s trên m t chút. Tuy nhiên,
theo công ngh thi công bê tông c t thép, vi c thi công c ng trong kho ng th i gian
ng n nh v y d

ng nh khơng kh thi. Do đó c n m t gi i pháp công ngh khác đ

rút ng n th i gian thi công s a ch a c ng ng m và đ c bi t là tháp van c ng ng m.
1.4.

xu t gi i pháp k t c u bê tông c t thép l p ghép

ng su t tr

c trong

thi t k , thi công tháp van c ng
rút ng n th i gian thi công s a ch a c ng ng m, đ c bi t là tháp van c ng
ng m, tác gi nghiên c u gi i pháp k t c u bê tông c t l p ghép ng su t tr
m t lý thuy t, gi i pháp k t c u bê tông c t thép l p ghép ng su t tr

c. V

c c ng sau có

th áp d ng đ thi t k , thi công c thân c ng và tháp c ng. Tuy nhiên, do thi công
thân c ng d dàng h n nhi u so v i tháp c ng và yêu c u v c

ng đ thi công thân


12
c ng d dàng đáp ng đ

c b ng vi c b trí m t b ng, các kho nh đ thi cơng, trình t

thi cơng m t cách h p lý. M t khác, gi i pháp k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c

l p ghép c ng có m t s yêu c u v k thu t thi công, v t li u thi cơng, trình đ nhân
cơng thi cơng cao h n ph

ng pháp thi công truy n th ng.

T nh ng lý do trên, thân c ng v n ch n hình th c và k t c u theo ph

ng pháp

thi công bê tông c t thép truy n th ng. Tháp van c ng áp d ng gi i pháp gi i pháp k t
c u bê tông c t thép ng su t tr

c l p ghép. Theo gi i pháp này, toàn b tháp van s

đ

c chia thành các mô đun và đ

tr

ng. Sau khi các cơng tác h móng hồn thành, các mơ đun s đ

nhà máy đ n công tr
cáp t o ng su t tr

c đúc trong nhà máy ho c t i bãi đúc

hi n

c v n chuy n t

ng đ l p d ng. Quá trình l p d ng hoàn thành s ti n hành kéo
c trong k t c u tháp van l p ghép.

Quá trình thi t k và thi công tháp van theo k t c u l p ghép nh t thi t ph i k t
h p v i gi i pháp k t c u ng su t tr
tháp van c ng là k t c u theo ph
gây m t n đ nh theo ph

ng. Nguyên nhân là do

ng đ ng nh ng khi làm vi c l i ch u các l c b t l i

ng ngang. K t c u tháp van l p ghép s cho phép gi m thi u

th i gian thi công trên công tr
công tháp van theo ph

c c ng sau trên hi n tr

ng, qua đó kh c ph c đ

c nh ng khó kh n do thi

ng pháp truy n th ng nh đã đ c p

van là k t c u ch u l c theo ph

ng ngang, ngoài tr ng l

trên. Tuy nhiên, tháp

ng b n thân giúp duy trì n

đ nh đo n tháp van c ng, m i đo n tháp van c ng còn ch u các l c xơ ngang gây m t
n đ nh. Vì v y, chúng ta ph i s a d ng ng su t tr

c trong k t c u tháp van đ gi

n đ nh t ng đo n tháp van c ng c ng nh t ng th tháp van.
1.5. K t lu n ch

ng 1

Trong tình hình các đ p h ch a v a và nh , đ
đ

c xây d ng và đ a vào s d ng

c kho ng 30 – 50 n m đang xu ng c p. Nhu c u s a ch a, nâng c p h đ p nói

chung và c ng ng m nói riêng là r t l n. Thi công s a ch a, nâng c p, xây m i các
c ng ng m d

i thân đ p, đ c bi t là tháp van c ng ng m theo ph

ng pháp thi công

bê tông c t thép truy n th ng g p m t s khó kh n. Do v y n u gi i pháp k t c u bê
tông c t thép ng su t tr
là m t ph

c l p ghép áp d ng cho tháp van c ng ng m thành công s

ng án đ gi i quy t nh ng t n t i trong vi c thi công tháp van c ng theo

công ngh thi công bê tông c t thép truy n th ng v i nh ng d án s a ch a, nâng c p
c ng ng m d

i thân đ p


13

CH

NG 2: PH

NG PHÁP TÍNH TỐN K T C U BÊ TÔNG C T
THÉP

NG SU T TR

C

2.1. Khái quát v k t c u bê tông c t thép ng su t tr
c u, ng d ng k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c

2.1.1. Khái quát v k t c u bê tông c t thép ng su t tr
Bê tông là v t li u có tính giịn, c
đ ch u nén.
thanh thép có c

kh c ph c nh

c và tình hình nghiên

Vi t Nam
c

ng đ ch u kéo kém h n nhi u so v i c

c đi m này c a v t li u bê tông ng

ng

i ta đ a nh ng

ng đ ch u kéo t t h n vào vùng ch u kéo trong kh i bê tông. T đó

hình thành nên v t li u bê tơng c t thép. Tuy nhiên v i v t li u bê tông c t thép, các
v t n t trong kh i bê tông v n xu t hi n khá s m ngay c khi ng su t kéo còn khá
nh . Các v t n t này làm gi m chi u cao làm vi c, mô đun ch ng u n c a k t c u.
Ngoài ra các v t n t xu t hi n s làm cho c t thép trong kh i bê tông t ng nguy c b
xâm th c, b g , đ c bi t trong nh ng môi tr

ng có tính xâm th c, d n d n làm cho

k t c u b phá ho i. Trong các cơng trình th y l i, thì ngồi đi u ki n ch u l c c a k t
c u, ng

i thi t k còn ph i đ t ra v n đ chi u dày c a k t c u ph i l n h n m t giá

tr gi i h n đ Gradient c a dịng th m khơng xun th ng k t c u; v t n t n u có xu t
hi n c ng ph i kh ng ch đ m nh t đ nh đ c t thép trong kh i bê tông không b
hoen g , xâm th c.
kh c ph c nh

c đi m c a k t c u bê tông c t thép thông th

đ a k t c u bê tông c t thép vào s d ng, ng

ng, tr

c khi

i ta t o ra m t ng su t nén ban đ u

trong k t c u đ sau khi ch u t i tr ng, k t c u này s làm tri t tiêu m t ph n ho c toàn
b

ng su t kéo trong k t c u, nh đó lo i tr kh n ng xu t hi n v t n t. K t c u này

đ

c g i là k t c u bê tông ng su t tr

Ngày nay, k t c u bê tông ng su t tr
và

Vi t Nam vì k t c u này có m t s

th

ng [10]:

c hay bê tơng d
c ngày càng đ

c ng d ng nhi u trên th gi i

u đi m so v i k t c u bê tông c t thép thông

- K t c u bê tông c t thép ng su t tr
h n so v i k t c u bê tông c t thép thông th

ch đ

ng l c, bê tông ti n ch .

c có kh n ng ch ng u n, đ c ng l n
ng cùng kích th

c, vì th có th h n

c đ võng, cho phép ch t o các k t c u có nh p l n h n;
- K t c u bê tông c t thép ng su t tr

thép c

c s d ng bê tông c

ng đ cao và c t

ng đ cao nên có th làm c u ki n m nh và nh h n so v i c u ki n bê tông


14
c t thép thông th

ng. Do vi c gi m tr ng l

ng b n thân s gi m b t t i tr ng thi t

k và chi phí móng.
-

ng su t nén ban đ u trong k t c u bê tông c t thép ng su t tr

khi đ a vào s d ng ng su t nén chính trong k t c u đ
n ng ch u c t cao h n, h n ch đ
bê tông c t thép thông th

c làm cho sau

c gi m nh , nh đó mà kh

c s hình thành và phát tri n v t n t so v i k t c u

ng;

- Do k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c h n ch đ

c n t nên kh n ng

- Công trình s d ng k t c u bê tơng c t thép ng su t tr

c có kh n ng ch u

ch ng th m, ch ng xâm th c, tu i th cao h n;
l a, đ b n m i cao;
- K t c u bê tông c t thép ng su t tr

c đ c bi t là nh ng c u ki n đ

xu t trong nhà mày thì vi c ki m sốt v ch t l

cs n

ng d dàng h n.

Bên c nh nh ng u đi m trên k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c c ng t n t i

m t s h n ch :
-

thi công k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c đòi h i ph i có các v t li u

thi t b chuyên d ng nh neo, ng gen, v a b m… (v i k t c u bê tông ng su t tr
c ng sau) hay b neo công c , b c ng…(v i k t c u bê tông ng su t tr
- Nhân công thi công k t c u bê tông c t thép ng su t tr
cao h n so v i công nhân thi công thông th
- Cơng tác ki m sốt ch t l

c c ng tr

c địi h i có trình đ

ng.
c

ng. Ngồi ra vi c t o ng su t ban đ u có th làm

c u ki n bê tơng c t thép ng su t tr

c b phá ho i c c b t i m t s vùng.

Hi n nay có m t s cách phân lo i k t c u bê tông c t thép ng su t tr
Theo cách th i đi m t o ra ng su t tr
phân thành hai lo i là bê tông ng su t tr

c sau:

c, k t c u bê tông c t thép ng su t tr
c c ng tr

c và bê tông ng su t tr

t o ng su t ban đ u trong k t c u bê tông ng su t tr

ti n hành c ng c t thép tr

c)

ng đ i v i k t c u bê tông c t thép ng su t tr

đòi h i cao h n k t c u thông th

sau.

c

c c ng tr

c khi đ bê tông. Sau khi bê tông đ t đ n c

c

c c ng

c, ng

i ta

ng đ thích

h p thì bng c t thép c ng, do tính đàn h i c a c t thép c t thép s co l i và truy n l c
nén lên k t c u bê tông xung quanh t o ra ng su t nén ban đ u trong k t c u. Ph
pháp t o ng su t tr

c c ng tr

ng

c này đòi h i khi thi cơng ph i có các b đ đ neo

t m các thi t b c ng. Vì th mà ph

ng pháp c ng tr

xu t các c u ki n bê tông ng su t tr

c c ng tr

c th

ng đ

c áp d ng đ s n

c đúc s n trong nhà máy.


15
Ng

c l i v i k t c u bê tông c t thép ng su t tr

c t thép ng su t tr
đã đ t đ n c

c c ng sau đ

c c ng tr

c, k t c u bê tông

c t o ra b ng cách c ng c t thép sau khi bê tông

ng đ nh t đ nh r i ti n hành neo gi hai đ u c t thép c ng. Ph

pháp thi công ng su t tr

c c ng sau đ

c áp d ng nhi u trên cơng tr

ng

ng, hình th c

thi cơng l p ghép.
Theo kh n ng bám dính gi a bê tông và c t thép c ng, k t c u bê tông ng su t
tr

cđ

c phân thành hai lo i là có bám dính và khơng bám dính. Theo ph

t o ra k t c u bê tông ng su t tr

c c ng tr

dính. V i k t c u bê tông ng su t tr

ng pháp

c thì k t c u này thu c lo i có bám

c c ng sau, thép c ng đ

c đ t trong các ng

chôn s n ho c các l t o s n trong kh i bê tơng. Vì v y k t c u bê tông c t thép c ng
sau có th thu c lo i có bám dính ho c khơng bám dính. K t c u c ng sau có bám
dính, c t thép c ng sau khi đ

c neo gi , v a bê tông đ

c b m vào trong ng, l t o

s n. V a bê tông b m vào v a có tác d ng b o v c t thép c ng v a góp ph n dính k t
gi a bê tông và c t thép c ng. Ng
không bám dính có th đ

c l i bê tơng c t thép ng su t tr

c b trí thành t ng bó trong các ng và đ

kh i bê tơng t i v trí neo gi , c t thép c ng có th tr

c c ng sau
c liên k t v i

t t do trong các ng chôn s n.

Theo kh n ng tri t tiêu ng su t kéo trong các giai đo n ch u l c, các giai đo n
làm vi c c a k t c u mà k t c u bê tông c t thép ng su t tr
k t c u ng su t tr

c toàn ph n và k t c u ng su t tr

tông c t thép ng su t tr

c chia thành hai lo i là

c m t ph n. Trong k t c u bê

c m t ph n, trong m t s giai đo n làm vi c, trong k t c u

v n còn ng su t kéo. Do đó đ k t c u có th ch đ

c ng su t kéo này thì ngồi

thép c ng cịn c n có thép khơng c ng đ ch u l c.
Ngoài ra, theo cách b trí c t thép c ng và cách c ng c t thép đ t o ng su t ban
đ u, k t c u bê tông ng su t tr
ti t di n và k t c u ng su t tr

c còn chia thành k t c u ng su t tr

c c ng trong

c c ng ngoài ti t di n.

2.1.2. L ch s nghiên c u và ng d ng k t c u bê tông ng su t tr
Vi c áp d ng nguyên lý ng su t tr

c trên th gi i

c vào k t c u bê tông b t đ u t th p niên

80 c a th k th XIX. N m 1886, P.H.Jackson (M ) đã nh n đ

c ch ng nh n b n

quy n v vi c s d ng c t thép c ng đ làm vòm bê tông. N m 1888, Dorhing(
nh n đ

c ch ng nh n b n quy n v vi c đ t thêm s i thép c ng vào bê tông đ đúc

thành t m và d m.
tr

c)

ó là nh ng b

c đi đ u tiên c a vi c s d ng nguyên lý ng su t

c ch t o c u ki n bê tông đúc s n.[10]