Nghiên cứu ứng suất trong công trình kết cấu BTCT bảo vệ mái sông và đề xuất giải pháp áp dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

_____________________

NGUYỄN VĂN XUÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT TRONG CƠNG TRÌNH
KẾT CẤU BTCT BẢO VỆ MÁI SƠNG
& ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ÁP DỤNG

Chun ngành : XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY
Mã số

: 60 - 58 - 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học :
1. PGS TS. NGUYỄN CẢNH THÁI
2. PGS TS. NGUYỄN VĂN HẠNH

Hà nội – 2012


4
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Chương 1 :

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ SƠNG
VÀ TÍNH TỐN ỨNG SUẤT
1.1. Tổng quan các cơng trình bảo vệ bờ trên thế giới

Trong suốt chiều dài lịch sử tiến bộ của con người, cuộc sống ln hình
thành và phát triển gắn liền với những dịng sơng.
Dịng sơng mang tới những nguồn nước quý giá đầu tiên để hình thành
các khu dân cư, các làng mạc, các thành phố. Sông mang nguồn nước nuôi
dưỡng cây trồng, vật nuôi. Sông cịn mang trong mình nó những nguồn thực
phẩm dồi dào là các loài cá,… và là một trong những con đường giao thông
quan trọng.
Cuộc sống của con người gắn liền với những dịng sơng, với những thuận
lợi và cũng đồng thời là những khó khăn phải khắc phục.
Lưu lượng nước trong sông thay đổi theo thời tiết, ảnh hưởng bởi các
hiện tượng mưa, bão, lũ, hạn hán, lực quay Coriolis của trái đất,... và các q
trình thay đổi dịng chảy, áp lực thấm, nước ngầm,... Các tác động cơ học, vật lý
và hóa học tác động trực tiếp đến hai bên bờ sông, gây ra những tác động tiêu
cực ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự ổn định bờ, ngăn cản sinh hoạt và phát triển
sản xuất của cư dân sống xung quanh.
Từ những buổi bình minh ban đầu của lịch sử, con người đã có những
biện pháp để khắc phục những khó khăn đó, bằng các giải pháp cơng trình : đắp
đê nắn dòng, dựng các mỏ hàn lái dòng chảy, đắp đập tạo các hồ chứa, xây dựng
các công trình kè bảo vệ bờ,…
Các cơng trình bảo vệ bờ là một giải pháp hiệu quả, được sử dụng phổ
biến từ lâu bởi khả năng giữ an tồn, tính khả thi, mang lại hiệu ích kinh tế lớn.
Năm 1824, một phát minh quan trọng là xi măng Portland ra đời. Đến

năm 1847 một phát minh mới kết hợp bê tông với cốt thép tạo ra một vật liệu
mới là bê tông cốt thép. Với những ưu điểm nổi trội so với những vật liệu xây
dựng trước đó, vật liệu mới đã nhanh chóng có những ứng dụng vơ cùng hiệu
quả cho các cơng trình xây dựng nói chung, và cơng trình bảo vệ bờ nói riêng.
Học viên : Nguyễn Văn Xn Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


5
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Một trong những ứng dụng tiêu biểu đầu tiên là hệ thống Chelsea –
Victoria Embankment nằm trong hệ thống kè sông Thames - London được khởi
công xây dựng năm 1854, với kết cấu bê tông cốt thép. Thiết kế được đánh giá
tốt bởi ứng dụng khả năng chịu lực cao của vật liệu mới, đã ổn định hiệu quả bờ
sông, và các công trình đặc biệt nằm phía sau bờ kè.
Hình 1- 1: Mặt cắt điển hình hệ thống kè sơng Thames
Một mặt cắt kè sông
thuộc hệ thống sông Thames
xây dựng năm 1854 với hệ
thống thốt nước cơng nghiệp
và hệ thống ống hơi, khí gas
ngay sau mái kè. Phía sau là
một trạm xe điện ngầm. Giải
pháp vật liệu bê tông cốt thép
đã phát huy khả năng chịu lực
hiệu quả trong nhiều ứng dụng

phức tạp.

Thiết kế các cơng trình bảo vệ bờ khơng những đáp ứng những yêu cầu
cấp thiết của việc hạn chế tối đa những bất lợi của dòng chảy, mà còn đóng góp
đáng kể vào cảnh quan văn hóa, du lịch, làm giàu đẹp quê hương.
Sự phát triển những thiết kế cơng trình bảo vệ bờ đã được gắn liền với
hình ảnh phát triển của nhiều vùng, nhiều đất nước, quốc gia. Hình ảnh bờ sơng
Nile gắn liền với các thành phố Ai Cập cổ đại, sông Tigre với Baghdad, sông
Danube chảy qua các thành phố Đông Âu, sông Seine ở Paris, sông Thames ở
London, … và gần đây là Seoul với sông Hàn nổi tiếng.

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


6
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Hình 1- 2: Hình ảnh một số cơng trình kè bảo vệ bờ trên thế giới

Sông Danube ở Budapest : nơi những công trình đẹp nhất của thành phố
đều nằm dọc hai bên dịng sơng. Thiết kế tuyệt đẹp của hệ thống bảo vệ bờ kết
cấu bê tơng cốt thép đã góp một phần không nhỏ trong việc thành phố được đưa
vào danh sách Di sản văn hóa Thế giới – và trở thành một trong những thành
phố đẹp nhất châu Âu .
1.1.1. Các hình thức kết cấu cơng trình bảo vệ bờ sơng

Trên cơ sở 14TCN-84-91 : Các cơng trình bảo vệ đê, bờ sơng, có thể
phân loại các hình thức cơng trình kè bảo vệ bờ sơng như hình 1-3.
Đối tượng chính của đề tài tập trung vào kết cấu cơng trình bảo vệ bờ mái
sơng bê tơng cốt thép. Các ứng suất bên trong kết cấu được trình bày chủ yếu ở
chương 2. Ngoài ra việc xác định ổn định của cơng trình cũng có liên hệ mật
thiết đến sự làm việc tổng thể của toàn hệ thống. Các nguyên lý chung tính tốn
ổn định được trình bày trong mục 2.4 chương 2.
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


7
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Hình 1- 3: Một số hình thức phân loại kè bảo vệ bờ

1.1.2. Ứng suất trong kết cấu cơng trình bảo vệ bờ bê tông cốt thép

Sự kết hợp giữa vật liệu bê tơng và cốt thép tạo nên nhiều đặc tính ưu
việt. Bê tông chịu nén tốt, nhưng khả năng chịu kéo kém, nhược điểm này đã
được cốt thép khắc phục hiệu quả do cốt thép là vật liệu chịu kéo tốt.
Năm 1729 Buynphighe đã đưa ra khái niệm về quan hệ giữa ứng suất và
biến dạng. Khái niệm ứng suất đặc trưng cho khả năng chịu lực của vật liệu tại
một điểm, khi ứng suất vượt quá giới hạn cho phép thì vật liệu bị phá hoại. Năm
1768 Hooke đã nêu khái niệm về quan hệ tỷ lệ thuận giữa ứng suất và biến dạng
ở giai đoạn biến dạng tuyến tính của vật liệu. Năm 1847, khi vật liệu bê tông cốt
thép ra đời thì yêu cầu xác định trạng thái ứng suất trong kết cấu làm bằng vật

liệu bê tông cốt thép được xác định nhằm bố trí hình dạng mặt cắt thiết kế tối
ưu, phân bố cốt thép đúng vị trí, kiểm tra khả năng chịu lực của vật liệu khi hoạt
động.
Trong phạm vi đề tài, vật liệu làm việc tuân theo định luật Hooke, quan
hệ giữa ứng suất và biến dạng xuất hiện trong quá trình tác động của tải trọng
theo quan hệ bậc nhất :

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy


8
Luận văn thạc sĩ

σ = f (ε )

Chương I : Tổng quan

(1-1)

Trong đó

s : ứng suất
e : biến dạng

1.2. Tình hình xây dựng các hệ thống cơng trình bảo vệ bờ sơng
1.2.1. Tình hình xây dựng cơng trình bảo vệ bờ trên thế giới

Từ trước Công nguyên, các nền văn minh cổ đại đã xây dựng nhiều hệ

thống cơng trình bảo vệ bờ, giữ an toàn và tạo thẩm mỹ cho các thành phố.
Hình 1- 4: Một số cơng trình bảo vệ bờ xây dựng trước Công nguyên

Kè sông Tigre và Euphrate chảy
qua thành phố Baghdad, nền văn minh
Lưỡng Hà đã được xây dựng 560 năm
trước Công nguyên.
Châu Âu, thời kỳ La Mã, những
kênh dẫn nước với kết cấu bảo vệ mái bờ
bằng đá và gạch đã được xây dựng với
nhiệm vụ dẫn nước sinh hoạt cho các
thành phố lớn.
Tiêu biểu cho các cơng trình dẫn
nước giai đoạn này là hệ thống dẫn nước
“Aqua Virgo” kéo dài 21 km từ vùng núi

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy


9
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Sabin tới thủ đơ Roma. Hệ thống cơng trình do Marcus Agrippa điều hành xây
dựng từ 312 năm trước Cơng ngun.
Hình 1- 5: Mạng lưới kênh cấp nước Rome và tường đá bảo vệ bờ kênh

Hệ thống kênh dẫn nước với những kênh dẫn dài bảo vệ hiệu quả nguồn
nước sạch, với kết cấu tường đá hoặc gạch xây bảo vệ mái, với nhiều cấu trúc và
hình dạng phức tạp, từng được đánh giá như một kỳ quan cổ đại.
Hình 1- 6: Tường gạch xây bảo vệ bờ kênh dẫn nước ăn thành phố Rome 312 B.C

Từ khi vật liệu bê tông cốt thép ra đời, rất nhiều cơng trình bảo vệ bờ bê
tông cốt thép đã được xây dựng khắp các thành phố của Châu Âu. Năm 1855, hệ
thống cơng trình bảo vệ bờ sông Seine, Paris, được đề xuất khởi công khơng chỉ
duy trì sự ổn định dịng chảy, bảo vệ bờ sơng tránh các biến động tự nhiên, mà
cịn là một cảnh quan nổi tiếng.
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


10
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Năm 1905, kè Krasnopresnenskaya thành phố Moscow hồn thành phần
kết cấu bê tơng cốt thép, năm 1925 lát đá bề mặt dài 3.5km. Chênh lệch cao độ
đỉnh kè chân kè lên tới 5m.
Năm 2003, hệ thống bảo vệ bờ Cheonggyecheon Embankment thành phố
Seoul được khởi cơng, góp phần hồn chỉnh chuỗi hệ thống cơng trình bảo vệ bờ
Han River nổi tiếng.
Hình 1- 7: Hình ảnh kè sơng Seine và sơng Moscow

Cùng với những tiến bộ nhanh chóng về khoa học cơng nghệ, những thiết
kế kết cấu bảo vệ bờ mới liên tục phát triển, phục vụ ngày càng đa dạng mọi

nhu cầu cuộc sống.
Hình 1- 8 : Hình ảnh kè sơng Seoul và một Model thiết kế mới

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


11
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Bảng 1- 1: Một số cơng trình kè Kết cấu BTCT bảo vệ bờ sông trên Thế giới
STT
1

2

Tên hệ thống kè
Hệ thống kè sơng Thames

Địa danh Khởi cơng Hồn thành

Chiều dài (km)/tuyến sơng kết nối

London

Victoria

1865

1870

Westminster - London .

Chelsea Embankment

1854

1874

Khu bắc London

Albert

1866

1869

1.6

1855

1910

Các quận trung tâm Paris

Hệ thống kè sông Seine

Paris

Fleur Embankment
3

Hệ thống kè T.p Bordeaux

4

Hệ thống kè Moscow

1930
Bordeaux

1990

2002

4.5

Filyovskaya

1895

1905

1

Berezhkovskaya

1915

1930

3

Krasnopresnenskaya

1905 tường BTCT

3.5

1925 lát đá bề mặt
5

Hệ thống kè Han River

Seoul

Cheonggyecheon Embankment

2003

2005

8.4

Gyeongin

2011

2011

3.5

1.2.2. Tình hình xây dựng cơng trình bảo vệ bờ ở Việt nam

Các cơng trình bảo vệ bờ gắn liền với các cánh đồng canh tác lúa nước
của người Việt.
Khu vực trung tâm đồng bằng sông Hồng, phần lớn nằm ở độ cao từ 0,4
m đến 12 m trên mực nước biển, với 56% có độ cao thấp hơn 2 m. Vùng đất của
đồng bằng sông Hồng nằm trong vành đai 2 loại đê : khoảng 3.000 km đê ngăn
lũ của hệ thống sông, và 1.500 km đê biển ngăn sóng lớn của các cơn bão. Phần
lớn các trung tâm đông dân cư đều nằm dưới mực nước lũ sông Hồng.
Cùng với hệ thống đê điều đã được xây dựng cách đây hơn hai nghìn
năm, các hệ thống bảo vệ bờ tại các đoạn đê xung yếu đặc biệt được chú trọng,
nhằm đảm bảo an toàn cho cư dân trong mùa mưa bão.
Cơng trình bảo vệ bờ có thể đơn giản chỉ là cọc gỗ xếp thả bao tải cát,
hoặc có thể là các khối đá thả tạo thành lăng thể bảo vệ mái.
Cho đến trước những năm 80, do tình hình khó khăn kinh tế nói chung,
các cơng trình bảo vệ bờ vẫn cịn đơn giản, hầu hết chỉ tập trung bảo vệ bờ mái
đê tại các đoạn xung yếu, bằng vật liệu đá lát với kết cấu hộ chân lăng thể đá
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy


12
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Hình 1- 9 : Cơng trình kè bảo vệ mái đê

Các cơng trình kè bờ chính trên sơng Hồng đoạn Hà Nội do Bộ Nông
nghiệp và Phát triển Nông thôn và UBND thành phố Hà Nội xây dựng nêu trong
bảng 1.2.
Bảng 1- 2: Cơng trình bảo vệ bờ sơng do UBND TP Hà nội ĐTXD
STT

Tên cơng trình/địa danh

Năm XD

Chiều dài (m)

Hình thức kết cấu

1

Kè bờ Thuỵ Phương (Liên Mạc)

1996

600

Đá lát khan

2

Kè bờ Phú Gia GĐ I

1997

1800

Đá lát khan

3

Kè bờ Phú Gia GĐ II

1998

2800

Đá lát khan

4

Kè bờ Tứ Liên

1998

1150

Đá lát khan

5

Kè bờ Phúc Xá - Chương Dương

1983

400

Đá lát khan

6

Kè bờ Bát Tràng

1998

500

Đá lát khan

7

Kè bờ Thanh Trì

1996

1050

Đá lát khan

8

Kè Bá Thị

2006

100

Tường BTCT

Sau năm 80 , các kết cấu cơng trình bảo vệ bờ đã có sự phát triển đa dạng
hơn. Ngồi kết cấu đá lát khan trong khung chia ô, đã sử dụng các kết cấu tường
đá xây, tấm bản bê tông cốt thép bảo vệ mái,... Các cấu kiện lát mái bê tông với
nhiều hình thức được áp dụng. Cấu kiện chữ nhật, cấu kiện T1-79,... đã tạo một
lớp phủ mới làm tăng mỹ quan và hiệu quả bảo vệ cho kết cấu truyền thống.
Từ năm 2000, tại một số tỉnh phía nam đã áp dụng kết cấu cọc ván bê
tông cốt thép dự ứng lực với sự hướng dẫn của nhà sáng chế : Tiến sĩ Itoshima
Nhật bản. Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng của cốt thép
ứng suất trước và sức chịu nén của bê tông để tạo trong kết cấu những biến dạng
ngược với khi chịu tải, ở ngay trước khi chịu tải. Nhờ đó những kết cấu bê tơng

Học viên : Nguyễn Văn Xn Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


13
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

này có khả năng chịu tải trọng lớn hơn. Một số nhà máy chế tạo cọc ván bê tông

dự ứng lực cũng đã được xây dựng.
Các hệ thống kè sử dụng kết cấu tường chắn bê tông cốt thép cũng dần
xuất hiện, tạo diện mạo mới cho các khu vực bảo vệ được xây dựng. Đặc biệt
các kết cấu mới có tính thẩm mỹ cao, hài hịa cảnh quan mơi trường, một số
cơng trình đã xây dựng được nêu trong bảng 1-3.
Bảng 1- 3: Một số cơng trình bảo vệ bờ kết cấu BTCT tại Việt nam
STT
1

Tên cơng trình
Kè gia cố bờ Đơng sơng Hàn

Địa danh
Đà nẵng

Hồn thành Chiều dài (m)
2002

6770

Hình thức kết cấu
Chân cừ BT đúc sẵn chữ T
ghép bản chắn BTCT
neo thép D40

2

Kè gia cố bờ Đông sông Dinh

Vũng Tàu

2005

646

Tường BTCT

3

Kè Tam Thôn Hiệp

Tp .HCM

2002

1000

Tường chắn BTCT đỉnh kè
Bản đáy cọc BTCT 20x20
Mái kè ô lăng trụ bê tông 3.1x2.5m

4

Kè kênh Đồng Tiến

Đồng Tháp

2009

3335

Tường Ván BTCT DUL

5

Kè Hồng Ngự

Đồng Tháp

2010

3500

Tường BTCT

6

Kè sông Cần Thơ

Cần Thơ

2010

6039

Tường cọc ván BTCT

7

Kè Long Tân

Đồng Nai

2009

700

Tường BTDUL

8

Kè huyện ủy Thanh Bình

Đồng Tháp

2009

200

Tường BBTCT + TV BTCTDUL

Gần đây dự án Saigon River Park đã kết hợp nhiều hình thức kết cấu, tạo
điểm nhấn hiện đại trong các hệ thống bảo vệ bờ mái sơng của đất nước.
Hình 1- 10: Thiết kế kè bảo vệ bờ cơng trình SaiGon River Park

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy

14
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

1.3. Các phương pháp xác định ứng suất trong kết cấu

Nhằm phát huy ưu điểm của kết cấu cơng trình bê tơng cốt thép, yêu cầu
xác định trạng thái ứng suất được đặt ra với các mục đích :
c

c

c

Kiểm tra khả năng chịu lực của vật liệu, chọn thiết kế mặt cắt tối ưu.
Phân vùng để chọn vật liệu, mác bê tông phù hợp, xác định phạm vi cần
gia cố và phạm vi đặt thép hợp lý.
Phân khe thi công, cấu tạo các bộ phận kết cấu hợp lý.
1.3.1. Phương pháp thực nghiệm

Sử dụng các máy đo với các cảm
biến thu nhận tín hiệu - xử lý. Tăng tải
trọng tác dụng dần dần từng bước để
kiểm tra. Thường áp dụng cho các cơng
trình kết cấu lớn, phức tạp, cho số liệu
trực quan thực tế.

Hình 1- 11 : Máy đo ứng suất

Tuy nhiên, các kết quả của
phương pháp thực nghiệm cần được đối
chiếu với các số liệu tính tốn lý thuyết
để có cái nhìn tổng quan, đồng thời góp phần hồn thiện và triển khai dự án thiết
kế tốt hơn.
1.3.2. Phương pháp sức bền vật liệu

Sử dụng 3 giả thuyết cơ bản :
c

Vật liệu có tính đồng chất, liên tục và đẳng hướng

c

Vật liệu đàn hồi tuyệt đối và tuân theo định luật Hooke

Dưới tác dụng của nguyên nhân bên ngoài, vật thể bị thay đổi hình dạng,
kích thước. Nhưng khi bỏ các ngun nhân này đi thì vật thể có khuynh hướng
trở về hình dạng và kích thước ban đầu. Đây là tính đàn hồi của vật liệu và vật
thể tương ứng được coi là vật thể đàn hồi.
F = -k.x

(1-2)

Với F là lực hồi phục hay mômen lực, x là khoảng cách rời khỏi vị trí cân
bằng, k là hệ số đàn hồi.
Vật liệu thỏa mãn giả thiết này là vật liệu đàn hồi tuyến tính.
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy

15
Luận văn thạc sĩ

c

™

Chương I : Tổng quan

Biến dạng của vật thể là bé
Hệ quả của các giả thuyết :
Có thể nghiên cứu một phân tố bé để suy rộng ra cho vật thể lớn, áp dụng
thuận lợi các phép tốn vi phân, tích phân

c

Áp dụng được ngun lý cộng tác dụng : Tác dụng gây ra đồng thời do
nhiều yếu tố bằng tổng tác dụng do từng yếu tố riêng rẽ gây ra.

c

1.3.3. Phương pháp sai phân hữu hạn

Phương pháp sai phân hữu hạn đã được dùng khá phổ biến trong những
thập niên 60 – 70 của thế kỷ 20.
c

Cho phép giải các bài tốn có Modulus biến dạng E và hệ số Poisson thay

đổi.

c

Miền giải có thể có hình dáng bất kỳ, kể cả những điểm góc.

c

Có thể giải các bài toán với điều kiện biên bất kỳ.

c

Khi xây dựng thuật tốn và chương trình theo phương pháp sai phân hữu
hạn người lập có thể thực hiện dễ dàng trên máy tính.

Phương pháp sai phân hữu hạn sử dụng các đạo hàm riêng thay các sai
phân riêng có giá trị hữu hạn. Điều đó dẫn đến việc thay hệ phương trình vi
phân bằng một hệ phương trình đại số tuyến tính của các sai phân riêng.
Trong dạng chung với bài tốn khơng gian, các phương trình vi phân cơ
bản của phương pháp sai phân hữu hạn giải với các ẩn số là chuyển vị U và V,
tuân theo phương trình Lame. Các chuyển vị này thỏa mãn điều kiện biên và các
phương trình :
⎧
∂ 2U
∂ 2U
∂ 2U
∂ 2U
+
+
+

+
+
−
=0
(
λ
)
(
λ
)
G
G
G
G
⎪
2
2
2
∂
∂
∂
∂
∂
∂
x
y
z
x
y
z

⎪
⎪⎪
∂ 2V
∂ 2V
∂ 2V
∂ 2V
+
+
+
+
+
−
=0
(
λ
G
)
G
G
(
λ
G
)
⎨
2
2
2
∂
∂
∂

∂
∂
∂
x
y
z
x
y
z
⎪
⎪
∂ 2W
∂ 2W
∂ 2W
∂ 2W
=0
⎪( λ + G ) 2 + G 2 + G 2 + ( λ + G ) −
∂x
∂y
∂z
∂x∂y∂z
⎪⎩

(1.3)

Trong đó : λ, G : là các hằng số Lame
G=

E
;

2(1 + μ)

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

λ=

E.μ
(1 + μ)(1 − 2μ)
Chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy


16
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Từ đó các giá trị ứng suất được xác định theo công thức :
∂U
∂U
∂U
⎧
⎪σ x = (λ + 2G ) ∂x + λ ∂y + λ ∂z
⎪
∂V
∂V
∂V
⎪
G
σ
(

λ
2
)
λ
λ
=
+
+
+
y
⎪
∂x
∂y
∂z
⎪
∂W
∂W
∂W
⎪
⎪σ z = (λ + 2G ) ∂x + λ ∂y + λ ∂z
⎪
⎨
⎪σ xy = G ⎛⎜ ∂U + ∂V ⎞⎟
⎪
⎝ ∂y ∂x ⎠
⎪
⎪σ = G ⎛ ∂U + ∂W ⎞
⎜
⎟
⎪ xz

∂x ⎠
⎝ ∂z
⎪
⎛ ∂V ∂W ⎞
⎪
G
=
+
σ
yz
⎜
⎟
⎪
∂y ⎠
⎝ ∂z
⎩

(1.4)

Để giải bài toán theo chuyển vị tại các biên cần phải biết trước các
chuyển vị (chẳng hạn tại nền chuyển vị bằng 0), sau đó chuyển phương trình
Lame (phương trình đạo hàm riêng bậc 2) thành phương trình sai phân bằng
cách thay đổi các vi phân ∂V/∂x bằng các sai phân ΔV/Δx.
1.3.4. Phương pháp phần tử hữu hạn :

Tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) - Finite Element
Method - FEM - là một trong những phương pháp tính tốn mới được áp dụng.
Phương pháp PTHH ra đời vào cuối những năm 50 và đã có những bước
phát triển nhanh chóng. Đến nay có thể nói rằng phương pháp PTHH được coi là
một trong những phương pháp có hiệu quả nhất để giải các bài tốn cơ học vật

rắn nói riêng và cơ học mơi trường liên tục nói chung. Phương pháp PTHH là
phương pháp tổng quát và hữu hiệu cho lời giải số nhiều lớp bài tốn kỹ thuật
khác nhau. Từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các kết cấu
công trình thủy lợi, xây dựng dân dụng, giao thơng,… đến các bài toán của lý
thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thủy đàn hồi, khí
đàn hồi, điện - từ trường,…
Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp gần đúng để giải một
số lớp bài toán biên. Theo phương pháp phần tử hữu hạn, trong cơ học, vật thể
được chia thành những phần tử nhỏ có kích thước hữu hạn, liên kết với nhau tại
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy


17
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

một số hữu hạn các điểm trên biên (gọi là các điểm nút). Các đại lượng cần tìm
ở nút sẽ là ẩn số của bài toán (gọi là các ẩn số nút). Tải trọng trên các phần tử
cũng được đưa về các nút.
Trong mỗi phần tử, đại lượng cần tìm được xấp xỉ bằng những biểu thức
đơn giản và có thể biểu diễn hoàn toàn qua các ẩn số nút. Dựa trên nguyên lí
năng lượng, có thể thiết lập được các phương trình đại số diễn tả quan hệ giữa
các ẩn số nút và tải trọng nút của một phần tử. Tập hợp các phần tử theo điều
kiện liên tục sẽ nhận được hệ phương trình đại số đối với các ẩn số nút của tồn
vật thể.
Trong phương pháp PTHH, mơi trường liên tục được chia thành các phần
tử nhỏ mà ở đó các phương trình vi, tích phân phức tạp đều được biểu diễn dưới

dạng bậc nhất. Điểm đặc biệt là khi hợp nhất tất cả các phần tử đó lại với nhau
vẫn có được một mơi trường liên tục và tuyến tính hoặc phi tuyến như ban đầu.
Đó là ưu điểm của phương pháp PTHH.
Cách làm như trên được gọi là mơ hình hóa hay tuyến tính hóa phương
trình phi tuyến của kết cấu cơng trình. Tất cả các phương trình toán học được
lập và giải bài toán trạng thái ứng suất - biến dạng của môi trường liên tục đều
dựa trên cơ sở mơ hình này. Các bước thực hiện cơ bản lần lượt như sau :
c

c

c

Phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của mỗi phần tử hữu hạn.
Phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của toàn hệ gồm nhiều phần tử
liên kết với nhau ở một số hữu hạn nút với mối liên hệ tuyến tính giữa
ứng suất và biến dạng.
Phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của toàn hệ gồm nhiều phần tử
với mối liên hệ phi tuyến giữa ứng suất và biến dạng.

Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp được áp dụng cho nhiều
phần mềm tính tốn thơng dụng. Phương pháp đã được thực tế chứng minh có
hiệu quả lớn, độ chính xác cao, triển khai được cho nhiều bài tốn có cấu trúc
phức tạp.
Trong phạm vi luận văn tác giả áp dụng phương pháp PTHH để tính tốn,
có kết hợp so sánh bằng các tính tốn giải tích - áp dụng lý thuyết đàn hồi giai
đoạn tuyến tính theo TCVN 4116 – Thiết kế kết cấu BTCT công trình thủy
cơng, TCVN 356-2005.
Học viên : Nguyễn Văn Xn Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


18
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

1.3.5. Phương pháp biến phân cục bộ

Phương pháp biến phân cục bộ (BPCB) là một trong những phương pháp
tính mạnh mẽ nhất hiện nay. Phương pháp này đã được P.L. Trernouko sử dụng
lần đầu tiên vào năm 1965 để giải bằng phương pháp số đối với các bài toán
biến phân, là những bài tốn liên quan tới việc tìm cực tiểu một phiếm hàm cho
trước.
Việc kết hợp phương pháp biến phân cục bộ và phương pháp phần tử
hữu hạn để giải các bài toán kết cấu vật liệu ở giai đoạn đàn dẻo phi tuyến lần
đầu tiên cũng do P.L. Trernouko và N.V. Banitsuk kiến nghị vào năm 1973.
Sơ đồ tính tốn và
những giả thiết ban đầu của
phương pháp biến phân cục
bộ có nhiều điểm tương tự
phương pháp PTHH phần tử
hữu hạn :
c

c

c

Hình 1- 12 : Quan hệ Ứng suất –biến dạng

Chia môi trường liên
tục thành các phần tử
rời rạc (hình tam giác
hoặc hình vng).
Các phần tử được liên
hệ với nhau ở các điểm
nút để thỏa mãn điều
kiện biến dạng liên
tục.

Quan hệ Ứng suất -biến dạng của vật liệu.
0-2 : Giai đoạn đàn hồi tuyến tính
2-3 : Giai đoạn chuyển tiếp phi tuyến
3-4 : Giai đoạn đàn dẻo phi tuyến

Ứng suất và biến dạng
bên trong phần tử là không đổi, chuyển vị trong phần tử là hàm tuyến
tính của tọa độ.

Ưu thế của phương pháp Biến phân cục bộ so với phương pháp PTHH
chủ yếu ở chỗ phương pháp BPCB không thành lập ma trận độ cứng của các
phần tử và ma trận độ cứng của hệ, hay nói cách khác là khơng cần phải giải hệ
phương trình đại số tuyến tính. Thay vì phải tính ma trận độ cứng, phương pháp
BPCB đi tìm biến dạng thơng qua các hàm tọa độ.
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy

19
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

Đây là phương pháp cần những phần mềm máy tính điện tử mạnh với các
thuật toán phức tạp và là một trong những phương pháp ưu việt nhất hiện nay.
1.4. Các tải trọng và tổ hợp tải trọng tác động lên kết cấu cơng trình bảo vệ bờ

Các tải trọng và tổ hợp tải trọng ảnh hưởng đến kết cấu cơng trình :
™

Các tải trọng tác dụng thường xuyên :
c

Trọng lượng của công trình và các thiết bị cố định đặt trên và trong CT

c

Áp lực nước, áp lực thấm của nước ngầm

c

Trọng lượng đất và áp lực bên

c

Áp lực đất phát sinh do biến dạng nền và kết cấu cơng trình do tải trọng
bên ngồi

c

Áp lực bùn cát

c

Tác dụng của co ngót và từ biến

c

c

c

Tác động nhiệt lên cơng trình và nền trong thời kỳ thi cơng và khai thác
của năm có biên độ dao động nhiệt độ bình quân tháng của khơng khí là
trung bình
Tải trọng do tàu, thuyền và vật nổi
Tải trọng do các thiết bị nâng, vận chuyển và các máy móc, kết cấu khác
có xét đến khả năng chất vượt tải thiết kế

c

Áp lực do sóng

c

Tải trọng gió.

™

Các tải trọng tạm thời đặc biệt :
c

Tải trọng do động đất

c

Áp lực nước tương ứng với mực nước khi xảy ra lũ

c

c

c

Tải trọng gây ra do áp lực dư của kẽ rỗng trong đất bão hoà nước chưa cố
kết hoàn tồn trong điều kiện mực nước sơng rút nhanh, thiết bị làm việc
bình thường và khi bị hỏng
Áp lực nước thấm gia tăng khi thiết bị chống thấm và tiêu nước khơng
làm việc bình thường
Tác động do nhiệt trong thời kỳ thi cơng và khai thác của năm có biên độ
dao động nhiệt độ bình qn tháng của khơng khí là lớn nhất

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy

20
Luận văn thạc sĩ

Chương I : Tổng quan

c

Áp lực sóng khi xảy ra tốc độ gió lớn nhất thiết kế

c

Áp lực phát sinh trong mái đất do mực nước sông bị hạ thấp đột ngột.

™

Các tổ hợp tải trọng :
c

c

Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm các tải trọng và tác động thường xuyên
(tạm thời, dài hạn, ngắn hạn) cơng trình có thể phải tiếp nhận cùng một
lúc
Tổ hợp tải trọng đặc biệt bao gồm các tải trọng và tác động đã xét trong
tổ hợp tải trọng cơ bản nhưng một (hoặc hai) trong chúng được thay thế
bằng tải trọng tạm thời đặc biệt.

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Cơng trình bảo vệ bờ là một giải pháp hiệu quả khắc phục những khó

khăn do các tác động cơ học, vật lý,... của dịng chảy. Trong suốt q trình phát
triển, nhiều nơi trên thế giới đã xây dựng được những cơng trình bảo vệ bờ lớn,
thực hiện tốt nhiệm vụ bảo vệ bờ sơng đồng thời là cảnh quan văn hóa đặc sắc.
Cơng trình bảo vệ bờ bê tơng cốt thép được áp dụng từ thế kỷ 19 và đã có
rất nhiều dự án được thực hiện, không những bảo vệ bờ mà còn hỗ trợ các hệ
thống khác như đê điều, tài nguyên nước, thủy điện, …với chức năng đa dạng.
Nghiên cứu ứng suất trong kết cấu bê tông cốt thép bảo vệ bờ là đặc biệt
cần thiết bởi vật liệu bê tông và cốt thép khi kết hợp với nhau cần định vị chính
xác vị trí phối hợp để phát huy ưu điểm làm việc của vật liệu : bê tơng chịu nén
và cốt thép chịu kéo tốt.
Có nhiều phương pháp phân tích ứng suất, mỗi phương pháp có ưu điểm
và hạn chế riêng : phương pháp thực nghiệm, phương pháp sức bền vật liệu sử
dụng lý thuyết đàn hồi, phương pháp sai phân hữu hạn, phương pháp phần tử
hữu hạn, phương pháp biến phân cục bộ, …
Các tải trọng tác động lên cơng trình rất đa dạng, được phân làm hai loại :
tải trọng tác dụng thường xuyên và các tải trọng tạm thời đặc biệt, và được tổ
hợp thành các tổ hợp tải trọng trong xem xét tính toán.
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy


21
Luận văn thạc sĩ

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

Chương 2 :

NGHIÊN CỨU ỨNG SUẤT TRONG KẾT CẤU CƠNG TRÌNH

BÊ TÔNG CỐT THÉP BẢO VỆ BỜ SÔNG
2.1. Khái quát chung

Khái niệm ứng suất đặc trưng cho khả năng chịu lực của vật liệu tại một
điểm, khi ứng suất vượt quá giới hạn cho phép thì vật liệu bị phá hoại. Khả năng
chịu lực, độ bền cần xác định gồm hai vấn đề chủ yếu :
c

Độ bền của bản thân công trình

c

Độ bền của nền
Cơng thức kiểm tra bền tổng qt :

σ tt ≤ [σ ]

(2-1)

Trong đó :
stt : Ứng suất tính tốn, là tổ hợp các thành phần ứng suất của phân tố
kiểm tra.
[s] : Ứng suất cho phép, thường được xác định bằng thí nghiệm phá hoại
mẫu ở trạng thái ứng suất đơn.

[σ ] =

σ0

(2-2)

n

so : Ứng suất nguy hiểm xác định bằng thực nghiệm
n : Hệ số an tồn cho phép
Các phương pháp tính tốn ứng suất đã nêu trong chương 1.Trong phạm
vi đề tài tính tốn tập trung chủ yếu vào phương pháp truyền thống và phương
pháp Phần tử hữu hạn. Đối tượng nghiên cứu là các dạng kết cấu bảo vệ bê tông
mái sông, được chia ra thành các dạng cơ bản là : dầm, tấm bản chữ nhật và hệ
khung mái.
2.2. Phương pháp nghiên cứu tính tốn truyền thống

Phương pháp tính tốn truyền thống là phương pháp sức bền vật liệu.

Học viên : Nguyễn Văn Xn Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


22
Luận văn thạc sĩ

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

2.2.1. Tính tốn với dầm, bản tấm chữ nhật

Với bản tấm chữ nhật (áp dụng cho thanh dầm, tường chắn, móng tường
chắn, khung chia ô mái) :
Tấm phẳng thường xuyên chịu nén và uốn, có thể dùng cơng thức nén
lệch tâm để xác định giá trị ứng suất đáy tấm thẳng đứng, cịn ứng suất đáy tấm

nằm ngang thì giả thiết phân bố đều trên tồn bộ diện tích đáy tấm.
Ứng suất lớn nhất, nhỏ nhất tại điểm M bất kỳ trong phạm vi đáy móng :
σ max,min =

∑N ± ∑M
F

Wx

x

±

∑M

(2-3)

y

Wy

Đối với sơ đồ biến dạng phẳng, ứng suất đáy tấm pháp tuyến tính :
σ max,min =

∑N ± ∑M
F

(2-4)

x

Wx

Trong đó :
SN : là tổng số các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng.
SM, SMA : là tổng các mơmen của các lực đối với hai trục tương ứng đi
qua trọng tâm mặt cắt đáy móng.
F : là diện tích dưới của tấm đáy.
Wx, Wy : là mômen chống uốn của diện tích đáy móng tường đối với hai
trục tương ứng.
Nếu mặt dưới của tấm đáy là hình chữ nhật thì cơng thức (2-4) có thể đổi
thành.

σ max,min = ∑

N

F

±

(1 − 6.e0 )

(2-4)

B

eo : độ lệch tâm của lực tác dụng lên đáy móng
2.2.2. Tính tốn với tường chắn bê tơng

Tính tốn ứng suất trong kết cấu , quy ước tính toán :
c

Chân kết cấu ngàm chặt với chân kè bảo vệ mái

c

Xem ứng suất pháp trên mặt nằm ngang tuân theo quy luật bậc nhất

c

Trường hợp tính tốn là tường chắn bê tông, mặt khối nghiêng

Học viên : Nguyễn Văn Xn Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


23
Luận văn thạc sĩ

™

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

σy’, σy” : ứng suất pháp biên mép mái mặt cắt tính tốn ( kN/m2)

σy =

G 6.M 0

± 2
B
B

(2-3)

Trong đó :
G, Mo : Tải trọng thẳng đứng và momen tính tốn
B: Chiều rộng mặt cắt tính tốn (m).
™

τ’ : Ứng suất tiếp mép biên (kN/m2)
τ’= ( γn.y-σy’)tgα1

(2-4)

Trong đó :
γn: Dung trọng nước
y: Chiều sâu lớp nước tính đến mặt cắt ngang đang xét.
α1 : góc giữa mái nghiêng tường phía sơng và phương thẳng đứng.
™

Ứng suất pháp σx’ biên (kN/m2)
σx’= γn.y- (γn.y-σy’).tg2α1

™

Ứng suất chính biên (kN/m2):
N2’= γn.y

N1’ =
™

(2-6)

σ 'y
2

cos α1

T"=

N1' − N '2
2

(2-7)

(2-8)

N1'
2

(2-9)

σy : Ứng suất pháp trên mặt cắt nằm ngang. (kN/m2)

σ y = σ y'' + (
™

− γ n .y.tg 2α1

Ứng suất cắt chính mép biên. (kN/m2)
T'=

™

(2-5)

τ

σ 'y − σ"y
B

).x

(2-10)

Ứng suất cắt trên mặt phẳng nằm ngang (kN/m2)
τ = a1 + b1x + c1x2

(2-11)

a1= τ”

(2-12)

Học viên : Nguyễn Văn Xn Lớp : CH18C11

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy

24
Luận văn thạc sĩ

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

b1 =

−1 6.P
(
+ 2t’ + 4t”)
B B

(2-13)

c1 =

1 6.P
(
+ 3t’ + 3t”)
B2 B

(2-14)

Ứng suất pháp σx trên mặt phẳng nằm ngang.

™

σ 'x − σ"x
σ x = σ x “+ (

).x
B
™

(2-15)

Ứng suất chính.
N1,2 =

σx + σy
2

2

⎛ σ −σ y ⎞
2
± ⎜ x
⎟ +τ
⎝ 2 ⎠

(2-16)

2

⎛ σ −σ y ⎞
2
T= ⎜ x
⎟ +τ
⎝ 2 ⎠

(2-17)

™
Sau khi tính tốn ta tiến hành kiểm tra độ bền của kết cấu, ứng suất trong
cấu kiện phải đảm bảo nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu.

⎧⎪σ k < [σ k ]
⎨
⎪⎩σ n < [σ n ]
Ngoài ra tham khảo điều kiện 3.13 của 14 TCN 56-88. Đối với kết cấu
bê tơng, khi khơng bố trí cốt thép - trường hợp cơ bản:
c

Tất cả các điểm trong thân kết cấu phải có

N1 ≤ 0

c

( PL 2-1)

m
R
n.k

( PL 2-2)

1
σ,y ≥ γ.h
4

(PL 2-3)

N2 ≤
c

( ứng suất nén mang dấu (-))

Ở những điểm trên mặt biên:

Ở tiết diện tiếp giáp giữa kết cấu và nền.

σ y’ ≤ 0
Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

( ứng suất nén mang dấu (-))

( PL 2-4)

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy


25
Luận văn thạc sĩ

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

2.3. Phân tích ứng suất trong kết cấu BTCT theo trạng thái giới hạn
2.3.1. Vật liệu Bê tông cốt thép

Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng kết hợp của hai loại vật
liệu là bê tông và thép.
Trong kết cấu khung dầm chia ô bảo vệ mái bờ, kết cấu vật liệu bê tơng
cốt thép có ưu điểm nổi trội, đã được áp dụng rộng rãi từ rất lâu trên thế giới.
™ Đặc điểm :
Sự kết hợp giữa bê
tông và cốt thép đem lại
nhiều ưu điểm nổi bật. Thép
và bê tơng có hệ số nở nhiệt
gần giống nhau, tránh được
sự ảnh hưởng của nhiệt độ.
Bê tông bảo vệ cốt thép khái
sự xâm thực của môi trường,
thép định vị bê tơng nhằm
tránh nứt vỡ. Bê tơng có đặc
tính chịu kéo kém, khi có cốt
thép nhược điểm này sẽ được
khắc phục do thép là vật liệu
chịu kéo khá tốt.

Hình 2- 1: Mặt cắt ngang kè sông Seine BTCT

2.3.2. Số liệu về bê tơng.

Tùy nhiệm vụ, đặc điểm của cơng trình có sự lựa chọn mác thiết kế bê
tơng phù hợp. Với mỗi loại kết cấu có quy định mác theo cường độ chịu nén.
Theo tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 6025-1995 (Bê tơng, phân mác theo cường độ
chịu nén) thì mác được lấy theo cường độ đặc trưng của mẫu khối vng cạnh
15cm tính theo đơn vị MPa. Cường độ đặc trưng này được tính tốn với xác suất
bảo đảm 95%. Theo tiêu chuẩn ngành 14TCN 63-2003 (Bê tông thủy công, u

cầu kỹ thuật) bê tơng thủy cơng có các mác M10; 12,5; 15; 20; 25; 30; 35; 40;
45.

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy


26
Luận văn thạc sĩ

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

2.3.3. Số liệu về cốt thép

Cốt thép dùng cho kết cấu bê tông cốt thép thủy công phải phù hợp với
tiêu chuẩn Nhà nước. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính tốn của cốt thép
theo TCVN được cho trong bảng 2.1
Bảng 2- 1 : Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép
Loại (nhóm cốt thép)

Cường độ tiêu chuẩn
Ra

TC

(Mpa)

Cường độ tính tốn về kéo (Mpa)
Tính tốn cốt thép

Tính tốn cốt thép

dọc Ra

ngang Rad

Theo TCVN 1651-1985
Cốt trịn nhóm

CI

240

200

160

Cốt có gờ

CII

300

260

208

Cốt có gờ

CIII

400

340

270

Cốt có gờ

CIV

600

480

360

RB300

300

260

208

RB400

400

340

270

RB400W

400

340

270

RB500

500

400

300

RB500W

500

400

300

Theo TCVN 6285-1997
Loại

Cường độ tính tốn về nén của cốt thép :
Khi Ra<= 100MPa lấy Ran = Ra
Khi Ra >400 Mpa lấy Ran = 400 Mpa

2.3.4. Bê tông côt thép dự ứng lực
2.3.4.1. Nguyên lý chung

Kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt
thép ứng suất trước và sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những
biến dạng ngược với khi chịu tải, ở ngay trước khi chịu tải. Nhờ đó có khả năng
chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông thông thường
Cốt thép trong bê tông, là cốt thép cường độ cao, được kéo căng bằng
máy kéo ứng suất trước, đạt tới một giá trị ứng suất nhất định (nằm trong giới
hạn đàn hồi). Lực căng cốt thép này làm cho kết cấu bê tông biến dạng ngược
với biến dạng do tải trọng gây ra sau này khi kết cấu làm việc. Nhờ đó, kết cấu

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

Chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy


27
Luận văn thạc sĩ

Chương II : Nghiên cứu Ứng suất

có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với khi không căng cốt thép ứng suất
trước.
2.3.4.2. Cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực

Cọc ván bê tông cốt thép hay tường cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực
là một dạng đặt biệt của tường chắn đất, sử dụng trong các kết cấu cơng trình
bảo vệ bờ sông rất hiệu quả. Nhà sáng chế : tiến sĩ Itoshima Nhật bản đã trực
tiếp chuyển giao công nghệ chế tạo sang Việt nam.
Theo tiêu chuẩn JISA –5354 của Nhật Bản, yêu cầu chất lượng của vật
liệu chế tạo cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực như sau:
c

Xi măng : xi măng Porland đặc biệt cường độ cao

c

Cốt liệu : dùng tiêu chuẩn kích thước khơng lớn hơn 20mm

c

Phụ gia : phụ gia tăng cường độ của bê tơng thuộc nhóm G

c

Thép chịu lực : Cường độ cao thuộc nhóm SD40

c

Thép tạo ứng suất trong bê tơng: Các sợi cáp bằng thép loại SWPR –7B
đường kính 12.7mm - 15.2mm.

Một số chỉ tiêu kỹ thuật của cọc ván BTCTDUL do nhà máy Châu Thới
Việt nam chế tạo đáp ứng tiêu chuẩn Nhật bản như bảng 2-2.

Bảng 2- 2 : Chỉ tiêu kỹ thuật cọc ván BTCTDUL
STT

TÊN SẢN PHẨM
SW-2258M

8

ĐÓNG

SW-225

L=5M->9M

RUNG

SW-30010M

10

ĐÓNG

SW-300

L=7M->12M

RUNG

SW-350A13M

13

ĐÓNG

SW-350A

L=9M->15M

RUNG

SW-350B14M

14

RUNG
1

2

3

4

SW-225

SW-300

SW-350A

SW-350B

ĐÓNG
RUNG

5

DÀI (M)

SW-400A
ĐÓNG

L=10M-SW-350B
>15M
SW-400A15
15M
L=10M-SW-400A
>16M

RỘNG

CAO

DÀY

(MM)

(MM)

THÀNH
(MM)

S.L

ĐK(MM)

S.L

100

8

11.11

12

CÁP DƯL

C.ĐỘ BT

MOMEN

T.L

T.KẾ
(MPa)

NỨT
(T.m)

(T)

ĐK(MM)
8

60

3.73

CỐT THÉP DỌC

2.38
996

225

3.38
996

300

110

10

12.7

12

10

60

8.27
5

996

350

120

14

12.7

12

12

60

12.78
5.38

996

350

120

16

12.7

12

12

60

14.08
6.28

996

400

Học viên : Nguyễn Văn Xuân Lớp : CH18C11

120

16

12.7

12

12

60

17.26
-

Chun ngành Xây dựng Cơng trình thủy