Độ dãn dài của cáp dự ứng lực là thông số quan trọng trong thi công dự ứng lực căng trước và căng sau. Việc kiểm tra độ dãn dài giúp đánh giá chất lượng căng cáp, đảm bảo lực căng đạt yêu cầu thiết kế, đồng thời phát hiện sớm các sai sót trong quá trình thi công.

Tham khảo: khóa học thiết kế sàn dự ứng lực online

1. Công thức tính toán cơ bản (Định luật Hooke)

Đối với một vật liệu đàn hồi như cáp, khi chịu tác dụng của lực kéo, độ dãn dài (biến dạng) của nó tỷ lệ thuận với lực kéo trong giới hạn đàn hồi. Công thức tính độ dãn dài (ΔL) là:

⇒ ΔL = (P × L) / (A × E)

Trong đó:

• ΔL: Độ dãn dài (m hoặc mm)

• P: Lực kéo tác dụng lên cáp (N hoặc kN)

• L: Chiều dài đoạn cáp (m hoặc mm)

• A: Diện tích tiết diện ngang của cáp (mm²)

• E: Mô-đun đàn hồi của vật liệu cáp (MPa)

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dãn dài lý thuyết

2.1. Mô-đun đàn hồi (E)

Cáp dự ứng lực thường tính toán E=195 GPa.

Tuy nhiên các loại cáp khác nhau sẽ có mô-đun đàn hồi khác nhau. Đối với cáp, giá trị E thường nằm trong khoảng 195 - 210 GPa. Do đó cần điều chỉnh lại cho phù hợp thưc tế.

2.2. Ma sát trong quá trình căng 

Đối với cáp dự ứng lực căng sau không kết dính, ma sát giữa sợi cáp và ống gen, cũng như ma sát giữa các sợi cáp với nhau trong bó cáp nhiều sợi, có ảnh hưởng đáng kể đến độ dãn dài thực tế. Ma sát làm giảm lực kéo hiệu dụng dọc theo chiều dài cáp, dẫn đến độ dãn dài thực tế có thể thấp hơn tính toán lý thuyết.

Do đó lực P căng cáp cần điều chỉnh lại sau khi trừ tổn hao ma sát theo công thức sau:

⇒ P(x) = P₀ × e^(-(μ × α + k × x))

Trong đó:

• μ: Hệ số ma sát do uốn cong

• α: Tổng góc uốn cong (rad)

• k: Hệ số ma sát tiếp xúc

• x: Khoảng cách từ đầu căng (m)

Ghi chú: Hệ số μ và k các đơn vị thiết kế tính toán khác nhau nhằm điều chỉnh độ dãn dài phù hợp giữa lý thuyết và thực tế.

2.3. Độ tụt nêm

Trong tính toán, độ tụt nêm được giả thiết là 6 mm. Do đó, khi xác định độ dãn dài lý thuyết, cần trừ đi tổn hao do tụt nêm thông qua lực kéo P trong công thức.

Tuy nhiên, thực tế độ tụt nêm thường nhỏ hơn giá trị giả thiết 6 mm, dẫn đến độ dãn dài thực tế sẽ lớn hơn so với giá trị tính toán. Đặc biệt, đối với các đoạn cáp ngắn, sai số do độ tụt nêm sẽ ảnh hưởng đáng kể đến sự chênh lệch giữa độ dãn dài lý thuyết và độ dãn dài đo được thực tế.

2.4. Một số nguyên nhân khác

Ngoài độ tụt nêm, nhiệt độ và điều kiện môi trường cũng có thể ảnh hưởng đến độ dãn dài của cáp dự ứng lực. Bên cạnh đó, độ co ngắn đàn hồi và từ biến của bê tông cũng là những yếu tố gây ra sự chênh lệch giữa độ dãn dài lý thuyết và thực tế.

Tuy nhiên, các yếu tố này thường có mức độ ảnh hưởng không lớn và trong hầu hết các trường hợp có thể bỏ qua khi tính toán độ dãn dài sơ bộ.

3. Dung sai cho phép theo tiêu chuẩn

Các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định dung sai cho phép khi căng cáp để kiểm tra chất lượng thi công. Thông thường, dung sai là ±7% so với độ dãn dài lý thuyết. Đối với các đường cáp ngắn dưới 10m, có thể cho phép dung sai ±10% hoặc theo giá trị tuyệt đối là 6,5 mm.

Ghi chú:

• Dung sai âm: Độ dãn dài thực tế nhỏ hơn lý thuyết.

• Dung sai dương: Độ dãn dài thực tế lớn hơn lý thuyết.

Nguyên nhân dung sai âm (ΔL đo < ΔL lý thuyết):

• Ma sát tăng do lắp đặt không đúng profile hoặc bê tông lọt vào ống bọc.

• Độ lệch hướng tích lũy tại các đoạn uốn cong phức tạp.

• Module đàn hồi thực tế thấp hơn giá trị tính toán.

• Sai số đo, sai số kích, hoặc độ co rút bê tông.

• Đầu neo không chuẩn hoặc bị trượt.

Nguyên nhân dung sai dương (ΔL đo > ΔL lý thuyết):

• Profile cáp lắp đặt ngắn hơn thiết kế.

• Module đàn hồi thực tế cao hơn thiết kế.

• Kéo căng quá lực hoặc sai số trong hệ đo đạc.

• Sai số cài đặt kích lực, lực ma sát nhỏ hơn dự tính.

• Độ tụt neo nhỏ hơn dự kiến.

4. Quy trình tính toán và kiểm tra độ dãn dài

Bước 1: Xác định thông số đầu vào:

• Lực căng thiết kế (P)

• Chiều dài cáp (L)

• Diện tích tiết diện (A)

• Mô-đun đàn hồi (E)

Bước 2: Tính độ dãn dài lý thuyết bằng công thức cơ bản.

Bước 3: Tính toán tổn hao do ma sát (căng sau), trượt neo, co ngắn đàn hồi của bê tông, v.v.

Bước 4: Kiểm tra và đối chiếu:

• Đo độ dãn dài thực tế bằng đồng hồ đo hành trình trên kích.

• So sánh với giá trị lý thuyết ➔ Nếu sai lệch lớn ➔ kiểm tra lại các yếu tố ảnh hưởng, thiết bị, cáp.

5. Kết luận

Việc tính toán và kiểm tra độ dãn dài của cáp dự ứng lực là bắt buộc trong thi công, nhằm:

• Đảm bảo lực căng đạt yêu cầu thiết kế.

• Kiểm soát chất lượng công trình.

• Phát hiện kịp thời sai sót trong quá trình căng cáp.

Tham khảo bài viết tính độ dãn dài cáp dự ứng lực công ty xây dụng Phú Mỹ (PMEC)

Tham khảo: khóa học thiết kế sàn dự ứng lực online

CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !

Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.

Quét mã QR