Những thay đổi về vật liệu, thi công, kỹ thuật sử dụng đối với công nghệ cọc ván thép

1. Lời mở đầu

Công nghệ cọc ván thép là công nghệ mang tính truyền thống được áp dụng rộng rãi trên 100năm trong các công trình cảng, công trình sông, công trình tường chắn đất và các công trình nền móng.

Từ năm 1940 đến những năm 50, ở nước ngoài, thành quả nghiên cứu thực tế và lý thuyết của Terzaghi hay Rowe về cơ bản đã được xác lập trong thời kỳ này về lý thuyết. Ở Nhật Bản cũng vậy, trải qua một thời gian dài trưởng thành từ năm 1950 đến những năm 70, công nghệ cọc ván thép đã phát triển vượt bậc cả về chất lượng và số lượng. Gần đây nó cũng được áp dụng trong việc giảm tiếng ồn, giảm rung lắc và cũng được áp dụng trong các công trình ở các thành phố. Cọc ván thép ở Nhật Bản, trải qua hơn 70 năm, đến nay Nhật Bản trở thành nước có sản lượng cọc ván thép rất lớn trên thế giới, nó được xuất khẩu sang các nước khác nhiều hơn là ở Nhật Bản. Trong bài này tác giả sẽ trình bày về sự biến đổi về mặt vật liệu và thi công cuả công nghệ ván cọc thép ở Nhật Bản cũng như các công nghệ sử dụng cọc ván thép.

2. Sự biến đổi vật liệu cọc ván thép.
2.1. Lịch sử của việc sản xuất cọc ván thép.

Công nghệ cọc ván thép ở Nhật Bản được bắt đầu từ việc sử dụng cọc ván thép trong các công trình tường chắn đất của toà nhà Misui năm 1930. Sau đó để khôi phục sau hoả hoạn trong trận động đất Kanto năm 1923, một số lượng lớn cọc ván thép từ các nước trên thế giới đã được nhập vào để khôi phục các công trình cảng, sông một cách nhanh chóng, mở ra một thời kỳ mới của công nghệ cọc ván thép. Nhân dịp này từ sau năm 1925, hàng năm có từ 3 đến 4 vạn tấn cọc ván thép được nhập vào. Khối lượng cọc ván thép nhập vào tiếp tục tăng nhanh đến năm thứ 5 năm SHOWA nhưng đến năm 1931 do ảnh hưởng của tình trạng suy thoái kinh tế lớn mà khối lượng cọc ván thép nhập vào giảm đi mạnh mẽ.

Mặt khác với sự hỗ trợ của chính sách ngăn chặn việc nhập khẩu do sự suy thoái của nền kinh tế và việc cải thiện trao đổi thu chi, từ năm 1929 công ty thép Yahata của Chính phủ đã thành công trong việc quốc sản hoá cọc ván thép và năm 1931 lần đầu tiên cán và bán ra được 2500tấn cọc ván thép hệ Lakawana, từ đó trở đi việc nhập khẩu cọc ván thép gần như là không có.

Hiện nay, hình dạng cọc ván thép được sản xuất ra là hình chữ U hay hình đường thẳng, ngoài ra nó còn có dạng hình chữ H.

Tường dạng tổ hợp cọc ván thép + cọc thép hình H
Lịch sử của cọc ván thép ở Nhật Bản:

1931: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình chữ U (dạng Lakawana)”Kiểu SPII”
1955: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình đường thẳng “SP-F”
1959: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình chữ z “Z-45”
1960: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép hình chữ U (dạng Laruzen) “SP…”
1967: Thành lập Tiêu chuẩn JIS: JIS A5528: 1967
1987: Ngừng sản xuất cọc ván hình chữ U dạng Lakawana
1997: Ngừng sản xuất cọc ván thép hình chữ Z.
1997: Bắt đầu sản xuất cọc ván thép cỡ lớn hình chữ U với chiều rộng có hiệu là 600mm
2000: Sửa đổi lại Tiêu chuẩn JIS thành tiêu chuẩn “JIS A5523:2000. Cọc ván thép cán nóng dùng cho hàn”

2.2. Vật liệu cọc ván thép gần đây:
(1)Cọc ván thép hình chữ H
Cọc ván thép hình chữ H là dạng tường có độ cứng cao hình chữ H được tổ hợp hàn từ cọc ván thép hình đường thẳng và bản thép hay thép hình CT và thép.Dạng kết cấu không phải là dạng cán nguyên hình như thép hình chữ H mà là dạng tổ hợp hàn. Nhờ có đặc tính hình dạng mặt cắt, cọc ván thép hình chữ H có ưu điểm lớn là phát huy được hiệu quả độ cứng chống uốn cao với yếu tố quan trọng của dạng tường.

Quan hệ giữa chiều dày tường của cọc ván thép hình chữ H và mô men quán tính thứ cấp của mặt cắt. So với dạng tường hàng cột đất, nó có khả năng đảm bảo tính năng mặt cắt đồng đều với chiều dày tường mỏng.
(2) Tiêu chuẩn của cọc ván thép
Đối với cọc ván thép, đến năm 1967 mới thành lập Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản JIS A5528, quy định thành phần hoá học, tính chất cơ lý, kích thước. Khi đó trong Tiêu chuẩn cũng bao gồm cả cọc ván thép. Sau đó năm 1963, Tiêu chuẩn của cọc ống thép được tách ra thành Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản JIS A5528.

Năm 1993 với trận động đất pử Kushiro, do sự phá hoại mặt cắt ở phần mối hàn của cọc ván thép, qua sự hợp tác của Chính phủ, các nhà sản xuất và các trường đại học, việc điều tra, nghiên cứu, phát triển cọc ván thép có mối hàn đã được thực hiện. Kết quả là năm 2000 Tiêu chuẩn cọc ván thép có tính hàng cao đã được quy định trong Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản “JIS A5528 Cọc ván thép cán nóng cho mối hàn”.

Do đó cùng với việc cải tiến hành dạng, sự tăng cao về chất lượng mà vật liệu cọc ván thép từng bước được nâng cao.
3. Sự biến đổi của công nghệ cọc ván thép.
3.1. Công nghệ đóng rung bằng búa rung.
(1) Khái quát và những cải tiến của búa rung.

Năm 1960, búa rung đã được nhập vào từ Liên Xô cũ, năm 1965 sau khi quốc sản hoá, búa rung của Nhật Bản đã đáp ứng được với nhu cầu của thời đại nhờ tính tiện lợi có thể kiêm đóng xuống và nhổ lên,vừa được phổ cập nhanh chóng vừa được sử dụng mang tính đa năng. Búa rung vừa giảm tiếng ồn vừa sử dụng mô tơ điện. Gần đây nhờ có “giảm biên độ dao động xuất hiện do sử dụng mô tơ đầu“ hay “có bộ điều khiển khi dừng lại và khởi động không mômen”, do loại bỏ được tiếng ồn và dao động đột xuất do cộng hưởng của cần cầu và nền đất xuất hiện khi khởi động và dừng lại, công tác thi công giảm độ rung và tiếng ồn đã được thực hiện.

(2) Cấu tạo của búa rung và nguyên lý đóng cọc.
Búa rung được cấu tạo tìư các bộ phận:
Thiết bị giảm chấn;
Máy tạo xung (thiết bị làm xuất hiện dao động)
Máy kẹp cọc (thiết bị liên kết cứng giữa cọc và máy tạo xung, truyền lực dao động vào cọc);
Thiết bị điều khiển (thiết bị điều khiển điện hay dầu).

Khi tác dụng lực dao động vào nền đất xung quanh cọc ván thép bằng búa rung, sự kết hợp giưũa các hạt đất cấu tạo nên đất nhất thời giảm xuống rõ rệt. Đối với đất cát, do hiện tượng lưu động mà sức kháng của đất mất đi hẳn, đối với đất sét (đất dính hay đất sét), bằng lực dao động kết cấu khung của đất nên cọc thép có khả năng đóng xuống nhờ lực cắt. Đất khi tác dụng lực dao động bằng tốc độ nào đó, liên kết giữa các hạt đất yếu đi, sức kháng của đất nhất thời giảm đi rõ rệt. Đối với đất cát, do hiện tượng lưu động mà sức kháng của đất mất đi hẳn, đối với đất sét (đất dính hay đất sét), bằng lực dao động kết cấu khung của đất nên cọc ván thép có khả năng đóng xuống nhờ lực cắt. Đất khi tác dụng lực dao động bằng tốc độ nào đó, liên kết giữa các hạt đất yếu đi, sức kháng của đất nhất thời nhở đi. Độ lớn này có được hiệu quả khi tần số dao động >50Hz đối với đất cát, >50Hz đối với đất sét. Nguyên lý đóng cọc ván thép bằng búa rung là cho lực dao động cưỡng bức có được nhờ máy tạo xung tác dụng vào cọc ván thép bằng búa rung là cho lực dao động cưỡng bức có được nhờ máy tạo xung tác dụng vào cọc, bằng việc lợi dụng hiện tượng nói trên, tuỳ thuộc vào loại đất mà làm giảm lực ma sát xung quanh cọc ván thép và lực kháng đầu cọc xuống từ tĩnh sang động. Để cọc ván thép được xuống, các điều kiện sau cần phải được thoả mãn:
P0 > Tv
( W+Wp) >Rv
(3) Phân loại các phương pháp.
Phương pháp đóng cọc sử dụng búa rung được chia làm 2 loại: Phương pháp búa rung không sử dụng công nghệ hỗ trợ và phương pháp búa rung sử dụng cắt bằng tia nước phun cao áp.

Phương pháp sử dụng phun có thể đáp ứng cho tất cả các nền đất không liên quan đến sự khoẻ yếu của nền đất thi công, so với các phương pháp khác nó còn có đặc tính thi công nhanh chóng.
Đặc biệt nó có khả năng thi công nổi trội là đóng đến nền đá có giá trị tính đổi: N=200-500 hay nền cứng như có trộn lẫn đá đường kính 200mm.
Ngoài ra khi đóng cọc ván thép, khi đối tượng bị ảnh hưởng bởi độ rung và tiếng ồn cần có biện pháp đối phó, sử dụng phương pháp này nhờ nước phun vào sẽ có hiệu quả giảm độ rung và tiếng ồn là đáng kể.

Phương pháp búa rung được áp dụng cho nền đất có giá trị N nhỏ hơn 50. Người ta sử dụng loại máy búa rung áp lực dầu với máy móc cần thiết là cần cẩu và búa rung (nhóm thiết bị tiêu chuẩn của búa rung), do đó đây là phương pháp sử dụng đa năng với máy móc sẵn có.
3.2. Phương pháp xuyên nén bằng máy nén.
Ở Nhật Bản hầu hết máy móc xây dựng đều được chế tạo dựa vào công nghệ của nước ngoài. Trong lĩnh vực máy đóng cọc cũng vậy trải qua việc nhập khẩu rồi theo con đường quốc sản hoá và tính năng hoá những nguyên lý hoạt động cho dao động hay đập không thay đổi, từ những năm 1960. ô nhiễm xây dựng đã biến thành vấn đề nghiêm trọng của xã hội.
Năm 1975, ưu tiên xử lý ô nhiễm được cho là yêu cầu của xã hội, bằng nguyên lý hoạt động độc lập không gây ô nhiễm (nguyên lý nén ép), máy nén kéo nhổ cọc kiểu áp lực dầu đã được ra đời. Từ khi phát minh ra nguyên lý cơ bản đến khi chế tạo nên sản phẩm, tất cả đều được thực hiện ở Nhật Bản và là máy xây dựng quốc sản đơn giản đã được sử dụng.
(1)Nguyên lý nén ép.
Đối với việc đưa cọc ván thép xuống lóng đất mà không gây rung động hay tiếng ồn, cần phải có cơ cấu kháng lại tải trọng tĩnh lớn do sức kháng xuyên và phản lực tác dụng của nó. Do đó máy nén ép có nguyên lý cơ bản là kẹp lấy một số cọc ván thép đã được đóng vào trong lòng đất làm phản lực, xuyên cọc ván thép tiếp theo vào trong lòng đất bằng tải trọng tĩnh nhờ áp lực dầu.

(2) Các phương pháp nén ép.
Máy nén ép yêu cầu phản lực lên cọc ván thép đã được thi công trước, có khả năng kẹp lấy cọc ván thép trong khi thi công, vừa tự chạy vừa tiến hành công tác liên tục. Phát triển nguyên lý này, phương pháp hệ thống GPR có thể hoàn thành toàn bộ quá trình cần thiết trên cọc đã thi công ở kết cấu tường liên tục (từ năm 1982). Nhờ có việc tiến hành vận chuyển, treo và ép cọc ván thép bằng toàn bộ đầu cọc nên có thể cực tiểu hoá phạm vi ảnh hưởng của công trình chỉ trong chiều rộng máy thi công trên cọc ván thép. Do đó, tại các khu vực đất xung quanh là nước, đất nghiêng, đất không bằng phẳng hay đất bị hạn chế, không cần cầu tạm hay đường công vụ, không gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh hay trầm tích sông, có thể chỉ tiếnhành thi công kết cấu thể tường với mục đích ban đầu một cách hợp lý.
Đối với việc xây dựng cầu dầm hay tăng cường chống động đất trụ cầu có phần dưới bị hạn chế không gian mạnh, máy rung tịnh không chuyên dụng chiếm không gian cực thấp (từ năm 1085) có khả năng thi công không cản trở giao thông. Từ quan điểm lưu thông và chống hoả hoạn trở thành công nghệ thi công mang tính thời kỳ không thể thiếu được đối với việc tái sinh thành phố.
(3) Thi công trên nền đá cứng
Đối với nền có giá trị N lớn nhất từ 25-50, đặc biệt là nền đất cát hay thi công cọc dài, người ta sử dụng phương pháp phun nước. Hệ thống phun eco máy nén ép chuyên dụng nối liên tục ở động tác ép nén điều tiết tự động lượng phun ra, do đó có thể hạn chế tối thiểu được ảnh hưởng của nền đất đồng thời hạn chế tối thiểu tài nguyên.
Đối với nền đất cứng có giá trị N vượt quá 50 như đá dăm, đá cuội hay đá tảng dựa vào máy rung phá sử dụng lý thuyết không có lõi (từ năm 1997) phương pháp dọn sạch nền đất cứng có thể thích hợp. Bằng máy nén ép và thiết bị điều khiển nhất thể, đào nền thẳng xuống dưới mũi cọc, điều khiển sự xuất hiện bầu áp lực nén và kéo nhổ mũi khoan ngay tức thời, đồng thời xuyên cọc vào trong lòng đât sao cho lấp đầy lỗ đó. Đường kính đào hạn chế nhỏ nên lượng đất thải ra ít vừa giảm thiểu được ảnh hưởng tới môi trường vừa giảm được ảnh hưởng sức kháng xuyên. Tuỳ thuộc vào phương pháp dọn sạch nền đất cứng mà áp lực nén cọc ván thép lên nền đá được phân loại cho đá cứng loại I, loại II, loại trung như đá dăm, đá cuội hay đá tảng.
(4) Phương pháp quản lý thi công.
Bằng nguyên lý nén, nhờ có sự tác dụng tải trọng tĩnh lên đầu cọc ứng lực kháng xuyên nên từng cọc trở thành cọc thí nghiệm chất tải. Do đó máy nén ép phân tích các loại số liệu đo được tự động bằng chương trình chuyên dụng (hệ thống quản lý nén ép, từ năm 2002), nhờ việc nắm được tình trạng xuyên trong lòng đất hay sức chịu tải của từng cọc ván thép tại thời gian thực hiện nên có thể tiến hành quản lý chất lượng sản phẩm một cách chính thức.
3.3 Phương pháp nén ép sử dụng mũi khoan
Phương pháp nén ép sử dụng mũi khoan đất là phương pháp không cần máy chuyên dụng, nói chung được cấu thành từ máy đóng cọc kiểu 3 điểm, mũi khoan đất và dễ dàng tháo lắp, nó có các đặc điểm sau:
Có thể thi công giảm độ rung và tiếng ồn
Phạm vi áp dụng rộng rãi cho mọi loại đất.

Tiến hành công tác thi công nén ép không sử dụng khoan tuỳ từng trường hợp ứng với điều kiện địa chất và điều kiện thi công.
Có thể tiêm vữa từ mũi xoắn hoá cứng nền đất.
4. Giới thiệu các loại công nghệ sử dụng cọc ván thép.
4.1. Cảng, sông

Phương pháp tường chắn cọc ván thép kiểu tự đứng.

Tường chắn cọc ván thép kiểu tự đứng là kết cấu chống đỡ các tải trọng như áp lực đất và áp lực nước. So với tường chắn cọc ván thép kiểu dây neo thì thi công đơn giản hơn, thời gian thi công ngắn hơn và do có khả năng thi công ở những nơi có đất đắp phía sau hẹp nên được sử dụng rộng rãi ở những tường kè đường có nước nông nghiệp hay tường kè sông.
Phương pháp tường chắn cọc ván thép kiểu dây neo:
Tường chắn cọc ván thép kiểu dây neo là kết cấu chống đỡ tải trọng của áp lực đất và áp lực nước tuỳ theo sức kháng ngang của phần xiên vào và sức kháng ngang của cọc neo phía sau được liên kết vào bằng dây neo. Do đó thường được lựa chọn cho các tường kè lớn hay các kè bảo vệ nền đất tương đối yếu.

Phương pháp tường chắn cọc ván thép kiểu tổ ong:
Đóng các cọc ván thép hình đường thẳng theo hình tròn, nhồi đá dăm hay cát vào trong lòng tạo thành một hình tổ ong cọc ván thép hình thẳng đứng thành một thể liên tục, vỏ thép mỏng và chất nhồi bên trong tạo thành một thể thống nhất, là kết cấu kháng lại ngoại lực. Sử dụng cọc ván thép hình đường thẳng có trọng lượng riêng ở vỏ thép nhẹ hơn so với cọc ván thép hình chữ U, tác dụng cường độ kéo của nó lớn nhất nên là kết cấu cần ít thép, mang tính kinh tế.
Tường cách nước thẳng đứng dành cho những nơi xử lý chất thải ở mặt biển:
Đối với những trường hợp sử dụng cọc ván thép ở tường cách nước thẳng đứng ở những nơi xử lý chất thải, nói chung thường dùng phương pháp xử lý cách nước bôi chất ngăn nước có tính trương nở vào tai nối của cọc ván thép. Để đảm bảo tính cách nước của kết cấu vĩnh cửu, chất ngăn nước có tính vĩnh cửu sử dụng nhựa polyurethan có tính trương nở. Nhựa polyurethan của chất trương nở khi hấp thụ nước sẽ trương nở từ 5 đến 10 lần, hình thành chất nhựa hoá cứng có tính trương nở và ngăn nước cho khe hở của tai nối nhờ áp lực nhựa.
Biện pháp đối với rò rỉ nước nền của đê sông:
Do mực nước ở sông dâng cao hơn khi có mưa lớn, nước nền rò rỉ xuất hiện trong đê, chân đê
bị sụp lở dẫn đến bị phá hoại. Biện pháp đối phó với việc rò rỉ nước nền của đê sông như thế này là phương pháp đóng cọc ván thép sử dụng ngăn nước cho chân đê phía trong. Sự xác nhận hiệu quả sau khi phân tích dòng thẩm thấu.
Biện pháp đối với hoá lỏng
(1)Biện pháp đối với hoá lỏng của kết cấu đắp đất.
Đối với kết cấu đắp đất của đê điều trên sông, trường hợp nền đất bị hoá lỏng khi có động đất, sức chịu tải giảm đ làm cho sự chống đỡ tải trọng đất đắp bị mất đi, xuất hiện các hiện tượng biến đổi như “trượt”, “sụt”, “lở”. Do đó nhờ có việc đóng cọc ván thép trong nền đất cơ bản mà ngăn ngừa được sự biến dạng của đất đắp nhờ độ cứng chống uốn của cọc ván thép, có thể giảm được hư hỏng nền đắp.

(2). Biện pháp đối với hoá lỏng của kết cấu trong lòng đất.
Đối với kết cấu trong lòng đất như rãnh đôi khi có động đất nền đất xung qanh bị hoá lỏng, do nước bùn hoá lỏng nên có lực đẩy nổi tác dụng vào kết cấu, đồng thời lực kháng bị giảm xuống, lực đẩy tăng lên, xuất hiện hiện tượng biến dạng. Do đó nhờ có việc bố trí các cọc ván thép xung quanh kết cấu trong lòng đất mà phòng chống được tấn công của đất cát đã bị hoá lỏng xung quanh kết cấu, có thể ngăn ngùa được sự phá hoại do đẩy nổi.
4.3 Các áp dụng mới.

(1) Tường chắn cho đường
Tường chắn cọc ván thép kiểu tự đứng là tường chắn kiểu chống áp lực đất bên hông chỉ nhờ sức kháng ngang của đất phần cọc xiên vào và độ cứng chống uốn của tường. Đặc điểm của phương pháp này là:
1. Chiều dày tường mỏng, diện tích chiếm dụng hẹp nên có thể tiết kiệm được đất chiếm dụng.
2. Không cần có đất đắp tạm thời và có thể xây dựng tường kiêm luôn là kết cấu ngăn đất tạm cho thi công;
3. Không cần phải cải tạo nền đất khi là đất yếu;
4. Có khả năng tạo cảnh quan điều hoà cho môi trường xung quanh nhờ có sơn phủ và các tấm panel trang trí.

(2)Biện pháp chống lún đất đắp

Khi tiến hành đắp đất đường bộ trên nền đất yếu, hiện tượng lún nén bằng trọng lượng đất đắp xuất hiện kéo theo nền đất xung quanh cũng lún theo.
Nhờ có việc bố trí tường cọc ván thép giữa phần đất đắp và kết cấu liền kề mà có thể ngăn được ảnh hưởng của hiện tượng lún kéo theo. Đặc điểm của phương pháp này là:
1. Có thể tăng nhanh tốc độ thi công nên có thể rút ngắn thời hạn thi công;
2. Có khả năng thi công giảm độ rung và tiếng ồn ở nơi chật hẹp gần kề với kết cấu đã thi công rồi;
3. Không sợ ô nhiễm nước ngầm đối với biện pháp cải tạo nền đất bằng xi măng.

Một ví dụ về quan trắc lượng lún của nền đất sau khi đóng cọc ván thép giảm lún. Lượng lún của lớp dưới phía trong lề trải qua 7 năm đóng cọc ván thép chỉ lún 2cm, nó đã phát huy được hiệu quả mong muốn khá tốt.
5. Kết luận:
Trên đây là một số giải pháp mới nhất và những thay đổi về vật liệu, thi công, kỹ thuật sử dụng ở Nhật Bản đối với công nghệ cọc ván thép. Đối với nhu cầu xã hội gần đây như” giảm thiểu giá thành”, “môi trường”, công nghệ cọc ván thép đã từng bước năng cao, so với giai đoạn cán cọc ván thép trước những năm 1970 thì có thể nói rằng nó được phát triển vượt bậc. Trong tương lai với nhu cầu mang tính xã hội và sử dụng mới, những phát minh về kỹ thuật vật liệu, thi công và sử dụng sẽ còn phát triển hơn nữa.

Nguồn: Tài liệu Hội thảo KH về ứng dụng kết cấu thép trong xây dựng công trình ở Việt Nam, 11/2006

Hội thảo giới thiệu cọc ván thép và thiết kế kết cấu

người trình bày: ông Noriyoshi HARATA
Sau đây là phần trình bày của ông Noriyoshi HARATA, phụ trách nhóm kỹ thuật phát triển nền móng, thuộc bộ phận nghiên cứu phát triển tường thép chủ yếu là cọc ván thép và thiết kế kết cấu, tập đoàn thép Nippon.
Hiện nay, tường chế tạo bằng thép đang được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực ở Nhật bản, đặc biệt là các công trình công cộng. Trong buổi hội thảo tác giả giới thiệu sơ lược ba kỹ thuật chế tạo tường thép được sử dụng phổ biến trong xây dựng: kè bảo vệ bờ sông, đê kè bảo vệ cảng biển, và những cấu kiện làm việc cho các công trình ngầm sâu dưới lòng đất.

Công trình xây chen 2 tầng hầm (65 Nguyễn Du - TP. HCM, cách Nhà thờ Đức Bà 500m)

Phần 1: Cọc ván thép dạng mũ (Hat-Type Sheet Pile 900)
Tại Nhật bản, cọc ván được sử dụng trong xây dựng đê kè bảo vệ bờ song, đê chắn song các cảng và xây dựng công trình chống đỡ tạm thời. Từ khi đưa vào sử dụng thực tế cách đây khoảng 4 năm, so với cọc ván thép hình chữ U thì cọc ván thép dạng mũ kiểu 900 có ưu thế là quá trình thi công đơn giản, nhanh, nhẹ, độ tin cậy của kết cấu xây dựng đảm bảo, cũng như tính kinh tế cao, chống thấm nước tốt. Cọc ván thép dạng mũ kiểu 900 là cấu kiện thép xây dựng, có chiều rộng làm việc là 900mm với mặt cắt ngang lớn và kỹ thuật ứng dụng cao trong quá trình thi công xây lắp cùng với sự phát triển của công nghệ uốn (rolling). Sau đấy, ông giải thích về thí nghiệm kiểm tra tính năng và sự tương hợp của dự án về tính thi công và tính kết cấu của cọc ván thép dạng mũ kiểu 900.


Hầm dẫn cầu Phú Mỹ - Quận 7. TP. HCM


Phần 2: Cấu kiện cọc ván thép dày dạng nhiều ngăn (Flat sheet pile cellular structure)

Trong các công trình phát triển cảng và san lấp (filling in land) có quy mô lớn như cảng nước sâu, cảng công container, cấu kiện cọc ván thép dày dạng nhiều ngăn được sử dụng nhiều. Trong buổi seminar, tác giả giới thiệu về phương pháp thi công xây dựng về đường ngầm chạy trong lòng vịnh Tokyo sử dụng kết cấu này.


CHUPIN port - Taiwan - Arcelormittal project courtesy photo


Shanghai Deep Water Container Terminal - ArcelorMittal project courtesy photo



Phần 3: Tường ván thép loại NS-BOX (Steel diaphragm wall ”NS-BOX”)

Đầu tiên, ông giới thiệu nguồn gốc của việc chế tạo NS-BOX, đấy là sản phẩm của việc kết hợp, tận dụng thế mạnh về khả năng chịu lực và cùng nhau làm việc trong cùng một kết cấu của vật liệu thép và bê tông.
Đáp ứng được các yêu cầu thực tiễn về hạn chế bề dày, yêu cầu cường độ cao, NS-BOX đã được sử dụng rất phổ biến hiện nay trong việc xây dựng các công trình dưới lòng sông, đường chạy ngầm dưới mặt


Cọc hộp tổ hợp đã thi công (CAZ combination)
đất cũng như việc xây dựng khoảng không gian ở ga tàu điện ngầm dưới lòng đất. NS-BOX có khả năng thích ứng trong việc thi công trong đô thị có không gian hẹp, do đó việc thi công có thể tiến hành trên diện tích nhỏ. Hơn nữa có thể ứng dụng kết cấu này trong nhiều phương pháp thi công khác nhau. Trong bài phát biểu của mình, ông HARATA đã giải trình về đặc trưng của kết cấu và ứng dụng thi công của NS-BOX.
Qua trình bày của ông, những người tham dự seminar tiếp nhận được những kiến thức chuyên môn rất bổ ích về kỹ thuật tường sử dụng vật liệu thép trong xây dựng các công trình ở Nhật, cũng như khả năng ứng dụng ở Việt Nam trong tương lai.
Hiện nay đất nước chúng ta đang phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng, việc áp dụng các tiến bộ trong xây dựng không những góp phần nâng cao chất lượng công trình mà còn thúc đẩy các kỹ sư, các nhà nghiên cứu học hỏi và vận dụng sáng tạo phù hợp với điều kiện hiện nay của đất nước.


Thi công cọc tổ hợp dạng hộp (box pile) 26m - Sanghai Container Terminal
Sau cùng, các thành viên CLB và những người tham dự seminar chụp ảnh lưu niệm với hai diễn giả. Thay mặt CLB, xin chân thành cảm ơn hai ông đã nhiệt tình tham gia giao lưu với CLB và hy vọng nhận được nhiều sự ủng hộ hơn nữa.



Công trình trạm xử lí nước HCMC - Oriental Sheet Piling Việt Nam

Nguồn: CLB JVEEF nhatviet.net

Giới thiệu công nghệ cọc ván thép

Phi Tuấn
Thứ Tư, 25/11/2009, 21:51 (GMT+7)

(TBKTSG Online) - Việt Nam sẽ phải sử dụng nhiều đến phương pháp thiết kế kết cấu cọc ván thép và công nghệ mới trong các công trình xây dựng, tiến sĩ Thái Hà Phi phát biểu tại hội thảo “Phương pháp thiết kế kết cấu cọc ván thép và công nghệ thi công mới ở Nhật Bản”.

Hội thảo do tập đoàn thép Nippon, Nhật Bản, phối hợp với Đại học Giao thông Vận tải tổ chức vào ngày 25-11 tại TPHCM.

Trao đổi với TBKTSG Online bên lề hội thảo, ông Phi nói rằng đây sẽ là một xu thế mới cho ngành xây dựng Việt Nam. Các công trình về đô thị và các công trình ngầm, các đê chắn sóng hay những công trình liên quan đến nước sẽ phải sử dụng nhiều đến các cọc ván thép, thay cho các phương pháp thi công bê tông hay cừ gỗ vốn phổ biến trong xây dựng Việt Nam trước đây.

Tiến sĩ Phi, trưởng ban tổ chức hội thảo, nhận xét rằng các loại cọc ván thép có nhiều ưu điểm vượt trội như nhẹ, bền, đẹp, đa dạng, thân thiện môi trường, và được sử dụng nhiều lần nên chiếm một tỷ lệ cao trong xây dựng.

Các công trình xây dựng lớn ở Việt Nam gặp bất lợi vì có nền địa chất yếu, đòi hỏi phải có kỹ thuật xử lý nền móng cao cùng với khấu kiện cao cấp, trong khi đó các công trình phức tạp thường kéo theo kinh phí lớn cho việc xử lý kỹ thuật. Vì thế theo ông, rào cản lớn nhất chính là kinh phí.

Một số ý kiến tại hội thảo cũng nêu ra tính hiệu quả của công nghệ mới cùng các phương pháp thiết kế công trình xử lý nền đất yếu có sử dụng đến cọc ván thép, đồng thời thực hiện công việc chuyển giao công nghệ của Nhật Bản cho Việt Nam.

Tuy nhiên, ông Phi nói rằng việc ứng dụng công nghệ cũng cần phải có lộ trình, vì thế trước mắt các công ty Việt Nam vẫn phải áp dụng dựa trên những máy móc thiết bị sẵn có.

Cọc ván thép được sử dụng lần đầu tiên là ở Mỹ năm 1908, và sau đó được sử dụng rộng rãi trên thế giới vì những ưu điểm vượt trội so với cọc gỗ hay bê tông. Ở Việt Nam cọc ván thép đã được sử dụng trong nhiều công trình lớn như Nhiệt điện Phả Lại II, nhà máy đóng tàu Dung Quất cùng một số cao ốc trụ sở, các công trình bờ kè, tường chắn và vòng vây ngăn nước.


Blogger: Link tải về cuốn cẩm nang thiết kế và thi công cừ ván thép, cọc ống thép:

Cừ ván thép, giằng chống - steel sheet piling, bracing - tại sao cần phải thuê

Tại sao thuê?
Những lợi thế của việc cho thuê


Các dịch vụ cho thuê thiết bị từ Oriental Sheet Piling Việt Nam cung cấp có những lợi thế khác biệt hơn là phải đầu tư mua mới các trang thiết bị khi bạn có nhu cầu:


* Quý công ty chỉ phải trả tiền cho các thiết bị chỉ khi công ty cần
* Tránh đầu tư tài chính mua thiết bị cho thời gian sử dụng ngắn hạn mà khả năng luân chuyển sử dụng là thấp
* Tiết kiệm hoàn toàn chi phí lưu trữ và chi phí bảo trì
* Tránh chi phí vốn đầu tư vào các thiết bị trong bảng cân đối của Quý công ty và cải thiện đáng kể nguồn vốn của công ty dành cho các việc khác cần thiết đầu tư
* Giải toả yêu cầu tăng vốn, để đầu tư cho các chiến lược quan trọng, các dự án trong điểm khác.

Tại sao thuê từ Oriental Sheet Piling Việt Nam?

Là một công ty chuyên nghiệp trong các dịch vụ sản xuất, cung cấp, cho thuê thiết bị xây dựng, Oriental Sheet Piling Việt Nam có các dịch vụ và hoạt động với:
* Phạm vi khép kín toàn quốc với các sản phẩm đa dạng có sẵn để cho các lĩnh vực ứng dụng và quy mô khác nhau của dự án, xây dựng công trình tạm hay vĩnh cửu, xây dựng dân dụng hay công nghiệp.
* Hỗ trợ kỹ thuật thiết kế để cung cấp các giải pháp phù hợp, an toàn và tiết kiệm nhất bởi đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp cho các công việc của bạn
* Kiến thức & kinh nghiệm thi công trực tiếp trên công trường hỗ trợ kịp thời để trả lời câu hỏi & vấn ngại của bạn.
* Có mặt trên khắp đất nước để đảm bảo cung cấp hiệu quả nhất và tiết kiệm chi phí nhất cho các giải pháp mà chúng tôi đưa ra.

* Với các sản phẩm đạt chất lượng và sẵn có để bán hoặc cho thuê khắp mọi nơi, với các kết cấu H 350 giằng chống tạm liên kết bu lông, cừ thép cho thuê và dịch vụ thi công trọn gói cho các yêu cầu mua hoặc thuê sử dụng trong các trường hợp khẩn cấp.


Why Rent?
The advantages of rental

Renting equipment from OSP Vietnam provides distinct advantages over purchasing the equipment yourself:

* Pay for the equipment only when you need it
* Avoid financing the purchase of equipment whose utilization period is likely to be low
* Avoid storage and maintenance costs
* Avoid the capital cost of equipment on your company's balance sheet and significantly improve your return on investment
* Free up capital for other, more strategic, projects

Why Rent From OSP Vietnam?



As a leader in construction equipment rentals, OSP Vietnam provides:

* The broadest range of products available for bridging, excavation support, structural support and temporary roadways
* Engineering support to provide custom solutions and PE certified arrangements for your job
* Knowledgeable on-site support to answer your jobsite questions
* Multiple locations around the country to ensure the most efficient and cost-effective solutions
* Quality products available for sale or rent worldwide, and prefabricated strut/shoring/bracing system for temporary, permanent or emergency use

Dòng cừ ván thép AU - 9 loại tiết diện - một tiêu chuẩn mới về cừ ván thép

Mục tiêu không ngừng của Arcelormittal là mang lại cho khách hàng mức tiết kiệm vật liệu tốt nhất qua các dòng sản phẩm. Với loại cừ tiết diện Z, mức tốt nhất đã đạt được bởi dòng cừ AZ.

Và giờ đây, với loại cừ tiết diện U, dòng cừ AU cũng làm được điều tương tự.


ArcelorMittal luôn phấn đấu đưa vào thị trường những dòng sản phẩm cừ ván mới tiết kiệm vật liệu, giảm chi phí cẩu chuyển và thời gian thi công tại công trường, nhưng vẫn đảm bảo cho khách hàng sử dụng các thiết bị thi công hiện có.

ArcelorMittal ứng dụng những bí quyết kỹ thuật của mình và hợp tác với nhiều viện nghiên cứu quốc tế để tối ưu hóa sản phẩm thông qua một chương trình nghiên cứu kéo dài 5 năm.

Mục tiêu đã đạt được thông qua việc: giảm trọng lượng khoảng 10% so với dòng PU.
giảm thời gian thi công nhờ tăng 25% bề rộng của mỗi tấm cừ ván,
(từ 600mm lên 750mm)


Dòng sản phẩm cừ ván thép mới AU là kết quả của một quá trình lâu dài mà Tập đoàn ArcelorMittal với những bí quyết kỹ thuật sản xuất thép của mình đã phát triển chuỗi những thành quả nghiên cứu bằng việc tối ưu hóa nâng cao chất lượng sản phẩm cừ ván thép.

Kỹ thuật cán uốn thép được phát triển từ những năm đầu của thế kỷ 20 đã mở ra một thời đại của cừ ván thép. Những loại cừ đầu tiên là "Ransome"

Belval steel works, Luxemburg, 1930s
và "Terres Rouges" đã được sản xuất tại nhà máy Rodange và Beval tại Công Quốc Luxembourg của chúng tôi năm 1911 và 1912. Sự kiện này đánh dấu cho sự liên tục phát triển những dòng sản phẩm mới của chúng tôi nhằm đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của khách hàng. Đạt được những kết quả như vậy là nhờ sự không ngừng cải tiến sản xuất thông qua những thành tựu nghiên cứu và phát triển vốn đã định hình thành công nghệ, đặc biệt là kỹ thuật cán uốn thép và thi công cừ ván thép.

Những nỗ lực cải tiến để tiết kiệm vật liệu sử dụng đã dẫn đến sự hình thành các dòng cừ U và Z. Về cơ bản, việc cho ra đời mỗi loại cừ ván thép khác nhau đều đánh dấu một bước tiến mới về công nghệ chế tạo và các đặc trưng sản phẩm của chúng tôi. Năm 1933 là cột mốc quan trọng đánh dấu bằng việc cho ra đời dòng cừ BZ, cho phép tăng đáng kể mođun tiết diện.

Một thời điểm đáng nhớ khác vào năm 1978 tại nhà máy Beval, là việc cho ra đời một loại cừ U khác đó là dòng BU- dòng cừ ván thép đầu tiên trên thế giới có bề rộng 600mm. Đây là một sự kiện đáng kể, vì vào thời điểm đó, các sản phẩm cừ U chiến lược chỉ ở giữa 400-500mm. Một dòng sản phẩm khác, mà về sau được các hãng khác làm theo, được khai sinh vào năm 1988 và tiếp tục được phát triển chuẩn mực hơn đó là dòng PU thuộc loại cừ U cho phép tiết kiệm vật liệu nhiều hơn.


Luôn luôn tìm kiếm giải pháp để cải thiện đặc tính kỹ thuật và tính cạnh tranh cho sản phẩm của mình, ProfilARBED đã phát triển một dòng sản phẩm mới khác vào năm 1990, đó là dòng AZ thay cho dòng BZ. Thiết kế của dòng cừ này đặc biệt thích hợp cho môi trường áp lực nước khắc nghiệt. Các đặc trưng hình học tiết diện tốt đã tạo ra một tỷ số môđun tiết diện/trọng lượng sản phẩm vượt trội và một dạng khóa nối Larssen hiệu quả cao. Tiếp theo thành công của dòng cừ uốn liên tục đầu tiên (dòng AZ18), năm 1991, dòng AZ13 và AZ26 đã được ra đời. Năm 1992, dòng AZ36 cũng được khai sinh. Cuối cùng, vào năm 1998, chuỗi dòng cừ hiện đại này được đánh dấu bằng sự xuất hiện của dòng AZ48 thành công với những đặc trưng hình học tiết diện siêu vượt trội.


Ngày nay chúng tôi vẫn đang phấn đấu cho những tham vọng mới, tinh thần liên tục cầu tiến đã tạo động lực cho chúng tôi vượt lên trên những giới hạn hiện thời của loại cừ U, và thành quả đầu tiên trong thiên niên kỷ mới đó là dòng cừ AU có bề rộng 750mm, thành quả này cũng cố địa vị hàng đầu thế giới của chúng tôi trong lĩnh vực cừ ván thép.

Bước tiến lớn này đạt được là nhờ sự phát triển của công nghệ cán uốn thép và hình dạng mặt cắt đặc biệt của dòng cừ ván thép AU. Việc tiết kiệm vật liệu 10%, tiết kiệm thời gian thi công (bề rộng tăng 25%) sẽ là sự đảm bảo cho thành công của dòng cừ này. Đây là kết quả cao nhất sau hơn 5 năm hợp tác và đầu tư của những chuyên gia giỏi nhất trong lĩnh vực cừ ván thép, đó là Viện ISPC, ProfilARBED Recherches, nhà máy Esch-Belval, Phòng Thí nghiệm Xây dựng Lille, Trường Đại học Braunschweig, Karl-ruhe và Aachen.

ProfilARBED đã kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và những yêu cầu của khách hàng. Thành công của sự kết hợp này được minh chứng ở chỗ, với cùng một đặc trưng tiết diện, công nghệ tiên tiến đã mang lại một sự liên tục giảm trọng lượng vật liệu, cho phép sản xuất được nhiều sản phẩm hơn. Đây chính là điểm mạnh của chúng tôi - sẵn sàng phục vụ khách hàng.

Sự phát triển của cừ ván thép qua các thời kỳ


Đặc tính sản phẩm
Dòng cừ AU có những đặc tính sản phẩm như sau:
Tiết kiệm vật liệu: bằng cách tối ưu hóa tiết diện hình học nên giảm khối lượng khoảng 10% so với dòng cừ PU trước đó. Tính đa dạng về kết hợp hình học của dòng AU cho phép khách hàng đảm bảo chính xác khả năng kháng uốn theo hình dạng ghép có lợi nhất.

Tăng bề rộng: Bề rộng đến 750mm (cừ đơn) cho phép giảm số lượng cừ trên mỗi đơn vị chiều dài. Vì thế giảm thời gian đóng.

Khả năng kháng uốn cao: kết quả thí nghiệm mô hình cho thấy tất cả các tiết diện AU đều có khả năng kháng uốn tối thiểu nhóm 3 theo phân loại của Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode, kể cả cho mác thép S430GP (xem mục 4.1). Để đạt đặc trưng tiết diện lớn cho loại cừ U, chúng tôi kiến nghị sử dụng cừ đôi AU với rãnh khóa được cài vào sẵn.
Độ ổn định cao: Thí nghiệm khả năng kháng uốn dọc và xoắn vỏ đỗ cũng như khả năng kháng mũi cừ cho kết quả rất tốt (xem mục 4.2-4.3 và 5.5).

Cải thiện khả năng đóng cừ: hình dạng trơn và mở của dòng cừ AU (góc trong đã giảm từ 62,4o xuống 54,7o) và bán kính cong, đã đăng ký bản quyền, giữa bản cánh và bản bụng làm giảm năng lượng đóng búa (xem mục 5.4).

Thử nghiệm đóng cừ: Thử nghiệm đóng búa và đóng rung trên mô hình thu nhỏ tiết diện (1/10) cho thấy sức kháng lực đóng giảm (xem mục 5.2). Thử nghiệm đóng búa và đóng rung trên hiện trường thực tế cũng xác nhận lại kết quả thử nghiệm mô hình (xem mục 5.3). Năng lượng để đưa cừ xuống sâu có tăng lên một ít. Tuy nhiên, lượng tăng này là không đáng kể và chỉ cần chọn loại thiết bị đóng thích hợp với điều kiện thi công là giải quyết được.
Chú thích cho hình
So sánh trọng lượng giữa các loại cừ ván tương đương
Cừ U của các các công ty khác
Xem thêm:

Giảm chu vi: do tăng bề rộng cừ, chu vi cừ giảm 10%. Điều này cũng dẫn đến việc giảm lượng sơn phủ bề mặt.

Bề rộng bản bụng tăng: do tăng bề rộng cừ, chiều rộng bản bụng cũng tăng, cho phép neo chống dễ dàng hơn.

Mối nối ít hơn: số lượng mối nối trên một đơn vị chiều dài giảm. Điều này trực tiếp làm tăng khả năng chống thấm của tường cừ. Việc giảm số lượng mối nối cũng làm giảm chi phí chống thấm (trám bít, hàn) khi cần phải tăng khả năng chống thấm. Dạng mối nối của dòng cừ AU là kiểu mối nối Larssen, loại này cũng đã được sử dụng cho dòng cừ PU.

Sản xuất: quá trình sản xuất trải qua một số công đoạn như sau: phân tích kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn, kiểm tra trên máy uốn thử và cuối cùng là sản xuất thử tại nhà máy Belval (xem mục 6).

100% thép tái sử dụng được: cũng như những sản phẩm khác của ProfilARBED, dòng sản phẩm cừ ván thép mới này được sản xuất từ thép có thể tái chế lại 100% sau khi hết tuổi thọ của nó.



Chú thích cho hình:
Giảm 10% chu vi
Chiều cao bụng lớn hơn
Giảm số lượng mối nối trên mỗi đơn vị chiều dài
Lợi ích của dòng cừ AU

Đặc trưng cường độ

4.1. Khả năng kháng uốn

Khả năng kháng uốn của cừ ván thép được xác định từ kết quả của thí nghiệm mô phỏng uốn 4 điểm tựa sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Kết quả thí nghiệm khẳng định phù hợp với phương pháp đơn giản được quy định trong ENV 1993-5 và chứng tỏ giới hạn bền dẻo vượt trội của cừ ván này dưới tác dụng của ứng suất gây uốn.


4.2. Thử nghiệm nén uốn

Trên cơ sở thử nghiệm nén uốn dọc quanh trục yếu nhất, sẽ kết luận được độ ổn định của cừ trong khi vận chuyển và đóng. Do bề rộng và môment quán tính của loại cừ mới lớn hơn, nên khả năng chịu lực dọc cũng lớn hơn. Để thấy ý nghĩa lớn hơn của chỉ tiêu này, ta đem so sánh lực dọc cực hạn Fv với chu vi U và diện tích A của cừ. Số liệu này cho thấy ngay sự ảnh hưởng trực tiếp đến ma sát hông và sức kháng mũi.

Nếu chỉ xem sự tăng những chỉ tiêu này là do tăng diện tích bề mặt của cừ, thì hệ số hiệu dụng Fv/U và Fv/A tăng 10%.

4.3. Thử nghiệm uốn cục bộ

Để xác định ảnh hưởng của điều kiện đóng với áp lực lớn lên cừ, khả năng kháng uốn cục bộ đã được thử nghiệm. Bước thứ nhất là xác định hình dạng uốn ban đầu, nhằm để xác định hình dạng hình học của dạng uốn chính. Ở bước tiếp theo, dạng uốn chính này được mô phỏng hư hỏng hình học để xác định lực uốn cục bộ cực hạn. Kết quả cho thấy khả năng chịu uốn cục bộ tăng một vài phần trăm so với dòng PU mặc dù dòng AU rộng hơn 25%.

Chú thích cho hình:
Khả năng kháng uốn của cừ AU20
môment kháng uốn [kNm]
góc uốn Ø (rad)

Đặc trưng thi công
5.1. Tối ưu hóa

Một trong những khai triển quan trọng của chương trình nghiên cứu sản phẩm mới này là xem xét mối nối giữa bản bụng và bản cánh. Bằng cách làm phẳng góc lượn trong và giảm bán kính của góc ngoài, đã thu được một số kết quả thuận lợi như sau:
tăng cứng tiết diện cừ
gia cường cánh chịu nén
tăng cường độ chống xoắn
tăng khả năng chống uốn dọc
giảm năng lượng đóng do giảm hiệu ứng nêm chặt
5.2. Thử nghiệm hạ cừ trên mô hình thu nhỏ

Thử nghiệm hạ cừ trên mô hình thu nhỏ được tiến hành ở Đại học Karlsruhe (phương pháp rung) và Đại học Braunschweig (phương pháp đóng) nhằm mục đích phân tích ảnh hưởng của hình dạng tiết diện đến khả năng hạ cừ. Những thử nghiệm rung và đóng này được tiến hành trên 4 loại tiết diện (tỷ lệ thu nhỏ 1/10) có hình dạng tiết diện khác nhau.

Với phương pháp đóng hạ cừ, dùng nhiều trọng lượng búa khác nhau để phân tích ảnh hưởng theo từng loại đất nền. Nền đất cát sử dụng trong thử nghiệm này tương đương với sỏi trong mô hình thực. Kết quả thử nghiệm kết luận được những đặc trưng hình học chính dùng làm cơ sở để tối ưu hiệu quả hạ cừ, đó là, cừ có hình dạng nhẵn, góc rộng, tiết diện chuyển tiếp đều có góc trong dẹt và tỷ lệ cao/rộng thấp thì năng lượng hạ cừ giảm.

Với phương pháp rung hạ cừ, tần số rung từ 20 - 50Hz.
Chú thích cho hình:
Lắp dựng mô hình hạ cừ bằng phương pháp rung
Thiết bị hạ cừ bằng phương pháp đóng
Bốn loại tiết diện cừ khác nhau với tỷ lệ thu nhỏ 1/10
Hạ cừ bằng phương pháp đóng

5.3. Thử nghiệm hạ cừ trên cừ ván thực

Thử nghiệm hạ cừ đối với dòng cừ mới được tiến hành tại Pháp với sự cộng tác của Phòng Thí nghiệm Khu vực Lille. Tất cả 54 thử nghiệm đã được tiến hành. Mục đích thử nghiệm là để kiểm chứng lại ảnh hưởng của hình dạng tiết diện so với kết luận của những nghiên cứu trước đó trên điều kiện đất đai và môi trường thực tế. Nhiều loại tiết diện khác nhau đã được sử dụng, chiều dài cừ đến 22m với các đặc trưng sau:
một cừ PU hiện có, rộng 600mm;
một cừ cùng môđun kháng uốn, rộng 750mm, bán kính trong 30mm;
một cừ cùng môđun kháng uốn, rộng 750mm, bán kính trong 100mm

Điều kiện các lớp đất nền hạ cừ như sau
cho tất cả các thử nghiệm:
lớp đất mịn á sét á cát nâu/nâu vàng, độ sâu 2,5m
lớp đất cát hạt mịn, màu xám, đến 3,5m
lớp đất cát hạt trung, màu xám, đến 17,5m
lớp đất sét màu nâu từ 17,5m - 30m.
Cả phương pháp đóng và phương pháp rung đều được áp dụng cho tất cả các cừ, mục đích là để so sánh chỉ tiêu năng lượng hạ cừ cần dùng.
- Chú thích hình:
Mẫu cừ thử nghiệm tại hiện trường
Kết quả kiểm tra độ sâu hạ cừ

Với phương pháp rung, tiến hành đo tần số, biên độ, áp lực, tốc độ hạ cừ và độ rung của bề mặt đất nền tại các vị trí khác nhau.
Thiết bị duy nhất dùng cho thử nghiệm này là búa rung loại thường ICE Model 815C và một máy nén thủy lực 500. Kết quả cho thấy thời gian và áp lực cần thiết để rung hạ cừ U có môđun tiết diện 2000cm3/m và bề rộng 750mm hơi cao hơn cừ PU 20 một ít. So sánh giữa hai cừ có bán kính trong khác nhau thì thấy được sự ưu việt của bán kính cong lớn (100mm), rút ngắn thời gian đóng đến 10%.

Bơm dầu kiểm tra độ sâu hạ cừ
Hạ cừ bằng phương pháp rung
Toàn cảnh hiện trường

Kết quả thử nghiệm cừ PU bản rộng 600mm
Kết quả thử nghiệm cừ U bản rộng 750mm, bán kính trong 30mm
Kết quả thử nghiệm cừ U bản rộng 750mm, bán kính trong 100mm

Sau khi đóng xong, cừ được kéo lên để kiểm tra độ biến dạng. Biến dạng được đo là biến dạng dọc (chiều cao tiết diện) và biến dạng ngang (độ mở của tiết diện) trước và sau khi hạ cừ. Kết quả cho thấy, riêng về biến dạng, thì khi tăng bán kính trong, sẽ làm tăng độ cứng của tiết diện (góc giữa bản bụng và bản cánh) và làm giảm biến dạng.

Với phương pháp đóng, phải xác định năng lượng cần đủ để đóng. Các thông số cần đo là số lần nện búa cho mỗi 25cm chiều dài hạ cừ, năng lượng búa đóng và độ sâu xuyên xuống của cừ. Sử dụng các thông số này, năng lượng cần để đóng sẽ được xác định.


Chú thích hình:
Biến dạng của cừ có bán kính trong lớn
Biến dạng của cừ có bán kính trong nhỏ


Toàn cảnh hiện trường
Đóng hạ cừ

Công tác chuẩn vị cừ

Thiết bị đo thử nghiệm
Một búa IHC, model S70 và một máy nén thủy lực P250 được sử dụng. Kết quả thử nghiệm đã xác nhận lại giả thuyết là - với cùng một thiết bị đóng, thì tổng năng lượng cần dùng để hạ một cừ có môđun tiết diện 2000cm3/m và bề rộng 750mm là hơi lớn hơn so với cừ PU20. Nhưng thuận lợi lớn cần cân nhắc là tăng được 25% bề rộng. Chúng tôi cũng khẳng định là nếu dùng cừ có bán kính góc lượn trong lớn hơn (100mm) thì gia giảm được năng lượng đóng so với cừ có góc lượn trong nhỏ (30mm).

Chú thích biểu đồ:
Kết quả thử nghiệm cừ bản rộng 600mm loại PU 20
Kết quả thử nghiệm cừ U bản rộng 750mm, bán kính trong 30mm
Kết quả thử nghiệm cừ U bản rộng 750mm, bán kính trong 100mm

5.4. Ứng dụng bán kính góc lượn trong

Trên cơ sở kết quả của thử nghiệm hạ cừ trên mô hình thu nhỏ và mô hình thực tế, một kết quả cuối cùng tối ưu hóa góc lượn trong giữa bản bụng và bản cánh đã được ứng dụng: tăng bán kính góc lượn trong lên (tối thiểu 75mm) và giảm bán góc lượn ngoài xuống (tối đa 25mm) so với dòng cừ cũ đã cho kết quả cải thiện năng lượng hạ cừ và làm tăng độ cứng của cừ.

Hình dạng đặc biệt của phần tiếp nối giữa bản bụng và bản cánh này đã được đăng ký bản quyền và là một đặc trưng riêng của ProfilARBED. Kết quả là tăng khả năng chống xoắn, chống uốn dọc, và trên hết là làm giảm sức cản hạ cừ nhờ làm giảm hiệu ứng nêm. Trạng thái ứng suất đất xung quanh cừ đã được nghiên cứu kỹ trên mô hình để đảm bảo cải thiện sự phân bố ứng suất tại các góc lượn.

Chú thích:
Trạng thái đất nền ứng với cừ cũ và cừ mới
Dòng cừ PU (PU 20)
Dòng cừ AU (AU 20)
Bán kính mới ứng dụng trong sản xuất
Phát triển ứng dụng bán kính mới

5.5. Sức kháng mũi

Sức kháng mũi cừ khi gặp vật cản (đá, cuội sỏi) được mô phỏng bằng thí nghiệm để một vật nặng rơi tự do lên đầu cừ ở phần giữa bản bụng và tại góc lượn giữa bản bụng và bản cánh.

Kết quả cho thấy cừ vẫn đảm bảo cường độ mặc dù độ dày lưng cừ của dòng cừ AU có mảnh mai hơn.

Chú thích:
Biến dạng sau khi thả rơi vật nặng
Thiết bị mô phỏng thí nghiệm

Sản xuất thử
Quá trình sản xuất cừ rộng 750mm đang áp dụng tại các nhà máy của ProfilARBED là một thử thách đã được vượt qua nhờ sự trợ giúp của Trung Tâm Nghiên cứu ProfilARBED Recherches. Quy trình cán uốn sản phẩm được thực hiện thông qua một số công đoạn như: sử dụng chương trình phân tích kết cấu theo phương pháp phân tích tổng hợp(PTTH)để mô phỏng sự biến dạng từng bước từ nguyên liệu thép tấm qua các công đoạn cán uốn cho đến sản phẩm cuối cùng. Bằng cách này sẽ định hình được hình dạng tiết diện cừ. Tiếp theo là thử nghiệm trên mô hình thu nhỏ (1/10) được thực hiện trên máy cán uốn mẫu để kiểm tra độ biến dạng thực tế so với mô hình. Cuối cùng là sản xuất thử trên dây chuyền tại nhà máy ở Belval với một vài điều chỉnh nhỏ.

Thông tin sản phẩm: xin click vào link bên dưới