28/04/2010

Một cách làm vận dụng sáng tạo phải đi đôi với một cách làm thấu đáo

Kỹ sư Nghia Nguyen


Dấu hiệu cho thấy thanh dầm bị dồn
trong lực oằn sập xuống chứ không
phải do bị tụt vì hụt...
Tình cờ đọc bài viết của tác gỉả Phạm Viết Đào: “Nguyên nhân nào dẫn đến nhịp cầu 73-74 Thanh Trì - Pháp Vân bị sập gãy ?” và xem những hình chụp chi tiết về chỗ bục vỡ của thanh dầm cầu, tôi có những nhận xét dựa trên kinh nghiệm là một Kỹ sư thiết kế và gíam sát thi công cầu làm việc cho Viện thiết kế cầu của Bộ Giao thông tiểu bang California 15 năm. Điều quan trọng trước tiên, tôi đưa ra những nhận xét khách quan qua những chi tiết ảnh chụp của dầm cầu gãy, đề ra những suy nghĩ có tính khoa học và không có ý định chỉ ra nguyên nhân hay đúng sai trong vấn đề thiết kế và thi công dẫn đến sự cố gãy dầm cầu. Hơn nữa, trong một phạm vi bài viết ngắn gọn, tôi không có tham vọng “múa rìu qua mắt thợ”, chỉ nói ra cái căn bản chứ không đi vào chi tiết về kỹ thuật thiết kế và thi công cầu để đạt được những tiêu chuẩn cần phải có.

Cầu Thanh Trì - Pháp Vân đang thi công là một loại cầu dùng dầm “chữ” I đúc sẵn tiền-dự ứng lực (Pre-tensioning concrete I girder). Đây là công nghệ xây dựng cầu nhanh, có hiệu quả kinh tế cao, dễ thi công và thích hợp cho nhịp cầu dài 15m tới 40m mà trên thế giới ứng dụng nhiều nhất.

Để đi thẳng vào vấn đề, qua tấm ảnh chụp gần chỗ bục vỡ của thanh dầm lộ ra chi tiết kết cấu khác thường là tất cả dây thép ứng lực (steel cable) lại kết cấu thành hai nhóm (hai chùm dây) nằm trong hai ống dẫn (duct) thường được dùng cho công nghệ đúc cầu dầm hộp hậu-dự ứng lực (Post-tensioning concrete box girder), nay lại dùng để kết cấu cho dầm “chữ” I tiền-dự ứng lực (Pre-tensioning concrete I girder). Mặc dầu công thức căn bản để tính toán số dự ứng lực có giống nhau cho cả hai công nghệ nhưng cách thiết kế, thi công, kết cấu và thiết bị ứng lực vào trong bê tông có sự khác biệt giữa dầm đúc sẵn tiền-dự ứng lực và cầu dầm hộp hậu-dự ứng lực đúc tại chỗ. Ví dụ, những nhịp cầu dẫn ở hai đầu của cầu Cần Thơ là cầu dầm hộp đúc tại chỗ hậu-dự ứng lực (Cast-in-place Post-tensioning concrete haunch box Girder).

Quay lại với công nghệ đúc dầm tiền-dự ứng lực, rằng mỗi một dây thép dự ứng lực phải nằm cách nhau riêng rẽ (theo một thông số kỹ thuật) dàn theo bản mặt ngang, thành nhiều lớp theo chiều đứng của dầm tùy theo số dây thép ứng lực theo chỉ số thiết kế, và trực tiếp tuơng tác với bê tông và không có kiểu kết cấu thành từng chùm dây (cable tendon) nằm trong ống (duct) cách ly với bê-tông xung quanh. Để đúc dầm cầu tiền-dự ứng lực, dây thép lực được căng ra bởi thiết bị của một giàn đúc chịu lực trước khi bê tông được đổ vào khuôn đúc dầm với những kết cấu cốt thép thường. Sau khi bê-tông đủ cứng (là sau 14 ngày tùy theo điều kiện của môi trường và số luợng xi măng, cát, sỏi, đá dăm) thì dây thép đã chịu lực được nhả ra và lực từ dây tải vào dầm qua tương tác trực tiếp giữa dây thép đã có lực với bê-tông dọc theo toàn chiều dài của từng thân dây, như thế tạo ra áp nội lực đều trong bê tông của dầm. Nếu như tất cả các dây đều nằm cách ly với bê tông bởi ống (như thấy trong ảnh dầm cầu gãy Pháp Vân) thì chỉ có quy trình duy nhất là dầm cầu Pháp Vân được đúc trước khi dây thép ứng lực được căng và sau khi dầm cầu bê tông đủ độ cứng thì căng dây thép dự ứng lực để nén áp lực vào bê-tông trực tiếp từ hai đầu dầm cầu. Đây là một quy trình công nghệ kết cấu khác thường mà lần đầu tiên tôi được thấy ở dầm cầu (chữ) I đúc sẵn ở VN.

Công nghệ dầm cầu bê tông dự ứng lực nói chung đòi hỏi kỹ thuật tính toán chính xác và tuân thủ kỹ thuật kết cấu và thi công đúng tiêu chuẩn kỹ thuật . Lý do, là bê tông trong dầm sau khi đúc xong phải chịu áp lực rất cao từ những dây thép nén lực. Nếu bê tông không đủ chất lượng , kết cấu sắt không đúng sẽ dẫn đến tình trạng rạng nứt thường xảy ra ở hai đầu dầm cầu. Nếu khối dầm bê tông có những chổ bộng rỗng, hoặc bê tông đúc không đều , bê tông yếu sẽ dẫn dến thanh dầm sẽ tự cong dần dần và gãy bất thình lình (buckling) do áp suât lực quá tải trong một phần mảng bê tông trong dầm. Mặt tốt của cầu bê tông dự ứng lực với kết cấu thi công đúng thì cầu loại này bền hơn, tuổi thọ sẽ lâu hơn so với loại cầu dầm bê tông cốt sắt thông thường, và với công nghệ dầm dự ứng lực cho phép ta xây những nhịp cầu dài hơn, tiết kiệm được số lần thi công trụ và móng cầu đem lại hiệu quả cao hơn.

Tóm lại, nếu cách làm của nhà thầu ở VN vận dụng sự sáng tạo để phù hợp với điều kiện kỹ thuật còn thấp ở VN và tiết kiệm chi phí mua dàn thiết bị đúc dầm cầu tiền-dự ứng lực hiện đại đúng tiêu chuẩn, thì với một cách thi công kết cấu mới lạ, điều cần thiết là phải được thử nghiệm và nghiên cứu bởi một viện nghiên cứu hay một trường đại học để kiểm đinh qui trình công nghệ, hầu đảm bảo chất lượng của cả công trình nói chung và sản phẩm là cây dầm cầu nói riêng. Hiệu quả kinh tế của một công trình xây dựng dân dụng cần phải có thời gian dài vài chục năm để công trình đó phục vụ mang lại, hơn nữa là sự an toàn cho người dân và xã hội là điều cần phải nghĩ đến trước tiên. Thiết nghĩ, một cách làm vận dụng sự sáng tạo thì cần phải đi đôi với một cách làm thấu đáo để hầu tránh tai họa khó lường và tránh sự lảng phí không cần thiết.

NN

HT Mạng Bauxite Việt Nam biên tập

Nguồn dẫn tới ảnh chi tiết của dầm cầu gãy: blog Phạm Viết Đào – “Nguyen nhân nào dẫn đến nhịp cầu 73-73 Thanh Trì - Pháp Vân bị sập, gãy”, Đăng Thứ Sáu 23/4/2010