Dầm cầu đúc sẵn có ưu điểm như thế nào?

Trần Thị Ánh Dương

Dầm cầu đúc sẵn là giải pháp tối ưu, được ứng dụng phổ biến hiện nay. Nó thay thế cho việc đổ bê tông trực tiếp tại công trình. Trên thị trường, có nhiều đơn vị sản xuất và cung cấp loại cấu kiện này. Nếu các bạn đang tìm hiểu về vật liệu này cùng tham khảo bài viết sau nhé.

1. Dầm cầu đúc sẵn là gì?

Bê tông đúc sẵn là sản phẩm được sản xuất trực tiếp tại nhà máy, với công nghệ kỹ thuật hiện đại. Vật liệu này là sản phẩm thương mại và dân dụng. Trong đó, dầm cầu đúc sẵn là dòng vật liệu được sử dụng riêng cho việc thi công hệ thống cầu, đường ở nhiều vị trí và khu vực khác nhau.

Dầm bê tông bao gồm bê tông và cốt thép. Loại cấu kiện này thông thường được làm từ các vật liệu như : Xi măng, Cát, Đá, Thép. Nó được thiết kế với mẫu mã là hình chữ nhật, hình vuông. Tùy vào diện tích của cầu, đường mà dầm có kích thước khác nhau.

Dầm cầu có khả năng chịu uốn, chịu nén. Tuy nhiên, khả năng chịu uốn tốt hơn chịu nén. Vì vậy, khi các kỹ sư xây dựng cầu đường nói “dầm là cấu kiện chịu uốn” - chúng ta sẽ hiểu là khả năng chịu uốn là chính. Cấu kiện này đóng vai trò là thanh chịu lực.

dam-cau-duc-san-1-1651304138.jpg

Dầm cầu đúc sẵn là cấu kiện được sử dụng cho việc thi công cầu đường

2. Cấu tạo của dầm cầu đúc sẵn

Dầm cầu đúc sẵn gồm : cốt dọc chịu lực, cốt dọc cấu tạo, cốt đai, cốt xiên. Một dầm có 4 cốt dọc ở 4 góc của thanh dầm, cốt xiên có thể có hoặc không. Mỗi loại dầm chia ra dầm chính và dầm phụ. Dầm bê tông phải bảo đảm sức chịu uốn cao.

Cốt dọc chịu lực của dầm thường sử dụng: nhóm AII, AIII hoặc CII, CIII. Đường kính của nó  khoảng từ 12-40mm. Cốt đai có đường kính rất nhỏ, nó dùng để chịu lực ngang. Tùy vào từng kích thước của dầm cầu, nhưng đường kính tối thiểu là 4mm.

Lớp bảo vệ cốt thép Ao là khoảng cách từ mép ngoài đến mép cốt thép. Dựa vào đặc tính nguyên lý, các kỹ sư đã chia làm 2 loại : lớp bảo vệ cốt đai - Ao1 và lớp bảo vệ cốt dọc - Ao2. Lớp bảo vệ này có tác dụng giúp cho thép chống oxy hóa. 

Khi làm dầm cầu, để tránh việc bê tông bị kẹt đá, những người thợ tạo ra khoảng cách thông thủy To giữa 2 cốt thép. Nó là khoảng cách từ cốt thép này đến mép cốt thép kia. Sản xuất một loại vật liệu nào cũng đều có quy định về kích thước. Dầm cầu có quy định như sau:

  • Ao1 ≥ 1cm khi h ≤ 25cm

  • Ao1 ≥ 1,5cm khi h > 25cm

  • Ao2 ≥ 1,5cm khi h ≤ 25cm

  • Ao2 ≥ 2cm khi h > 25cm.

dam-cau-duc-san-2-1651304138.jpg

Dầm bê tông phải bảo đảm sức chịu uốn cao

3. Những ưu điểm nổi bật của dầm cầu đúc sẵn

Dầm cầu đúc sẵn đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng cầu đường. Cấu kiện này là công nghệ vượt trội, hiện đại mà con người sáng tạo ra. Nó góp phần tạo nên sự bền vững của công trình, cải thiện được dự án lên rất nhiều. 

Dầm cầu có ưu điểm là tối ưu hóa được chất lượng sản phẩm. Các kỹ sư đã phải đong đo, tính toán vật liệu rất kỹ càng. Cấu kiện đưa vào sản xuất khi quy trình đạt chuẩn về yêu cầu. Chúng sẽ được sử dụng sau khi kết quả kiểm nghiệm nhiều lần tốt.

Bên cạnh đó, Chi phí bỏ ra mua dầm cầu này ít hơn so với dầm đúc trực tiếp tại công trường xây dựng. Cấu kiện này tiết kiệm tối đa thời gian thi công của công trình. Ngoài ra, nó còn tiết kiệm được sức lực và đảm bảo được an toàn cho công nhân. 

Mặt khác, cấu kiện này vì đã qua kiểm định chặt chẽ nên  khắc phục được sai sót, ít xảy ra vấn đề. Trong xây dựng, việc để sản phẩm bị lỗi khi đã hoàn thiện công trình là điều đáng ngại. Nhà thầu sẽ bị ảnh hưởng đến uy tín, cầu đường lại không được an toàn.

4. Sự khác nhau giữa dầm cầu đúc sẵn và dầm truyền thống

Dầm cầu đúc sẵn được sản xuất tại nhà máy, hoặc công xưởng, lúc đưa vào xây dựng đã thành hình thành khối. Còn dầm truyền thống thì phải chuẩn bị vật liệu để đúc trực tiếp tại công trường. Đó chính là sự khác biệt rõ ràng nhất của 2 dầm cầu này.

Bên cạnh đó, 2 dầm cầu này còn khác nhau về tốc độ sản xuất. Dầm cầu đúc sẵn được sản xuất trong nhà máy, hay công xưởng nên có thể tránh được tác động từ môi trường. Dầm cầu truyền thống phải đúc tại nơi xây dựng cầu, nên dễ bị ảnh hưởng trực tiếp từ các nguồn đa dạng và thời tiết. 

Chính vì thế mà dạng đúc sẵn rút ngắn được thời gian xây dựng gấp gần 5 lần so với truyền thống.  Mặt khác, Chi phí cho nhân công, vật liệu, máy móc để đúc dầm theo cách truyền thống sẽ nhiều hơn so với đơn giá của bê tông đúc sẵn. 

Về chất lượng sản phẩm, bê tông đúc sẵn đã được các kỹ sư kiểm nghiệm chặt chẽ, thử lại rất nhiều lần mới đưa vào sản xuất. Còn bê tông truyền thống phải đúc trực tiếp nên khó kiểm soát được những sai sót. Do đó, chất lượng của dạng đúc sẵn sẽ an toàn hơn truyền thống.

dam-cau-duc-san-3-1651304138.jpg

Dầm cầu đúc sẵn đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành xây dựng

5. Nguyên lý làm việc của dầm cầu đúc sẵn:

Qua các nghiên cứu nhiều lần về dầm cầu đúc sẵn, các kỹ sư xây dựng đúc rút được những ảnh hưởng trực tiếp đến cầu đường. Họ theo dõi cấu kiện này từ lúc mới đặt đến lúc bị phá hoại. Kỹ sư cho biết về diễn biến xảy ra như sau: 

Dầm cầu bị tác động lớn từ trọng lượng của xe tải, xe đầu kéo, xe oto. Khi tải trọng chưa lớn thì dầm cầu không bị ảnh hưởng gì. Đến lúc trọng lượng quá tải, dầm đã xuất hiện những vết nứt thẳng góc với trục dầm tại đoạn có moment lớn, khe nứt nghiêng ở gần gối tựa là nơi có lực ngang lớn.

Bên cạnh đó, dầm cầu có sức chịu đựng giới hạn, khi tác động vượt quá khả năng. Cấu kiện sẽ bị phá hoại tại tiết diện có khe nứt thẳng góc hoặc khe nứt nghiêng. Vì vậy, các kỹ sư xây dựng phải tính toán thật kĩ về dầm cầu chịu uốn theo khả năng chịu lực. Điều này dựa trên cách tính trên tiết diện thẳng góc và tiết diện nghiêng. 

dam-cau-duc-san-4-1651304137.jpg

Dầm cầu chịu uốn theo khả năng chịu lực

6. Quy trình sản xuất dầm cầu đúc sẵn tại Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều nhà máy, công xưởng gia công dầm cầu đúc sẵn. Mỗi xưởng sản xuất có cách tính riêng về vật liệu đúc dầm. Vì thế mà chất lượng sản phẩm cũng khác nhau. Tuy nhiên, quy trình sản xuất thì bao gồm các bước chung như sau:

  • Bước 1: Việc đầu tiên, công nhân nhà máy sẽ gia công khung thép . Họ cắt thép thành từng đoạn. Sau đó, xếp chúng thành từng khung hình chữ nhật hoặc hình vuông và cố định bằng sợi thép mảnh.

  • Bước 2: Công nhân đặt toàn bộ khung thép vừa làm vào khuôn có sẵn.

  • Bước 3: Xưởng sản xuất trộn các vật liệu : cát, đá, xi măng theo tỷ lệ đã được tính toán thành hỗn hợp và đổ vào khuôn, để tạo thành 1 cấu kiện bê tông.

  • Bước 4: Hoàn thiện bề mặt để tạo thành khuôn kín, làm cho hỗn hợp bê tông ở trong cố định thành hình. Nhà máy cung cấp hơi nước nhiệt độ cao dưới áp suất bình thường để quá trình ninh kết được diễn ra suôn sẻ.

  • Bước 5: Khi cấu kiện đủ thời gian đông, công nhân sẽ tháo khuôn, lưu sản phẩm vào kho, bảo dưỡng và chờ vận chuyển ra công trình.

dam-cau-duc-san-5-1651304138.jpg

Dầm cầu đúc sẵn có quy trình sản xuất chặt chẽ

Lời kết:

Bài viết đã khái quát toàn bộ đặc trưng, ưu điểm của dầm cầu đúc sẵn. Các bạn có thể tham khảo để hiểu hơn về cấu kiện này. Bê tông đúc sẵn khắc phục được những khuyết điểm, sai sót của bê tông đúc truyền thống. Dầm cầu là biện pháp tối ưu để các nhà thầu rút ngắn được thời gian, kịp tiến độ công trình.