Gối cầu cách chấn động đất (Seismic isolation) — gối đàn hồi cao su tự nhiên giảm gia tốc kết cấu
GIẢI PHÁP GỐI CẦU // FREYSSINET ISOSISM®
Gối Cầu Cách Chấn Động Đất HDRB & LRB
Gối cách chấn ISOSISM® HDRB (High Damping Rubber Bearing) và ISOSISM® LRB (Lead Rubber Bearing) của Freyssinet — cấu tạo từ các lớp cao su tự nhiên xen kẽ bản thép, giúp kéo dài chu kỳ dao động tự nhiên của công trình và giảm đáng kể gia tốc/lực ngang truyền vào kết cấu khi động đất xảy ra. Đã ứng dụng thực tế tại Cầu Trần Phú (Khánh Hòa) với 32 bộ gối HDRB/LRB & gối cao su, năm 2018.
DAMPING ĐẾN 30% (LRB)
CAO SU TỰ NHIÊN
*Thông số cách chấn (độ cứng, damping, chuyển vị thiết kế) được tính toán riêng theo phổ phản ứng động đất của từng dự án.
Phân phối bởi Hoá chất Xây dựng PT — Đơn vị nhập khẩu, phân phối và thi công vật tư cầu đường, hoá chất xây dựng, hoá chất công nghiệp của Sika, Freyssinet, Geoquest, Trumer và các thương hiệu chất lượng cao khác, phục vụ toàn quốc và khu vực Đông Nam Á
GỐI CÁCH CHẤN
GIẢM GIA TỐC KẾT CẤU NHƯ THẾ NÀO?
Gối cách chấn động đất (seismic isolation bearing) là thiết bị đặt giữa kết cấu bên trên (dầm cầu, sàn nhà) và mố/trụ/móng bên dưới, có độ cứng ngang thấp và khả năng hấp thụ năng lượng cao. Nguyên lý “cách chấn đáy” (base isolation) hoạt động bằng cách kéo dài chu kỳ dao động tự nhiên của công trình ra khỏi dải tần số trội của động đất — kết quả là gia tốc và lực ngang truyền vào kết cấu bên trên giảm đáng kể, đổi lại chuyển vị tương đối tại vị trí gối tăng lên (và được thiết kế để chấp nhận mức chuyển vị này).
Freyssinet cung cấp hai công nghệ chính trong dòng ISOSISM®. HDRB (High Damping Rubber Bearing) cấu tạo từ các lớp cao su tự nhiên xen kẽ bản thép gia cường, liên kết bằng lưu hóa, sử dụng hợp chất cao su giảm chấn cao (high damping rubber compound) để vừa chịu tải vừa tiêu tán năng lượng ngay trong bản thân lớp cao su. LRB (Lead Rubber Bearing) có cấu tạo tương tự nhưng bổ sung một hoặc nhiều lõi chì hình trụ ở tâm — khi chịu cắt, lõi chì biến dạng dẻo và tiêu tán thêm năng lượng, giúp LRB đạt hệ số damping đến 30%.
✓ TÍNH NĂNG NỔI BẬT
- ▸ Giảm đáng kể gia tốc & lực ngang truyền vào kết cấu nhờ kéo dài chu kỳ dao động tự nhiên
- ▸ Độ cứng ngang cao dưới tải khai thác thông thường (gió, hãm phanh xe) — độ cứng thấp khi có kích động động đất
- ▸ LRB đạt damping đến 30% nhờ lõi chì tiêu tán năng lượng bổ sung
- ▸ Khả năng tự hồi tâm (recentering) cao sau động đất — hạn chế lệch dư vị trí kết cấu
- ▸ Có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn — phù hợp cầu, nhà cao tầng, hạ tầng năng lượng, hạ tầng nước, sân vận động
GIẢI PHÁP NÀY
KHÔNG THAY THẾ ĐƯỢC
- ✗ Không loại bỏ hoàn toàn chuyển vị khi động đất — ngược lại, làm tăng chuyển vị tương đối tại gối, cần chừa đủ khe hở tương ứng
- ✗ Không thay thế thiết kế kháng chấn tổng thể của kết cấu bên trên — là một cấu kiện trong hệ thống bảo vệ động đất, cần thiết kế đồng bộ với TVTK kết cấu
- ✗ Không phải lựa chọn kinh tế cho công trình ở vùng động đất nhẹ, không có yêu cầu cách chấn đặc biệt
TVTK kết cấu cầu/nhà tại vùng có nguy cơ động đất, kỹ sư kháng chấn công trình hạ tầng năng lượng/hạ tầng nước, chủ đầu tư dự án cần duy trì hoạt động ngay sau động đất (cầu huyết mạch, bệnh viện, trung tâm chỉ huy).
DÙNG CHO & KHÔNG KHUYẾN CÁO
✓ DÙNG CHO
- ▸ Cầu, nhà cao tầng, hạ tầng năng lượng/hạ tầng nước, sân vận động tại vùng có nguy cơ động đất
- ▸ Công trình cần duy trì hoạt động ngay sau động đất (cầu huyết mạch, bệnh viện, trung tâm chỉ huy)
- ▸ Dự án cải tạo, nâng cấp kháng chấn cho công trình hiện hữu
- ▸ Hệ thống đường sắt đô thị trên cao cần giảm tải trọng động đất truyền xuống trụ đỡ
- ▸ Dự án đã có nghiên cứu địa chấn/phổ phản ứng thiết kế (response spectrum) xác định rõ tham số động đất khu vực
✗ KHÔNG KHUYẾN CÁO
- ✗ Công trình ở vùng nguy cơ động đất thấp, không có yêu cầu cách chấn đặc biệt — dùng gối cao su/gối chậu tiêu chuẩn kinh tế hơn
- ✗ Công trình không đủ không gian bố trí khe hở chuyển vị lớn quanh gối
- ✗ Chưa có nghiên cứu địa chấn/phổ phản ứng thiết kế xác định tham số động đất của khu vực
ISOSISM® HDRB & LRB
CẤU TẠO · ỨNG XỬ · TIÊU CHUẨN
Thông số cách chấn thực tế (độ cứng ngang, hệ số damping, chuyển vị thiết kế) được Freyssinet tính toán riêng theo phổ phản ứng động đất (response spectrum) của từng dự án — bảng dưới trình bày đặc tính cấu tạo và ứng xử chung của hai công nghệ.
| Thông số | Giá trị / Đặc điểm | Ghi chú |
|---|---|---|
| Cấu tạo HDRB | Lớp cao su tự nhiên xen kẽ bản thép, lưu hóa liên kết, hợp chất cao su giảm chấn cao | ISOSISM® HDRB |
| Cấu tạo LRB | Như HDRB + một hoặc nhiều lõi chì hình trụ tại tâm | ISOSISM® LRB |
| Hệ số damping (LRB) | Đến 30% — nhờ biến dạng dẻo của lõi chì khi chịu cắt | Cao hơn HDRB thuần túy |
| Ứng xử dưới tải khai thác | Độ cứng ngang cao — ổn định dưới gió, hãm phanh xe | — |
| Ứng xử dưới động đất | Độ cứng ngang giảm mạnh, hấp thụ năng lượng, kéo dài chu kỳ dao động | Chuyển vị thiết kế theo phổ phản ứng dự án |
| Khả năng hồi tâm (recentering) | Cao — hạn chế lệch dư vị trí kết cấu sau động đất | — |
| Hình dạng | Chữ nhật hoặc tròn, tùy loại kết cấu | Cầu, nhà, hạ tầng năng lượng/nước, sân vận động |
| Tiêu chuẩn & kiểm định | EN 15129:2009 — thiết bị kháng chấn; thử nghiệm mẫu đại diện (prototype testing) trước sản xuất đại trà | CE Marking |
CE MARKING
22TCN 272 (thiết kế cầu)
GỐI CÁCH CHẤN
TẠI VIỆT NAM & NĂNG LỰC TOÀN CẦU
Freyssinet Việt Nam đã trực tiếp cung cấp và lắp đặt gối cách chấn tại dự án cầu trong nước, đồng thời là một phần của Tập đoàn Freyssinet — đơn vị phát triển dòng sản phẩm cách chấn ISOSISM® ứng dụng cho cầu, nhà cao tầng, hạ tầng năng lượng và hạ tầng nước trên toàn cầu.
Ở quy mô quốc tế, Freyssinet đã cung cấp hàng trăm đến hàng nghìn thiết bị ISOSISM® cho các dự án hạ tầng lớn — bao gồm một dự án đường sắt đô thị trên cao, nơi giải pháp cách chấn đáy giúp giảm khoảng 20% chi phí kết cấu nhờ tối ưu được không gian và tải trọng động đất truyền xuống trụ đỡ.
TỪ NGHIÊN CỨU PHỔ PHẢN ỨNG
ĐẾN NGHIỆM THU HIỆN TRƯỜNG
Khác với gối chịu tải thông thường, gối cách chấn không thể chọn độc lập rồi mới tính kết cấu — thông số gối ảnh hưởng trực tiếp đến chu kỳ dao động và lực thiết kế của toàn bộ công trình, cần phối hợp thiết kế đồng bộ ngay từ đầu.
Nghiên Cứu Phổ Phản Ứng
Xác định phổ gia tốc thiết kế (response spectrum) theo điều kiện địa chất công trình; phối hợp TVTK tính toán độ cứng, hệ số damping và chuyển vị thiết kế cho từng vị trí gối.
Sản Xuất & Thử Nghiệm Mẫu
Freyssinet sản xuất gối theo thông số riêng dự án, thử nghiệm mẫu đại diện (prototype testing) để xác nhận đặc tính cơ học trước khi sản xuất đại trà, cấp chứng nhận CE theo EN 15129.
Lắp Đặt & Bố Trí Khe Hở
Định vị chính xác tâm gối; đảm bảo đủ không gian chuyển vị ngang xung quanh — điểm khác biệt lớn nhất so với gối thông thường, cần khe hở lớn hơn nhiều lần.
Nghiệm Thu & Giám Sát
Nghiệm thu hồ sơ lắp đặt; khuyến nghị kết hợp hệ thống quan trắc kết cấu (Instrumentation) để theo dõi ứng xử gối trong suốt vòng đời công trình, đặc biệt sau các trận động đất xảy ra.
Thông số gối cách chấn (độ cứng, damping, chuyển vị) phải được xác định song song với mô hình kết cấu bên trên — không thể chọn gối rồi mới thiết kế kết cấu, hoặc ngược lại.
Thiếu khe hở chuyển vị đủ lớn quanh gối khiến kết cấu va chạm vào tường chắn/kết cấu lân cận khi động đất xảy ra — làm mất tác dụng cách chấn; chọn sai thông số độ cứng/damping so với phổ phản ứng thực tế khiến hiệu quả giảm gia tốc không đạt như thiết kế.
GỐI CÁCH CHẤN KHÁC GÌ
GỐI CẦU CHỊU TẢI THÔNG THƯỜNG?
Đây không phải lựa chọn “chọn 1 trong 3” như các dòng gối chịu tải — mỗi loại phục vụ chức năng khác nhau, và một công trình có thể cần phối hợp cả cách chấn lẫn chịu tải trong cùng hệ gối.
| Loại gối | Chức năng chính | Giảm gia tốc động đất? | Link |
|---|---|---|---|
| ISOSISM® HDRB / LRB ⭐ | Cách chấn — hấp thụ năng lượng, kéo dài chu kỳ dao động | Có — chức năng cốt lõi | — |
| Gối cao su cốt bản thép tiêu chuẩn | Chịu tải + cho phép xoay/chuyển vị nhỏ | Không — không thiết kế để cách chấn | Xem → |
| TETRON® CD / SB (gối chậu/chỏm cầu) | Chịu tải lớn + góc xoay lớn | Không, trừ khi thiết kế đặc biệt kết hợp | Xem → |
KHUYẾN NGHỊ CHỌN THEO TÌNH HUỐNG
- ▸ Nếu công trình ở vùng động đất mạnh, cần bảo vệ đặc biệt: → Dùng ISOSISM® HDRB hoặc LRB
- ▸ Nếu cần damping cao hơn, chấp nhận chi phí cao hơn: → Ưu tiên LRB nhờ lõi chì tiêu tán năng lượng
- ▸ Nếu công trình vùng động đất nhẹ, không yêu cầu cách chấn đặc biệt: → Gối cao su hoặc gối chậu/chỏm cầu tiêu chuẩn đã đủ
- ▸ Nếu vừa cần chịu tải rất lớn vừa cần cách chấn: → Phối hợp TVTK thiết kế riêng, có thể kết hợp cách chấn với gối chậu/chỏm cầu
CÂU HỎI THƯỜNG GẶP
TỪ TVTK & KỸ SƯ KHÁNG CHẤN
HOÀN THIỆN GIẢI PHÁP
CÁCH CHẤN CỦA BẠN
Gối cách chấn ISOSISM® được thiết kế và sản xuất riêng theo từng dự án (không có bảng giá/kích thước cố định) — liên hệ trực tiếp để nhận datasheet kỹ thuật
Thiết bị giám sát ứng xử kết cấu sau khi lắp gối cách chấn
Dòng gối chịu tải tiêu chuẩn của Freyssinet — phù hợp công trình không có yêu cầu kháng chấn đặc biệt
Gối Cầu Cho Cầu Dây Văng & Nhịp LớnBài 1/5 — TETRON® SB/DC SB, tải đặc biệt lớn, chịu uplift
Thay Thế & Sửa Chữa Gối Cầu Hư HỏngBài 2/5 — Quy trình kích nâng dầm theo 22TCN 217
Tiêu Chuẩn Thiết Kế Gối CầuSo sánh EN 1337, AASHTO LRFD 2012 và 22TCN 217:1994
CẦN TƯ VẤN GỐI
CÁCH CHẤN ĐỘNG ĐẤT?
Gửi phổ phản ứng thiết kế, tải trọng gối hoặc thông tin dự án tại vùng có nguy cơ động đất — kỹ sư Hoá chất PT sẽ phối hợp Freyssinet tư vấn giải pháp ISOSISM® HDRB/LRB phù hợp và báo giá trong 2 giờ làm việc.
