Một số nội dung trong thiết kế cáp văng

1 MỘT SỐ NỘI DUNG TRONG THIẾT KẾ CÁP VĂNG VIRLOGEUX, Michel Hiệp hội kết cấu bê tông quốc tế (FIB) – Pháp Người dịch: Ngô Văn Minh Tóm tắt Cầu dây văng hiện đạt được ngày càng nhiều hơn các thành tựu trên toàn thế giới do có kết cấu phù hợp với chiều dài nhịp lớn (đến 1200 mét) và giúp mở ra nhiều giải pháp kiến trúc phù hợp. Dây văng tất nhiên là yếu tố quan trọng nhất trong cầu và do đó, phải được thiết kế với cường độ, sức kháng mỏi và tuổi thọ cao. Tuy nhiên, vấn đề thi công, điều kiện bảo dưỡng cho dây phải đặc biệt chú ý. Thêm nữa, khá nhiều cầu cũng phải chịu dao động của dây, một hiện tượng có thể khó dự đoán do bị ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố sinh ra. May mắn là hiện nay đã phát triển được nhiều giải pháp hữu hiệu, tuy nhiên, một số bài toán mới lại đang được đặt ra : như vấn đề bảo vệ chống cháy và chống sét. 1. Giới thiệu chung – Hệ thống sợi song song và hệ thống tao song song Trong 30 năm qua, chúng ta đã chứng kiến bước phát triển quan trọng trong công nghệ dây văng. Ban đầu, chúng là các tao cáp lớn hoặc cấu tạo bởi một hệ thống các tao tương đối lớn hay tạo bởi các cuộn cáp vỏ cài(1) được mạ nhúng hoặc sơn bảo vệ, với những nhược điểm lớn liên quan đến chi phí và theo kinh nghiệm là khả năng chống ăn mòn kém. Trong những năm 70, một công nghệ mới được phát triển sử dụng các sợi (thông thường có đường kính 7 mm) hoặc các tao (đường kính 15 mm) song song, được bơm vữa xi măng xen kẽ, bọc trong lớp vỏ làm bằng Polyethylene mật độ cao (HDPE). Giải pháp này cũng tồn tại một số nhược điểm: đôi khi cho sức kháng mỏi của dây khá thấp, và chủ yếu là các vấn đề đứt gãy do ăn mòn. Vữa xi măng đôi khi được thay thế bằng sáp dầu (ví dụ như ở các cầu Tampico và cầu Iroise), hoặc với một số trường hợp khác thì bằng nhựa epoxy (tao bọc nhựa epoxy, ví dụ như cầu qua sông Ibi và Kiso). Tuy nhiên hiện nay đã phát triển hai hệ thống hiện đại cạnh tranh trực tiếp với nhau. Hệ thống thứ nhất đưa ra đầu tiên bởi công ty Freyssinet từ cuối những năm 1980, theo đó các dây văng chế tạo từ các tao song song được bảo vệ độc lập: tao 7 sợi, tất cả các sợi được mạ kẽm nhúng nóng và được kéo trước, với lớp bọc ngoài bằng HDPE. Các 2 tao 15 mm bọc bởi một ống nhựa bao ngoài, chủ yếu vì các lý do liên quan đến khí động học. Giải pháp này được gọi là Hệ Thống Tao Song Song (Parallel Strand System - PSS), trong thực tế có thể tồn tại cùng với một số cải tiến khác. Trong hệ thống thứ hai, được gọi là Hệ Thống Sợi Song Song (Parallel Wire System – PWS), dây văng được cấu tạo từ các sợi mạ kẽm song song (các sợi có thể được xoắn nhẹ để giữ ổn định), được bảo vệ bởi một lớp HDPE dày bao ngoài. Giải pháp này được đề ra từ hệ thống BBR Hi-Am phát minh trước đây đã lâu. Ở phương Tây: Châu Âu và Mỹ, thực tế tất cả các dây văng chế tạo gần đây đều thuộc hệ thống PSS, còn hệ thống PWS được phát triển rất mạnh ở Nhật Bản và Trung Quốc. Việc phân tích điểm mạnh và điểm hạn chế của hai giải pháp này do vậy là thực sự rất cần thiết. 2. Lực kéo khí động học(2) trong dây văng Do công nghệ đặc thù của hệ thống PSS, đường kính ngoài của dây văng theo hệ thống này sẽ lớn hơn đường kính của dây văng dạng PWS (vốn có kết cấu đặc chắc) hơn một chút. Sự khác biệt này chính một lý do dẫn đến việc sử dụng hệ thống PWS cho một số cầu dây văng nhịp dài được xây dựng gần đây ở vùng Viễn Đông. Vấn đề này đòi hỏi phải có một số phân tích cụ thể, bắt đầu từ việc xem xét lại các dữ liệu về hệ số kéo khí động học của dây văng. Hệ số kéo khí động học của ống bọc cáp. Lực kéo khí động học tác dụng lên một dây – cũng giống như trong các tài liệu khác – được tính bằng: dd DCUF 2 2 1 ρ= trong đó ρ là tỉ trọng của không khí (1.23 kg/m3), U là vận tốc gió, D là đường kính của cáp và Cd là hệ số giãn khí động học. Với dây hình trụ tròn truyền thống, hệ số này sẽ có giá trị khá cao ứng với giá trị nhỏ của vận tốc gió, hoặc chính xác hơn là của hệ số Reynolds : υ UDRe = trong đó, υ là độ nhớt của không khí, bằng 15.10-6 trong hệ MKSA, hệ số giãn khí động học bằng khoảng 1.20 trong vùng dưới giá trị tới hạn. Ứng với giá trị tới hạn của hệ số Reynolds (thường nằm trong khoảng từ 2.105 đến 5.105), tùy thuộc vào độ nhăn của 3 ống nhựa, hệ số giãn khí động học giảm xuống đột ngột và đạt tới giá trị khoảng 0.6 hoặc 0.5 (hoặc thậm chí còn thấp hơn) trong vùng vượt quá giá trị tới hạn của hệ số Reynolds. Khi giá trị của hệ số Reynolds tiếp tục tăng lên, hệ số giãn khí động học cũng tăng lên và đạt đến giá trị ổn định trong vùng siêu tới hạn(3), phụ thuộc vào độ nhăn của ống. Hình 1 : Hệ số giãn của ống nhựa (dạng truyền thống) phụ thuộc vào giá trị của hệ số Reynolds và độ nhăn của vỏ ống (theo C.S.T.B) Các dây văng truyền thống thường rơi vào vùng trên tới hạn(4) khi chịu gió lớn cực hạn, tuy nhiên, hệ số giãn khí động học vẫn có thể tăng lên trong những trường hợp gió thông thường, khoảng 10 m/s, tức là ứng với vùng dưới tới hạn(5) hoặc vùng tới hạn(6). Lực gió thường được tính với giá trị này bằng 0.70 ( thậm chí là 0.80 trong những phân tích rất thiên về an toàn) để bao hết các yếu tố không xác định được do sự phát triển của độ nhăn vỏ ống bọc theo thời gian. Với cầu Normandie, chúng tôi đã đánh giá ảnh hưởng giãn khí động học tổng thể trong dây văng với hệ số 0.65 với quan điểm: không thể xảy ra trường hợp tất cả các dây cùng rơi vào trạng thái bất lợi ở cùng thời điểm. Các loại dây văng hiện đại đều được bọc trong vỏ (hay đặt trong ống), được xử lý về hình dạng để làm giảm nguy cơ dao động dây do tác nhân mưa & gió (trình bày ở dưới đây). Các xử lý hình dạng này gây ảnh hưởng rõ ràng đến hiệu ứng giãn khí động học của dây và do đó, phải được nghiên cứu, xem xét. 4 Hình 2 : Ống bọc cáp của cầu Higushi Kobe Hình 2 minh họa loại ống bọc bằng HDPE có xử lý hình dạng đầu tiên bằng cách tạo thêm các sườn chạy dọc tạo thành rãnh dẫn nước chảy xuống. Loại này đã được lắp đặt ở cầu Higashi-Kobe, Nhật Bản, tuy nhiên các rãnh sâu này cũng làm tăng hệ số giãn khí động học của loại vỏ ống trụ truyền thống từ giá trị 0.5-0.6 lên tới 1.3. Trong quá trình thi công cầu Normandie, công ty Monberg & Thorsen và văn phòng thiết kế của mình đã làm rõ được ảnh hưởng xấu của dao động gây ra do tác nhân mưa, gió, điều đã được phân tích ở Nhật Bản vài năm trước. Những giải pháp khác nhau cần được định trước để tránh các dao động này, và các thí nghiệm đã được C.S.T.B ở Nantes tiến hành đối với dây văng đường kính 161 mm (Falamand, 1994). Theo đó, hệ số giãn khí động học được tiến hành đo trên hàng loạt các mẫu sau (hình 3): ƒ ống trụ trơn để tham chiếu. ƒ ống nhựa HDPE truyền thống có các vòng nổi đặt cách xa nhau, có tác dụng như gờ giọt nước, ngăn không cho nước chảy thành dòng dọc theo dây văng. Hệ thống này tỏ ra không hiệu quả trong việc hạn chế dao động của cáp, và cũng không ảnh hưởng đến hệ số giãn khí động học, thường có giá trị khoảng 0.5 đến 0.55 đối với vận tốc gió lớn. ƒ ống với ba rãnh chạy dọc ở phần trên tạo thành các kênh dẫn nước, ít nhiều lấy cảm hứng từ ống bọc của cầu Higashi Kobe ở Nhật Bản. Tuy nhiên hệ số giãn là rất lớn (trong khoảng 1.0 đến 1.10) và hệ thống thì không ổn định (trong khi hiện nay đã thấy rõ rằng ống nhựa của cầu Higashi Kobe là rất ổn định) ƒ ống nhựa có một rãnh xoắn ốc, đường kính 2mm, có bước bằng 30 cm. Hệ thống tỏ ra cực kỳ hiệu quả. Hệ số giãn khí động học là khoảng 0.65 (và gần như là không đổi) khi chịu gió vận tốc lớn. ƒ ống nhựa với hai rãnh xoắn ốc, đường kính 1.3 mm, mỗi rãnh hướng theo một chiều riêng và có bước bằng 30cm. Hệ số giãn khí động học có giá trị rất ổn định, khoảng lớn hơn 0.70 một chút. 5 ƒ và loại ống nhựa với 2 rãnh xoắn ốc theo cùng một chiều, sâu 1.3 mm, rộng 2 mm, bước dài 600 mm. Với kết luận từ những thí nghiệm này, chúng tôi quyết định lựa chọn hệ thống với 2 rãnh xoắn ốc theo cùng một chiều, sâu 1.6 mm, mỗi rãnh có chiều dài dốc 60 cm. Chúng tôi cho rằng có thể chấp nhận giá trị hệ số giãn nở bằng 0.63 lấy từ thí nghiệm cho hầu hết các hệ thống tương tự, hơi nhỏ hơn một chút so với giá trị sử dụng trong tính toán. Hình 4 mô tả giải pháp đã được sử dụng cho cầu Normandie, được Freyssinet đăng ký bản quyền và được áp dụng lại cho tất cả các ứng dụng sau này: ống nhựa HDPE được bố trí hai rãnh xoắn ốc dày 1.6 mm gối lên nhau, có bước dài 60 cm. Hình 3 : Hệ số giãn của các loại ống khác nhau do CSTB thí nghiệm năm 1991 cho cầu Normandie Hình 4 : Ống nhựa sử dụng gần đây cho dây văng kiểu Freyssinet, có hai rãnh xoắn ốc gối lên nhau 6 Hình 5 : Hệ số giãn của 3 loại ống nhựa HDPE: ống trụ thường, ống trụ có một rãnh xoắn ốc và ống trụ có 2 rãnh xoắn ốc. Do các thí nghiệm năm 1991 không phù hợp hoàn toàn với giải pháp lựa chọn, các thí nghiệm mới đã được C.S.T.B tiến hành năm 2003 nhân dịp cuộc thi xây dựng cầu Stonecutters ở Hồng Kông (Virlogeux, 2005). Hệ số giãn khí động học được đo cho 3 ống HDPE, đường kính 20 cm : ống trụ tròn trơn cổ điển không xử lý hình dạng (hệ số giãn rơi xuống mức 0.49 trong vùng tới hạn), một ống trụ tròn được bố trí một rãnh xoắn ốc (sâu 1,6mm, bước rãnh 60 cm) và một ống trụ phù hợp với thiết kế của thông thường của Freyssinet với 2 rãnh xoắn ốc cùng dạng chồng lên nhau. Trong trường hợp sau cùng, hệ số giãn khí động học có giá trị đều hơn – dù đang ở bên dưới của vùng dưới tới hạn - thay đổi trong phạm vi từ 0.57 đến 0.61 với giá trị nhỏ nhất bằng 0.55 khi hệ số Reynolds thay đổi trong khoảng từ 272000 đến 736000 (hình 5) Hình 6 : Hệ số giãn đo được với biến dạng dạng sóng (Kwork và Wong, 2004) Ống nhựa trơn cho kết quả hệ số giãn rất thấp (khoảng 0.35, hình vẽ không đủ chi tiết để lấy được kết quả chính xác hơn), loại ống nhựa dùng cho cầu Sutong (xử lý hình dạng bằng các gờ sóng) cho giá trị khoảng 0.65. Thí nghiệm với loại ống có rãnh xoắn ốc cho kết quả không phù hợp với kết quả do C.S.T.B xác định, nhưng tác giả đã nhận thấy loại ống nhựa được thí nghiệm ở Đại học Tonji: rãnh xoắn có độ sâu từ 2 đến 4 mm thay vì 1.6 mm như loại ống nhựa của Freyssinet (do C.S.T.B thí nghiệm) và có hình dạng rất khác. Rãnh được thí nghiệm có dạng tròn, trong khi rãnh của ống nhựa của Freyssinet có dạng hình chữ nhật có các góc trên vuốt tròn. Sự khác biệt lớn về kích thước và hình dạng có thể giúp giải thích sự khác biệt về hệ số giãn: giữa 0.6 và 0.8. Khi xét đến ảnh hưởng lớn của hình dạng (hay thậm chí là sự phân bố khác nhau của các gờ), do các thí nghiệm này chỉ ra, có thể thấy rõ ràng rằng thí nghiệm cho ống nhựa nên được tiến hành bởi chính nhà cung cấp. 7 Thêm nữa, thí nghiệm so sánh nên được tiến hành ở cùng phòng thí nghiệm, hoặc bởi 2 hay 3 hệ thống thí nghiệm tiến hành bởi 2 hoặc 3 phòng thí nghiệm để loại trừ tất cả các yếu tố không rõ ràng. Tầm quan trọng của lực kéo khí động học tác dụng lên dây văng. Kinh nghiệm từ cầu Normandie Trước khi cầu Normandie được xây dựng, ảnh hưởng của lực kéo khí động học lên dây văng chưa bao giờ được coi là vấn đề then chốt do chiều dài nhịp của các cầu dây văng vào thời điểm đó còn khá hạn chế. Chúng tôi đã khám phá ra vấn đề này khi thiết kế cầu Normandie, và đã quyết định sử dụng dây văng vỏ cài vì hai nguyên nhân: ƒ Thời điểm đó, dây văng loại này được coi là phù hợp xét về khả năng chịu mỏi, tuy nhiên hiện nay tuổi thọ và sức kháng ăn mòn của loại dây văng này đã trở thành một vấn đề rất đáng nghi ngờ, do đó, loại này không còn được sử dụng nữa. ƒ Dây văng loại cuộn xoắn cho đường kính nhỏ nhất ứng với khả năng chịu lực cho trước do bản thân có tính đặc chắc cao, thậm chí còn nhỏ hơn nhiều so với loại dây văng theo hệ thống Bó Sợi Song Song (PWS). Đây đã được coi là một ưu điểm lớn do lực gió tác dụng lên hệ dây văng sẽ tạo ra khoảng 55% giá trị mô men uốn ngang (quanh trục đứng) tại mặt cắt nguy hiểm của dầm cầu, ở vị trí nối tiếp giữa dầm mặt cầu và trụ tháp, trong khi lực gió lên bản thân dầm mặt cầu chỉ tạo ra khoảng 45% mô men (theo Virlogeux, 1992, sơ đồ 7.4, trang 203) Tuy nhiên, dây văng loại vỏ cài cũng có hai nhược điểm quan trong cũng như đối với dây văng có bó sợi song song PWS là: ƒ Dây văng loại này chỉ được chế tạo sẵn, do đó phải được vận chuyển dưới dạng các bó lớn và bằng cần trục nặng. Trọng lượng của dây rất lớn: dây văng dài của cầu Normandie nặng 22 tấn. Trọng lượng lớn dẫn đến yêu cầu về thiết bị thi công phức tạp và dẫn đến chi phí rất lớn. ƒ Việc thay thế dây văng khi cần thiết do một nguyên nhân nào đó, bao gồm cả do những tai nạn có thể xảy ra đòi hỏi phải sử dụng các thiết bị nặng tương tự và tạo nên một vấn đề lớn cho công việc duy tu bảo dưỡng. Vào thời điểm đó, Freyssinet đang phát triển một công nghệ mới: chế tạo dây văng từ các bó tao được bảo vệ độc lập mà không sử dụng ống nhựa bọc (cầu bắc qua sông Sambre ở Bỉ, cầu ở Marbella Tây Ba Nha và cầu Burgundy ở Pháp, hoàn thành năm 8 1992), Freyssinet đã đề xuất phương án này cho cầu Normandie, theo đó sẽ không cần phải sử dụng các thiết bị thi công lớn, chi phí sẽ rẻ hơn (khoảng 3 triệu Euro vào thời điểm năm 1986) và cho phép thay thế dây văng dễ dàng. Tất nhiên kích thước của bó gồm các tao độc lập sẽ lớn hơn nhiều kích thước của dây văng loại loại vỏ cài ứng với cùng một khả năng chịu tải, điều này đặt ra vấn đề về khả năng chịu lực của cầu dưới tác dụng của gió mạnh. Đó là nguyên nhân vì sao Freyssinet đã đưa ra một giải pháp mà rõ ràng là không phù hợp: chế tạo loại bó tao dẹt để làm giảm diện tích chắn gió theo phương vuông góc. Các thí nghiệm đã thực hiện cho thấy giá trị lực kéo khí động học tác dụng lên dây văng này là rất lớn và nguy cơ xảy ra sự cố galloping là rất cao(Virlogeux, 1992, trang 203-204). Xem xét các thông số trên, chúng tôi quyết định: ƒ Lắp đặt bó các tao cáp độc lập trong một ống nhựa tròn. Do tiến độ của dự án ở thời điểm đó, ống bọc chỉ được lắp đặt sau khi đã lắp đặt xong dây văng và kéo dây, do vậy, các ống bọc được chế tạo thành từng đoạn dài 2 m, mỗi đoạn lại được ghép từ 2 nửa, nửa này được điều chỉnh để lắp trùng khít với nửa kia (không sử dụng phương pháp hàn nhiệt như kiến nghị ban đầu) ƒ Tăng khoảng cách giữa các của các dây văng của hệ (khoảng cách này chạy từ 16.00 đến 20.00 mét, và giá trị cuối cùng là 19.65 mét khi chúng tôi phải lắp thêm một dây để bù lại ảnh hưởng từ việc lắp đặt các dây văng cắt ngang - cũng gọi là “aiguilles” - như chúng ta sẽ thấy sau): do diện tích mặt cắt thay đổi theo bình phương đường kính, khả năng chịu tải sẽ tăng nhanh hơn lực gió; việc giảm số lượng dây văng xuống, ứng với một khả năng chịu lực tổng thể tương đương, sẽ giúp giảm lực gió. Kết luận về tầm quan trọng của lực kéo khí động học trong dây văng Việc xem xét lực căng thay đổi như thế nào theo chiều dài nhịp là rất thú vị: ƒ Lực kéo khí động học tác dụng lên dầm cầu gần như thay đổi tuyến tính với chiều dài nhịp do việc chiều cao kết cấu của cầu trong thực tế thường độc lập với chiều dài nhịp. Trong thực tế, lực gió thậm chí có thể còn tăng chậm hơn hàm bậc nhất do biến dạng của cầu cũng cần phải điều chỉnh để có dạng thanh thoát hơn khi chiều dài nhịp tăng, nhằm làm giảm lực gió tác động và làm tăng tính ổn định khí động học của cầu. Đối với chiều dài nhịp ngắn và trung bình (đến khoảng 300 tới 400 mét, đôi khi hơn), khi xem xét về chi phí xây dựng thường thiên về các dạng kết cấu dầm hộp bê tông dự ứng lực hoặc kết cấu nhịp 9 tạo bởi các sườn hình chữ nhật và các dầm mặt cầu, hoặc mặt cắt liên hợp tạo bởi dầm chủ bằng thép mặt cắt chữ I với hệ dầm mặt cầu, tất cả các dạng mặt cắt có hệ số giãn khí động học cao. ƒ Lực gió tác dụng lên tháp hiển nhiên phụ thuộc vào hình dạng của tháp. Tuy nhiên, với một hình dạng tháp đã cho, lực gió thay đổi lớn hơn hàm bậc nhất một chút do kích thước của mặt cắt ngang tháp phải tăng lên một chút khi chiều dài nhịp tăng. ƒ Và cuối cùng, lực gió tác dụng lên hệ dây văng thay đổi - ứng với mặt cắt ngang dầm mặt cầu đã cho – theo bình phương chiều dài nhịp. Tóm lại, một phần của lực gió tới hạn sinh ra từ lực kéo khí động học tác dụng lên hệ dây, một phần tăng dần cùng với chiều dài nhịp, và càng lớn hơn ứng với mặt cắt ngang dầm mặt cầu càng thuôn gọn. Tuy nhiên, chỉ trong những trường hợp rất cụ thể, lực gió tác dụng lên dây văng mới thực sự trở thành vấn đề trong thiết kế. Đó là trường hợp của cầu Normandie do tỷ lệ bề rộng mặt cầu trên chiều dài nhịp rất nhỏ (khoảng 1/41); tuy nhiên vấn đề này đã được kiểm soát mà không có một hạn chế nghiêm trọng nào. Đây cũng là trường hợp của cầu Stonecutters do thiết kế đặc biệt với trụ tháp dạng cột được lựa chọn theo yêu cầu về kiến trúc, trái với các lôgíc về mặt kết cấu và những yêu cầu đối với chiều dài nhịp lớn. Một trường hợp khác là cầu Bãi Cháy ở Việt Nam, cũng được thiết kế với trụ tháp dạng cột rất mảnh trong khi chiều dài nhịp là khá lớn và có dầm chủ dạng hộp rộng và nặng; trường hợp khá nghiêm trọng này có thể được trợ giúp bằng các giải pháp (của Freyssinet) dây văng loại PSS đặc chắc hơn, với khoảng trống hạn chế giữa các tao cáp và ống bọc. Mặt khác, cầu Sutong và gần đây hơn là cầu Incheon đã được thiết kế xuất sắc về mặt kết cấu, do đó lực gió tác dụng lên hệ dây văng mặc dù khá lớn những vẫn không gây trở ngại cho kết cấu. Như vậy rõ ràng là vấn đề quay trở về với dây văng dạng tổ hợp không cần đặt ra nữa vì mặc dù nó có đường kính rất nhỏ, là giải pháp tối ưu về vấn đề chịu lực gió tác dụng lên dây nhưng lại có sức kháng mỏi và khả năng bảo vệ ăn mòn thấp. Tương tự như vậy, đường kính nhỏ của hệ dây văng nhóm PWS không phải là lý do để không dùng dây văng nhóm PSS, việc thiết kế vẫn có thể kiểm soát một cách hoàn hảo đối với lực tác dụng lên dây tương ứng đường kính dây có lớn hơn một chút. Việc lựa chọn PWS hay 10 PSS như vậy cần phải xem xét trong tất cả các khía cạnh về thiết kế, thi công và bảo dưỡng chứ không riêng một khía cạnh nào. Thêm vào đó, có thể thấy rõ ràng rằng giá trị của hệ số lực kéo khí động học thường được khuyến nghị trong tiêu chuẩn, 0.70 hoặc 0.80, là thực sự thiên về an toàn. Lực gió thực tế không cao như các đánh giá thông thường. 3. Chất lượng của dây văng Chất lượng của dây văng, như vẫn hiểu, bao gồm một số nội dung như sức kháng mỏi và khả năng bảo vệ chống ăn mòn, và chúng ta có thể rút ra kết luận về vấn đề này thông qua cuộc tranh luận kinh điển giữa hai phương pháp: chế tạo trước và chế tạo ngoài công trường. Bảo vệ chống ăn mòn Dây văng loại PSS tuân theo các tiêu chuẩn hiện hành – Kiến nghị của Pháp (CIP), kiến nghị fib và kiến nghị của Mỹ (PTI)- đều có khả năng chống ăn mòn tốt. ƒ Tuyệt đối không được tồn tại lỗ rỗng trong tao đơn. Các sợi thép được bảo vệ bằng hai lớp bảo vệ hỗ trợ lẫn nhau: lớp mạ nhúng nóng và lớp vỏ bằng HPDE. Toàn bộ khoảng rỗng giữa các sợi cáp, khoảng rỗng giữa các sợi cáp và ống HDPE đều được lấp đầy bằng sáp dầu để tránh nước chảy vào bên trong tao cáp thông qua những kẽ hở ở lớp vỏ HDPE. ƒ Tiêu chuẩn này bắt nguồn từ một yêu cầu của tác giả nêu ra trong khoảng 1989 - 1990 đối với dây văng của cầu Normandie. Khi cho rằng các lỗ rỗng giữa các sợi thép có thể sẽ dẫn nước vào trong dây trong trường hợp xuất hiện khe hở trong vỏ HDPE hoặc do bất kỳ nguyên nhân nào đó, tác giả đã yêu cầu phải lấp đầy lỗ rỗng giữa các sợi thép. Công ty Freyssinet (Pierre Jartoux) đã phát triển một kỹ thuật cho phép lấp đầy lỗ rỗng bằng sáp dầu, và các chỉ dẫn kỹ thuật tương ứng đã liên tục được đưa vào trong các tiêu chuẩn của Pháp và quốc tế (fib và PTI). ƒ Theo như tiêu chuẩn quốc tế, ống bọc ngoài của dây văng loại PSS không được xem như một lớp bảo vệ, do việc các khe hở của nó (xuất hiện do một nguyên nhân bất kì nào đó) có thể dẫn nước hay dẫn ẩm vào trong dây cáp. Mục đích của lớp vỏ này là để bảo vệ tao cáp chống lại tia cực tím (tia UV), tạo r