Bài viết này sẽ giới thiệu tới bạn đọc những đặc điểm cơ bản nhất của bê tông cốt thép ứng suất trước và các phương pháp chế tạo bê tông cốt thép ứng suất trước.
Bạn đang xem: Bê tông cốt thép ứng suất
Mặc dù bê tông cốt thép đã đạt được đỉnh cao trong sự phát triển của nó, nhưng vì năng lực chịu kéo quá kém, nên bê tông trong các phần chịu kéo của kết cấu bê tông cốt thép chỉ có tác dụng là lớp bảo vệ cốt thép và không có khả năng chịu lực. Mặt khác, dù kỹ nghệ luyện thép đã sản xuất được nhiều loại thép có cường độ cao, nhưng trong bê tông cốt thép vẫn phải dùng thép có cường độ thấp, độ giãn dài khi kéo bé, xấp xỉ với độ giãn dài của bê tông để bê tông không bị đứt vỡ, do đó trong sản xuất bê tông cốt thép đã không lợi dụng được tiến bộ kỹ thuật của luyện thép để tiết kiệm sắt thép.
Để khắc phục những hạn chế trên, người ta tìm cách tăng khả năng chịu kéo của bê tông bằng biện pháp kéo trước cốt thép rồi buông ra để gây tác dụng nén trước trong bê tông, tạo nên trong bê tông ứng suất nén trước, tức là làm cho bê tông tiềm tàng một thế năng chịu kéo. Khi kết cấu chịu tác dụng của ngoại lực gây nên lực kéo thì đầu tiên bê tông để mất đi phần ứng suất nén trước, đã có khi bị nén rồi mới chịu kéo, do đó khả năng chịu kéo của bê tông tăng lên đáng kể, có thể xấp xỉ cường độ chịu nén. Người ta gọi loại vật liệu mới này là bê tông ứng suất trước (dự ứng lực).
Cốt thép dùng trong bê tông ứng suất trước là thép sợi có cường độ cao được căng trước bằng thiết bị đặc biệt. Hiện nay có hai phương pháp chế tạo bê tông ứng suất trước.
Phương pháp căng trước
Theo phương pháp này, người ta kéo căng trước cốt thép, sau đó mới đổ bê tông. Khi bê tông đã rắn chắc, thả kích căng cốt thép ra. Cốt thép khi mất lực căng sẽ co lại và do lực bám dính của bê tông và cốt thép, bê tông sẽ bị nén, tạo nên ứng suất nén trước trong bê tông.
Phương pháp căng sau
Theo phương pháp này, khi đúc bê tông người ta thường đặt những ống nhỏ trong khuôn cấu kiện và luồn cốt thép qua những ống này, rồi đổ bê tông lấp lên các ống. Sau khi bê tông đã rán chắc, người ta kéo căng cốt thép và neo đầu các cốt thép này vào bản neo tì vào đầu cấu kiện bê tông. Cũng như trường hợp trước, cốt thép sau khi bỏ lực căng sẽ co lại ép chặt vào bản neo, truyền lực nén cho cấu kiện bê tông, gây nên ứng suất nén trước trong bê tông (các khe hở trong ống luồn cốt thép sẽ được lấp kín bằng cách phụt vữa xi măng mác cao vào).
Bê tông ứng suất trước có khả năng chống nứt, chống va chạm cao hơn, đồng thời tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm nhẹ khối lượng cấu kiện so với bê tông thông thường.
Kết cấu sàn bê tông ứng lực trước là gì? Sàn bê tông ứng lực trước có những ưu điểm vượt trội nào so với sàn bê tông truyền thống? Chúng ta cùng đi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Xem thêm: Đau bụng từng cơn bên trái, đau bụng bên trái là dấu hiệu của bệnh gì
Nội dung chính bài viết
Tìm hiểu về kết cấu sàn bê tông ứng lực trướcLịch sử ra đời của kết cấu sàn bê tông ứng lực trước
Tìm hiểu về kết cấu sàn bê tông ứng lực trước
Thế nào là sàn bê tông ứng lực trước?
Kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước còn gọi là kết cấu bê tông ứng lực trước, hay bê tông tiền áp, hoặc bê tông dự ứng lực (tên gọi Hán-Việt). Là kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thép ứng suất trước. Cùng sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những biến dạng ngược với khi chịu tải.
Ở ngay trước khi chịu tải. Nhờ đó những kết cấu bê tông này có khả năng chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông thông thường. Hoặc vượt được những nhịp hay khẩu độ lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép thông thường.
Cận cảnh kết cấu Bê tông ứng lực trước
Công ty CP BT & XD Vinaconex Xuân Mai tiên phong đưa công nghệ bê tông ứng lực trước
– Năm 1997, Tổng công ty VINACONEX đã nhập công nghệ bê tông ứng lực trước tiền chế của nước Cộng Hoà Pháp để sản xuất dầm sàn nhẹ cho xây dựng nhà ở (hệ PPB) tại công ty cổ phần BT & XD Vinaconex Xuân mai.
Sản phẩm này hiện nay đã được áp dụng rộng rãi cho các công trình nhà công nghiệp và nhà ở dân dụng tại Hà Nội. Và đặc biệt đã phát triển để xây dựng trên 10.000 căn nhà sàn vượt lũ tại các tỉnh ĐBSCL và dự án nhà ở tái định cư công trình Thuỷ điện Sơn La.
– Năm 1999, Liên doanh VINAROSE (hợp tác giữa VINACONEX và Hãng RONVEAUX – Vương quốc Bỉ) đã hợp tác triển khai công nghệ bê tông ứng lực trước tại công ty cổ phần bê tông và xây dựng Xuân Mai để sản xuất các cấu kiện vượt khẩu độ lớn bằng phương pháp căng kéo trước.
Phục vụ cho xây dựng nhà ở dân dụng, nhà công nghiệp, sân vận động và đặc biệt sản xuất dầm cầu phục vụ cho giao thông…. Phạm vi áp dụng rất rộng rãi, giải quyết hầu hết các phương án xây dựng hiện đại mang tính công nghiệp cao.
– Công nghệ này được áp dụng xây dựng các nhà chung cư cao tầng tại khu đô thị mới Trung Hoà – Nhân Chính. Khu chung cư cao cấp Mỹ Đình – Sông Đà (Hà Nội) đã đem lại hiệu quả to lớn về: Giá thành hạ, thời gian thi công nhanh và chất lượng công trình đảm bảo.
Nguyên lý làm việc của kết cấu bê tông ứng lực trước
Cốt thép trong bê tông, là cốt thép cường độ cao, được kéo căng ra bằng máy kéo ứng suất trước, đạt tới một giá trị ứng suất nhất định, được thiết kế trước, nằm trong giới hạn đàn hồi của nó, trước khi các kết cấu bê tông cốt thép này chịu tải. Lực căng cốt thép này làm cho kết cấu bê tông biến dạng ngược với biến dạng do tải trọng gây ra sau này khi kết cấu làm việc.
Nhờ đó, kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với kết cấu này, khi không căng cốt thép ứng suất trước. (Khi chịu tải trọng bình thường, biến dạng do tải trọng gây ra chỉ đủ để triệt tiêu biến dạng do căng trước, kết cấu trở lại hình dạng ban đầu trước khi căng, giống như không hề chịu tải gì.)
Ở kết cấu bê tông cốt thép thông thường, thì cốt thép cùng với vật liệu bê tông chỉ thực sự làm việc (có ứng suất) khi có sự tác dụng của tải trọng. Còn ở kết cấu bê tông ứng lực trước, trước khi đưa vào chịu tải thì kết cấu đã có trong nó một phần ứng suất ngược rồi.
Cốt lõi của việc kết cấu bê tông ứng lực trước có khả năng chịu tải rất lớn là nhờ việc tạo ra các biến dạng ngược với khi làm việc bình thường. Việc sử dụng vật liệu cơ tính cao như: cốt thép cường độ cao, bê tông mác cao,… chỉ là điều kiện phụ trợ để tăng khả năng chịu tải của kết cấu bê tông ứng suất trước.
Các ưu điểm của kết cấu bê tông ứng lực trước
– Bê tông ứng lực trước tiết kiệm được 15-30% khối lượng bê tông và 60-80% khối lượng cốt thép so với cấu kiện bê tông cốt thép thường. Nhưng lại phải tăng chi phí cho bê tông cường độ cao, thép cường độ cao, neo và các thiết bị khác. Đối với cấu kiện nhịp lớn thì sử dụng bê tông ứng suất trước nói chung kinh tế hơn.
– Còn nếu xét về độ cứng thì khung sàn bê tông ứng lực trước nhỏ hơn khung dầm sàn. Tuy nhiên, công nghệ dự ứng lực có thể được áp dụng đồng thời với các công nghệ khác để tăng tiến độ (cốp pha leo, côp pha bản, cút nối thép, cốp pha vách định hình…).
Do đó nhiều trường hợp việc tăng độ cứng của vách chịu lực để khắc phục việc giảm yếu độ cứng ngang vẫn được áp dụng ở nhiều nơi ( HK, AUS, Thái lan…..).
Công trình xây dựng áp dụng kết cấu bê tông ứng lực trước
Ngoài việc áp dụng cho các nhà cao tầng, công nghệ bê tông dự ứng lực tiền chế còn có thể áp dụng hiệu quả cho nhiều dạng công trình khác. Trên thực tế, công nghệ trên đã được áp dụng thành công cho các dự án khu công nghiêp và dân dụng như sau :
– Nhà máy Chế tác Kim cương ở khu công nghiệp Sài Đồng – Hà Nội. Nhà máy đá ốp lát cao cấp VINASTONE tại Phú Cát – Hà Tây. Nhà máy gốm sứ cao cấp Chúc Sơn, Chương Mỹ – Hà Tây. Nhà máy may công nghiệp tại Thái Bình.
Nhà máy sứ vệ sinh TOTO giai đoạn 2 tại khu công nghiệp Thăng Long. Và hàng vạn m2 sàn panen PPB do đại lý công ty cổ phần bê tông và xây dựng Xuân Mai đã thi công cho các công trình bằng kết cấu thép tiền chế tại các khu công nghiệp. Như khu công nghiệp Thụy Vân (Việt trì). Khu công nghiệp Khai Quang (Vĩnh Phúc) Khu công nghiêp Như Quỳnh (Hưng Yên). Và Khu Công nghiệp Mê Linh, khu công nghiệp Láng Hoà lạc….
