thiết kế sàn bê tông ứng lực trước Phan quang minh

THIẾT KẾ SÀN BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC PGS Phan Quang Minh (HUCE) Bê tông ứng lực trước (BTULT) bê tơng thơng qua lực nén trước để tạo phân bố lượng ứng suất bên phù hợp nhằm cân với lượng mong muốn ứng suất tải gây Với cấu kiện BTULT, ứng suất thường tạo cách kéo thép cường độ cao Bê tông thường có cường độ chịu kéo nhỏ so với cường độ chịu nén Đó nhân tố dẫn đến việc xuất loại vật liệu hỗn hợp "bê tông cốt thép" (BTCT) Việc xuất sớm vết nứt BTCT biến dạng khơng tương thích thép bê tông điểm khởi đầu cho việc xuất loại vật liệu "bê tông ứng suất trước" Việc tạo ứng suất nén cố định cho vật liệu chịu nén tốt chịu kéo bê tông làm tăng đáng kể khả chịu kéo ứng suất kéo xảy sau ứng suất nén bị vô hiệu Sự khác BTCT bê tông ULT chỗ BTCT kết hợp đơn bê tông cốt thép để chúng làm việc cách bị động bê tơng ULT kết hợp cách tích cực, có chủ ý bê tơng cường độ cao cốt thép cường độ cao Trong cấu kiện bê tông ULT, người ta đặt vào lực nén trước tạo việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại tạo nên lực nén trước, lực nén trước gây nên ứng suất nén trước bê tông triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo tải trọng sử dụng gây ra, làm tăng khả chịu kéo bê tông làm hạn chế phát triển vết nứt Sự kết hợp hiệu tận dụng tính chất đặc thù hai loại vật liệu, thép có tính đàn hồi cường độ chịu kéo cao bê tơng vật liệu dòn có cường độ chịu kéo nhỏ so với cường độ chịu nén Như ứng lực trước việc tạo cho kết cấu cách có chủ ý ứng suất tạm thời nhằm tăng cường làm việc vật liệu điều kiện sử dụng khác Chính bê tơng ULT trở thành kết hợp lý tưởng hai loại vật liệu đại có cường độ cao So với BTCT thường, BTCT ứng suất trước có ưu điểm sau: - Cần thiết sử dụng thép cường độ cao Ứng suất thép thông thường giảm từ 100 đến 240Mpa, vậy, để phần ứng suất bị phần nhỏ ứng suất ban đầu ứng suất ban đầu thép phải cao, vào khoảng 1200 đến 2000Mpa Để đạt điều việc sử dụng thép cường độ cao thích hợp Cần phải sử dụng bê tông cường độ cao BTCT ULT loại vật liệu có khả chịu kéo, chịu cắt, chịu uốn cao sức chịu tải cao Bê tơng cường độ cao xảy vết nứt co ngót, có mơ đun đàn hồi cao hơn, biến dạng từ biến hơn, ứng suất trước thép bị Việc sử dụng bê tông cường độ cao làm giảm kích thước tiết diện ngang cấu kiện Việc giảm lượng cấu kiện, vượt nhịp lớn làm tăng hiệu kinh tế kỹ thuật - Có khả chống nứt cao (do khả chống thấm tốt hơn) Dùng BTCT ULT, người ta tạo cấu kiện khơng xuất khe nứt vùng bê tông chịu kéo hạn chế phát triển bề rộng khe nứt chịu tải trọng sử dụng - Có độ cứng lớn (do có độ võng biến dạng bé hơn) I.2 Các phương pháp gây ứng suất trước: I.2.1 Phương pháp căng trước: Phương pháp thường sử dụng cho quy trình sản xuất cấu kiện đúc sẵn Cốt thép ULT neo đầu cố định vào bệ đầu kéo với lực kéo N Dưới tác dụng lực N, cốt thép kéo giới hạn đàn hồi giãn dài đoạn, tương ứng với ứng suất xuất cốt thép Khi đó, đầu lại cốt thép cố định nốt vào bệ Đổ bê tông, đợi cho bê tông đông cứng đạt cường độ cần thiết bng cốt thép Như lò so bị kéo căng, cốt thép có xu hướng co ngắn lại thơng qua lực dính thép bê tơng, cấu kiện bị nén với giá trị lực N dùng kéo cốt thép Ưu điểm phương pháp căng trước phân bố lực nén đặn cấu kiện Nhược điểm phương pháp phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN SÀN BÊ TƠNG ỨNG LỰC TRƯỚC II.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tơng ứng lực trước: Hiện nay, việc phân tích cấu kiện bê tơng ULT dựa ba quan niệm sau: II.1.1 Quan niệm thứ nhất: Quan niệm coi bê tông ULT vật liệu đàn hồi, tính tốn theo ứng suất cho phép Bê tông vật liệu chịu nén tốt, chịu kéo Nếu chịu ứng suất kéo nén trước thông qua việc kéo trước cốt thép, bê tông không bị xuất vết nứt, xem bê tông ULT vật liệu đàn hồi Với quan niệm này, jkhi bê tông đặt vào trạng thái chịu lực ứng suất kéo gây tải trọng ngoại bị triệt tiêu ứng suất nén trước, nhờ hạn chế bề rộng vết nứt vết nứt chưa xuất sử dụng phương pháp lý thuyết đàn hồi để tính tốn II.1.2 Quan niệm thứ hai: Quan niệm coi bê tông ULT làm việc BTCT thường với kết hợp bê tông thép cường độ cao, bê tông chịu nén thép chịu kéo gây cặp ngẫu lực kháng lại mô men tải trọng gây Nếu sử dụng thép cường độ cao đơn thép thường bê tông xuất vết nứt, thép chưa đạt đến cường độ Nếu thép kéo trước neo vào bê tơng có biến dạng ứng suất phù hợp với hai loại vật liệu II.1.3 Quan niệm thứ ba: Quan niệm coi ULT thành phần cân với phần tải trọng tác dụng lên cấu kiện qua trình sử dụng, tính tốn theo phương pháp cân tải Đây phương pháp đơn giản dễ sử dụng để tính tốn, phân tích cấu kiện BTULT Cáp ULT thay lực tương đương tác dụng vào bê tông Cáp tạo tải trọng ngược lên, chọn hình dạng cáp lực ULT phù hợp cân bặng tải tác dụng lên sàn, độ võng sàn điểm Vui lòng tải tập tin đính kèm bên để đọc tồn văn hướng dẫn thiết kế sàn bê tông ứng lực trước PGS Phan Quang Minh  ... trước phân bố lực nén đặn cấu kiện Nhược điểm phương pháp phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN SÀN BÊ TƠNG ỨNG LỰC TRƯỚC II.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tơng ứng lực trước: ... võng sàn điểm Vui lòng tải tập tin đính kèm bên để đọc tồn văn hướng dẫn thiết kế sàn bê tông ứng lực trước PGS Phan Quang Minh ... suất kéo nén trước thông qua việc kéo trước cốt thép, bê tông không bị xuất vết nứt, xem bê tơng ULT vật liệu đàn hồi Với quan niệm này, jkhi bê tơng đặt vào trạng thái chịu lực ứng suất kéo