SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC CÔNG NGHỆ CĂNG TRƯỚC Cốt thép ứng suất trước được kéo căng ra trước trên bệ khuôn đúc bê tông trước khi chế tạo kết cấu bê tông (như căng dây đàn). Cốt thép là các sợi thép có cường độ cao, có thể kéo căng một đầu hoặc cả hai đầu, thép có thể là loại tròn trơn hoặc có đốt, các sợi thép hoặc tao cáp. Sau đó kết cấu bê tông được đúc bình thường với cốt thép ứng suất trước như kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Đến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được ứng suất trước, thì tiến hành cắt cốt thép rời ra khỏi bệ căng. Do tính đàn hồi cao của cốt thép, nó có xu hướng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thép. Nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép ứng suất trước, biến dạng này được chuyển hóa thành biến dạng vồng ngược của kết cấu bê tông so với phương biến dạng khi kết cấu bê tông chịu tải trọng. Phương pháp này tạo kết cấu ứng suất trước nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép, và được gọi là phương pháp căng trước vì cốt thép được căng trước cả khi kết cấu bê tông được hình thành và đạt tới cường độ thiết kế. Trình tự thi công: Gồm 7 bước cơ bản 1Lắp đặt cốp pha và cốt thép thường. 2Lắp đặt cốt thép dự ứng lực. 3Lắp kích hoặc neo vào bệ tỳ. 4Căng cốt thép dự ứng lực. 5Đổ bê tông đúc cấu kiện. 6Khi bê tông đạt cường độ qui định (7080%) thì nhả kích và cắt đầu cốt thép, sau đó cốt thép có xu thế co lại và tạo ra ứng lực nén trong bê tông. 7Trát bê tông bịt đầu.
Trang 1SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC
CÔNG NGHỆ CĂNG TRƯỚC
Cốt thép ứng suất trước được kéo căng ra trước trên bệ khuôn đúc bê tông trước khi chế tạo kết cấu bê tông (như căng dây đàn)
Cốt thép là các sợi thép có cường độ cao, có thể kéo căng một đầu hoặc cả hai đầu, thép có thể là loại tròn trơn hoặc có đốt, các sợi thép hoặc tao cáp Sau đó kết cấu bê tông được đúc bình thường với cốt thép ứng suất trước như kết cấu bê tông cốt thép thông thường Đến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được ứng suất trước, thì tiến hành cắt cốt thép rời ra khỏi bệ căng
Do tính đàn hồi cao của cốt thép, nó có xu hướng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thép Nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép ứng suất trước, biến dạng này được chuyển hóa thành biến dạng vồng ngược của kết cấu bê tông so với phương biến dạng khi kết cấu bê tông chịu tải trọng
Phương pháp này tạo kết cấu ứng suất trước nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép, và được gọi là phương pháp căng trước vì cốt thép được căng trước cả khi kết cấu bê tông được hình thành và đạt tới cường độ thiết kế
Trình tự thi công: Gồm 7 bước cơ bản
1-Lắp đặt cốp pha và cốt thép thường
2-Lắp đặt cốt thép dự ứng lực
3-Lắp kích hoặc neo vào bệ tỳ
4-Căng cốt thép dự ứng lực
5-Đổ bê tông đúc cấu kiện
6-Khi bê tông đạt cường độ qui định (70-80%) thì nhả kích và cắt đầu cốt thép, sau đó cốt thép có xu thế co lại và tạo ra ứng lực nén trong bê tông
7-Trát bê tông bịt đầu
Phương pháp này, cần có một bệ căng cố định nên thích hợp cho việc chế tạo các kết cấu bê tông ứng suất trước đúc sẵn trong các nhà máy bê tông đúc sẵn Kết cấu bê tông ứng suất trước căng trước có ưu điểm là dùng lực bán dính trên suốt chiều dài cốt thép nên ít có rủi ro do tổn hao ứng suất trước, có thể phân bố lực nén đều đặn trong cấu kiện
bê tông ứng lực trước Sàn bê tông ứng lực trước là sàn không dầm (sàn phẳng) nên: Tăng tương đối chiều cao thông tầng, tạo được độ phẳng không gian trần đẹp; độ bền công trình cao; thi công nhanh; sử
Trang 2dụng không gian linh hoạt…Trong thi công, với 1 nhịp lớn, sàn bê tông ứng lực trước cần ít bê tông hơn, cho phép tháo cốppha sớm hơn Sàn nhà xây dựng nhanh thì việc hoàn thiện có thể kết thúc sớm, đưa công trình vào khai thác sớm Qua kinh nghiệm và tính toán của nhiều nước thì giá thành phần kết cấu nhà cao tầng thường chiếm tới 28 - 32% giá thành xây dựng, mà trong phần kết cấu, riêng lõi và sàn nhà đã chiếm tới gần 80% giá thành Các tính toán cho thấy sử dụng sàn tiền chế ứng lực trước là biện pháp tối ưu để giảm thời gian thi công và tiết kiệm cốp pha dàn giáo dẫn đến giảm đáng kể giá thành xây dựng Sàn ứng lực trước có khả năng vượt nhịp lên tới 20m, nhưng chỉ hiệu quả trong nhịp
từ 8 - 12m, kinh tế nhất là nhịp 9m
Các chuyên gia xây dựng cũng nhận định, đối với kết cấu nhịp không lớn, thì thi công bê tông cốt thép thường là rẻ nhất Nhưng với các kết cấu đòi hỏi vượt khẩu độ (nhịp lớn) thì việc ứng dụng công nghệ sàn ứng lực trước hiệu quả hơn, rẻ hơn
So với thi công bê tông cốt thép thông thường, phương pháp thi công sàn phẳng tiết kiệm vật liệu hơn, tạo được không gian sử dụng nhiều hơn, rộng hơn; đồng thời, giảm thiểu việc sử dụng vật liệu xây truyền thống mà thay vào đó là sử dụng vật liệu xanh, tạo nên môi trường sống bền vững, thân thiện với môi trường Việc ngày càng nhiều công trình dân dụng ứng dụng sàn phẳng đã tạo cơ hội cho gạch không nung hay công nghệ sản xuất các tấm vách ngăn phát triển về chủng loại, mẫu mã, kết cấu và chất lượng
-Nhược điểm của phương pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp, do
đó thường được sử dụng trong các nhà máy bê tông đúc sẵn hoặc tại các bãi đúc trên các công trường xây dựng
Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ thiết bị căng trước
Trang 31-Cấu kiện bê tông cốt thép;
2- Bệ tỳ;
3-Kích hoặc neo;
4-Thép cường độ cao
Khi kéo căng thép, đổ bê tông rồi nhả kích Thép có xu thế bị co lại, tạo ra ứng lực nén
trong bê tông và dầm bị võng lên
Trang 4SÀN BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG LỰC TRƯỚC
CÔNG NGHỆ CĂNG SAU ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT CỦA CÔNG NGHỆ DỰ ỨNG LỰC
- Làm nén cấu kiện bê tông
- Làm giảm ứng suất kéo, hạn chế độ võng và vết nứt trong cấu kiện bê tông
- Tăng bước cột
- Giảm chiều cao tiết diện
- Giảm tiết diện bản thân
HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA CÔNG NGHỆ DỰ ỨNG LỰC
- Thi công nhanh và đơn giản
- Giảm tối đa chiều cao mỗi tầng
- Mang hiệu quả cao về chi phí đầu tư với những công trình phù hợp
- Với những công trình có bước cột từ 7m trở lên, kết cấu dự ứng lực dầm sàn tiết kiệm từ 5% - 20% chi phí phần thô so với kết cấu
bê tông cốt thép thường
- Những công trình có tổng diện tích sàn lớn hơn 4000 m2 phát huy hiệu quả kinh tế khi dùng công nghệ này
Trình tự thi công sàn DƯL
1 Lắp đặt ván khuôn
2 Lấy dấu đường cáp trên ván khuôn
3 Lắp đặt cốt thép dưới
4 Lắp đặt cáp DƯL
5 Lắp đặt cốt thép trên
Trang 56 Đổ bê tông
7 Kéo căng cáp DƯL
8 Bơm vữa
A LẮP ĐẶT CÁP DỰ ỨNG LỰC
1 CÔNG TÁC LẮP ĐẶT ĐƯỜNG CÁP:
- Lắp ống chứa cáp
- Luồng cáp cho đường cáp
- Chế tạo đầu neo chết
- Lắp đặt đường cáp theo thiết kế
2 LẮP ĐẶT HỆ ĐẦU NEO KÉO
- Hệ neo kéo nối với đầu hộc bằng kẽm buộc và băng keo
- Thân neo được buộc vào ống kẽ bằn thép sợi
- Thân neo và đầu hộc nhựa được gắn cố định vào ván khuôn thành cốp pha
3 ĐỊNH HÌNH DẠNG CONG
- Sử dụng các con kê với khoảng cách từ 800-1200mm
- Cố định ống chứa cáp với con kê bằng dây théo buộc
B HOÀN THIỆN TRƯỚC KHI ĐỔ BÊ TÔNG
- Lỗ bơm vữa được đặt ở tất cả các đầu neo kéo và đầu neo chết
- Vòi bơm vữa được đậy chặt sau khi lắp đặt, chỉ được mở khi thực hiện công tác bơm vữa
- Khe hở giữa thân neo, khuôn hộc đầu neo, ván khuôn thành phải được gắn kín
- Quấn kín phần nối giữa thân neo và ống cáp bằng băng dính
Trang 6- Bọc các bó cáp thòi ra ngoài bằng ni lông
- Khi đổ bê tông cần cẩn thận tránh làm hỏng cáp do đầm rung gây ra
- Đầm bê tông tại vị trí hai đầu neo phải thực hiện cẩn thận để hạn chế lỗ rỗng trong bê tông
- C KÉO CĂNG CÁP DỰ ỨNG LỰC
1 Kéo căng các đường cáp dạng bó dẹp
- Thực hiện từng sợi một tại mỗi đường cáp
- Dùng sơn đánh dấu điểm chuẩn cho việc đo độ dãn dài
- Tấm chặn nêm được luồng qua sợi cáp sau đó ép sát vào mặt đầu neo
- Thực hiện kéo khử chùng các sợi cáp với lực 5MPa, sau đó kéo với 100% lực thiết kế, giảm áp lực về 0 rồi hồi kích
- Độ dãn dài được đo bởi các vạch sơn trên sợi cáp, sau khi căng mỗi đường cáp đo độ dãn dài của từng sợi
2 Trình tự kéo căng các sợi cáp bó dẹp
Trang 7Bó cáp dẹp 4 sợi
Bó cáp dẹp 3 sợi
Trang 83 Kéo căng các đường cáp dạng bó tròn
- Thực hiện tất cả sợi một tại mỗi đường cáp
- Tấm chặn nêm được luồn qua sợi cáp sau đó áp sát vào mặt đầu neo
- Kích được luồn qua cáp rồi ép sát vào tấm chặn nêm
- Việc kéo căng được tiến hành theo 4 cấp lực kéo: 25%, 50%, 75%, 100% của lực kéo thiết kế Cần thực hiện liên tục với mỗi đường cáp như sau:
• Kéo đến 25% Ptk để khử chùng cáp, xả áp lực, hồi kích, kéo nhẹ kích về phía sau, xịt sơn đánh dấu trên cáp
• Đẩy kích áp sát vào đầu neo, kéo đến 25% Ptk một lần nữa,
đo độ dãn dài ban đầu Kiểm tra nêm ở đầu bị động có vào đều không, có xảy ra hiện tượng tuột cáp hay không
• Kéo đến 50% Ptk, đo độ dãn dài
• Kéo đến 75% Ptk, đo độ dãn dài
• Kéo đến 100% Ptk, đo độ dãn dài, giảm áp lực xuống còn 25%Ptk, đo độ dãn dài, xả lực kích về 0, kiểm tra độ đồng đều của dấu sơn xem có tuột cáp hay không
C BƠM VỮA VÀO ĐƯỜNG CÁP
- Vữa được bơm từ một đầu của đường cáp và kiểm tra vữa tại các đầu ra cho đến khi vữa không còn bọt khí và độ đồng đều của vữa giống như trong máy trộn
- Thực hiện một cách liên tục
- Sau khi vữa chảy ra đầu kia của đường cáp, tiếp tục duy trì áp lực trong 10-15 giây sau đó thì khóa vòi bơm Chuyển sang bơm vữa cho đường cáp kế tiếp
- Tất cả các vòi bơm vữa có thể bị cắt bỏ 24h sau khi bơm vữa
Trang 9BƠM VỮA CHO CÁC ỐNG GEN
Trong các kết cấu dự ứng lực có dính bám sau, các ống gen cần
phải được bơm vữa càng sớm càng tốt sau khi cáp đã được neo.
Tuổi thọ lâu dài của kết cấu dự ứng lực kéo sau có dính bám phụ thuộc vào sự thành công của công tác bơm vữa.
Mục tiêu của việc bơm vữa là làm đầy ống gen bằng vật liệu có
khả năng cung cấp môi trường kiềm để chống rỉ cho cốt thép và có cường độ cần thiết để tạo lực dính bám giữa cáp với bê tông xung
quanh
LƯU Ý VỀ VỮA:.
- Thông thường, vữa bơm vào ống gen chứa một hỗn hợp xi măng
và nước (tỷ lệ nước/xi măng khoảng 0,5) cùng các phụ gia giảm nước
và phụ gia nở
- Vữa dùng cho các ống gen có đường kính lớn cũng có thể chứa các cốt liệu như cát, tro bay hay pozzolans
- Vữa thích hợp cần phải có đủ tính lưu động trong quá trình bơm, ít
bị mất nước và phân rã, có độ co ngót thấp, có cường độ đầy đủ và không chứa các chất có hại như clo-rit, ni-trat, sun-fit hay các hợp chất khác có thể tham gia gây rỉ cốt thép
BỐ TRÍ ỐNG THÔNG HƠI VÀ ỐNG BƠM VỮA
- Vữa được bơm vào tại các điểm thấp của cáp hay tại các đầu của cấu kiện
- Các ống thông hơi được đặt ở các điểm cao của cáp Nếu ống gen không được thông hơi đầy đủ, các túi khí có thể bị kẹt lại tại các điểm cao của ống gen
- Hơi nước có trong các túi khí này có thể làm cho cốt thép bị rỉ và ở các miền lạnh, hơi nước bị đóng băng và có thể gây ra các hư hỏng nghiêm trọng
Trang 10- Túi khí hình thành tại điểm cao của cáp do sự thoát khí không thích hợp Trước khi bơm vữa, các ống gen cần phải được thổi sạch các mảnh vụn và bụi bẩn bằng hơi ép không có dầu
Đôi khi, ống gen cũng phải được rửa bằng nước trước khi bơm vữa Nếu ống gen bị tắc trong quá trình bơm vữa thì ngay lập tức phải rửa ống gen bằng nước, bơm vào từ ống thoát khí gần nhất theo chiều ngược với chiều bơm vữa
CHUẨN BỊ
Các thiết bị chuẩn bị thí nghiệm vữa trên công trường:
- Máy bơm vữa: 1 bộ
- 1 bộ Khuôn mẫu 40x40x160 mm:
- 2 bộ Phểu thử độ chảy
Sau khi kết quả kéo căng được chấp thuận và cho phép cắt cáp, các đoạn cáp thừa bên ngoài thân neo được cắt khoảng hai lần đường kính cáp hoặc 20mm, lấy giá trị nào lớn hơn
Đối với các loại neo có kích thước nhỏ như loại dùng cho sàn dự ứng lực, hộc neo có thể trát bằng vữa xi măng (tỷ lệ xi măng/cát 1:1) thay vì bê tông 24 giờ trước khi bơm vữa để tránh vữa rò rỉ qua nêm Thiết bị bơm vữa phải được đặt càng gần các điểm bơm càng tốt
để tránh mất mát áp lực không cần thiết
Xi măng và phụ gia phải sẵn sàng với khối lượng đầy đủ để nạp vào thiết bị bơm vữa và phải tránh không bị ẩm (bị bắn từ máy trộn, mưa…)
và nguồn nước phải được đảm bảo, nếu cần thiết phải có thùng chứa nước
Ngay trước khi bơm vữa, các đường cáp phải được thổi bằng khi
để phát hiện những chổ tắc có thể và đẩy nước ra ngoài Khí thoát ra phải được kiểm tra tại tất cả các vòi bơm vữa
Các bản ghi về áp lực bơm, lượng vữa đã sử dụng, nhiệt độ và các chi tiết khác của quá trình bơm vữa cần phải được lưu giữ Áp lực bơm cao, ví dụ quá 1,5 MPa, có thể là dấu hiệu về sự tắc ống gen và có thể gây ra sự phân rã vữa hay làm vỡ tách bê tông xung quanh ống gen
Trang 11QUI TRÌNH TRỘN VỮA
- Kiểm tra cẩn thận tình trạng máy trộn vữa trước khi sử d ụng để
đảm bảo rằng máy trộn sẵn sàng hoạt động
- Đong một lượng nước vào máy trộn vữa theo như yêu cầu.
- Khởi động máy trộn vữa và cho phụ gia Sikament NN theo lượng
đã định
- Cho một lượng phụ gia SikaIntraplast Z -HV đã định sẵn vào và
trộn khoảng 2 phút
- Sau đó cho ximăng vào từng bao một theo lượng đã định sẵn và
trộn trong khoảng 2 phút nữa cho tới khi hỗn hợp vữa đồng đều
- Dùng lưới lọc trong chu trình bơm tuần hoàn để loại bỏ ximăng
cục chưa tan có trong vữa (nếu có)
- Các thí nghiệm vữa sẽ được thực hiện theo yêu cầu
- Ngay sau khi các thí nghiệm kiểm tra chất lượng cần thiết được
thực hiện, có thể tiến hành bơm vữa
QUI TRÌNH BƠM VỮA
Vữa được bơm từ một đầu của đường cáp và phải kiểm tra vữa tại các đầu ra cho đến khi vữa không còn bọt khí và độ đồng đều của vữa giống như trong máy trộn trước khi đóng ống
Quá trình bơm vữa cho mỗi đường cáp nên được thực hiện một cách liên tục Nếu quá trình bị ngưng giữa chừng trên 30 phút, đường cáp cần phải làm sạch bằng nước và thổi bằng khí trước khi bắt đầu bơm lại từ đầu
Sau khi vữa chảy ra ở đầu kia của đường cáp, nghĩa là toàn bộ đường cáp đã được bơm đầy, các ống bơm vữa được đóng lại Tiếp tục duy trì áp lực bơm trong vòng 10 -15 giây thì khóa vòi bơm Việc bơm vữa bây giờ có thể được chuyển sang đư ờng cáp kế tiếp
Tất cả các vòi bơm vữa có thể được cắt bỏ 24h sau khi bơm vữa Ghi lại quá trình bơm vữa trong “Báo cáo bơm vữa”
THỬ VỮA
Trang 12- Độ chảy Kiểm tra độ chảy của vữa bằng phễu hình côn (EN 445-2007) Thời gian chảy được đo bằng đồng hồ bấm giây Độ chảy của vữa là thời gian từ lúc vữa bắt đầu chảy đến lúc vữa chảy ra khỏi phểu được 01 lít Việc đo đạc được thực hiện tại chỗ, khoảng 4 phút sau khi trộn vữa, thời gian chảy của vữa phải nhỏ hơn 25 giây Thí nghiệm này được tiến hành cho mỗi mẻ trộn
- Cường độ chịu nén Sau khi đổ đầy vữa, khuôn đúc mẫu (khối lập phương 40x40x160 mm) được bao bọc lại bằng ny lông Mỗi
ca làm việc 8h lấy 6 mẫu (6 viên) Sau 18 đến 24h tháo mẫu ra khỏi khuôn và bảo quản mẫu trong môi trường ẩm hoăc ngâm trong nước Mỗi lần thí nghiệm cường độ chịu nén cho 3 mẫu Theo tiêu chuẩn, cường độ nén của mẫu vữa sau 28 ngày tối thiểu phải đạt 30 Mpa hoặc 27 Mpa tại thời điểm 7 ngày trong trường hợp đề xuất đánh giá cường độ nén tại thời điểm 28 ngày dựa vào cường độ nén tại thời điểm 7 ngày
Trang 13
-BIỆN PHÁP KĨ THUẬT THI CÔNG CỌC LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC
1 Phân loại, hình dáng, kích thước cơ bản:
Phân loại:
Cọc bê tông ly tâm ứng suất thường (PC) là cọc bê tông LTUST được sản xuất bằng
phương pháp quay ly tâm, có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B40
Cọc bê tông ly tâm ứng suất cường độ cao (PHC) là cọc bê tông
LTUST được sản
xuất bằng phương pháp quay ly tâm, có cấp độ bền chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B60
Hình dáng, kích thước:
Cọc PC, PHC có hình trụ rỗng được thể hiện trên hình 1, có đầu cọc, đầu mối nối hoặc mũi cọc phù hợp Đường kính ngoài và chiều dài thanh cọc không đổi tại mọi tiết diện của thân cọc
L Chiều dài cọc
D Đường kính ngoài cọc
d Chiều dài thanh cọc
a Đầu cọc hoặc đầu mối nối
b Mũi cọc hoặc đầu mối nối
Hình 1 - Cọc bê tông ứng lực trước PC, PHC
Chú thích:
d
Trang 14Cọc có đường kính từ 300 ÷1000 (mm) Được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tông từ B40 đến B60 Chiều dài và bề dầy thành cọc tùy thuộc vào đường kính ngoài của cọc Với cọc có đường kính ngoài 300mm thì chiều dài cọc tối đa là 13m và chiều dầy thành cọc là 60mm, với cọc có đường kính ngoài 1000mm thì chiều dài cọc tối đa là 24m, chiều dầy thành cọc là 140mm, …
2 Phạm vi sử dụng
Là loại cọc có khá nhiều ưu điểm nên rất thông dụng trong các lĩnh vực như :
Công trình cầu đường, cảng biển đối với cọc có đường kính lớn như D1000, D1200
Công xây dựng dân dụng và công nghiệp đối với các cọc có
đường kính nhỏ
Ngoài ra, do cọc chịu tải trọng ngang tốt nên thường dùng cho các công trình tường
chắn sóng, đất …
3 Quy trình sản xuất cọc ly tâm ứng suất trước
Gồm có 8 bước sau:
Bước 1- Nguyên Vật Liệu & Kiểm tra thiết kế: Chuẩn bị đầu vào nguyên
vật liệu có sự kiểm soát tốt như: Xi măng từ Nghi Sơn, Phụ Gia Basf AC388 của Ý hoặc Phụ giao KAQ của Nhật Bản, Cát từ Campuchia có các mudule theo tiêu chuẩn thí nghiệm sạch và ray sàn cho phép, Mỏ đá hóa an ở Bình Dương, Thép nhập từ các nước Trung Quốc, Malaysia, Thái Lan
– Riêng cát phải đúng theo module làm cọc, sạch và được giữa ẩm – Đá 1×2 được sàn ra theo tiêu chuẩn và cũng được rửa sạch để làm tăng mác bê tông