6.3.1.1. Hệ thống tạo lực cho cấu kiện căng trước Các thiết bị dùng cho BTCT DƯL căng trước :
Hình 6.7: Bệ đổ, bệ neo và khuôn đổ bê tông
Hình 6.8: Sơ đồ bệ đúc hàng loạt
Hình 6.8: Hệ thống thiết bị cho cấu kiện căng trước
Trong cấu kiện căng trước, cốt thép dự ứng lực được neo vào một đầu cố định, đầu còn lại sẽ được kéo với một lực P. Tiếp đó các loại cốt thép thường được đặt vào và đổ bê tông. Đợi cho bê tông đông cứng và đạt đến cường độ nhất định (thường là 70% giá trị cường độ chịu nén thiết kế của bê tông) rồi tiến hành cắt cốt thép. Lúc này lực căng trước trong cốt thép dự ứng lực được truyền sang bê tông thông qua lực dính bám giữa bê tông và cốt thép.
Thiết bị neo : Thiết bị neo dựa trên nguyên lý nêm và ma sát
Hình 6.9: Đầu neo cáp dự ứng lực 6.3.1.2. Hệ thống tạo lực cho cấu kiện căng sau
Hình 6.10: Hệ thống thiết bị cho cấu kiện căng sau Thiết bị neo: Một số thiết bị neo thường dùng
Hình 6.11: Mũ neo Freyssinet dạng ‘T’
Hình 6.12: Thiết bị neo
6.3.2 Vật liệu dùng trong BTCT DƢL 6.3.2.1. Bê tông
Bê tông dùng trong cấu kiện BTCT DƯL thường là bê tông nặng và có các đặc điểm sau : - Cường độ cao để có thể chịu được ứng suất tại các vùng neo ; khả năng chịu nén, kéo và cắt tốt ; độ cứng cấu kiện lớn nhằm giảm độ vừng của kết cấu ; hạn chế vết nứt do co ngút ; hạn chế từ biến.
- Tỷ số N/X nhỏ.
- Độ sụt nhỏ.
- Có tính biến dạng co ngót và từ biến nhỏ.
6.3.2.2. Cốt thép
Trong cấu kiện BTCT DƯL cần dùng thép có cường độ cao để tạo ra lực căng lớn và thường dùng loại thép sau :
- Sợi thép có cường độ cao có đường kính 2,5 ÷ 8mm, bề mặt có thể có gờ hoặc không.
- Sợi cáp : Gồm nhiều sợi thép bện xoắn vào nhau. Thường có 2 loại cáp là cáp 3 sợi và cáp 7 sợi. Cáp 7 sợi (đường kính sợi từ 3 ÷ 5mm) sử dụng phổ biến nhất, được chế tạo từ 6 sợi thép xoắn quanh một sợi thẳng đặt ở giữa.
- Bó cáp : gồm nhiều sợi cáp bó chung với nhau nhằm tạo đƣợc lực căng lớn.
- Thanh thép : các sợi cáp có thể được thay thế bằng các thanh thép cường độ cao có đường kính từ 10 ÷ 32mm.
Hình 6.13 : Cốt thép dự ứng lực (cáp 7 sợi)
Hình 6.14: Các loại cốt thép dự ứng lực
Các giới hạn ứng suất trong cốt thép dự ứng lực theo quy trình 22TCN 272 – 05 đƣợc quy định nhƣ bảng 6.4.
6.3.2.3. Các loại vật liệu khác
Ngoài các loại vật liệu chính là bê tông và cốt thép dự ứng lực còn có một số vật liệu phụ khác dùng cho BTCT DƢL căng sau.
Với thép dự ứng lực dính bám, cần phải có ống gen tạo lỗ đặt cáp. Ống gen có thể đƣợc chế tạo bằng tôn mạ kẽm hoặc bằng chất dẻo, ống được đặt sẵn trong cấu kiện trước khi đổ bê tông, ống phải đảm bảo độ bền, không bị hƣ hại trong khi thi công, đảm bảo kín và không có phản ứng với thép và bê tông. Sau khi hoàn thành việc căng cáp, vữa xi măng với một cấp phối quy định đƣợc bơm vào từ đầu neo thông qua các ống đặt sẵn với áp lực 0,3 ÷ 0,5 MPa. Vữa bơm có tác dụng tạo sự dính kết và chống ăn mòn cho cáp. Vữa phải dễ chảy, ít co ngót. Thành phần của vữa bơm bao gồm xi măng Portland thường hoặc xi măng đông kết nhanh, trộn với nước với tỷ lệ trọng lượng là 0,33 và một số phụ gia như flowcable, pozzolith…trong một số trường hợp cá biệt có thể dùng thêm cát mịn cho vữa bơm.
Với cáp dự ứng lực không dính bám, cáp đƣợc bọc bởi vỏ bọc chất dẻo tổng hợp hoặc lớp giấy đặc biệt. Lớp vỏ bọc phải đảm bảo tính năng cơ học trong khoảng nhiệt độ từ -20 đến 700C, phải có đủ độ bền cần thiết để không bị hƣ hại trong khi chuyên chở, lắp dựng và kéo căng, có khả năng chống thấm tốt và không gây ăn mòn cho bê tông, thép và các vật liệu chèn khác. Việc lồng cáp vào vỏ bọc, việc xử lý tại các vị trí nối phải đƣợc tiến hành cẩn thận, tránh cho cáp tiếp xúc với vữa bê tông, gây ăn mòn cáp.
6.3.3 Bố trí cốt thép
Trong cấu kiện BTCT DƢL, việc bố trí cốt thép DƢL đóng một vai trò rất quan trọng.
Với cấu kiện chịu kéo đúng tâm, thép DƢL nên bố trí đối xứng với trọng tâm của tiết diện để có thể tạo ra ứng suất nén đều cho bê tông.
Với cấu kiện chịu uốn, hiệu quả của việc bố trí cốt thép DƢL phụ thuộc khá nhiều vào quỹ đạo của thép theo trục dầm. Nếu bố trí cốt thép tương tự như cấu kiện chịu kéo đúng tâm, để
hạn chế được ứng suất kéo ở thớ dưới của tiết diện, cần tạo ra lực nén trước lớn, nhưng gây ra ở thớ trên tại các tiết diện có mô men lớn ứng suất nén có thể làm cho bê tông bị nén vỡ hoặc phải sử dụng bê tông có cường độ cao hơn. Việc bố trí thép như vậy là không kinh tế. Nếu bố trí cốt thép DƯL với độ lệch tâm so với trục cấu kiện có thể tạo ra ứng suất trước phù hợp hơn so với sự làm việc của cấu kiện.
Để tạo ra hiệu quả tốt nhất, cần tìm ra mối quan hệ giữa việc bố trí cốt thép DƢL không chỉ với ứng suất pháp mà còn với cả ứng suất kéo chính do tải trọng gây ra, đặc biệt là cấu kiện có nhịp lớn. Điều đó có thể thực hiện đƣợc bằng cách bố trí thép DƢL theo nguyên lý của phương pháp cân bằng tải trọng. Như vậy vơi cấu kiện chịu uốn, nên bố trí cốt thép DƯL theo dạng của biểu đồ mô men do tải trọng gây ra.
Trong mặt cắt ngang, cần lưu ý đến việc bố trí khoảng cách giữa các cốt thép và lớp bê tông bảo vệ. Trong phương pháp căng trước, cấu tạo tương tự như với bê tông côt thép thường.
Trong phương pháp căng sau, nếu cốt thép DƯL được đặt trong rãnh thì chiều dày lớp bê tông bảo vệ kể từ mặt ngoài của cấu kiện đến mặt trong rãnh lấy không nhỏ hơn 20mm và không nhỏ hơn đường kính rãnh, còn khi đường kính rãnh lớn hơn 32mm thì lấy ít nhất bằng đường kính rãnh. Khi trong rãnh đặt một số bó hoặc thanh cốt thép thì lớp bảo vệ lấy không nhỏ hơn 80mm đối với thành bên, không nhỏ hơn 60mm và nhỏ hơn một nửa chiều rộng rãnh đối với các mặt đáy. Khoảng cách giữa các rãnh không được nhỏ hơn đường kính rãnh và không nhỏ hơn 50mm, đồng thời phải chọn sao cho việc căng cốt thép đƣợc dễ dàng, tránh phá hoại cục bộ khi buông cốt thép.