kộo nờn => để cải thiện sự làm việc của nú, người ta thường sử dụng biện phỏp nộn trước những vựng bờ tụng sẽ chịu kộo dưới cỏc tỏc động bờn ngoài => tạo ra một dạng kết cấu bờ tụng mới – kết cấu bờ tụng ứng lực.
- Bờ tụng cốt thộp ứng suất trước:cũn gọi là kết cấu bờ tụng cốt thộp ứng lực trước, hay bờ tụng tiền ỏp, hoặc bờ tụng dự ứng lực(tờn gọi Hỏn-Việt), là kết cấu trước, hay bờ tụng tiền ỏp, hoặc bờ tụng dự ứng lực(tờn gọi Hỏn-Việt), là kết cấu bờ tụng cốt thộp sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thộp ứng suất trước và sức chịu nộn của bờ tụng để tạo nờn trong kết cấu những biến dạng ngược với khi chịu tải, ở ngay trước khi chịu tải. Nhờ đú những kết cấu bờ tụng này cú khả năng chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bờ tụng thụng thường, hoặc vượt được những nhịp hay khẩu độ lớn hơn kết cấu bờ tụng cốt thộp thụng thường.
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 90-
1.2. Đặc điểm:
- Bờ tụng ứng lực trước tiết kiệm được 15-30% khối lượng bờ tụng và 60- 80% khối lượng cốt thộp so với cấu kiện bờtụng cốt thộp thường, nhưng lại phải tăng chi phớ cho bờtụng cường độ cao, thộp cường độ cao, neo và cỏc thiết bị khỏc. Đối với cấu kiện nhịp lớn thỡ sử dụng bờ tụng ứng suất trước núi chung kinh tế hơn.
- Do cú lỗ rỗng nờn nhẹ, kết hơp với thộp ứng lực trước cường độ cao vượt được nhịp và tải trọng lớn.
- Chịu tải trọng động đất tốt hơn so với sàn bờ tụng đổ tại chỗ do liờn kết của hệ sàn rỗng với dầm là kiờn kết khớp.
- Việc sử dụng cụng nghệ sàn rỗng dự ứng lực sẽ loại bỏ được hoàn toàn hệ dầm phụ vẫn thường thấy nếu sử dụng phương phỏp đổ tại chỗ. Do đú dẫn đến việc sử dụng hệ tường ngăn được linh hoat, khụng quan trọng là tường chịu lực (220mm, 330 mm ) hay tường ngăn nhẹ thụng thường.
- Thời gian thi cụng nhanh, thi cụng trong mọi thời tiết nắng mưa, cụng nghệ lắp dựng dễ dàng do đú chỉ cần ớt nhõn cụng dẫn đến tiết kiệm chi phớ nhõn sự 1. 3. Ứng dụng:
Hiện nay, hàng năm cú khoảng hơn 600.000 tấn bờ tụng dự ứng lực được sử dụng trờn toàn thế giới. Trung bỡnh trờn toàn thế giới: 66% thộp dự ứng lực được dựng trong xõy dựng cầu; Ở cỏc nước phỏt triển: 59% thộp dự ứng lực được dựng trong xõy dựng dõn dụng và 26% được dựng trong xõy dựng cầu.
Ở nước ta, trong những năm gần đõy, nhiều nhà cao tầng đó được xõy dựng ở cỏc thành phố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chớ Minh,Đà Nẵng... đặt ra cho người thiết kế khụng những đỏp ứng cỏc yờu cầu về kỹ thuật mà cũn hiệu quả kinh tế, trong đú cú việc tớnh toỏn thiết kế bản sàn phẳng bờ tụng ứng lực trước.
2. Nguyờn lý làm việc:
Ở kết cấu bờ tụng cốt thộp thụng thường, thỡ cốt thộp cựng với vật liệu bờ tụng chỉ thực sự làm việc (cú ứng suất) khi cú sự tỏc dụng của tải trọng. Cũn ở kết cấu ứng suất trước, trước khi đưa vào chịu tải thỡ kết cấu đó cú trong nú một phần ứng suất ngược rồi.
Cốt lừi của việc kết cấu bờ tụng ứng suất trước cú khả năng chịu tải rất lớn là nhờ việc tạo ra cỏc biến dạng ngược với khi làm việc bỡnh thường. Việc sử dụng vật
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 91-
liệu cơ tớnh cao như: cốt thộp cường độ cao, bờ tụng mỏc cao,... chỉ là điều kiện phụ trợ để tăng khả năng chịu tải của kết cấu bờ tụng ứng suất trước.
Cốt thộp trong bờ tụng ứng lực trước là cốt thộp cường độ cao, được kộo căng ra bằng mỏy kộo ứng suất trước, đạt tới một giỏ trị ứng suất nhất định, được thiết kế trước, nằm trong giới hạn đàn hồi của nú, trước khi cỏc kết cấu bờ tụng cốt thộp này chịu tải. Lực căng cốt thộp này làm cho kết cấu bờ tụng biến dạng ngược với biến dạng do tải trọng gõy ra sau này khi kết cấu làm việc. Nhờ đú, kết cấu bờ tụng cốt thộp ứng suất trước cú thể chịu tải trọng lớn gần gấp đụi so với kết cấu này, khi khụng căng cốt thộp ứng suất trước. (Khi chịu tải trọng bỡnh thường, biến dạng do tải trọng gõy ra chỉ đủ để triệt tiờu biến dạng do căng trước, kết cấu trở lại hỡnh dạng ban đầu trước khi căng, giống như khụng hề chịu tải gỡ.) 3. Cỏc cụng nghệ thi cụng ứng lực trước:
-Cụng nghệ căng trước -Cụng nghệ căng sau
-Cụng nghệ dựng xi măng nở và dựng kớch ộp ngoài tạo ra ứng lực trước.
3.1 Ứng lực trước căng trước:
Hỡnh 3.1. Nguyờn lý làm việc của bờ tụng cốt thộp ứng lực trước căng trước 1. Cốt thộp ứng lực trước 2. Bệ căng 3. Vỏn khuụn 4. Thiết bị kộo thộp 5. Thiết bị cố định cốt thộp 6. Trục tõm
3.1.1 Nguyờn lý - Đặc điểm trong thi cụng bờ tụng ứng lực trước căng trước: a. Nguyờn lý:
Cốt thộp ứng suất trước được kộo căng ra trước trờn bệ khuụn đỳc bờ tụng trước khi chế tạo kết cấu bờ tụng (như căng dõy đàn). Sau đú kết cấu bờ tụng được đỳc bỡnh thường với cốt thộp ứng suất trước như kết cấu bờ tụng cốt thộp thụng
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 92-
thường. Đến khi bờ tụng đạt đến một giỏ trị cường độ nhất định để cú thể giữ được ứng suất trước, thỡ tiến hành cắt cốt thộp rời ra khỏi bệ căng. Do tớnh đàn hồi cao của cốt thộp, nú cú xu hướng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thộp. Nhờ lực bỏm dớnh giữa bờ tụng và cốt thộp ứng suất trước, biến dạng này được chuyển húa thành biến dạng vồng ngược của kết cấu bờ tụng so với phương biến dạng khi kết cấu bờ tụng chịu tải trọng.
b. Đặc điểm:
Phương phỏp này tạo kết cấu ứng suất trước nhờ lực bỏm dớnh giữa bờ tụng và cốt thộp, và được gọi là phương phỏp căng trước vỡ cốt thộp được căng trước cả khi kết cấu bờ tụng được hỡnh thành và đạt tới cường độ thiết kế.
c. Ưu điểm:
Phương phỏp này, cần cú một bệ căng cố định nờn thớch hợp cho việc chế tạo cỏc kết cấu bờ tụng ứng suất trước đỳc sẵn trong cỏc nhà mỏy bờ tụng đỳc sẵn. Kết cấu bờ tụng ứng suất trước căng trước cú ưu điểm là dựng lực bỏn dớnh trờn suốt chiều dài cốt thộp nờn ớt cú rủi ro do tổn hao ứng suất trước.
3.1.2 Trỡnh tự thi cụng:
Cốt thộp kộo căng trước rồi mới tiến hành đổ bờ tụng
Hỡnh 3.2. Trỡnh tự thi cụng bờ tụng cốt thộp ứng lực trước căng trước
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 93-
-Lắp đặt cốt thộp dự ứng lực -Lắp kớch hoặc neo vào bệ tỳ -Căng cốt thộp dự ứng lực -Đổ bờ tụng đỳc cấu kiện
-Khi bờ tụng đạt cường độ quy định thỡ nhả kớch và cắt đầu cốt thộp, khi đú cốt thộp cú xu thế co lại và tạo ra ứng lực nộn trong bờ tụng.
3.2. Ứng lực trước căng sau:
Hỡnh 3.3. Nguyờn lý làm việc của bờ tụng cốt thộp ứng lực trước căng sau a. Trong quỏ trỡnh căng b. Sau khi căng
1. Cốt thộp ứng lực trước 2. Cấu kiện BTCT 3. Ống rónh 4. Thiết bị kớch 5. Neo 6. Trục tõm
3.2.1 Nguyờn lý - Đặc điểm trong thi cụng bờ tụng ứng lực trước căng sau: a. Nguyờn lý:
Đõy là loại kết cấu ứng suất trước được thi cụng căng cốt thộp sau khi hỡnh thành kết cấu nhưng trước khi chịu tải, và sử dụng phản lực đầu neo hỡnh cụn tại cỏc đầu của cốt thộp ứng suất trước để truyền ỏp lực ộp mặt sang đầu kết cấu bờ tụng ( gõy ứng suất trước). Phương phỏp này, khụng dựng lực bỏm dớnh giữa bờ tụng và cốt thộp để tạo ứng suất trước, nờn cũn gọi là ứng suất trước căng sau khụng bỏm dớnh.
Cốt thộp được lồng trong ống bao cú chứa mỡ bảo quản chống gỉ, và được đặt bỡnh thường vào trong khuụn đỳc bờ tụng mà chưa được căng trước. Sau đú, đổ bờ tụng vào khuụn bỡnh thường như chế tạo kết cấu bờ tụng cốt thộp thụng thường. Đến khi kết cấu bờ tụng cốt thộp đạt cường độ nhất định đủ để chịu được ứng lực căng thỡ mới tiến hành căng cốt thộp ứng suất trước. Cốt thộp được kộo căng cốt thộp dần dần bằng mỏy kộo ứng suất trước đến giỏ trị ứng suất thiết kế,
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 94-
nhưng vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi của cốt thộp ứng suất trước. Sau mỗi hành trỡnh kộo thộp, cốt thộp lại được buụng ra khỏi mỏy kộo, lỳc đú cốt thộp cú xu hướng co lại vỡ tớnh đàn hồi. Nhưng do cỏc đầu cốt thộp (một trong hai hay cả hai đầu) được giữ lại bởi neo 3 lỏ hỡnh cụn nằm trong hốc neo hỡnh cụn bằng thộp bịt ở hai đầu kết cấu bờ tụng, mà biến dạng đàn hồi này của cốt thộp được chuyển thành phản lực đầu neo dạng ỏp lực ộp mặtcủa mỏ cụn thộp truyền sang đầu kết cấu bờ tụng (tạo ra ứng suất trước). Nhờ đú kết cấu bờ tụng được uốn vồng ngược với khi làm việc. Khi đạt đến ứng suất trước thiết kế thỡ mới cho kết cấu chịu tải trọng (cho làm việc).
b. Đặc điểm:
Cốt thộp ứng suất trước cú thể là dạng thanh, dạng sợi cỏp hay bú cỏp. Mỗi sợi cốt thộp ứng suất trước được tự do chuyển động trong lũng ống bao bằng nhựa cú mỡ bụi trơn, mà khụng tiếp xỳc với bờ tụng. Giữa bờ tụng và cốt thộp khụng hề cú lực bỏm dớnh.
c. Ưu điểm và phạm vi ỏp dụng:
Phương phỏp này thuận lợi cho việc thi cụng tại hiện trường. Ứng dụng cho cỏc kết cấu bờ tụng cốt thộp ứng suất trước đổ tại chỗ.
d. Nhược điểm:
Phương phỏp này là chỉ dựa vào cỏc đầu neo để giữ ứng suất trước. Nếu cỏc đầu neo này bị hỏng thỡ ứng suất trước trong cốt thộp sẽ mất, kết cấu trở thành kết cấu bờ tụng thụng thường, khụng đảm bảo chịu lực nữa
e. Phõn loại:
Là phương phỏp cốt thộp kộo căng sau khi bờ tụng đó được đỳc và đạt được cường độ theo yờu cầu.
Trong phương phỏp căng sau, kết cấu bờ tụng cốt thộp được chia làm hai loại:Kết cấu bờ tụng ứng lực trước dựng cỏp cú bỏm dớnh và kết cấu bờ tụngứng lực trước dựng cỏp khụng bỏmdớnh.
-Kết cấu bờ tụng ứng lực trước dựng cỏp cú bỏm dớnh, khi thi cụng đặt ống ghen để luốn cỏp, sau khi kộo căng cốt thộp thỡ tiến hành bơm phụt vữa xi măng mỏc cao để chốn lấp khe hở giữa cỏp thộp và ồng ghen. Đầu cỏp được neo chặt bằng nờm vào bờ tụng, và trở thành điểm tựa truyền lực nộn vào bờ tụng.
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 95-
3.2.2. Trỡnh tự thi cụng:
Hỡnh 3.4. Trỡnh tự thi cụng của bờ tụng cốt thộp ứng lực trước căng sau
-Lắp đặt cốp pha và cốt thộp thường, lắp bản đệm neo
-Lắp đặt cỏp loại khụng bỏm dớnh hoặc ống ghen cho loại bỏm dớnh -Thi cụng đổ bờ tụng
-Luồn dõy cỏp trong ống ghen ( bờ tụng cốt thộp ứng lực trước dựng cú bỏm dớnh)
-Căng cốt thộp dự ứng lực trước khi bờ tụng đạt cường độ tinhs toỏn -Cố định cỏc đầu neo
-Bơm phụt vữa xi măng ( bờ tụng cốt thộp ứng lực trước dựng cú bỏm dớnh) 3.2.3. Cỏc phương phỏp thi cụng ứng lực trước căng sau:
3.2.3.1 Cú bỏm dớnh: a. Khỏi niệm
Cỏc sợi cỏp trần khụng cú vỏ bọc sẽ được luồn vào trong cỏc ống ghen bằng tụn súng mạ kẽm sau đú dạt vào trong cỏc cấu kiện của cụng trỡnh như sàn, dầm, vỏch...mỗi ống ghen thường luồn từ 2 đến 5 sợi cỏp (12,7 đến 15,2mm) sau khi kộo người ta bơm vữa lấp đầy ống ghen.
b. Cỏc bước thi cụng chớnh của hệ thống cỏp cú dớnh bỏm (được sử dụng phổ biến trong cỏc cụng trỡnh dõn dụng)
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 96- Hỡnh 3.5. Lắp đặt cốp pha - Bước 2: Cụng tỏc lắp đặt cỏp: Hỡnh 3.6. Gia cụng cỏp Hỡnh 3.7. Cắt ống gen cho cỏp
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 97-
Hỡnh 3.8. Luồn cỏp vào ống gen
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 98- Hỡnh 3.10. Lắp đặt và bố trớ thộp trờn mặt bằng - Bước 3: Cụng tỏc đổ bờ tụng Hỡnh 3.11. Đổ bờ tụng - Bước 4: Cụng tỏc kộo cỏp
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 99-
Hỡnh 3.12. Cụng tỏc căng cỏp
- Bước 5: Cụng tỏc bơm vữa
Hỡnh 3.13. Cụng tỏc bơm vữa ống ghen
3.2.3.2 Khụng bỏm dớnh: a. Khỏi niệm
Cỏc sợi cỏp được đặt trực tiếp vào trong lũng cỏc cấu kiện kể cả lỳc căng kộo cỏp cho đến suốt quỏ trỡnh sử dụng sau nà y, sợi cỏp vẫn cú thể dịch chuyển được trong vỏ bọc của nú do vậy người ta gọi hệ thống cỏp này là hệ thống cỏp khụng dớnh bỏm.
b. Cỏc bước thi cụng chớnh của hệ thống cỏp khụng dớnh bỏm
-Cỏc sợi cỏp cú vỏ bọc được cắt chớnh xỏc theo chiều dài thiết kế và sau đú được lắp đặt sắn trước cỏc neo chết.
-Lắp đặt cốp pha
-Đỏnh dấu vị trớ của cỏc neo sống trờn vỏn thành của cốp pha sàn -Lắp đặt cỏc neo sống cố định vào vỏn thành của cốp pha sàn -Lắp đặt lớp thộp dưới của sàn
-Kờ cỏc sợi cỏp lờn cỏc con kờ chõn chú bằng thộp. -Lắp đặt lớp thộp trờn của sàn
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT THI CễNG - HỒ CHÍ HẬN -Trang 100-
-Bảo dưỡng bờ dưỡng đạt cường độ yờu cầu quy định để cho phộp kộo căng cỏp -Thỏo vỏn thành cốp pha
-Cỏc bỏt neo và nờm được đặt vào vị trớ cuối của sợi cỏp -Đỏnh dấu cỏc sợi cỏp trong bú để kiểm tra độ gión dài
-Căng kộo cỏp và kiểm tra độ gión dài thực tế so với độ gión dài tớnh toỏn -Cỏt đoạn thừa của cỏc sợi cỏp
-Thỏo cốp pha đỏy
-Bơm vữa khụng cú ngút vào lấp cỏc đầu neo
3.3.Cụng nghệ dựng xi măng nở và dựng kớch ộp ngoài tạo ra ứng lực trước -Sử dụng xi măng nở tạo ứng lực trước trong bờ tụng
Trong quỏ trỡnh ninh kết và phỏt triển cường độ, xi măng nở làm tăng thể tớch, cốt thộp trong bờ tụng ngăn cản sự gión nở này của xi măng, kết quả là trong bờ tụng cú một lực nộn khoảng 60 đến 70 kG/cm
-Dựng kớch ộp ngoài tạo ra ứng lực trước
Kớch đặt 2 đầu kết cấu để nộn ộp. Sau khi nhả kớch, tạo ra trường ứng suất trước, luụn được duy trỡ trong kết cấu.
4 Cỏc chỉ dẫn trong thi cụng bờ tụng ứng lực trước: 4.1 Chỉ dẫn vật liệu: