2. Phần xây dựng công trình trên mặt đấ t:
2.8 Công nghệ thi công ứng lực trớc trong xây dựng nhà:
Năm 1928 Freyssinet nghiên cứu thành công bê tông cốt thép ứng suất trớc và từ đó đến nay việc sử dụng bê tông cốt thép ứng lực trớc tỏ ra rất hiệu quả trong xây dựng.
Nớc ta bắt đầu thí nghiệm những công trình thiết kế sử dụng bê tông ứng lực trớc đầu tiên trong xây dựng cầu bê tông cốt thép vào năm 1962 ( Cầu Phù Lỗ trên quốc lộ số 2 ). Trong xây dựng công nghiệp , bê tông cốt thép ứng lực trớc đợc dùng trong các xilô chứa hạt trong các nhà máy. Bê tông ứng lực trớc dùng trong kết cấu sàn nhà mới đợc sử dụng mấy năm gần đây ở nớc ta . Đến nay các công ty t vấn nớc ta đã có thể thiết kế những kết cấu ứng lực trớc và trong nớc tự thi công kết cấu ứng lực trớc này.
Bê tông chịu nén tốt và chịu kéo kém . Trong kết cấu bê tông cốt thép thông thờng , bê tông và thép đợc thiết kế cùng chịu lực để phát huy hết những đặc điểm của từng loại vật liệu tham gia tạo nên kết cấu . Tạo ứng suất trớc cho kết cấu bê tông cốt thép là làm cho kết cấu phải chịu lực trớc khi sử dụng trong công trình và phơng chịu lực ngợc với khi nó làm việc trên công trình . Nh thế , kết cấu làm việc sẽ hữu hiệu hơn . Nhờ có việc tạo ứng lực tr- ớc mà kết cấu bê tông cốt thép có thể làm ra những kết cấu thanh mảnh , vợt nhịp lớn , tăng đợc khả năng làm việc , độ cứng lớn , tăng khả năng chống thấm , chống nứt cao , mở rộng phạm vi lắp ghép nâng dần mức cơ giới hoá xây dựng. Do sử dụng thép cờng độ cao trong kết cấu nên tiết kiệm lợng thép đáng kể.
Thép sử dụng trong kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trớc là dây kéo nguội , dây tôi và ram , các dảnh thép , và thép thanh cán nóng có hoặc không xử lý tiếp . Những loại thép này có hình dáng bên ngoài có thể là dây trơn , dây vằn , dây có vết ấn , dây có lợn sóng hoặc dây tết thành dảnh.
Giới hạn bền kéo của cốt thép dùng trong kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trớc khá cao : từ 1470 đến 1960 N/mm2 .
Việc thi công bê tông cốt thép ứng lực trớc đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dùng , quản lý kỹ thuật chặt chẽ và công nhân lành nghề.
Khâu căng và neo cốt thép có ý nghĩa quan trọng đối với chất lợng của kết cấu bê tông ứng lực trớc .
Có hai phơng pháp tạo ứng lực trớc cho kết cấu : căng trớc và căng sau.
Bê tông cốt thép căng trớc sử dụng cho các kết cấu đúc sẵn nh panen , dầm bê tông cốt thép đúc sẵn , dàn bê tông cốt thép . Tại nhà máy , pôlygôn chế tạo kết cấu đúc sẵn , làm những bãi căng thép tạo ứng lực trớc. Tuỳ theo thiết kế sản xuất mà bãi có một , hai hay nhiều dàn căng .
Sân căng đợc san phẳng và đổ bê tông kiêm sàn đáy cốp pha . Sân chia thành từng băng , mỗi băng có hai đầu mố để giữ dây căng và tựa kích căng . Tuỳ theo cấu kiện đợc chế tạo mà khoảng cách giữa hai mố căng ứng lực trớc làm xa hay gần. Thờng một hệ mố căng nên bố trí căng hai , ba hoặc bốn cấu kiện sắp xếp thẳng hàng để tận dụng sức căng của kích và sản xuất đợc nhiều cấu kiện một lúc .
Lùa cốt thép vào cốp pha rồi căng thép . Phải có các công cụ đo để xác định ứng lực trong các sợi dây. ứng lực này phải đáp ứng số liệu thiết kế vì thiết kế đã tính toán ngoài ứng lực cần thiết còn những tổn thất do nhiều lý do tác động. Sau khi căng thép và neo chặt đầu neo tỳ vào mố thì việc tiếp theo là đổ bê tông.
Khi bê tông đạt cờng độ , cắt thép cho rời thành từng cấu kiện và cất chứa hoặc vận chuyển đến nơi lắp ghép.
Phơng pháp căng sau dùng chế tạo các kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trớc đổ tại chỗ nh xilô , sàn nhà , dầm căng sau , dàn rộng , bệ móng . Công nghệ căng sau có thể đợc tiến hành theo hai phơng pháp : căng cơ học và căng nhiệt điện .
Căng cơ học là dùng kích bám vào đầu neo để làm thanh thép dãn ra và sinh nội lực . Sau khi căng dùng chốt giữ đầu neo và nhồi chèn vữa xi măng trong ống chứa sợi thép .
Căng nhiệt điện là phơng pháp sử dụng dòng điện chạy qua sợi thép làm sợi thép nóng lên và dãn dài . Neo trong khi sợi thép đang nóng . Khi thép nguội co lại nhng bị neo giữ nên tạo ra ứng lực .
Hiện nay nhiều cơ quan thiết kế đã sử dụng kết cấu bê tông ứng lực tr- ớc trong việc làm đáy hầm nhà dân dụng và công nghiệp để giảm và hạn chế độ thấm nớc từ đáy nhà lên .
Việc sử dụng kết cấu ứng lực trớc có rất nhiều u việt nên cần khuyến khích áp dụng trong xây dựng công trình.