Quy trình thi công Sàn bê tông ứng lực trước căng sau có bám dính

Bộ giáo dục và đào tạo
Bộ xây dựng
Trờng đại học kiến trúc hà nội
PH
M VN C
NG
KHểA: 2008-2011; L
P
CH08X
QUI TRèNH THI CễNG SN Bấ TễNG
NG LC
TR
C CNG SAU Cể BM DNH
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
CHUYấN NGNH XY DNG DN DNG V
CễNG NGHIP
Mã số: 60.58.20
NGI HNG DN KHOA HC
TS. TR
NH QUANG VINH
Hà Nội - 2011
Bộ giáo dục và đào tạo
Bộ xây dựng
Trờng đại học kiến trúc hà nội
PH
M VN CNG
QUI TRèNH THI CễNG SN Bấ TễNG
NG LC
TR
C CNG SAU Cể BM DNH
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

CHUYấN NGNH XY D
NG DN DNG V CễNG NGHIP
Hà Nội - 2011
10
Chơng 1 tổng quan về bê tông ứng lực trớc
1.1 Sơ lợc lịch sử phát triển kết cấu bê tông ứng lực trớc [2]
Nguyên lý gây ứng lực trớc (ƯLT) đã đợc ứng dụng trong thực tế từ hàng trăm
năm nay. Khi chế tạo những thùng chứa chất lỏng nh nớc, rợu. hay khi làm
trống, các thanh gỗ phẳng hoặc cong đợc ghép lại thật khít nhờ những đai bằng dây
thừng hay bằng kim loại. Khi xiết chặt các vành đai trong thành thùng xuất hiện các
ứng lực nén vòng ngợc chiều tác dụng với các ứng suất kéo gây ra do áp lực thủy
tĩnh hay áp lực hơi. Nhờ vậy trong thành thùng còn lại những ứng suất nén hoặc kéo
vòng với giá trị nhỏ so với khả năng chịu nén, kéo của vật liệu đồng thời tạo nên sự
khít chặt giữa các mảnh ghép thành thùng. Kết quả thùng có thể chịu đợc áp lực
lớn của chất lỏng bên trong mà không bị thấm hay rò rỉ.
Nguyên lý này đã đợc P G. Jackson (Mỹ) đa vào áp dụng thành công cho vòm
gạch, đá, bê tông từ năm 1886. Tiếp theo K.During (Đức) đã gây đợc ứng suất nén
trong bản bê tông bằng việc căng trớc cốt thép thờng. Tuy vậy phơng pháp này
không đem lại hiệu quả mong muốn vì chỉ một thời gian ngắn sau khi căng và bê
tông đã đông cứng thì trong bê tông hầu nh không còn ứng suất nén nữa. Hiện
tợng này đợc gọi là sự tổn hao ứng suất. Khi dùng cốt thép thông thờng có cờng
độ thấp không vợt quá 1225 kg/cm2 và biến dạng (độ dãn dài tỷ đối) chỉ đạt tới giá
trị bằng
=/E = 1225/2100000 = 0,0006
Với trị biến dạng này chỉ vừa đủ cân bằng các biến dạng theo hớng ngợc chiều
xảy ra trong quá trình trùng cốt thép, bê tông co ngót và từ biến khi kết cấu chịu tải
hoặc do các nguyên nhân khác.
Trong những năm 1928-1929 kỹ s nổi tiếng ngời Pháp E.Freyssinet đã lần đầu
tiên chứng minh đợc có thể và cần sử dụng loại thép có cờng độ cao để nâng cao
lực gây ứng suất trớc trong bê tông lên tới trên 400 kG/cm2 mới có thể triệt tiêu

đợc toàn bộ các tổn hao ứng suất do các nguyên nhân xẩy ra trong quá trình thi
công và sử dụng kết cấu. Ông đã căng các sợi thép có giới hạn bền (trớc thời điểm
bị kéo đứt) fu = 17000kG/cm2 và để gây ứng lực trớc trong bê tông, ứng suất trong
cốt căng đã đạt đến giá trị fp = 10000 kG/cm2 bằng 70-80% giới hạn bền (fu).
11
Trong trờng hợp này biến dạng của thép căng sau đã bị trừ đi tổng các giá trị biến
dạng do các tổn hao xẩy ra trong quá trình căng và chịu lực có thể lên tới 0,0008
(0,08%) vậy biến dạng còn lại trong cốt thép căng có giá trị: 0,005-0,0008 = 0,0042
tơng ứng với ứng suất còn tồn tại trong cốt thép để gây ứng lực trớc trong bê tông
là:
= E. = 2100000 x 0,0042 = 8600 kG/cm2 (860 Mpa)
Kết quả thí nghiệm cho thấy ứng suất nén trớc trong bê tông vẫn còn tồn tại với
một giá trị đủ để cân bằng từng phần hay toàn bộ các ứng suất kéo trong kết cấu khi
chịu tải
q
p
q
P

t
p

c
p

c
q

t
q

c

b

t

bt
Hình 1.1 Sơ đồ gây ứng suất trớc trong cấu kiện bê tông chịu nén bằng cốt thép
cờng độ cao [2]
Thành công trong việc gây ứng lực trớc bằng việc sử dụng cốt thép cờng độ cao
đã nhanh chóng đa kết cấu bê tông ứng lực trớc vào các công trình xây dựng. Đến
năm 1939 E.Freyssinet đã sáng chế ra công cụ căng thép bằng loại kích rỗng 2 thì
và bộ neo hình côn có độ tin cậy cao trong việc giữ hai hoặc một đầu cốt thép đợc
căng không bị tuột đảm bảo cho sự truyền lực căng vào kết cấu trong quá trình thi
công và sử dụng.
Tại châu Âu kết cấu bê tông ứng lực trớc phát triển nhanh chóng ở Pháp, Bỉ,
Anh, Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan. Trong gần 500 cầu đợc xây dựng ở Đức từ năm 1949
đến 1953 đã có 350 cầu dùng bê tông ƯLT. Tại Nga hiện nay các cấu kiện bê tông
đúc sẵn nh tấm sàn từ 6m, dầm, giàn khẩu độ 18m trở lên đều qui định dùng bê
tông ƯLT. Tại Mỹ chú trọng ứng dụng bê tông ứng lực trớc vào xây dựng các bể
chứa nhiên liệu có dung tích từ 10000 m
3
trở lên.
12
H×nh 1.2 B¶n mãng sö dông bª t«ng øng lùc tríc (t¸c gi¶ su tÇm)
H×nh 1.3 Nhµ cao tÇng sö dông hÖ sµn ph¼ng bª t«ng øng lùc tríc
(t¸c gi¶ su tÇm)
13
Hình 1.4 Trờng học sử dụng hệ sàn bê tông ứng lực trớc (tác giả su tầm)

Hình 1.5 Bãi đỗ xe sử dụng hệ sàn bê tông ứng lực trớc (tác giả su tầm)
Công nghệ căng cốt thép cũng đợc cải tiến, ngày một hiện đại. Các kích thủy lực
có công suất lớn cho phép căng đồng thời hàng chục bện, bó cáp với lực căng từ 200
tấn đến 600 tấn có hành trình của kích từ 1,25m đến 1,5m. Thậm chí cùng một lúc
có thể căng 2, 3 bệ với tổng lực căng tới 1200 tấn và 2400 tấn.
Trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, sử dụng bê tông ƯLT cho phép tăng kích
thớc lới cột, hoặc giảm chiều dày sàn, khối lợng thép cũng giảm đáng kể. Các ô
sàn phẳng không dầm khẩu độ tới 15,6m mà chiều dày bê tông ƯLT đúc sẵn, mỗi
tấm sàn phẳng có trọng lợng từ 300 tấn đến 800 tấn cũng đợc phổ biến ở châu Âu.
14

A
6
B
D
Hình 1.6 Sơ đồ bố trí căng cáp trên mặt bằng dọc theo các trục ngang và dọc công
trình [2]
châu , nhất là các nớc trong khu vực, các kết cấu bê tông ứng lực trớc
đợc ứng dụng phổ biến một phần nhờ đã sản xuất đợc các loại thép cờng độ cao,
các loại cáp ƯLT, các loại neo và phụ kiện kèm theo phù hợp với các tiêu chuẩn tiên
tiến có giá thành hợp lý nh Trung Quốc Singapore, Thái Lan.
1.2 ng dụng kết cấu bê tông ứng lực trớc ở Việt Nam [2]
Kết cấu bê tông ứng lực trớc đợc nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam từ những
năm 60 thế kỷ XX. Cầu Phủ Lỗ và các kết cấu chịu lực nhà máy đóng tàu Bạch
Đằng là những công trình ứng dụng công nghệ bê tông ứng lực trớc đầu tiên do các
đơn vị thiết kế trong nớc thực hiện. Tại miền Nam thời kỳ trớc năm 1975 đã có
những xởng đúc dầm bê tông ứng lực trớc. Đặc biệt đã sử dụng bê tông ứng lực
trớc vào xây dựng 8 thủy đài có dung tích lớn tại Sài Gòn. Các công trình này do
các Công ty t vấn thiết kế của pháp thiết kế và xây dựng.
Từ những năm 80 thế kỷ trớc đến nay công nghệ bê tông ứng lực trớc đã phát
triển ở Việt Nam khá nhanh chóng với trình độ tiên tiến thế giới. Trớc đây một vài
dự án nhà cao tầng ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh do các công ty nớc ngoài
thiết kế kết cấu sàn bê tông ứng lực trớc căng sau. Từ năm 1995 công trình Nhà

Điều Hành Đại học Quốc Gia Hà Nội đợc các đơn vị thiết kế, đơn vị thi công và
giám sát trong nớc thực hiện nó đánh dấu bớc phát triển mới trong lĩnh vực xây
dựng nhà cao tầng ở Việt Nam.
Năm 1998, Tổng công ty VINACONEX đã nhập công nghệ bê tông ứng lực trớc
tiền chế của nớc Cộng Hoà Pháp để sản xuất dầm sàn nhẹ cho xây dựng nhà ở (hệ
PPB) tại Nhà máy bê tông Xuân mai. Sản phẩm này hiện nay đã đợc áp dụng rộng
15
rãi tại Hà Nội và đặc biệt đã phát triển để xây dựng trên 10.000 căn nhà sàn vợt lũ
tại các tỉnh ĐBSCL. Tơng lai sẽ phát triển tại dự án nhà ở tái định c công trình
Thuỷ điện Sơn La.
Năm 1999, Liên doanh VINAROSE (hợp tác giữa VINACONEX và hãng
RONVEAUX - Vơng quốc Bỉ) đã hợp tác triển khai công nghệ bê tông ứng lực
trớc tại Nhà máy bê tông và xây dựng Xuân Mai để sản xuất các cấu kiện vợt
khẩu độ lớn bằng phơng pháp căng kéo trớc phục vụ cho xây dựng nhà ở dân
dụng, nhà công nghiệp, sân vận động và đặc biệt sản xuất dầm cầu phục vụ cho giao
thông Phạm vi áp dụng rất rộng rãi, giải quyết hầu hết các phơng án xây dựng
hiện đại mang tính công nghiệp cao.
Cho đến nay nhiều nhà cao tầng, các công trình công nghiệp, công trình công
cộng đã và đang đợc các đơn vị thiết kế, xây dựng trong nớc ứng dụng công nghệ
bê tông ứng lực trớc ngày càng có hiệu quả:
Trung tâm thơng mại Hằng Hải quốc tế 21 tầng trong đó có 2 tầng hầm với tổng
diện tích sàn trên 10000m
2
.
Hệ khung công son có độ vơn 8m và 12m đỡ khán đài cung thể thao tổng hợp
Quần Ngựa Hà Nội, chung c cao tầng 27 Huỳnh Thúc Kháng
Hình 1.7 Cao ốc Đất Phơng Nam sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực trớc căng
sau (tác giả su tầm)
16
Hình 1.8 Công trình Becamex tower sử dụng hệ dầm sàn bê tông ứng lực trớc căng

sau (tác giả su tầm)
Có thể nói hệ sàn bê tông ứng lực trớc đã và đang là một nhu cầu không thể
thiếu trong xây dựng các nhà nhiều tầng tại các đô thị và thành phố trong nớc.
1.3 Khái niệm bê tông ứng lực trớc [3]
Bê tông ứng lực trớc (BTƯLT) là bê tông, trong đó thông qua lực nén trớc để
tạo ra và phân bố một lợng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một
lợng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. Với các cấu kiện BTƯLT, ứng
suất thờng đợc tạo ra bằng cách kéo thép cờng độ cao.
Bê tông thờng có cờng độ chịu kéo rất nhỏ so với cờng độ chịu nén. Đó là
nhân tố dẫn đến việc xuất hiện một loại vật liệu hỗn hợp là bê tông cốt thép
(BTCT).
Việc xuất hiện sớm của các vết nứt trong BTCT do biến dạng không tơng thích
giữa thép và bê tông là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật liệu mới là bê
tông ứng suất trớc. Việc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một vật liệu chịu nén
tốt nhng chịu kéo kém nh bê tông sẽ làm tăng đáng kể khả năng chịu kéo vì ứng
suất kéo xảy ra sau khi ứng suất nén đã bị vô hiệu. Sự khác nhau cơ bản giữa BTCT
và bê tông ƯLT là ở chỗ trong khi BTCT chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và
17
cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động thì bê tông ƯLT là sự kết hợp
một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông cờng độ cao và cốt thép cờng độ cao.
Trong cấu kiện bê tông ƯLT, ngời ta đặt vào một lực nén trớc tạo bởi việc kéo cốt
thép, nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hớng co lại và sẽ tạo nên lực nén trớc, lực
nén trớc này gây nên ứng suất nén trớc trong bê tông và sẽ triệt tiêu hay làm giảm
ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của bê
tông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt. Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng
đợc các tính chất đặc thù của hai loại vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi
và cờng độ chịu kéo cao thì bê tông là vật liệu dòn và có cờng độ chịu kéo rất nhỏ
so với cờng độ chịu nén của nó. Nh vậy ứng lực trớc chính là việc tạo ra cho kết
cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cờng sự làm việc của vật
liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau. Chính vì vậy bê tông ƯLT đã trở thành

một sự kết hợp lý tởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cờng độ cao.
So với BTCT thờng, BTCT ứng suất trớc có các u điểm cơ bản sau:
- Cần thiết và có thể dùng đợc thép cờng độ cao.
ng suất trong thép thông thờng giảm từ 100 đến 240Mpa nh vậy để phần ứng
suất bị mất đi chỉ là một phần nhỏ của ứng suất ban đầu thì ứng suất ban đầu của
thép phải rất cao, vào khoảng 1200 đến 2000Mpa. Để đạt đợc điều này thì việc sử
dụng thép cờng độ cao là thích hợp nhất.
Cần phải sử dụng bê tông cờng độ cao trong BTCT ƯLT vì loại vật liệu này có
khả năng chịu kéo, chịu cắt, chịu uốn cao và sức chịu tải cao. Bê tông cờng độ cao
ít xảy ra vết nứt do co ngót, có mô đun đàn hồi cao hơn, biến dạng do từ biến ít hơn,
do đó ứng suất trớc trong thép sẽ bị mất ít hơn. Việc sử dụng bê tông cờng độ cao
sẽ làm giảm kích thớc tiết diện ngang của cấu kiện. Việc giảm trọng lợng của cấu
kiện, vợt nhịp lớn hơn sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.
- Có khả năng chống nứt cao hơn (do đó khả năng chống thấm tốt hơn). Dùng
BTCT ƯLT, ngời ta có thể tạo ra các cấu kiện không xuất hiện các khe nứt trong
vùng bê tông chịu kéo hoặc hạn chế sự phát triển bề rộng của khe nứt khi chịu tải
trọng sử dụng.
- Có độ cứng lớn hơn (do đó có độ võng và biến dạng bé hơn).
18
1.4 Một số giải pháp thi công bê tông cốt thép ứng lực trớc [3]
Hiện nay bê tông ứng lực trớc tiền chế đợc sản xuất theo hai phơng pháp: kéo
căng trớc và kéo căng sau
1.4.1 Phơng pháp căng trớc
Phơng pháp này thờng sử dụng cho quy trình sản xuất các cấu kiện đúc sẵn.
Cốt thép ƯLT đợc neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia đợc kéo ra với lực kéo
N. Dới tác dụng của lực N, cốt thép đợc kéo trong giới hạn đàn hồi và sẽ giãn dài
ra một đoạn, tơng ứng với các ứng suất xuất hiện trong cốt thép. Khi đó, đầu còn
lại của cốt thép đợc cố định nốt vào bệ. Đổ bê tông, đợi cho bê tông đông cứng và
đạt cờng độ cần thiết thì buông cốt thép. Nh một lò so bị kéo căng, các cốt thép
này có xu hớng co ngắn lại và thông qua lực dính giữa thép và bê tông, cấu kiện sẽ

bị nén với giá trị bằng lực N đã dùng khi kéo cốt thép.
Ưu điểm của phơng pháp căng trớc là có thể phân bố lực nén đều đặn trong cấu
kiện.
Nhợc điểm của phơng pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp.
a)
b)

Hình 1.9 Sơ đồ phơng pháp căng trớc [3]
a Trớc khi buông cốt thép ƯLT; b Sau khi buông cốt thép ƯLT
1 Cốt thép ƯLT; 2 Bệ căng; 3 Ván khuôn;
4 Thiết bị kéo thép; 5 Thiết bị cố định thép.
1.4.2 Phơng pháp căng sau
Phơng pháp này thờng sử dụng cho kết cấu bê tông đổ tại chỗ. Trớc hết đặt
thép ƯLT và cốt thép thông thờng rồi đổ bê tông. Khi bê tông đạt đến cờng độ
19
nhất định thì tiến hành căng cốt thép với ứng suất quy định. Sau khi căng xong, cốt
thép ƯLT đợc neo chặt vào đầu cấu kiện, thông qua các neo đó, cấu kiện sẽ bị nén
bằng lực đã dùng khi kéo căng cốt thép. Trong phơng pháp căng sau, kết cấu BTCT
ƯLT đợc chia làm 2 loại: kết cấu bê tông ƯLT dùng cáp dính kết và kết cấu bê
tông ƯLT dùng cáp không dính kết. Loại kết cấu bê tông ƯLT dùng cáp dính kết,
khi thi công phải đặt sẵn ống gen để luồn cáp, sau khi kéo căng cốt thép, tiến hành
bơm phụt vữa xi măng mác cao để chèn lấp khe hở giữa cáp thép và ống gen. Đầu
cáp thép đợc neo chặt bằng nêm vào bê tông và trở thành các điểm tựa truyền lực
nén vào bê tông.
Ưu điểm của phơng pháp căng sau là không cần bệ tỳ riêng, có thể dễ dàng thi
công kéo căng thép tại vị trí kết cấu tại công trình nh thân xi lô, ống khói, dầm,
sàn
b)

a)

Hình 1.10 Sơ đồ phơng pháp căng sau [3]
a - Trong quá trình căng; b - Sau khi căng
1 - Cốt thép ƯLT; Cấu kiện BTCT; 3 - ống rãnh
4 - Thiết bị kích; 5 - Neo
Tùy thuộc vào thể loại kết cấu, loại cốt thép và phơng pháp thi công trong công
nghệ căng sau còn đợc phân biệt nh sau:
1.4.2.1 Phơng pháp căng ngoài kết cấu [2]
20
Phơng pháp này sử dụng cho các kết cấu chịu kéo nh thành bể chứa, tháp chứa
với việc căng thép liên tục theo vòng xoắn ốc, trong gia cờng, sửa chữa kết cấu, kể cả
những kết cấu đặc biệt nh tháp vô tuyến truyền hình
Hệ thống vì kèo Hội trờng Ba Đình trớc đây đợc xây dựng bằng bê tông cốt
thép có khẩu độ 21m từ thập kỷ 60 thế kỷ trớc. Do quá trình tăng tải mái khi sửa
chữa, chống thấm nên các thanh chịu kéo bị nứt hàng loạt. Nhằm khắc phục việc phát
triển vế nứt đã tiến hành gây ứng lực nén ngoài cho các thanh chéo và thanh cánh hạ.
Việc gây ứng lực nén trong bê tông đợc tiến hành theo các bớc:
- Xác định lực căng cần thiết sao cho đủ để không cho các vết nứt phát triển và mở
rộng. Bằng tính toán với nhiều sơ đồ tải trọng trong đó có các lực nén sau, để lựa
chọn phơng án tối trong trình tự căng mà không ảnh hởng đến biến dạng của cả
hệ vì kèo.
- Lựa chọn cốt thép căng, vì lực căng cần thiết không quá lớn nên có thể dùng thép
thanh nhóm AIII.
- Trong quá trình căng phải kiểm tra lực căng trong cốt thép căng ngoài và biến dạng
của bê tông các thanh gia cờng. Do vậy trên các thanh cốt căng và trên vùng gần
gối tựa dán các phiến điện trở để có thể xác định ngay đợc biến dạng thêm trong
kết cấu.
- Tiến hành có trình tự căng cho toàn bộ vì kèo.
- Kiểm tra kết quả gây ứng lực trớc trong thời gian 3 tháng sau xử lý trớc khi có
quyết định đa công trình vào sử dụng.
- Kết quả phơng án gia cờng vì kèo bằng phơng án căng ngoài hoàn toàn đạt

đợc mục đích. Trên toàn bộ hệ thống vì kèo trong thời gian sử dụng sau này
không hề xuất hiện vết nứt.
1.4.2.2 Phơng pháp căng sau dùng cáp có bám dính [2]
Đặc điểm của phơng pháp này là từ 3 đến 5 bện cáp phải luồn vào trong ống thép
có đủ độ cứng để khi đầm và đổ bê tông cũng nh khi bê tông co ngót và đông cứng
ống không bị biến dạng. Sau khi căng, ống phải nhồi vữa thật đầy không để lọt
khoảng không. Phơng pháp này thích hợp cho các dầm chiều cao lớn. Trong sàn
21
phẳng việc tập trung cáp vào ống dễ gây sự truyền lực cục bộ, trong sàn rất cần gây
ứng lực trớc cho dải bản bên đầu cột.
Hình 1.11 Mặt bằng bố trí cápULT căng sau có bám dính (tác giả su tầm)
1.4.2.3 Phơng pháp căng sau dùng cáp không bám dính [2]
Cáp không bám dính thờng là cáp 7 sợi có vỏ nhựa mềm cho mỗi bện. Cáp đợc
luồn sẵn trong môi trờng chống rỉ là loại mỡ không bị ô xi hóa (mỡ trung tính). Loại
cáp này rất thuận tiện cho việc gây ứng lực đều trên diện rộng của các loại sàn. Việc
bố trí cáp tơng tự nh bố trí cốt thép thờng trong sàn. Có thể bố trí rời rạc hay chập
đôi từng 2 bện cáp làm một.
22
Hình 1.12 Mặt bằng bố trí cáp ƯLT căng sau không bám dính (tác giả su tầm)
1.4.2.4 Phơng pháp gây ứng lực trớc không toàn phần [2]
Khi thiết kế các kết cấu bê tông có khẩu độ lớn hay chịu tải trọng sử dụng lớn
nhng tác động không thờng xuyên, việc phải tính toán với các tổ hợp nội lực bất
lợi thờng phải bố trí với số lợng lớn cốt thép ứng lực trớc. Kết quả là sau khi
truyền ứng lực trớc mà kết cấu mới chịu một phần tải trọng tính toán sẽ xảy ra hiện
tợng kết cấu có độ vồng lớn sẽ ảnh hởng đến quá trình sử dụng. Cho nên thay vì
đa vào toàn bộ cốt thép ƯLT vào kết cấu, ta có thể đa một lợng thép thờng
không căng vào cùng chịu lực. Sử dụng phơng pháp gây ứng lực trớc không toàn
phần cho một số kết cấu nh hệ dầm công son đỡ khán đài Cung Thể thao tổng hợp
Quần Ngựa và hệ dầm mái khẩu độ 27m ở Hà Nội trong thời gian qua đã mang lại
kết quả nhất định.

1.4.3 Một số công nghệ tạo ứng suất trớc ngoài hai phơng pháp căng trớc và
căng sau [3]
Ngoài 2 phơng pháp căng trớc và căng sau, trong BTCT ứng suất trớc còn sử
dụng một số phơng pháp sau
1.4.3.1 Sử dụng xi măng nở tạo ứng suất trớc trong bê tông
23
Theo phơng pháp này, trong quá trình ninh kết và phát triển cờng độ, xi măng
nở làm tăng thể tích, các cốt thép trong bê tông sẽ ngăn cản sự dãn nở của xi măng,
kết quả là trong bê tông có một lực nén khoảng 600-700Mpa.
Ngời ta có thể sử dụng loại xi măng đặc biệt cho sự trơng nở này. Song, thực tế
cũng có thể biến xi măng Pooclăng thông thờng thành loại xi măng đặc biệt này
bằng cách trộn thêm phụ gia aluminat và thạch cao. Loại xi măng trơng nở tự tạo
ứng suất trớc này dùng để chế tạo các kết cấu nh bể chứa, cầu tàu, cọc, dầm,
panen mái che cho nhà công nghiệp. Phơng pháp này còn gọi là phơng pháp hoá
học để tạo ƯLT.
1.4.3.2 Dùng kích ép ngoài để tạo ứng suất trớc:
Khác với 2 phơng pháp căng trớc và căng sau, kích đặt ở 2 đầu kết cấu không
dùng để kéo căng cốt thép ra mà dùng để ép chặt cấu kiện bê tông lại, cáp hoặc cốt
thép đợc neo vào các gối tựa. Sau khi bỏ kích ra, tạo ra trờng ƯLT luôn đợc duy
trì trong kết cấu.
Hình 1.13 Sơ đồ tạo ứng ƯLT bằng kích ép ngoài [3]
1 Cấu kiện BTCT ƯLT; 2 Kích; 3 Bệ tỳ
1.5 Vật liệu sử dụng cho bê tông ứng suất trớc [3]
1.5.1 Bê tông cờng độ cao
Bê tông ứng suất trớc yêu cầu sử dụng bê tông đạt cờng độ chịu nén cao trong
thời gian ngắn với cờng độ chịu kéo tơng đối cao hơn so với bê tông thông
thờng, độ co ngót thấp, tính từ biến thấp nhất và giá trị mô đun đàn hồi lớn. Theo
tiêu chuẩn n Độ IS:1343-1980, cờng độ chịu nén của khối lập phơng tại 28 ngày
tuổi là 40Mpa đối với cấu kiện căng trớc và 30Mpa đối với cấu kiện căng sau. Theo
tiêu chuẩn ACI318, bê tông đạt cờng độ chịu nén tại 28 ngày tuổi từ 27.58 đến

68.95 Mpa.
1.5.2 Thép cờng độ cao
24
Thép ứng suất trớc có thể là sợi, cáp hoặc thanh thép hợp kim.
- Thép sợi sử dụng cho bê tông ƯLT nói chung tuân theo tiêu chuẩn ASTM A421.
Sợi thép đợc quấn thành cuộn và đợc cắt và lắp ở nhà máy hay tại hiện trờng.
Trớc khi thi công, sợi thép cần đợc vệ sinh bề mặt để tăng lực dính kết với bê
tông.
- Cáp ứng suất trớc phổ biến nhất là loại cáp 7 sợi, có cờng độ chịu kéo tới hạn
fpu là 1720Mpa và 1860Mpa, kết dính hoặc không kết dính.
Hiện nay, ngoài loại cáp đơn 7 sợi còn có loại cáp bao gồm nhiều cáp đơn kết hợp
với nhau . Loại cáp này có u điểm là mỏng, nhẹ và dẻo.
- Thép thanh sử dụng cho bê tông ƯLT tuân theo tiêu chuẩn ASTM A-322 và A29,
với yêu cầu có ứng suất phá hoại đạt tới 90% cờng độ giới hạn. Mặc dù cờng
độ giới hạn thực tế thờng đạt tới 1100 MPa, nhng giá trị tiêu chuẩn nhỏ nhất
thờng lấy là 1000 MPa. Hầu hết các tiêu chuẩn thờng đa ra giới hạn chảy nhỏ
nhất là 896 Mpa mặc dù giá trị thực tế còn cao hơn. Độ dãn dài nhỏ nhất tại lúc
phá hoại ở vị trí chiều dài bằng 20 lần đờng kính là 4%, với độ giảm nhỏ nhất
của tiết diện tại lúc phá hoại là 25%.
Hình 1.14 Hình dạng thép cờng độ cao [3]
25
Bảng 1.1 Một số đặc tính của cáp ứng suất trớc [3]
EN318 hoặc ASTMA416 EN318 hoặc ASTMA416
BS5896 super Grade 270 BS5896 super Grade 270
mm 12.9 12.7 15.7 15.2
mm2 100 98.7 150 140
kg/m 0.785 0.775 1.18 1.1
Mpa 1580 1670 1500 1670
Mpa 1860 1860 1770 1860
kN 186 183.7 265 260.7

GPa
%
13mm
Loại cáp
15mm
195
2.5
Cờng độ chịu kéo
Tải trọng phá hoại nhỏ nhất
Mô đun đàn hồi
Độ dãn dài
Đờng kính danh nghĩa
Diện tích danh định
Khối lợng danh định
Cờng độ chịu cắt
1.5.3 Các vật liệu khác
Ngoài hai vật liệu chính là bê tông cờng độ cao và thép cờng độ cao còn có
một số vật liệu khác.
1.5.3.1 ng gen
Đối với bê tông ƯLT căng sau dính kết thì cần đặt sẵn ống gen trong bê tông. Có
hai loại ống gen thờng dùng:
- Loại bằng tôn mỏng 0,2-0,3mm có pha trì để giảm ma sát cuộn mép và cuốn theo
kiểu xoắn ruột gà .
- ng gen bằng các loại ống kim loại, ống tròn trơn có bề dày 2-4mm.
Yêu cầu ống gen là phải chống thấm tốt để giữ cho nớc xi măng không thấm vào
ống trong quá trình đổ bê tông và bảo vệ cáp, ống phải bền không bị h hỏng biến
dạng trong quá trình thi công. Tuy nhiên, ống lại phải mềm để đặt cong theo thiết kế
và ma sát giữa ống gen với cáp không đợc quá lớn.
26
H×nh 1.15 H×nh d¹ng mét sè èng gen (t¸c gi¶ su tÇm)

B¶ng 1.2 Mét sè tiÕt diÖn èng gen (t¸c gi¶ su tÇm)
27
1.5.3.2 Vữa phụt
Sau khi căng cáp và neo, cần lấp đầy kẽ hở trong ống gen bằng vữa xi măng. Vữa
đợc phụt vào ống gen dới áp lực 6atm. Cờng độ vữa sau 7 ngày ít nhất phải đạt
2000Mpa.
Bảng 1.3 Một số đặc tính của vữa bơm (tác giả su tầm)
1.5.3.3 Neo
Neo đợc thiết kế để cố định cáp ở cả hai đầu cáp. Đối với cáp không dài lắm
(dới 30m), có thể bố trí một đầu neo cố định và một đầu neo công tác. Khi cáp quá
dài thì bố trí neo công tác tạo ƯLT ở cả hai đầu để tránh tổn hao ứng suất do ma sát.
Cấu tạo neo đơn giản, cáp cần phải dài quá đầu neo một đoạn và sẽ đợc cắt ngắn
sau khi truyền lực ứng suất. Hiện nay neo công tác đợc sử dụng phổ biến nhất là hệ
neo Freyssinet dùng nêm hình côn để kẹp chặt sợi cáp. Neo bao gồm bản đệm bằng
thép có lỗ để cáp luồn qua, nêm hình côn và lò xo để tránh ứng suất cục bộ trong bê
tông vùng neo. Nêm hình côn sẽ tự động dịch chuyển về phía bản đệm để khoá cáp
và có tác dụng nh một bộ phận truyền ứng suất tự động. Neo đợc chế tạo để thuận
lợi cho việc đo độ dãn dài của cáp và gia tải ƯLT.
28
H×nh 1.16 H×nh d¹ng ®Çu neo sèng (t¸c gi¶ su tÇm)
H×nh 1.17 H×nh d¹ng ®Çu neo chÕt (t¸c gi¶ su tÇm)
29
B¶ng 1.4 Mét sè kÝch thíc ®Çu neo sèng (t¸c gi¶ su tÇm)
30
1.6 Thiết bị sử dụng tạo ứng suất trớc [3]
Hệ thống tạo ƯLT bao gồm hai khối neo đặt cách nhau một khoảng cách nào đó,
thép ƯLT đợc căng giữa hai khối neo này trớc khi đổ bê tông, lực căng đợc tạo
bởi các kích thuỷ lực hoặc kích vít lớn.
Các thiết bị cần thiết đối với phơng pháp căng sau bao gồm:
Bảng 1.5 Các thiết bị cần thiết đối với phơng pháp căng sau có bám dính (tác giả

su tầm)
TT
Tên thiết bị
Đơn vị
Số lợng
1
Máy cắt cáp các loại
Cái
2
Máy ép neo
Bộ
3
Máy bơm dầu thủy lực
Cái
4
Kích thuỷ lực
Cái
5
Máy nén khí
Cái
6
Dụng cụ cầm tay các loại
Bộ
7
Máy bơm vữa
Bộ
8
Máy trộn vữa
Bộ
9

Đồng hồ đo áp lực với độ chính xác cấp
1,5
Cái
10
Thớc đo trị dãn dài
Cái
11
Thớc dây các loại: 5m, 10m, 30m,
Cái
12
Tang tở cáp
Cái
31
H×nh 1.18 H×nh d¹ng kÝch kÐo (t¸c gi¶ su tÇm)
H×nh 1.19 H×nh d¹ng tang të c¸p (t¸c gi¶ su tÇm)
H×nh 1.20 H×nh d¹ng m¸y Ðp ®Çu neo chÕt (t¸c gi¶ su tÇm)
32
H×nh 1.21 H×nh d¹ng m¸y b¬m thñy lùc (t¸c gi¶ su tÇm)
H×nh 1.22 H×nh d¹ng m¸y b¬m v÷a (t¸c gi¶ su tÇm)