Bài giảng học phần Bê tông cốt thép ứng lực trước Phần 1 - ThS. Tăng Văn Lâm

B
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
BÀI GI
ẢNG HỌC PHẦN
BÊ TÔNG C
ỐT THÉP
ỨNG LỰC TR
Ư
ỚC
CHUYÊN NGÀNH : XÂY D
ỰNG
DÂN D
ỤNG VÀ
CÔNG NGHI
ỆP
S
Ố
TÍN CH
Ỉ
: 02
NGƯ
ỜI BIÊN SOẠN
: ThS. TĂNG VĂN LÂM
B
Ộ MÔN
: K
Ỹ THUẬT XÂY DỰNG

HÀ N
ỘI, THÁNG 05 NĂM 2012
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 1
M
ỤC LỤC
N
ội dung Trang
M
ục lục
1
Chương 1 Đại c
ương về bê tông cốt thép ứng lực trước
3
1.1. Khái ni
ệm
3
1.2. L
ịch sử ra đời của bê tông cốt thép ứng lực trước
4
1.2.1. Quá trình phát tri
ể
n c

ủa vật liệu bê tông
ứng lực tr
ước
5
1.3. Nguyên lý làm việc 6
1.4. Phân loại kết cấu bê tông ứng lực trước 8
1.4.1. Theo th
ời điểm căng thép ứng lực tr
ước
8
1.4.2. Theo v
ị trí đặt thép ứng lực tr
ước:
12
1.4.3. Theo đ
ặc điểm thép ứng lực tr
ước:
13
1.4.4. Theo cách đ
ặt thép ứng lực tr
ước tro
ng c
ấu kiện:
13
1.4.5. Theo hình d
ạng cấu kiện ứng lực tr
ước:
13
1.4.6. Theo m
ức độ hạn chế ứng suất kéo trong cấu kiện:

13
1.5. M
ột số công nghệ khác tạo ứng lực tr
ước
14
1.5.1. S
ử dụng xi măng nở tạo ứng lực tr
ước trong bê tông
14
1.5.2. Dùng kích ép ngoài đ
ể tạo ứng lực tr
ước
14
1.6. Ưu – khuy
ết điểm của b
ê tông cốt thép ứng lực trước
14
1.6.1. Ưu đi
ểm
14
1.6.2. Như
ợc điểm
16
1.6.3. Các giai đo
ạn chịu tải của b
ê tông cốt thép ứng lực trước
16
1.6.4. Phương pháp gây
ứng lực tr
ước trong kết cấu bê tông

16
1.6.5. Ph
ạm vi ứng dụng
16
Chương 2 V
ật liệu v
à cấu tạo
18
2.1. V
ật liệu chết tạo
18
2.1.1. Bê tông cư
ờng độ cao
18
2.1.2. V
ữa
20
2.1.3.
Ống gen
21
2.1.4. Thép
ứng lực trước
21
2.2. H
ệ thống căng trước và thiết bị
24
2.2.1. Đ
ịnh nghĩa
24
2.2.2. Các giai đoạn căng tr

ước
25
2.2.3. Ưu đi
ểm và nhược điểm của phương pháp căng trước
26
2.2.4. Thi
ết bị căng trước
26
2.3. Phương pháp căng sau (căng trên bê tông) 28
2.3.1. Đ
ịnh nghĩa
28
2.3.2. Các giai đo
ạn căng sau
29
2.3.3. Ưu khuy
ết điểm của phương pháp căng sau
30
2.3.4. Thi
ết bị căng sau
30
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 2

Chương 3 Các ch
ỉ dẫn tính toán cơ bản
32
3.1. M
ở đầu
32
3.2. Tr
ị số ứng suất trong cốt thép và tr
ong bê tông 33
3.3. S
ự hao ứng suất trong kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước
34
3.3.1. Đ
ịnh nghĩa
34
3.3.2. Phân lo
ại
35
3.4. Tính toán ch
ịu kéo trung tâm
39
3.4.1. Các giai đo
ạn của trạng
thái
ứng suất
39
3.4.2. Tính toán cấu kiện chịu kéo trung tâm. 42
3.5. C
ấu kiện chịu uốn
43

3.5.1. Các giai đoạn của trạng thái ứng suất 43
3.5.2. Tính toán c
ấu kiện chịu uốn
45
Chương 4 Các phương pháp tính toán sàn bê tông
ứng lực trước
48
4.1. Các quan ni
ệm phân tích kết cấu b
ê tông ứng lực trước
48
4.1.1. Quan ni
ệ
m th
ứ nhất
48
4.1.2. Quan ni
ệm thứ hai
48
4.1.3. Quan ni
ệm thứ ba
48
4.2. Các phương pháp tính toán n
ội lực trong s
àn phẳng
51
4.2.1. Phương pháp phân ph
ối trực tiếp
51
4.2.2. Phương pháp khung tương đương 54

4.2.3. Phương pháp ph
ần tử hữu hạn
56
4.3. Thi
ết kế s
àn bê tông ứng lực trước với lưới cột đều đặn
57
4.4. Mô hình cáp trong ph
ương pháp cân b
ằng tải trọng
63
4.5. Thi
ết kế s
àn bê tông ứng lực trước với lưới cột ngẫu nhiên
64
4.5.1. Quy trình thi
ết kế
66
Chương 5 Thí d
ụ tính toán
68
Thí d
ụ nh
ư sau:
68
5.1. V
ật liệu
68
5.2. Ti
ết diện các cấu kiện

68
5.3. T
ải trọng t
ác d
ụng lên sàn
69
5.4. Tính hao
ứng suất
69
5.5. Hình d
ạng cáp
69
5.6. Ki
ểm tra ứng suất trong sàn
72
5.6.1. Lúc buông neo 72
5.6.2. Trong giai đo
ạn sử dụng
74
5.6.3. Đ
ặt cốt thép thường
76
5.6.4. Ki
ểm tra khả năng chịu lực
76
5.6.5. Ki
ểm tra độ võng
77
Tài li
ệu tham khảo…………………………………………….………….… ….

77
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 3
Chương 1 Đ
ẠI CƯ
ƠNG V
Ề BÊ TÔNG CỐT THÉP ỨNG
L
ỰC TR
Ư
ỚC
1.1. Khái ni
ệm
Trên d
ầm một nhịp, ta đặt vào một lực nén tr
ư
ớc N (Hình 1
.1.a) và t
ải trọng sử
d
ụng
P (Hình 1.1.b). Dư
ới tác dụng củ

a t
ải trọng
P, ở v
ùng d
ư
ới của dầm xuất hiện
ứng suất kéo. Nhưng do
ảnh hư
ởng của lực nén trư
ớc
N, trong vùng dư
ới đó lại suất
hiện ứng suất nén. Ứng suất nén trước này sẽ triệt tiêu hoặc làm giảm ứng xuất kéo
do t
ải trọng sử dụng
P gây ra. Đ
ể cho dầm
không b
ị nứt, ứng xuất tổng cộng trong
vùng dư
ới không đ
ư
ợc v
ượt quá cư
ờng độ bị kéo R
k
c
ủa
bê tông.
a) Khi ch

ịu lực nén N đặt ở đầu dầm; b) khi chịu tải trọng sử dụng P
Hình 1.1. S
ự làm việc của dầm bê tông cốt thép
Đ
ể tạo ra lực nén
trư
ớc
N đó, người ta căng cốt thép rồi gắn chặt nó v
ào bê tông
thông qua l
ực dính hoặc neo. Nhờ tính chất đ
àn hồi, cốt thép có xu hư
ớng co lại v
à
s
ẽ tạo nên lực nén tr
ư
ớc
N. Như trước khi tải trọng sử dụng P, C
ốt thép đã bị căng
trư
ớc còn bê tông t
hì
đã bị nén tr
ư
ớc.
K
ết cấu b
ê tông cốt thép ứng lực trước, còn gọi là
k

ết cấu b
ê tông cốt thép
ứng
l
ực trước
, hay bê tông ti
ền áp, hoặc
bê tông d
ự ứng lực
(tên g
ọi Hán Việt) là kết cấu
bê tông c
ốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thé
p
ứng
l
ực
trư
ớc
và s
ức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những biến dạng ngược với khi
ch
ịu tải, ở ngay tr
ước khi chịu tải. Nhờ đó những kết cấu bê tông này có khả năng
ch
ịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông thông thường, hoặc vượt được những n
h
ịp
hay kh
ẩu độ lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép thông thường

Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 4
1.2. L
ịch sử ra đời của bê tông cốt thép ứng lực trước
 Các phương pháp truy
ền thống tạo ứng lực tr
ước cho các kết cấu thông dụng:
thùng l
ều gỗ, thùng rượu gỗ.
Đai dây song gi
ằng quanh thùng lều gỗ
Đai thép gi
ằng quanh thùng rượu gỗ
Hình 1.2. Ứng lực tr
ư
ớc của một số dụng cụ

Bê tông c
ốt thép ứng lực trước trong thời kỳ sơ khởi
Hình 1.3. Bê tông ứng suất lực trước thế kỷ 19
 Bê tông c
ốt thép ứng lực tr
ước ở thời kỳ

sơ khai đ
ã
được nghiên cứu từ thế
k
ỷ 19, tuy nhiêu các kết quả thu được không hoàn toàn thành công. Điều đó được
th
ể hiện qua các hiện t
ượng:
+ Kh
ả năng chịu lực của cấu kiện n
ày giảm theo thời gian.
+ Co ngót và t
ừ biến của bê tông làm giảm hiệu quả của
ứng lực tr
ước.
 Gi
ải pháp khắc phục các nhược điểm trên là:
+ Dùng thép cư
ờng độ cao để làm cốt thép ứng lực trước.
+ Dùng bê tông cư
ờng độ
cao

I HC M
-
A CHT
KHOA XY D
NG
B
mụn k thut xõy dng

Trang 5
1.2.1. Quỏ trỡnh phỏt tri
n ca vt liu bờ tụng ct thộp ng lc trc
L
ch s phỏt trin v vt liờu bờ tụng v kt
c
u bờ tụng ct thộp ng lc trc

c s lc qua cỏc mc thi gian tiờu biu nh sau:
1824: Aspdin (Anh) nh
n bng sỏng ch xi mng Portland.
1857: Monier (Phỏp) ó ng dng si thộp trong kt cu bờ tụng.
1926: Freyssinet (Phỏp)
ng dng si thộp cng

cao ng
l
c
tr
c trong
k
t cu b
ờ tụng v phỏt trin cụng ngh ch to
bờ tụng c
t thộp
ng lc tr

c, ụng

c xem l Cha ca

bờ tụng c
t thộp ng lc trc
.
1938: Hoyer (
c) phỏt trin ph
ng phỏp
cng tr
c (pre
-tensioning
method).
1940: Magnel (B
) phỏt trin ph
ng phỏp
cng sau (post-tensioning
method).
1952: Hi
p hi quc t B
ờ tụng ng lc trc (International Federation for
Prestressing - FIP)
c thnh lp chõu u.
1954: Vi
n bờ tụng ỳc sn ng lc trc (Precast/Prestressed Concret
e
Institute - PCI)
c th
nh lp M.
Hỡnh 1.4. Bc chõn dung ca Eugene Freyssinet
Vật liệu chịu
nén
Vật liệu chịu

kéo
Vật liệu chịu
kéo + nén
Đá, gạch
Tre, dây thừng
Gỗ
Bê tông
thờng (NSC)
Thép thanh,
thép sợi
Thép hình
Phối hợp thụ động
Bê tông cốt
thép thờng
Bê tông cờng
độ cao (HSC)
Phối hợp chủ động
Bê tông cốt thép
ứng lực trớc
Thép cờng
độ cao (HSS)
S
1.1.
Ti
n trỡnh phỏt trin ca vt liu bờ tụng ct thộp ng
l
c
tr
c
Đ

ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 6

K
ết cấu Bê tông cốt thép có hai khuyết điểm cơ bản:
- Không th
ể tránh được
s
ự xuất hiện khe nứt khi tải trọng
q tác dụng vào k
ết
c
ấu
l
ớn đáng kể.
- Tr
ọng l
ượng bản thân rất lớn (g >> p), kích thước của kết cấu lớn.
Hình 1.5. Khuy
ết điểm của kết cấu bê tông cốt thép
a- Khi ch
ịu lực nén đặt ở đầu dầm.
b- Khi chịu tải trọng sử dụng P
Hình 1.6. S

ự làm việc của dầm bê tông cốt thép
Đ
ể khắc phục khuyết điểm của kết cấu
bê tông c
ốt thép
:
- T
ạo ra lực nén N ở hai đầu dầm trong quá tránh chế tạo dầm.
- Duy trì l
ực nén N trong quá tr
ình sử dụng dầm để hạn chế nứt bê tông vùng
kéo.T
ừ hướng suy nghĩ đó vật liệu bê tông cốt thép ứng lực trước đã được ra đời, để
khác kh
ắc phục các nh
ược điểm đó của kết cấu bê cốt thép.
1.3. Nguyên lý làm vi
ệc
Bê tông thư
ờng có c
ường độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén. Đó là
nhân t
ố dẫn đến vi
ệc xuất hiện một loại vật liệu hỗn hợp l
à “bê tông cốt thép”.
Vi
ệc xuất hiện sớm của các vết nứt trong bê tông cốt thép do biến dạng không
tương thích gi
ữa thép v
à bê tông là điểm khởi đầu cho việc xuất hiện một loại vật

li
ệu mới là “bê tông ứng
l
ực
trư
ớc
”. Vi
ệc tạo ra một ứng suất nén cố định cho một
v
ật liệu chịu nén tốt nh
ưng chịu kéo kém như bê tông sẽ làm tăng đáng kể khả năng
ch
ịu kéo vì ứng suất kéo xảy ra sau khi ứng suất nén đã bị vô hiệu.
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 7
1- Kết cấu chịu lực phân bố đều, 2- Biến dạng của kết cấu bê tông cốt thép thường
3- Kéo căng c
ốt thép cường độ cao; 4
- Buông c
ốt thép ứng lực trước
5- Bi
ến dạng của
bê tông c

ốt thép
ứng lực tr
ước;
6- T
ải trọng tác dụng v
ào
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ư
ớc
Hình 1.7. Bê tông c
ốt thép ứng lực tr
ước
S
ự khác nhau cơ bản giữa bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước là ở chỗ:
 Trong khi bê tông c
ốt thép chỉ
là s
ự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và cốt
thép đ
ể chúng c
ùng làm việc một cách bị động thì bê tông ứng lực trước là sự kết
h
ợp một cách tích cực, có chủ ý giữa bê tông cường độ cao và cốt thép cường độ
cao.
 Trong c
ấu kiện bê tông ứng lực trước, người t
a đ
ặt vào một lực nén trước tạo

b
ởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đ
àn hồi, cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo nên lực
nén trước, lực nén trước này gây nên ứng suất nén trước trong bê tông và sẽ triệt
tiêu hay làm gi
ảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây
ra, do v
ậy l
àm tăng khả
năng ch
ịu kéo của bê tông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt.
 S
ự kết hợp rất hiệu quả đó đ
ã tận dụng được các tính chất đặc thù của hai
lo
ại vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi và cường độ chịu kéo cao thì bê
tông là v
ật liệu d
òn và có cường độ chịu kéo rất nhỏ so với cường độ chịu nén của
nó. Như v
ậy ứng lực trước chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các
ứng suất tạm thời nhằm tăng c
ường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử
d
ụng khác nhau.
Chính vì v
ậy bê tông ứng lực trước đã trở thành một sự kết hợp lý
tư
ởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cường độ cao.
 C

ốt thép trong bê tông, là cốt thép cường độ cao, được kéo căng ra bằng
máy
kéo
ứng
l
ực
trư
ớc
, đ
ạt tới một giá trị
ứng suất nh
ất định, được thiết kế trước
, n
ằm
trong giới hạn đàn hồi của nó, trước khi các kết cấu bê tông cốt thép này chịu tải.
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 8
 L
ực căng cốt thép này
làm cho k
ết cấu bê tông biến dạng ngược với biến
d
ạng do tải trọng gây ra sau n

ày khi kết cấu làm việc. Nhờ đó, kết cấu bê tông cốt
thép
ứng
l
ực
trư
ớc có thể chịu tải trọng lớn gần gấp đôi so với kết cấu này, khi
không căng c
ốt thép ứng
l
ực
trư
ớc. (Khi chị
u t
ải trọng b
ình thường, biến dạng do tải
tr
ọng gây ra chỉ đủ để triệt tiêu biến dạng do căng trước, kết cấu trở lại hình dạng
ban đ
ầu tr
ước khi căng, giống như không hề chịu tải gì.)
Hình 1.8. Máy kéo
ứng
l
ực
trư
ớc loại đ
ơn cáp
 Ở kết cấu b
ê tông cốt thép thông thường, thì cốt thép cùng với vật liệu bê

tông ch
ỉ thực sự l
àm việc (có ứng suất) khi có sự t
ác d
ụng của
t
ải trọng
. Còn
ở kết
cấu ứng lực trước, trước khi đưa vào chịu tải thì kết cấu đã có trong nó một phần
ứng suất ng
ư
ợc rồi. Cốt lõi của việc
k
ết cấu b
ê tông ứng
l
ực
trư
ớc có khả năng chịu
t
ải rất lớn là nhờ việc tạo ra các biến dạng ngược với khi làm việc bình thường.
Vi
ệc sử dụng vật liệu c
ơ tính cao như: cốt thép cường độ cao, bê tông mác cao chỉ
là đi
ều kiện phụ trợ để tăng khả năng chịu
t
ải của kết cấu bê tông
ứng lực tr

ước
.
1.4. Phân lo
ại kết cấu b
ê tông
ứng lực tr
ư
ớc
1.4.1. Theo thời điểm căng thép ứng lực trước
 Phương pháp căng trư
ớc
 Phương pháp căng sau.
a) Bê tông ứng lực trước căng trước
C
ốt thép
ứng lực tr
ư
ớc
đư
ợc kéo căng ra tr
ước trên bệ
khuôn đúc bê tông trư
ớc
khi ch
ế tạo kết cấu bê tông (như căng dây đàn). Sau đó kết cấu bê tông được đúc
bình th
ư
ờng với cốt thép
ứng lực tr
ư

ớc
như k
ết cấu b
ê
tông c
ốt thép thông th
ường.
Đ
ến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được
ứng lực
trư
ớc
, thì ti
ến h
ành cắt cốt thép rời ra khỏi bệ căng. Do tính đàn hồi cao của cốt
thép, nó có xu hư
ớng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thé
p. Nh
ờ lực bám dính
gi
ữa bê tông và cốt thép
ứng lực tr
ước
, bi
ến dạng này được chuyển hóa thành biến
d
ạng vồng ngược của kết cấu bê tông so với phương biến dạng khi kết cấu bê tông
ch
ịu tải trọng. Phương pháp này tạo kết cấu
ứng lực tr

ước
nh
ờ lực bám dính
gi
ữa bê
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 9
tông và c
ốt thép, và được gọi là phương pháp căng trước vì cốt thép được căng
trư
ớc cả khi kết cấu bê tông được hình thành và đạt tới cường độ thiết kế.
Phương pháp này, c
ần có một bệ căng cố định nên thích hợp cho việc chế tạo các
k
ết cấu bê tông
ứng lực tr
ước
đúc s
ẵn trong các nhà máy bê tông đúc sẵn.
 Trư
ớc khi buông cốt thép ứng lực trước
 Sau khi buông c
ốt thép ứng lực trước

1- C
ốt thép ứng lực trước; 2
- B
ệ căng; 3
- Ván khuôn;
4- Thi
ết bị kéo thép; 5
- Thi
ết bị cố định thép.
Hình 1.9. Sơ đ
ồ phương pháp căng trước
 Ưu đi
ểm của ph
ương pháp căng trước là có thể phân bố lực nén đều đặn
trong c
ấu kiện dựa trên
l
ực bán dính trên suốt chiều dài cốt thép nên ít có rủi ro do
t
ổn hao
ứng lực tr
ư
ớc
.
 Nhược điểm của phương pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp.
b) Bê tông ứng lực tr
ư
ớc
căng sau
Phương pháp này thư

ờng sử dụng cho kết cấu bê tông đổ tại chỗ. Trước hết đặt
thép
ứng lực tr
ước và cốt thép thông thường rồi đổ bê tông. Khi bê tông đạt đến
cư
ờng độ nhất định thì tiến hành căng cốt t
hép v
ới ứng suất quy định. Sau khi căng
xong, c
ốt thép ứng lực tr
ước được neo chặt vào đầu cấu kiện, thông qua các neo đó,
c
ấu kiện sẽ bị nén bằng lực đã dùng khi kéo căng cốt thép. Trong phương pháp căng
sau, k
ết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước được ch
ia làm 2 lo
ại:
Trong quá trình c
ăng
Sau khi căng
1- C
ốt thép ứng lực tr
ước; 2
- C
ấu kiện b
ê tông cốt thép;
3- ống r
ãnh; 4
- Thi
ết bị kích; 5

- Neo.
Hình 1.10. Sơ đ
ồ phương pháp căng sau
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 10

Bê tông ứng lực tr
ước
căng sau d
ạng không liên kết đầu neo
Hình 1.11. Cáp
ứng lực trước không dính
 Đây là lo
ại kết cấu
ứng lực tr
ư
ớc
đư
ợc thi công căng cốt thép sau khi h
ình
thành kết cấu nhưng trước khi chịu tải và sử dụng phản lực đầu neo hình côn tại các
đ
ầu của cốt thép

ứng lực tr
ư
ớc
đ
ể truyền áp lực ép m
ặt sang đầu kết cấu b
ê tông
(gây ứng lực tr
ước
). Phương pháp này, không dùng l
ực bám dính giữa bê tông và
c
ốt thép để tạo
ứng lực tr
ư
ớc
, nên còn g
ọi l
à
ứng lực tr
ư
ớc
căng sau không bám
dính (k
ết cấu bê tông ứng lực trước dùng cáp không dính kết).
C
ốt thép
đư
ợc lồng trong ống bao có chứa mỡ bảo quản chống gỉ, và được đặt
bình th

ư
ờng vào trong khuôn đúc bê tông mà chưa được căng trước. Sau đó, đổ bê
tông vào khuôn bình th
ường như chế tạo kết cấu bê tông cốt thép thông thường.
Đ
ến khi kết cấu b
ê tông cốt thép
đ
ạt c
ường độ nhất định đủ để chịu được ứng lực
căng thì mới tiến hành căng cốt thép ứng lực trước. Cốt thép được kéo căng cốt thép
d
ần dần bằng máy kéo
ứng lực tr
ư
ớc
đ
ến giá trị ứng suất thiết kế, nh
ưng vẫn nằm
trong gi
ới hạn đàn hồi của cốt thép
ứng lực trư
ớc
. Sau m
ỗi hành trình kéo thép, cốt
thép l
ại đ
ược buông ra khỏi máy kéo, lúc đó cốt thép có xu hướng co lại vì tính đàn
h
ồi. Nhưng do các đầu cốt thép (một trong hai hay cả hai đầu) được giữ lại bởi neo

3 lá hình côn n
ằm trong hốc neo h
ình côn bằng thép
b
ịt ở hai đầu kết cấu b
ê tông,
mà bi
ến dạng đàn hồi này của cốt thép được chuyển thành phản lực đầu neo dạng áp
l
ực ép mặt của má côn thép truyền sang đầu kết cấu bê tông (tạo ra
ứng lực tr
ước
).
Nh
ờ đó kết cấu bê tông được uốn vồng ngược với khi làm việc.
Khi đ
ạt đến
ứng lực
trư
ớc
thi
ết kế thì mới cho kết cấu chịu tải trọng (cho làm việc).
C
ốt thép
ứng lực tr
ước
có th
ể là dạng thanh, dạng sợi cáp hay bó cáp. Mỗi sợi cốt
thép ứng lực tr
ước

đư
ợc tự do chuyển động trong lòng ống bao bằng nhựa có mỡ
bôi trơn, mà không ti
ếp xúc với bê tông. Giữa bê tông và cốt thép không hề có lực
bám dính.
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 11
 Phương pháp này thu
ận lợi cho việc thi công tại hiện trường. Ứng dụng cho
các k
ết cấu b
ê tông cốt thép
ứng lực tr
ư
ớc
đ
ổ tại chỗ. Tuy vậy, nh
ược điểm của
phương pháp này là chỉ dựa v
ào các đầu neo để giữ
ứng lực tr
ước
. N

ếu các đầu neo
này b
ị hỏng th
ì
ứng lực tr
ư
ớc
trong c
ốt thép sẽ mất, kết cấu trở th
ành kết cấu bê
tông thông thư
ờng, không đảm bảo chịu lực nữa.

Bê tông ứng lực tr
ước
căng sau d
ạng liên kết
Hình 1.12. Neo 3 lá đ
ể kẹp cáp
ứng
l
ực trước
trong h
ốc neo
1-ống gen; 2- bó cáp; 3- l
ỗ phụt vữa
Hình 1.13. C
ấu tạo cáp dạng liên kết
Đây là d
ạng kết

c
ấu
ứng lực tr
ước
căng sau, s
ử dụng cả lực bám dính giữa cốt
thép ứng lực tr
ư
ớc
v
ới kết cấu b
ê tông, lẫn phản lực ép mặt đầu neo để giữ
ứng lực
trư
ớc
. Lo
ại này còn gọi là kết cấu bê tông
ứng lực tr
ước
căng sau có bám dính.
C
ốt thép đ
ược đặt trong ống bao.
Ống bao bằng nhựa, nhôm hay thép đ
ư
ợc đặt
trong k
ết cấu bê tông.
Ti
ến hành tạo kết cấu bê tông cốt thép

ứng lực tr
ước
căng sau như d
ạng không
liên k
ết. Nhưng sau khi căng cốt thép đến ứng suất thiết kế, thì tiến hành bơm (hồ)
v
ữa xi măng với áp lực cao v
ào trong lòng các
ống bao để vừa tạo lớp vữa bảo vệ
cốt thép vừa tạo môi trường truyền ứng lực bằng lực bám dính giữa cốt thép với vữa
xi măng đông k
ết, ống bao và kết cấu bê tông bên ngoài.
Vi
ệc kiểm tra độ đầy chặt vữa xi măng trong ống bao được tiến hàn
h nh
ờ có
các đ
ầu ống kiểm tra cắm vào trong ống bao. Bơm vữa áp lực cao tới khi phun đầy
v
ữa ra các đầu thăm này có thể biết vữa đã chứa đầy trong ống cáp đến đoạn nào
c
ủa kết cấu.
Hình 1.14. Bơm v
ữa xi măng
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D

ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 12
Sau khi căng cáp
ứng lực tr
ước xong thì bắ
t đ
ầu b
ơm vưa, vữa được bơm
vào g
ồm xi măng với một số phụ gia hóa học, trong đó chủ yếu là phụ gia hóa
d
ẻo v
à phụ gia trương nở. Vữa được bơm từ đầu này và tràn lên đầu bên kia.
Sau khi th
ấy vữa tràn lên đầu bên kia thì dùng túi nilông đóng chèn vào bịt l
ỗ,
bó cáp đ
ã
được bơm vữa xi măng.
Hình 1.15. Khoan t
ạo lỗ khi ống bị tắc.
Trong trư
ờng hợp, quá tr
ình bơm vữa gặp sự cố tắc ống
gel. Khi đó, v
ữa xi
măng s
ẽ không bơm qua tới đầu bên kia được. Cách xử lý trong trường hợp này là

ph
ải khoan ở giữa đ
ường
bơm
ống để tạo lỗ v
à vữa sẽ tràn lên theo lỗ này, có nghĩa
là
ống này phải bơm thành 2 lần ở 2 phía.
Đây là d
ạng kết cấu bê tông
ứng lực tr
ước
căng sau c
ải tiến
, có nhi
ều ưu điểm
.
Áp dụng cho kết cấu đúc tại chỗ tại hiện trường, mà ít gặp rủi ro do tổn ha o ứng lực
trư
ớc
t
ại đầu neo.
1.4.2. Theo v
ị trí đặt thép ứng lực trước:

 Bê tông c
ốt thép ứng lực tr
ước một phương
(d
ầm, s

àn 1 phương, cọc ly tâm)
 Bê tông c
ố
t thép
ứng lực trước hai phương (sàn 2 phương).
Hình 1.16. C
ấu tạo cốt thép ứng lực trước trong bê tông
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 13
1.4.3. Theo đ
ặc điểm thép
ứng lực tr
ước
:
 Bê tông c
ốt thép ứng lực tr
ước có cốt thép cường độ cao dạng thanh.
 Bê tông c
ốt thép ứng lực trước có cốt thép cường độ cao dạng
s
ợi, cáp,
 Bê tông c
ốt thép ứng lực tr

ước có cốt thép cường độ cao dạng
bó cáp.
 Thanh (bar)
 S
ợi (wire)
 Cáp (strand)
 Ống cáp (tendon)
 Bó cáp (cable)
 L
ớp vữa mỏng
(grout)
 Ống gen (Duct)
Hình 1.17. Các lo
ại thép cường độ cao
1.4.4. Theo cách đ
ặt thép
ứng lực tr
ước
trong c
ấu kiện:
 Bê tông c
ốt thép ứng lực trước có cốt thép cường độ cao
căng trong
 Bê tông c
ốt thép ứng lực tr
ước có cốt thép cường độ cao căng
ngoài.
Căng trong
Căng ngoài
Hình 1.18. Cách đ

ặt cốt thép ứng lực trước trong kết cấu
1.4.5. Theo hình d
ạng cấu kiện
ứng lực tr
ư
ớc
:
 Bê tông c
ốt thép ứng lực trước có cốt thép cường độ cao
th
ẳng
.
 Bê tông c
ốt thép ứng lực trước có cốt thép cường độ cao căng
hình tròn.
1.4.6. Theo m
ức độ hạn chế ứng suất kéo trong cấu kiện:
 ACI 318-2008: lo
ại U (không nứt); loại T (trung gian); loại C (cho phép nứt)
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 14
 BS 8110-1997: lo
ại 1 (không ứng suất

kéo); lo
ại 2 (kh
ông n
ứt); loại 3 (cho
phép n
ứt)
1.5. M
ột số công nghệ khác tạo
ứng lực tr
ước
Ngoài 2 phương pháp căng trư
ớc v
à căng sau, trong bê tông cốt thép
ứng lực
trư
ớc
còn s
ử dụng một số phương pháp sau:
1.5.1. Sử dụng xi măng nở tạo ứng lực trước trong bê tông
Theo phương pháp này, trong quá trình ninh kết và phát triển cường độ, xi
măng n
ở l
àm tăng thể tích, các cốt thép trong bê tông sẽ ngăn cản sự dãn nở của xi
măng, k
ết quả là trong bê tông có một lực nén khoảng 600
-700MPa.
Ngư
ời ta có thể sử dụng loại xi măng đặc biệt c
ho s
ự trương nở này. Song,

th
ực tế cũng có thể biến xi măng Pooclang thông th
ường thành loại xi măng đặc biệt
này b
ằng cách trộn thêm phụ gia aluminat và thạch cao. Loại xi măng trương nở tự
t
ạo
ứng lực tr
ư
ớc
này dùng đ
ể chế tạo các kết cấu nh
ư bể chứa, c
ầu t
àu, c
ọc, dầm,
panen mái che cho nhà công nghiệp. Phương pháp này còn gọi là phương pháp hoá
h
ọc để tạo ứng lực tr
ước.
1.5.2. Dùng kích ép ngoài đ
ể tạo
ứng lực tr
ước
Khác v
ới 2 ph
ương pháp căng trước và căng sau, kích đặt ở 2 đầu kết cấu
không dùng đ
ể kéo că
ng c

ốt thép ra mà dùng để ép chặt cấu kiện bê tông lại, cáp
ho
ặc cốt thép đ
ược neo vào các gối tựa. Sau khi bỏ kích ra, tạo ra trường ứng lực
trư
ớc luôn được duy trì trong kết cấu.
1- C
ấu kiện bê tông cốt thép ứng lực trước; 2
- Kích; 3- B
ệ tỳ
Hình 1.19. Sơ đ
ồ tạo ứng lực trước bằng kích ép ngoài
1.6. Ưu – khuy
ết điểm của
bê tông c
ốt thép
ứng lực trước
1.6.1. Ưu đi
ểm
1. C
ần thiết và có thể dùng đư
ợc thép cường độ cao
Trong bê tông c
ốt thép thư
ờng, không dùng được thép c
ư
ờng độ cao, v
ì những
khe n
ứt đầu tiê

n
ở bê tông sẽ xuất hiện khi ứng xuất trong cốt thép chịu kéo
qúa m
ới
ch
ỉ đạt giá trị từ 200 đến 300 k
G/cm
2
. Khi dùng thép cường độ cao ứng xuất trong
c
ốt thép chịu kéo có thể đạt tới trị số 10000 đến 12000
kG/cm
2
ho
ặc lớn hơn. Điều
đó làm xu
ất hiện các k
he n
ứt rất lớn, v
ượt quá giá trị giới hạn cho phép.
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 15
Trong bê tông c

ốt thép ứng lực tr
ước, do có thể khống chế sự xuất hiện khe
n
ứt bằng lực căng tr
ước của cốt thép n
ên cần thiết và có thể dùng đ
ược thép cường
đ
ộ cao. Kết quả là dùng ít thép hơn vào
kho
ảng 10 đến 80%.
Hi
ệu quả tiết kiệm thép thể hiện rõ nhất trong các cấu kiện có nhịp lớn, phải
d
ụng nhiều cốt chịu kéo nh
ư d
ầm, gi
àn, thanh kéo của vòm, c
ột điện, tường bể
ch
ứa, Xilo
(ti
ết kiệm 50
-80% thép). Trong các c
ấu kiện nhịp nhỏ, do cốt c
ấu tạo
chi
ếm tỉ lệ khá lớn n
ên tổng số thép tiết kiệm sẽ ít hơn (khoảng 15%).
Đ

ồng thời cũng cần l
ưu ý r
ằng giá th
ành của thép tăng chậm hơn c
ường độ của
nó. Do v
ậy dùng thép
cư
ờng
đ
ộ cao sẽ góp phần làm giảm giá thành công trình.
Hình 1.20. D
ầm cầu bằng bê tông cốt thép ứng lực trước
2. Có kh
ả năng chống nứt cao hơn
(do đó kh
ả năng ch
ống thấm tốt h
ơn)
Dùng bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ước
, ngư
ời
ta có th
ể tạo ra các cấu kiện không
xu
ất hiện các khe nứt trong vùng
bê tông ch

ịu kéo, hoặc hạn chế sự phát triển bề
r
ộng của khe nứt, khi chịu tải trọng sử dụng. Do đó
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ước
tỏ ra có nhiềuưuthế trong các kết cấu đòi hỏi phải có khả năng chống thấm cao như
ống dẫn có áp, bể chứa chất lỏng và ch
ất khí

3. Có đ
ộ cứng lớn hơn (
do đó có đ
ộ võng và biến dạng bé hơn)
Nh
ờ có độ cứng lớn, n
ên cấu kiện
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ư
ớc
có kích thớc
ti
ết diện ngang thanh mảnh hơn so với cấu k
i
ện
bê tông c
ốt thép

thư
ờng
khi có cùng
đi
ều kiện chịu lực
như nhau, vì v
ậy có thể d
ùng trong kết cấu nhịp lớn.
Ngoài các ưu đi
ểm c
ơ bản trên, kết cấu
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ư
ớc
còn có
m
ột số
ưu đi
ểm khác
như :
-Nh
ờ có tính chống nứt và độ cứng t
ốt n
ên tính chống mỏi của kết cấu
đư
ợc
nâng cao khi ch
ịu tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần.

-Nh
ờ có
ứng lực tr
ước
nên ph
ạm vi sử dụng kết cấu
bê tông c
ốt thép lắp ghép
và n
ửa lắp ghép
đư
ợc
m
ở rộng ra rất nhiều.
Ngư
ời
ta có th
ể sử dụng biện pháp
ứng
l
ực t
rư
ớc
đ
ể nối các mảnh rời của một kết cấu lại với nhau.
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D

ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 16
1.6.2. Nhược điểm
Ứng suất tr
ước
không nh
ững gây ra ứng suất nén mà còn có thể gây ra ứng suất
kéo
ở phía đối diện làm cho
bê tông có th
ể bị nứt.
Vi
ệc chế tạo
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ước
c
ần phải có thi
ết bị đặc biệt, có
công nhân lành ngh
ề v
à có sự kiểm soát chặt chẽ về kỹthuật, nếu không sẽ có thể
làm m
ất
ứng lực tr
ước
do tu

ột neo, do mất lực dính. Việc bảo đảm an toàn lao động
c
ũng phải đặc biệt
lưu ý.
1.6.3. Các giai đo
ạn chịu tải của
bê tông c
ốt thép
ứng l
ực trước
1. Giai đo
ạn ban đầu: được chia làm hai giai đoạn nhỏ:
 Giai đo
ạn căng thép
ứng lực tr
ước
(tensioning)
 Giai đo
ạn truyền ứng lực trước vào bê tông
(transfer)
2. Giai đo
ạn trung gian: bao gồm cả vận chuyển v
à lắp đặt cấu kiện ứng lực
trư
ớc.
3. Giai đoạn làm việc: chia làm hai giai đoạn nhỏ:
 Giai đo
ạn vận h
ành (service load).
 Giai đo

ạn cực hạn (ultimate load).
1.6.4. Các phương pháp gây
ứng lực trước trong kết cấu bê tông
 Phương pháp căng trư
ớc
– căng trên b
ệ.
 Phương pháp căng sau – căng trên c
ấu kiện.
 Các phương pháp căng c
ốt thép.
+ Căng cơ h
ọc.
+ Căng nhi
ệt điện.
+ Căng cơ, nhi
ệt điện.
1.6.5. Ph
ạm vi ứng dụng
Bê tông c
ốt thép ứng lực trước được
dùng ph
ổ biến t
ại m
ột số
công trình xây
d
ựng nh
ư
sau:

 Xây d
ựng dân dụng, công nghiệp.
 Công trình c
ầu, hầm.
 Công trình biển.
 Công trình th
ủy lợi.
 Các công trình ng
ầm.
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 17
Hình 1.21. Ứng dụng của b
ê tông c
ốt thép ứng lực trước
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 18

Chương 2 V
ẬT LIỆU VÀ CẤU TẠO
2.1. V
ật liệu
ch
ết tạo
2.1.1. Bê tông cư
ờng độ cao
Bê tông dùng trong c
ấu kiện
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ước
là bê tông nặng có
mác l
ớn hơn hoặc bằng 20
. Vi
ệc lựa chọn mác
bê tông ph
ụ thuộc vào dạng, loại và
đư
ờng
kính c
ủa cốt thép căng, cũng
như ph
ụ thuộc vào việc có dùng neo hay không
dùng neo.
Ví d
ụ

: Nếu d
ùng s
ợi thép có
đư
ờng
kính không l
ớn h
ơn
5 thì Mác thi
ết kế của
bê tông l
ấy không nhỏ hơn 25
, còn n
ếu sợi thép có
đư
ờng
kính không nh
ỏ hơn F6
thì mác thi
ết kế của
bê tông l
ấy không nhỏ hơn 40
.
Ngoài ra vi
ệc lựa chọn mác
bê tông còn ph
ụ thuộc vào
cư
ờng
đ

ộ mà nó cần
ph
ải có khi bắt đầu gây
ứng lực tr
ước
, c
ũng
như vào lo
ại tải trọng tác dụng lên cấu
ki
ện. Thông
thư
ờng
, v
ới kết cấu n
h
ịp lớn dầm, dàn
nên dùng bê tông mác 40 ho
ặc
50, còn
đối với kết cấu có nhịp thông
thư
ờng
như panen, xà g
ỗ
nên dùng bê tông
mác 30 ho
ặc 35
.
Theo tiêu chu

ẩn Ấn Độ IS:1343
-1980, cư
ờng
đ
ộ chịu nén của khối lập phương
t
ại 28 ng
ày tuổi là 40MPa đối với cấu kiện căng trước và 30MPa đối với cấu kiện
căng sau. Theo tiêu chu
ẩn ACI
-318, bê tông đ
ạt cường độ chịu nén tại 28 ngày tuổi
t
ừ 27.58 đến 68.95 MPa.
Hình 2.1. Bê tông sỏi
Hình 2.2. Bê tông đá dăm
2.1.1.1. Đặc tính yêu cầu của bê tông ứng lực trước
Bê tông dùng trong k
ết cấu
bê tông c
ốt thép ứng lực tr
ước
ph
ải có chất l
ượng
cao, v
ới các đặc tính yêu cầu cơ bản như sau:
1. Cư
ờng độ cao với tỷ số X/N thấp.
Đ

ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 19
2. B
ền vững môi trường sử
d
ụng, độ thấm nước nhỏ, lượng xi măng tối thiểu và
phương pháp ch
ế tạo, dưỡng hộ tốt.
3. Co ngót và t
ừ biến thấp nhất bằng cách giới hạn h
àm lượng xi măng, sử dụng
các lo
ại phụ gia khoáng siêu mịn và phụ gia hóa học.
4. Tính công tác t
ốt, có thể thi công b
ằng nhiều ph
ương pháp khác nhau.
Nói chung:
 Bê tông căng sau có cường độ nén tối thiểu ở 28 ngày C28/C35: f’
c
≥28 MPa.
 Bê tông căng trư
ớc có cường độ nén tối thiểu 28 ngày C32/C40: f’
c

≥32MPa.
 Bê tông
ở giai đoạn nén tr
ước (transfer) có cường độ tối thiể
u 25 MPa.
2.1.1.2.
Ứng suất cho phép trong bê tông theo tiêu chuẩn ACI 318
-2002
Ứng suất cho phép trong b
ê tông đư
ợc quy định và khống chế tuỳ theo từng
tiêu chuẩn. Theo tiêu chuẩn ACI 318-2002 được quy định như sau:

Ứng suất trong b
ê tông ngay sau khi
truy
ền lực
ứng lực tr
ước
(trư
ớc khi xảy
ra t
ổn hao ứng suất) không đ
ược vượt quá các giá trị sau:
+
Ứng suất nén lớn nhất: 0.60f
ci
’.
+
Ứng suất kéo tại 2 đầu mút của cấu kiện có gối tựa đơn giản: 0.5

+
Ứng suất kéo tại các vị trí khác: 0.25
N
ếu
ứng suất kéo v
ượt quá các giá trị trên thì cần bố trí thêm thép chịu kéo
(thép thư
ờng hoặc thép
ứng lực tr
ư
ớc
) vào vùng ch
ịu kéo để chịu tổng lực kéo trong
bê tông đư
ợc tính toán với giả thiết tiết diện không bị nứt.

Ứng suất ứng với tải trọng l
àm việc
(sau khi đ
ã xảy ra tổn hao ứng suất)
+
Ứng suất nén lớn nhất do tải trọng d
ài hạn: 0.45f
c
’.
+
Ứng suất nén lớn nhất do tổng tải trọng: 0.60f
c
’.
+

Ứng suất kéo lớn nhất với tiết diện không cho phép nứt: 0.5
+
Ứng suất kéo lớn nhất với tiết diện cho
phép n
ứt:
Ứng suất có thể v
ượt quá ứng suất cho phép nếu phân tích và kiểm tra chứng tỏ
đư
ợc kết cấu không bị h
ư hỏng.
2.1.1.3. Mô đun đàn h
ồi của bê tông
Đ
ặc tr
ưng ứng suất
- bi
ến dạng của b
ê tông khi chịu nén không phải là tuyến
tính nhưng v
ới tải
tr
ọng không vượt quá 30% cường độ phá hoại thì có thể giả thiết
bi
ến dạng l
à tuyến tính. Cần xác định đặc tính biến dạng của bê tông dưới tác dụng
c
ủa tải trọng ngắn hạn và tải trọng dài hạn để xác định cường độ chịu uốn và mô
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ

ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 20
đun đàn h
ồi, từ đó tính toán
đ
ộ võng của cấu kiện
ứng lực tr
ước
. Mô đun đàn h
ồi
c
ủa bê tông tăng lên cùng với cường độ chịu nén trung bình của bê tông nhưng với
t
ốc độ chậm hơn. Theo tiêu chuẩn ACI 318
-2002, mô đun đàn h
ồi của bê tông:
E
c
=4730 (MPa).
2.1.2. V
ữa
V
ữa d
ùng để lấp các khe th
i công, các m
ối nối của cấu kiện ghép, để l

àm lớp
b
ảo vệ cốt thép và bả
o v
ệ các neo, phải có mác từ 15
tr
ở lên. Vữa dùng để bơm vào
các
ống r
ã
nh ph
ải có mác không nhỏ h
ơn 30
và ph
ải dễ
ch
ảy, ít co ngót.
Hình 2.3. V
ữa cường độ cao, độ dẻo lớn
B
ảng 2.1.
Độ bền tối thiểu của b
ê tông
ứng lực trước (theo TCXDVN: 356
-2005)
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D

ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 21
2.1.3. Ống gen
Đ
ối với bê tông
ứng lực tr
ước
căng sau có dính k
ết thì cần đặt sẵn ống gen
trong k
ết cấu bê tông.
Có 2 lo
ại ống gen thường dùng:
- Lo
ại bằng tôn mỏng 0,2
– 0,3mm có pha chì
đ
ể l
àm giảm ma sát cuộn mép và
cu
ốn theo kiểu xoắn ruột g
à.
- Ống gen bằng các loại ống kim loại, ống tròn trơn có bề dày 2 - 4mm.
Yêu c
ầu ống gen là phải chống thấm tốt để giữ cho nước xi măng không thấm
vào
ống trong quá trình đổ bê tông và bảo vệ cá
p,

ống phải bền không bị hư hỏng
bi
ến dạng trong quá trình thi công. Tuy nhiên, ống lại phải mềm để đặt cong theo
thi
ết kế và ma sát giữa ống gen với cáp không Được quá lớn.
1- Ống gen; 2- bó cáp; 3- l
ỗ phụt vữa
Hình 2.4. C
ấu tạo ống gen
2.1.4. Thép ứng lực trư
ớc
Trong c
ấu kiện
bê tông c
ốt thép
ứng lực tr
ước
c
ần dùng thép
cư
ờng
đ
ộ cao, bởi
vì trong quá trình ch
ế tạo và sử dụng một phần ứng suất căng ban đầu bị mất đi. Tốt
nh
ất là dùng sợi thép
cư
ờng
đ

ộ cao.
Nhưng vì đư
ờng
kính s
ợi thép quá bé(3
÷ 8
mm) nên s
ố l
ợng thép trong cấu kiện khá nhiều, do đó gây khó khăn cho việc boó trí
chúng.
Đ
ể khắc phục
nhược điểm n
ày,
ngư
ời
ta thư
ờng
dùng bó b
ện dây thừng hoặc
các bó s
ợi không bện (Hình 7). Loại bó bện dây thừng,
thư
ờng
đư
ợc
ch
ế tạo từ các
s
ợi có

đư
ờng
kính từ 1,5 đến 5 mm. Loại các bó sợi thép không bện, thư
ờng
g
ồm
nhi
ều sợi thép đặt song song với nhau theo chu vi vòng tròn và tựa các đoạn lò so
đ
ặt cách nhau khoảng một mét. Số sợi trong một bó phụ thuộc vào số chêm trên
kích (m
ỗi chêm giữ
đư
ợc
hai s
ợi).
Ngư
ờ
i ta thư
ờng
dùng bó có 12, 18 và 24 s
ợi.
Hình 2.5. S
ợi cáp bện
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG

B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 22
a)Thép b
ện
; b) Bó s
ợi không bện
; c) Bó s
ợi gồm sáu dây thép bện, mỗi dây bảy sợi
1- Sợi thép 5; 2- sợi thép  1quấn ngoài bó sợi ; 3- Thành ống rãnh, 4 - cấu kiện.
Hình 2.6. Các ch
ế phẩm sợi thép

Đ
ặc tính y
êu cầu của cốt thép ứng lực trước
1. Cư
ờng độ kéo cao.
2. Đ
ộ dẻo lớn, ít bị ăn mòn.
3. D
ễ uốn, tại các điểm uốn (harping point) và gần vùng neo.
4. Lực dính bám với bê tông cao, đặc biệt cho kết cấu căng trước.
5. S
ự chùng ứng
su
ất thấp, để giảm tổn hao ứng suất trong thép.

+ Ứng suất ban đầu khi căng thép ứng lực tr
ước

:

+ Ứng suất ngay sau khi cắt thép ứng lực tr
ư
ớc
(transfer):

+ Ứng suất tại đầu neo sau khi cắt thép ứng lực trước:
Hình 2.7. Ứng suất và bi
ến dạng của cốt thép ứng lực trước
ACI 318 - 08
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng
Trang 23
B
ảng
2.2. Đ
ộ bền tối thiểu của thép thanh ứng lực trước
(theo TCXDV: 356-2005)
B
ảng 2.
3. Đ
ộ bền tối thiểu của thép sợi ứng lực trước (theo TCXDVN: 356
- 2005)

B
ảng 2.
4. Đặc tính của thép ứng lực tr
ư
ớc
trong k
ết
c
ấu cầu
(22TCN: 272 - 05)
Chú ý:
o Cáp ứng lực trước thông thường có giới hạn chảy: f
py
= 85% f
pu
o Cáp ứng lực tr
ước
chùng
ứng suất thấpcó giới hạn chảy: f
py
= 90% f
pu
Đ
ẠI HỌC MỎ
- Đ
ỊA CHẤT
KHOA XÂY D
ỰNG
B
ộ môn kỹ thuật xây dựng

Trang 24

Cáp
ứng lực trước không dính
Hình 2.8. Cáp
ứng lực tr
ước không dính
2.2. H
ệ thống căng tr
ư
ớc và thiết bị
2.2.1. Đ
ịnh nghĩa
C
ốt thép
ứng lực tr
ước
đư
ợc neo một đầu cố định vào bệ còn đầu kia được kéo
ra v
ới lực kéo
N (Hình 2.1.a). D
ước tác dụng của lực kéo
N, c
ốt thép được kéo
trong gi
ới hạn đàn hồi và sẽ giãn dài ra một đoạn D
1
, tương
ứng với các ứn

g su
ất
xu
ất hiện trong cốt thép, điểm B của thanh được dịch chuyển sang điểm
B
1
, khi đó,
đ
ầu c
òn lại của cốt thép được cố định nốt vào bệ.
Ti
ếp đó, đặt các cốt thép thông th
ường khác rồi đổ bê tông. Đợi cho bê tông
đông c
ứng và đạt được cần thiết R
n
thì th
ả các cốt thép
ứng lực tr
ước
r
ời khỏi bệ
(g
ọi l
à buông cốt thép). Như
m
ột l
ò so bị kéo căng, các cốt thép này có su hướng co
ngắn lại à thông qua lực đính giữa nó với bê tông trên suốt chiều dài của cấu kiện,
c

ấu kiện sẽ bị nén với giá trị bằng lực
N đ
ã
dùng khi kéo c
ốt thép (H
ình 2b).
a- Trư
ớc
khi buông c
ốt thép;
b- Sau khi buông c
ốt thép
ứng lực tr
ước
1- C
ốt thép ứng lực trước; 2
-B
ệ căng; 3
- Ván khuôn; 4- Thi
ết bị kéo thép;
5- Thi
ết bị cố định cốt thép ứng lực trước; 6
- Tr
ục trung tâm.
Hình 2.9. Sơ đ
ồ phương pháp căng trước