Slide bài giảng cấu tạo bê tông cốt thép ứng lực trước

Chương
6

CẤU t¹o bª t«ng cèt thÐp øng lùc
tríc


§1. Khái niệm
1. Thực chất của bê tông cốt thép ứng lực trước
- Là loại cấu kiện mà khi chế tạo người ta căng cốt thép, nhờ tính chất đàn hồi cốt thép, nó
co lại gây nên lực nén trước trong vùng bê tông sẽ chịu kéo do tác dụng của tải trọng



2. u, nhc im
a. u im:
- Cho phép sử dụng thép cờng
độ cao
- Tăng khả năng chống thấm
- Tăng độ cứng của kết cấu, cho phép cấu tạo những kết
cấu
ợt nhịp
lớn thanh:
-Tiếtvkiệm
thép
+ Thép thanh tiết kiệm tb 30%
+ Dùng thép cờng độ cao tiết kiệm 45%
- Tính chống mỏi kết cấu tăng (tăng khả năng chịu tảI
Trọng
lập lại)mở rộng khả Năng cấu tạo các kết cấu lắp
- Cho phép

ghép
b. Nhc
im:
- D mất an toàn do tuột neo hoặc mất lực dính hoặc buông cốt
thép
đột
- Thiết
kế,ngột
thi công phức tạp, thiết bị đặc biệt, giám sát kỹ thuật
chặt
- Gâychẽ
Ư/s cục bộ lớn tại vị trí neo
- Có thể làm cho BT ở phía đối diện bị nứt


Đ2. Phng phỏp gõy ng lc trc
1. Phng phỏp nhit in
Dùng dòng điện làm nóng chảy và dãn nở côt thép sau đó neo chặt
vào bệ hoặc bê tông
Cng trớc

2. Phng phỏp cng c hc

Cng sau

a. Phng phỏp cng trc (cng trờn b)

- Bc 1: C nh 1 u cụt thộp vo b, kộo ct thộp trong giai on n hi, ri c
nh nt u kia vo b.
- Bc 2: lp t ct thộp thng #, ghộp coppha v bờ tụng

- Bc 3: ch BT cng R0 = 80%Rb neo v buụng cụt thộp
Phm vi s dng: Cu kin thng (x g, panen, sn xut nhiu cu kin 1 lỳc)







b. Phương pháp căng sau
-Bước 1: - Lắp đặt cốt thép thường
- Lắp đặt các rãnh trong đó có đặt cốt thép ứng lực trước
- Đổ bê tông
- Bước 2: Chờ BT đạt cường độ R0 căng cốt thép, lắp neo và bơm vữa vào rãnh
để tạo lực dính
Phạm vi sử dụng:
Thích dụng với be tông toàn khối có hình dạng bất kỳ







§3. Các chỉ dẫn cơ bản về cấu tạo
1. Vật liệu
Bê tông: ≥ 200, chọn mác dựa trên cơ sở:
-Loại tải trọng tác dụng lên kết cấu
- Cường độ lúc buông cốt thép
- Có hay không sử dụng neo

- Loại và đường kính cốt thép (d < 5, > B20; d > 6, > B35)
- Nhịp của cấu kiện (Dầm, dàn nhịp lớn B30, B40; Panen, xà gồ B25, B30)
Vữa:
-Dùng chèn lấp các khe thi công và bảo vệ neo >B10
- Vữa bơm vào rãnh: >B25, rễ chảy và ít co ngót
Cốt thép:
-Thép thanh: CIV, AIV trở lên (Rs > 600Mpa)
- Sợi thép cường độ cao: bó sợi, bện kiểu dây thừng, Nhiều cáp bện kiểu dây thừng


2. Bố trí cốt thép
- Căng trước: như BTCT thường
- Căng sau:

AS

A'S

AH

AH

AH

AS

AS

b, 5cm
b

b/2, 6cm

D>32
>D

.

>2cm

b

.

>8

D<32

>2cm

>D


- Mở rộng tiết diện

d = 3÷6

thanh gi»ng

( 6 ÷ 15cm)

c

b
a≤
3
b
c≤
4

( 4,5 ÷ 10cm)

( CI , CII , CIII )

>4 l í i

AH
a

a
s>20d

a


§4. Nguyên tắc tính toán
1. Nguyên tắc
Kc BTCT ULT tính theo 2 nhóm TTGH
1.1. TTGH thứ nhất:
- Tính theo cường độ trong gđ sd

- Tính theo ổn định
- Tính theo cường độ trong giai đoạn chế tạo
- Tính toán cường độ khi buông cốt thép
- Tính toán chịu ép cục bộ tại điểm neo
1.2. TTGH 2:
- Đk sd bình thường
- Kn chống nứt
- Biến dạng


2. Trị số US trong côt thép và bê tông
- σ0 và σ’0: trị số gh của ưs trong AH và A’H
- σHK và σ’HK: ưs khống chế trong AH và A’H tại thời điểm kết thúc căng (trên bệ) hoặc tại vị
trí đặt lực căng (trên BT)
- σbH và σ’bH: US trong BT ngang trọng tâm AH, A’H
- ΕH, ES, Eb: môdul đàn hồi của AH, AS, Ab

ns =

ES
Eb

nH =

EH
Eb

- Nếu US quá nhỏ thí không hiệu quả, quá lớn thì nhanh ở vào TTGH  Quy phạm:
C
C

- Thép thanh: 0,35 RH ≤ σ 0 ≤ 0,95 RH
C
C
- Sợi cường độ cao: 0,25 RH ≤ σ 0 ≤ 0,75 RH

 Khi căng trên bệ:

σ HK = σ 0 − σ neo − σ ms
σ 'HK = σ '0 −σ 'neo −σ 'ms

Khi căng trên BT:

σ HK = σ 0 − nH σ bH
σ 'HK = σ '0 −n'H σ 'bH


 mt: hs kể đến sai số của dụng cụ đo
mt = 0,9 nếu US giảm là bất lợi
mt = 1,1 nếu US tăng là bất lợi
mt = 1 khi tính toán tổn hao US trước hay mở rộng khe nứt và bd
- R0: cường độ khối vuông của BT lúc buông thép, để bd từ biến và tổn hao US trong thép
không quá lớn:
- R0 ≥

0,8R
140 kg/cm2
2000 kg/cm2 khi dùng dây cáp và thép ATIV

σ bH σ bH 
≤


R0  R0  gh


3. Các ƯS hao
- Sau 1 tg sd do nhiều nguyên nhân ƯS trong cốt ƯLT bị giảm
 Loại 1: Do tính chùng US của cốt thép ULT:

σ ch (kG/cm2):

US ban đầu trong thép ULT giảm trong khi chiều dài không đổi
- P2 gây ULT
- Loại CT
- σ0
Khi gây bằng P2 cơ học:



σ
- Thép sợi R cao: σ ch =  0,22 0 − 0,1σ 0
R


H

- Thép thanh: σ ch = ( 0,1σ 0 − 200)σ 0
Khi tính nếu σch < 0 lấy = 0



 Loại 2: Do t0 giữa thép và thiết bị σ nh (kg/cm2)
0
Khi đông cứng trong ĐK dưỡng hộ: σ nh = 1,25t

Khi ko đủ số liệu: t = 650C
Khi đông cứng trong Đk bình thường: σnh = 00C
 Loại 3: Do bd của neo và sự ép sát của các tấm đệm σ n (kg/cm2)

σn =

λ ( mm )
EH
L( mm )

Căng trước: L: k/c giữa 2 bệ
Căng sau: L: chiều dài CT nằm trong CK

λ: Tổng các biến dạng của neo, khe hở tại neo và sự ép sát các tấm đệm
λ: Số liệu thực nghiệm, nếu ko có lấy = 4mm (mỗi đầu 2mm)


 Loại 4: Do ms của CT và thành rãnh σ ms (kg/cm2)
Căng sau:

σ ms

1 

= σ 0 1 − ( kx + µθ ) 

 e


k – hs xét đến sự sai lêch của thành rãnh với TK (bảng-SGK)
µ– hs ms giữa thành ống và CT

x

θ– (Radian) tổng góc quay của trục thép
x (m) – chiều dài đoạn ống kể từ thiết bị căng gần nhất đến TD tính toán
Căng trước:

1 

σ ms = σ 0 1 − 0, 25θ 
 e


 Loại 5: Do từ biến nhanh ban đầu của BT σ tbn (kg/cm2)
Trong P2 căng trước, xảy ra khi buông CT để ép BT

σbtn , phụ thuộc vào ĐK đông cứng, σbH, R0, R

σ bH
σ
≤ a ⇒ σ tbn = 500 bH
R0
R0

σ


σ bH
> a ⇒ σ tbn = 500a.100b bH − a 
R0
 R0

a, b: hs phụ thuộc cấp độ bền BT; b ≥ B25  a=0,6 ; b = 1,5
σbH: phải kể đến các US hao: σch ; σnh ; σn ; σms

Khi

Khi

- Đv BT được dưỡng hộ nhiệt thì σtbn x 0,85