Những điều cần biết về bê tông ứng suất trước

Bê tông ứng suất trước là sự kết hợp một cách có hiệu quả khả năng của các vật liệu cường độ cao và tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất trước nhằm tăng cường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau, do vậy có nhiều ưu điểm so với bê tông cốt thép. Việc ứng dụng bê tông ứng suất trước vào các công trình xây dựng là rất cần thiết, đặc biệt là với các công trình nhịp lớn, chịu tải trọng nặng và các cấu kiện có độ mảnh cao.

Bê tông ứng suất trước là bê tông trong đó thông qua lực nén trước để tạo ra và phân bố một lượng ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng mong muốn ứng suất do tải trọng ngoài gây ra. Với các cấu kiện bê tông ứng suất trước, ứng suất thường được tạo ra bằng cách kéo trước thép cường độ cao.

Trong cấu kiện bê tông ứng suất trước, người ta đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép, nhờ tính đàn 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 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 phát triển của bê tông ứng suất trước trên thế giới

Nguyên lý gây ứng suất trước đã được ứng dụng trong thực tế từ hàng trăm năm nay. Khi chế tạo những thùng chứa chất lỏng như nước, rượu hay khi làm trống, các thanh gỗ phẳng hoặc cong được ghép lại thật khít nhờ những đai bằng dây thừng hay bằng kim loại. Nguyên lý này đã được P G. Jackson (Mỹ) đưa vào áp dụng thành công cho vòm gạch, đá, bê tông từ năm 1886. Tiếp theo K.During (Đức) đã tạo được ứng suất nén trong bản bê tông bằng việc căng trước cốt thép thường.

Trong những năm 1928-1929 kỹ sư nổi tiếng người Pháp E.Freyssinet đã lần đầu tiên chứng minh được có thể và cần sử dụng loại thép có cường độ cao để nâng cao lực gây ứng suất trước trong bê tông lên tới trên 400 kG/cm2.

Tại châu Âu kết cấu bê tông ứng suất trước phát triển nhanh chóng ở Pháp, Bỉ, Anh, Đức, Thụy Sỹ, Hà Lan. Trong gần 500 cầu được xây dựng ở Đức từ năm 1949 đến 1953 đã có 350 cầu dùng bê tông ứng suất trước. Tại Nga hiện nay các cấu kiện bê tông đúc sẵn như tấm sàn từ 6m, dầm, dàn khẩu độ 18m trở lên đều qui định dùng bê tông ứng suất trước. Tại Mỹ chú trọng ứng dụng bê tông ứng suất trước vào xây dựng các bể chứa nhiên liệu có dung tích từ 10000 m3 trở lên. Trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, sử dụng bê tông ứng suất trước cho phép tăng kích thước lưới cột, hoặc giảm chiều dày sàn, khối lượng thép cũng giảm đáng kể. Các ô sàn phẳng không dầm khẩu độ tới 15,6m mà chiều dày bê tông ứng suất trước đúc sẵn, mỗi tấm sàn phẳng có trọng lượng từ 300 tấn đến 800 tấn cũng được phổ biến ở châu Âu.

Ở châu Á, nhất là các nước có nền kinh tế phát triển như Trung Quốc, Hàn Quốc, Singapore, Thái Lan, Hồng Kông, … sử dụng các kết cấu bê tông ứng suất trước rất phổ biến, một phần nhờ đã sản xuất được các loại thép cường độ cao, các loại cáp ứng suất trước, các loại neo và phụ kiện kèm theo phù hợp với các tiêu chuẩn tiên tiến có giá thành hợp lý.

Việc ứng dụng bê tông ứng suất trước vào các công trình xây dựng là rất cần thiết

Ứng dụng của bê tông ứng suất trước ở Việt Nam

Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp kết cấu bê tông ứng suất trước được nghiên cứu ứng dụng trong việc chế tạo các hệ dầm nhỏ và panen. Kết cấu bê tông ứng suất trước căng sau đã được áp dụng cho hệ thống silô nhà máy xi măng Hoàng Thạch II, hệ thống silô nhà máy xi măng Sao Mai, hệ thống sàn toà tháp Sài Gòn, hệ thống sàn nhà 63 Lý Thái Tổ- Hà Nội, hệ thống sàn nhà Hotel lake view- Hà Nội.

Cho đến nay, hàng loạt các công trình đã áp dụng kết cấu sàn ứng suất trước ở các thành phố lớn như: Chung cư cao cấp 27 Huỳnh Thúc Kháng, Chung cư cao cấp 25 Láng Hạ, Chung cư cao cấp 98 Hoàng Quốc Việt, tháp đôi 191 Bà Triệu, Trung tâm bảo dưỡng TOYOTA Mỹ Đình, Trung tâm truyền số liệu VDC (Hà Nội), Khách sạn NOVOTEL (Đà Nẵng, Quảng Ninh), Trung tâm thương mại (Hải Dương). Chung cư Đất Phương Nam, Chung cư GreenBuiding, Chung cư ETOW2,…

VLXD.org (TH)