Công nghệ xây dựng luôn không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu của xã hội và sự phát triển của ngành công nghiệp xây dựng.
Một trong những công nghệ đột phá trong lĩnh vực này là bê tông dự ứng lực, một giải pháp hiệu quả và tiết kiệm nguyên liệu so với bê tông cốt thép truyền thống. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về công nghệ bê tông dự ứng lực, bao gồm ưu điểm và nhược điểm, cũng như các ứng dụng phổ biến của nó trong ngành xây dựng.
Bê Tông Dự Ứng Lực Là Gì?
Bê tông dự ứng lực, còn gọi là bê tông cốt thép ứng lực trước, là một công nghệ kết cấu sử dụng ứng suất trước với cường độ rất căng của cốt thép. Đây là sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép cường độ cao, cho phép chúng ta tận dụng tối đa ưu điểm của cả hai vật liệu.
Phân Loại Bê Tông Dự Ứng Lực
Hiện nay, có hai loại chính của bê tông dự ứng lực: căng trước và căng sau.
Bê Tông Dự Ứng Lực Căng Trước
Bê tông được đúc tại nhà máy hoặc bãi đúc, sau đó cáp dự ứng lực sẽ được kéo để tạo ứng suất trước. Khi cần sử dụng, các thành phần này sẽ được chở tới công trường và lắp ghép.
- Ưu điểm: Chất lượng tốt, tiến độ nhanh hơn [đặc biệt khi sản xuất hàng loạt].
- Khuyết điểm: Chi phí vận chuyển cao, mối nối cần kiểm tra kỹ.
Bê Tông Dự Ứng Lực Căng Sau
Bê tông được đúc tại hiện trường, và cáp dự ứng lực được kéo trên công trình.
- Ưu điểm: Tiết kiệm thời gian và chi phí vận chuyển.
- Khuyết điểm: Cần kiểm soát kỹ càng chất lượng, tốc độ thi công chậm hơn.
Nguyên Lý Làm Việc của Bê Tông Dự ứng Lực
Cốt thép cường độ cao được kéo căng trước để tạo ứng suất trước. Khi ứng suất này đạt giá trị cần thiết và nằm trong khoảng đàn hồi, quá trình kéo căng sẽ dừng lại. Cốt thép sau đó sẽ chịu tải và chịu sức nén, tạo ra một kết cấu có khả năng chịu tải gấp nhiều lần so với bê tông truyền thống.
Ứng Dụng của Bê Tông Dự ứng Lực
Bê tông dự ứng lực được sử dụng phổ biến trong xây dựng các tòa nhà cao tầng, nhà xưởng công nghiệp, và nhiều công trình dân dụng và công nghiệp khác.
Ưu Điểm Nổi Bật Của Bê Tông Dự Ứng Lực
Ứng Dụng Rộng Rãi
Công nghệ bê tông dự ứng lực có thể áp dụng trong nhiều loại công trình khác nhau, từ nhà cao tầng đến công trình công nghiệp và dân dụng.
Tiết Kiệm Thời Gian
Công nghệ này giúp tiết kiệm thời gian thi công, do quá trình tháo dỡ cốp pha diễn ra nhanh hơn. Điều này giúp tăng tốc tiến độ xây dựng và giảm thời gian hoàn thành dự án.
Tiết Kiệm Nguyên Liệu và Chi Phí
Bê tông dự ứng lực tiết kiệm nguyên liệu và giảm chi phí xây dựng. Sử dụng ít bê tông hơn, nhưng vẫn đảm bảo độ mạnh và đàn hồi của kết cấu.
Độ Cứng Khung Sàn Cao
Bê tông ứng lực có độ cứng khung sàn cao hơn nhiều so với bê tông truyền thống. Điều này giúp xây dựng các công trình với sự ổn định và an toàn tốt hơn.
Tuy nhiên, công nghệ bê tông dự ứng lực cũng có nhược điểm, như yêu cầu kỹ thuật cao và đội ngũ thi công có kinh nghiệm. Công trình sử dụng công nghệ này thường cần sự tư vấn từ các chuyên gia và đội ngũ quản lý có chuyên môn.
Bê tông cốt thép là một sản phẩm không thể thiếu được của kỹ thuật xây dựng. Một trong những phát minh lớn trong kỹ thuật xây dựng ở thế kỷ 20 chính là bê tông ứng lực trước. Nó được ứng dụng rộng rãi tại hầu hết các nước tiến tiến trên thế giới từ hơn 50 năm nay.
- Lịch sử hình thành bê tông dự ứng lực
Người sáng tạo ra công nghệ bê tông ứng lực trước là ông Eugene Freyssinet, một kỹ sư người Pháp.
Năm 1928, Ông là người đã bắt đầu sử dụng các sợi thép cường độ cao để nén bê tông. Các thử nghiệm trước đó về việc chế tạo bê tông dự ứng lực bằng cốt thép cường độ thường đã không thành công.
Ông Eugene Freyssinet người phát minh công nghệ bê tông dự ứng lực
Nguyên nhân là, sau khi được nén trước, bê tông tiếp tục co ngắn lại theo thời gian do từ biến và co ngót. Tổng hợp từ biến và co ngót có thể phát sinh một biến dạng co khoảng 1‰. Cốt thép thường, do có cường độ thấp nên, không thể được kéo để tạo dự ứng lực với biến dạng giãn lớn hơn 1,5‰.
Như vậy, trong các lần thử ban đầu để tạo dự ứng lực trong bê tông. 2/3 dự ứng lực trong cốt thép đã bị mất do từ biến và co ngót. Ngược lại, các sợi thép cường độ cao có thể được kéo đến biến dạng bằng khoảng 7‰ khi tạo dự ứng lực, ngay cả khi bị mất đi 1‰ , vẫn còn lại 6/7 dự ứng lực.
Để giảm mất mát do từ biến và co ngót và để có thể tạo ra dự ứng lực nén ở mức cao. Freyssinet khuyên không chỉ nên dùng cốt thép cường độ cao mà cả bê tông cường độ cao.
II. Sự phát triển công nghệ bê tông dự ứng lực trên thế giới.
1. Các nước 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.
Công trình cầu đường sử dụng bê tông dự ứng lực trước [ nguồn internet]
2. Ở Mỹ.
Các công trình tại Mỹ rất chú trọng ứng dụng bê tông dự ứng lực 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.
Tòa nhà Santa Maria được hoàn thành vào năm 1997 [ nguồn internet]
3. Các nước 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.
MahaNakhon là tòa nhà cao nhất Thái Lan, vừa được đưa vào sử dụng cuối tháng 8/2016 ở khu Silom [Sathon], trung tâm thủ đô Bangkok [ nguồn internet]
4. Ở Việt Nam.
Năm 1973 công trình khách sạn Thắng Lợi, quả tặng của dân Cuba. Đây là dãy nhà đầu tiền được sử dựng kết cấu bê tông dự ứng lực trước lắp ghép tại Việt Nam.Các tấm sàn, tấm tường, đều dùng bê tông ứng lực trước được đúc sẵn tại Cuba và chuyên chở một quãng đường nữa vòng trái đất để lắp ghép trên mặt nước Hồ Tây mọng mở ở Hà Nội trong những năm đất nước còn chiến tranh.
Khách sạn Thắng Lợi [ nguồn internet]
Khách sạn Thắng Lợi [ nguồn internet]
Trước đây một vài dự án nhà cao tầng ở Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh do các công ty nước ngoài thiết kế kết cấu sàn bê tông dự ứng lực trước căng sau. Từ những năm 1995 công trình Nhà Điều hành Đại học Quốc Gia Hà Nội lần đầu tiên được thiết kế, giám sát và thi công thành công tòa nhà 9 tầng sàn phẳng không dầm bê tông ứng lực theo công nghệ căng sau, đánh dấu sự phát triển mới trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam.
.jpg]
Nhà Điều hành Đại học Quốc Gia Hà Nội [ nguồn internet]
. Từ những năm 80 thế kỷ trước đến nay, công nghệ dự ứng lực trước đã du nhập vào Việt Nam và phát triển khá nhanh chóng và trình độ tiên tiến thế giới.
Các cầu bắc qua sông lớn như sống Gianh, sông Tiền, sông Hậu và cầu Bãi Cháy, trừ nhịp giữa dùng kết cấu dây văng, các nhịp còn lại đều dùng bê tông ứng lực trước.
Cầu Cần Thơ hoàn thành vào năm 2010 [ nguồn internet]
Cho đến nay nhiều nhà cao tầng , các công trình công nghiệp, công trình công cộng đã và đang được các đơn vị thiết kế xây dựng trong nước sử dụng công nghệ bê tông ứng lực trước ngày càng hiệu quả.Điển hình là công trình trung tâm thương mại hàng hải quốc tế 21 tầng trong đó có 2 tầng hầm với tổng diện tích trên 10.000m2
Trung tâm thông tin thương mai Hàng hải Quốc tế [ nguồn internet]
Có thể nói hệ sàn bê tông sự ứng lực đã và đang là một nhu cầu không thể thiếu trong xây dựng các nhà cao tầng tại các đô và thành phố lớn tại Việt Nam.
Hy vọng bài viết trên sẽ hưu ích cho các bạn muốn tìm hiểu về sự hình thành và phát triển công nghệ bê tông dự ứng lực trước.
Các bạn có thế góp ý kiến bình luận của mình ở dưới mỗi bài viết trở nên hoàn thiện hơn.
Tình hình dịch bệnh Covid 19 đang diễn biến hết sức phức tạ, số lượng ca nhiễm từng ngày vẫn tăng cao và chưa có dấu hiệu dừng lại, việc di chuyển...
Bê tông cốt thép ứng lực trước là gì?
Kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước, còn gọi là kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước, hay bê tông tiền áp, hoặc bê tông dự ứng lực [tên gọi Hán-Việt], là kết cấu bê tông cốt thép sử dụng sự kết hợp ứng lực căng rất cao của cốt thép ứng suất trước và sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những biến ...
Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước là gì?
Cọc ly tâm hay cọc ly tâm ứng lực trước là loại cọc có tiết diện tròn, hình trụ rỗng được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, sau đó được đưa vào lò hơi ở nhiệt độ 96 độ C. Phần cốt thép của loại cọc này được cấu tạo từ sợi cáp kéo căng ứng lực.
Ép trước cọc bê tông cốt thép là gì?
1. Ép cọc trước bê tông cốt thép là gì? Ép cọc trước bê tông là phương pháp tiến hành thi công ép các cọc bê tông cốt thép trước khi xây móng hoặc thực hiện đồng thời với việc đổ móng. Việc ép trước cọc bê tông có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác, đem lại hiệu quả thi công cao về mọi mặt.
Cọc bê tông cốt thép là gì?
Cọc bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng kết hợp của hai loại vật liệu là bê tông và thép. Sự kết hợp này đem lại nhiều ưu điểm nổi bật cho cọc bê tông cốt thép. Vì thép và bê tông có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nhau, do đó tránh được sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường.