KẾT CẤU BÊTÔNG ỨNG SUẤT TRƯỚC
BÀI 3 :
ỨNG SUẤT TRƯỚC VÀ TỔN HAO ỨNG SUẤT TRƯỚC
3.1 KHÁI QUÁT CHUNG
Các giai đoạn chịu lực của kết cấu bê tông ứng suất trước:
1) GIAI ĐOẠN ĐẦU
Giai đoạn từ đầu đến khi kết thúc truyền ƯST. Bê tông chưa đạt cường độ thiết kế. Kết
cấu chưa chịu tải trọng sử dụng. Cốt thép căng chịu lực kéo lớn. Bê tông chịu ứng lực
lớn do ƯST gây ra.
Có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. 2
Bư
ớ
thé
p
c
ố
t
t
Bư
ớ
BT
n
ảnh
Bư
ớ

căng và
2
)Bi
ế
n d
ạ
g
.
c
ông và
d
h
ông ản
h
ế
n ƯS tr
o
yề
n ƯST
ế
n ƯS tr
o
ă
ng trướ
c
neo giữ
ạ
ng của
n
d

g
X
ẩ
y ra
b
hép căn
g
p
trên bệ
.
)
bi
ế
n d
ạ
g
. BT ch
ư
T
. (4) C
h
g
.
b
i
ế
n dạn
g
g
.

ệ
ảnh hư
ở
y
ra co n
g
ộ
giữa B
T
ừ
bi
ế
n
n

ùng ƯS
ở
ng d
ế
n
Ư
g
ót và t
ừ
T
và c
ố
t
n
hanh củ

T
Bư
ớ
dụn
g
Bư
ớ
BT
đ

b) Trườ
n

ớ
c 1: Thi
T
. Co ng
ó
ớ
c 2: Kéo
g
của lực
ớ
c 3: Tru
y
đư
ợc gâ
y
n
g hợp c

h
) Ma sát
.
(2)Bi
ế
n

B
ê tông
đ
h
ông ản
h
làm giả
m
dạng n
e
đư
ợc thi
c
h
hưởng
đ
m
ƯS tr
o
e
o làm gi
c
ông và

t t
h
đ
ược gâ
y
g
chịu tá
c
h
ép căn
g
3
y

c

g
.

4
2) GIAI ĐOẠN TRUNG GIAN:
Là giai đoạn kể từ sau giai đoạn đầu đến khi chịu tải sử dụng. Đã xuất hiện một phần
tổn hao. Kết cấu chịu tải trọng do vận chuyển, cẩu lắp.
Không có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. Xẩy ra từ biến và co ngót của
bêtông.

3) GIAI ĐOẠN SỬ DỤNG:
Giai đoạn sử dụng là giai đoạn kết cấu được đưa vào sử dụng. Đã xuất hiện các tổn
hao. Kết cấu chịu các tải trọng thiết kế.
Không có sự khác nhau giữa căng trước và căng sau. Từ biến và co ngót cuả BT tiếp

l
360
30p +=

l là chiều dài thanh cốt thép căng (khoảng cách giữa các mép ngoài của bệ căng), tính
bằng mm.
Trường hợp căng bằng thiết bị tự động thì giá trị 360 trong công thức được thay bằng 90.
Trong trường hợp không có số liệu về công nghệ chế tạo kết cấu, giá trị của
)(σσ
'
spsp
không
được lớn hơn 700MPa đối với cốt thép cán nóng, 550MPa đối với cốt thép tăng cường độ
bằng gia nhiệt. Đối với cốt thép sợi bị uốn cong, giá trị của
)(σσ
'
spsp
không được vượt quá
sers,
0,86R
.

6
3.2.2 Độ chính xác của giá trị ứng suất trước
Giá trị ứng suất trước khi đưa vào tính toán phải được nhân với hệ số độ chính xác
sp
γ
:
spsp
∆γ1γ ±=

sp
sp
≥
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=

n
p
là số thanh cốt thép căng trên tiết diện kết cấu.
Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định khi tính toán tổn hao ứng suất trước trong cốt
thép, cũng như khi tính theo điều kiện nứt và tính toán theo biến dạng đại lượng
sp
∆γ
lấy
giá trị
0∆γ
sp
=
.



y
s

σ
'
s
A'
s

σ
'
s
p
A'
s
p

σ
s
p
A
s
p

σ
s
A
s


spsp
'
ss
α,α,α,α
lần lượt là tỷ số giữa môđun đàn hồi của cốt thép tương
ứng và bêtông;
Các đại lượng
'
spsp
'
ss
A,A,A,A
lần lượt là diện tích cốt thép tương ứng như trên
hình.
Ảnh hưởng của cốt thép trong tiết diện quy đổi xem như không đáng kể khi tổng diện tích
cốt thép trên tiết diện nhỏ hơn 0,8%, trong trường hợp đó tiết diện tương đương được
chấp nhận bằng tiết diện bêtông. 10
Mômen tĩnh của tiết diện quy đổi đối với mép chịu kéo được xác định theo công thức:
(
)
(
)
''
s
11
Khoảng cách từ mép chịu kéo (mép dưới) đến trọng tâm của tiết diện quy đổi được xác
định theo công thức:
red
red
0
A
S
y =

Mômen quán tính của tiết diện quy đổi đối với trục ngang đi qua trọng tâm được xác định
theo công thức:
()
(
)
()
(
)
2
'
s
'
s
'
s
2
sss
2

spspsp
AσAσAσAσP −−+=
còn độ lệch tâm của nó so với trọng tâm tiết diện quy đổi được xác định theo công thức:
P
yAσyAσyAσyAσ
e
'
s
'
s
'
ssss
'
sp
'
sp
'
spspspsp
op
−+−
==
P
M
p

bêtông;
'
spsp
σ,σ
lần lượt là ứng suất trong cốt thép căng trong vùng kéo và trong vùng nén,
được xác định như sau:
- Trong giai doạn sản xuất: có kể đến các tổn hao thứ nhất;

14
- Trong giai đoạn sử dụng: có kể đến cả các tổn hao thứ nhất và các tổn hao thứ
hai.
Kết quả tính theo (3.10) cho giá trị
op
e
dương (+) khi điểm đặt của P ở phía dưới so với
trọng tâm, cho giá trị âm (-) khi điểm đặt của P ở phía trên trọng tâm.

Trường hợp tiết diện không bị nứt và các vật liệu được giả thiết làm việc trong giai đoạn
đàn hồi, ứng suất pháp tuyến tại các thớ có khoảng cách đến trọng tâm tiết diện quy đổi
y
, được tính như sau:
y
I
M
y
I
Pe
A
P
σ

red
op1
red
1
bp1
−+=
Trong đó:
y
c
là khoảng cách từ trọng tâm đến thớ xa nhất của tiết diện tính về phía bị nén; lấy
giá trị dương (+) khi nằm phía dưới trục trung hoà, lấy giá trị âm (+) khi nằm phía trên
trục trung hoà;
P
1
là giá trị ứng lực trước có kể dến các tổn hao thứ nhất. 16
Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định giá trị
bp1
σ
phải thoả mãn điều kiện sao cho tỷ
số
(

thể tích
%5,0≥
, trên đoạn không nhỏ hơn chiều dài đoạn truyền ứng suất , cho
phép lấy giá trị
1,0Rσ
bpbp
=
.
Đối với bêtông nhẹ từ cấp B7,5 đến B12,5, giá trị
(
)
bpbp1
/Rσ nên lấy không lớn hơn 0,3.

17
Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 còn đưa ra các quy định như sau:
- Cường độ bêtông tại thời điểm nén trước
bp
R
(được kiểm soát như đối với cấp độ
bền chịu nén) không được nhỏ hơn 11 MPa, còn khi dùng thép thanh nhóm A-VI, AT-VI,
AT-VIK và AT-VII, thép sợi cường độ cao không có neo và thép xoắn thì không được nhỏ
hơn 15,5 MPa. Ngoài ra,
bp
R
không được nhỏ hơn 50% cấp độ bền chịu nén của bêtông.
- Khi tính toán kết cấu bêtông cốt thép trong giai đoạn nén trước, các đặc trưng tính

thành ph
ần. Trong Bảng 3.3 chỉ ra các tổn hao theo các nhóm cần được tính toán tương
ứng với phương pháp tạo ứng suất trước. 19
Bảng 3.2 : Các loại tổn hao ứng suất trước trong cốt thép căng
Thứ tự Nguyên nhân gây tổn hao Tổn hao ứng suất trước
Trên bệ Trên bêtông
I – Các tổn hao thứ nhất :
1 Chùng ứng suất của cốt thép (căng trên bệ)
1
σ

-
2 Chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và bêtông
2
σ

-
3 Biến dạng thiết bị neo
3
σ
3

σ

9
σ
10 Biến dạng của bêtông do ép mặt -
10
σ

11 Biến dạng của các mối nối -
11
σ20
Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 quy định trong mọi trường hợp tổng các tổn hao thứ
nhất và các tổn hao thứ hai không ít hơn 100MPa.
Bảng 3.3 : Các nhóm tổn hao ứng suất trước
Phương pháp
tạo ứng suất trước
Các tổn hao thứ nhất
l1
σ

Các tổn hao thứ hai
l2
σ

Phương pháp căng trên bệ
654321
σ;σ;σ;σ;σ;σ


22

1) Các tổn hao thứ nhất
a) Tổn hao do chùng ứng suất trong cốt thép
- Đối với sợi thép và tao thép xoắn:
sp
sers,
sp
1
σ0,1
R
σ
0,22σ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

23
b) Tổn hao do chênh lệch nhiệt độ trong thi công

- Đối với cấp bêtông B15 – B40:
0
2
1,25Tσ =

(3.17)
- Đối với cấp bêtông từ B45 trở lên:
0
2
T1,0σ ∆=

(3.28)
0
∆T
là chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép căng bị nung nóng và bệ căng hoặc tường chịu
lực được tính bằng
0
C. Khi thiếu số liệu thì tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 cho phép lấy
C65∆T
00
=
.
Đại lượng
2
σ
tính theo MPa.
Tổn hao do chênh lệch nhiệt độ trong thi công có thể được loại trừ bằng cách gia nhiệt bổ

s
21
3
E
l
∆l∆l
σ
+
=

1
∆l
là biến dạng của êcu hoặc các bản đệm giữa các neo và bêtông, lấy bằng 1mm;
2
∆l
là biến dạng của neo hình cốc, êcu neo, lấy bằng 1mm;
4
σ
=x
l (mm) l
d) T

m
ng trên
b
(
δωx
e
+−
−
á
c hệ s
ố

m
ả
ng cách
g góc th
a
garit tự
n
g
su
ấ
t că
n
d
ài của c
ố
m
a sát
b

ớng của
ầ
u (chưa

ă
ng hoặc
t
rong Bả
n
đ
ế
n ti
ế
t d
i
trục c
ố
t
t
kể đến t
ổ
c
ấ
u kiệ
n
n
g 3.4;
i
ện tính
t