Bản chất của Bê tông ứng lực trước trong xây dựng

Có thể nói ý tưởng về bê tông ứng lực trước (ULT) xuất hiện từ nhiều thế kỳ trước. Khi người ta sử dụng các đai kim loại bó quanh các thanh gỗ để chế tạo thùng rượu.

Nguyên lý ứng lực trước đã được ứng dụng hàng trăm năm trước

Khi đai được kéo chặt, các thanh gỗ bị ép chặt vào nhau và tạo ra ứng suất nén trước giữa chúng. Ứng suất nén này sẽ làm triệt tiêu ứng suất kéo vòng tác dụng lên thành khi thùng chứa chất lỏng. Vì vậy, thành thùng rượu sẽ không bị nứt tách.

Trước khi đưa vào sử dụng, cả đai kim loại và các thanh gỗ đều đã được ULT.

Đối với công nghệ bê tông ứng lực trước

• Trong cấu kiện bê tông ULT, ngươi ta đặt vào một lực nén trước tạo bởi việc kéo cốt thép rồi gắn chặt nó vào bê tông thông qua lực dính hoặc neo.
• Nhờ tính đàn hồi, cốt thép có xu hướng co lại tạo nên lực nén trước và gây ra ứng suất nén trước trong bê tông. Ứng suất nén này sẽ làm triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng gây ra, do vậy làm tăng khả năng chịu kéo của cấu kiện bê tông và làm hạn chế sự phát triển của vết nứt.

• ULT chính là việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việc của vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau. Hay nói cách khác trước khi cấu kiện chịu tải trọng sử dụng, thì cốt thép đã bị căng trước còn bê tông bị nén trước.
• Trong cấu kiện BTCT thường, những khe nứt đầu tiên ở bê tông xuất hiện khi ứng suất trong cốt thép chịu kéo mới chỉ đạt từ 200 đến 300 kg/cm2. Nếu dùng cốt thép cường độ cao, ứng suất trong cốt thép chịu kéo có thể đạt tới trị số 10000 đến 12000 kg/m2 hoặc lớn hơn, điều đó làm xuất hiện các khe nứt lớn vượt quá giới hạn cho phép.
• Trong bê tông ULT, do có thể khống chế sự xuất hiện khe nứt bằng lực căng trước nên cần thiết và có thể dùng cốt thép cường độ cao.
• Mặt khác để giảm được kích thước tiết diện và từ đó giảm trọng lượng bản thân của cấu kiện, đồng thời để tăng khả năng chịu ứng suất tập trung ở vùng neo cần phải sử dụng bê tông cường độ cao.
• Bê tông ULT đã trở thành 1 sự kết hợp lý tưởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cường độ cao.