TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÓM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Học viên: Nguyễn Hữu Hùng; Chuyên ngành: Xây dựng công trình DD & CN

NGUYỄN HỮU HÙNG

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO

MỘT SỐ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU HÙNG

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO

MỘT SỐ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

Mã số: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trương Hoài Chính

Đà Nẵng - Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Hữu Hùng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo - PGS.TS Trương Hoài Chính, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến quý thầy, cô giáo, các cán bộ trong Khoa Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp, Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã giúp tôi có những kiến thức, kỹ năng cần thiết để hoàn thành luận văn này

Và sau cùng, tôi cảm ơn gia đình, người thân, đồng nghiệp đã động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Hữu Hùng

TÓM TẮT LUẬN VĂN TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG

ỨNG LỰC TRƯỚC THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Học viên: Nguyễn Hữu Hùng; Chuyên ngành: Xây dựng công trình DD & CN

Mã số: 60.58.02.08; Khóa: K31; Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Giải pháp kết cấu sàn phẳng bê tông ứng lực trước đã và đang được sử dụng

phổ biến ở nhiều nước trên thế giới nhờ vào những ưu điểm của nó so với kết cấu sàn bê tông cốt thép thông thường Bản sàn phẳng bê tông ứng lực trước được kê trực tiếp lên cột nên ngoài việc tính toán bảo đảm khả năng chịu lực còn phải nghiên cứu tính toán khả năng chống chọc thủng của sàn để bảo đảm không bị nén thủng dưới tác dụng của tải trọng Nghiên cứu này khái quát những ưu, nhược điểm của sàn phẳng bê tông ứng lực trước và nêu ra lý thuyết tính toán hoàn chỉnh khả năng chống chọc thủng sàn phẳng

bê tông ứng lực trước Kết quả nghiên cứu đã cho thấy những điểm khác biệt về tính toán khả năng chống chọc thủng khi tính toán theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 và Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08 Các giải pháp thiết kế và cấu tạo bản sàn phẳng để bảo đảm sàn không bị chọc thủng cũng được đưa ra trong Luận văn Toàn bộ các kết quả nghiên cứu được và những kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo được trình bày chi tiết trong phần kết luận và kiến nghị

Từ khóa - sàn phẳng; bê tông ứng lực trước; bê tông cốt thép; chống chọc thủng; tiêu

chuẩn thiết kế

-

CALCULATING THE CAPABILITY OF PUNCHING SHEAR RESISTANCE

OF PRESTRESSED FLAT SLAB ACCORDING TO DESIGN STANDARDS Abstract - The structural solutions of prestressed flat slab have been using in many

countries around the world because of its advantages compared to conventional reinforced slab Because prestressed flat slab is supported directly on the columns, in addition to the usual design criteria, it must be studied to calculate the punching shear resistance under the effect of the loads This study presents the advantages and disadvantages of prestressed flat slab and proposes a complete computational theory of the punching shear resistance The results of the study show the differences between Vietnam Standard (according to the TCVN 5574: 2012 Code) and American Standard (according to the ACI 318M-08 Code) in calculation of the punching shear resistance The design and detailing solutions of the prestressed flat slab that secure against punching shear in slab were carried out in the thesis All of the study results and recommendations for further studies are detailed in the conclusions and recommendations

Key words - flat slab; prestressed concrete; reinforced concrete; punching shear

resistance; design standard

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Dối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 3

1.1 TỔNG QUAN 3

1.1.1 Giới thiệu về kết cấu bê tông ứng lực trước 3

1.1.2 Sự hình thành, phát triển của kết cấu bê tông ứng lực trước 3

1.1.3 Phân loại kết cấu bê tông ứng lực trước 5

1.2 VẬT LIỆU CHỦ YẾU DÙNG TRONG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 7

1.2.1 Bê tông cường độ cao 7

1.2.2 Thép ứng lực trước 9

1.3.3 Các vật liệu khác 12

1.3 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 14

1.3.1 Ưu điểm so với kết cấu bê tông cốt thép thường 14

1.3.2 Nhược điểm 15

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 15

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574:2012, TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318M-08 16

2.1 TỔNG QUAN VỀ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 16

2.1.1 Sự làm việc của sàn phẳng bê tông ứng lực trước 16

2.1.2 Sự làm việc của kết cấu siêu tĩnh ứng lực trước 19

2.1.3 Lý thuyết chọc thủng sàn 20

2.2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC 21

2.2.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tông ứng lực trước 21

2.2.2 Các giai đoạn chịu tải của sàn phẳng bê tông ứng lực trước [3] 22

2.2.3 Chọn chiều dày bản sàn bê tông ứng lực trước 24

2.2.4 Tải trọng cân bằng 24

2.2.5 Mô hình cáp ứng lực trước 25

2.2.6 Tổn hao ứng suất trong thép ứng lực trước 27

2.2.7 Các phương pháp tính toán nội lực sàn phẳng 29

2.2.8 Kiểm tra ứng suất trong bê tông và bố trí cốt thép thường 34

2.3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ

TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574:2012 35

2.4 CƠ SỞ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG CỦA SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318M-08 36

2.4.1 Xác định tiết diện tới hạn 36

2.4.2 Khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông ứng lực trước 38

2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 45

CHƯƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 46

3.1 SƠ ĐỒ - SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 46

3.1.1 Sơ đồ mặt bằng 46

3.1.2 Các thông số chính đầu vào 47

3.1.3 Chọn tiết diện cột 48

3.2 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5574:2012 48

3.2.1 Kiểm tra chọc thủng sàn phẳng đối với cột giữa 49

3.2.2 Kiểm tra chọc thủng sàn phẳng đối với cột biên 49

3.2.3 Kiểm tra chọc thủng sàn phẳng đối với cột góc 49

3.2.4 Nhận xét 50

3.3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318M-08 51

3.3.1 Quỹ đạo cáp và hao ứng suất 51

3.3.2 Tải trọng cân bằng 52

3.3.3 Tính toán mô men thứ cấp M2 do tải trọng cân bằng gây ra 53

3.3.4 Tính toán mô men do tải trọng tính toán gây ra 54

3.3.5 Kiểm tra khả năng chịu cắt của bản sàn phẳng bê tông ứng lực trước 55

3.3.6 Nhận xét 60

3.4 KIỂM TRA KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC SỬ DỤNG PHẦN MỀM SAFE V12.3.2 61

3.4.1 Khai báo vật liệu, tiết diện cấu kiện 61

3.4.2 Gán tải trọng và bố trí cáp ứng lực trước 65

3.4.3 Phân tích và kiểm tra chọc thủng sàn phẳng bê tông ứng lực trước 68

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 69

3.5.1 So sánh kết quả tính toán 69

3.5.2 Nhận xét kết quả tính toán 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

QUYẾT DỊNH GIAO DỀ TAI (BẢN SAO)

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU

Adiện tích tiết diện

Acdiện tích tiết diện ngang của bê tông

Apsdiện tích tiết diện ngang của cốt thép ƯLT

Asdiện tích tiết diện ngang của cốt thép thường

bchiều rộng của tiết diện ngang

b0chu vi của tiết diện tính toán quy ước

dchiều cao làm việc của sàn

eđộ lệch tâm của cáp ƯLT

Ecmô đun đàn hồi của bê tông

Epsmô đun đàn hồi của cốt thép ƯLT

Fbtkhả năng chống chọc thủng của bản sàn phẳng

Fcttải trọng gây nên sự phá hoại theo kiểu chọc thủng

fc ’cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu trụ bê tông ở 28 ngày tuổi

fci ’cường độ chịu nén của bê tông tại thời điểm truyền lực

ftcường độ chịu kéo của bê tông

fpcứng suất nén trung bình của bê tông do lực nén trước gây ra

fpeứng suất hiệu quả của thép ƯLT

fpugiới hạn bền của thép ƯLT

fpygiới hạn chảy của thép ƯLT

fpiứng suất căng ban đầu của thép ƯLT

fycường độ của thép thường

f, δứng suất

hschiều dày sàn

Imô men quán tính

l,Lchiều dài hoặc nhịp

Mmô men uốn

Nlực dọc trục

Plực căng trước hiệu quả

P0lực căng ban đầu

Rbtcường độ chịu kéo của bê tông theo Tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 Vlực cắt

Vpthành phần thẳng đứng của lực nén trước hiệu quả

Zb, Ztmô men quán tính tĩnh của tiết diện tại thớ trên và dưới

wbtải trọng cân bằng phân bố đều

øhệ số giảm độ bền

γhệ số truyền mô men

2.1 Tổng tổn hao ứng suất cho phương pháp căng trước

2.2 Hệ số phân phối mô men âm và mô men dương 30

2.3 Tỷ lệ % mô men âm phân chia cho dải trên cột cho

2.4 Tỷ lệ % mô men âm phân chia cho dải trên cột cho

2.5 Ứng suất cho phép của bê tông theo ACI 318M-08 35

2.6 Đặc trưng của tiết diện tới hạn theo các trường hợp

69

3.3 So sánh các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chống

chọc thủng sàn phẳng bê tông ứng lực trước 70

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH

1.1 Hạn chế ứng suất kéo trên tiết diện bê tông bằng lực

1.2 Khu căn hộ, khách sạn FLC Sea Tower sử dụng hệ sàn

1.3 Các giai đoạn của phương pháp căng trước 6

2.3 Sự phân bố của mô men uốn M1 theo phương L2 18 2.4 Mô men dải trên cột và dải giữa nhịp của sàn phẳng 18

2.6 Mô men do ứng lực trước trong dầm liên tục 20

2.10 Quỹ đạo cáp thực tế và tải trọng cân bằng trong dầm

2.13 Tháp nén thủng theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012 36

2.14 Diện tích tính toán và tiết diện tới hạn với “wide-beam

2.15 Tháp chọc thủng theo tiêu chuẩn ACI 318M-08 37

2.16 Diện tích tính toán và tiết diện tới hạn với “two-way

2.17 Quy định thiết kế và bố trí thép đai trong sàn 40

Số hiệu hình Tên hình Trang

2.20 Mối quan hệ của các tham số trong công thức (2.21) và

2.21 Sự phân bố ứng suất ở cột giữa, cột biên và cột góc 43

3.3 Chi tiết hai đáy tháp nén thủng cột giữa theo TCVN

3.4 Biểu đồ quan hệ giữa lực cắt với chiều dày sàn và

3.7 Biểu đồ mô men do tải trọng cân bằng tác dụng lên dải

3.14

Biểu đồ quan hệ giữa ứng suất cắt với chiều dày sàn (hs) , cường độ bê tông (fc’) và tải trọng cân bằng do fpc gây ra

61

3.15 Khai báo các thông số bê tông cường độ cao 62 3.16 Khai báo các thông số cáp ứng lực trước 62 3.17 Khai báo các thông số sàn phẳng bê tông ứng lực trước 63 3.18 Mô hình sàn phẳng trong phần mềm SAFE V12.3.2 63

3.21 Tổ hợp tải trọng dùng kiểm tra chọc thủng sàn 64

Số hiệu hình Tên hình Trang

3.26 Chia sàn thành các dải trên cột và dải giữa nhịp 67

69

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, giải pháp kết cấu sàn phẳng bê tông ƯLT đã và đang được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt cho các công trình nhà cao tầng và các công trình công cộng…

Kết cấu sàn phẳng bê tông ƯLT là loại sàn không dầm Bản sàn được kê trực tiếp lên cột nên ngoài việc tính toán đảm bảo khả năng chịu lực còn phải tính toán kiểm tra khả năng chống chọc thủng của sàn để sàn không bị nén thủng dưới tác dụng của tải trọng

Vấn đề xây dựng quy trình tính toán khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông ƯLT tùy thuộc vào quan niệm tính toán của từng tiêu chuẩn Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 có đề cập đến việc tính toán khả năng chống chọc thủng của sàn, tuy nhiên còn có những điểm khác biệt so với tiêu chuẩn nước ngoài Chính vì vậy, đề tài

“Tính toán khả năng chống chọc thủng sàn phẳng bê tông ứng lực trước theo một số

tiêu chuẩn thiết kế” là đề tài cần nghiên cứu để so sánh quan niệm cũng như kết quả

tính toán theo từng Tiêu chuẩn, giúp người thiết kế hiểu rõ hơn về vấn đề này

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tính toán khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông ƯLT theo các tiêu chuẩn thiết kế: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012, Tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08

và sử dụng phần mềm SAFE V12.3.2 fđể so sánh với các kết quả tính toán, sau đó đưa

ra nhận xét và kiến nghị

3 Dối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông ƯLT

- Phạm vi nghiên cứu:

Tính toán và so sánh khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông ƯLT theo tiêu chuẩn Việt Nam 5574 :2012 và tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết;

Nghiên cứu các tiêu chuẩn ;

Áp du ̣ng tính toán ;

So sánh, đánh giá

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Sàn phẳng bê tông ƯLT với nhiều ưu điểm nên đã được sử dụng nhiều trong

công trình nhà cao tầng và công trình công cộng Dựa vào kết quả nghiên cứu sẽ giúp người thiết kế có cái nhìn tổng quan về khả năng chống chọc thủng của bản sàn phẳng

bê tông ƯLT khi tính toán theo các tiêu chuẩn thiết kế Từ đó rút ra các kết luận và kiến nghị khi thiết kế kết cấusàn phẳng bê tông ƯLT

6 Cấu trúc của luận văn

Toàn bộ Luận văn được trình bày trong 3 chương Ngoài phần “Mở đầu” trình bày tổng quan về đề tài nghiên cứu thì nội dung chính của Luận văn được trình bày từ Chương 1 đến Chương 3 và phần Kết luận, kiến nghị

Chương 1 “Tổng quan về kết cấu bê tông ứng lực trước”, trình bày khái quát về

sự hình thành và phát triển của bê tông ƯLT trên thế giới và Việt Nam; Phân tích các

ưu, nhược điểm của kết cấu bê tông ƯLT so với bê tông cốt thép thường là những nội dung chính của chương

Chương 2 “Cơ sở lý thuyết về tính toán khả năng chống chọc thủng sàn phẳng

bê tông ứng lực trước theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012, tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08”, trình bày về lý thuyết tính toán khả năng chống chọc thủng sàn phẳng

bê tông ƯLT theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 và tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08, làm cơ sở để thực hiện ví dụ tính toán trong Chương 3

Chương 3 “Ví dụ tính toán”, tác giả đưa ra ví dụ tính toán với sơ đồ mặt bằng sàn, các thông số đầu vào như vật liệu, tải trọng tác dụng, chọn chiều dày sàn và tiết diện cột Từ cơ sở lý thuyết Chương 2, tiến hành tính toán khả năng chống chọc thủng sàn phẳng bê tông ƯLT tại các vị trí cột khác nhau theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012, tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08 và sử dụng phần mềm SAFE V12.3.2 để so sánh, nhận xét các kết quả tính toán đạt được Trên cơ sở phân tích các điểm khác biệt giữa tiêu chuẩn Việt Nam và Mỹ, tác giả đã đưa ra kết luận và kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo để đảm bảo hơn khả năng chống chọc thủng sàn phẳng bê tông ứng lực trước khi thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574 :2012

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

1.1 TỔNG QUAN

1.1.1 Giới thiệu về kết cấu bê tông ứng lực trước

BTCT là sự kết hợp đơn thuần giữa bê tông và cốt thép để chúng cùng làm việc một cách bị động Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong kết cấu BTCT do sự biến dạng không tương thích giữa thép và bê tông là một trong những lý do ứng dụng loại vật liệu mới là bê tông ƯLT Bê tông ƯLT là sự kết hợp một cách tích cực, có chủ ý giữa

bê tông và cốt thép Trong cấu kiện bê tông ƯLT, ƯLT thường được tạo ra bởi việc kéo các sợi cáp bằng thép cường độ cao đặt trong lòng các cấu kiện bê tông theo một cách phù hợp, rồi gắn chặt cáp vào bê tông thông qua lực dính hoặc neo Nhờ tính đàn hồi, cáp có xu hướng co lại tạo nên lực nén trước P và gây ra ứng suất nén trước trong

bê tông Ứng suất nén này sẽ triệt tiêu hay làm giảm ứng suất kéo do tải trọng sử dụng gây ra Nhờ vậy mà ta có thể làm các cấu kiện đó có độ cứng tốt hơn, vượt được nhịp

xa hơn trong khi lại chỉ cần dùng lượng cốt thép ít hơn, kích thước cấu kiện nhỏ hơn các cấu kiện BTCT bình thường

Hình 1.1 Hạn chế ứng suất kéo trên tiết diện bê tông bằng lực nén trước P

1.1.2 Sự hình thành, phát triển của kết cấu bê tông ứng lực trước

Nguyên lý tạo ƯLT đã được ứng dụng trong thực tế từ nhiều thế kỷ trước, khi con người 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 Khi xiết chặt các đai ở thành thùng, xuất hiện các ứng lực nén vòng ngược chiều tác dụng với các ứng suất kéo gây ra do áp lực thủy tĩnh hay áp lực hơi Nhờ vậy trong thành thùng còn lại những ứng suất nén hoặc kéo vòng với giá trị nhỏ

so với khả năng chịu nén, kéo của vật liệu đồng thời tạo nên sự khít chặt giữa các mảnh ghép thành thùng Kết quả thùng có thể chịu được áp lực lớn của chất lỏng bên trong mà không bị thấm hay rò rỉ

Năm 1886, P.H Jackson, một kỹ sư người San Francisco, đã giành được bằng sáng chế nhờ việc buộc chặt các sợi dây thép vào bê tông khi thi công sàn nhà bằng phương pháp cuốn vòm Vào năm 1888, C.E.W Doehring, người Đức, cũng đã nhận được bằng sáng chế nhờ vào việc tạo nên lực kéo trước vào kim loại đặt trong bê tông trước khi chất tải lên sàn Tuy vậy phương pháp này không đem lại hiệu quả mong muốn vì chỉ một thời gian ngắn sau khi căng và bê tông đã đông cứng thì trong bê tông hầu như không còn ứng suất nén nữa Hiện tượng này được gọi là sự tổn hao ứng suất

do co ngót và từ biến của bê tông

Trong những năm 1928 - 1929, sự phát triển của bê tông ƯLT hiện đại thực sự được khởi đầu khi E Freyssinet, người Pháp sử dụng các sợi thép có cường độ cao để nâng cao lực gây ứng suất trước trong bê tông lên tới trên 400 kG/cm2 mới có thể triệt tiêu được toàn bộ các tổn hao ứng suất do các nguyên nhân xảy ra trong quá trình thi công và sử dụng kết cấu Tuy nhiên phương pháp thực hành đầu tiên được tìm ra bởi

E Hoyer, người Đức Với phương pháp này các sợi thép được căng giữa hai bệ neo đặt cách nhau vài chục mét trước khi đúc một vài cấu kiện trong các khuôn đặt giữa hai khối neo, khi bê tông đạt đủ cường độ, sợi thép được cắt khỏi neo và sẽ gây nên ƯLT trong các cấu kiện đó

Thành công trong việc tạo ƯLT bằng việc sử dụng cốt thép cường độ cao đã nhanh chóng đưa kết cấu bê tông ƯLT vào các công trình xây dựng Đến năm 1939, E Freyssinet đã sáng chế ra công cụ căng thép bằng loại kích rỗng 2 thì và bộ neo hình côn có độ tin cậy cao trong việc giữ hai hoặc một đầu cốt thép được căng không bị tuột đảm bảo cho sự truyền lực căng vào kết cấu trong quá trình thi công và sử dụng Từ năm 1945, trong bối cảnh sau chiến tranh thế giới lần thứ hai và sự khan hiếm của thép xây dựng ở Châu Âu, với đặc điểm sử dụng ít thép hơn, bê tông ƯLT đã trở thành một vật liệu xây dựng đóng vai trò quan trọng Trong gần 500 cầu được xây dựng ở Đức từ năm 1949 đến 1953 đã có 350 cầu dùng bê tông ƯLT Tại Mỹ chú trọng ứng dụng bê tông ƯLT vào xây dựng các bể chứa nhiên liệu có dung tích từ 10.000 m3 trở lên Trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, sử dụng bê tông ƯLT cho phép tăng kích thước lưới cột, giảm chiều cao tầng, giảm thời gian thi công, khối lượng thép cũng giảm đáng kể Các kết cấu bê tông ƯLT được ứng dụng phổ biến một phần nhờ đã sản xuất được các loại thép cường độ cao, các loại cáp ƯLT, các loại neo và phụ kiện kèm theo phù hợp với các tiêu chuẩn tiên tiến, có giá thành hợp lý như Trung Quốc, Singapore, Thái Lan…

Ở Việt Nam từ những năm 60 thế kỷ XX, cầu Phủ Lỗ và các kết cấu chịu lực nhà máy đóng tàu Bạch Đằng là những công trình ứng dụng công nghệ bê tông ƯLT đầu

tiên do các đơn vị thiết kế trong nước thực hiện Tại miền Nam thời kỳ trước năm

1975 đã có những xưởng đúc dầm bê tông ƯLT Đặc biệt đã sử dụng bê tông ƯLT vào xây dựng 8 thủy đài có dung tích lớn tại Sài Gòn Các công trình này do các Công ty

tư vấn thiết kế của Pháp thiết kế và xây dựng

Từ những năm 80 thế kỷ trước đến nay công nghệ bê tông ƯLT đã phát triển ở Việt Nam khá nhanh chóng với trình độ tiên tiến thế giới 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 ƯLT căng sau Từ năm 1995 công trình Nhà Điều hành Đại học Quốc Gia

Hà Nội được các đơn vị thiết kế, đơn vị thi công và giám sát trong nước thực hiện nó đánh dấu bước phát triển mới trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam

Có thể nói hệ sàn bê tông ƯLT đã và đang là một nhu cầu không thể thiếu trong xây dựng các nhà nhiều tầng tại các đô thị và thành phố trong nước

Hình 1.2 Khu căn hộ, khách sạn FLC Sea Tower sử dụng hệ sàn phẳng

bê tông ứng lực trước

1.1.3 Phân loại kết cấu bê tông ứng lực trước

Phân loại bê tông ƯLT tùy thuộc vào đặc điểm thiết kế và phương pháp thi công

a Theo thời điểm căng cốt thép tạo ứng lực trước

- Bê tông ƯLT căng trước: Cốt thép ƯLT được kéo căng ra trước trên bệ khuôn

đúc bê tông trước khi chế tạo kết cấu bê tông (như căng dây đàn) Sau đó kết cấu bê tông được đúc bình thường với cốt thép ƯLT như kết cấu BTCT thông thường Đến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được ƯLT, thì tiến hành cắt cốt thép rời ra khỏi bệ căng Do tính đàn hồi cao của cốt thép, nó có xu hướng biến dạng co lại dọc theo trục của cốt thép Nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép ƯLT, biến dạng này được chuyển hóa thành biến dạng vồng ngược của kết cấu bê tông

so với phương biến dạng khi kết cấu bê tông chịu tải trọng Phương pháp này tạo kết

cấu ƯLT nhờ lực bám dính giữa bê tông và cốt thép, và được gọi là phương pháp căng trước vì cốt thép được căng trước cả khi kết cấu bê tông được hình thành và đạt tới cường độ thiết kế Phương pháp này, cần có một bệ căng cố định nên thích hợp cho việc chế tạo các kết cấu bê tông ƯLT đúc sẵn trong các nhà máy bê tông đúc sẵn

Hình 1.3 Các giai đoạn của phương pháp căng trước

Ưu điểm của phương pháp căng trước là có thể phân bố lực nén đều đặn trong cấu kiện dựa trên lực bán dính trên suốt chiều dài cốt thép nên ít có rủi ro do tổn hao ƯLT

Nhược điểm của phương pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp

- Bê tông ƯLT căng sau: Phương pháp này thường sử dụng cho kết cấu bê tông

đổ tại chỗ Trước hết đặt thép ƯLT và cốt thép thông thường rồi đổ bê tông Khi bê tông đạt đến cường độ nhất định thì tiến hành căng cốt thép với ứng suất quy định Sau khi căng xong, cốt thép ƯLT được neo chặt vào đầu cấu kiện, thông qua các neo đó, cấu kiện sẽ bị nén bằng lực đã dùng khi kéo căng cốt thép

Hình 1.4 Các giai đoạn của phương pháp căng sau

b Theo vị trí bố trí cáp ứng lực trước

Người ta phân thành phương pháp căng trong và căng ngoài Phương pháp căng trong là cách căng trước thép ƯLT nằm trong bê tông như đã đề cập tới ở trên Khi thép ƯLT nằm bên ngoài cấu kiện, ta có phương pháp căng ngoài Ngoài ra, có thể tạo lực ƯLT bởi các tác nhân khác bên ngoài cấu kiện, ví dụ như đối với các kết cấu siêu tĩnh như dầm liên tục, khung, vòm…, bằng cách chuyển vị cưỡng bức gối tựa có thể tạo nên ứng suất trước nhằm điều chỉnh hợp lý sự phân bố nội lực trong kết cấu

c Theo mức độ hạn chế ứng suất kéo trong cấu kiện ở giai đoạn sử dụng

Người ta phân thành ứng lực toàn phần và ứng lực một phần Ứng lực toàn phần nghĩa là cấu kiện được thiết kế sao cho không xuất hiện ứng suất kéo khi chịu tải trọng

sử dụng Nếu dưới tác dụng của tải trọng sử dụng, sau khi ƯLT vẫn có ứng suất kéo được khống chế trong cấu kiện, người ta gọi đó là ứng lực một phần

d Theo việc đặt cáp ứng lực trước trong cấu kiện

Người ta phân thành ứng lực thẳng và ứng lực vòng Đối với các cấu kiện có dạng thẳng như dầm, sàn… tuy rằng bản thân các sợi cáp được đặt theo hình parabol nhưng chúng không bị uốn cong trên mặt bằng, vì vậy được gọi là ứng lực thẳng Đối với các kết cấu có tiết diện dạng tròn như silô, bể chứa…, các cáp ƯLT được đặt theo chu vi của cấu kiện, do vậy được gọi là ứng lực vòng

1.2 VẬT LIỆU CHỦ YẾU DÙNG TRONG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

1.2.1 Bê tông cường độ cao

Bê tông dùng trong cấu kiện bê tông ƯLT là bê tông nặng Việc lựa chọn cấp độ bền bê tông phụ thuộc vào dạng, loại và đường kính của cốt thép căng, cũng như phụ thuộc vào việc có dùng neo hay không dùng neo

Ngoài ra việc lựa chọn cấp độ bền bê tông còn phụ thuộc vào cường độ mà nó cần phải có khi bắt đầu gây ƯLT, cũng như vào loại tải trọng tác dụng lên cấu kiện Thông thường, với kết cấu nhịp lớn dầm, dàn nên dùng bê tông có cấp độ bền B40 hoặc B45, còn đối với kết cấu có nhịp thông thường như panen, xà gỗ nên dùng bê tông B30 hoặc B35 Theo tiêu chuẩn ACI 318M-08, bê tông đạt cường độ chịu nén tại

28 ngày tuổi từ 27,58 đến 68,95 MPa

a Đặc tính yêu cầu của bê tông ứng lực trước

Bê tông dùng trong kết cấu bê tông ƯLT phải có chất lượng cao, với các đặc tính yêu cầu cơ bản như sau:

1 Cường độ cao với tỷ số X/N thấp

2 Bền vững môi trường sử dụng, độ thấm nước nhỏ, lượng xi măng tối thiểu và phương pháp chế tạo, dưỡng hộ tốt

3 Co ngót và từ biến thấp nhất bằng cách giới hạn hàm lượng xi măng, sử dụng các loại phụ gia khoáng siêu mịn và phụ gia hóa học

4 Tính công tác tốt, có thể thi công bằng nhiều phương pháp khác nhau

Nói chung:

- Bê tông căng sau có cường độ nén tối thiểu ở 28 ngày:

- Bê tông căng trước có cường độ nén tối thiểu 28 ngày:

- Bê tông ở giai đoạn nén trước (transfer) có cường độ tối thiểu 25 MPa

b Ứng suất cho phép trong bê tông theo tiêu chuẩn ACI 318M - 08

Ứng suất cho phép trong bê tông được quy định và khống chế tùy theo từng tiêu chuẩn Theo tiêu chuẩn ACI 318M-08 được quy định như sau:

- Ứng suất trong bê tông ngay sau khi truyền lực ƯLT (trước khi xảy ra tổn hao ứng suất) không được vượt quá các giá trị sau:

+ Ứng suất nén lớn nhất: 0,60fci ’

+ Ứng suất kéo tại hai đầu mút của cấu kiện có gối tựa đơn giản: 0,5

+ Ứng suất kéo tại các vị trí khác: 0,25

Nếu ứng suất kéo vượt quá các giá trị trên thì cần bố trí thêm thép chịu kéo (thép thường hoặc thép ƯLT) vào vùng chịu kéo để chịu tổng lực kéo trong bê tông được tính toán với giả thiết tiết diện không bị nứt

- Ứng suất ứng với tải trọng làm việc (sau khi đã xảy ra tổn hao ứng suất)

+ Ứng suất nén lớn nhất do tải trọng dài hạn: 0,45fc ’

+ Ứng suất nén lớn nhất do tổng tải trọng: 0,60fc ’

+ Ứng suất kéo lớn nhất với tiết diện không cho phép nứt: 0,5

+ Ứng suất kéo lớn nhất với tiết diện cho phép nứt:

Ứng suất có thể vượt quá ứng suất cho phép nếu phân tích và kiểm tra chứng tỏ được kết cấu không bị hư hỏng

c Mô đun đàn hồi của bê tông

Đặc trưng ứng suất - biến dạng của bê tông khi chịu nén không phải là tuyến tính nhưng với tải trọng không vượt quá 30% cường độ phá hoại thì có thể giả thiết biến dạng là tuyến tính Cần xác định đặc tính biến dạng của bê tông dưới tác dụng cảu tải trọng ngắn hạn và tải trọng dài hạn để xác định cường độ chịu uốn và mô đun đàn hồi,

từ đó tính toán độ võng của cấu kiện ƯLT Mô đun đàn hồi của bê tông tăng lên cùng

với cường độ chịu nén trung bình của bê tông nhưng với tốc độ chậm hơn Theo tiêu chuẩn ACI 318M-08, mô đun đàn hồi của bê tông: (MPa)

Bảng 1.1 Quy định cấp độ bền của bê tông đối với kết cấu ứng lực trước [10]

Loại và nhóm cốt thép căng Cấp độ bền của bê tông

a Phân loại thép ứng lực trước

Theo TCVN 5574:2012, các loại thép sợi tròn, thép thanh dùng làm cốt thép bê tông ƯLT bao gồm:

- Thép thanh nhóm A-V (A-V, Aт-V, Aт-VK, Aт-VCK), A-VI (A-VI, Aт-VI, Aт-VIK) và Aт-VII;

- Thép sợi kéo nguội: Tròn trơn B-II, có gờ nhóm Bp-II;

- Thép cáp: Loại 7 sợi K-7, loại 19 sợi K-19;

- Cho phép sử dụng thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, IV, IVC, IVK) và A-IIIB làm cốt thép căng

AT Trong các kết cấu có chiều dài không lớn hơn 12m nên ưu tiên sử dụng cốt thép thanh nhóm AT-VII, AT-VI và AT-V Để làm cốt thép căng cho kết cấu bê tông ƯLT làm từ bê tông nhẹ có cấp B7,5 đến B12,5, nên sử dụng các loại thép thanh sau đây: CIV, A-IV (A-IV, AT-IV, AT-IVC, AT-IVK) và A-IIIB

- Để làm cốt thép căng cho kết cấu chịu áp lực hơi, chất lỏng và vật liệu rời nên dùng các loại thép sau đây:

+ Thép sợi nhóm B-II, Bp-I và thép cáp K-7 và K-19;

+ Thép thanh nhóm A-V, A-VI và AT-VII;

+ Thép thanh nhóm CIV, A-IV (A-IV, Aт-IV, Aт-IVK, Aт-IVC)

Trong các kết cấu trên cũng cho phép sử dụng thép nhóm A-IIIв

Để làm cốt thép căng trong các kết cấu làm việc trong môi trường xâm thực mạnh nên ưu tiên dùng thép nhóm CIV, A-IV, cũng như các loại thép nhóm Aт-VIK, Aт-VK, Aт-VCK và Aт-IVK

b Đặc tính yêu cầu của thép ứng lực trước

1 Cường độ kéo cao

2 Độ dẻo lớn, ít bị ăn mòn

3 Dễ uốn, tại các điểm uốn (harping point) và gần vùng neo

4 Lực dính bám với bê tông cao, đặc biệt cho kết cấu căng trước

5 Sự chùng ứng suất thấp, để giảm hao tổn ứng suất trong thép

c Ứng suất cho phép trong thép ƯLT theo ACI 318M-08

- Ứng suất ban đầu khi căng thép ƯLT:

- Ứng suất ngay sau khi cắt thép ƯLT (transfer)

- Ứng suất tại đầu neo sau khi cắt thép ƯLT:

Bảng 1.2 Độ bền tối thiểu của thép thanh ứng lực trước [10]

Nhóm thép thanh Giới hạn chảy, MPa Giới hạn bền, MPa

Bảng 1.3 Độ bền tối thiểu của thép sợi ứng lực trước [10]

Nhóm thép sợi Giới hạn chảy, MPa Giới hạn bền, MPa

+ Sợi thép có cường độ cao (wires): Có đường kính từ 2,5 - 8mm, bề mặt

có thể có gờ hoặc không;

+ Sợi cáp (Strands): Gồm nhiều sợi thép bện xoắn lại với nhau Thường

có loại 2 sợi, 3 sợi và 7 sợi Cáp 7 sợi (đường kính sợi 3mm - 5mm) sử dụng phổ biến nhất, được chế tạo từ 6 sợi thép xoắn quanh một sợi thẳng ở giữa);

Hình 1.5 Cốt thép ứng lực trước (cáp 7 sợi)

Hình 1.6 Hình dạng cáp ứng lực trước

+ Bó cáp (Tendons): Gồm nhiều sợi cáp bó chung với nhau nhằm tạo được lực căng lớn, thường được dùng cho cấu kiện căng sau

Bảng 1.4 Các loại cáp phổ biến trên thị trường

Tiêu chuẩn

Đường kính danh định (mm)

Diện tích danh định (mm2)

Lực kéo đứt nhỏ nhất (kN)

- Ống nối ống gen: Ống nối ống gen được làm bằng nhựa hoặc bằng ống gen có

đường kính lơn hơn Chiều dài ống nối nhỏ nhất là 200mm hoặc lớn hơn 4 lần đường kính ống gen;

- Ống nối ống gen với đầu neo sống (ống nối đầu sống): Ống nối ống gen với neo sống được làm bằng nhựa hoặc được nối trực tiếp bằng ống gen và được quấn băng keo rất kỹ nhằm không cho vữa chui vào ống gen trong quá trình đổ bê tông;

- Ống nối ống gen với đầu neo chết (ống nối đầu chết): Ống nối ống gen với đầu neo chết được làm bằng nhựa hoặc bằng ống gen có đường kính lớn hơn;

- Khuôn neo: Khuôn neo được làm bằng nhựa, xốp hoặc gỗ Kích thước khuôn neo phải được đảm bảo cho việc lắp đặt khóa neo và việc kéo căng;

- Van bơm vữa: Van bơm vữa làm bằng nhựa;

- Vòi bơm vữa: Vòi bơm vữa bằng nhựa có đường kính trong 12mm Chiều dài vòi bơm vữa dài từ 300mm đến 400mm

- Máy bơm thủy lực:

Hình 1.8 Hình dạng máy bơm thủy lực

- Băng keo: Băng keo PVC có độ bám dính tốt dưới ánh nắng

- Vữa: Vữa dùng để lấp các khe thi công, các mối nối của cấu kiện ghép, để làm lớp bảo vệ cốt thép và bảo vệ các neo, phải có mác từ 15 trở lên Vữa dùng để bơm vào các ống rãnh phải có mác không nhỏ hơn 30 và phải dễ chảy, ít co ngót Hỗn hợp vữa bao gồm:

+ Ximăng Portland PC40 hoặc PCB40 trong bao 50 kg

+ Nước sạch

+ Phụ gia Sika Intraplast Z-HV cho vữa (tác dụng trương nở cho vữa)

+ Phụ gia Sikament NN cho vữa (tác dụng: tăng độ nhớt cho vữa)

Hình 1.9 Vữa cường độ cao, độ dẻo lớn

1.3 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

1.3.1 Ưu điểm so với kết cấu bê tông cốt thép thường

Kết cấu bê tông ƯLT có nhiều ưu điểm về kỹ thuật, mỹ thuật, thời gian thi công, biện pháp thi công và yếu tố kinh tế… so với kết cấu BTCT thông thường, cụ thể:

- Khả năng vượt nhịp lớn, tạo không gian thông thoáng cho công trình, dễ phân chia không gian chức năng đối với kết cấu sàn;

- Khả năng chịu lực tốt (chịu cắt, chịu kéo, chịu uốn và khả năng chống nứt cao;

độ võng và biến dạng bé);

- Giảm kích thước tiết diện dẫn đến giảm tải trọng bản thân công trình Kết cấu sàn bê tông ƯLT thường phát huy hiệu quả kinh tế cao khi nhịp lớn hơn 7m, có thể tiết kiệm khoảng 15 - 30% khối lượng bê tông dầm sàn, khoảng 30 - 80% khối lượng cốt thép sàn so với kết cấu sàn BTCT thông thường; đồng thời giảm chi phí cốp pha dầm

do lượng dầm giảm đáng kể;

- Giảm thời gian thi công sàn (do sàn không có hệ dầm phức tạp nên giảm đáng

kể thời gian cho công tác cốp pha, cốt thép dầm) Thông thường mỗi sàn giảm từ 3 - 5 ngày;

- Thi công lắp đặt đường ống kỹ thuật đơn giản do sàn phẳng, không vướng dầm;

- Giảm chiều cao tầng (thông thường giảm được 30-70cm/1 tầng) do sàn thường không cần bố trí hệ thống dầm

Ngoài các ưu điểm cơ bản trên, kết cấu bê tông ƯLT còn có một số ưu điểm khác như:

- Nhờ có độ cứng tốt nên tính chống mỏi của kết cấu được nâng cao khi chịu tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần;

- Nhờ có ƯLT nên phạm vi sử dụng kết cấu BTCT lắp ghép và nửa lắp ghép được mở rộng ra rất nhiều Người ta có thể sử dụng biện pháp ƯLT để nối các mảnh

rời của một kết cấu lại với nhau

1.3.2 Nhược điểm

Lý thuyết tính toán kết cấu bê tông ƯLT phức tạp hơn so với kết cấu BTCT thông thường, đòi hỏi người thiết kế có trình độ chuyên môn cao và am hiểu quy trình thi công;

ƯLT không chỉ gây ra ứng suất nén mà còn gây ra ứng suất kéo ở phía mặt đối diện làm cho bê tông bị nứt nếu không kiểm soát được tải trọng tác dụng do cáp gây ra;

Việc chế tạo bê tông ƯLT cần phải có thiết bị đặc biệt, có công nhân lành nghề

và có sự kiểm soát chặt chẽ về kỹ thuật, nếu không có thể làm mất ƯLT do tuột neo,

do mất lực dính Việc bảo đảm an toàn lao động cũng phải đặc biệt lưu ý

1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thông qua các nội dung nghiên cứu ở Chương 1, có thể thấy rằng kết cấu bê tông ƯLT nói chung và sàn phẳng bê tông ƯLT nói riêng đã được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới và ở Việt Nam Từ các ưu và nhược điểm của kết cấu bê tông ƯLT được phân tích, sàn phẳng bê tông ƯLT là giải pháp thích hợp cho kết cấu nhà cao tầng như chung cư, khách sạn hay các công trình nhịp lớn như hội trường, trung tâm thương mại… Chương 2 sẽ nghiên cứu về cơ sở lý thuyết tính toán khả năng chống chọc thủng của sàn phẳng bê tông ƯLT theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5574:2012 và tiêu chuẩn Mỹ ACI 318M-08

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỐNG CHỌC THỦNG SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5574:2012, TIÊU CHUẨN MỸ ACI 318M-08

2.1 TỔNG QUAN VỀ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

2.1.1 Sự làm việc của sàn phẳng bê tông ứng lực trước

Sàn bê tông ƯLT là giải pháp phù hợp cho kết cấu nhà nhiều tầng với nhiều ưu điểm so với kết cấu sàn BTCT thông thường Thi công sàn bê tông ƯLT bằng phương pháp căng sau được sử dụng phổ biến trong thực tế Sàn bê tông ƯLT căng sau bao gồm các dạng khác nhau, phân loại theo sơ đồ kết cấu bao gồm:

- Sàn sườn có bản dầm

- Sàn sườn có bản kê bốn cạnh

- Sàn không dầm (sàn phẳng có mũ cột hoặc không)

Khi sàn được đặt trực tiếp lên cột, không có mũ cột thì được gọi là sàn phẳng (đối với sàn có mũ cột thường được gọi là sàn nấm) Sàn phẳng bê tông ƯLT chịu uốn theo cả hai phương và biến dạng ở mọi tiết diện đều khác nhau

Khi sàn được đặt trực tiếp lên hệ cột có hay không có mũ, sàn được gọi là sàn phẳng Để hiểu rõ hơn sự làm việc của loại sàn này, so sánh ba loại bản đơn chịu tải trọng phân bố đều q như trên Hình 2.2 Hình 2.2a thể hiện bản dầm tựa trên hai dầm ở hai phía đối diện Mô men cực đại ở giữa nhịp là: M0 = 1/8qL2L1

Hình 2.2b thể hiện bản kê bốn cạnh bản kê lên các dầm vây quanh Trong trường hợp này vì tải trọng q được truyền theo hai phương

Hình 2.2c thể hiện bản kê trực tiếp lên bốn cột, không thông qua dầm Nếu xét theo phương trình thì

Qua đó có thể đi đến kết luận rằng bản sàn phẳng (không dầm) làm việc khá giống với bản dầm, sự khác biệt là bản dầm chỉ uốn theo một phương, còn so với sàn phẳng, bản uốn theo cả hai phương

Hình 2.2 So sánh sự làm việc của các loại bản [6]

Trên Hình 2.3 thể hiện sự phân bố mô men M1 dọc theo phương L2 đối với bản đơn chịu tải trọng phân bố đều q Các giá trị trên biểu đồ là kết quả của các phép tính theo lý thuyết đàn hồi Nếu tổng mô men lớn nhất ở giữa nhịp L1 là thì dọc theo phương L2 giá trị mô men đó được phân bố theo một đường cong, ở vùng giữa của L2 giá trị mô men uốn có giá trị nhỏ, còn ở vùng hai đầu của L2 (vùng gần gối tựa theo phương L2) mô men uốn có giá trị lớn Nếu chia bản theo phương L2 thành hai loại dải: Dải giữa nhịp có chiều rộng L2/2 và dải trên cột có chiều rộng bằng L2/4 thì từ Hình 2.3 ta thấy dải giữa nhịp chịu xấp xỉ 0,45M0, còn hai nửa dải trên đầu cột chịu xấp xỉ 0,55M0

Hình 2.3 Sự phân bố của mô men uốn M1 theo phương L2

Trong tính toán và cấu tạo sàn phẳng, người ta thường chia bản ra thành dải trên đầu cột và dải giữa nhịp, hai dải này có chiều rộng bằng một nửa bước cột (Hình 2.4) Giả thiết tải trọng trên bản sàn là phân bố đều, xem xét biến dạng của dải trên đầu cột A1B ta thấy tại vị trí đầu cột (A, B) độ võng của bản sàn bằng không, tại vị trí giữa nhịp có độ võng lớn nhất Từ hình ảnh biến dạng ta có thể suy ra biểu đồ mô men uốn

ở dải trên cột như Hình 2.4

Đối với dải giữa nhịp 324, độ võng ở vị trí số 3, 4 sẽ nhỏ hơn ở vị trí số 2 Ta có thể hình dung rằng, mặt sàn tại vị trí số 3, 4 gối lên dải trên cột A3D và B4C Từ đây, suy ra được dạng biểu đồ mô men uốn của dải giữa nhịp 324 như Hình 2.4 Tương tự,

có thể suy ra biểu đồ mô men uốn đối với dải trên cột và dải giữa nhịp theo phương vuông góc

Hình 2.4 Mô men dải trên cột và dải giữa nhịp của sàn phẳng [6]

2.1.2 Sự làm việc của kết cấu siêu tĩnh ứng lực trước

Xét một dầm đơn giản bê tông ƯLT (Hình 2.5) Các phản lực do tải trọng ngoài được xác định bởi các phép cân bằng tĩnh định, chỉ phụ thuộc vào tải trọng bản thân dầm, tĩnh tải và hoạt tải mà không phụ thuộc vào ƯLT Nếu trên dầm không có tải trọng ngoài nào tác dụng, với bất kỳ giá trị ƯLT nào thì các phản lực gối tựa đều bằng không và các mô men ngoại lực cũng bằng không, do vậy mô men kháng ngoại lực bằng không, nghĩa là đường hợp lực C-line trùng khớp với quỹ đạo của cáp ƯLT, như vậy có thể xác định giá trị mô men trong dầm do ƯLT gây ra tại một vị trí bất kỳ là M=Te=Pe=Ce

Hình 2.5 Dầm đơn giản bê tông ứng lực trước

Xét dầm liên tục bê tông ƯLT (Hình 2.6) Do tác dụng của ƯLT, dầm bị uốn cong và có chuyển vị Giả sử không tồn tại các gối đỡ trung gian, dầm sẽ bị vồng lên (Hình 2.6b) Để đảm bảo điều kiện làm việc thực tế của dầm là chuyển vị tại các gối tựa bằng không, tại các vị trí này phải xuất hiện phản lực và tương ứng là gây thêm mô men trong dầm (Hình 2.6d) Để kháng lại mô men này, đường hợp lực C-line bị dịch chuyển cách trọng tâm thép ƯLT một khoảng a =

Như vậy ta thấy sự khác biệt cơ bản khi chịu ƯLT (không kể đến trọng lượng bản thân và tải trọng ngoài) giữa dầm đơn giản và dầm liên tục là ở vị trí của đường hợp lực C-line Nguyên nhân trực tiếp gây ra sự khác biệt là mô men do phản lực gối tựa trong dầm liên tục gây ra, được gọi là mô men thứ cấp (secondary moment) Tuy mang tên gọi như vậy bởi là một sản phẩm phụ của ƯLT, nhưng mô men thứ cấp

có một trị số đáng kể và đóng vai trò quan trọng trong sự làm việc của dầm liên tục, cùng với mô men sơ cấp (primary moment) gây bởi độ lệch tâm của cáp (Hình 2.6c) Mô men tổng cộng do ƯLT tác dụng lên dầm là (Hình 2.6e):

Mt = M1 + M2

Sàn phẳng nhiều nhịp là hệ kết cấu siêu tĩnh, do đó cần xét đến mô men thứ cấp trong giai đoạn truyền lực và giai đoạn sử dụng Tùy theo tiêu chuẩn thiết kế mà mô

men thứ cấp có thể được xét đến hoặc bỏ qua khi kiểm tra điều kiện bền về uốn của cấu kiện ở trạng thái giới hạn Theo ACI 318, khi kiểm tra cường độ chịu uốn, mô men ngoại lực do tải trọng tính toán gây ra phải được cộng thêm mô men thứ cấp với hệ

Phá hoại chọc thủng tấm BTCT dưới tác dụng của tải trọng tập trung là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

- Chất lượng bê tông;

- Cốt thép chịu uốn (hàm lượng, sự phân bố của cốt thép, tính dính bám giữa bê tông và cốt thép);

- Sự phân phối mô men uốn trong phạm vi lân cận diện đặt tải;

- Tỷ số giữa diện tích đặt tải và chiều dày tấm;

- Sự có mặt của cốt thép chịu cắt;

- Sự tồn tại của ứng suất nén trong bê tông theo phương song song với mặt phẳng

tấm (chẳng hạn do ứng suất tạo ra)

Trong sàn phẳng, diện tích sàn tại vị trí lân cận gối tựa cột làm việc theo hai phương, ở đó phá hoại có thể xảy ra do chọc thủng theo một hình nón cụt hoặc tháp cụt quanh gối tựa cột Tại vị trí này có lực cắt tác dụng trực tiếp do tải phân bố trên sàn

và có sự truyền mô men âm từ sàn đến cột Hiện tượng chọc thủng xảy ra khi ứng suất cắt trong bê tông ở vùng lân cận gối tựa cột (hoặc diện đặt tải) vượt quá khả năng chịu cắt của vật liệu và khi đó vết nứt nghiêng xuất hiện Khi vết nứt hình thành, khả năng chịu lực của vùng bê tông giảm đi nhanh chóng và nếu không có cốt thép ngang, dưới tác dụng của tải trọng không đổi, các vết nứt phát triển rất nhanh dẫn tới phá hoại

Hình 2.7 Sàn phẳng bị phá hoại do chọc thủng

2.2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SÀN PHẲNG BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC

2.2.1 Các quan niệm phân tích kết cấu bê tông ứng lực trước

Trong tính toán cấu kiện bê tông ƯLT, có hai tiêu chuẩn có thể sử dụng phổ biến nhất trên thế giới là Tiêu chuẩn ACI cho xây dựng dân dụng và tiêu chuẩn AASHTO cho cầu đường Ngoài ra, ở nhiều quốc gia cũng xây dựng những tiêu chuẩn tính toán riêng cho mình Tuy nhiên, dù sử dụng tiêu chuẩn nào thì cấu kiện bê tông ƯLT vẫn được tính toán dựa trên ba quan niệm cơ bản sau đây:

sẽ bị triệt tiêu bởi ứng suất nén trước, nhờ vậy sẽ hạn chế được bề rộng vết nứt và khi vết nứt chưa xuất hiện thì có thể sử dụng các phương pháp của lý thuyết đàn hồi để tính toán

b Quan niệm thứ hai

Quan niệm này coi bê tông ƯLT làm việc như BTCT thường với sự kết hợp giữa

bê tông và thép cường độ cao, bê tông chịu nén và thép chịu kéo và gây ra một cặp ngẫu lực kháng lại mô men do tải trọng ngoài gây ra Nếu sử dụng thép cường độ cao đơn thuần như thép thường thì khi bê tông xuất hiện vết nứt, thép vẫn chưa đạt đến cường độ Nếu thép được kéo trước và neo vào bê tông thì sẽ có được sự biến dạng và ứng suất phù hợp với cả hai loại vật liệu

c Quan niệm thứ ba

Quan niệm này coi ƯLT như là một thành phần cân bằng với một phần tải trọng tác dụng lên cấu kiện trong quá trình sử dụng, tính toán theo phương pháp cân bằng tải trọng Đây là phương pháp khá đơn giản và dễ sử dụng để tính toán, phân tích cấu kiện

bê tông ƯLT Cáp ƯLT được thay thế bằng các lực tương đương tác dụng vào bê tông Cáp tạo ra một tải trọng ngược lên, nếu chọn hình dạng cáp và lực ƯLT phù hợp sẽ cân bằng được các tải trọng tác dụng lên sàn, do đó độ võng của sàn tại mọi điểm đều bằng 0

2.2.2 Các giai đoạn chịu tải của sàn phẳng bê tông ứng lực trước [6]

Khi thiết kế cấu kiện bê tông ƯLT cần phải nghiên cứu các giai đoạn chịu tải mà

nó phải trải qua Với kết cấu đổ tại chỗ, cấu kiện bê tông ƯLT được thiết kế với ít nhất hai giai đoạn: Giai đoạn ban đầu trong khi ƯLT và giai đoạn cuối cùng khi chịu tải trọng sử dụng Với kết cấu đúc sẵn, cần nghiên cứu thêm giai đoạn vận chuyển và lắp dựng Với mỗi giai đoạn lớn, có thể chia ra thành nhiều giai đoạn nhỏ tùy theo loại tải trọng khác nhau:

a Giai đoạn ban đầu

Cấu kiện chịu tải trọng ƯLT nhưng chưa chịu bất kỳ loại tải trọng ngoài nào Giai đoạn này có thể được chia thành nhiều giai đoạn nhỏ như sau:

- Trước khi ƯLT: Giai đoạn này cường độ bê tông còn nhỏ để có thể chịu tải

trọng ngoài, do vậy cần phải yêu cầu bảo dưỡng một cách cẩn thận, tránh xuất hiện vết nứt Sự xuất hiện vết nứt do co ngót sẽ làm giảm hoặc triệt tiêu khả năng chịu ứng suất

kéo của bê tông khi tiến hành ƯLT

- Trong khi căng thép ƯLT: Trong giai đoạn này, một ứng suất khá lớn được tạo

ra trong thép ƯLT Ứng suất lớn nhất cho phép trong thép ƯLT ở giai đoạn này phải

tuân theo tiêu chuẩn thiết kế

- Tại lúc truyền ƯLT: Quá trình truyền ƯLT từ thép sang bê tông đối với cấu

kiện căng sau diễn ra một cách tuần tự Kết cấu không chịu bất kỳ một tải trọng nào ngoại trừ trọng lượng bản thân ƯLT ban đầu tuy rằng có một lượng tổn hao nhất định

nào đó, nhưng cũng đã gây ra một trạng thái làm việc nguy hiểm cho bê tông và trở thành một giai đoạn quan trọng trong quá trình thiết kế kết cấu Việc truyền ƯLT cũng tạo nên một ứng suất rất lớn trong bê tông tại vị trí neo, nên rất dễ xảy ra phá hoại bê tông ở vùng neo nếu bê tông có chất lượng kém Sự bố trí không đối xứng hay tập trung cáp cũng là nguyên nhân cho sự quá tải trong bê tông Do vậy trình tự căng cáp

ƯLT phải được nghiên cứu một cách hợp lý

b Giai đoạn trung gian

Đây là giai đoạn vận chuyển và lắp dựng, chỉ xảy ra đối với cấu kiện đúc sẵn

c Giai đoạn cuối cùng

Đây là giai đoạn kết cấu chịu tác dụng của các loại tải trọng ngoài khác nhau Trong giai đoạn này cần phải cân nhắc tới các tổ hợp tải trọng của hoạt tải tác động lên các phần khác nhau của kết cấu với các trường hợp tải khác như gió, động đất, chuyển

vị cưỡng bức gối tựa hay sự thay đổi nhiệt độ… Sự làm việc của cấu kiện theo các giai đoạn được phân tích theo các loại tải trọng khác nhau

- Tải trọng dài hạn: Dưới tác động của tải trọng dài hạn thực tế (thường chỉ là

tĩnh tãi), giá trị của độ vồng hoặc độ võng cấu kiện bê tông ƯLT sẽ tăng lên do ảnh hưởng của từ biến, do vậy cần phải được kiểm soát trong thiết kế và phải được giới

hạn bởi một giá trị quy định

- Tải trọng sử dụng: Thiết kế với tải trọng sử dụng là kiểm tra xem ứng suất và

biến dạng xuất hiện trong cấu kiện có vượt quá giá trị cho phép hay không, chứ không phải là một sự đảm bảo cấu kiện đảm bảo khả năng chịu lực Do vậy, với các dạng cấu kiện bê tông ƯLT thông dụng, thường thiết kế dựa trên tính toán với tải trọng sử dụng,

sau đó kiểm tra điều kiện về cường độ

- Tải trọng gây nứt: Sự xuất hiện của vết nứt do tải trọng trong cấu kiện bê tông

ƯLT báo hiệu sự thay đổi đột ngột của lực dính kết và ứng suất cắt Đối với các kết cấu chịu ảnh hưởng của ăn mòn như bể chứa, cọc… hoặc đối với kết cấu mà vết nứt có thể phát triển độ võng quá mức cho phép thì việc nghiên cứu tải trọng nứt là rất quan

trọng

- Tải trọng giới hạn: Khi cấu kiện được thiết kế với tải trọng sử dụng không có

sự đảm bảo là cấu kiện đảm bảo khả năng chịu lực Vì vậy cần xác định tải trọng lớn nhất mà kết cấu có thể chịu được trước khi bị phá hoại Ngoài các điều kiện chịu tải thông dụng, trên thực tế kết cấu còn có thể chịu một số dạng tải trọng đặc biệt như tải trọng lặp với một giá trị đáng kể có thể gây phá hoại do mỏi; hoặc một tải trọng lớn được duy trì trong một thời gian dài có thể gây biến dạng lớn do từ biến, trong khi các cấu kiện ƯLT khác do chịu tải trọng nhẹ nên độ vồng gây bởi ƯLT không những

không bị triệt tiêu mà ngày càng phát triển

2.2.3 Chọn chiều dày bản sàn bê tông ứng lực trước

Để chọn chiều dày sàn phẳng cần phải quan tâm tới các yêu cầu về độ võng cho phép, sàn không bị rung khi có tải trọng tác động, khả năng chống chọc thủng, khả năng chịu lửa Tuy nhiên khi không có mũ cột, có thể chọn sơ bộ chiều dày sàn phẳng theo kinh nghiệm như sau:

Trong đó: Lmax là chiều dài nhịp lớn nhất của bản sàn

2.2.4 Tải trọng cân bằng

a Khái niệm về tải trọng cân bằng

Cân bằng tải trọng là quan niệm coi ƯLT như một loại tải trọng nhằm cân bằng với một phần tải trọng sử dụng tác dụng lên kết cấu Phương pháp này được T.Y Lin giới thiệu từ năm 1961 và đến năm 1963 được đăng trên tạp chí ACI PP Phương pháp cân bằng tải trọng này là 1 công cụ quá mạnh và làm đơn giản hoá lý thuyết ƯLT

để các kỹ sư kết cấu có thể áp dụng thực hành vào trong các bài toán thiết kế thực tế Xét dầm liên tục, thép ƯLT dạng parabol căng sau theo hai phương của sàn bê tông ƯLT hai phương được xem như là “tải trọng hướng lên tương đương” cân bằng với tải trọng đều hướng xuống

Hình 2.8 Tải trọng cân bằng trong dầm liên tục

Tải trọng cân bằng theo hai phương với nhịp l1 và l2 được tính:

- L1,L2: Nhịp theo phương 1 và 2 tương ứng;

- wb1, wb2: Tải trọng cân bằng phân bố đều

b Chọn tải trọng cân bằng

Khi sử dụng nguyên lý tải trọng cân bằng, câu hỏi quan trọng đặt ra là tải trọng nào sẽ được cân bằng với ƯLT? Tại thời điểm khởi đầu thường cho là tĩnh tải của kết cấu được cân bằng hoàn toàn với ƯLT hiệu quả Điều này có nghĩa là một lượng nhỏ của độ vồng có thể tồn tại dưới ƯLT ban đầu Sau một thời gian, khi tất cả các tổn hao ứng suất đã xảy ra, kết cấu sẽ trở lại vị trí cân bằng Tuy nhiên, để cân bằng với tất cả tĩnh tải thì yêu cầu một giá trị ƯLT rất lớn

Thiết kế cân bằng tải trọng có thể đạt được độ chính xác đáng kể bởi cả tải trọng bản thân và lực ƯLT có thể thường được dự đoán chính xác Tuy nhiên, trong thực tế tải trọng ƯLT có thể không như mong đợi Với một cấu kiện có độ cứng tương đối lớn, sai sót trong việc tính toán trọng lượng và ƯLT thường là không đáng kể Với cấu kiện mảnh hơn, một sự thay đổi nhỏ có thể đưa đến sai sót đáng kể trong sự ước tính của cân bằng tải trọng và cả độ vồng, độ võng của cấu kiện

Việc lựa chọn tải trọng nào để cân bằng với ƯLT phụ thuộc vào hai mục đích: Đảm bảo yêu cầu về chịu lực, về độ võng, bề rộng vết nứt và yêu cầu kinh tế

Với kết cấu sàn, tải trọng cân bằng thường chọn trong khoảng (80 100)% trọng lượng bản thân sàn Với dầm, giá trị thường được tăng lên vì độ võng của dầm có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sử dụng của hệ thống sàn Tải trọng cân bằng nên chọn để đáp ứng yêu cầu về ứng suất nén trước trung bình của bê tông trong giai đoạn sử dụng Tiêu chuẩn ACI 318 yêu cầu ứng suất nén này có giá trị không nhỏ hơn 0,9 Mpa

2.2.5 Mô hình cáp ứng lực trước

a Quỹ đạo căng cáp ứng lực trước

Thép ƯLT trong sàn căng sau thường sử dụng cáp 7 sợi có dính kết hoặc không Quỹ đạo cáp đóng một vai trò quan trọng trong sự làm việc của kết cấu bê tông ƯLT Quỹ đạo cáp thường được lựa chọn tuân theo dạng biểu đồ mô men do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn nhằm đạt hiệu quả tốt nhất về hạn chế độ võng Thông qua độ cong của cáp, ƯLT tạo ra tải trọng lên bê tông và cân bằng một phần tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên cấu kiện Để thuận tiện cho việc phân tích kết cấu, cáp được mô hình bằng đường cong toán học Trong thiết kế sàn bê tông ƯLT, tải trọng tác dụng lên sàn chủ yếu là tải trọng phân bố đều, do vậy quỹ đạo cáp được chọn đường parabol, qua đó tạo

ra các tải trọng phân bố đều tác dụng ngược lại so với tải trọng sử dụng

Hình 2.9 Mô hình cáp trong tính toán

Trong thực tế, cáp không thể bố trí góc nhọn tại gối B như mô hình tính toán trên Hình 2.9 Người ta phải loại bỏ các góc nhọn này để tránh sự tổn hao ứng suất do ma sát và tập trung ứng suất cục bộ quá lớn lên bê tông Vì vậy, các đường cáp parabol ở hai nhịp liền kề thường được nối với nhau bằng một đoạn đường cong parabol bậc hai như Hình 2.10 Do đó, tải trọng cân bằng có sự sai số giữa mô hình tính toán và mô hình thực tế

Hình 2.10 Quỹ đạo cáp thực tế và tải trọng cân bằng trong dầm liên tục

Tải trọng cân bằng theo thực tế được tính toán như sau:

Trong đó: e1, e2 là độ lệch tâm của cáp ƯLT

b Mô hình cáp ứng lực trước trong phương pháp phần tử hữu hạn

Trong phương pháp PTHH, cáp ƯLT hoặc cốt thép trong kết cấu bê tông có thể được mô hình theo: Mô hình phân bố, mô hình bao và mô hình rời rạc, trong đó liên

kết giữa cốt thép và bê tông đóng vai trò rất quan trọng Hầu hết các mô hình đều chấp nhận giả thiết lực bám dính là hoàn toàn Thực ra giả thiết này chỉ phù hợp trong vùng

có ứng suất truyền theo bề mặt giữa bê tông và cốt thép là không đáng kể Các mô hình chính xác hơn khi kể đến sự làm việc của vật liệu theo cấp tải trọng, sự hình thành và phát triển vết nứt, lực dính giữa BTCT… Các mô hình này khá phức tạp, do vậy cho đến nay thường chỉ ứng dụng chủ yếu trong nghiên cứu cấu kiện

Cách tiếp cận khác là dỡ bỏ cáp khỏi cấu kiện bê tông và thay thế bằng tải trọng cân bằng Tại các vị trí cáp sẽ thay thế bằng tải trọng do ƯLT gây ra như một tải trọng lên hệ kết cấu Việc xác định các tải trọng này phụ thuộc vào quỹ đạo cáp như đã trình bày ở công thức 2.3

c Bố trí số lượng cáp ƯLT

Sự phân phối mô men uốn không đồng đều trên toàn bộ bề rộng bản mà tập trung phần lớn ở các dải trên cột Vì vậy hợp lý hơn cả là bố trí phần lớn cáp ƯLT trong phần dải trên cột và các phần còn lại được rải đều trong các dải giữa nhịp Có thể dự kiến bố trí khoảng 65-75% cáp cho dải cột, còn lại bố trí cho dải giữa nhịp

Việc điều chỉnh số lượng cáp ƯLT trong quá trình tính toán theo các vòng lặp dẫn đến sự thay đổi việc bố trí cáp Nếu chỉ đơn thuần thực hiện thay thế bằng các tải trọng cân bằng khi dỡ bỏ cáp ƯLT sẽ dẫn đến việc phân tích trở nên khá phức tạp khi phải thay đổi vị trí của cáp trong mặt bằng, tuy nhiên sẽ dẽ dàng hơn khi chỉ cần phải điều chỉnh tải trọng cân bằng

2.2.6 Tổn hao ứng suất trong thép ứng lực trước

a Bản chất của sự tổn hao ứng suất

Ngay từ giai đoạn căng thép, do nhiều nguyên nhân khác nhau, ứng suất ban đầu trong thép sẽ giảm theo thời gian, gây nên sự tổn hao ứng suất Do đó, khi thiết kế kết cấu bê tông ƯLT cần phải tính toán đến sự tổn hao ứng suất

Việc phân tích và thiết kế tổng thể cấu kiện bê tông ƯLT có liên quan đến ứng suất hiệu quả trong thép ƯLT tại mỗi giai đoạn chất tải và đặc trưng vật liệu tương ứng trong quá trình làm việc của kết cấu Những giai đoạn chung nhất phải kiểm tra ứng suất và sự làm việc của cấu kiện là:

Ngay sau khi truyền ƯLT cho tiết diện bê tông, phải khống chế ứng suất trong bê tông phải nhỏ hơn ứng suất cho phép, tương ứng với cường độ của bê tông tại thời điểm đó

Với tải trọng sử dụng, sau khi đã kể đến tất cả tổn hao ứng suất, phải kiểm tra lại ứng suất trong cấu kiện Lúc này trong thép ƯLT còn lại ứng suất hiệu quả, cường độ

bê tông đạt đến cường độ ở 28 ngày tuổi