Kết cấu bê tông cốt thép ứng lực 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 lực trước và sức chịu nén của bê tông để tạo nên trong kết cấu những biến dạng ngược với khi chịu tải, ở ngay trước khi chịu tải.
Nhờ đó những kết cấu bê tông này có khả năng chịu tải trọng lớn hơn kết cấu bê tông thông thường, hoặc vượt được những nhịp hay khẩu độ lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép thông thường
Bê tông dự ứng lực trước căng trước
Cốt thép ứng lực trước 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 ứng lực trước như kết cấu bê tông cốt thép thông thường.
Đến khi bê tông đạt đến một giá trị cường độ nhất định để có thể giữ được ứng lực trước, 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 ứng lực trước, 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 ứng lực trước 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 ứng lực trước đúc sẵn trong các nhà máy bê tông đúc sẵn.
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 ứng lực trước.Nhược điểm của phương pháp này là phải lắp đặt bệ tỳ phức tạp .
Bê tông dự ứng lực trước căng sau
Phương pháp này thường sử dụng cho kết cấu bê tông đổ tại chỗ. Trước hết đặt thép ứng lực trước và cốt thép thông thường rồi đổ bê tông. Khi bê tông đạt đến cường độ nhất định thì tiến hành căng cốt t hép với ứng suất quy định. Sau khi căng xong, cốt thép ứng lực trước 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. Trong phương pháp căng sau, kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước được ch ia làm 2 loại:
Bê tông ứng lực trước căng sau dạng không liên kết đầu neoCốt thép được lồng trong ống bao có chứa mỡ bảo quản chống gỉ, và được đặt bình thường vào trong khuôn đúc bê tông mà chưa được căng trước. Sau đó, đổ bê tông vào khuôn bình thường như chế tạo kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Đến khi kết cấu bê tông cốt thép đạt cường độ nhất định đủ để chịu được ứng lực căng thì mới tiến hành căng cốt thép ứng lực trước. Cốt thép được kéo căng cốt thép dần dần bằng máy kéo ứng lực trước đến giá trị ứng suất thiết kế, nhưng vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi của cốt thép ứng lực trước.
Sau mỗi hành trình kéo thép, cốt thép lại được buông ra khỏi máy kéo; lúc đó cốt thép có xu hướng co lại vì tính đàn hồi. Nhưng do các đầu cốt thép (một trong hai hay cả hai đầu); được giữ lại bởi neo 3 lá hình côn nằm trong hốc neo hình côn; bằng thép bịt ở hai đầu kết cấu bê tông, mà biến dạng đàn hồi này của cốt thép; được chuyển thành phản lực đầu neo dạng áp lực ép mặt của má côn thép truyền sang đầu kết cấu bê tông (tạo ra ứng lực trước).
Nhờ đó kết cấu bê tông được uốn vồng ngược với khi làm việc. Khi đạt đến ứng lực trước thiết kế thì mới cho kết cấu chịu tải trọng (cho làm việc).
Bê tông dự ứng lực trước căng sau dạng liên kết
Đây là dạng kết cấu ứng lực trước căng sau; sử dụng cả lực bám dính giữa cốt thép ứng lực trước với kết cấu bê tông; lẫn phản lực ép mặt đầu neo để giữ ứng lực trước.Loại này còn gọi là kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau có bám dính.
Cốt thép được đặt trong ống bao. Ống bao bằng nhựa, nhôm hay thép được đặt trong kết cấu bê tông.
Tiến hành tạo kết cấu bê tông cốt thép ứng lực trước căng sau như dạng không liên kết. Nhưng sau khi căng cốt thép đến ứng suất thiết kế; thì tiến hành bơm (hồ) vữa xi măng với áp lực cao; vào trong lòng các ống bao để vừa tạo lớp vữa bảo vệ cốt thép; vừa tạo môi trường truyền ứng lực bằng lực bám dính ;giữa cốt thép với vữa xi măng đông kết, ống bao và kết cấu bê tông bên ngoài.
Việc kiểm tra độ đầy chặt vữa xi măng trong ống bao; được tiến hành nhờ có các đầu ống kiểm tra cắm vào trong ống bao. Bơm vữa áp lực cao tới khi phun đầy vữa ra các đầu thăm này; có thể biết vữa đã chứa đầy trong ống cáp đến đoạn nào của kết cấu.
Trong trường hợp, quá trình bơm vữa gặp sự cố tắc ống gel. Khi đó, vữa xi măng sẽ không bơm qua tới đầu bên kia được. Cách xử lý trong trường hợp này là phải khoan ở giữa đường bơm ống; để tạo lỗ và vữa sẽ tràn lên theo lỗ này; có nghĩa là ống này phải bơm thành 2 lần ở 2 phía.Đây là dạng kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau cải tiến, có nhiều ưu điểm. Áp dụng cho kết cấu đúc tại chỗ tại hiện trường; mà ít gặp rủi ro do tổn ha o ứng lực trước tại đầu neo.
