1. Khái niệm

Từ biến bê tông là hiện tượng bê tông bị biến dạng tăng dần theo thời gian khi chịu ứng suất không đổi. Hiện tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến độ võng dài hạn, ứng suất trong cốt thép, và đặc biệt nghiêm trọng trong kết cấu bê tông dự ứng lực, kết cấu nhịp lớn.

2. Các yếu tố ảnh hưởng tới biến dạng từ biến bê tông

Biến dạng từ biến phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

• Tuổi bê tông khi đặt tải t₀: Tuổi càng nhỏ → từ biến càng lớn.

• Cường độ bê tông f_ck: Cường độ càng cao → từ biến càng nhỏ.

• Độ ẩm môi trường (RH): Độ ẩm cao → từ biến giảm; độ ẩm thấp → từ biến tăng.

• Kích thước cấu kiện h₀: Cấu kiện mỏng, diện tích tiếp xúc lớn môi trường → từ biến tăng.

• Cấp độ xi măng (S, N, R): Tốc độ đông rắn của bê tông, bê tông đông rắn nhanh → từ biến giảm.

• Độ lớn ứng suất nén: Ứng suất nén cao → từ biến tăng nhanh.

• Loại và kích thước cốt liệu: Cốt liệu tốt, kích thước lớn → từ biến giảm.

• Phụ gia và thành phần bê tông: Phụ gia khoáng, phụ gia giảm nước → ảnh hưởng đến từ biến.

3. Tốc độ phát triển của từ biến theo thời gian

• Từ biến phát triển nhanh trong giai đoạn đầu (vài tuần đến vài tháng đầu sau khi đặt tải), chiếm phần lớn giá trị từ biến cuối cùng.

• Sau đó, tốc độ phát triển giảm dần, nhưng từ biến vẫn tiếp tục tăng theo thời gian, và không bao giờ triệt tiêu hoàn toàn.

• Trong điều kiện thường, 60–70% giá trị từ biến cuối cùng xảy ra trong 1 năm đầu, phần còn lại kéo dài trong nhiều năm.

• Thường ổn định sau 5 năm. Tuy nhiên, vẫn có thể tiếp tục tăng với tốc độ rất nhỏ nếu điều kiện môi trường khắc nghiệt hoặc tải trọng tiếp diễn.

4. Cách xác định hệ số từ biến theo EN 1992-1-1

4.1. Xác định nhanh bằng Hình 3.1 – Eurocode 2

Hình 3.1 tiêu chuẩn EN 1992-1-1 cho phép tra nhanh giá trị hệ số từ biến cuối cùng φ₀

Hướng dẫn các bước tra đồ thị hình 3.1 tiêu chuẩn Eurocode 2 xác định hệ số từ biến bê tông:

Bước 1: Xác định điều kiện môi trường

• RH = 50%: trong nhà, không khí khô → chọn đồ thị 3.1(a)

• RH = 80%: ngoài trời, ẩm → chọn đồ thị 3.1(b)

Bước 2: Xác định tuổi bê tông khi đặt tải t₀​ (ngày)

Bước 3: Chọn cấp độ bền xi măng (đường S, N, R trong biểu đồ)

• S: xi măng đông cứng chậm (slow hardening)

• N: thông thường (normal)

• R: đông cứng nhanh (rapid)

Bước 4: Xác định kích thước danh nghĩa h₀ = 2A_c/u

• A_c​: diện tích tiết diện bê tông

• u : chu vi tiếp xúc môi trường

Bước 5: Tra đồ thị xác định φ(∞,t₀)

1. Từ trục hoành, xác định giá trị t₀ và kẻ đường 1 song song trục hoành.

2. Từ điểm giao đường 1 với đường cấp độ bền xi măng (S, N, R), kẻ đường 2.

3. Từ h₀ kẻ đường 3 song song trục tung đến giao với đường cấp độ bền bê tông tương ứng.

4. Từ điểm giao này, kẻ đường 4 song song trục hoành, giao cắt đường 4 và đường 2 , kẻ đường 5 song song trục tung để xác định φ₀.

Ví dụ minh họa

• Điều kiện môi trường: RH = 50% (trong nhà)

• Cường độ bê tông: C30/37

• Kích thước danh nghĩa: h₀ = 650 mm (ví dụ sàn dày 300 mm, u = 1.84 m)

• Tuổi bê tông khi đặt tải: t₀ = 30 ngày

⇒ Tra đồ thị xác định được: φ₀ ≈ 1.8 (kết quả tra minh họa hình bên dưới)

Ghi chú:

• Phương pháp tra đồ thị nhanh phù hợp cho tính toán sơ bộ. Khi cần độ chính xác cao (đặc biệt đối với kết cấu dự ứng lực hoặc nhịp lớn), nên sử dụng phương pháp chi tiết bằng Phụ lục B – EN 1992-1-1.

4.2. Xác định chi tiết bằng Phụ lục B – EN 1992-1-1

5. Tính toán biến dạng từ biến cuối cùng

Biến dạng cuối cùng của bê tông do ứng suất không đổi gây ra, tại t = ∞ được xác định theo công thức:

Trong đó:

• φ(∞,t₀): hệ số từ biến cuối cùng

• σ_c0: ứng suất nén tác dụng

• E_cm: mô đun đàn hồi bê tông (theo EN1992 lấy E_c = 1.05⋅E_cm​)

Nếu ứng suất nén vượt quá 0.45f_cm(t₀), Eurocode yêu cầu hiệu chỉnh hệ số từ biến tuyến tính thành hệ số từ biến phi tuyến (nonlinear creep):

Trong đó:

• k_σ = σ_c0​/f_cm​(t₀​)

• f_cm(t₀): cường độ chịu nén trung bình của bê tông tại thời điểm t₀

• φ_k​: hệ số từ biến phi tuyến hiệu chỉnh

6. Lưu ý khi sử dụng

• Các hệ số từ biến tra từ Eurocode có thể sai số ±20% do điều kiện thực tế.

• Khi t₀ > 100 ngày, có thể giả thiết đủ chính xác là t₀ =1 00

• Cần điều chỉnh từ biến nếu kết cấu làm việc trong môi trường khắc nghiệt (nhiệt độ cao, độ ẩm thấp…).

• Trong phần mềm ETABS/SAP2000, có thể nhập trực tiếp φ hoặc sử dụng: E_eff​=E_cm​​/(1+φ)

7. Bảng tính hệ số từ biến bê tông theo Eurocode 2

Để thuận tiện trong việc tính toán hệ số từ biến bê tông chính xác theo Phụ lục B – Eurocode 2 (EN 1992-1-1), bạn có thể sử dụng các công cụ hỗ trợ sau:

• Tool tính toán online: EurocodeApplied – Creep Shrinkage

• File EXCEL hỗ trợ tính toán hệ số từ biến và co ngót bê tông theo Eurocode 2: Tải về

8. So sánh hệ số từ biến theo TCVN 5574-2018 và ACI 318-22

a. Hệ số từ biến theo TCVN 5574-2012

Độ ẩm tương đối tra bảng A.10 của  QCVN 02:2022/BXD

b. Hệ số từ biến theo ACI318-22

CÁM ƠN QUÝ ĐỘC GIẢ ĐÃ QUAN TÂM VÀ THEO DÕI BÀI VIẾT CỦA VIETCONS.EDU.VN !

Các bạn có thể liên hệ trực tiếp Fanpage (https://www.facebook.com/VietConsEducation) của trung tâm để đặt câu hỏi. Chúng tôi sẽ giải đáp thêm cho bạn.

Quét mã QR