Kết cấu gạch đá-Chương1: Tính chất cơ học của khối xây gạch đá ppt

Tính linh động của vữa- Tính linh động của vữa là khả năng rải vữa thành một lớp mỏng, đặc đều và cân bằng được viên gạch đá, đảm bảo cho việc truyền và phân phối đềuứng suất trong khối

1.1 Mở đầu 1.2 Vật liệu dùng trong khối xây gạch đá 1.3 Các dạng khối xây gạch đá

1.4 Tính chất cơ học của khối xây gạch đá

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN KC GẠCH ĐÁ (1 tiết)

2.1 Khái niệm chung 2.2 Phương pháp tính toán theo trạng thái giới hạn 2.3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán của khối xây

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN THEO KNCL (4 tiết)

3.1 Cấu kiện chịu nén đúng tâm 3.2 Cấu kiện chịu nén lệch tâm 3.3 Cấu kiện chịu nén cục bộ

4.1 Khối xây đặt lưới thép ngang 4.2 Khối xây đặt cốt thép dọc 4.3 Gia cố khối xây bằng vành đai

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN NHÀ GẠCH (3 tiết)

5.1 Thiết kế tường và trụ gạch 5.2 Tường chắn đất bằng gạch đá 5.3 Bể chứa nước bằng gạch đá

Tính chất cơ học của

khối xây Gạch đá

I Sơ lược lịch sử phát triển

Công trình gạch đá nổi tiếng thế giới nổi tiếng thế giới

Đền thờ nữ thần Hy Lạp Nhà thờ Đức Bà Paris Điện Patheon - Rome

Công trình gạch đá nổi tiếng Việt Nam nổi tiếng Việt Nam

Tháp Bình Sơn Cột cờ Hà Nội Nhà thờ đá Phát Diệm

II Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng

- Chịu tải rung động kém

- Dễ bị phong hóa => Cần bảo vệ

Phạm vi sử

Kết cấu chịu lực

- Móng - Cột

- Tường - Mái vỏ không gian

Kết cấu bao che

Phạm vi sử dụng

Kết cấu chuyên dụng

- Tường chắn - Bể chứa

- Ống khói - Cầu cống

- Vật liệu dùng trong khối xây gạch đá là các loại gạch, đá và vữa

- Việc lựa chọn vật liệu tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, mức độ bền vững, điều kiện thiên nhiên, điều kiện thi công, vị trí của kết cấu trong công trình

I Vật liệu gạch

1 Phân loại

a Theo phương pháp chế tạo (2 loại)

a Theo phương pháp chế tạo (2 loại)

- Gạch nung:

- Gạch không nung:

Gạch Kêramit (gạch gốm) Gạch đất sét ép khô hoặc ép dẻo

Gạch Silicat Gạch bê tông Gạch than xỉ

b Theo dung trọng trung bình γ (4 loại)

- Gạch nặng: γ ≥ 1800 kG/m3 như các loại gạch đặc, khối bê tông đặc hoặc rỗng có độ rỗng toàn phần nhỏ hơn 30% v.v

- Gạch trung bình: 1800 ≥ γ ≥ 1500 kG/m3

- Gạch nhẹ: 1500 ≥ γ ≥ 1000 kG/m3, độ rỗng toàn phần từ 30 ÷ 50% như gạch có lỗ v.v

gạch có lỗ v.v

- Gạch rất nhẹ : 1000 kG/m3 ≥ γ, độ rỗng toàn phần lớn hơn 50% như khối

bê tông tổ ong, gạch gốm có lỗ ngang v.v

d Theo trọng lượng viên gạch (2 loại)

- Viên gạch: Trọng lượng gạch ≤ 5kG, b max = 120÷140 (mm)

- Tảng khối: Trọng lượng gạch = 5÷25 kG

Hình : Kích thước viên gạch

Hình : Các loại gạch nung

- Cường độ mẫu thử khi chịu nén:

- Cường độ mẫu thử khi chịu uốn:

F

N

R g =

22

b) Thí nghiệmuốn gạch

- Cường độ tiêu chuẩn của gạch:

-) Khi chịu nén:

-) Khi chịu uốn:

5

5 1

∑

=

= i

gi c

g

R R

5

5 1

∑

=

= i

u gi uc

g

R R

- Giới hạn cường độ khi chịu kéo của gạch chỉ vào khoảng 5 – 10% giới hạn cường độ của gạch khi chịu nén

3 Mác gạch

a) Cách xác định

- Xác định trên cơ sở cường độ trung bình và cường độ bé nhất củacác mẫu thử khi nén và uốn

b) Các loại mác gạch

- Gạch mác thấp: M4; M7; M10; M25; M35; M50 Làm lớp đệm, lớp lóthoặc vách ngăn

- Gạch mác trung bình: M75; M100; M125; M150; M200 Làm kết cấuchịu lực bình thường

- Gạch mác cao: M300; M400; M500; M600; M800 và M1000 Dùng

- Gạch mác cao: M300; M400; M500; M600; M800 và M1000 Dùngtrong những công trình đặc biệt

=> Trong khối xây các công trình dân dụng thường dùng: M50, M70, M100, M125 và M150.

4 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng

- Quan hệ giữa σ - ε của gạch đất sét gần như theo quy luật đường thẳng

- Môđun đàn hồi của gạch được xác định bằng thí nghiệm:

-) Đối với gạch đất sét ép dẻo và gạch silicát: Eg = (1÷2).105 kG/cm2

-) Đối với gạch đất sét ép khô: Eg = (0,2 ÷ 0,4).105 kG/cm2

- Hệ số biến dạng ngang của gạch tăng theo cùng với sự tăng ứng suất

-) Đối với gạch đất nung hệ số đó bằng từ 0,03 ÷ 0,1

II Vật liệu đá

- Phân loại đá

-) Đá nặng: Dung trọng γ ≥ 1800kG/m3, thường gặp là đá hoa cương,

đá vôi sa thạch, đá bazan, đolômít, gabrô v.v

-) Đá nhẹ: Dung trọng γ < 1800kG/m3, thường gặp là các loại đá bọt,

- Yêu cầu của đá khi dùng trong xây dựng

-) Không bị phong hóa-) Không có các vết nứt nẻ lớn

- Phạm vi sử dụng: dùng để làm móng và vật liệu trang trí, ốp lát công trình

III Vật liệu vữa

- Lấp kín khe hở trong khối xây

2) Yêu cầu của vữa

- Vữa dùng trong khối xây gạch đá cần phải có:

Tính linh động của vữa

- Tính linh động của vữa là khả năng rải vữa thành một lớp mỏng, đặc đều

và cân bằng được viên gạch đá, đảm bảo cho việc truyền và phân phối đềuứng suất trong khối xây

- Khi vữa có tính linh động cao sẽ cho phép tăng hiệu suất lao động củacông nhân

- Tính linh động của vữa liên quan chặt chẽ tới độ sệt của vữa

Khả năng giữ nước của vữa

- Ảnh hưởng đến sự khô cứng của vữa

- Nó phụ thuộc vào loại vữa (chất kết dính, cốt liệu v.v ) và độ rỗng củagạch đá trong khối xây

- Độ sệt phải nằm trong giới hạn sau:

-) Khối xây bằng gạch hoặc tảng khối đặc: 3÷ 13cm-) Khối xây bằng gạch hoặc tảng khối có lỗ đứng: 7÷ 8cm-) Khối xây bằng khối đá hoặc bê tông đặc: 4 ÷ 7cm

- Độ sệt cực đại thường dùng trong môi trường có nhiệt độ cao và đối vớiloại gạch xốp và khô

3) Phân loại vữa

- Phân loại theo dung trọng ở trạng thái khô

-) Vữa nặng có γ > 1500kG/m3

-) Vữa nhẹ có γ ≤ 1500kG/m3

- Phân loại theo chất kết dính và cốt liệu

-) Vữa nước: dùng chất kết dính là các loại ximăng Pooclăng hoặc-) Vữa nước: dùng chất kết dính là các loại ximăng Pooclăng hoặcPuzơlan

-) Vữa khô: chất kết dính thường là vôi khô hoặc thạch cao

- Phân loại theo thành phần vữa

-) Vữa xi măng gồm: cát, xi măng và nước

-) Vữa bata hay còn gọi là vữa tam hợp gồm có: cát, xi măng, vôi (hoặcđất sét) và nước

-) Vữa không xi măng như vữa vôi gồm có: vôi, cát và nước; vữa đất sétgồm cát đất sét và vữa thạch cao

*) Chú ý: Đối với KX có cốt thép => Không sử dụng vữa có vôi

4) Cường độ của vữa

- Thí nghiệm được tiến hành với các mẫu thử khối vuông cạnh 7,07cmtrong điều kiện tiêu chuẩn

trong điều kiện tiêu chuẩn

- Cường độ trung bình của vữa ximăng và vữa tam hợp trong phạm vi tuổidưới 90 ngày có thể được xác định theo công thức thực nghiệm:

-) a: Hệ số lấy bằng 1,5-) t: Tuổi tính bằng ngày đêm

- Mức tăng cường độ vữa phụ thuộc chất kết dính, môi trường và thời gian

28

) 1 (

5) Mác vữa

- Mác vữa được xác định theo cường độ chịu nén:

-) Vữa mác thấp là: 0; 2; 4-) Vữa mác trung bình là: 10; 25-) Vữa mác cao là: 50; 75; 100; 150; 200

6) Biến dạng của vữa

- Vữa xây dựng có biến dạng rất khác nhau, phụ thuộc vào mác vữa, thànhphần , cấp phối và tính chất của tải trọng

- Trong quá trình khô cứng, vữa có biến dạng khối do bị co ngót

-) Vữa mác thấp biến dạng nhiều hơn vữa mác cao-) Vữa vôi biến dạng nhiều hơn vữa xi măng

-) Vữa nhẹ biến dạng nhiều hơn vữa nặng

-) Biến dạng của vữa tăng lên khi tải trọng tác dụng dài hạn

- Với vữa nặng, khi chịu tải trọng nén tác dụng ngắn hạn với ứng suấtbằng một khoảng 1/3 giới hạn cường độ, biến dạng của mạch vữa dày1cm khoảng:

-) 0,007mm khi mác vữa từ 50 trở lên-) 0,039mm khi mác vữa từ 25 trở lên-) 0,062mm khi mác vữa từ 10 trở lên-) 0,062mm khi mác vữa từ 10 trở lên

7) Chọn cấp phối cho vữa

- Chọn cấp phối là xác định khối lượng các thành phần của vữa

- Lượng xi măng Qx (tính bằng kG cho 1m3 cát hạt trung bình và lớn khi

độ ẩm từ 1 đến 3%) trong vữa:

1000

.7

v x

R R

Q =

- Lượng vôi tôi trong vữa cho 1m3 cát (tính bằng lít):

D = 170×(1 – 0,002Qx)

- Lượng nước dùng để trộn vữa được khống chế bằng độ sụt của quả chuỳchuẩn hoặc dựa vào điều kiện tỷ lệ nước trên ximăng N/X = 1,3 ÷ 1,6

Chú ý:

- Khi dùng cát khô lượng ximăng tăng lên 5%

- Khi dùng cát khô lượng ximăng tăng lên 5%

- Lượng xi măng cũng cần tăng lên khi dùng cát hạt nhỏ

- Cấp phối vữa đã chọn cần được kiểm tra bằng cách thử mẫu vữa tiêuchuẩn

IV Vật liệu tảng lớn, panen cỡ lớn

- Được dùng khi thi công lắp ghép

a) Tảng lớn:

- Tảng được phân loại

theo công dụng, bao gồm:

- Kích thước của tảng được chế tạo theo môdun nhằm thống nhất, thuậnlợi liên kết với các bộ phận khác.

- Cường độ của tảng được xác định thông qua cường độ gạch, vữa và cáchsản xuất

b) Panen cỡ lớn:

- Panen được dùng làm tường ngoài và tường trong có bề mặt kín hoặc có

- Panen được dùng làm tường ngoài và tường trong có bề mặt kín hoặc có

lỗ cửa

- Panen tường ngoài có thể cấu tạo 1 lớp hay nhiều lớp

- Panen tường trong thường làm đặc hoặc làm một lớp

- Trong các panen cần đặt các chi tiết liên kết, chôn các móc cẩu, chừa các

lỗ cho đường ống hoặc đường dây,

I Phân loại khối xây gạch đá:

1 Phân loại theo hình dạng của gạch đá:

- Khối xây có quy cách: Các viên gạch, đá được gia công theo hình dạngthích hợp

-) Khối xây khối lớn: hhàng xây ≥ 500(mm)-) Khối xây từ đá thiên nhiên: hhàng xây ≥ 350(mm)-) Khối xây từ gạch, đá nhỏ: hhàng xây ≥ 150(mm)

- Khối xây không có quy cách: Xây bằng đá hộc hoặc bê tông đá hộc

2 Phân loại theo cấu tạo:

- Khối xây đặc

- Khối xây nhiều lớp: Là khối xây có từ 2 lớp vật liệu khác nhau trở lên

- Khối xây rỗng: Giữa 2 lớp khối xây là lớp cách nhiệt

- Khối xây hỗn hợp: Có đặt thêm cốt thép hoặc gia cường bằng thép, BTCT

II Các nguyên tắc chung liên kết gạch đá trong khối xây:

- Tốt nhất là thiết kế khối xây chịu nén, lực dọc vuông góc mạch vữangang

- Khi chọn bề rộng khối xây cần chú ý đến kích thước gạch đá Thường thì

bề rộng là bội số chung của bề rộng viên gạch và tổng chiều dày các mạchvữa

vữa

*) Chiều dày của vữa:

-) Khối xây bằng gạch: δvữa = 0,8÷1,5 (cm)-) Khối xây bằng đá có quy cách: δvữa = 0,8÷2 (cm)

*) Đối với khối xây bằng gạch chỉ thì bề rộng khối xây lấy bằng 220,

335, 450,

- Không được trùng mạch Mạch vữa đứng của các hàng lệch nhau từ

viên gạch, mạch đứng song song với mặt ngoài khối xây 4

1 2 1

÷

- Đảm bảo sự liên kết và tiếp xúc chắc chắn giữa gạch và vữa Yêu cầu:

-) Vữa có độ dẻo và linh động cần thiết

-) Tưới nước các viên gạch trước khi xây nếu các viên gạch quá khô

- Đảm bảo các yêu cầu về giằng trong khối xây Đối với khối xây gạch chỉcần có hình thức giằng sau:

-) Hỗn hợp dọc ngang

-) Hỗn hợp dọc ngang

-) 3ữ5 dọc, 1 ngang

-) Kết hợp các giằng BTCT

I Các giai đoạn làm việc của khối xây gạch đá

- Khảo sát một khối xây chịu nén từ lúc đặt tải đến khi bị phá hoại

=> Khối xây làm việc theo 3 giai đoạn

*) Chú ý:

- Khi khối xây đạt đến giai đoạn 2, nếu không tăng tải trọng nữa thì khốixây vẫn dần dần bị phá hoại do tải trọng dài hạn

=> Khi tính toán cần thêm hệ số kể đến tác dụng của tải trọng dài hạn m dh

- Trong mọi trường hợp, khi có xuất hiện của vết nứt đầu tiên có thể coi là

- Trong mọi trường hợp, khi có xuất hiện của vết nứt đầu tiên có thể coi làdấu hiệu bất thường

=> Cần tìm nguyên nhân và gia cố khối xây

- Để đánh giá mức độ an toàn về cường độ của khối xây, sử dụng tỷ sốgiữa Nn/ Np

I Cường độ chịu nén của khối xây

1 (

g

v g

c

R

R b

a AR

R

+

−

=trong đó:

-) Rg, Rv : là giới hạn cường độ chịu nén của gạch và của vữa-) A : là hệ số kết cấu, phụ thuộc vào cường độ và loại gạch

-) a, b, m, n: là các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào loại khối xây-) η - Hệ số hiệu chỉnh, dùng cho các khối xây có số hiệu vữa thấp,thường lấy η = 1

2R g

g

g

nR m

R A

+

+

= 100 100

Nhận xét:

- Khi cường độ của gạch đá không đổi thì cường độ khối xây phụ thuộcvào cường độ của vữa

- Khi Rv = 0, khối xây vừa xây xong, cường độ khối xây:

- Khi cường độ cửa vữa tăng lên vô cùng:

0 )

1 (

min = − >

b

a AR

R

- Khi cường độ cửa vữa tăng lên vô cùng:

- Như vậy bằng phương pháp xây thông thường không thể nào sử dụng hếtkhả năng chịu nén của gạch đá, cường độ của khối xây luôn bé cường độcủa gạch đá

- Hệ số A đánh giá mức độ hiệu quả của việc sử dụng cường độ gạch trongkhối xây

c c

R

R A AR

R R

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ:

gạch đá tăng lên thì cường độ của khối xây tăng lên

-) Cường độ của khối xây bằng gạch đá có quy cách lớn hơn cường

độ của khối xây bằng đá hộc

-) Cường độ của khối xây bằng gạch đá đặc lớn hơn cường độ củakhối xây bằng gạch đá rỗng có cùng quy cách

- Ảnh hưởng của vữa:

-) Khi cường độ của vữa tăng lên thì cường độ của khối xây tăng lên,mức độ tăng lên nhanh khi cường độ của vữa còn thấp sau đó chậm dần vàdừng hẳn khi cường độ của vữa khá cao

-) Cường độ của vữa trong khối xây đá hộc ảnh hưởng lớn đến cường

độ khối xây, còn trong các khối xây bằng tảng lớn, cường độ của vữa ảnhhưởng không đáng kể

-) Với vữa có biến dạng lớn, bề dày mạch vữa quá lớn sẽ làm giảmcường độ của khối xây

-) Dùng vữa có độ linh động lớn sẽ làm tăng cường độ của khối xây.-) Vữa dùng chất phụ gia, vữa ximăng cứng, vữa vôi dưới 3 tháng tuổilàm giảm cường độ của khối xây, khi tính toán lấy giảm 10÷15% so vớivữa thông thường

- Ảnh hưởng của tuổi khối xây và tính chất tác dụng của tải trọng:

-) Tuổi khối xây càng lớn, cường độ của khối xây càng lớn Cường độkhối xây tăng nhanh trong khoảng thời gian đầu nhưng chậm dần và dừnghẳn khi tuổi khối xây tăng lên

-) Nếu khối xây chịu tải trọng dài hạn Ndh < Nn thì sẽ làm tăng cường

độ của khối xây, còn nếu N > N thì cường độ của khối xây sẽ giảm đi

độ của khối xây, còn nếu Ndh > Nn thì cường độ của khối xây sẽ giảm đi

-) Cường độ của khối xây giảm khi chịu tác dụng của tải trọng lặp

- Ảnh hưởng của chất lượng thi công:

-) Khi xây, các mạch vữa trải không đều, mạch vữa không đầy, cáchàng gạch sắp xếp không hợp lý làm giảm cường độ của khối xây

-) Cường độ của khối xây khi xây bằng phương pháp rung chấn động

lớn hơn cường độ của khối xây khi xây thủ công (từ 2 ÷ 2.5 lần).

II Cường độ chịu kéo của khối xây

Tuỳ theo phương tác dụng của lực kéo mà khối xây có thể bị phá hoạitheo tiết diện giằng hoặc không giằng

1 Phá hoại theo tiết diện giằng

- Sự phá hoại theo tiết diện giằng xảy ra khi lực kéo song song với mạchvữa ngang và có thể xảy ra theo 1 3 1 2

vữa ngang và có thể xảy ra theo 1

trong các trường hợp sau:

1 – Theo tiết diện đi qua các

mạch vữa đứng và các viên gạch

2 – Theo tiết diện cài răng lược

- Khi xác định cường độ chịu kéo của khối xây, bỏ qua sự tham gia chịu lựccủa các mạch vữa đứng.

- Khả năng chịu kéo của khối xây do lực dính tiếp tuyến giữa gạch và mạchvữa ngang quyết định

- Theo các kết quả thực nghiệm thì cường độ lực dính tiếp tuyến lớn hơncường độ lực dính pháp tuyến khoảng 2 lần

cường độ lực dính pháp tuyến khoảng 2 lần

* Cường độ chịu kéo khối xây khi sự

phá hoại theo mặt cắt 2-2 hoặc 3-3:

* Cường độ chịu kéo khối xây khi sự

2 Phá hoại theo tiết diện không giằng

- Sự phá hoại theo tiết diện không giằng khi lực kéo vuông góc với mạchvữa ngang và có thể xảy ra theo 1 trong các trường hợp sau:

1 – Theo mặt tiếp xúc giữa mạch vữa

- Khi sự phá hoại xảy ra theo mặt cắt qua

2-2, cường độ chịu kéo của khối xây lấy bằng cường độ chịu kéo của vữa

- Khi sự phá hoại xảy ra theo mặt cắt qua 1-1, cường độ chịu kéo của khốixây:

v

c d

c k

R

R R

40 1

3 +

=

=

III Cường độ chịu nén cục bộ của khối xây

- Cường độ chịu nén cục bộ được xác định theo công thức thực nghiệm:

- Trong đó:

-) Rc: Cường độ chịu nén đúng tâm

c cb

c c

F

F R

-) Rc: Cường độ chịu nén đúng tâm-) Fcb: Diện tích chịu nén cục bộ-) F: Diện tích chịu nén tính toán bao gồm diện tích chịu nén cục bộ

và một phần diện tích xung quanh

-) Ψ: Hệ số phụ thuộc vào loại khối xây và vị trí tải trọng, Ψ = 1÷2

* HÖ sè ψ :

Loại Khối xây

Tính vớitải trọngcục bộ

Tính với tổngtải trọng cục

bộ và cơ bản

Tính vớitải trọngcục bộ

Tính với tổngtải trọng cục

bộ và cơ bảncục bộ bộ và cơ bản cục bộ bộ và cơ bản

IV Cường độ chịu uốn của khối xây

- Khối xây có thể làm việc chịu uốn theo tiết diện giằng hoặc không giằng

- Uốn theo tiết diện không giằng khi mặt phẳng uốn vuông góc mạch vữangang

Uốn theo tiết diện không giằng