giáo trình bê tông cốt thép 1

Bê tông cốt thép: là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do Bê tông và cốt thép cùng tham gia chịu lực.Phân tích vật liệu Bê tông và cốt thép: Bê tông: Là vật liệu chế tạo từ chất kết dính (xi măng) và các hạt cốt liệu (cát, đá, sỏi) tạo thành chất kết dính tự nhiên có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao nhất định. Tuy nhiên, BT là vật liệu dòn – là vật liệu có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém (khả năng chịu kéo của BT kém hơn hàng chục lần so với khả năng chịu nén). Do đó, khi tham gia chịu lực thì trong rất nhiều trường hợp khả năng chịu lực của BT phụ thuộc và khả năng chịu kéo của nó, điều này gây ra sự lãng phí. Thép: là vật liệu quý, có khả năng chịu lực cao, chịu kéo và chịu nén đều tốt. Tuy nhiên vật liệu thép có một số nhược điểm nhất định

Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Khoa Công trình quân sự Bộ môn xây dựng Nhà & CTCN Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu Hà Nội 10 - 2010 Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Danh sách tài liệu tham khảo (môn học: kết cấu bê tông cốt thép) Giáo viên: Phan Chí Hiếu Điện thoại: 01663138737 (Giáo viên dành sáng thứ sáu từ 8h-11h các tuần tại nhà H4 phòng H4.408 để giải đáp thắc mắc của sinh viên.) STT Tên tài liệu Tác giả Nhà xuất bản Năm Ghi chú 1 Kết cấu BTCT (phần cấu kiện cơ bản) Phan Quang Minh (chủ biên) NXB Khoa học và Kỹ thuật 2008 Sách giáo khoa 2 Kết cấu BTCT Tập 1: Cấu kiện cơ bản GS. Võ Bá Tầm NXB Đại học quốc gia T.P Hồ Chí Minh 2006 Sách tham khảo 3 Sàn sườn BTCT toàn khối BM KCBTCT ĐH Xây dựng NXB Khoa học và Kỹ thuật Tài liệu hướng dẫn làm ĐA môn học 4 TCXDVN 356 : 2005 Kết cấu BT và BTCT – Tiêu chuẩn thiết kế Bộ Xây Dựng NXB Xây Dựng 2005 Tiêu chuẩn thiết kế 5 Hướng dẫn thiết kế Kết cấu BT và BTCT Theo TCXDVN 356 : 2005 Bộ Xây Dựng NXB Xây Dựng 2009 Hướng dẫn tiêu chuẩn thiết kế 6 Tính toán thực hành Cấu kiện BTCT GS. Nguyễn Đình Cống NXB Xây Dựng 2007 Sách hướng dẫn tính toán Tham khảo 7 Tính toán tiết diện cột BTCT GS. Nguyễn Đình Cống NXB Xây Dựng 2006 Sách tham khảo Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Chương 1: Giới thiệu chung I) Lịch sử hình thành và phát triển: So với sự ra đời của các vật liệu như gạch, đá, gỗ và thép thì bê tông cốt thép là loại vật liệu tương đối mới, lịch sử phát triển của nó mới có >100 năm. - Cuối 1849 Lambot (Pháp) đã làm 01 chiếc thuyền bằng lưới sắt được trát 02 phía = VXM, chiếc thuyền này được triển lãm tại Paris vào năm 1855. - Sau thời gian đó người ta đã chế tạo ra các loại bản sàn, đường ống, bể chứa nước và các kết cấu khác bằng BTCT. ở thời kỳ này người ta thường làm theo cảm tính nên cốt thép thường được đặt vào giữa chiều cao của tiết diện (vị trí trục trung hoà). Trong những năm 1800  1900 tại Pháp, Đức đã có nhiều công trình nghiên cứu các lý thuyết và thực nghiệm về BTCT nhằm giải thích sự cộng tác làm việc chung giữa bê tông và cốt thép, mặt khác tìm ra những phương pháp tính toán và tạo ra cách đặt cốt thép một cách hợp lý nhất. Kỹ sư người Đức Koenen là một trong những người đầu tiên kiến nghị đặt cốt thép vào cùng BT chịu kéo, năm 1886 đã kiến nghị phương pháp tính toán kết cấu BTCT. Năm 1926, Navier người Pháp đã kiến nghị phương pháp tính toán kết cấu BTCT theo ứng suất cho phép, phương pháp đàn hồi và sử dụng các công thức tính toán của SBVL, lúc này SBVL đã phát triển khá hoàn thiện. ĐK bền :   [] Song song với việc nghiên cứu lý thuyết tính toán, những công trình có kết cấu là BTCT như cầu, cống, nhà máy, đập nước, bến cảng được xây dựng ngày càng nhiều, và BTCT đã trở thành loại vật liệu tương đối phổ biến và chủ yếu. Những năm đấu thế kỷ 20, BTCT đã phát triển mạnh mẽ về nhiều mặt, những công trình nghiên cứu được phổ biến rộng rãi như vai trò của lực dính giữa cốt thép và bê tông, sự truyền lực qua lại giữa 02 loại vật liệu này, các trạng thái ƯS - BD trải qua các giai đoạn làm việc của kết cấu, vai trò của cốt đai, cốt xiên, nhiều lý thuyết tính toán được ra đời trong thời gian này. Năm 1931 trong một hội nghị về BTCT toàn Nga (Liên Xô cũ) giáo sư Loleit (người Nga) đã kiến nghị tính toán kết cấu BTCT theo NLPH. Năm 1938, dựa trên cơ sở kiến nghị này Liên Xô đã ban hành quy phạm về tính toán kết cấu BTCT theo phương phá NLPH: P  [Pgh] Cũng vào những năm đầu của thế kỷ 20, cốt thép có cường độ tương đối cao và có khả năng dính bám tốt vào bê tông được sản xuất. Các công trình như gác mái vỏ mỏng, kết cấu chịu lực nhịp lớn, các công trình thủy lợi, được xây dựng và phát triển ngày càng nhiều theo đà phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp giao thông vận tải và xây dựng đô thị. Bước vào nửa sau của thế kỷ 20, kết cấu BTCT đã đạt đến thời kỳ phát triển toàn diện với lý thuyết tính toán khá hoàn chỉnh với những phương pháp tính mới phản ánh đúng sự làm việc của kết cấu với việc sản xuất vật liệu có tính năng cơ học cao với sự xây dựng hàng loạt những công trình to lớn và độc đáo với những phương pháp thi công tiên tiến, hiện đại Trong thời gian này có 01 phương pháp tính toán ngày càng được hoàn thiện và được nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam sử dụng rộng rãi trong tính toán kết cấu BTCT đó là phương pháp tính theo TTGH (hay còn gọi là PP nhiều hệ số). Phương pháp này ra đời năm 1955 tại Liên Xô (cũ). Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS ở Việt Nam, BTCT được du nhập vào từ khoảng nửa đầu của thế kỷ 20 và được sử dụng làm cầu, cống, đập nước, các công trình dân dụng, CN và đặc biệt là các công trình quân sự như hầm, công sự Đập ngăn nước: Bái Thượng, Đô Lương, Thác Đuống, cho đến nay, BTCT vẫn đang là loại vật liệu xây dựng chủ yếu ở nước ta. II) Phạm vi ứng dụng: Rất rộng lớn trong xây dựng, dùng để XD nhiều loại CT: Trên mặt đất, dưới mặt đất, dưới nước - Trong XDDD & CN: BTCT là loại VLXD chủ yếu để xây dựng nhà CN 1 tầng, nhiều tầng, các loại nhà ở và công trình công cộng, các kết cấu chuyên dùng như bể nước, xilô, ống khói, bằng vật liệu là BTCT người ta đã xây dựng các nhà cao tầng dùng lõi cứng hoặc tường cứng kết hợp với khung, làm mái vỏ mỏng nhịp > 200m, làm các tháp phát sóng truyền hình cao >500m. - ở nước ta nhiều công trình bằng BTCT lớn đầu tiên được xây dựng là khu liên hợp gang thép Thái Nguyên, nhà máy công cụ số 1 Hà Nội, về sau nhiều công trình lớn lần lượt ra đời như nhà máy Thủy điện Hoà Bình, Trị An, Thác Bà, ống khói của nhà máy nhiệt điện Phả Lại cao > 200 m - Trong các công trình giao thông dùng rộng rãi BTCT làm cầu, làm vỏ hầm, Metro, Tuynen, mặt sân bay, cầu Thăng Long. - Trong công trình thuỷ lợi: BTCT là loại vật liệu chủ yếu để làm đê, đập, cống, trạm bơm - Trong nông nghiệp: Xây dựng các nhà kho, chuồng trại chăn nuôi. - Trong thông tin: Cột đường dây tải điện, chân đế tháp vô tuyến, - Trong xây dựng công trình Quân sự: Hầm PK, công sự chiến đấu. - Làm khung, chân đế của các loại máy lớn như máy thuỷ lực, tiết kiệm 40% so với dùng bằng kim loại. Ngoài ra BTCT còn được dùng có hiệu quả để làm vỏ ngoài của các lò phản ứng hạt nhân trong các nhà máy điện nguyên tử (lợi dụng tính chống phóng xạ tốt của nó) và đặc biệt còn được dùng làm vỏ tầu thủy (chuyên dùng để chở các loại vật liệu nhẹ), vỏ xà lan, Tóm lại BTCT là loại vật liệu xây dựng hiện đại đang ở thời kỳ phát triển, kỹ thuật về BTCT ngày càng tiến bộ, phạm vi sử dụng ngày càng rộng rãi. III) Bản chất của bê tông cốt thép: Bê tông cốt thép: là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do Bê tông và cốt thép cùng tham gia chịu lực. Phân tích vật liệu Bê tông và cốt thép:  Bê tông: Là vật liệu chế tạo từ chất kết dính (xi măng) và các hạt cốt liệu (cát, đá, sỏi) tạo thành chất kết dính tự nhiên có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao nhất định. Tuy nhiên, BT là vật liệu dòn – là vật liệu có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém (khả năng chịu kéo của BT kém hơn hàng chục lần so với khả năng chịu nén). Do đó, khi tham gia chịu lực thì trong rất nhiều trường hợp khả năng chịu lực của BT phụ thuộc và khả năng chịu kéo của nó, điều này gây ra sự lãng phí.  Thép: là vật liệu quý, có khả năng chịu lực cao, chịu kéo và chịu nén đều tốt. Tuy nhiên vật liệu thép có một số nhược điểm nhất định. Về giá thành: thép là vật liệu đắt tiền, Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Về khả năng chống ăn mòn: Thép là vật liệu dễ bị ăn mòn. Về khả năng chịu lửa: Đến nhiệt độ 500 – 600 0 C thép đã bị nóng chảy và mất khả năng chịu lực. Phân tích, so sánh khả năng làm việc của Bê tông và Bê tông cốt thép: b1 t s b Hình 1.1. Sự làm việc của dầm Bê tông và BTCT a) Dầm bê tông b) Dầm BTCT c) Sơ đồ ứng suất tiết diện d) Sơ đồ ứng suất dầm BTCT 1. Vùng chịu kéo 2.Vùng chịu nén 3. Cốt thép Đối với dầm bê tông: ứng suất trong dầm như hình c. Nếu là dầm chữ nhật thì ứng suất lớn nhất của vùng kéo và vùng nén là bằng nhau. Khả năng chịu nén lớn gấp hàng chục lần khả năng chịu kéo, vì thế, khi ứng suất vùng kéo đạt tới giá trị cực hạn thì vùng nén vẫn còn khả năng chịu lực. Nói cách khác, khả năng chịu lực của dầm phụ thuộc vào cường độ chịu kéo của nó. Đối với dầm BTCT: khi đặt một lượng thép phù hợp vào vùng chịu kéo của bê tông. Khi cấu ứng suất vùng nén vượt quá khả năng chịu kéo của bê tông. Cấu kiện xuất hiện vết nứt. Khi đó, bê tông vùng nén không còn khả chịu lực nữa. Toàn bộ ứng suất vùng kéo do cốt thép chịu. Như vậy dầm có khả năng chịu tải trọng lớn hơn. Như vậy là sự phối hợp giữa bê tông và cốt thép đã hạn chế các nhược điểm của Bê tông và cốt thép, đồng thời phát huy các ưu điểm của chúng. IV) Các yếu tố bảo đảm sự làm việc của BTCT:  Giữa Bê tông và cốt thép có lực bám dính. Chính lực bám dính này giúp truyền ứng suất giữa Bê tông và cốt thép, giúp chúng làm việc như một thể thống nhất. Nhờ lực dính mà cường độ cốt thép được sử dụng, các khe nứt trong cấu kiện được hạn chế.  Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hoá học gây ăn mòn lẫn nhau, không những vậy, Bê tông có vai trò như một lớp áo bảo vệ giúp cốt thép tránh được các tác nhân gây ăn mòn.  Bê tông cũng góp phần bảo vệ cốt thép tránh sự chảy dẻo ở nhiệt độ cao.  Bê tông và cốt thép có hệ số giãn nở vì nhiệt gần giống nhau, vì vậy, khi nhiệt độ môi trường thay đổi, trong cấu kiện không xuất hiện nội lực đáng kể. V) Phân loại BTCT: 1) Theo phương pháp thi công:  Đổ toàn khối: Người ta đặt ván khuôn , cốt thép tại vị trí thiết kế của kết cấu. Kết cấu BTCT đổ toàn khối có độ cứng lớn nhưng sẽ phức tạp về mặt vật liệu chế tạo. Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS  Lắp ghép Các cấu kiện BTCT được chế tạo tại nhà máy rồi vận chuyển đến vị trí xây dựng rồi được lắp ghép với nhau tạo thành một hệ kết cấu hoàn chỉnh. ưu điểm của phương pháp này là thời gian thi công nhanh và chất lượng của từng cấu kiện được đảm bảo. Tuy nhiên, việc ghép nối các cấu kiện với nhau lại khó khăn và tốn kém  Bán lắp ghép: Người ta lắp ghép các cấu kiện chưa được chế tạo hoàn chỉnh lại với nhau sau đó đặt thêm cốt thép, ghép thêm ván khuôn rồi đổ tại chỗ phần còn lại. Loại này tận dụng được ưu điểm và hạn chế nhược điểm của cả hai loại hình đã nêu trên. 2) Theo trạng thái ứng suất:  Bê tông thường: Khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất  Bê tông ứng suất trước: Khi chế tạo người ta tạo cho cốt thép một ứng lực trước ngược dấu với ứng suất của bê tông khi sử dụng. VI) Ưu và nhược điểm của BTCT: a) ưu điểm: - Có độ bền cao, ít phải bảo dưỡng. - Chịu lực tốt hơn các kết cấu khác như kết cấu gạch, đá, gỗ. Đặc điểm là lực nén do BT chịu, lực kéo do thép chịu nên có thể chịu được các TT đặc biệt như TT động, giảm đi 2 lần khi xuyên qua tường BT dày 10cm và thí nghiệm cho thấy rằng nếu ngăn ơtron. - Chịu lửa tốt vì bê tông bảo vệ công trình không bị nung nóng nhanh tới nhiệt độ nguy hiểm. - Dễ tạo hình vì vật liệu xây dựng ban đầu ở dạng nhão, cốt thép có tính dẻo  kết cấu có thể được đúc theo hình dáng bất kỳ đáp ứng được các yêu cầu về mặt kiến trúc. - Tận dụng được các loại vật liệu địa phương như cát, đá, sỏi tiết kiệm được thép là loại vật liệu quý hiếm. b) Nhược điểm: Trọng lượng bản thân của BT tương đối lớn, đôi khi được lợi dụng như là 1 thuận lợi (tăng ổn định) nhưng nhiều trường hợp là 1 nhược điểm, nó làm giảm khả năng XD kết cấu nhịp lớn, làm giảm khả năng chịu TT ngoài vì phần lớn sức lực phải dùng để chịu TLBT. Để khắc phục nhược điểm này cần dùng bê tông cốt liệu nhẹ, dùng vật liệu có cường độ cao kết hợp với việc gây ƯLT, dùng hình dạng và kiểu kết cấu hợp lý để giảm đến mức tối thiểu TLBT của nó. - Cách âm, cách nhiệt kém. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng kết cấu có lỗ rỗng như panen. - Thi công tại chỗ tương đối phức tạp vì chịu ảnh hưởng của thời tiết, việc kiểm tra chất lượng gặp nhiều khó khăn. Để khắc phục người ta có thể dùng kết cấu BTCT lắp ghép hoặc công xưởng hoá các khâu làm ván khuôn, cốt thép, trộn bê tông (dùng bê tông thương phẩm), cơ giới hoá cao công đoạn đổ BT (phun BT) hoặc các công tác khác như dùng BT lắp ghép, - Dưới tác dụng của tải trọng và các tác động khác, BTCT dễ có khe nứt làm ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng và tuổi thọ của kết cấu. Trong nhiều trường hợp nếu bề rộng của khe nứt không lớn thì cũng không ảnh hưởng nhiều đến việc sử dụng của kết cấu. Tuy nhiên phải tìm cách ngăn ngừa khe nứt hoặc hạn chế bề rộng của nó, biện pháp Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS có hiệu quả để khắc phục tình trạng này là sử dụng kết cấu BTCT ƯLT hoặc có nhiều biện pháp tính toán và thi công hợp lý. - Khó khắc phục khi có sự cố. Chương 2: Các tính chất cơ lý chủ yếu của Bê tông, Cốt thép và BTCT Bài 1. Bê tông I. Khái niệm: Cốt liệu Theo TL thích hợp Chất kết dính Bê tông (Đá nhân tạo) Nước Ninh kết Bê tông là một loại đá nhân tạo được chế tạo từ các vật liệu rời (cát, đá, sỏi ) và chất kết dính với một tỷ lệ thích hợp, CKD thường là XM trộn với nước hoặc là các loại chất dẻo khác nhằm cải thiện một số tính chất của bê tông (phụ gia ). Vật liệu rời được gọi là cốt liệu gồm các cỡ hạt loại bé từ 0,15mm  0,5mm, loại lớn từ 5mm  40mm hoặc lớn hơn nữa. Nguyên lý tạo nên bê tông là các cốt liệu lớn làm thành bộ xương, cốt liệu nhỏ lấp đầy các khoảng trống và dùng chất kết dính để liên kết chúng tạo thành một thể đặc chắc có khả năng chịu lực và chống lại sự biến dạng. Để chế tạo bê tông cần nhào trộn đều các thành phần, đổ khuôn, dầm chắc để đạt được mật độ nhất định và dưỡng hộ (bảo dưỡng). Việc hình thành bê tông trải qua 3 giai đoạn: Đầu tiên là xi măng hoà tan vào nước, lúc này nó luôn ở dạng nhão, sau đó đến thời kỳ hoá keo, vữa xi măng chuyển thành thể keo nhớt, lúc này bê tông bắt đầu đông đặc và cuối cùng là thời kỳ rắn chắc, chất keo kết dính thành mạng tinh thể tạo nên đá xi măng. Nước để trộn bê tông có 2 tác dụng, 01 phần để hoà hợp với xi măng, 1 phần nữa bảo đảm cho bê tông có được độ dẻo cần thiết thuận lợi cho quá trình trộn, đổ khuôn, làm chắc, khi bê tông khô cứng, lượng nước sau sẽ bay hơi đi (nước thừa). Khi trộn bê tông, ngoài các tính chất cơ bản trên người ta có thể thêm vào các chất phụ gia nhằm cải thiện một số tính chất làm tăng độ dẻo, điều chỉnh thời gian ninh kết, tăng khả năng chống thấm, Bê tông có cấu trúc không đồng nhất vì hình dáng, kích thước của hạt cốt liệu là rất khác nhau, mạng không gian của đá xi măng không đồng đều. Lượng nước thừa nằm chen vào giữa mạng tinh thể đá xi măng và giữa các cốt liệu. Một phần nước này có liên kết hoá học với các hạt xi măng hoạt tính kém, một phần khác bốc hơi và để lại các khe hở có kích thước vào khoảng vài phần triệu đến vài phần vạn mm. Cấu trúc của của bê tông gồm 3 pha: Rắn, Lỏng, Khí, ngay đá xi măng cũng có cấu trúc không đồng nhất, gồm có mạng tinh thể đàn hổi và chất keo nhờn nằm trong đó. Quá trình khô cứng của bê tông xảy ra lâu dài, đó là quá trình thay đổi sự tăng mạng tính thể đàn hồi. Quá trình đó làm cho bê tông trở thành loại vật liệu có tính đàn hồi dẻo, thể hiện ở đặc tính bảo đảm tính chịu lực và chịu tác dụng nhiệt ẩm của môi trường. II. Phân loại bê tông: Có thể phân loại bê tông thành nhiều cách: 1. Theo cấu trúc: Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS + Bê tông đặc chắc. + Bê tông có lỗ rỗng thô dùng ít cát hoặc bê tông không có cát. + Bê tông tổ ong. + Bê tông xốp. 2. Theo trọng lượng riêng: + Bê tông đặc biệt nặng, γ > 2,5 T/m 3 + Bê tông nặng, γ = 1,8  2,5 T/m 3 . + Bê tông nhẹ, γ = 0,5  1,8 T/m 3 + Bê tông đb nhẹ γ < 0,5 T/m 3 Bê tông nặng được chế tạo từ các cốt liệu có độ đặc chắc cao, các loại đá chứa quặng, nó thường dùng để làm các cấu kiện ngăn các chất phóng xạ. Bê tông nặng được chế tạo từ các loại cốt liệu đặc chắc. Bê tông nhẹ được chế tạo từ các cốt liệu rỗng có sẵn trong thiên nhiên như đá tuyp, đá bọt, đá vôi san hô, hoặc đá nhân tạo (Keramit, xỉ quặng, ) Trong xây dựng thường dùng nhất là bê tông nặng và bê tông nhẹ. 3. Theo tính chất kết dính của bê tông: + Bê tông dùng xi măng (Hay dùng). + Bê tông nhựa (Hay dùng). + Bê tông chất dẻo. + Bê tông thạch cao. + Bê tông Silicat. 4. Theo phạm vi sử dụng: + Bê tông dùng làm kết cấu cho công trình. + Bê tông cách nhiệt. + Bê tông thuỷ công. + Bê tông mặt đường. 5. Theo thành phần hạt: + Bê tông cốt liệu thường. + Bê tông cốt liệu bé. + Bê tông chèn đá hộc. 6. Theo điều kiện thi công: + Toàn khối. + Lắp ghép. + Nửa lắp ghép. Trong nội dung chương trình này chỉ xét bê tông nặng thông thường dùng chất kết dính là xi măng. III. Yêu cầu đối với bêtông: Khi chọn dùng bê tông cần xuất phát từ nhiệm vụ, đặc điểm của kết cấu từ khả năng cung cấp nguyên vật liệu và điều kiện thi công. Đối với kết cấu chịu lực, cường độ là chỉ tiêu quan trọng nhất và thường được chọn theo cấp bê tông (với tiêu chuẩn cũ thì dùng mác), cấp thấp sẽ không đảm bảo chất lượng, cấp cao thì gây lãng phí, trong kết cấu BTCT đòi hỏi bê tông phải có độ bám dính tốt với cốt thép do đó cần có độ đặc chắc tốt để bảo vệ cốt thép khỏi bị han rỉ. Để đạt được các yêu cầu đó phải: + Chọn thành phần bê tông cho đúng. + Thi công đúng quy trình. Đối với những kết cấu làm việc trong điều kiện đặc biệt phải chọn dùng các loại bê tông có khả năng thích hợp: Chống phóng xạ, chống thấm nước, Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS IV. Cấp độ bền của bê tông Thuật ngữ này được dùng trong Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCXDVN 356 : 2005, Tiêu chuẩn này sử dụng các đặc trưng vật liệu “cấp độ bền chịu nén của bê tông” và “cấp độ bền chịu kéo của bê tông” thay tương ứng cho “mác bê tông theo cường độ chịu nén” và “mác bê tông theo cường độ chịu kéo” đã dùng trong tiêu chuẩn TCVN 5574 : 1991. 1. Cấp độ bền chịu nén của bê tông: Ký hiệu bằng chữ “B”, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150 mm x 150 mm x 150 mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày. 2. Cấp độ bền chịu kéo của bê tông: Ký hiệu bằng chữ “B t ”, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu kéo tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu kéo tiêu chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày. 3. Mác chống thấm (theo khả năng chống thấm) Lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mẫu chịu được để nước không thấm qua, ký hiệu là W. V. Cường độ của bê tông: Cường độ là chỉ tiêu cơ học quan trọng, thể hiện KNCL của vật liệu. Cường độ bê tông phụ thuộc thành phần và cấu trúc của nó. Đã có những nghiên cứu lý thuyết về quan hệ giữa cường độ và cấu trúc của vật liệu, nhưng cho đến nay, để xác định cường độ của bê tông vẫn phải làm các thí nghiệm. Thí nghiệm phá hoại mẫu thử là phương pháp xác định cường độ một cách trực tiếp và phổ biến nhất. Ngoài ra cũng có thể xác định bằng các phương pháp gián tiếp khác như siêu âm, ép lõm viên bi trên bề mặt bê tông (Súng bắn bê tông) + Cường độ chịu kéo + Cường độ chịu nén + Cường độ chịu cắt. + Cường độ mỏi. ở đây chỉ nghiên cứu cường độ chịu kéo và cường độ chịu nén của bê tông 1. Cường độ chịu nén: Là cường độ cơ bản nhất của bê tông. Có các loại cường độ chịu nén sau: + Cường độ khối vuông. + Cường độ lăng trụ. + Cường độ chịu nén khi uốn. + Cường độ chịu nén cục bộ. Để xác định cường độ chịu nén của bê tông người ta đúc các mẫu thí nghiệm có hình dạng: + Trụ tròn. + Lăng trụ đáy vuông. + Khối vuông. Kích thước các cạnh a = 10cm, 15cm, 20cm, 30cm Thí nghiệm được tiến hành trên máy nén. Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Hình 2-1 Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén Khi nén mẫu thử bê tông, hiện tượng chịu lực của nó xảy ra rất phức tạp vì bê tông không đồng chất nên khi bị nén ứng suất nén sẽ tập trung ở phần tử cứng hơn vì thế trên mặt liên kết của các phân tử ấy sẽ xuất hiện nội lực có xu hướng phá hỏng liên kết. Trong khi đó ở mép của các lỗ và các khe hở li ti có trong cấu trúc của bê tông cũng xảy ra sự tập trung ứng suất kéo, đặc biệt là sự tập trung ứng suất kéo tác dụng lên mặt song song với lực nén. Trong bê tông còn có lỗ và khe nên ứng suất kéo ở mép lỗ hoặc khe này sẽ được kết hợp thêm với các các phần lân cận. Kết quả là trong mẫu xuất hiện cả ứng suất nén dọc và ứng suất kéo ngang. Khi bị nén ngoài tác dụng co ngắn lại theo phương của lực tác dụng, mẫu còn bị nở ngang. Thông thường chính sự nở ngang quá mức sẽ làm cho bê tông bị phá vỡ. Như vậy nếu tìm cách hạn chế độ nở ngang thì có thể làm tăng KNCL nén của bê tông. Trong thí nghiệm nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa bàn máy nén và mẫu thì tại mặt đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng làm cản trở sự nở ngang và làm tăng cường độ của mẫu khối vuông so với khi bôi trơn mặt tiếp xúc. Khi bôi trơn thì mẫu bị phá hoại theo các khe nứt dọc (như chẻ dọc cột đứng) còn không bôi trơn thì mẫu bị phá hoại có dạng 2 hình chóp đối đầu nhau. Hình 2-2 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông 1. Mẫu 2. Bàn nén 3. Ma sát 4. Bê tông bị ép vụn 5. Tháp phá hoại 6. Vết nứt dọc trong mẫu Cũng chính do ảnh hưởng của lực ma sát nêu trên mà với mẫu khối vuông có kích thước bé (khối vuông) sẽ có R b lớn hơn so với mẫu có kích thước lớn (lăng trụ đáy vuông) và cường độ của mẫu lăng trụ tròn nhỏ hơn cường độ của mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy. Có sự khác biệt như vậy vì: + ảnh hưởng của lực ma sát sẽ giảm dần từ mặt tiếp xúc đến khoảng giữa mẫu. + Với các mẫu thử bé, độ đồng nhất chưa cao nên ảnh hưởng của các hạt cốt liệu lớn đến cường độ của bê tông nhiều hơn. Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu, khi gia tải rất chậm cường độ trung bình chỉ đạt 0,85 trị số bình thường, khi gia tải thật nhanh cường độ [...]... Niutơn MN 1 kG = 9, 81 N  10 N 1 kN = 1 000 N 1 T = 9, 81 kN  10 kN 1 MN = 1 000 000 N Mômen Niutơn mét kGm kilô Niutơn mét Tm Nm 1 kGm = 9, 81 Nm  10 Nm kNm 1 Tm = 9, 81 kNm  10 kNm 1 Pa = 1 N/m2  0 ,1 kG/m2 1 kPa = 1 000 Pa = 1 000 N/m2 = 10 0 kG/m2 ứng suất; Cường độ; Mô đun đàn hồi 2 Niutơn/mm N/mm 2 kG/cm Pascan Pa T/m2 Mêga Pascan MPa kG/mm 2 2 1 MPa = 1 000 000 Pa = 10 00kPa  10 0 000 kG/m2 = =10 kG/cm2... thấp hơn so với thép cán nóng Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Các kết quả nghiên cứu cho biết hệ số dãn nở vì nhiệt của thép vào khoảng 1. 10-5/độ (tương đương với bê tông) II BÊ TÔNG CốT THéP 1 Lực dính giữa bê tông và cốt thép Lực dính là yếu tố quan trọng hàng đầu, nhờ có lực dính mà bê tông và cốt thép cùng làm... Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Trong đó: d- đường kính cốt thép neo an , an : hệ số cho trong bảng Rs, Rb cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép và cường độ tính toán chịu nén của bê tông Ngoài ra có thể tra bảng để tìm ra giá trị lan VI Lớp bê tông bảo vệ cốt thép: Lớp bê tông bảo vệ cốt thép được tính từ mép ngoài bê tông đến mép ngoài gần nhất của cốt thép Nếu đặt cốt thép ra... dùng cốt thép có đường kính 10 – 12 mm Cốt thép phụ, được đặt ở cạnh bên của dầm: được đặt khi dầm có chiều cao h >70cm Cốt thép này có nhiệm vụ chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ và giữ cho khung cốt thép khỏi bị đổ khi thi công Cốt thép này cách nhau  40cm As  0,001s1s2 (4 .1. 1 .1) s1=max(0,5 b, 200mm) s2=khoảng cách giữa các thanh cốt thép Tổng diện tích của cốt thép phụ nên lấy từ 0 ,1 – 0,2%... thanh bê tông cốt thép có biến dạng co 1 < co Xét một cách tương đối, có thể nói cốt thép bị bê tông gây ra một biến dạng nén là 1 và tương ứng trong cốt thép có ứng suất nén ’s = 1. Ea Đồng thời do cốt thép cản trở Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản sự co của bê tông nên gây ra một biến dạng 2 = co - 1 và là... 0, 4 Eb (2 .1. 6.6) Hệ số đàn hồi khi chịu kéo Ebt  t Eb  t Hệ số đàn hồi khi bê tông khi chịu kéo Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS Bài giảng: Kết cấu Bê tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản Bài 2 Cốt thép và Bê tông cốt thép I Cốt thép 1 Chức năng của cốt thép: - Chủ yếu là để chịu kéo - Tăng khả năng chịu lực của vùng chịu nén, đặt cốt thép chịu nén trong và bê tông để chịu... dán cốt thép vào bê tông - Do bề mặt gồ gề của cốt thép (cốt có gờ) phần bê tông nằm dưới các gờ chống lại sự trượt của phần cốt thép - Khi bê tông khô cứng, do ảnh hưởng của co ngót mà bê tông càng dính chặt vào cốt thép b Thí nghiệm xác định lực dính: l c N c max N Hình 2-9 Thí nghiệm xác định lực dính Mẫu được chế tạo bằng cách đổ bê tông dính chặt vào đoạn thép Thí nghiệm kéo hoặc nén cho cốt thép. .. Rn - cường độ chịu nén của bê tông m - Hệ số được lấy phụ thuộc bề mặt của cốt thép, với cốt có gờ m = 23,5, với cốt trơn m = 3,6  6 2 Sự cùng làm việc giữa bê tông và cốt thép: a ứng suất ban đầu do bê tông co ngót: Khảo sát một thanh bê tông có đặt cốt thép dọc theo trục thanh Nếu bê tông được co tự do, thì biến dạng của nó sẽ là co Nhưng vì cốt thép dính chặt với bê tông, nên nó cản trở biến dạng... từ 2 – 6m Cốt thép có thể đặt dạng lưới hàn hoặc lưới buộc 1 1 1- 1 Hình 4 .1 Bố trí cốt thép trong bản b) Cốt thép chịu lực: Cốt thép trong sàn phải đảm bảo các yêu cầu về nguyên lý cấu tạo BTCT Thường dùng cốt nhóm AI hoặc AII, CI, hoặc CII Thông thường cốt thép chịu lực có đường kính từ 6 – 12 mm, đường kính này nên chọn  1/ 10hb Số lượng thép được bố trí theo tính toán - Khoảng cách cốt thép tuân... chịu nén của bê tông Cấp độ bền chịu kéo của bê tông Gía trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén của bê tông Mẫu thử lập phương (15 0x150x150mm) Gía trị trung bình thống kê của cường độ chịu kéo của bê tông Mẫu thử lập phương (15 0x150x150mm) Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông Mẫu thử lập phương (15 0x150x600mm) Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông Mẫu thử lập phương (15 0x150x600mm) Cường . Bản chất của bê tông cốt thép: Bê tông cốt thép: là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do Bê tông và cốt thép cùng tham gia chịu lực. Phân tích vật liệu Bê tông và cốt thép:  Bê tông: Là vật. là bê tông nặng và bê tông nhẹ. 3. Theo tính chất kết dính của bê tông: + Bê tông dùng xi măng (Hay dùng). + Bê tông nhựa (Hay dùng). + Bê tông chất dẻo. + Bê tông thạch cao. + Bê tông. dụng: + Bê tông dùng làm kết cấu cho công trình. + Bê tông cách nhiệt. + Bê tông thuỷ công. + Bê tông mặt đường. 5. Theo thành phần hạt: + Bê tông cốt liệu thường. + Bê tông cốt liệu