bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ VIỆN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT MẬT Bản số: … BÀI GIẢNG Mơn học: Bài: Đối tượng: Năm học: Kết cấu Bê tông cốt thép Giới thiệu chung, tính chất lý bê tông Đại học 2018-2019 Đại úy, GV, ThS, Nguyễn Tiến Tuấn HÀ NỘI, THÁNG NĂM 2018 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QN SỰ VIỆN KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH ĐẶC BIỆT PHÊ DUYỆT Ngày … tháng …… năm 2018 VIỆN TRƯỞNG Đại tá, PGS, TS, Nguyễn Trí Tá BÀI GIẢNG Môn học: Bài: Đối tượng: Năm học: Kết cấu Bê tơng cốt thép Giới thiệu chung, tính chất lý bê tông Đại học 2018-2019 Ngày … tháng …… năm 2018 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Trung tá, GVC, TS, Nguyễn Văn Tú HÀ NỘI, THÁNG NĂM 2018 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep MỞ ĐẦU Vật liệu Bê tông cốt thép (BTCT) loại vật liệu xây dựng phổ biến thay lĩnh vực xây dựng nói chung xây dựng dân dụng nói riêng Do việc nghiên cứu tính tốn cấu kiện BTCT cần thiết Học phần Kết cấu BTCT học phần chuyên ngành nghiên cứu tính tốn cấu kiện cho cơng trình xây dựng, học phần bắt buộc tất chuyên ngành xây dựng Phần I CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN So với đời vật liệu gạch, đá, gỗ thép bê tơng cốt thép loại vật liệu tương đối mới, lịch sử phát triển có >100 năm - Cuối 1849 Lambot (Pháp) làm 01 thuyền lưới sắt trát 02 phía vữa xi măng thuyền triển lãm Paris vào năm 1855 - Sau thời gian người ta chế tạo loại sàn, đường ống, bể chứa nước kết cấu khác BTCT Ở thời kỳ người ta thường làm theo cảm tính nên cốt thép thường đặt vào chiều cao tiết diện (vị trí trục trung hồ) Trong năm 1800 - 1900 Pháp, Đức có nhiều cơng trình nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm BTCT nhằm giải thích làm việc chung bê tơng cốt thép, mặt khác tìm phương pháp tính tốn tạo cách đặt cốt thép cách hợp lý Kỹ sư người Đức Koenen người kiến nghị đặt cốt thép vào BT chịu kéo, năm 1886 kiến nghị phương pháp tính tốn kết cấu BTCT Năm 1926, Navier người Pháp kiến nghị phương pháp tính tốn kết cấu BTCT theo ứng suất cho phép, phương pháp đàn hồi sử dụng cơng thức tính tốn SBVL, lúc SBVL phát triển hoàn thiện Điều kiện bền :   [] Song song với việc nghiên cứu lý thuyết tính tốn, cơng trình có kết cấu bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep BTCT cầu, cống, nhà máy, đập nước, bến cảng xây dựng ngày nhiều, BTCT trở thành loại vật liệu tương đối phổ biến chủ yếu Những năm đấu kỷ 20, BTCT phát triển mạnh mẽ nhiều mặt, công trình nghiên cứu phổ biến rộng rãi vai trị lực dính cốt thép bê tơng, truyền lực qua lại loại vật liệu này, trạng thái ƯS - BD trải qua giai đoạn làm việc kết cấu, vai trò cốt đai, cốt xiên, nhiều lý thuyết tính tốn đời thời gian Năm 1931 hội nghị BTCT tồn Nga (Liên Xơ cũ) giáo sư Loleit (người Nga) kiến nghị tính tốn kết cấu BTCT theo NLPH Năm 1938, dựa sở kiến nghị Liên Xô ban hành quy phạm tính tốn kết cấu BTCT theo phương phá NLPH: P  [Pgh] Cũng vào năm đầu kỷ 20, cốt thép có cường độ tương đối cao có khả dính bám tốt vào bê tơng sản xuất Các cơng trình gác mái vỏ mỏng, kết cấu chịu lực nhịp lớn, công trình thủy lợi, xây dựng phát triển ngày nhiều theo đà phát triển mạnh mẽ công nghiệp giao thông vận tải xây dựng đô thị Bước vào nửa sau kỷ 20, kết cấu BTCT đạt đến thời kỳ phát triển tồn diện với lý thuyết tính tốn hồn chỉnh với phương pháp tính phản ánh làm việc kết cấu với việc sản xuất vật liệu có tính học cao với xây dựng hàng loạt cơng trình to lớn độc đáo với phương pháp thi công tiên tiến, đại Trong thời gian có phương pháp tính tốn ngày hồn thiện nhiều nước giới có Việt Nam sử dụng rộng rãi tính tốn kết cấu BTCT phương pháp tính theo TTGH (hay cịn gọi PP nhiều hệ số) Phương pháp đời năm 1955 Liên Xô cũ Ở Việt Nam, BTCT du nhập vào từ khoảng nửa đầu kỷ 20 sử dụng làm cầu, cống, đập nước, cơng trình dân dụng, CN đặc biệt cơng trình qn hầm, cơng Đập ngăn nước: Bái Thượng, Đô Lương, Thác Đuống, nay, BTCT loại vật liệu xây dựng chủ yếu nước ta bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep II PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA BTCT Ứng dụng rộng lớn xây dựng, dùng để XD nhiều loại CT: Trên mặt đất, mặt đất, nước - Trong XDDD & CN: BTCT loại VLXD chủ yếu để xây dựng nhà CN tầng, nhiều tầng, loại nhà cơng trình cơng cộng, kết cấu chun dùng bể nước, xilơ, ống khói, vật liệu BTCT người ta xây dựng nhà cao tầng dùng lõi cứng tường cứng kết hợp với khung, làm mái vỏ mỏng nhịp lớn 200m, làm tháp phát sóng truyền hình cao 500m Ở nước ta nhiều cơng trình BTCT lớn xây dựng khu liên hợp gang thép Thái Nguyên, nhà máy công cụ số Hà Nội, sau nhiều cơng trình lớn đời nhà máy Thủy điện Hoà Bình, Trị An, Thác Bà, ống khói nhà máy nhiệt điện Phả Lại cao 200 m - Trong cơng trình giao thơng dùng rộng rãi BTCT làm cầu, làm vỏ hầm, Metro, Tuynen, mặt sân bay, cầu Thăng Long - Trong cơng trình thuỷ lợi: BTCT loại vật liệu chủ yếu để làm đê, đập, cống - Trong nông nghiệp: Xây dựng nhà kho, chuồng trại chăn nuôi - Trong thông tin: Cột đường dây tải điện, chân đế tháp vô tuyến, - Trong xây dựng cơng trình Qn sự: cơng trình ngầm, công chiến đấu - Làm khung, chân đế loại máy lớn máy thuỷ lực, tiết kiệm 40% so với dùng kim loại Ngoài BTCT cịn dùng có hiệu để làm vỏ ngồi lị phản ứng hạt nhân nhà máy điện ngun tử (lợi dụng tính chống phóng xạ tốt nó) đặc biệt cịn dùng làm vỏ tầu thủy (chuyên dùng để chở loại vật liệu nhẹ), vỏ xà lan, Tóm lại BTCT loại vật liệu xây dựng đại thời kỳ phát triển, kỹ thuật BTCT ngày tiến bộ, phạm vi sử dụng ngày rộng rãi III BẢN CHẤT CỦA BÊ TƠNG CỐT THÉP Bê tơng cốt thép: loại vật liệu xây dựng phức hợp Bê tông cốt thép tham gia chịu lực Phân tích vật liệu Bê tơng cốt thép: Bê tông: Là vật liệu chế tạo từ chất kết dính (xi măng) hạt cốt liệu (cát, bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep đá, sỏi) tạo thành chất kết dính tự nhiên có khả chống ăn mịn chịu nhiệt độ cao định Tuy nhiên, BT vật liệu dịn – vật liệu có khả chịu nén tốt chịu kéo (khả chịu kéo BT hàng chục lần so với khả chịu nén) Do đó, tham gia chịu lực nhiều trường hợp khả chịu lực BT phụ thuộc khả chịu kéo nó, điều gây lãng phí Thép: vật liệu quý, có khả chịu lực cao, chịu kéo chịu nén tốt Tuy nhiên vật liệu thép có số nhược điểm định Về giá thành: thép vật liệu đắt tiền, Về khả chống ăn mòn: Thép vật liệu dễ bị ăn mòn Về khả chịu lửa: Đến nhiệt độ 500 – 6000 C thép bị nóng chảy khả chịu lực Phân tích, so sánh khả làm việc Bê tông Bê tông cốt thép: b1 t b s Hình 1.1 Sự làm việc dầm Bê tông BTCT a) Dầm bê tông b) Dầm BTCT c) Sơ đồ ứng suất tiết diện 1-1 d) Sơ đồ ứng suất dầm BTCT tiết diện 2-2 Vùng chịu nén 2.Vùng chịu kéo Cốt thép 4.Vết nứt bê tông chịu kéo Làm thí nghiệm dầm bê tơng hình 1.1a ta thấy ứng suất kéo σt vượt cường độ chịu kéo bê tơng vết nứt xuất hiện, vết nứt dần lên phía dầm bị gãy ứng suất σb nhỏ so với cường độ chịu nén bê tông Như lãng phí khả chịu nén bê tông Nếu đem đặt cốt thép vào vùng bê tông chịu kéo, lực kéo cốt thép chịu, nhờ tăng tải trọng đến ứng suất σb đạt đến cường độ chịu nén tính tốn bê tông ứng suất σs đạt tới cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep Trong dầm chịu uốn xuất ứng suất tiếp ứng suất Khi ứng suất kéo lớn cường độ chịu kéo bê tơng gây vết nứt nghiêng, cần bố trí cốt thép để chịu ứng suất kéo Dầm bê tông cốt thép chịu lực nhiều dầm bê tơng có kích thước đến chục lần Như phối hợp bê tông cốt thép hạn chế nhược điểm Bê tông cốt thép, đồng thời phát huy ưu điểm chúng IV CÁC YẾU TỐ BẢO ĐẢM SỰ LÀM VIỆC CỦA BTCT Giữa Bê tơng cốt thép có lực bám dính Chính lực bám dính giúp truyền ứng suất Bê tông cốt thép, giúp chúng làm việc thể thống Nhờ lực dính mà cường độ cốt thép sử dụng, khe nứt cấu kiện hạn chế Giữa bê tông cốt thép khơng xảy phản ứng hố học gây ăn mịn lẫn nhau, khơng vậy, Bê tơng có vai trị lớp áo bảo vệ giúp cốt thép tránh tác nhân gây ăn mòn Bê tơng góp phần bảo vệ cốt thép tránh chảy dẻo nhiệt độ cao Bê tông cốt thép có hệ số giãn nở nhiệt gần giống nhau, nhiệt độ mơi trường thay đổi, cấu kiện không xuất nội lực đáng kể V PHÂN LOẠI BTCT Theo phương pháp thi cơng a Bê tơng cốt thép tồn khối Người ta đặt ván khn, cốt thép vị trí thiết kế kết cấu Kết cấu BTCT đổ tồn khối có độ cứng lớn phức tạp mặt vật liệu chế tạo b Bê tông cốt thép lắp ghép Các cấu kiện BTCT chế tạo nhà máy vận chuyển đến vị trí xây dựng lắp ghép với tạo thành hệ kết cấu hoàn chỉnh Ưu điểm phương pháp thời gian thi công nhanh chất lượng cấu kiện đảm bảo Tuy nhiên, việc ghép nối cấu kiện khó khăn tốn c Bê tông cốt thép bán lắp ghép Người ta lắp ghép cấu kiện chưa chế tạo hoàn chỉnh lại với sau đặt thêm cốt thép, ghép thêm ván khn đổ chỗ phần cịn lại Loại tận bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep dụng ưu điểm hạn chế nhược điểm hai loại hình nêu Theo trạng thái ứng suất Bê tông thường: Khi chế tạo, cốt thép trạng thái khơng có ứng suất Bê tơng ứng suất trước: Khi chế tạo người ta tạo cho cốt thép ứng lực trước ngược dấu với ứng suất bê tông sử dụng VI ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA BTCT Ưu điểm - Có độ bền cao, phải bảo dưỡng - Chịu lực tốt kết cấu khác kết cấu gạch, đá, gỗ Đặc điểm lực nén BT chịu, lực kéo thép chịu nên chịu TT đặc biệt TT động, động đất có khả chống phóng xạ tốt Thí nghiệm cho thấy lượng tia  bị giảm lần xuyên qua tường BT dày 10cm thí nghiệm cho thấy ngăn chặn tia  ngăn chặn tia nơtron - Chịu lửa tốt bê tơng bảo vệ cơng trình khơng bị nung nóng nhanh tới nhiệt độ nguy hiểm - Dễ tạo hình vật liệu xây dựng ban đầu dạng nhão, cốt thép có tính dẻo  kết cấu đúc theo hình dáng đáp ứng yêu cầu mặt kiến trúc - Tận dụng loại vật liệu địa phương cát, đá, sỏi tiết kiệm thép loại vật liệu quý Nhược điểm Trọng lượng thân BT tương đối lớn, lợi dụng thuận lợi (tăng ổn định) nhiều trường hợp nhược điểm, làm giảm khả XD kết cấu nhịp lớn, làm giảm khả chịu TT ngồi phần lớn sức lực phải dùng để chịu TLBT Để khắc phục nhược điểm cần dùng bê tông cốt liệu nhẹ, dùng vật liệu có cường độ cao kết hợp với việc gây ƯLT, dùng hình dạng kiểu kết cấu hợp lý để giảm đến mức tối thiểu TLBT - Cách âm, cách nhiệt Để khắc phục nhược điểm người ta dùng kết cấu có lỗ rỗng panen - Thi công chỗ tương đối phức tạp chịu ảnh hưởng thời tiết, bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep việc kiểm tra chất lượng gặp nhiều khó khăn Để khắc phục người ta dùng kết cấu BTCT lắp ghép cơng xưởng hố khâu làm ván khuôn, cốt thép, trộn bê tông (dùng bê tơng thương phẩm), giới hố cao cơng đoạn đổ BT (phun BT) công tác khác dùng BT lắp ghép, - Dưới tác dụng tải trọng tác động khác, BTCT dễ có khe nứt làm ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng tuổi thọ kết cấu Trong nhiều trường hợp bề rộng khe nứt khơng lớn không ảnh hưởng nhiều đến việc sử dụng kết cấu Tuy nhiên phải tìm cách ngăn ngừa khe nứt hạn chế bề rộng nó, biện pháp có hiệu để khắc phục tình trạng sử dụng kết cấu BTCT ƯLT có nhiều biện pháp tính tốn thi cơng hợp lý - Khó khắc phục có cố Phần II (CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT CƠ LÝ CHỦ YẾU CỦA BÊ TƠNG, CỐT THÉP VÀ BÊ TƠNG CỐT THÉP) TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG I KHÁI NIỆM Cốt liệu Theo TL thích hợp Chất kết dính Bê tơng (Đá nhân tạo) Nước Ninh kết Bê tông loại đá nhân tạo chế tạo từ vật liệu rời (cát, đá, sỏi ) chất kết dính với tỷ lệ thích hợp, CKD thường XM trộn với nước loại chất dẻo khác nhằm cải thiện số tính chất bê tơng (phụ gia ) Vật liệu rời gọi cốt liệu gồm cỡ hạt loại bé từ 0,15mm  0,5mm, loại lớn từ 5mm  40mm lớn Nguyên lý tạo nên bê tông cốt liệu lớn làm thành xương, cốt liệu nhỏ lấp đầy khoảng trống dùng chất kết dính để liên kết chúng tạo thành thể đặc có khả chịu lực chống lại biến dạng Để chế tạo bê tông cần nhào trộn thành phần, đổ khuôn, dầm để đạt mật độ định dưỡng hộ (bảo dưỡng) Việc hình thành bê tơng trải qua giai đoạn: Đầu tiên xi măng hồ tan vào nước, lúc ln dạng nhão, sau bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep đến thời kỳ hố keo, vữa xi măng chuyển thành thể keo nhớt, lúc bê tông bắt đầu đông đặc cuối thời kỳ rắn chắc, chất keo kết dính thành mạng tinh thể tạo nên đá xi măng Nước để trộn bê tơng có tác dụng, phần để hoà hợp với xi măng, phần bảo đảm cho bê tơng có độ dẻo cần thiết thuận lợi cho q trình trộn, đổ khn, làm chắc, bê tông khô cứng, lượng nước sau bay (nước thừa) Khi trộn bê tơng, ngồi tính chất người ta thêm vào chất phụ gia nhằm cải thiện số tính chất làm tăng độ dẻo, điều chỉnh thời gian ninh kết, tăng khả chống thấm, Bê tông có cấu trúc khơng đồng hình dáng, kích thước hạt cốt liệu khác nhau, mạng không gian đá xi măng không đồng Lượng nước thừa nằm chen vào mạng tinh thể đá xi măng cốt liệu Một phần nước có liên kết hố học với hạt xi măng hoạt tính kém, phần khác bốc để lại khe hở có kích thước vào khoảng vài phần triệu đến vài phần vạn mm Cấu trúc của bê tơng gồm pha: Rắn, Lỏng, Khí, đá xi măng có cấu trúc khơng đồng nhất, gồm có mạng tinh thể đàn hổi chất keo nhờn nằm Q trình khơ cứng bê tơng xảy lâu dài, q trình thay đổi tăng mạng tính thể đàn hồi Quá trình làm cho bê tơng trở thành loại vật liệu có tính đàn hồi dẻo, thể đặc tính bảo đảm tính chịu lực chịu tác dụng nhiệt ẩm mơi trường II PHÂN LOẠI Có thể phân loại bê tông thành nhiều cách: Theo cấu trúc - Bê tơng đặc - Bê tơng có lỗ rỗng thơ dùng cát bê tơng khơng có cát - Bê tơng tổ ong - Bê tơng xốp Theo trọng lượng riêng - Bê tông đặc biệt nặng,  > 25 KN/m3 - Bê tông nặng,  = 18  25 KN/m3 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep - Cường độ chịu nén cục a) Chuẩn bị mẫu thử Để xác định cường độ chịu nén bê tơng người làm mẫu thí nghiệm có hình dạng: - Trụ trịn - Lăng trụ đáy vng - Khối vng Kích thước cạnh a = 10cm, 15cm, 20cm, 30cm Mẫu chế tạo cách khác như: Đúc mẫu hỗn hợp bê tông, h dùng thiết bị chuyên dùng khoan lấy mẫu từ kết cấu có sẵn D Hình 2.1 Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén b) Thí nghiệm mẫu Thí nghiệm máy nén Tăng lực nén từ từ mẫu bị phá hoại Gọi lực phá hoại P cường độ mẫu R xác định sau: R P A (2-1) A - diện tích tiết diện ngang mẫu Đơn vị R thường dùng Mpa kG/cm2 1MPa  106 Pa  106 Niuton Niuton   9,81kG / cm 2 m m Bê tơng thường có R = 5÷30 Mpa Bê tơng có R > 40 Mpa loại bê tông cường độ cao Hiện người ta chế tạo loại bê tông đặc biệt có R > 80 Mpa c) Sự phá hoại mẫu thử Sau bị nén, biến dạng co ngắn theo phương tác dụng lực, bê tơng cịn bị nở ngang Thơng thường nở ngang q mức làm cho bê tông bị nứt 11 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bị phá vỡ Nếu hạn chế mức độ nở ngang bê tơng làm tăng khả chịu nén Trong thí nghiệm khơng bôi trơn mặt tiếp xúc mẫu thử bàn máy nén xuất lực ma sát có tác dụng cản trở nở ngang, kết mẫu bị phá hoại theo hai hình tháp đối đỉnh hình vẽ 2.2b Nếu bơi trơn mặt tiếp xúc để bê tông tự nở ngang biến dạng ngang mức xuất vết nứt dọc phá hoại xảy hình vẽ 2.2c Hình 2.2 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông Mẫu Bàn nén Ma sát Bê tông bị ép vụn Tháp phá hoại Vết nứt dọc mẫu Cũng ảnh hưởng lực ma sát nêu mà với mẫu khối vng có kích thước bé (khối vng) có Rb lớn so với mẫu có kích thước lớn (lăng trụ đáy vuông) cường độ mẫu lăng trụ trịn nhỏ cường độ mẫu khối vng có cạnh đáy Có khác biệt vì: - Ảnh hưởng lực ma sát giảm dần từ mặt tiếp xúc đến khoảng mẫu - Với mẫu thử bé, độ đồng chưa cao nên ảnh hưởng hạt cốt liệu lớn đến cường độ bê tông nhiều Tốc độ gia tải thí nghiệm ảnh hưởng đến cường độ mẫu, gia tải chậm cường độ trung bình đạt 0,85 trị số bình thường, gia tải thật nhanh cường độ tăng từ 1,2 - 1,4 lần Do TCVN quy định TN khơng bôi trơn mặt tiếp xúc mẫu bàn máy nén tốc độ gia tải = 2daN/cm2/giây 12 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep Cường độ chịu kéo Để xác định cường độ chịu kéo ta làm mẫu kéo (thông thường tiết diện a vuông cạnh a hay gặp a = 10cm) 4a Hình 2-3 Thí nghiệm thử cường độ chịu kéo Ngồi cịn tìm cường độ chịu kéo bê tông cách uốn mẫu (thường hình chữ nhật cạnh b, h hay gặp b = h = 15cm), chẻ mẫu trụ tròn Các loại bình thơng thường có Rbt = 10 đến 40 daN/cm2, Rbt bê tông phụ thuộc thuộc nhiều yếu tố quan trọng khả chịu kéo đá XM lực dính bám với vật liệu Cần lưu ý Rbt 90 15 12 20 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep Biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo Làm thí nghiệm mẫu hình trụ với lực P có biến dạng Δ Cắt bỏ lực P mẫu khôi phục biến dạng khơng đạt đến kích thước ban đầu mà cịn bị hụt lượng Δ2 Phần biến dạng hồi phục Δ1 biến dạng đàn hồi, phần Δ2 không hồi phục biến dạng dẻo Tương ứng có biến dạng đàn hồi tỷ đối e  dẻo tỷ đối  p  1 biến dạng  2     L  P A D     Hình 2-6 : Thí nghiệm biểu đồ thể biến dạng đàn hồi - dẻo bê tông Như bê tông vật liệu đàn hồi - dẻo Đồ thị biểu diễn quan hệ σ - ε, tăng tải giảm tải trọng thể hình Đường OB ứng với trình tăng tải, BD ứng với trình giảm tải  b   e   p (2-15) Đặt   e /  b hệ số đàn hồi Khi σb bé biến dạng chủ yếu đàn hồi, quan hệ σ - ε gần đường thẳng, hệ số ν gần Với ứng suất biến dạng dẻo tăng lên, hệ số ν giảm dần Ở giai đoạn phá hoại biến dạng dẻo chiếm phần lớn Biến dạng nhiệt Đây loại biến dạng khối gây thay đổi nhiệt độ Các nghiên cứu thực nghiệm cho biết nhiệt độ tăng 10C hệ số nở dài trung bình bê tông vào khoảng 1,0 x 10-5 Đối với loại kết cấu làm việc điều kiện nhiệt độ cao tác dụng lâu dài khơng dùng bê tơng thường mà phải dùng bê tơng chịu nhiệt VII MƠ ĐUN ĐÀN HỒI Khi chịu nén mô đun đàn hồi ban đầu bê tông Eb định nghĩa từ biểu thức: 21 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep Eb  b  tg e (2-16) α0 - góc lập tiếp tuyến gốc biểu đồ σ - ε với trục ε Theo TCVN 5574 : 2012 giá trị Eb phụ thuộc cấp độ bền loại bê tông Bê tông vật liệu đàn hồi - dẻo, ngồi Eb người ta cịn định nghĩa mơ đun đàn hồi - dẻo E’b (cịn gọi mơ đun biến dạng) theo biểu thức: E 'b  b  tg b (2-17) α - góc lập cát tuyến OB biểu đồ σ - ε với trục ε Với e   b rút quan hệ E’b Eb : E 'b  E b (2-18) Hệ số nở ngang (hệ số Pốt xơng) bê tơng µb lấy 0,2 Mô đun chống cắt bê tông Gb = 0,4Eb Bảng 2-3 : Mô đun đàn hồi bê tơng nặng (Eb=103Mpa) Cấp độ bền chịu nén Đóng rắn tự nhiên Dưỡng hộ áp suất khí Chưng áp B12,5 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 21 23 27 30 32,5 34,5 36 37,5 39 39,5 40 19 20,5 24 27 29 31 32,5 34 35 35,5 36 17 17 20 22,5 24,5 26 27 28 29 29,5 30 Khi chịu kéo, mô đun đàn hồi bê tông giống chịu nén Mô đun biến dạng kéo E bt   t E b  t - hệ số đàn hồi kéo Thí nghiệm cho biết ứng suất kéo bê tông đạt đến cường độ chịu kéo R(t)  t có giá trị trung bình 0,5 PHẦN III: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP I TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP Chức cốt thép 22 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep - Chủ yếu để chịu kéo - Tăng khả chịu lực vùng chịu nén, đặt cốt thép chịu nén bê tông để chịu nén - Trong số trường hợp kết cấu chịu nén đặt cốt thép để chịu nén - Cốt thép đặt theo yêu cầu cấu tạo Phân loại cốt thép dùng xây dựng Thép dùng xây dựng phải thép chịu yêu cầu độ bền khả chống chịu tác dụng môi trường Thép dùng làm cốt thép cấu kiện BTCT thường thép cácbon hợp kim thấp thoả mãn yêu cầu công nghệ chế tạo, khả chịu lực chịu tác dụng môi trường Thép bon, thường dùng CT3 CT5 với hàm lượng bon 0,3% 0,5% Các loại thép lại dùng thép hợp kim thấp Thép hợp kim thấp có thành phần số lượng nhỏ nguyên tố hoá học khác Mn, Cr, Ni, Si nhằm nâng cao cường độ cải thiện số tác dụng thép a Theo tiêu chuẩn Việt nam (TCVN) Theo tiêu chuẩn Nhà nước “Thép cán nóng, thép cốt bê tơng TCVN 1651 : 2008 ” dựa vào tính chất học, cốt thép chia thành nhóm C-I, C-II; CIII; C-IV với đặc trưng: - Các đường kính danh nghĩa cốt thép gồm: 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40 (tính milimét) - Các cốt nhóm C-I tiết diện trịn mặt ngồi trơn nhẵn, cốt nhóm từ C-II  C-IV diện trịn mặt ngồi có gờ Hình 2-7 Một số loại thép có gờ 23 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep b Theo tiêu chuẩn khác Theo tiêu chuẩn Nga, cốt thép chia thành nhóm sau: - Cốt thép cán nóng: Nhóm A-I, A-II, A-III, A-IV tương tự cách phân chia TCVN, ngồi cịn thêm nhóm cốt cán nóng A-V - Cốt thép qua gia cơng nhiệt: Nhóm AT - IV, AT-V, AT -VI - Cốt thép kéo nguội: Nhóm A-IIB, A-IIIB - Sợi thép kéo nguội loại trơn: Nhóm B - I có gờ: Bp-I - Sợi thép cường độ cao: Nhóm B-II Bp-II c Quan hệ mác thép nhóm cốt thép Mác thép định ký hiệu chủ yếu dựa vào thành phần hố học cách luyện thép, ví dụ: CT3, CT5, 182C, vv cịn nhóm cốt thép phân chia theo đặc trưng học Hai cách phân chia khác đặc trưng học thép thành phần cách luyện định Cốt nhóm A-I chế tạo từ thép than CT3, Cốt nhóm A-II từ thép than CT-5 thép hợp kim thấp 10T, l82C, cốt nhóm A-III từ thép hợp kim thấp mác 252C , 35C, nhóm A-IV từ 80C, 20 CT nhóm A-V từ 23X 22T Để phân biệt nhóm cốt thép ngồi cách dựa vào hình thức gờ bên ngồi khác (Hình 2-7a; cốt nhóm C-II, Hình 2-7b cốt nhóm C-III C-IV) người ta dùng cách đánh dấu đầu mút cốt thép màu sơn khác Ghi chú: Với thép theo tiêu chuẩn Nga: - “C” thể tính hàn (AT - IIIC) - “T” dùng ký hiệu thép cường độ cao (AT - IIIC) - “K” thể khả chống ăn mòn (AT - IVK) - “CK” thể khả vừa hàn vừa chống ăn mòn (AT - VCK) - “c” thể thép có định đặc biệt (Ac - II) - “B” đầu thép sợi kéo nguội (B-II) - “p” thép có gờ thép sợi kéo (Bp-I) - “B” sau số la mã: kéo nguội (A-IIIB) KẾT LUẬN Trong dạng kết cấu công trình nhiều chuyên ngành xây dựng 24 bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep bai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thepbai.giang.mon.hoc.ket.cau.be.tong.cot.thep