giáo trình bê tông cốt thép

Đây là bộ bài giảng đầy đủ môn Bê tông cốt thép của trường DH GTVT,cung cấp kiến thức cơ bản đến chuyên sâu về bê tông cốt thép.Đáp ứng nhu cầu tìm kiếm tài liệu của các bạn sinh viên hay các kĩ sư muốn củng cố lại kiến thức

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠNG TRÌNH BỘ MƠN KẾT CẤU BµI GI¶NG KÕT CÊU B£ T¤NG CèT THÐP ( THEO TIÊU CHUẨN 22TCN272-05 ) HÀ NỘI, 8/2013 Tµi liƯu tham kh¶o Mơn học : Kết cấu bê tơng cốt thép Reinforced Concrete Structures Thời gian : 35 lý thuyết,10 tập nhỏ, bải tập lớn, thảo luận Tài liệu tham khảo : ● Bắt buộc : Bài giảng Kết cấu bê tơng cốt thép - Bộ mơn kết cấu – Khoa cơng trình - Đại học giao thơng vận tải ● Tham khảo : Lê Đình Tâm “Cầu bê tơng cốt thép đường tơ” Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05 GS-TS Nguyễn Viết Trung thiết kết cấu BTCT đại theo tiêu chuẩn ACI Richard M Barker; Jay A Puckett Design of highway bridges NXB Wiley Interscience, 1997 ……………………… CÊu tróc m«n häc ● Phần : Lý thuyết “ Kết cấu bê tơng cốt thép“  Chương Khái niệm chung Kết cấu BTCT  Chương Vật liệu dùng BTCT  Chương Ngun tắc thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05  Chương Cấu kiện chịu uốn  Chương Cấu kiện chịu lực dọc trục  Chương Bê tơng cốt thép dự ứng lực ● Phần : Bài tập tập lớn ● Đánh giá học phần : - Thành phần : 30% - Thi hết học phần : 70% LOGO CHƯƠNG KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1.1 Bê tông cốt thép thường 1.1.2 Bê tông cốt thép dự ứng lực 1.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO KẾT CẤU BTCT 1.2.1 Đặc điểm cấu tạo 1.2.2 Đặc điểm chế tạo Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT  Lịch sử lồi người sử dụng nhiều chủng loại vật liệu xây dựng :  Đá  Gỗ  Thép  Bê tơng Dùng hàng ngàn năm Có thể > 100 năm  Các kiến trúc thị đại phần lớn sử dụng vật liệu thép bê tơng  Nhà ở, cơng sở, cầu đường, hệ thống cấp nước  Hệ thống phức hợp cơng trình hạ tầng góp phần giúp cho kinh tế giới phát triển mạnh mẽ thịnh vượng Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT 1.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 1.1.1.1 KHÁI NIỆM BTCT loại vật liệu xây dựng phức hợp bêtông cốt thép cộng tác chòu lực với cách hợp lý kinh tế Đặc trưng Khả chòu kéo Khả chòu nén Khả chòu cắt Độ bền Chòu lửa Bêtông tốt Cốt thép tốt tốt, thép mảnh dễ bò oằn trung bình tốt tốt bò ăn mòn không đựơc bảo vệ tốt kém, khả chòu lực giảm nhanh nhiệt độ cao Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 1.1.1.1 KHÁI NIỆM Uốn dầm bê tông không cốt thép : Dầm chia thành vùng, vùng kéo vùng nén Vùng nén Vùng kéo Vết nứt Khi fct lớn giới hạn chòu kéo bê tông, dầm xuất vết nứt , vết nứt phát triển dần lên phía dầm bò phá hoại Dầm bê tông chưa tận dụng hết khả chòu lực nén tốt bê tông ứng suất nén tải trọng gây phá hoại nhỏ nhiều so với khả chòu nén tốt bê tông Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1.1.1 KHÁI NIỆM Uốn dầm bê tông cốt thép : Với lượng thép hợp lý đặt vào P P vùng kéo Khi fct vượt giới hạn chống nứt bê tông, tiết diện xuất vết nứt dầm chưa bò phá hoại, lực kéo lúc cốt thép chòu Do tải trọng tăng tới cốt thép bò chảy bê tông vùng nén bò nén vỡ Dầm BTCT khai tác hết khả chòu nén tốt bê tông khả chòu kéo tốt thép Do mà sức kháng uốn dầm BTCT cao nhiều so với dầm BT cốt thép Cốt thép đặt vào vùng nén để tham gia chòu nén với BT Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 1.1.1.1 KHÁI NIỆM Ta û i tro ïn g Cố t the ù p d o ïc c hòu ne ù n  Đặt cốt thép vào vùng nén để tăng khả chòu lực giảm kích thước tiết diện  Cốt thép tham gia chòu nén bêtông Sức chòu nén cốt thép tốt sức chòu kéo Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT CHỊU CẮT Ở TTGH CƯỜNG ĐỘ 4.4.4 MÔ HÌNH THIẾT KẾ THEO MẶT CẮT 4.4.4.2 THIẾT KẾ CHỊU CẮT CẤU KIỆN BTCT THƯỜNG Bước : Tính toán sức kháng cắt cần thiết cốt thép ngang sườn dầm, Vs : Vs  Vu V  Vc  u  0.083 f c b v d v   Trong : Vc : Sức kháng cắt danh đònh bê tông Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.4.4.2 THIẾT KẾ CHỊU CẮT CẤU KIỆN BTCT THƯỜNG Bước : Tính khoảng cách cần thiết cốt thép ngang sườn dầm s A v f y d v cot  Vs Kiểm tra yêu cầu lượng cốt thép ngang tối thiểu sườn dầm A v  0.083 f c bvs fy hay s Av f y 0.083 f c b v Kiểm tra yêu cầu khoảng cách tối đa cốt thép ngang sườn dầm Nếu Vu  0.1f c' bv d v s  0.8d v  600mm Nếu Vu  0.1f c' bv d v s  0.4d v  300mm Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT CHỊU CẮT Ở TTGH CƯỜNG ĐỘ 4.4.4 MÔ HÌNH THIẾT KẾ THEO MẶT CẮT 4.4.4.2 THIẾT KẾ CHỊU CẮT CẤU KIỆN BTCT THƯỜNG Bước : Kiểm tra điều kiện đảm bảo cho cốt thép dọc không bò chảy tác dụng tổ hợp mô men, lực dọc trục lực cắt : As f y  M u  Vu    0.5Vs  cot  dv    - Nếu biểu thức không đảm bảo, cần tăng thêm cốt thép dọc chủ tổng diện tích cốt thép ngang sườn dầm Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT CHỊU CẮT Ở TTGH CƯỜNG ĐỘ 4.4.4 MÔ HÌNH THIẾT KẾ THEO MẶT CẮT 4.4.4.3 THIẾT KẾ CHỊU CẮT CẤU KIỆN BTCT DƯL Sức kháng cắt dầm bê tông dự ứng lực lấy giá trò nhỏ trò số sau :  Vc  Vs  Vp   0.25f cb v d v  Vp Trong : Vc  0.083 fc bv d v Vs  A v f v d v  cos   cot   sin  s Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.4 TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BTCT CHỊU CẮT Ở TTGH CƯỜNG ĐỘ 4.4.4 MÔ HÌNH THIẾT KẾ THEO MẶT CẮT 4.4.4.3 THIẾT KẾ CHỊU CẮT CẤU KIỆN BTCT DƯL Sức kháng cắt dầm bê tông dự ứng lực lấy giá trò nhỏ trò số sau :  Vc  Vs  Vp   0.25f cb v d v  Vp Trong : Vc  0.083 fc bv d v Vs  A v f v d v  cos   cot   sin  s Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.1 TỔNG QUÁT - Trạng thái giới hạn sử dụng : xem xét nhằm mục đích đảm bảo cho kết cấu khai thác bình thường thiết kế đề (không liên quan đến phá hoại) - Các nội dung đề cập TTGH sử dụng : Bài toán khóng chế biến dạng (liên quan đến độ cứng) → Kiểm tra độ võng (không bắt buộc) có thỏa mãn hay không Bài toán khống chế nứt → Kiểm tra khống chế vết nứt - Tải trọng TTGH sử dụng : hệ số γi = - Sức kháng TTGH sử dụng : hệ số Φ = Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.2 NỨT VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH, MỞ RỘNG VẾT NỨT Bê tông vùng kéo nứt fct > giới hạn chòu kéo bê tông fr - Các nguyên nhân gây nứt bê tông : Do tải trọng : tónh tải, hoạt tải → nguyên nhân sinh nội lực lớn kết cấu Do biến dạng cưỡng Do trình thi công Do gỉ cốt thép (vết nứt chạy dọc theo cốt thép) - Tác hại vết nứt : Giảm khả chống thấm cảu bê tông Tăng tốc độ ăn mòn cốt thép→giảm độ bền tuổi thọ công trình Ảnh hưởng đến tâm lý người sử dụng Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.2 NỨT VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH, MỞ RỘNG VẾT NỨT Dưới tác dụng tải trọng vết nứt hình thành phát triển theo giai đoạn: - Giai đoạn : Vết nứt hình thành mắt thường chưa nhìn thấy Trong đoạn cấu kiện thay đổi nội lực tiêt diện,vết nứt hình thành vò trí chất lượng bê tông Khi bề rộng vết nứt nhỏ - Giai đoạn : Vết nứt mở rộng mắt thường nhìn thấy - Giai đoạn : Vết nứt mở rộng tới trò số tới hạn, lức vết nứt có xu hướng phân bố đoạn cấu kiện Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.3 KIỂM SOÁT NỨT CỦA DẦM BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN As Wcrack Wcrack Lcrack - Wcrack Lcrack Giả thiết : Tổng độ giãn dài bê tông vùng chòu kéo phạm vi hai vết nứt cộng với bề rộng vết nứt độ giãn dài cốt thép chòu kéo hai vết nứt ct Lcrack  w crack  s Lcrack εct, εs : biến dạng trung bình bê tông vùng kéo cốt thép chòu kéo phạm vi hai vết nứt liền kề wcrack : Bề rộng vết nứt Lcrack : Khoảng cách hai vết nứt liền kề Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.3 KIỂM SOÁT NỨT CỦA DẦM BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN  w crack  s Lcrack Do εct nhỏ  w crack fs w crack  Lcrack  fs  Es  fsa Es Lcrack - Bề rộng vết nứt phụ thuộc vào ứng suất cốt thép chòu kéo không chế bề rộng vết nứt cách khống chế ứng suất cốt thép chòu kéo - Tiêu chuẩn 22TCN272-05 quy đònh : fs  fsa  Hay fs  f sa Z  dc A  1/3  0.6f y   Z   ; 0.6f y    d A 1/3   c  Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.3 KIỂM SOÁT NỨT CỦA DẦM BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Trong : fy : Cường độ chảy cốt thép thường chòu kéo (MPa) Z : Thông số bề rộng vết nứt (N/mm)→Tra bảng 4.5 dc : Khoảng cách từ tim hàng cốt thép chòu kéo đến thớ bê tông chòu kéo (mm) Nhằm mục đích tính toán, ta không lấy lớn 50 mm A : Diện tích vùng BT bao xung quanh cốt thép (mm2) A Ac n Ac : Diện tích vùng bê tông chòu kéo có trọng tâm với đám cốt théo dọc chủ chòu kéo Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD 4.5.3 KIỂM SOÁT NỨT CỦA DẦM BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Sơ đồ xác đònh trò số A Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD b A's d's fcc  's x hf  cc b f's hf d's (n-1).A's TTH ds h s As bw MCN dsc ds h  ct S§BD (n-1).A s fs fct S§US bw MCt® dsc Chương CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4.5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN Ở TTGH SD b A's d's fcc  's x hf  cc b f's hf d's (n-1).A's TTH ds h s As bw MCN dsc ds h n.A s fs  ct S§BD bw S§US MCt® dsc LOGO [...]... bố trí cốt thép, liên kết giữa các bộ phận….) 1.2.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG Cốt thép được đặt vào trong cấu kiện bê tông cốt thép để : chòu ứng suất kéo, chòu ứng suất nén, để đònh vò các cốt thép khác  Cốt thép chòu kéo  Cốt thép chòu nén  Cốt thép đai và cốt thép đònh vò cốt thép khác Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.2.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 1.2.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG Cốt thép do... 2.1 BÊ TÔNG 2.1.1 Phân loại bê tông 2.1.2 Các thuộc tính ngắn hạn của bê tông 2.1.3 Các thuộc tính dài hạn của bê tông 2.2 CỐT THÉP 2.2.1 Cốt thép thường 2.2.2 Cốt thép dự ứng lực 2.3 BÊ TÔNG CỐT THÉP 2.3.1 Khái niệm dính bám giữa bê tông và cốt thép 2.3.2 Khái niệm về chiều dài phát triển lực của cốt thép Chương 2 VẬT LIỆU DÙNG TRONG BTCT 2.1 BÊ TÔNG 2.1.1 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG 2.1.1.1 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG... bề mặt Cốt thép dọc chòu nén trong cột Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.2.1.2 BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC Trong cấu kiện BTCT DƯL gồm 2 loại cốt thép :  Cốt thép thường (cốt thép không được kéo căng): có nhiệm vụ như trong kết cấu BTCT thường  Cốt thép dự ứng lực (cốt thép kéo căng) : DƯL làm nhiệm vụ tạo ứng suất nén trước trong bê tông Sơ đồ bố trí cốt thép DƯL Tại vò trí cốt thép uốn... 1.2.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG Cốt thép chòu ứng suất nén : cốt dọc chòu nén trong dầm, cột, các cốt thép này cùng tham gia chòu nén với bê tông Cốt thép đònh vò cốt thép khác trong thi công Ta û i tro ïn g Cố t the ù p d o ïc c hòu ne ù n Cốt thép kiểm soát nứt bề mặt : phân bố gần bề mặt để chòu các ứng suất do co ngót, từ biến, thay đổi nhiệt độ Các cốt dọc và cốt ngang là một phần của cốt thép kiểm... đặt lưới thép Cấp bê tông P được sử dụng khi cường độ được yêu cầu lớn hơn 28 MPa Đối với bê tông dự ứng lực, phải chú ý rằng, kích thước cốt liệu không được lớn hơn 20 mm Bê tông loại S được dùng cho bê tông đổ dưới nước bòt đáy chống thấm nước trong các khung vây Chương 2 VẬT LIỆU DÙNG TRONG BTCT 2.1 BÊ TÔNG 2.1.1 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG 2.1.1.2 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG THEO TỶ TRỌNG CỦA BÊ TÔNG Bê tông tỷ trọng... CẤU BTCT 1.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 1.1.1.2 CÁC LÝ DO ĐỂ BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP CÓ THỂ CÙNG CỘNG TÁC CHỊU LỰC Nhờ có lực dính bám mà có thể truyền lực qua lại giữa b tông và cốt thép, khai thác cường độ cốt thép, hạn chế bề rộng khe nứt Giữa BT và CT không xảy ra phản ứng hóa học Hệ số giãn nở nhiệt của BT và CT gần bằng nhau Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG 1.1.1.3... đồng Chương 2 VẬT LIỆU DÙNG TRONG BTCT 2.1 BÊ TÔNG 2.1.1 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG 2.1.1.1 PHÂN LOẠI BÊ TÔNG THEO THÀNH PHẦN HỖN HP BÊ TÔNG TƯƠI Cấp bê tông A nói chung được sử dụng đối với tất cả các cấu kiện của kết cấu và đặc biệt đối với bê tông làm việc trong môi trường nước mặn Cấp bê tông B được sử dụng trong móng, bệ móng, thân trụ và tường chòu lực Cấp bê tông C được sử dụng trong các chi tiết có bề... về cấu tạo Cốt thép chòu kéo : nguyên nhân do Mômen, lực cắt, lực dọc trục, mô men xoắn và tải cục bộ Cốt thép chòu kéo do mô men uốn gây ra Biểu đồ mô men và cách đặt cốt thép Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.2.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 1.2.1.1 BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG Cốt thép chòu kéo do lực cắt gây ra : được đặt theo sự xuất hiện của biểu đồ lực cắt A-A A A Biểu đồ lực cắt và bố trí cốt đai Chương... PHẦN HỖN HP BÊ TÔNG TƯƠI Bê tông là một loại đá nhân tạo được tạo thành từ các vật liệu thành phần, bao gồm: đá dăm, sỏi (cốt liệu lớn); cát (cốt liệu nhỏ); xi măng (chất kết dính), nước và phụ gia (nếu có) Tỷ lệ của các vật liệu thành phần trong hỗn hợp sẽ có ảnh hưởng đến thuộc tính của bê tông sau khi đông cứng (bê tông) Trong phần lớn các trường hợp, người kỹ sư cầu sẽ chọn cấp bê tông cụ thể từ... giao thông _ thủy lợi, xây dựng quốc phòng BTCT được sử dụng rộng rãi trên thế giới Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BTCT 1.1.2 BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC 1.1.2.1 KHÁI NIỆM Khi sử dụng bê tông cốt thép thường chúng ta thấy rằng : Nứt sớm Chưa cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cường độ cao Khái niệm kết cấu DƯL : là loại kết cấu mà người ta tạo ra một trạng thái ứng suất ban đầu ngược dấu với trạng