Nội dung của bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép: Cấu kiện cơ bản gồm có 10 chương trình bày các nội dung: tính năng cơ lý của vật liệu, nguyên lý cấu tạo và tính toán bê tông cốt thép, cấu kiện chịu uốn, sàn phẳng, cấu kiện chịu nén, cấu kiện chịu kéo, cấu kiện chịu uốn xoắn, tính toán cấu kiện bê tông cốt thép và bê tông cốt thép ứng lực trước.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUANG TRUNG KHOA XÂY DỰNG - - BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: BÊ TÔNG CỐT THÉP CẤU KIỆN CƠ BẢN Giảng viên: Lê Thành Tâm Bộ môn: Kêt cấu Khoa: Xây dựng Bình Định, tháng 07 năm 2017 TRƯỜNG ĐH QUANG TRUNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA XÂY DỰNG Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN (BÊ TƠNG CỐT THÉP CẤU KIỆN CƠ BẢN) Thơng tin chung học phần - Ngành đào tạo: Xây dựng dân dụng công nghiệp - Tên học phần: Bê tông cốt thép cấu kiện - Số tín chỉ: 03(3,0,6) Số tín chỉ: 45 - Mã học phần: XD403 - Học kì: V - Các học phần trước: Sức bền vật liệu, Vật liệu xây dựng - Học phần (lựa chọn hay bắt buộc): Bắt buộc Thông tin giảng viên Họ tên: Lê Thành Tâm Chức danh, học hàm, học vị: Thạc sĩ Thời gian, địa điểm làm việc: hành chính, khoa Xây dựng trường Đại hoc Quang Trung Địa liên hệ: Khoa Xây dựng, trường Đại học Quang Trung Điện thoại, email: lethanhtam@quangtrung.edu.vn Các hướng nghiên cứu chính: động lực học kết cấu Thơng tin trợ giảng (nếu có) (họ tên, địa liên hệ, điện thoại, e-mail): không Mục tiêu học phần Kiến thức: Học phần nhằm cung cấp kiến thức tính lý vật liệu bê tông, thép, bê tông cốt thép (BTCT), từ tính tốn tiết diện cấu kiện, xác định lượng cốt thép cần thiết bố trí cốt thép hợp lý tiết diện cho cấu kiện chịu uốn, kéo, nén Kỹ năng: Kỹ tư thiết kế kết cấu, tính tốn xử lý số liệu kỹ thuật nhanh chóng xác, giải vấn đề Thái độ, chuyên cần: Yêu thích ý thức nhiệm vụ thân với môn học, ngành học; Lễ phép với thầy giáo cô giáo, giúp đỡ bạn lớp Nhận thức trách nhiệm thân với nghề nghiệp xã hội Tóm tắt nội dung học phần Học phần giúp sinh viên hiểu tính lý vật liệu bê tông, thép, bê tơng cốt thép; Nắm ngun lý tính tốn cấu tạo kết cấu bê tơng cốt thép; Tính tốn bố trí cốt thép hợp lý cho cấu kiện chịu uốn, kéo, nén theo hai TTGH Tất nội dung mơn học trình bày chương Nội dung chi tiết học phần Chương 1: Khái niệm chung 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.3 Ưu, khuyết điểm BTCT Chương 2: Tính chất lý vật liệu 2.1 Tính lý bê tơng 2.2 Tính lý thép 2.3 Tính lý BTCT Chương 3: Nguyên lý tính toán cấu tạo 3.1 Nội dung bước thiết kế kết cấu BTCT 3.2 Tải trọng 3.3 Nội lực 3.4 Các phương pháp tính tốn cấu kiện BTCT 3.5 Nguyên lý cấu tạo 3.6 Thể vẽ kết cấu BTCT Chương 4: Cấu kiện chịu uốn 4.1 Đặc điểm cấu tạo 4.2 Sự làm việc dầm 4.3 Trạng thái ứng suất biến dạng tiết diện thẳng góc 4.4 Tính tốn cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ nhật tiết diện thẳng góc 4.5 Tính toán cấu kiện chịu uốn tiết diện chữ T tiết diện thẳng góc 4.6 Tính tốn cường độ tiết diện nghiêng Chương 5: Cấu kiện chịu nén 5.1 Đại cương kề cấu kiện chịu nén 5.2 Cấu tạo cốt thép 5.3 Tính tốn cấu kiện chịu nén tâm 5.4 Sự làm việc cấu kiện chịu nén lệch tâm 5.5 Tính tốn câu kiện có tiết diện chữ nhật nén lệch tâm phẳng 5.6 Tiết diện chữ nhật nén lệch tâm xiên Chương 6: Tính tốn cấu kiện bê tơng cốt thép theo TTGH II 6.1 Tính tốn hình thành mở rộng khe nứt 6.2 Tính tốn biến dạng cấu kiện Chương 7: Sàn phẳng BTCT 7.1 Khái niệm chung 7.2 Sàn sườn tồn khối có dầm 7.3 Sàn sườn tồn khối có kê cạnh Tài liệu tham khảo Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện bản, Võ Bá Tầm, Nhà xuất ĐHQG TP.HCM, 2012 Kết cấu bê tông cốt thép - Phần cấu kiện nhà cửa, Võ Bá Tầm, Nhà xuất ĐHQG TP.HCM, 2012 Kết cấu bê tông cốt thép, Phần cấu kiện bản, Phan Quang Minh (chủ biên), Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 Tính tốn tiết diện cột BTCT, Nguyễn Đình Cống, Nhà xuất Xây dựng, 2006 TCVN 5574: 2012, Kết cấu bê tông bêtông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737: 1995, Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế Hình thức tổ chức dạy học Hình thức tổ chức dạy học mơn học Lên lớp Thực hành, thí Nội dung Lý Bài Thảo thuyết tập luận nghiệm, thực tập Tự học, tự nghiên giáo trình, rèn nghề, cứu Tổng … Chương Chương 2 Chương Chương 8 32 48 Chương 4 16 24 Chương 4 16 24 Chương 14 21 Chính sách mơn học yêu cầu khác giảng viên - Yêu cầu sinh viên có mặt 80% số buổi - Có tài liệu tham khảo Thang điểm đánh giá Đánh giá theo thang điểm 10 10 Phương pháp, hình thức kiểm tra, đánh giá kết học tập học phần - Chuyên cần: 10% - Kiểm tra thường xuyên: 10% - Kiểm tra kỳ:20% - Thi viết 90 phút: 60% Giảng viên Duyệt Chủ nhiệm môn Thủ trưởng đơn vị đào tạo (Ký tên) (Ký tên) (Ký tên) BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG KHÁI NIỆM Bê tông cốt thép loại vật liệu xây dựng phức hợp bê tông cốt thép chịu lực với Bê tông chế tạo từ xi măng cát, đá dăm, nước tạo thành thứ đá nhân tạo có khả chịu nén tốt chịu kéo Trong cốt thép vật liệu chịu nén chịu kéo tốt Do người ta đạt cốt thép vào bê tông để tăng cường khả chịu lực cho kết cấu Hình 1.1 Dầm bê tông bê tông cốt thép a) Dầm bê tông; b) Dầm bê tông cốt thép; c) Sơ đồ ứng suất tiết diện 1-1; d) Sơ đồ ứng suất tiết diện 2-2 b) – vùng bê tông chịu nén; 2- vùng bê tông chịu kéo; 3- Cốt thép; 4- Vết nứt bê tông chịu kéo Nguyên nhân bê tông thép làm việc với Lực dính bám bê tơng cốt thép: yếu tố đảm bảo làm việc chung gữa bê tông cốt thép Giữa bê tơng thép khơng xảy phản ứng hóa học, bê tơng bảo vệ cốt thép khỏi tác nhân ăn mòn mơi trường BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương Hệ số giãn nở nhiệt bê tông cốt thép gần nhau, nên nhiệt độ thay đổi (trong phạm vi 1000C) cấu kiện không xuất nội ứng suất đáng kể, khơng làm lực dính PHÂN LOẠI Theo phương pháp thi cơng: bê tơng cốt thép tồn khối, bê tông cốt thép lắp ghép, bê tông cốt thép bán lắp ghép Theo trạng thái ứng suất chế tạo sử dụng: bê tông cốt thép thường, bê tông cốt thép ứng lực trước ƯU, KHUYẾT ĐIỂM CỦA BÊ TƠNG CỐT THÉP Ưu điểm: Có khả sử dụng vật liệu địa phương (cát, đá, sỏi), tiết kiệm thép Khả chịu lực lớn (so với gỗ, gạch, đá), chịu tốt tải trọng động Bền vững, bảo dưỡng tốn Chịu lửa tốt Có khả tạo hình dáng kết cấu khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng kiến trúc Nhược điểm: Trọng lượng thân lớn, khó làm kết cấu nhịp lớn Cách âm, cách nhiệt Thi cơng bê tơng tồn khối tương đối phức tạp Dễ có khe nứt vùng kéo BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU TÍNH NĂNG CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG Cường độ bê tơng: Cường độ tiêu quan trọng thể khả chịu lực vật liệu Cường độ bê tông phụ thuộc vào thành phần cấu trúc Cường độ bê tông bao gồm: cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén: Mẫu đúc từ hỗn hợp bê tông có hình dáng khối vng cạnh a (a=100; 150; 200 mm), khối trụ tròn có đáy vng hình tròn Hình 2.1: Mẫu thí nghiệm chịu nén Cường độ mẫu thử: R P A A : diện tích tiết diện ngang mẫu P : lực nén gây phá hoại mẫu Đơn vị R thường dùng MPa kG/cm2 1MPa 9.81kG/ cm 10kG/cm Bê tơng thường có R 30MPa Bê tơng có R 40MPa loại bê tơng cường độ cao Cường độ chịu kéo: Sử dụng mẫu chịu kéo có tiết diện vng cạnh a mẫu chịu uốn có tiết diện chữ nhật b h Cũng tìm cường độ chịu kéo bê tơng cách nén chẻ mẫu trụ tròn BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Cường độ chịu kéo mẫu: Rt 2P lD P : tải trọng làm chẻ mẫu l : chiều dài mẫu D : đường kính mẫu Hình 2.2: Thí ngiệm xác định Rt Giá trị trung bình giá trị tiêu chuẩn cường độ: Giá trị trung bình: Khi thí nghiệm n mẫu thử loại bê tông thu giá trị cường độ mẫu thử R1 , R2 , , R n Giá trị trung bình cường độ mẫu thử (gọi tắt cường độ trung bình) tính sau: Rm R i n Độ lệch quân phương: Với số lượng mẫu đủ lớn ( n 15 ), độ lệch quân phương xác định sau: R R i m n 1 Hệ số biến động tính theo cơng thức: Rm BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Với điều kiện thi công bê tông thông thường lấy 0.135 (khi nén) 0.165 (khi kéo) Giá trị đặc trưng cường độ (cường độ đặc trưng) xác định theo xác suất đảm bảo 95% tính tốn theo cơng thức: Rch Rm 1 S S 1.64 : hệ số xác định trường hợp xác suất đảm bảo 95% Giá trị tiêu chuẩn cường độ bê tông (cường độ tiêu chuẩn) lấy cường độ đặc trưng Rch mẫu thử nhân với hệ số kết cấu KC kể đến làm việc bê tông thực tế khác với làm việc mẫu thử Cường độ tiêu chuẩn nén Rbn , cường độ tiêu chuẩn kéo Rbtn Rbn CK Rch CK 0.7 0.8 Giá trị Rbn , Rbtn cho bảng 2.1 Bảng 2.1 Cường độ tiêu chuẩn bê tông nặng Trạng thái B12.5 9.5 Rbn Rbtn B15 11 1.15 B20 15 1.4 Cấp độ bền chịu nén bê tông B25 B30 B35 B40 B45 18.5 22 25.5 29 32 1.6 1.8 1.95 2.1 2.2 B50 36 2.3 B55 39.5 2.4 B60 43 2.5 Cấp độ bền mác bê tông: Mác bê tông theo cường độ chịu nén (M) (TCVN 5574-1991): Là cường độ chịu nén trung bình mẫu thử chuẩn (150x150x150 mm), tuổi 28 ngày, dưỡng hộ thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (t 200C, W 90%), tính theo đơn vị kG/cm2 M đại lượng không thứ nguyên Quy phạm quy định mác chịu nén bê tông sau: Bê tông nặng: M100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600 Bê tông nhẹ: M50; 75; 100; 150; 200; 250; 300 Bê tông cốt thép dùng bê tơng có M 150 BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương Bố trí cốt thép: tương tự dầm phụ Tính tốn giật đứt Tại vị trí dầm phụ đặt lên dầm có lực tập trung dầm phụ truyền vào Cần đặt cốt treo đoạn ab cd dầm (hình 7.18) Hình 7.18 Bố trí cốt treo Lực giật đứt: F G P G0 G1 P Trường hợp tổng quát: h F 1 s x.n Aw Rsw As Rs sin 450 h0 hs hdc hdp a x : số lượng cốt treo dạng cốt đai bố trí bên Cốt treo dạng đai dùng 10mm khoảng cách 50mm Aw : diện tích tiết diện ngang cốt treo dạng cốt đai Rsw : cường độ tính tốn chịu kéo cốt treo As : diện tích cốt treo dạng cốt vai bò Rs : cường độ chịu kéo cốt treo dạng vai bò 61 BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương SÀN SƯỜN TOÀN KHỐI CÓ BẢN KÊ BỐN CẠNH Sơ đồ bố trí kết cấu: Hình 7.19 Sơ đồ kết cấu sàn sườn có kê cạnh Hình 7.20 Sơ đồ sàn có dầm phụ a)Mặt bằng; b)Mặt cắt 1-Bản; 2-Dầm phụ; 3-Dầm chính; 4-Cột 62 BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương Kích thước từ 4-8m, tỉ số cạnh l2 l1 , chiều dày từ 40 l1 đến 50 l1 Khi lưới cột lớn, từ 8-10m người ta thêm dầm phụ gác lên dầm (sàn có dầm trực giao, sàn ô cờ) Liên kết sàn dầm xem tựa đơn hd hb , xem ngàm hd hb , sàn tựa lên tường xem liên két tựa đơn Tính kê cạnh theo sơ đồ đàn hồi: Hình 7.21 Sơ đồ tính sàn có kê cạnh Moment dương lớn bản: M mi1P M mi P Moment âm lớn gối M I k i1 P M ki P P qs L1L2 g s ps L1L2 : tổng tải trọng tác dụng lên ô mi1 , mi , ki1 , ki : tra bảng 7.5 trường hợp thứ i 63 BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương Hình 7.22 Chín loại đơn 64 BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Bảng 7.5 Giá trị moment cực đại chữ nhật chịu tải phân bố 65 BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương 66 BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương 67 BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Bố trí cốt thép kê cạnh: Hình 7.23 Bố trí cốt thép sàn có kê cạnh Tính dầm sàn có kê cạnh: Sơ đồ tính dầm đỡ sàn có kê cạnh tương tự sơ đồ sàn dầm Chỉ khác chỗ phân tải từ vào dầm Hình 7.24 Sơ đồ phân tải cho dầm đỡ kê cạnh 68 BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương Hình 7.25 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên dầm sàn có kê cạnh a)Tải phân bố hình thang dầm AB; b)Tải phân bố hình tam giác dầm CD Bố trí cốt thép dầm Hình 7.26 Bố tri cốt thép dầm 69 BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Hình 7.27 Cốt đai, cốt xiên gia cố dầm phụ Hình 7.28 Vị trí tương đối cốt thép chỗ giao 1.Thép sàn; 1.Thép dầm phụ; 3.Thép dầm 70 BÊ TƠNG CỐT THÉP CKCB – Chương BÀI TẬP Bài tập 1: Một sàn có kích thước cấu tạo hình vẽ Sàn Bê tơng B15, thép AI Tính bố trí thép theo sơ đồ đàn hồi, biết kích thước dầm trục C 20x40cm, dầm trục D 15x20cm Biết hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn 200daN/m2 Gạch men Chiều dày (mm) 10 Trọng lượng riêng 20 Hệ số vượt tải 1.2 Vữa lót 30 18 1.3 Bản sàn BTCT Vữa trát 80 25 1.1 15 18 1.3 Lớp cấu tạo Bài tập 2: Sàn dùng làm sảnh sân khấu có mặt lớp cấu tạo hình vẽ Tính bố trí cốt thép sàn theo sơ đồ biến dạng dẻo Sàn dung bê tông B15, thép CI Biết kích thước dầm phụ 20x40cm, dầm 30x60cm, sàn tựa lên tường dày 34cm, ngàm vào tường đoạn C=12cm Lớp cấu tạo Chiều dày (mm) Gạch men 10 Trọng lượng riêng (kN/m3) 20 Vữa lót 30 18 1.3 Bản sàn BTCT 80 25 1.1 Vữa trát 15 18 1.3 Hệ số vượt tải n 1.2 71 BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Bài tập 3: Số liệu ví dụ 2, tính bố trí cốt thép dầm phụ theo sơ đồ biến dạng dẻo Bài tập 4: Số liệu ví dụ 2, tính bố trí cốt thép dầm theo sơ đồ đàn hồi Bài tập 5: Một ô sàn có kích thước L2=5m, L1=4m, dầm bao quanh có kích thước 200x300, chịu tác dụng lớp tải trọng thân bảng hoạt tải 300daN/m2 Tính bố trí cốt thép cho sàn theo sơ đồ đàn hồi, biết sàn bê tông B15, thép AI Lớp cấu tạo Chiều dày (mm) Gạch men 10 Trọng lượng riêng (kN/m3) 20 Vữa lót 30 18 1.3 Bản sàn BTCT 80 25 1.1 Vữa trát 15 18 1.3 Hệ số vượt tải n 1.2 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Kết cấu Bê tơng cốt thép – Cấu kiện bản, Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình Cống, NXB Khoa học kỹ thuật Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép tập 1,2, Võ Bá Tầm, NXB Đại học quốc gia TP HCM TCVN 5574-2012 TCVN 2737-1995 87 ... gữa bê tông cốt thép Giữa bê tông thép không xảy phản ứng hóa học, bê tơng bảo vệ cốt thép khỏi tác nhân ăn mòn mơi trường BÊ TÔNG CỐT THÉP CKCB – Chương Hệ số giãn nở nhiệt bê tông cốt thép gần... pháp thi cơng: bê tơng cốt thép tồn khối, bê tơng cốt thép lắp ghép, bê tông cốt thép bán lắp ghép Theo trạng thái ứng suất chế tạo sử dụng: bê tông cốt thép thường, bê tông cốt thép ứng lực trước... trọng lặp Nhóm cốt thép Cốt thép Tất ngang nhóm cốt thép Cốt thép CIII, A-III; ngang BP-I Cốt thép Tất dọc cốt nhóm cốt thép thép ngang Cốt thép CI, A-I, CII, dọc cốt A-II, CIII, Athép ngang III,