Nghiên cứu ứng xử bám dính của bê tông cường độ cao với cốt thép cường độ cao

LỜI CẢM ƠNSau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn Thạc sĩ kỹ thuật: “Nghiên cứu ứng xử bám dính của bê tông cường độ cao với cốt thép cường độ cao”

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TP HCM

PHAN VĂN DŨNG

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ BÁM DÍNH CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ

CAO VỚI CỐT THÉP CƯỜNG ĐỘ CAOCHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS LÝ TRẦN CƯỜNG

PGS.TS NGUYỄN TRUNG HIẾU

Năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TP HCM

_

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ BÁM DÍNH CỦA BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ

CAO VỚI CỐT THÉP CƯỜNG ĐỘ CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬTCHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU HẦM

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS LÝ TRẦN CƯỜNG

PGS.TS NGUYỄN TRUNG HIẾU

Năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêutrong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được từng ai công bố ở bất

kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Tác giả

Phan Văn Dũng

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thu thập tài liệu, nghiên cứu và thực hiện, đến nay luận văn Thạc sĩ

kỹ thuật: “Nghiên cứu ứng xử bám dính của bê tông cường độ cao với cốt thép cường

độ cao”đã hoàn thành đúng thời hạn và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra trong bản

đề cương đã được phê duyệt

Để hoàn thành luận văn,học viên đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của các thầy côhướng dẫn, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp, cho phép sử dụng tài liệu đã công

bố và Phòng Thí nghiệm và Kiểm định công trình – Trường đại học xây dựng Hà Nộicũng như tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đạihọc-Trường Đại học Giao thông vận tải TP HCM đã giúp đỡ em trong suốt quá trìnhhọc tập nghiên cứu, em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô, các bạn đồng nghiệp

Đặc biệt đến người thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Lý Trần Cường và PGS.TS

luận văn tốt nghiệp.

Trong khuôn khổ và thời gian tiến hành của một luận văn thạc sỹ Khoa học kỹ thuật,cũng chưa hẳn đã giải quyết triệt để và hoàn thiện được đầy đủ những vấn đề đặt ra.Chính vì vậy, em nghiêm túc tiếp thu những ý kiến đóng góp của các nhà khoa học,các thầy cô và các bạn đồng nghiệp

Cuối cùng xin cảm ơn đến gia đình đã động viên, khuyến khích tạo điều kiện cho tôinhững giúp đỡ tốt nhất trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Phan Văn Dũng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LỰC BÁM DÍNH GIỮA CỐT THÉP VÀ BÊ

1.3 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến lực bám dính giữa cốt thép và bê tông 9 1.4 Một số công thức tính toán lực bám dính giữa cốt thép và bê tông 10

1.5 Các mô hình bám dính giữa bê tông và cốt thép thường 12 1.6 Các mô hình bám dính giữa bê tông và cốt cường độ cao 15

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ỨNG XỬ BÁM DÍNH GIỮA CỐT THÉP CƯỜNG ĐỘ CAO VỚI BÊ TÔNG CƯỜNG ĐỘ CAO 20

2.2.2.1 Chế tạo khuôn thép 26 2.2.2.2 Quá trình đổ bê tông 27

CHƯƠNG 3 SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆMTHU ĐƯỢC VỚI CÁC

3.5 So sánh kết quả thực nghiệm và rút ra nhận xét 43

2 Kiến nghị 45

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Cường độ bám dính trung bình (MPa) của bê tông theo EC2 [8] 7

Bảng 2.3 Cường độ chịu nén của các nhóm mẫu bê tông 29Bảng 3.1 Quy đổi cường độ chịu nén của bê tông đối với mẫu thí nghiệm hình lập phương (150x150mm) sang mẫu thí nghiệm hình trụ (150x300mm) 40Bảng 3.2 Lực bám dính ứng với các cấp cường độ chịu nén của bê tông theo EC2 41Bảng 3.3 Lực bám dính ứng với các cấp cường độ chịu nén của bê tông theo ACI 41Bảng 3.4 Lực bám dính ứng với các cấp cường độ chịu nén của bê tông theo Nga 42Bảng 3.5 Lực bám dính ứng với các cấp cường độ chịu nén của bê tông theo

Hình 1.7 Các mô hình bám dính của bê tông cường độ cao 14Hình 1.8 Mô hình bám dính – trượt của tiêu chuẩn Model Code 1990 14Hình 1.9 Cách xác định diện tích gờ cốt thép quy đổi 15Hình 1.10 Cơ cấu truyền lực ở đầu cốt cường độ cao 16Hình 2.1 Mô hình thí nghiệm kéo xác định độ bám dính giữa bê tông - cốt thép 23

Hình 2.3 Thực hiện thí nghiệm xác định lực bám dính 25Hình 2.4 Hình ảnh mẫu thí nghiệm xác định lực bám dính 26Hình 2.5 Hình ảnh mẫu thí nghiệm chế tạo khuôn sắt 28Hình 2.6 Hình ảnh quá trình chế tạo mẫu thí nghiệm 29Hình 2.7 Hình ảnh nén mẫu thí nghiệm xác định cường độ bê tông 30

Hình 2.15 Biểu đồ quan hệ giữa lực bám dính và độ dịch chuyển (Trường hợp cường

Hình 2.16 Biểu đồ quan hệ giữa lực bám dính và độ dịch chuyển (Trường hợp cường

Hình 2.17 Biểu đồ quan hệ giữa lực bám dính τ và độ dịch chuyển δ 39

Hình 3.1 Biểu đồ quan hệ giá trị lực bám dính và cường độ chịu nén của bê tông

VLXD Vật liệu xây dựng

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD Tiêu chuẩn xây dựng

BTXM Bê tông xi măng

BTCT Bê tông cốt thép

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Kết cấu bê tông cốt thép đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng nhàcửa, cầu đường, thủy lợi Ở Việt Nam, bê tông cốt thép được du nhập vào từ khoảngđầu thế kỷ 20, cho đến nay đã chiếm một vị trí quan trọng trong các ngành xây dựng

cơ bản và đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể Trong tương lai, chắc chắn bê tôngcốt thép vẫn sẽ là một loại vật liệu chủ yếu của nước ta, vì vậy việc nghiên cứu và tìmhiểu sâu hơn về bê tông cốt thép sẽ giúp ích rất nhiều trong việc phát triển hỗn hợp bêtông cốt thép nói riêng và phát triển ngành xây dựng nói chung

Như ta đã biết, bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do bê tông vàcốt thép cùng cộng tác chịu lực với nhau Chất lượng của hỗn hợp bê tông cốt thépảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của công trình xây dựng Độ bền hay tuổi thọ củakết cấu bêtông cốt thép được quyết định bởi nhiều yếu tố khác nhau như: chất lượng

và số lượng xi măng, độ cứng, sạch của cốt liệu, độ đầm chắc của bê tông

Ứng xử bám dính với cốt thép và cốt cường độ cao là một trong những tính chất quan

trọng của bê tông được sử dụng trong các kết cấu bê tông cốt thép và kết cấu bê tôngcường độ cao Tính chất này ảnh hưởng đến việc xác định chiều dài triển khai của cốtthép thường, chiều dài truyền của cốt cường độ cao cũng như khoảng cách giữa cácvết nứt và bề rộng của chúng Ngoài ra, tính chất này cũng cần thiết để tính toán ứng

xử ở khu vực neo đầu dầm của các kết cấu bê tông cường độ cao căng trước

Các tiêu chuẩn thiết kế hiện nay đều cung cấp các công thức lý thuyết hoặc thựcnghiệm để xác định lực bám dính cũng như chiều dài triển khai và chiều dài truyền.Tuy nhiên, hầu hết các công thức này chủ yếu được xây dựng phù hợp với bê tông cócường độ thường Đặc biệt hơn, chiều dài truyền xác định cho cốt cường độ cao theocác tiêu chuẩn ACI318 và các tiêu chuẩn AASHTO khác cũng như tiêu chuẩn22TCN272-05 không xét đến ảnh hưởng của cường độ bê tông Công thức của cáctiêu chuẩn này được xác định dựa trên các thí nghiệm được thực hiện từ những năm

40 của thế kỷ 20, khi bê tông có cường độ bê tông 40 MPa đã được gọi là bê tôngcường độ cao Trong khi đó, ở nhiều nước khác như Đức, Pháp, v.v chiều dài triểnkhai và chiều dài truyền của cốt cường độ cao được xác định phụ thuộc vào cường độ

bê tông

Trong thời gian gần đây ở nước ta, bê tông có cường độ đến 80MPa đã được sản xuấtthương phẩm Trong điều kiện phòng thí nghiệm, bê tông có cường độ đến 140MPa

cũng đã được nghiên cứu chế tạo thành công Mặc dù vậy, việc áp dụng những vậtliệu này vào kết cấu xây dựng, đặc biệt là kết cấu cầu, vẫn còn ở mức độ rất sơ khai.Một trong những lý do chính ở đây là sự hiểu biết của các kỹ sư về các ứng xử cơ bảncủa bê tông cường độ cao, trong đó có ứng xử bám dính còn khá hạn chế.

Bê tông có khả năng chịu nén rất tốt nhưng khả năng chịu kéo lại rất kém Thép là vậtliệu chịu kéo hoặc chịu nén đều tốt Đặt cốt thép vào trong bê tông để tăng khả năngchịu lực cho kết cấu Từ đó sản sinh ra bê tông cốt thép Sự kết hợp này đem lại nhiều

ưu điểm nổi bật cho bê tông cốt thép

Sở dĩ bê tông và cốt thép có thể cùng cộng tác chịu lực là do bê tông và cốt thép cólực dính kết với nhau, cho nên có thể truyền lực từ bê tông sang cốt thép và ngược lại.Lực dính có tầm quan trọng hàng đầu với bê tông cốt thép Nhờ có lực dính mà cường

độ của cốt thép mới được khai thác, bề rộng vết nứt cốt thép trong vùng kéo mới đượchạn chế Do đó người ta phải tìm mọi cách để làm tăng cường lực dính giữa bê tông

và cốt thép Vì những lý do nêu trên đề tài “Nghiên cứu ứng xử bám dính của bê tông

cường độ cao với cốt thép cường độ cao” là cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực

tiễn

2 Đối tượng nghiên cứu

- Ứng xử bám dính của bê tông cường độ cao với cốt thép cường độ cao.

3 Phạm vi nghiên cứu

-Các công trình xây dựng sử dụng bê tông cường độ cao với cốt thép cường độ cao

4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Lực bám dính là yếu tố cơ bản đảm bảo sự làm việc chung của bê tông và cốt théptrong kết cấu bê tông cốt thép Trong các yếu tố ảnh hưởng đến lực bám dính giữa bêtông và cốt thép thì ảnh hưởng của cường độ bê tông có ý nghĩa hết sức quan trọng.Mục đích nghiên cứu của đề tài là nhằm làm rõ hơn ảnh hưởng của cường độ chịu néncủa bê tông tới lực bám dính giữa bê tông và cốt dọc

- So sánh giữa các phương pháp tính toán với kết quả thí nghiệm thực tế, từ đó rút rakết luận và kiến nghị

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu là bằng lý thuyết và thực nghiệm, kiểm chứng một số kếtquả nghiên cứu về bám dính của cốt cường độ cao với bê tông cường độ cao đã đượcthực hiện ở nước ngoài Trên cơ sở của kết quả nghiên cứu, đề tài cũng sẽ đề xuất một

số hiệu chỉnh trong việc xác định chiều dài truyền lực áp dụng cho thiết kế kết cấu bêtông cường độ cao cường độ cao căng trước

6 Kết cấu của luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận Luận văn kết cấu gồm 3 chương

Chương 1 Tổng quan về lực bám dính giữa cốt thép và bê tông

Chương 2 Nghiên cứu thực nghiệm về ứng xử bám dính giữa cốt thép cường độ cao

với bê tông cường độ cao

Chương 3.So sánh các kết quả thí nghiệm thu được với các kết quả đã được công bố

trong các quy phạm

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LỰC BÁM DÍNH GIỮA CỐT THÉP VÀ BÊ

TÔNG 1.1.Giới thiệu chung về bám dính giữa bê tông và cốt thép

Bám dính giữa bê tông và cốt thép, bao gồm cả cốt cường độ cao, là một trong nhữngyếu tố quan trọng nhất, quyết định sự làm việc chung của bê tông và cốt thép như làvật liệu tổ hợp Sự bám dính trong bê tông cốt thép được hiểu là sự truyền lực giữathép và bê tông Điều đó có nghĩa là, lực bám dính sẽ xuất hiện ở nơi có sự dịchchuyển tương đối giữa thép và bê tông do các nguyên nhân như tải trọng, nứt, sự thayđổi nhiệt độ, co ngót, từ biến, v.v Nhờ lực bám dính này mà biến dạng của cốt thép

và bê tông xung quanh nó nói chung là bằng nhau Do khả năng chịu kéo của bê tông

là rất nhỏ nên, ở những khu vực có ứng suất kéo lớn, bê tông bị nứt và lực kéo trongcác kết cấu bê tông cốt thép sẽ do cốt thép chịu Lực bám dính trong những khu vựcnày làm cho vết nứt phân bố với khoảng cách nhỏ và bề rộng vết nứt không lớn

Lực bám dính là yếu tố cơ bản đảm bảo sự làm việc chung giữa cốt thép và bê tôngtrong kết cấu bê tông cốt thép

Cốt thép ngăn cản sự biến dạng co ngót của bê tông khi mới chế tạo nhờ có lực bámdính Bê tông sau khi đổ sẽ đông cứng và co ngót Quá trình này sẽ tạo ra các vết nứt

trên bề mặt bê tông và ảnh hưởng đế sự làm việc của kết cấu Khi bê tông co ngót gây

ra ứng suất nén lên cốt thép nhờ có lực bám dính Cốt thép cũng gây ra cho bê tôngmột ứng suất ngăn cản sự biến dạng của bê tông

Trong cấu kiện chịu kéo hoặc vùng chịu kéo của cấu kiện chịu uốn, khi xuất hiện vếtnứt, toàn bộ ứng suất do bê tông chịu được truyền sang cốt thép thông qua lực bámdính Giả sử lực này không đảm bảo, kết cấu sẽ bị phá hoại

Hình 1.1 Sự làm việc chịu uốn của cấu kiện Bê tông cốt thép

Hình 1.1 mô tả một kết cấu bê tông cốt thép làm việc chịu uốn, khi xuất hiện vết nứt,lực truyền từ bê tông sang cốt thép thông qua lực bám dính Khi vết nứt lớn, bê tôngkhông còn khả năng chịu lực, toàn bộ ứng suất kéo do cốt thép chịu

- Khi chịu lực tác dụng lâu dài, bê tông bị từ biến, cốt thép không bị từ biến, vì có lực

bám dính mà cốt thép cản trở từ biến của bê tông Đây là sự phân bố lại ứng suấttrong kết cấu bê tông cốt thép.

Hình 1.2 Sự phân bố lực bám dính (cần bổ xung tài liệu tham khảo cho hình vẽ này)

Hình 1.2 thể hiện chi tiết sự phân bố ứng suất trong cốt thép và trong bê tông cũngnhư ứng suất bám dính giữa chúng trong một thanh bê tông cốt thép chịu kéo chưa

nứt Ứng suất trong cốt thép tại các đầu thanh là fs=F/As Biến dạng của cốt thép ởnhững nơi này làεs =fs/As Tại đầu thanh bê tông, lực bám dính buộc bê tông biến dạng

và, do đó, cùng tham gia chịu kéo với cốt thép Ứng suất và biến dạng trong cốt thépgiảm đồng thời với việc tăng ứng suất và biến dạng trong bê tông Qua một chiều dàinhất định (được gọi làchiều dài truyền lực), biến dạng trong cả hai vật liệu bằng nhau

và ứng suấttrong chúng được giữ không đổi Trên chiều dài t này, ứng suất bám dínhphát huy tác dụng Ứng suất bám dính tăng nhanh đến giá trị cực đại và sauđó cũnggiảm nhanh Trên đoạn mà biến dạng trong bê tông và cốt thép bằngnhau, ứng suấtbám dính τ = 0

Trên chiều dài truyền lực lt điều kiện cân bằng của một phân tố có chiều dài dx là:

(1-1)

Ở đây, p = πdb là chu vi thanh thép, Acn là diện tích thực của mặt cắt bê tông

Nói chung, quy luật biến thiên của lực bám dính là rất khó xác định Thông thường,người ta sử dụng độ lớn trung bình của ứng suất bám dính Nếu một thanh cốt thép cóđường kính là db chịu lực đúng bằng lực kéo chảy và được chôn trong bê tông mộtchiều dài đúng bằng chiều dài triển khai d, là chiều dài tối thiểu để cho thanh thép

không bị kéo tuột khỏi bê tông, thì ứng suất bám dính trung bình m trên bề mặt của nólà:

(1-2)

Cường độ bám dính thường được xác định thông qua cường độ chịu kéo hoặc chịunén của bê tông Theo [8], cường độ bám dính trung bình của bê tông có thể được xácđịnh gần đúng theo công thức sau:

(1-3)

Bảng 1.1 dưới đây cung cấp cường độ bám dính của bê tông phụ thuộc vào cường độchịu nén được xác định theo mẫu lập phương và dạng cốt thép của Tiêu chuẩnEuroCode2

Bảng 1.1 Cường độ bám dính trung bình (MPa) của bê tông theo EC2 [8]

f’c,cube, (MpaMPa)12

1620

2530

3540

45

60

Cốt tròn trơn0,9

1,01,1

1,21,3

1,41,5

1,6

1,7

Cốt có gờ db<35mm1,6

2,02,3

2,73,0

3,43,7

4,0

4,3

1.2 Cơ chế phá hoại liên kết giữa cốt thép và bê tông

1.2.1 Liên kết cốt thép

Bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép được đảm bảo nhờ các yếu tố sau đây:

+ Lực ma sát sinh ra do sự thô ráp của bề mặt cốt thép và bê tông khi thanh cốt théptrượt tương đối so với bê tông xung quanh

+ Lực bám dính giữa cốt thép và bê tông nhờ keo xi măng

+ Gờ của cốt thép truyền áp lực lên cùng bê tông nằm giữa các gai

Có thể nhận thấy ảnh hưởng của hai yếu tố đầu đến sự bám dính chỉ phát huy hiệu quả

khi lực tác dụng lên cốt thép (kéo hoặc nén) nhỏ Ảnh hưởng của yếu tố thứ ba đếnlực bám dính của cốt thép và bê tông là chủ đạo.

1.2.2 Cơ chế phá hoại cốt thép - bê tông

Áp lực của gờ thép lên bê tông vùng sau gờ thép gây ra một ứng suất nén chínhnghiêng một góc anpha (góc nghiêng của gờ cốt thép) lên bê tông, đồng thời gây raứng suất kéo chính vuông góc với ứng suất nén chính (hình 1.23) Ứng suất kéo nàytăng dần khi lực kéo (hoặc nén) trong cốt thép tăng Khi giá trị vượt quá cường độchịu kéo của bê tông sẽ gây ra nứt bê tông (vết nứt vuông góc với ứng suất kéochính) Vết nứt trên bê tông sau khi hình thành sẽ tiếp tục phát triển và khi có sự liênkết giữa các vết nứt ở các vị trí gờ thép với nhau, bê tông sẽ bị vỡ vụn

a)

a) Trạng thái ứng suất ở vùng bê tông tiếp xúc với cốt thép; b) Vết nứt liên tục ở bề

mặt liên kết cốt thép – bê tông.

Hình 1.3 Cơ chế phá hoại liên kết cốt thép- bê tông

Trong trường hợp biến dạng nở ngang của bê tông lớn thì liên kết cốt thép - bê tông bịphá hoại do cốt thép trượt trên bể mặt liên kết mà không gây vỡ bê tông ở giữa các gaithép

1.3 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến lực bám dính giữa cốt thép và bê tông

Theo một số tài liệu, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lực bám dính giữa cốt thép và bêtông, trong đó có một số yếu tố chính như sau:

- Trạng thái chịu lực: Cốt thép chịu kéo thì lực bám dính nhỏ hơn so với cốt thépchịu nén Khi cốt thép chịu nén dọc trục, đường kính thanh cốt thép tăng lên làm cholực ma sát và lực ép mặt giữa cốt thép và bê tông tăng lên qua đó làm tăng khả năngbám dính giữa cốt thép và bê tông

- Chiều dài đoạn neo cốt thép: Với cùng một loại cốt thép có cùng đường kính, chiềudài đoạn neo giữa cốt thép và bê tông càng lớn thì bề mặt tiếp xúc giữa cốt thép và bê

tông càng lớn, lực bám dính càng lớn.

- Biện pháp cản trở biến dạng ngang của bê tông: Lưới thép hàn, cốt đai Trong quátrình làm việc cùng nhau, cốt thép tác dụng lực làm bê tông bị nở ngang Khi ta cóbiện pháp ngăn chặn sự nở ngang thì lực tác dụng của bê tông lên bề mặt cốt thép tănglên làm tăng lực bám dính

- Cường độ chịu nén của bê tông: bê tông chịu nén tốt thì chịu được áp lực tốt hơn,vùng bê tông giữa các gai khó bị phá hoại hơn, bê tông khó bi nở ngang hơn nên lựcbám dính cao hơn

- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ càng lớn thì khả năngchống lại sự nở ngang càng tốt, giá trị lực bám dính càng cao

- Ảnh hưởng của nhóm cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép

- Sự bám dính hoá học Lực bám dính này phụ thuôc vào độ thô và độ sạch của bềmặt cốt thép Nói chung, lực này có giá trị nhỏ và bị phá hoại bởi các dịch chuyểnnhỏ

- Ma sát Do co ngót và các tác động lực nên trong bê tông tồn tại một áp lực lên cốtthép Áp lực này sẽ tạo ra một lực ma sát giữa bê tông và bề mặt cốt thép Hệ số ma

sát giữa hai vật liệu này nằm trong khoảng 0,3 - 0,6.

- Sự tương tác cơ học giữa cốt thép và bê tông Nếu cốt thép có gờ thì hiệu ứng càikhoá giữa bê tông và gờ cốt thép sẽ tạo ra lực chống lại sự trượt tương đối giữachúng Hình 1.4 dưới đây thể hiện sự tương tác giữa cốt thép và bê tông

Hình 1.4 Tương tác cơ học giữa cốt thép và bê tông

Ở các thanh cốt thép tròn trơn, hai yếu tố đầu tiên đóng vai trò quan trọng nhất trongviệc tạo ra lực bám dính Trong khi đó, ở cốt thép có gờ thì sự tương tác cài khoá giữa

bê tông với các gờ cốt thép (yếu tố sau cùng) lại đóng vai trò quyết định Vì vậy, cácyếu tố chính có ảnh hưởng đến sự bám dính giữa cốt thép và bê tông là:

- Diện tích gờ của cốt thép

- Cường độ và thành phần của bê tông,

- Bề dày lớp bê tông bảo vệ,

- Đường kính cốt thép,

- Vị trí cốt thép khi đổ bê tông

1.4 Một số công thức tính toán lực bám dính giữa cốt thép và bê tông

Giới thiệu cách xác định lực bám dính theo các tiêu chuẩn của một số nước

1.4.1 Theo trường phái Nga

Với cốt tròn trơn m = 5 - 6; thép có gờ m = 3 - 3,5.

+ Rbn: Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông

Hình 1.5 Thí nghiệm xác định lực dính theo tiêu chuẩn Nga

1.4.2 Theo tiêu chuẩn Australia

(1-5)

Trong đó:

+ f’c: Cường độ chịu nén của bê tông(xác định trên mẫu thí nghiệm hình trụ 15x30cm)+ c: Chiều dày lớp bê tông bảo vệ nhỏ nhất.

+ fcdt: Cường độ chịu kéo của bê tông

Theo Tiêu chuẩn Eurocode EC2, cường độ chịu kéo fcdt được xác định từ cường độchịu nén fck (xác định trên mẫu thí nghiệm hình trụ 15x30 cm) theo công thức sau:

1.4.4 Theo tiêu chuẩn ACI

(1-8)

Trong đó:

fc: Cường độ chịu nén của bê tông(xác định trên mẫu thí nghiệm hình trụ 15x30cm).Ф: Đường kính cốt thép

1.5 Các mô hình bám dính giữa bê tông và cốt thép thường

Ứng xử bám dính giữa bê tông và cốt thép thường được mô tả thông qua quan hệ giữaứng suất bám dính với chuyển vị trượt Ở dạng tổng quát, quan hệ này có dạng:

(1-9)

Trong đó:

A, n: Là các hệ số mô tả hàm lực bám dính, là cường độ chịu nén danh định của bêtông

Ứng xử bám dính, nói chung chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, do đó, rất khó để

mô tả chúng ở dạng một hàm toán học đúng cho mọi trường hợp Rất nhiều công trìnhnghiên cứu dựa trên các thí nghiệm kéo tuột (pull-out test) và thí nghiệm kéo giãn để