Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép 1

Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép 1 trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm chung về kết cấu bê tông cốt thép, nguyên lí tính toán và cấu tạo, tính toán cấu kiện chịu uốn, cấu kiện chịu nén và kéo, sàn phẳng bê tông cốt thép,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Bộ Xây Dựng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Giáo Trình Kết cấu Bê tơng cốt thép Nhóm thực Ths Chu Thị Lan Anh Ths Võ Thị Cẩm Giang Ks Nguyễn Võ Bích Dung Ks Phạm Hữu Phước Năm 2014 Mục lục Mục Lục Lời Nói Đầu CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm chung kết cấu bê tông cốt thép 1.1.1 Đặc điểm chịu lực bêtông cốt thép 1.1.2 Phân loại 1.1.2.1.Theo phương pháp thi công 10 1.1.2.2.Theo khối lượng 10 1.1.2.3.Theo trạng thái ứng suất 10 1.1.3 Ưu nhược điểm kết cấu bêtông cốt thép 11 1.1.4 Phạm vi áp dụng 1.2 Tính lý vật liệu 11 11 1.2.1 Bêtông 11 1.2.1.1 Tính chất lý bêtơng 11 1.2.1.2 Các tiêu bêtông 11 1.2.1.3 Cường độ chịu nén mẫu thử hình lập phương 13 1.2.1.4 Cường độ chịu nén khối lăng trụ 14 1.2.1.5 Cường độ chịu kéo mẫu thử 14 1.2.1.6 Cấp độ bền chịu nén (kéo) bêtông 15 1.2.1.7 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ bêtông 16 1.2.1.8 Cường độ bêtông 16 1.2.1.8.1 Cường độ tiêu chuẩn bêtơng 17 1.2.1.8.2 Cường độ tính tốn bêtông 19 1.2.2 Biến dạng bêtông 19 1.2.2.1 Biến dạng tải trọng 20 1.2.2.1.1 Biến dạng tải trọng ngắn hạn 20 1.2.2.1.2 Biến dạng tải trọng lặp 21 1.2.2.1.3 Biến dạng tải trọng dài hạn _ từ biến 22 1.2.2.2 Biến dạng co ngót 23 1.2.2.3 Biến dạng nhiệt độ 23 1.2.2.4 Môđun đàn hồi 25 1.2.3 Cốt thép 25 1.2.3.1 Tính chất học thép 26 1.2.3.2 Cường độ tiêu chuẩn cốt thép Rsn 28 1.2.3.3 Cường độ chịu kéo tính tốn cốt thép 31 1.2.3.4 Cường độ chịu nén tính toán cốt thép 31 1.2.3.5 Mođun đàn hồi cốt thép Es 32 1.2.4 Bêtông cốt thép 32 1.2.4.1 Lực dính bê tơng cốt thép 32 1.2.4.1.1 Xác định Lực dính 33 1.2.4.1.2 Các nhân tố tạo nên Lực dính bám 33 1.2.4.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng lực dính 1.2.4.2 Ảnh hưởng cốt thép đến co ngót từ biến 33 bêtông 33 1.2.4.3 Sự làm việc chung bêtông cốt thép 34 1.2.4.3.1 Sự phá hoại chịu lực 34 1.2.4.3.2 Sự hư hỏng tác dụng mơi trường CHƯƠNG 2: NGUN LÍ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO 34 © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 2.1 Khái niệm chung 34 2.2 Các giai trạng thái ứng suất biến dạng cấu kiện chịu uốn đoạn 35 2.3 Các phương pháp tính tốn cấu kiện btct 39 39 2.3.1 Tính tốn theo ứng suất cho phép 39 2.3.2 Tính tốn theo trạng thái giới hạn 2.4 Nguyên cốt thép lý cấu tạo 40 2.5 Phân 5loại cốt thép 41 42 2.5.1 Nối cốt thép 42 2.5.2 Neo cốt thép 2.6 Lớp bêtông bảo vệ cốt thép 44 2.7 Khoảng cốt thép cách 45 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 46 3.1 Đặc điểm cấu tạo điều kiện chịu uốn 46 47 3.1.1 Cấu tạo 3.1.1.1 Kích thước 47 3.1.1.2 Cốt thép 48 50 3.1.2 Cấu tạo dầm 3.1.2.1 Kích thước tiết diện 50 3.1.2.2 Cốt thép dầm 50 3.2 Tính tốn cấu kiện chịu uốn theo cường độ tiết diện thẳng góc 52 52 3.2.1 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật cốt đơn 52 3.2.1.1 Giả thuyết tính tốn 53 3.2.1.2 Sơ đồ ứng suất tiết diện 53 3.2.1.3 Các phương trình cân 54 3.2.1.4 Cơng thức tính tốn 54 3.2.1.5 Điều kiện hạn chế 55 3.2.1.6 Các loại toán 58 3.2.2 Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 59 3.2.2.1 Giả thuyết tính tốn 59 3.2.2.2 Sơ đồ ứng suất tiết diện 59 3.2.2.3 Các phương trình cân 60 3.2.2.4 Cơng thức tính tốn 60 3.2.2.5 Điều kiện hạn chế 61 3.2.2.6 Các loại toán 64 3.2.3 Cấu kiện có tiết diện chữ T 64 3.2.3.1 Khái niệm chung, đặc điểm cấu tạo 3.2.3.2 Vị trí trục trung hòa 66 67 3.2.3.3 Tính tốn dầm tiết diện T 69 3.2.3.4 Các loại tốn 3.3 Tính toán cường độ tiết diện nghiêng 74 74 3.3.1 Sự phá hoại theo tiết diện nghiêng 76 3.3.2 Điều kiện tính tốn tiết diện nghiêng 78 3.3.3 Các phương trình cân tiết diện nghiêng 79 3.3.4 Tính tốn cốt đai (khi khơng đặt cốt xiên) 79 3.3.4.1 Xác định tiết diện nghiêng nguy hiểm 80 3.3.4.2 Tính khoảng cách cốt đai (bước đai) 83 3.3.4.3 Bài toán 84 3.3.5 Tính tốn cốt xiên (sau đặt cốt đai) 85 3.3.5.1 Xác định đoạn dầm cần đặt cốt xiên © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Mục lục 3.3.5.2 Bố trí lớp cốt xiên 85 86 3.3.5.3 Diện tích lớp cốt xiên 87 3.3.5.4 Bài toán 88 3.3.6 Các biện pháp cấu tạo để bảo đảm khả chịu mômen tiết diện nghiêng CHƯƠNG 4: CẤU KIỆN CHỊU NÉN & KÉO 89 4.1.Tính toán chịu nén theo điều kiện cường độ cấu kiện 89 89 4.1.1 Khái niệm chung - Đặc điểm cấu tạo 90 4.1.1.1 Tiết diện ngang cấu kiện 92 4.1.1.2.Cấu tạo cốt thép 95 4.1.2 Tính tốn cấu kiện chịu nén tâm 97 4.1.3 Sự làm việc cấu kiện chịu nén lệch tâm 101 4.1.4 Tính tốn cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật 102 4.1.4.1 Trường hợp lệch tâm lớn 103 4.1.4.2 Trường hợp lệch tâm bé 105 4.1.4.3 Các dạng tốn 4.2 Tính tốn cấu kiện chịu kéo theo điều kiện cường độ 111 111 4.2.1 Khái niệm chung 113 4.2.2 Tính toán cấu kiện chịu kéo tâm 115 4.2.3 Tính tốn cấu kiện chịu kéo lệch tâm 119 4.2.4 Kiểm tra khả chịu cắt CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 120 5.1 Giới thiệu chung 120 120 5.1.1 Đặc điểm 120 5.1.2 Phân loại 120 5.1.2.1 Theo phương pháp thi công 120 5.1.2.2 Theo sơ đồ kết cấu 121 5.1.3 Phân biệt loại dầm kê cạnh 5.2 Sàn sườn toàn khối có loại dầm 122 122 5.2.1 Sơ đồ kết cấu 125 5.2.2 Tính nội lực sàn 125 5.2.2.1.Tính theo sơ đồ dẻo 127 5.2.2.2.Tính dầm phụ theo sơ đồ dẻo 132 5.2.2.3 Tính dầm theo sơ đồ đàn hồi 136 5.2.3 Tính cốt thép 5.2.3.1 Tính cốt thép 136 5.2.3.2 Tính cốt thép dầm 136 5.2.3.3 Bố trí cốt thép 139 5.2.3.4 Bố trí cốt thép dầm 142 5.3 Sàn sườn tồn khối có kê bốn cạnh 146 146 5.3.1 Khái niệm 147 5.3.2 Đặc điểm cấu tạo kê 147 5.3.2.1 Kích thước 147 5.3.2.2 Bố trí cốt thép kê bốn cạnh 148 5.3.3 Tính tốn kê bốn cạnh 148 5.3.3.1 Tính theo sơ đồ đàn hồi 152 5.3.3.2 Tính theo sơ đồ khớp dẻo 154 5.3.4 Dầm sàn có kê bốn cạnh 155 5.3.4.1 Tính dầm trục B theo sơ đồ đàn hồi 159 5.3.4.2 Tính dầm trục B theo sơ đồ dẻo 162 5.3.4.3 Tính dầm trục theo sơ đồ đàn hồi © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Giáo Trình Kết Cấu Bê Tơng Cốt Thép 5.4 Sàn sườn panen lắp ghép 166 166 5.4.1 Khái quát 166 5.4.2 Các loại panen 167 5.4.3 Tính tốn 167 5.4.3.1 Tấm đặc 169 5.4.3.2 Panen có lỗ có sườn 173 5.4.4 Cấu tạo cốt thép panen Index 175 © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Lời Nói Đầu Lời Nói Đầu Giáo trình “Kết cấu Bê tông cốt thép 1” tài liệu phục vụ giảng dạy học tập cho sinh viên ngành xây dựng dân dụng công nghiệp theo chương trình đào tạo tín Từ nhiều sách tham khảo; chủ yếu nước kinh nghiệm giảng dạy, tổng hợp biên soạn tài liệu Giáo trình gồm chương: CHƯƠNG 1:KHÁI NIỆM CHUNG CHƯƠNG 2:NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN CẤU KIỆN CHỊU UỐN CHƯƠNG 4:CẤU KIỆN CHỊU NÉN & KÉO CHƯƠNG 5:SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Nhà trường, mơn kết cấu nhóm tác giả có nhiều cố gắng để biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu tài liệu giảng dạy; tham khảo học tập sinh viên Vì kiến thức có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót, mong đóng góp phê bình từ q độc giả Nhóm tác giả © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm chung kết cấu bê tông cốt thép - Bêtông cốt thép loại vật liệu phức hợp bêtơng cốt thép có đặc trưng học khác phối hợp làm việc cách hợp lý kinh tế 1.1.1 Đặc điểm chịu lực bêtông cốt thép Bêtông loại đá nhân tạo gồm: Xi măng + cát sỏi (cốt liệu)+ nước + (chất phụ gia) = bêtông Cường độ chịu nén bêtông lớn cường độ chịu kéo nhiều (khoảng 8¸15lần) Ví dụ: Khi thí nghiệm uốn dầm đơn bêtông, ta nhận thấy dầm bị gãy miền kéo xuất vết nứt bị phá hoại trước Cốt thép vật liệu chịu kéo chịu nén tốt =>Nếu đặt lượng cốt thép thích hợp vào miền chịu kéo dầm bêtơng khả chịu lực dầm tăng lên nhiều => Sản sinh bêtông cốt thép Dầm bêtơng cốt thép chịu lực nhiều dầm bêtơng có kích thước đến hàng chục lần Vì thép chịu nén tốt nên cốt thép đặt cấu kiện chịu nén cột, nén dàn để tăng khả chịu lực, giảm kích thước tiết diện chịu lực kéo xuất ngẫu nhiên *Sơ lược trình phát triển hình thành: Cuối năm 1849, Lambot (người Pháp) làm thuyền lưới sắt trát hai phía vữa ximăng Sau người ta chế tạo sàn, đường ống, bể chứa cấu kiện khác BT cốt sắt Vì năm 1950 người Pháp tổ chức kỷ niệm 100 năm ngày phát minh BTCT Ở thời kỳ sơ khai, theo cảm tính người ta đặt cốt sắt vào chiều cao tiết diện Sau năm 1880 nghiên cứu cường độ BT, CT lực dính BT CT nghiên cứu Pháp Đức Kỹ sư người Đức Koenen người kiến nghị đặt CT vào vùng BT chịu kéo năm 1886 kiến nghị phương pháp tính tốn cấu kiện BTCT Năm 1939, giáo sư Nga (Loleit) nước giới nghiên cứu tính khơng đồng đẳng hướng, tính biến dạng đàn hồi dẻo BT kiến nghị phương pháp tính tốn theo giai đoạn phá hoại Đến năm 1955 Liên Xơ bắt đầu tính tốn theo phương pháp tính tốn theo trạng thái giới hạn Phương pháp © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG ngày hoàn thiện nhiều nước giới sử dụng thiết kế kết cấu BTCT *Bêtông cốt thép cộng tác chịu lực do:  Bêtơng cốt thép dính chặt với nhờ lực dính truyền lực từ bêtơng sang cốt thép ngược lại (khi bê tông đông kết )  Giữa bêtông cốt thép không xảy phản ứng hóa học, đồng thời bêtơng cịn bảo vệ cốt thép chống lại ăn mịn mơi trường  Cốt thép bêtơng có hệ số giãn nở nhiệt a gần giống nhau: αb = (1015)10-4 αs = 12 x10-4  Khi thay đổi nhiệt độ (trong phạm vi 100°) cấu kiện không xuất nội ứng suất đáng kể, khơng làm phá hoại lực dính bêtông cốt thép 1.1.2 Phân loại 1.1.2.1.Theo phương pháp thi cơng Chia làm loại: - BTCT tồn khối: Ưu điểm: có độ cứng lớn, chịu động đất Khuyết điểm: tốn vật liệu làm ván khuôn,cây chống thi công bị ảnh hưởng thời tiết, thời gian thi công chậm - BTCT lắp ghép Ưu điểm: có độ cứng bê tơng tồn khối, thời giant hi cơng nhanh, tốn chống, coffa Khuyết điểm: giải mối nối thường khó khăn,tốn nhiều vật liệu giải mối nối, tổ chức thi công phức tạp, can có thiết bị chuyên dùng - BTCT bán lắp ghép: Có độ cứng bê tơng lắp ghép © 2015 Bộ Mơn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 10 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1.1.2.2.Theo khối lượng - Bê tơng nặng có khối lượng riêng trung bình từ 22¸25 kN/m3 - Bê tơng hạt nhỏ có khối lượng riêng trung bình > 18 kN/m3 - Bê tơng nhẹ có cấu trúc đặc rỗng - Bê tơng đặc biệt: Bê tông tự ứng suất 1.1.2.3.Theo trạng thái ứng suất - Bê tông thường - Bê tông ứng suất trước: phương pháp căng (căng trước, căng sau) 1.1.3 Ưu nhược điểm kết cấu bêtông cốt thép Ưu điểm Khuyết điểm Cách khắc phục  Khả sử dụng vật  Trọng lượng thân  Dùng bêtông nhẹ, bêtơng liệu địa phương (xi lớn, khó làm ứng lực hay kết cấu vỏ măng, cát, đá); tiết kiệm kết cấu có nhịp lớn mỏng thép vật liệu q  Có khả chịu lực lớn  Cách âm cách nhiệt so với kết cấu gạch đá gỗ  Dùng kết cấu có lỗ hổng  Dùng bêtơng lắp ghép  Bền vững, bảo dưỡng  Cơng tác thi cơng bêtơng tốn kém, chịu lửa tốt tồn khối tương đối phức  Có khả tạo tạp, chịu ảnh hưởng hình dáng bất kỳ, đa thời tiết, tốn cốp pha, dạng, thỏa mãn yêu thời gian thi công  Dùng bêtông ứng lực trước, có biện cầu kiến trúc, thẩm chậm… pháp tính toán thi mỹ…  Dưới tác dụng tải công hợp lý để hạn chế trọng tác động, bêtông khe nứt không cho cốt thép dễ xuất khe khe nứt xuất nứt làm ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng, thẩm mỹ, tuổi thọ cơng trình © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số ... 0,85 1, 00 1, 15 1, 40 1, 60 1, 80 1, 95 2 ,10 9 - - - - - 0,2 0,3 0,5 0,70 0,85 1, 00 1, 10 1, 20 1, 35 1, 50 1, 65 1, 80 9 - - - - - - - - - - - - - 1, 15 1, 40 1, 60 1, 80 1, 95 2 ,10 2,20 2,30 2,40 2,50 Bê tông. .. tác giả © 2 015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1. 1 Khái niệm chung kết cấu bê tông cốt thép - B? ?tông cốt thép loại vật... Nhóm thép sợi Cấp độ bền Đường kính, mm Giá trị Rsn Rs,ser, MPa Bp-I B-II Bp-II K-7 K -19 - 3; 4; 490 15 00 15 00 14 00 4; 14 00 13 00 13 00 12 00 12 00 11 00 11 00 15 00 15 00 14 00 4; 14 00 12 00 12 00 11 00 11 00