Hợp lý về mặt chọn vật liệu (Mác bê tông hay cấp bê tông, nhóm thép hay loại thép), hợp lý về chọn dạng tiết diện và kích thƣớc tiết diện, hợp lý về việc bố trí cốt thép để có thể đồng[r]
(1)1
TRƢỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG
GIÁO TRÌNH
KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẦU ĐƢỜNG
(2)2 MỤC LỤC
Phần 1: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
CHƢƠNG :KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1.1 Bê tông cốt thép thường (BTCT).
1.1.2 Bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTƯST). 10
1.1.3 Ưu nhược điểm kết cấu BTCT DƯL so với BTCT thường : 11
1.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO CỦA KẾT CẤU BTCT.12 1.2.1 Đặc điểm chung cấu tạo. 12
1.2.2 Đặc điểm chế tạo : 16
CHƢƠNG : TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU 20
2.1 Bê Tông 20
2.1.1 Phân loại bê tông 20
2.1.2 Các tính chất tức thời (ngắn hạn) bê tơng cứng 22
2.1.3 Các tính chất dài hạn bê tông cứng 25
2.1.4 Hệ số giãn nở nhiệt hệ số Pốt xơng (Poisson) 29
2.2 Cốt Thép 30
2.2.1 Cốt thép không dự ứng lực (cốt thép thường) 30
2.2.2 Các Cốt thép dự ứng lực (cốt thép CĐC) 32
CHƢƠNG :NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO TIÊU CHUẨN 36
22TCN272-05 36
3.1 Giới thiệu chung Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05 36
3.1.1 Vài nét Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18 – 1979 36
3.1.2 Cơ sở nội dung Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 36
3.2 Quan điểm chung thiết kế 37
(3)3
3.4 Nguyên tắc tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 38
3.4.1 Quan điểm thiết kế 38
3.4.2 Các trạng thái giới hạn theo 22 TCN 272-05 40
3.5 Tải trọng tổ hợp tải trọng 43
3.5.1 Phân loại tải trọng 43
3.5.2 Các tổ hợp tải trọng hệ số tải trọng tương ứng 44
3.5.3 Hoạt tải xe thiết kế 45
CHƢƠNG 48
TÍNH TỐN KẾT CẤU BTCT THEO TRẠNG THÁI 48
GIỚI HẠN SỬ DỤNG VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI 48
4.1 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG 48
4.1.1 Kiểm soát nứt dầm BTCT thường chịu uốn 48
4.1.2 Khống chế biến dạng 49
4.1.3 Phân tích ứng suất BT, CT dầm BTCT thường chịu uốn TTGHSD51 4.1.4 Các giới hạn ứng suất bê tông 58
4.1.5 Các giới hạn ứng suất cốt thép dự ứng lực 62
4.2 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI 63
CHƢƠNG TÍNH TỐN CẤU KIỆN BTCT CHỊU UỐN Ở TTGH CƢỜNG ĐỘ65 5.1 Quy định cấu tạo 65
5.1.1 Cấu tạo bản, dầm 65
5.1.2 Chiều cao tối thiểu 67
5.2 Đặc điểm chịu lực dầm giả thiết cho trạng thái giới hạn cường độ 68 5.2.1 Đặc điểm chịu lực dầm 68
5.2.2 Các giả thiết bản 69
(4)4
5.3 Các giới hạn cốt thép 72
5.3.1 Tính dẻo lượng cốt thép chịu kéo tối đa 72
5.3.2 Cốt thép chịu kéo tối thiểu 73
5.4 Tính tốn tiết diện chữ nhật, BTCT thƣờng chịu uốn túy 74
5.4.1 Tiết diện chữ nhật đặt cốt thép đơn 74
5.4.2 Mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép kép 79
5.5 Tính tốn tiết diện chữ T, BTCT thƣờng chịu uốn túy 84
5.5.1 Trường hợp trục trung hòa qua sườn dầm (c > hf) 85
5.5.2 Trường hợp trục trung hòa qua cánh dầm (c ≤ hf) 86
5.6 Tính tốn mặt cắt BTCT DUL chịu uốn túy 90
5.6.1 Trường hợp cốt thép DƯL có dính bám 90
CHƢƠNG :CẤU KIỆN CHỊU NÉN 94
6.1 Khái niệm 94
6.2 Đặc điểm cấu tạo 94
6.2.1 Mặt cắt ngang 94
6.2.2 Vật liệu 94
6.3 Phân loại cột theo khả chịu lực 97
6.4 Các giả thiết tính tốn 98
6.5 Khả chịu lực cột ngắn 98
6.5.1 Cột ngắn chịu nén tâm 98
6.5.2 Cột ngắn chịu nén lệch tâm, tiết diện chữ nhật 99
6.6 Khả chịu lực cột dài( cột mảnh) 101
PHỤ LỤC 104
Tài liệu tham khảo 107
CHƢƠNG :ĐẠI CƢƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 107
(5)5
7.1.1 Ƣu, khuyết điểm phạm vi sử dụng KCT 107
7.2 Nguyên lý thiết kế theo 22TCN 272-05: giống phần KCBTCT 109
7.3 Vật liệu thép xây dựng 109
7.3.1 Thành phần hóa học thép 109
7.3.2 Các sản phẩm thƣơng mại 110
7.3.3 Ứng suất dƣ 110
7.3.4 Gia công nhiệt 111
7.3.5 Phân loại thép kết cấu 112
CHƢƠNG : LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP 117
8.1 LIÊN KẾT BULƠNG 118
8.1.1 Cấu tạo liên kết bulơng 118
8.1.2 Tính tốn liên kết bu lơng chịu cắt 122
8.1.3 Tính tốn liên kết bu lông cƣờng độ cao chịu ma sát 131
8.1.4 Tính tốn liên kết bu lơng cƣờng độ cao chịu kéo 133
8.2 LIÊN KẾT HÀN .134
8.2.1 Vật liệu hàn 135
8.2.2 Các loại mối hàn 136
8.2.3 Cấu tạo liên kết hàn 138
8.2.4 Sức kháng cắt tính toán liên kết hàn 142
CHƢƠNG :CẤU KIỆN CHỊU KÉO 145
9.1 CÁC DẠNG LIÊN KẾT 145
9.2 SỨC KHÁNG KÉO 146
9.2.1 Hệ số chiết giảm U 148
9.2.2 Diện tích thực 149
9.2.3 Giới hạn độ mảnh 150
9.2.4 Sức kháng cắt khối 151
(6)6
10.1 KHÁI NIỆM ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU CHỊU NÉN 152
10.1.1.Chiều dài hữu hiệu cột 154
10.1.2.Ứng suất dƣ 155
10.1.3.Độ cong ban đầu 156
10.2 KHÁI NIỆM MẤT ỔN ĐỊNH QUÁ ĐÀN HỒI 157
10.3 SỨC KHÁNG NÉN 158
10.3.1.Sức kháng nén danh định 160
10.3.2.Tỷ số bề rộng/bề dày giới hạn 161
(7)7
PHẦN 1: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
CHƢƠNG 1 :KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Kết cấu bê tông cốt thép đóng vai trị quan trọng sử dụng rộng rãi tất ngành xây dựng nay: dân dụng công nghiệp, cầu đƣờng, thủy lợi… loại vật liệu thông dụng phổ biến Sản phẩm kết hợp bê tơng cốt thép tạo cấu kiện làm kết cấu chịu lực cho cơng trình Vì thế, cần nghiên cứu tính tốn hợp lý mặt chọn vật liệu, hợp lý hình dạng tiết diện kích thƣớc tiết diện, hợp lý việc bố trí cốt thép …để đáp ứng chịu lực cục phận kết cấu, tải trọng, đẹp mỹ quan, thi công đƣợc đặc biệt phù hợp chi phí kinh tế
(8)8
Hình 1.2: Chế tạo dầm bê tơng cốt thép
1.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1.1. Bê tông cốt thép thường (BTCT)
- Khái niệm: Bê tông cốt thép loại vật liệu xây dựng hỗn hợp hai vật liệu thành phần có đặc trƣng học khác bê tông thép phối hợp chịu lực với cách hợp lý kinh tế
+ Bê tông loại đá nhân tạo, thành phần bao gồm cốt liệu ( đá dăm, sỏi, cát) chất kết dính ( xi măng) , nƣớc phụ gia (nếu có) Bê tơng có đặc điểm khả chịu nén tốt khả chịu kéo nhiều (10 20 lần)
+ Thép vật liệu có khả chịu kéo chịu nén tốt tƣơng đƣơng
- Nhƣ vậy, việc sử dụng riêng bê tông để làm cấu kiện chịu lực có phát sinh ứng suất kéo (cấu kiện chịu kéo, uốn, kéo nén lệch tâm, ) không hợp lý
- Để thấy đƣợc cộng tác chịu lực bê tông cốt thép ta xem xét hai thí nghiệm sau:
TTH
P
ct
f fcc
TN1:
Vïng chÞu nÐn
Vïng chÞu kÐo
VÕt nøt th¼ng gãc nhÊt
(9)9
+ Khi tải trọng P hình 1.1 tăng dần vùng chịu kéo (thớ dƣới dầm) vết nứt xuất khu vực dầm (khu vực có M max) ứng suất kéo fct fctu
thì ứng suất nén thớ fcc << fccu
+ Khi P tiếp tục tăng vết nứt mở rộng nâng cao, phần chịu nén thu hẹp dần dầm bị phá hoại Sự phá hoại xảy tiết diện khác dầm chƣa bị phá hoại (chƣa nứt), nên phá hoại đột ngột (phá hoại giòn) Đồng thời, ta thấy dầm bị phá hoại khả chịu lực vật liệu, khả chịu nén bê tông chƣa đƣợc khai thác hết, khả chịu mô men dầm nhỏ không hợp lý
+ Nếu ta đặt thêm cốt thép dọc vào vùng chịu kéo dầm nhƣ hình 1.2 (ta dùng số loại cốt liệu khác nhƣ tre nứa, thủy tinh, polime, ) ta đƣợc loại vật liệu BTCT (bê tơng có cốt) Nếu lƣợng cốt thép đặt vào hợp lý thì tình hình phá hoại dầm khơng xảy đột ngột (phá hoại dẻo) khả chịu lực dầm tăng lên nhiều (có thể tới 20 lần) Thật vậy, ứng suất kéo lớn dầm fct fctu, vết nứt xuất
mở rộng dần Tại tồn lực kéo cốt thép chịu Nếu P tiếp tục tăng, tiết diện gần xảy tƣơng tự Sự phá hoại dầm xảy fst fstu fcc fccu Nhƣ vậy, cƣờng
độ hay khả chịu lực bê tông cốt thép đƣợc khai thác hết TN2:
cc f
fs P
TTH
As
As Vïng chÞu kÐo
Vïng chÞu nÐn
VÕt nøt th¼ng gãc As
Hình 1.4 - Dầm bê tông cốt thép.
- Dầm BTCT khai thác hết khả chịu nén tốt bê tông khả chịu kéo tốt thép Nhờ khả chịu mô men hay Sức kháng uốn lớn hàng chục lần so với dầm bê tơng có kích thƣớc
- Trong cấu kiện BTCT, cốt thép chịu kéo nén tốt, nên đƣợc đặt vào vùng chịu nén cấu kiện để gia cƣờng thêm cho bê tơng vùng cấu kiện có kích thƣớc giảm đi, chịu lực vận chuyển, lắp ráp đƣợc tốt hơn,
- Bê tơng thép kết hợp chịu lực với cách hợp lý nhƣ yếu tố sau:
(10)10
lại Lực dính bám yếu tố quan trọng BTCT Nhờ có lực dính bám mà cƣờng độ cốt thép đƣợc khai thác, bề rộng vết nứt vùng kéo đƣợc hạn chế Do vậy, ngƣời ta phải tìm cách để tăng cƣờng lực dính bám bê tơng cốt thép
+ Giữa bê tông cốt thép khơng xảy phản ứng hố học mà bê tơng cịn có tác dụng bảo vệ cho cốt thép chống lại tác dụng trực tiếp môi trƣờng, đám cháy,
+ Hệ số giãn nở dài nhiệt bê tơng cốt thép xấp xỉ ( bê tông c = 1.10-5
1,5.10-5/oC, thép s = 1,2.10-5/oC ) Do nghiệt độ thay đổi phạm vi thơng thƣờng (dƣới
100oC) giãn dài nhiệt hai vật liệu không chênh lệch nội ứng suất phát sinh không đáng kể
1.1.2. Bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTƯST)
- Ta thấy, BTCT thƣờng (BTCT không DUL) có nhƣợc điểm lớn vết nứt xuất sớm giới hạn chống nứt thấp
+ Đối với cốt thép thƣờng, ứng suất kéo cốt thép fst = 20 30MPa lớp bê tơng bao bọc
xung quanh cốt thép bắt đầu bị rạn nứt Khi fct = 180 250MPa bề rộng vết nứt khoảng 0,2
0,3mm Đây bề rộng vết nứt giới hạn mà TCTK quy định (quy định xuất phát từ yêu cầu nhƣ bảo vệ cho cốt thép khỏi bị ăn mòn nƣớc nƣớc xâm nhập vào, điều kiện tâm lý ngƣời sử dụng, )
+ Nhƣ vậy, ta sử dụng cốt thép cƣờng độ cao (fpy = 1000 1600MPa) để chế tạo BTCT thƣờng
thì khơng khai thác hết khả chịu lực đƣợc, giới hạn bề rộng vết nứt giới hạn trị số ứng suất kéo cốt thép nhƣ
+ Việc tăng cƣờng độ BT sử dụng cốt thép có đƣờng kính nhỏ phần giảm đƣợc bề rộng vết nứt, nhƣng hiệu thấp
+ Hơn nữa, với cấu kiện yêu cầu có khả chống thấm (chống nứt) BTCT thƣờng tỏ bất lực Thực tế cho thấy kết cấu BTCT thƣờng khơng có khả chống nứt khả chống nứt hạn chế
- Do vậy, để tăng giới hạn chống nứt cho kết cấu BTCT sử dụng đƣợc hợp lý cốt thép CĐC nhƣ bê tơng CĐC cách tốt sử dụng BTCT DUL
(11)11
+ Với bê tơng cốt thép, chủ yếu ngƣời ta tạo ứng suất nén trƣớc cho vùng tiết diện mà sau dƣới tác dụng tải trọng sử dụng phát sinh ứng suất kéo Ứng suất nén trƣớc có tác dụng làm giảm triệt tiêu ứng suất kéo tải trọng sử dụng sinh Nhờ mà cấu kiện không bị nứt nứt nhỏ
+ Để rõ hơn, ví dụ ta xét dầm giản đơn BTCT DUL chịu tải trọng nhƣ hìnhvẽ:
P P
+ = or
Do DUL Do P DULHT DULKHT
t f
fc ft
fc fc
t f fc
Aps N
N e
Hình 1.5 - Dầm BTCT ứng suất trƣớc
Ta thấy, sử dụng DUL mà ứng suất kéo cấu kiện bị triệt tiêu (DUL hoàn tồn) ứng suất kéo cịn nhỏ (DUL khơng hồn tồn)
- Ta tạo trạng thái ứng suất ban đầu khác hai cách: Thay đổi vị trí lực nén trƣớc thay đổi trị số lực nén trƣớc Nhờ ta thiết kế đƣợc kết cấu BTCT DUL cách hợp lý đƣa đến khả tiết kiệm vật liệu
1.1.3. Ưu nhược điểm kết cấu BTCT DƯL so với BTCT thường :
-Ƣu điểm kết cấu BTCTDƢL so với BTCT thƣờng :
+ Nâng cao giới hạn chống nứt, có tính chống thấm cao
+ Cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cƣờng độ cao, bê tông cƣờng độ cao dẫn đến giảm giá thành kích thƣớc cấu kiện
+ Độ cứng tăng lên nên độ võng giảm ,vƣợt đƣợc nhịp lớn so với BTCT thƣờng + Chịu tải đổi dấu tốt nên sức kháng mỏi tốt
+ Nhờ có ứng suất trƣớc mà phạm vi sử dụng kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép, phân đoạn mở rộng nhiều Ngƣời ta sử dụng biện pháp ứng lực trƣớc để nối cấu kiện đúc sẵn kết cấu lại với
(12)12
+ Ứng lực trƣớc khơng gây ứng suất nén mà cịn gây ứng suất kéo phía đối diện làm cho bê tơng bị nứt
+ Chế tạo phức tạp yêu cầu kiểm soát chặt chẽ kỹ thuật để đạt chất lƣợng nhƣ thiết kế đề
1.2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO CỦA KẾT CẤU
BTCT
1.2.1. Đặc điểm chung cấu tạo
Trong bê tông cốt thép, giải vấn đề cấu tạo cho hợp lý quan trọng Hợp lý mặt chọn vật liệu (Mác bê tơng hay cấp bê tơng, nhóm thép hay loại thép), hợp lý chọn dạng tiết diện kích thƣớc tiết diện, hợp lý việc bố trí cốt thép để đồng thời đáp ứng đƣợc chịu lực cục phận kết cấu chƣa đƣợc xem xét đầy đủ tính tốn nhƣ tính khơng liên tục kết cấu, vị trí đặt tải trọng tập trung, Giải liên kết phận, chọn giải pháp bảo vệ kết cấu chống xâm thực, thi cơng đƣợc (tính khả thi),
1.2.1.1. Kết cấu bê tông cốt thép thường
Cốt thép đƣợc đặt vào cấu kiện bê tông cốt thép thƣờng bao gồm: cốt thép chịu ứng suất kéo, chịu ứng suất nén, để định vị cốt thép khác cốt thép cấu tạo khác Số lƣợng cốt thép tính tốn định ra, nhƣng phải thoả mãn yêu cầu cấu tạo
Cốt thép chịu ứng suất kéo nhiều nguyên nhân gây nhƣ: Mô men uốn, lực cắt, lực dọc trục, mô men xoắn , tải cục
(13)13
wL /82
w
M a)
c)
b)
M wL /2
w L
2
Cèt thÐp däc chÞu kÐo M Cèt thÐp däc chÞu kÐo M
L w
M
Hình 1.6 - Biểu đồ mô men cách đặt cốt thép
- Cốt thép chịu kéo lực cắt gây cốt thép đai (cốt ngang) cốt thép xiên, chúng đƣợc đặt theo xuất biểu đồ lực cắt V cấu kiện Đối với cấu kiện chịu uốn, cốt thép dọc chịu kéo, ảnh hƣờng lực cắt mà tiết diện nghiêng gần gối nơi có ứng suất tập trung xuất ứng suất kéo chủ lớn ta phải đặt cốt thép đai cốt thép xiên để chịu ứng suất kéo Ví dụ:
A
A
Cèt thÐp däc chÞu kÐo
Cốt thép dọc chịu nén
Cốt thép xiên Cốt thÐp ®ai A-A
A's As
Hình 1.7- Sơ đồ bố trí cốt thép dầm
Cốt thép chịu ứng suất nén: Đó cốt dọc chịu nén dầm, cột Các cốt thép tham gia chịu nén với bê tông
(14)14
Cốt thép kiểm soát nứt bề mặt phân bố gần bề mặt cấu kiện làm nhiệm vụ chịu ứng suất co ngót, thay đổi nhiệt độ, cốt dọc cốt thép ngang phần cốt thép kiểm soát nứt bề mặt
Chú ý:
+ Trong cấu kiện chịu uốn có cốt dọc chịu kéo đƣợc gọi tiết diện đặt cốt thép đơn, có cốt thép dọc chịu kéo cốt dọc chịu nén đƣợc gọi tiết diện đặt cốt kép
+ Sơ đồ bố trí cốt thép cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn, chịu kéo lệch tâm lớn gần giống nhƣ cấu kiện chịu uốn
- Trong cấu kiện chịu lực dọc trục tiết diện cốt thép dọc thƣờng đƣợc bố trí đối xứng với trục dọc cấu kiện
- Kích thƣớc tiết diện tính tốn định nhƣng phải thoả mãn yêu cầu cấu tạo, kiến trúc, khả bố trí cốt thép kỹ thuật thi cơng Ngồi cần phải ý đến quy định bề dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, khoảng cách trống cốt thép Các quy định đƣợc quy định tiêu chuẩn ngành
- Hình dạng tiết diện phụ thuộc vào TTUS tiết diện chịu tải trọng:
+ Trong cấu kiện chịu kéo, nén tâm tiết diện thƣờng có dạng đối xứng nhƣ: Vng, trịn, vành khăn, đa giác,
+ Trong cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm tiết diện thƣờng có dạng hình chữ nhật, chữ T, thang, hộp, (sao cho bê tông đƣợc mở rộng thêm vùng chịu nén để tận dụng tốt khả chịu nén tốt đƣa vật liệu xa trục trung hịa hơn)
1.2.1.2. Kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực
- Trong cấu kiện BTCTDƢL cốt thép gồm hai loại: Cốt thép thƣờng (hay cốt thép không kéo căng) cốt thép Dự ứng lực (cốt thép kéo căng) Cốt thép thƣờng làm nhiệm vụ đƣợc bố trí giống nhƣ cấu kiện bê tơng cốt thép thƣờng Cốt thép DƢL có nhiệm vụ tạo ứng suất nén trƣớc bê tông để làm giảm triệt tiêu ứng suất kéo sinh tải trọng Do đó, cốt thép DUL đƣợc bố trí theo nguyên tắc sau:
+ Trong cấu kiện chịu nén tâm, cốt thép kéo căng cốt thép đai Trong số trƣờng hợp ngƣời ta kéo căng cốt thép dọc để chịu tải trọng giai đoạn vận chuyển lắp ráp
(15)15
+ Trong cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm cốt thép kép căng bao gồm cốt thép dọc cốt thép đai
- Cốt thép dự ứng lực đặt theo đƣờng thẳng, cong, gãy khúc kết hợp Ví dụ:
a) b)
d) c)
Hình 1.8 - Sơ đồ bố trí cốt thép DƢL
+ Cốt thép đặt theo đƣờng cong phức tạp hơn, nhƣng có ƣu điểm làm việc thay cho cốt thép xiên làm cho dầm chịu lực cắt tốt Ngoài cịn tạo khoảng cách trống đầu cốt thép lớn tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí neo liên kết, giảm tập trung ứng suất đầu dầm
- Tại vị trí đầu neo có lực tập trung lớn cốt thép chỗ uốn cong thƣờng có nội lực tiếp tuyến lớn nên ta cần đặt cốt thép gia cƣờng cho bê tơng đặt đệm dƣới neo - Cốt thép kéo căng đặt bên (DUL trong) đặt bên tiết diện (DUL ngồi)
a)
L-íi thÐp gia c-êng Neo
Bản đệm ống tạo lỗ
Cốt thép DUL đặt Cốt thép DUL đặt
b) c)
(16)16
1.2.2. Đặc điểm chế tạo :
1.2.2.1. Phân loại Kết cấu BTCT theo phương pháp thi công: 3loại
Kết cấu BTCT toàn khối: Là loại kết cấu BTCT đƣợc thi công trƣờng theo bƣớc sau:
+ Lắp dựng ván khuôn cốt thép trƣờng;
+ Đổ bê tông vào ván khuôn thành lớp đầm lèn; + Bảo dƣỡng bê tơng, tháo dỡ ván khn hồn thiện
Ƣu điểm: Kết cấu tồn khối, khơng có mối nối thành phần kết cấu làm việc với cách chặt chẽ
Khuyết điểm: Tốn đà giáo ván khuôn, tốn thời gian chờ bảo dƣỡng BT, khó kiểm sốt chất lƣợng điều kiện làm việc trƣờng
Kết cấu BTCT lắp ghép: Là kết cấu BTCT mà phần lớn cấu kiện đƣợc chế tạo sẵn nhà máy, sau trở trƣờng lắp ghép lại với
Ƣu điểm: Cơ giới hóa đƣợc q trình sản suất, tận dụng ván khuôn đƣợc nhiều lần, thời gian thi cơng nhanh hơn, kiểm sốt đƣợc chất lƣơngj cấu kiện tốt
Khuyết điểm: Xuất nhiều mối nối kết cấu làm việc không gian hay tổng thể
Kết cấu BTCT bán lắp ghép: Là loại kết cấu kết hợp kết cấu đổ tồn khối lắp ghép Khi đó, nhiều trƣờng hợp ta thƣờng lấy phần lắp ghép làm ván khuôn cho phần đổ chỗ
(17)17
a) Toàn khối
b) Lắp ghép
c) Bán lắp ghép
Hỡnh 1.10 - Cỏc bin pháp thi cơng kết cấu BTCT điển hình
1.2.2.2. Phân loại Kết cấu BTCT theo trạng thái ứng suất chế tạo: loại
Bê tông cốt thép thƣờng (kết cấu BTCT): Là loại kết cấu mà chế tạo, cốt thép trạng thái khơng có ứng suất Ngồi nội ứng suất co ngót giãn nở nhiệt, BT CT xuất ứng suất có tải trọng sử dụng tác dụng (kể trọng lƣợng thân)
Bê tông cốt thép dự ứng lực (bê tông cốt thép ứng suất trƣớc): Là loại kết cấu mà chế tạo ngƣời ta căng trƣớc cốt thép để tạo ứng suất nén trƣớc cho vùng tiết diện mà sau dƣới tác dụng tải trọng sử dụng phát sinh ứng suất kéo Ứng suất nén trƣớc có tác dụng làm giảm triệt tiêu ứng suất kéo tải trọng sử dụng sinh Nhờ vậy, ta nâng cao khả chịu lực, khả chống nứt, kết cấu
1.2.2.3. Phân loại Kết cấu BTCT DƯL theo phương pháp tạo dự ứng lực: loại
Kết cấu BTCT DƢL thi công kéo trƣớc (phƣơng pháp căng cốt thép bệ) B1: Lắp đặt cốt thép CĐC vào ván khuôn liên kết với bệ kéo đặt biệt;
B2: Kéo căng côt thép CĐC đến trị số thiết kế đổ bê tông cấu kiện;
(18)18 B1)
Cèt thÐp CĐC
Bệ kéo
B2)
Bê tông
B3)
Bê tông
c bit
Hỡnh 1.11- Sơ đồ phƣơng pháp thi công kéo trƣớc
Để tăng thêm dính bám bê tơng cốt thép DƢL ngƣời ta thƣờng dùng cốt thép DƢL cốt thép có gờ, cốt thép DUL dƣới dạng tao, tạo mấu neo đặc biệt hai đầu
Phạm vi áp dụng: PP thƣờng dùng cốt thép kéo căng đặt theo đƣờng thẳng hơặc gãy khúc với cấu kiện nhỏ vừa Do PP đặc biệt hiệu với cấu kiện sản xuất hàng loạt nhà máy
Kết cấu BTCT DƢL thi công kéo sau (phƣơng pháp căng cốt thép bê tông)
B1: Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thƣờng ống tạo lỗ (thƣờng làm tơn lƣợn sóng mạ kẽm) Ống tạo lỗ đƣợc đặt theo đƣờng thẳng đƣờng cong tùy thuộc vào mục đích chịu lực cấu kiện
B2: Đổ BT cấu kiện bảo dƣỡng
B3: Khi bê tông đạt đến cƣờng độ yêu cầu, ta luồn cốt thép CĐC vào lỗ tạo trƣớc, dùng kích kéo căng cốt thép CĐC bê tơng đến trị số thiết kế
B4: Đóng neo bng kích, bơm vữa xi măng lấp đầy khoảng trống cốt thép CĐC ống tạo lỗ để tạo dính bám BT CT nhƣ chống gỉ cho cốt thép CĐC Cũng có trƣờng hợp cốt thép CĐC đƣợc bảo vệ ống tạo lỗ mỡ chống gỉ, trƣờng hợp đƣợc gọi cấu kiện DƢL khơng dính bám
(19)19
Phạm vi áp dụng: PP thƣờng đƣợc áp dụng kết cấu lớn nhƣ kết cấu cầu thi công công trƣờng Ƣu điểm PP kéo căng cốt thép CĐC theo đƣờng cong ống tạo lỗ đặt trƣớc
èng tạo lỗ
B1)
B2)
Bê tông
Cèt thÐp C§C
B3)
B4)
Cèt thÐp C§C
Hình 1.12 - Sơ đồ phƣơng pháp thi công kéo sau
(20)20
CHƢƠNG 2 : TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU
2.1. Bê Tông
2.1.1. Phân loại bê tông
2.1.1.1. Theo thành phần bê tông tươi (hỗn hợp bê tông)
- Bê tông loại đá nhân tạo đƣợc tạo thành từ vật liệu thành phần, bao gồm: đá dăm, sỏi (cốt liệu lớn); cát (cốt liệu nhỏ); xi măng (chất kết dính), nƣớc phụ gia (nếu có) Các vật liệu sau nhào trộn với đơng cứng có hình dạng theo khn đúc Tỷ lệ vật liệu thành phần hỗn hợp có ảnh hƣởng đến thuộc tính bê tông sau đông cứng (bê tông) Trong phần lớn trƣờng hợp, ngƣời kỹ sƣ cầu chọn cấp bê tông cụ thể từ loạt hỗn hợp thiết kế thử, sở cƣờng độ chịu nén mong muốn tuổi 28 ngày, fc Đặc trƣng tiêu biểu cấp bê tông khác đƣợc cho bảng 2.1 nhƣ sau:
Bảng 2.1 - Các đặc trƣng trộn bê tông theo cấp
Cấp bê tông
Lƣợng xi măng tối thiểu
Tỉ lệ
nƣớc/xi măng lớn
Độ chứa khí Kích thƣớc cốt liệu theo AASHTO M43
Cƣờng độ
chịu nén 28 ngày
kg/m3 kg/kg % Kích thƣớc lỗ vng
sàng (mm) MPa
A A (AE) B B (AE) C C (CE) P S 362 362 307 307 390 390 334 390 0,49 0,45 0,58 0,55 0,49 0,45 0,49 0.58 -
6,0 1,5 5,0 1,5 -
7,0 1,5 -
Quy định
riêng
Quy định
riêng
25 đến 4,75 25 đến 4,75 50 đến 4,75 50 đến 4,75 12,5 đến 4,75 12,5 đến 4,75
25 đến 4,75 19 đến 4,75
25 đến 4,75
28 28 17 17 28 28
Quy định
riêng
Quy định
riêng Tỉ trọng