Đồ án kết cấu bê tông cốt thép Chương 1

Đồ án kết cấu bê tông cốt thép

KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Chương I : NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1 Khái niệm kết cấu bê tông cốt thép 1.1.1 Sự làm việc kết cấu bê tông cốt thép a) Khái quát : Bê tông cốt thép loại vật liệu xây dựn.g phức hợp bê tông cốt thép cộng tác chịu lực với Ta thử so sánh vài tính chất bê tơng cốt thép qua bảng : Đặc trưng Khả chịu kéo Khả chịu nén Bê tông Kém Tốt Khả chịu cắt Độ bền Trung bình Tốt Độ chịu lửa Tốt Cốt thép Tốt Tốt, thép mảnhdễ bị oằn Tốt Bị ăn mịn khơng bảo vệ Kém, khả chịu lực giảm nhanh nhiệt độ cao Từ bảng ta thấy rằng, kết hợp bê tơng cốt thép chúng bổ sung cho : tận dụng khả chịu kéo chịu cắt thép, khả chịu nén bê tông, đồng thời bê tông bảo vệ cốt thép khơng bị ăn mịn, tăng khả chịu lửa vật liệu phức hợp n e ùn q A B k e ùo ql / l Nếu đặt cốt thép vào vùng chịu kéo lực kéo cốt thép chịu, nhờ tăng tải trọng đến ứng suất bê tông đạt đến cường độ chịu nén bê tông ứng suất cốt thép đạt đến cường độ chịu kéo cốt thép Khả chịu lực dầm bê tông cốt thép lớn dầm bê tông đến hàng chục lần Cốt thép đặt cấu kiện chịu nén ( cột, chịu nén dàn ) nhằm tăng khả chịu lực, giảm kích thước tiết diện b) Sự cộng tác chịu lực bê tông cốt thép Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Giữa bê tơng cốt thép có lực dính (sinh q trình bêtơng đơng cứng), nên truyền lực từ bê tông sang cốt thép ngược lại Nhờ có lực dính mà cường độ cốt thép khai thác, hạn chế vết nứt vùng chịu kéo Giữa bê tông cốt thép không xảy phản ứng hố học nào, đồng thời bê tơng cịn bảo vệ cốt thép chống lại tác dụng ăn mịn mơi trường Hệ số giãn nở nhiệt bê tông cốt thép gần bê tông = 1x10-5  1,5x10-5 thép = 1,2x10-5 Khi nhiệt độ thay đổi ( < 1000cốt thép ) cấu kiện không xuất nội ứng suất đáng kể, không làm phá hoại lực dính bê tơng cốt thép 1.1.2 Phân lọai kết cấu bê tông cốt thép 1o) Theo phương pháp thi công : - Bê tông cốt thép toàn khối : độ cứng lớn, chịu tải trọng động tốt Tuy nhiên, tốn ván khuôn, chống, thi công bị ảnh hưởng thời tiết - Bê tông cốt thép lắp ghép : thi công nhanh, không bị ảnh hưởng thời tiết độ cứng không đảm bảo - Bê tông cốt thép bán lắp ghép : độ cứng cao, giảm đáng kể số lượng ván khuôn chống, phải xử lý tốt mối nối bê tông đổ trước bê tông đổ sau o ) Theo trạng thái ứng suất chế tạo sử dụng - Bê tông cốt thép thường - Bê tông cốt thép ứng lực trước 1.1.3 Ưu nhược điểm kết cấu bê tông cốt thép 1o) Ưu điểm : Khả chịu lực lớn so với kết cấu gạch đá gỗ, chịu tốt loại tải trọng rung động Có khả sử dụng vật liệu địa phương, tiết kiệm thép Có tính bền, chi phí bảo trì cơng trình kết cấu thép Chịu lửa tốt ( cấp I ) kết cấu thép Có khả tạo hình dáng kết cấu khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng kiến trúc ( vòng, vỏ mỏng…) Rẻ tiền kết cấu thép o )Nhược điểm : Thường bị nứt vùng kéo ( khắc phục cách sử dụng bê tơng ứng lực trước, có biện pháp tính tốn thi công hợp lý nhằm khắc phục hạn chế nứt ) Cách âm cách nhiệt kém.(khắc phục cách sử dụng kết cấu có lỗ rỗng) Thi cơng đổ bê tông cốt thép tương đối phức tạp, chịu ảnh hưởng thời tiết ( Dùng cấu kiện BTCTđúc sẳn  dễ giới hóa cấu kiện, dễ kiểm tra chất lượng bê tông Dùng phụ gia bê tông Dưỡng hộ bê tơng hấp nóng cấu kiện…) Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Trọng lượng thân lớn, khó làm kết cấu nhịp lớn, khắc phục cách sử dụng bê tông cốt thép ứng lực trước, kết cấu nhẹ ( vỏ mỏng ) 1.2 Tính chất học bê tơng cốt thép 1.2.1 Tính chất học bê tông Bê tông loại đá nhân tạo, thành phầm gồm có : Cốt liệu : cát, sỏi hay đá dăm Chất kết dính vơ : xi măng, thạch cao, vơi Nước Ngồi có them chất phụ gia vơ hay hữu Phân loại bê tông Theo trọng lượng : Bê tông nặng :   25 KN/m³ ; cốt liệu kim lọai Bê tông thường :  = 18  25 KN/m³ ; cốt liệu sỏi đá đặc thông thường Bê tông nhẹ :  =  18 KN/m³ ; cốt liệu đá có lỗ rỗng, kê ram dít, xỉ quặng… Theo cấu trúc : Bê tơng đặc Bê tơng có lỗ rỗng Theo chất kết dính : Bê tơng xi măng : dùng chất kết dính ximăng Bê tơng chất dẻo (polyme ) Bê tông thạch cao : chủ yếu dùng cho kết cấu trang trí, tự chịu lực ( chịu trọng lượng thân ) Theo kích thước cốt liệu : Bê tơng đá 40x60: làm lớp lót Bê tơng đá 20x30, 10x20, 5x10: 90% dùng chế tạo cấu kiện chịu lực Bê tông đá mi: sử dụng làm kiến trúc 2.Các tiêu bê tông : Cường độ bê tông đại lượng đặc trưng quan trọng bê tông chất lượng khả chịu lực 1io) Cường độ chịu nén mẫu thử : a h2 = d h4 = a a a a a Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép a d=16cm Th.S Võ Thị Cẩm Giang TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH Mẫu thí nghiệm : khối vuông, khối lăng trụ đáy vuông, khối trụ trịn Được dưỡng hộ thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (t = 20 2, w 90%) sau 28 ngày tuổi Np Cường độ chịu nén mẫu (khối vuông) : Bi  , MPa A ( Np : lực làm phá hoại mẫu ; A : diện tích tiết diện mẫu ) 2io) Cường độ chịu kéo mẫu thử : Mẫu thí nghiệm : tiết diện vng (a=10cm) Được dưỡng hộ thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (t = 20 2, w 90%) sau 28 ngày tuổi ( Np : lực kéo làm phá hoại mẫu; A : diện tích tiết diện mẫu) Np Bit  , MPa A 3io) Cấp độ bền bê tông : Cấp độ bền chịu nén : B = Bm (1- 1,64);  = 0,135 Cấp độ bền chịu kéo : Bt = Bmt (1- 1,64);  = 0,165 Trong đó:  - hệ số biến động cường độ mãu thử tiêu chuẩn, phụ thuộc vào trình độ sản xuất bê tơng Bm, Bmt giá trị trung bình thống kê cường độ chịu nén cường độ chịu kéo tức thời n B  n B2   n n Bn Bm ( Bmt )  1 n1  n   n n Với n1, n2, ….,nn – số lượng mẫu thử tiêu chuẩn có cường độ tương ứng nén ( kéo) B1, B2, ….,Bn Theo TCVN 5574 – 1991: tiêu chất lượng bê tông biểu thị Mác Mác theo cường độ chịu nén M, chịu kéo K Mác bê tông : M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400…… Mác bê tông : K10, K15, K20, K25, K30, K40…… Theo TCXDVN 356 – 2005: tiêu chất lượng bê tông biểu thị cấp độ bền Cấp độ bền chịu nén bê tông B, chịu kéo bê tông Bt B12,5, B15, B20, B25, B30, B35, B40…… Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Bt0,4, Bt 0,8, Bt 1,2, Bt 1,6, Bt 2,0, Bt 2,4… Tương quan cấp độ bền chịu nén bê tông B Mác theo cng chu nộn Cấp độ bền Mác theo cường độ chịu nén Cấp độ bền chịu nén Cường độ trung bình mẫu thử tiêu chuẩn, MPa chịu nén Cường độ trung bình mẫu thử tiêu chuẩn, MPa Mác theo cường độ chịu nén B3,5 4,50 M50 B35 44,95 M450 B5 6,42 M75 B40 51,37 M500 B7,5 9,63 M100 B45 57,80 M600 B10 12,84 M150 B50 64,22 M700 B12,5 16,05 M150 B55 70,64 M700 B15 19,27 M200 B60 77,06 M800 B20 25,69 M250 B65 83,48 M900 B22,5 28,90 M300 B70 89,90 M900 B25 32,11 M350 B75 96,33 M1000 B27,5 35,32 M350 B80 102,75 M1000 B30 38,53 M400 Cấp độ bền chịu kéo Cường độ trung bình mẫu thử tiêu chuẩn MPa Mác theo cường độ chịu kÐo Bt 0,4 0,55 – Bt 0,8 1,10 K10 Bt 1,2 1,65 K15 Bt 1,6 2,19 K20 Bt 2,0 2,74 K25 Bt 2,4 3,29 K30 Bt 2,8 3,84 K35 Bt 3,2 4,39 K40 Bt 3,6 4,94 – Bt 4,0 5,48 – 3.Cường độ bê tông : 1io) Cường độ tiêu chuẩn : Cường độ tiêu chuẩn ( Rtc) bê tơng lấy trị số trung bình thống kê cường độ mẫu kiểm tra thí nghiệm Cường độ tiêu chuẩn bê tông xác định với xác xuất bảo đảm 95% VD : thí nghiệm m mẫu thử, ta thu cường độ R1, R2,… Ri,…, Rm m Ta có cường độ trung bình : Rtb   R i m i 1 phép tính thống kê cho : cường độ tiêu chuẩn Rtc = (0,750,8)Rtb Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG 5io) Cường độ tính tốn : (R) R  R tc mb kb Trong : kb : hệ số an tồn vật liệu (kb>1); kể đến khơng xác qui cách, kích thước, độ sạch, độ đồng đều… mb : hệ số điều kiện làm việc vật liệu (mb 1); kể đến tính đồng chất Bài giảng mơn: Bê Tơng Cốt Thép Th.S Võ Thị Cẩm Giang KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG -si : hệ số điều kiện làm việc vật liệu (si