Bài giảng Bê tông cốt thép Chương 2

17 NỘI DUNG BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 1.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG 1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG 1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTƠNG BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP 2.1 PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT 2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP 2.3 PHÂN LOẠI (NHĨM) CỐT THÉP 18 BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG CỐT THÉP 3.1 LỰC DÍNH GIỮA BÊTƠNG VÀ CỐT THÉP 3.2 SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT 19 BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 1.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG Cường độ tiêu quan trọng thể khả chịu lực vật liệu 1.1.1 Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén a Mẫu thử Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén 20 b Thí nghiệm mẫu P R A Đơn vị R MPa kG/cm2 MPa  N / mm  9.81kG / cm Sự phá hoại mẫu thử - khối vng Bê tơng thường có Bê tơng cường độ cao R = ÷ 30 MPa R > 40 MPa 21 1.1.2 Cường độ chịu kéo Thí nghiệm kéo Pt Rt  A Thí nghiệm nén chẻ mẫu 2P Rt   lD P – tải trọng làm chẻ mẫu; l – chiều dài mẫu; D – đường kính mẫu 22 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM MẪU BÊTƠNG 23 Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo Cylindrical splitting test Thí nghiệm nén chẻ mẫu Thí nghiệm mẫu chịu uốn 24 1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông  Chất lượng số lượng xi măng  Độ cứng, độ tỉ lệ thành phần cốt liệu (cấp phối)  Tỉ lệ nước xi măng  R Chất lượng việc nhào trộn vữa bê tông, dầm điều kiện bảo dưỡng  Sự tăng cường độ bê tông theo thời gian B.G Xkramtaep: R(t)  0.7R 28 lg t Viên bê tông ACI: R  t   R 28  R28 Điều kiện thí nghiệm t  0.85t 28 t Đồ thị tăng cường độ bê tông theo thời gian 25 1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG 1.2.1 Mác theo cường độ chịu nén M Là số lấy cường độ trung bình mẫu thử chuẩn, đơn vị kG/cm2 Mẫu thử chuẩn khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi 28 ngày bêtơng có mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200; M250 ; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0 1.2.2 Cấp độ bền chịu nén B Đó số lấy cường độ đặc trưng mẫu thử chuẩn, đơn vị MPa Mẫu thử chuẩn khối vng cạnh a = 15cm Bêtơng có cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B50; B55; B60 26 Môđun biến dạng (hay môđun đàn hồi dẻo) E’b  Khi tải trọng tác dụng lâu dài làm cho biến dạng dẻo phát triển, quan hệ ứng suất-biến dạng có dạng đường cong  Môđun biến dạng BT b E  tg   Eb b ' b đó: v – hệ số đàn hồi Mơđun chống cắt (trượt) Gb Eb Gb   Eb 2(   ) 34 BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP 2.1 PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT Theo thành phần hóa học Theo cách gia cơng chế tạo Theo hình thức mặt ngồi Thép bon thấp Thép hợp kim thấp Cốt thép cán nóng Thép kéo nguội Cốt thép trịn trơn Cốt thép có gờ Thép hình L,C, I 35 Thép trịn trơn CI Thép có gân (gờ) CII, CII, CIV 36 2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP Tính học cốt thép phụ thuộc vào thành phần hóa học công nghệ chế tạo 2.2.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng ( -  ) Sự làm việc thép chịu kéo 37 2.2.2 Cốt thép dẻo cốt thép rắn • Cốt thép dẻo : có thềm chảy rõ ràng… • Cốt thép rắn : có giới hạn chảy khơng rõ ràng ch  b ,… 2.2.3 Biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo Biến dạng dẻo cốt thép Giới hạn chảy quy ước 38 2.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ • Thép bị nung nóng : thay đổi cấu trúc kim loại, giảm cường độ, môđun đàn hồi Khi để nguội trở lại cường độ khơng hồi phục hồn tồn; • Khi chịu lạnh q mức (dưới -3000C) , thép trở nên giịn ; • Hệ số giãn nở nhiệt thép t = 10-5 /độ C 39 2.3 PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP 2.3.1 Theo TCVN 1651 : 1985: “Thép cán nóng – thép cốt bê tơng”  nhóm cốt thép cán nóng : cốt trịn trơn nhóm CI; cốt có gờ nhóm CII, CIII, CIV 2.3.2 Theo TCVN 6285 : 1997: “Thép cốt bê tông – thép vằn”  loại sau: RB300; RB 400; RB500; RB 400W; RB 500W 2.3.3 Theo tiêu chuẩn khác ( Nga, Pháp) AI, AII, AIII, AIV (tương đương với nhóm CI, CII, CIII, CIV) ; AV, AVI Theo giới hạn chảy : FeE220, FeE400, SR235, SD295, SD340, SD390, … 40 2.3.4 Tương quan mác thép nhóm cốt thép  Mác thép dựa vào thành phần hóa học cách luyện thép, cịn nhóm thép dựa vào đặc trưng học  Đặc trưng học thành phần cách luyện thép định Ví dụ: cốt thép nhóm AI chế tạo từ thép than CT3, cốt nhóm AII từ thép than CT5… 41 BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG CỐT THÉP 3.1 LỰC DÍNH GIỮA BÊTƠNG VÀ CỐT THÉP Lực dính bảo đảm làm việc chung, biến dạng, truyền lực qua lại bêtơng cốt thép 3.1.1 Thí nghiệm xác định lực dính - Cường độ lực dính trung bình - Lực dính phân bố khơng dọc chiều dài đoạn thép  N  l  max     - hệ số hoàn chỉnh biểu đồ lực dính,  < 42 3.1.2 Các nhân tố tạo nên lực dính  Cốt thép có gờ bê tơng gờ chống lại trượt cốt thép  Keo ximăng dán chặt cốt thép với bêtơng  Có lực ma sát cốt thép bêtông co ngót 43 3.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến lực dính  Trong cấu kiện chịu nén lực dính tốt so với cấu kiện chịu kéo  Chất lượng bêtông  Bề mặt cốt thép  Những biện pháp nhằm cản trở biến dạng ngang bêtơng làm tăng lực dính bám  Cơng thức thực nghiệm  max   Rbn m cốt thép tròn trơn m = 5  6; thép có gờ m = 3 3,5 cốt thép chịu kéo  = 1; cốt thép chịu nén  = 1,5 44 3.2 SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 3.2.1 Ứng suất ban đầu bê tơng co ngót • Khảo sát bêtơng có đặt cốt thép dọc theo trục Khi bêtơng co ngót tự có biến dạng co ngót 0 • Nhưng bêtơng dính bám với cốt thép mà cốt thép khơng co nên cản trở co bêtơng Biến dạng co ngót 1 mà 1 < 0 Thanh bê tông Thanh bê tông cốt thép Cốt thép chống lại co, chịu biến dạng kéo 2 = 0 – 1  ứng suất kéo t = vt2Eb (v- hệ số đàn hồi) Trong cốt thép phát sinh ứng suất nén s = 1Es t > Rbt, bêtơng bị nứt Đó nứt co ngót bêtông bị cản trở 45 3.2.2 Sự phân bố lại ứng suất từ biến • Khi chịu lực tác dụng lâu dài bêtông bị từ biến Cốt thép khơng từ biến có lực dính bám mà cốt thép cản trở từ biến bêtông Kết ứng suất cốt thép s tăng lên ứng suất bêtơng b giảm xuống • Phân phối lại ứng suất thường có lợi cho làm việc chung bêtông cốt thép 46 3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT Sự phá hoại chịu lực  Sự phá hoại chịu kéo  Sự phá hoại cột chịu nén  Sự phá hoại cấu kiện chịu uốn Do biến dạng cưỡng  Do thay đổi nhiệt độ  Do co ngót bêtơng Sự hư hỏng tác dụng môi trường 47 Nguyên nhân  Tác dụng học  bêtơng bị bào mịn mưa, dòng chảy, nhiệt  Tác dụng sinh học  loại rong rêu, khí hậu, vi khuẩn  Tác dụng hóa học  bêtơng bị xâm thực chất hoá học (axit, badơ, muối) Biện pháp bảo vệ  Bảo đảm lớp bêtông bảo vệ, công trình thơng thống, tránh ẩm ướt  Làm bề mặt cốt thép (cạo gỉ, chùi bụi, sơn cốt thép…), sơn hay tơ mặt ngồi bêtơng  Dùng cốt liệu nước để đổ bêtông 48 ... DUNG BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG 1.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG 1 .2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG 1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP 2. 1 PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT 2. 2 MỘT... NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP 2. 3 PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP 18 BÀI TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TƠNG CỐT THÉP 3.1 LỰC DÍNH GIỮA BÊTƠNG VÀ CỐT THÉP 3 .2 SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 3.3 SỰ PHÁ... Cốt thép cán nóng Thép kéo nguội Cốt thép trịn trơn Cốt thép có gờ Thép hình L,C, I 35 Thép trịn trơn CI Thép có gân (gờ) CII, CII, CIV 36 2. 2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP Tính học cốt thép