III. PHĐN LOẠI BTCT:
2. Phđn loại theo cốt thĩp:
- Bê tơng cĩ cốt mềm. (d<40mm, dể uốn). - Bê tơng cĩ cốt cứng (d>40mm, thép hình).
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 48 3. Phđn loại theo trạng thâi ứng suất:
a. Bí tơng cốt thĩp thƣờng:
Khi chế tạo cấu kiện, CT ở trạng thái khơng cĩ ứng suất. Ngồi các nội ứng suất do co ngĩt và nhiệt độ, trong BT và CT chỉ xuất hiện ứng suất khi cĩ tải trọng.
b. Bí tơng cốt thĩp ứng lực trƣớc:
Phƣơng phâp căng trƣớc (căng trín bệ):
CTƯLT được neo một đầu cố định văo hệ, đầu kia được kĩo căng với lực N. CT được kĩo trong giới hạn đăn hồi, độ giên dăi lă Δl. Khi đĩ đầu cịn lại sẽ được cố định văo bệ. Ghĩp vân khuơn, đặt CT thường rồi đổ BT. Đợi BT đạt cường độ cần thiết Ro thì buơng CT: CTƯLT sẽ cĩ xu hướng co lại, thơng qua lực dính hoặc câc neo BT sẽ bị nĩn với lực N bằng lực đê dùng để căng cốt thĩp.
Phương pháp căng trước thuận lợi với các cấu kiện vừa và nhỏ được sản xuất hàng loạt.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 49
Phƣơng phâp căng sau (căng trín BT):
Đặt cốt thép thường và các ống tạo rãnh (bằng tole, kẽm hoặc vật liệu khác) rồi đổ BT. Khi BT đạt cường độ cần thiết R
0 tiến hành căng cốt thép ƯLT với trị số ứng suất quy định, sau khi căng cốt thép được neo vào đầu cấu kiện, bơm vữa vào lấp kín các ống rãnh để tạo lực dính và bảo vệ cốt thép.
Phương pháp căng sau thích hợp với các cấu kiện lớn hoặc phải đổ tại chổ.
Vật liệu:
- Bê tơng và vữa:
+ BT nặng mác ≥ 200. Chọn mác BT phụ thuộc dạng, loại và đường kính cốt thép ƯLT, cĩ dùng neo hay khơng dùng neo, phụ thuộc cường độ cần thiết khi bắt đầu gây ƯLT, phụ thuộc loại và mức độ tải trọng tác dụng lên cấu kiện.
+ Vữa dùng để lấp kín các khe thi cơng, các mối nối các cấu kiện lắp ghép, làm lớp bảo vệ cốt thép và neo: mác ≥ 150.
+ Vữa dùng để bơm vào các ống rãnh: mác ≥ 300 và phải cĩ độ linh động cao (dễ chảy..), ít co ngĩt.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 50
- Cốt thép:
+ Dùng thép cường độ cao.Tốt nhất là dùng sợi thép cường độ cao. Thường dùng các bĩ sợi 3 sợi, 7 sợi..cĩ thể bện hoặc khơng bện.
+ Cĩ thể dùng cốt thép thanh cĩ gờ cường độ cao như thép cán nĩng A-IV, thép gia cơng nhiệt A
T-IV trở lên.
+ Chọn loại thép cho cấu kiện phụ thuộc vào loại kết cấu và điều kiện làm việc của cốt thép dưới tác dụng của tải trọng, mơi trường, nhiệt độ..
+ Khi chiều dài ≤ 12m nên dùng thép thanh, ≥ 12m dùng loại dây cáp hoặc bĩ sợi thép cường độ cao.
Câc loại thiết bị neo:
- Thiết bị neo trong phương phâpcăng trước:
Trong phương phâp căng trước, sự truyền lực giữa BT và cốt thép chủ yếu thơng qua lực dính. Để tăng thêm lực dính ơÍ 2 đầu cĩ cấu tạo các mấu neo đặc biệt: + Với thép thanh cĩ thể hàn thêm các đoạn thép ngắn hay vịng đệm, hoặc tạo ren các gờ xoắn ốc.
+ Với thép sợi thường dùng neo loại vịng hoặc loại ống. - Thiết bịneo trong phương phâpcăng sau:
+ Nếu dùng kích 2 chiều để căng các bĩ sợi thép khơng lớn lắm (khoảng 12-24 sợi ∅5) thì dùng loại neo Freyssinet: Neo gồm 2 bộ phận chính là khối neo và chêm. Khối neo bằng thép hoặc BTCT. Chêm hình cơn bằng thép cường độ cao xung quanh cĩ gờ xoắn ốc để tăng ma sát, cĩ rãnh giữa để bơm vữa.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 51
+ Nếu dùng kích 1 chiều thì dùng neo kiểu cốc: bên ngồi là một cốc thủng đáy bằng thép, bên trong là khối BT với các sợi thép ƯLT được bĩ chặt nhờ chốt hình cơn và vịng kẹp.
4. Phđn loại theo trọng lƣợng thể tích:
Bê tơng nặng cĩ ≥ 1800 kg/ m3 (∼2500).
Bê tơng nhẹ cĩ < 1800 kg/ m3 : Phương hướng hiện nay.
IV. ƢU NHƢỢC ĐIỂM CUẢ BTCT. 1. Ƣu điểm: 1. Ƣu điểm:
- Rẻ tiền hơn so với thép khi kết cấu cĩ nhịp vừa và nhỏ, cùng chịu tải như nhau. Sử dụng vật liệu địa phương (cát, sỏi, đá..) tiết kiệm thép.
- Chịu lực tốt hơn kết cấu gỗ và gạch đá. Kết cấu BTCT chịu được tất cả các loại tải trọng tĩnh, động và động đất.
- Chịu lửa tốt hơn gỗ và thép. BT bảo vệ cho cốt thép khơng bị nung nĩng sớm. Chỉ cần lớp bê tơng dày 1,5∼2 cm đủ để tránh hậu quả tai hại do những đám cháy bình thường gây ra.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 52
- Tuổi thọ của cơng trình cao, chi phí bảo dưỡng ít. BT cĩ cường độ tăng theo thời gian, chống chịu tác động của mơi trường tốt, cốt thép được BT bao bọc bảo vệ khơng bị gỉ.
- Việc tạo dáng cho kết cấu thực hiện dễ dàng. Vữa BT khi thi cơng ở dạng nhão cĩ thể đổ vào các khuơn cĩ hình dáng bất kỳ, cốt thép đủ dẻo để uốn theo hình dạng của kết cấu.
2. Nhƣợc điểm :
- Trọng lượng bản thân lớn nên gây khĩ khăn cho việc xây dựng kết cấu cĩ nhịp lớn bằng BTCT thường. Khắc phục: Dùng BT nhẹ, BTCT ƯLT, kết cấu vỏ mỏng,...
- BTCT dễ cĩ khe nứt ở vùng kéo khi chịu lực. Với kết cấu BTCT cĩ khe nứt trong vùng chịu kéo là khĩ tránh khỏi, thơng thường thì bề rộng khe nứt khơng lớn lắm và ít ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng của kết cấu. Tuy nhiên trong thực tế cũng cĩ trường hợp cĩ nhu cầu phải ngăn ngừa hoặc hạn chế khe nứt: kết cấu trong mơi trường xâm thực, các đường ống hay bể chứa chất lỏng.. Để khắc phục: Tính tốn hạn chế khe nứt, sử dụng BTCT ƯLT...
- Cách âm và cách nhiệt kém hơn gỗ và gạch đá. Cĩ thể sử dụng kết cấu cĩ lỗ rỗng, kết cấu nhiều lớp, BT xốp...
- Thi cơng phức tạp, khĩ kiểm tra chất lượng. Để khắc phục dùng: BTCT lắp ghép.
- Khĩ gia cố và sửa chữa. (Đĩng đinh, đục,...) . Thiết kế cần phải phù hợp yêu cầu sử dụng hiện tại và dự kiến phát triển mở rộng.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 53 V. MỘT SỐ CẤU KIỆN BTCT.
A. Khung BTCT. 1. Định nghĩa: 1. Định nghĩa:
- Khung: coơt + daăm , lieđn kêt với nhau baỉng nút cứng hoaịc khớp, cùng với sàn và mái tạo neđn moơt kêt câu khođng gian có đoơ cứng lớn.
- Khung khođng daăm: bản sàn + coơt; cho phép tạo traăn phẳng, giảm
chieău cao taăng, deê làm ván khuođn, deê đaịt côt thép và đoơ BT... - Nút khung:
Cứng: đoơ cứng của khung cao, biên dạng ít, moment uôn phađn phôi
tương đôi đeău đaịn hơn ở đaău mút và giữa các thanh làm vieơc hợp lý hơn, vượt nhịp lớn hơn.
Khớp: đoơ cứng của khung giảm, tải trọng gađy moment cho boơ phaơn
chịu trực tiêp tác dụng của nó làm vieơc ít hợp lý.
2. Phađn loại khung:
+Phương pháp thi cođng: Khung toàn khôi, laĩp ghép, bán laĩp ghép. +Sô nhịp, sô taăng: 1/ nhieău nhịp , 1/ nhieău taăng .
+Khung tĩnh định và khung sieđu tĩnh. +Khung phẳng và khung khođng gian.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 54 3. Sơ đồ kết cấu khung:
Heơ khung là heơ khođng gian, nhưng sự làm vieơc và tính toán có theơ theo sơ đoă khođng gian hoaịc sơ đoă phẳng tùy tải trọng tác dụng và mức đoơ gaăn đúng châp nhaơn được.
Khung phẳng: Các boơ phaơn naỉm trong cùng moơt maịt phẳng và các tải
trọng tác dụng trong maịt phẳng đĩ.
Khung khođng gian: Các boơ phaơn khođng cùng naỉm trong moơt maịt phẳng
hoaịc tuy cùng naỉm trong moơt maịt phẳng nhưng có chịu tải trọng tác dụng ngoài maịt phẳng khung.
Nhà khung: heơ khung chịu tải đứng và ngang.
Nhà kêt hợp (với lõi cứng, vách cứng): khung chịu phaăn tải đứng trực
tiêp truyeăn vào nó và phaăn tải trọng ngang được phađn phôi cho nó.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 55 Khung chịu tải trọng thẳng đứng:
4. Khung BTCT toăn khối: 4.1 Những sơ đồ cơ bản: 4.1 Những sơ đồ cơ bản:
a. Nhă một tầng:
Xà ngang chịu chụ yêu chịu
uơn, nhịp 15m (a).
Xà ngang chịu nén leơch tađm, lực nén làm giạm ứng suât kéo ở
thớ dưới cụa daămvượt nhịp đên
18m với xà ngang gãy khúc, và hơn 18m với xà ngang cong(b), (c).
Coơt, daăm naịng neă hơn; mĩng nhé hơn(d).
Nêu dùng BTCT ứng lực trước, các sơ đoă a, b cĩ theơ đát nhịp
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 56 b. Nhă nhiều tầng:
+ Khung chịu cạ tại ngang và tại đứng caăn câu táo nút cứng, coơt
ngàm với mĩng.
+ Nêu cĩ vách cứng, lõi cứng chịu tại ngang; khung chư chịu tại đứng
cĩ theơ câu táo nhieău nút khớp cho khung, xà ngang cĩ theơ làm giơng nhau
cho các taăng.
4.2 Cấu tạo khung BTCT toăn khối: a. Cấu tạo cột vă xă ngang: a. Cấu tạo cột vă xă ngang:
Xà ngang:
- Thẳng : câu tạo như câu kieơn chịu uôn (N nhỏ, có theơ bỏ qua).
- Cong, gãy khúc với đoơ dôc lớn: câu kieơn chịu nén (hoaịc kéo) leơch tađm (N đáng keơ).
Coơt:
- Chịu cả M, N, Q. Nêu lực nén N khá lớn thì tác dụng phá hoại của Q bị hạn chê ⇒ câu tạo coơt như câu kieơn chịu nén leơch tađm.
- Nêu coơt chịu kéo lệch tđm thì caăn quan tađm đên lực caĩt. - Khi hàm lượng côt thép
lớn caăn côt đai dày hơn, tređn tiêt dieơn thì các côt dọc phải được giaỉng lại baỉng côt đai hoaịc các thanh giaỉng đeơ hạn chê sự nở ngang của BT. Có theơ dùng côt cứng cho daăm và coơt.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 57 Cốt thĩp cột
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 58
Khi chịu nén, côt thép dọc có theơ bị cong phá vỡ lớp BT bảo veơ. Côt đai sẽ giữ cho côt dọc khođng bị cong và baơt ra ngoài côt đai chịu kéo phải neo chaĩc chaĩn.
Yeđu caău kháng chân: đai dày hơn trong đoạn gaăn sát nút khung. Đaịt đai coơt trong phạm vi nút khung khi nút khung có daăm lieđn kêt từ 3 maịt beđn trở xuông
b. Cấu tạo nút khung:
Nút ở gĩc
N nhỏ, M lớn⇒ đoơ leơch tađm lớn, phải neo thép chịu kéo của daăm, coơt thaơn trọng. Có theơ tạo nách đeơ tránh ứng suât nén taơp trung tại maĩt, taíng khả naíng chịu momen của daăm.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 59 Nút ở biín Nút ở giữa
5. Khung BTCT laĩp ghép và bán laĩp ghép. Khái quát: Khái quát:
Câc cấu kiện đúc sẵn được chế tạo tại nhă mây (sau đĩ vận chuyễn đến cơng trường) hoặc tại bêi đúc tại cơng trường.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 60 5.1 Khung BTCT lắp ghĩp:
a. Ƣu, nhƣợc điểm:
Ƣu điểm của khung lắp ghĩp:
- Cĩ thể sử dụng vật liệu cường độ cao. Chịu lửa tốt, sản phẩm đúc sẵn cĩ bề mặt hoăn thiện đẹp, giảm được chi phí vật liệu vă nhđn cơng hoăn thiện (tơ trât) như BTCT tại chỗ.
- Kiểm sơt tốt chất lượng cầu kiện đúc sẵn trong nhă mây.
- Hình dạng tiết diện cĩ thể được chọn để tối ưu về chịu lực; hoặc trong cơng trình với hoạt tải lớn vă cần nhiều hệ thống kỹ thuật thì cĩ thể chọn hình dâng tiết diện sao cho dễ dăng bố trí câc hệ thống ống kỹ thuật đĩ.
- Tiết kiệm được vân khuơn cđy chống, thi cơng nhanh.
Nhƣợc điểm của khung lắp ghĩp:
- Nếu chỉ sản xuất một cấu kiện đúc sẵn thì đắt hơn cấu kiện toăn khối tương đương. Số lượng cấu kiện đúc sẵn giống nhau phải rất lớn thì mới kinh tế.
- Phải quan tđm đến tải trọng phât sinh trong quâ trình vận chuyển vă lắp dựng, đơi khi chúng cĩ thể lớn hơn cả tải trọng lúc sử dụng.
- Phải định hình hĩa câc cấu kiện đúc sẵn nín hình thức kiến trúc khĩ đa dạng. Do cần rất nhiều cấu kiện đúc sẵn giống nhau (để tâi sử dụng vân khuơn vă chuẩn hĩa quy trình lắp dựng) nín kiến trúc cơng trình cần đơn giản vă cĩ tính lặp lại.
b. Một số đặc điểm, tính chất:
+ Nguyín lý chịu lực của khung lắp ghĩp nhìn chung giống khung toăn khối. Hầu hết câc tấm săn đúc sẵn chịu lực một phương, nhưng cũng cĩ thể cấu tạo cho nĩ chịu lực hai phương.
+ Kết cấu bao gồm câc cấu kiện cột, dầm, săn đúc sẵn rồi được lắp ghĩp tại cơng trường tương tự như khung thĩp. Liín kết dầm - cột cĩ thể lă nút khớp hoặc nút cứng, tùy câch cấu tạo.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 61
+ Nếu khung dùng nút khớp, cần bố trí hệ thống giằng dưới dạng tường chỉn (tại chỗ hoặc lắp ghĩp) hoặc câc thanh chĩo.
+ Khung cĩ nút cứng thì cĩ thể tự giằng (như khung toăn khối). Vị trí mối nối giữa câc cấu kiện được bố trí trânh cho giao giữa dầm vă cột. Lúc đĩ câc cấu kiện đúc sẵn sẽ cĩ hình dạng khâ phức tạp, cĩ thể gđy khĩ khăn cho việc chất kho vă vận chuyển.
+ Mặt bằng lưới cột dạng chữ nhật, hoặc chạy dăi để dễ dăng chuẩn hĩa câc cấu kiện, nhưng cũng cĩ thể dùng lưới cột khơng đều.
+ Cột thường cĩ tiết diện chữ nhật, hoặc tiết diện khâc để dẽ dăng bố trí dầm. Thường dùng dầm cĩ tiết diện chữ T lật ngược, vì nĩ dễ dăng lăm gối cho câc tấm săn đơn giản.
+ Tấm săn chịu lực một phương, thường cĩ tiết diện đặc, rỗng cĩ lỗ hoặc tiết diện T. Câc tiết diện năy thích hợp cho mặt bằng chữ nhật, hoặc cĩ thể hình thoi. Nếu mặt bằng nhă biến đổi nhiều thì nín dùng săn toăn khối.
+ Níu dùng tường chiu lực đúc sẵn lăm hệ giằng trong mặt phẳng thẳng đứng, thì tường năy vừa đỡ săn vừa chịu tải trọng ngang. Lõi cứng giằng thường bố trí chung quanh khu vực thang mây hoặc cầu thang bộ. Câc tường giằng nín bố trí theo cả hai phương ngang vă dộc của mặt bằng nhă, vă căng đối xứng căng tốt.
5.2 Khung bán laĩp ghép:
+ Kết hợp ưu điểm của hai dạng: toăn khối vă lắp ghĩp. Câc cấu kiện đúc sẵn cĩ khả năng chịu lực cao vă hiệu quả, bền vững, bề mặt hoăn thiện đẹp, tiết diện phức tạp, kích thước chính xâc, lắp dựng nhanh. Câc phần toăn khối được thực hiện tại câc chỗ khơng đều đặn trín mặt bằng nhă, vă tạo tính liín tục giữa câc cấu kiện.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 62
+ Kết cấu khung bân lắp ghĩp cĩ thể được thực hiện theo hai câch:
Khung chịu lực (gồm cột vă dầm chính) đổ tại chỗ với tiết diện chữ nhật, kết hợp với câc tấm săn đúc sẵn cĩ tiết diện phức tạp hơn được sản xuất trong điều kiện nhă mây.
Tất cả câc cấu kiện đều được chế tạo sẵn chưa hoăn chỉnh, phần cịn lại (của câc cấu kiện) cùng với mối nối được đổ bítơng tại chổ, tạo ra nút cứng cho kết cấu khung.
5.3 Bố trí kết cấu BTCT đúc sẵn:
(a) Mặt bằng điển hình, hệ khung (cột – dầm) đỡ câc tấm săn đúc sẵn chịu lực một phương. (b) vă (c) tấm săn cĩ thể cĩ tiết diín đặc hoặc cĩ gđn tùy chiều dăi nhịp săn.
Nhịp vă kích thước tiết diện câc cấu kiện BT đúc sẵn.
Khi nhă BT đúc sẵn dùng nút cứng, để kết cấu cĩ thể tự giằng; vị trí mối nối giữa câc cấu kiện đúc sẵn được bố trí trânh cho giao giữa dầm vă cột.
Chuyín đề Khơng gian nhịp lớn Trang 63 5.4 Mối nối:
a. Môi nôi khođ:
- Hàn các chi tiêt thép đaịt sẵn (thép I, C,L, thép tâm) vào côt thép chịu lực của câu kieơn hoaịc chođn vào BT nhờ các thanh neo.
- Mọi nội lực(kéo, nén, caĩt...) đeău được truyeăn qua các chi tiêt. - Ưu đieơm: chịu lực ngay sau khi hàn laĩp ghép tiêp câu kieơn khác. - Nhược đieơm: chi phí thép cao, đòi hỏi tay ngheă cođng nhađn cao.
b. Môi nôi ướt:
- Đaịt côt thép lieđn kêt các côt thép chịu lực của các câu kieơn roăi đoơ