Tác giả: Hồ Việt Hùng
Bài viết này đề cập đến các đặc trưng cường độ của bê tông được sử dụng trong tiêu chuẩn Việt Nam và các hệ thống tiêu chuẩn khác.
9.1. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 9.2. CẤP ĐỘ BỀN
Cấp độ bền chịu nén của bê tông: Ký hiệu bằng chữ B, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95% xác định trên các mẫu
Author: Nguyễn Đức Hóa
Mobile: 0906 121 726 41
lập phương kích thước tiêu chuẩn (150mm x 150mm x 150mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày.
Cấp độ bền là khái niệm chủ yếu dùng để phân loại bê tông được sử dụng trong tiêu chuẩn TCXDVN 356:2005, thay thế cho tên gọi Mác. Bê tông theo TCXDVN 356:2005 có các cấp độ bền sau: B5; B7.5; B10; B12.5; B15; B20; B25; B30; B35; B40; B45; B50; B55; B60.
9.3. MÁC BÊ TÔNG
Mác bê tông theo cường độ chịu nén: Ký hiệu bằng chữ M, là cường độ của bê tông, lấy bằng giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị kG/cm2 xác định trên mãu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150mm x 150mm x 150mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày.
Mác là khái niệm chủ yếu dùng để phân loại bê tông được sử dụng trong tiêu chuẩn TCVN 5574:1991. Bê tông theo TCVN 5574:1991 có các mác sau: M100; M150; M200; M250; M300; M350; M400; M450; M500; M600.
9.4. TƢƠNG QUAN GIỮA CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG
Tương quan giữa cấp độ bền B và mác M là: B = αb.βb.M
Trong đó:
αb - hệ số đổi đơn vị từ kG/cm2 sang MPa; αb = 1/9,81 ≈ 0,1
βb - hệ số tương quan giữa cường độ đặc trưng và cường độ trung bình mẫu. Với σ = 0,135 thì βb = 0,778
9.5. CƢỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
9.6. Giá trị trung bình của cƣờng độ chịu nén: Rtb
Gọi tắt là cường độ trung bình. Đó là giá trị trung bình số học của cường độ một số mẫu thử: Rtb = ∑Ri/n
Trong đó:
Ri - cường độ mẫu thử thứ i n - Số mẫu thử
9.7. Giá trị đặc trƣng của cƣờng độ: Rc
Gọi tắt là cường độ đặc trưng. Đó là giá trị cường độ được lấy với xác suất đảm bảo 95% Rc = Rtb.(1 - S.σ) = βb.Rtb
Giáo trình thiết kế kết cấu
Author: Nguyễn Đức Hóa
Mobile: 0906 121 726 42
βb - hệ số đồng chất của bê tông (hệ số tương quan giữa Rc và Rtb)
σ - hệ số biến động cường độ các mẫu thử, xác định theo tính toán thống kê, σ = [√{∑(Ri - Rtb)2}/{n - 1}]/Rtb
S - hệ số, phụ thuộc và xác suất đảm bảo. Với xác suất 95% có S = 1,64 TCXDVN 356:2005 sử dụng σ = 0,135
9.8. Giá trị tiêu chuẩn của cƣờng độ chịu nén: Rbn
Gọi tắt là cường độ tiêu chuẩn về chịu nén.
Khi thí nghiệm mẫu thử khối vuông thường đạt được cường độ cao hơn so với bê tông ở trong kết cấu thực. Đó là vì ảnh hưởng của một số yêu tố như ma sát giữa bàn máy nén và mẫu, kích thước mẫu, tốc độ gia tải ... Để kể đến điều này người ta xác định cường độ tiêu chuẩn như sau:
Rbn = θkc.Rc
Trong đó θkc là hệ số kết cấu, chuyển đổi cường độ của mẫu thử sang cường độ bê tông của kết cấu. Thông thường θkc = 0,7 → 0,75
Khi thí nghiệm nếu dùng mẫu lăng trụ có chiều cao bằng 4 cạnh đáy thì thu được cường độ gần giống như cường độ của bê tông trong kết cấu thực. Vì vậy, cường độ của bê tông (trung bình hoặc đặc trưng) được nhân với θkc cũng thường được gọi là cường độ lăng trụ.
9.9. Giá trị tính toán của cƣờng độ chịu nén: Rb
Đó là giá trị được dùng để tính toán theo trạng thái giới hạn, được gọi tắt là cường độ tính toán. Nó được xác định với một mức độ an toán và kể đến các điều kiện làm việc.
Cường độ tính toán gốc Rb được xác định theo công thức: Rb = Rbn/kb
Trong đó kb là hệ số độ tin cậy (hệ số an toàn), kb = 1,3.
Trong những trường hợp cần xét đến điều kiện làm việc của bê tông thì cần nhân Rb với hệ số điều kiện làm việc γb
Bảng cường độ tính toán của bê tông theo TCXDVN 356:2005
Cấp độ bền B15 B20 B25 B30 B35 B40
Rb (MPa) 8,5 11,5 14,5 17 19,5 22
Rbt (MPa) 0,75 0,9 1,05 1,2 1,3 1,4
Eb (MPa) 23000 27000 30000 32500 34500 36000
Author: Nguyễn Đức Hóa
Mobile: 0906 121 726 43
Bê tông theo tiêu chuấn BS8110 được ký hiệu theo cấp độ bền, ví dụ cấp độ bền C30, trong đó 30 là cường độ đặc trưng tính theo đơn vị MPa. Khái niệm cấp độ bền của BS8110 tương đồng với khái niệm cấp độ bền của TCXDVN 356:2005 ngoại trừ việc sử dụng ký hiệu C thay cho ký hiệu B
Cường độ đặc trưng fcu: là cường độ của mẫu thử lập phương (kích thước 150mm x 150mm x 150mm) ở tuổi 28 ngày với xác suất đảm bảo 95%.
Trong các quy trình tính toán của BS8110, cường độ bê tông sử dụng trong tính toán được nhân với hệ số quy đổi (sang cường độ cho cấu kiện chịu uốn = 0,67) và chia cho hệ số điều kiện làm việc γm = 1,5; cường độ sử dụng trong tính toán thường được lấy bằng: 0,45.fcu
TIÊU CHUẨN EUROCODE 2
Bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode 2 được ký hiệu theo cấp độ bền của mẫu trụ và mẫu lập phương tương ứng, ví dụ C20/25, trong đó 20 là cường độ đặc trưng của mẫu trụ fck và 25 là cường độ đặc trưng của mẫu lập phương fck,cube, fck và fck,cube tính theo đơn vị MPa
Giá trị cường độ đặc trưng của mẫu thử lập phương fck,cube tương ứng bằng giá trị cường độ đặc trưng fcu theo tiêu chuẩn BS 8110 và cường độ đặc trưng Rc (tương ứng là cấp độ bền) theo TCXDVN 356:2005
9.10. Tài liệu tham khảo
[1]. TCXDVN 356:2005. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.
[2]. Nguyễn Đình Cống. Tính toán thực hành cấu kiện bê tông cốt thép (Tập 1). Nhà xuất bản xây dựng.
[3]. BS 8110-1997. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép (Bản dịch tiếng Việt). Nhà xuất bản xây dựng.