intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đồ án môn kết cấu

Chia sẻ: Khong Biet Teo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:162

Thêm vào BST
Báo xấu
144
lượt xem 27
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

- Khái niệm: Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng hỗn hợp do hai vật liệu thành phần có đặc trưng cơ học khác nhau là bê tông và thép cùng phối hợp chịu lực với nhau một cách hợp lý và kinh tế. + Bê tông là một loại đá nhân tạo, thành phần bao gồm cốt liệu ( đá dăm, sỏi, cát) và chất kết dính ( xi măng) , nước và phụ gia (nếu có). Bê tông có đặc điểm là khả năng chịu nén tốt hơn khả năng chịu kéo rất nhiều (10  20 lần)....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn kết cấu

  1. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải MỤC LỤC CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP…………… 5 I.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP……………………… 5 I.1.1. Thực chất của bê tông cốt thép thường (BTCT)…………………………………... 5 I.1.2. Thực chất của bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTƯST). …………………………7 I.2. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU BTCT……………………………….. 8 I.3. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO CỦA KẾT CẤU BTCT……….. 9 I.3.1. Đặc điểm chung về cấu tạo. ………………………………………………………..9 I.3.2. Đặc điểm chế tạo …………………………………………………………………12 CHƯƠNG II : TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU …………………………………..17 II.1. BÊ TÔNG……………………………………………………………………………. 17 II.1.1. Phân loại bê tông…………………………………………………………………17 II.1.1.2. Theo tỷ trọng của bê tông. ……………………………………………………..19 II.1.2. Các tính chất tức thời (ngắn hạn) của bê tông cứng. …………………………….19 II.1.3. Các tính chất dài hạn của bê tông cứng…………………………………………. 22 II. 2. CỐT THÉP………………………………………………………………………….. 27 II.2.1. Cốt thép không dự ứng lực (cốt thép thường) …………………………………...27 II.2.2. Cốt thép dự ứng lực (cốt thép CĐC) …………………………………………….30 CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO TIÊU CHUẨN 22 TCN 272-05 ……33 III.1. Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05……………………. 33 III.1.1. Vài nét về Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18 – 1979………………………… 33 III.1.2. Cơ sở của nội dung Tiêu chuẩn mới 22 TCN 272-05 …………………………..33 III.2. Quan điểm chung về thiết kế………………………………………………………... 34 III.3. Sự phát triển của quá trình thiết kế ………………………………………………….35 III.3.1. Thiết kế theo ứng suất cho phép - ASD (Allowable Stress Design) ……………35 III.3.2.Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng LRFD (Load and Resistance Factors Design) ………………………………………………………………………………….35 III.4. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05……………………. 36 III.4.1. Tổng quát ……………………………………………………………………….36 III.4.2. Các trạng thái giới hạn theo 22 TCN 272-05 …………………………………..38 III.5. Tải trọng và tổ hợp tải trọng ………………………………………………………...41 Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -1-
  2. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải III.5.1. Phân loại các tải trọng ………………………………………………………..41 III.5.2. Các tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng tương ứng…………………………… 42 III.5.3. Hoạt tải xe thiết kế ……………………………………………………………43 III. 6. Kết cấu bê tông cốt thép…………………………………………………………. 46 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KẾT CẤU BTCT THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI…………………………………………… 47 IV.1. TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG. …………………………………………..47 III.1.2. Khống chế biến dạng (A5.7.3.6) ………………………………………………..49 IV.1.3. Phân tích ứng suất trong BT, CT của dầm BTCT thường chịu uốn ở TTGHSD 51 IV.1.4. Các giới hạn ứng suất đối với bê tông………………………………………… .57 IV.2. TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI …………………………………………………...63 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) CHỊU UỐN Ở TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ (TTGHCĐ) …………………………………..64 V.1. QUY ĐỊNH VỀ CẤU TẠO………………………………………………………… 64 V.1.1. Cấu tạo của bản, dầm…………………………………………………………… 64 V.1.2. Chiều cao tối thiểu……………………………………………………………… 66 V.1. 3. Chiều rộng bản cánh hữu hiệu…………………………………………………. 67 V.2. ĐẶC ĐIỂM CHỊU LỰC CỦA DẦM VÀ CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN CHO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ……………………………………………………………67 V.2.1. Đặc điểm chịu lực của dầm……………………………………………………... 67 V.2.2. Các giả thiết cơ bản ……………………………………………………………...69 V.2.3. Các giai đoạn của trạng thái us-bd trên tiết diện thẳng góc của dầm BTCT thường chịu uốn thuần túy ………………………………………………………………………70 V. 3. CÁC GIỚI HẠN VỀ CỐT THÉP…………………………………………………... 72 V.3.1. Tính dẻo và lượng cốt thép chịu kéo tối đa ……………………………………..72 V.3.2. Cốt thép chịu kéo tối thiểu……………………………………………………… 73 V.4. TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT, BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN THUẦN TÚY………………………………………………………………………………………. 74 V.4.1. Tiết diện chữ nhật đặt cốt thép đơn……………………………………………... 74 V.4.2. Mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép kép………………………………………………. 79 V.5. TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN CHỮ T BTCT THƯỜNG CHỊU UỐN THUẦN TÚY…. 85 V.5.1. Trường hợp trục trung hòa đi qua sườn dầm (c > hf) ……………………………86 Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -2-
  3. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải V.5.2. Trường hợp trục trung hòa đi qua cánh dầm (c ≤ hf)…………………………… 87 V.6. TÍNH TOÁN MẶT CẮT BTCT DƯL CHỊU UỐN THUẦN TÚY………………… 91 V.6.1. Trường hợp cốt thép DƯL có dính bám………………………………………… 91 V.6.2. Trường hợp cốt thép DƯL không dính bám……………………………………. 93 V.7. MẤT MÁT DỰ ÚNG LỰC. …………………………………………………………93 V.7.1. Tổng mất mát ứng suất trước…………………………………………………… 93 V.7.2. Các mất mát ứng suất tức thời.............................................................................. 93 V.7.3. Các mất mát ứng suất theo thời gian ……………………………………………95 CHƯƠNGVI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẮT VÀ XOẮN ……………………………..97 VI.1. MÔ HÌNH CHỐNG VÀ GIẰNG (strut and tie models) …………………………..97 VI.1.1. Nguyên lý chung và phạm vi áp dụng …………………………………………97 VI.1.2. Phân chia kết cấu thành các vùng B và D: ……………………………………99 VI.1.3. Một số mô hình tiêu biểu. …………………………………………………….102 VI.1.4. Các bộ phận của mô hình chống và giằng : …………………………………..106 VI.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ, CÁC YÊU CẦU CHUNG ………………….108 VI.2.1. Các phương pháp thiết kế …………………………………………………….108 VI.2.2. Các yêu cầu chung ……………………………………………………………108 VI.3. MÔ HÌNH THIẾT KẾ THEO MẶT CẮT ……………………………………….110 CHƯƠNG VII: CẤU KIỆN CHỊU NÉN ………………………………………………..120 VII.1. KHÁI NIỆM ………………………………………………………………………120 VII.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO …………………………………………………………..120 VII.2.1. Mặt cắt ngang…………………………………………………………………120 VII.2.2. Vật liệu………………………………………………………………………..120 VII.3. PHÂN LOẠI CỘT THEO KHẢ NĂNG CHỊU LỰC……………………………..123 VII.5. KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT NGẮN……………………………………..124 VII.5.1. Cột ngắn chịu nén đúng tâm ………………………………………………….124 VII.5.3. Cột ngắn chịu nén lệch tâm, tiết diện tròn ……………………………………129 VII.6. KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT DÀI (CỘT MẢNH) ………………………130 VII.6.1. Hệ số điều chỉnh chiều dài hữu hiệu K ………………………………………131 VII.6.3. Trình tự tính toán cột mảnh…………………………………………………. 133 Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -3-
  4. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải VI.7. CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO HAI PHƯƠNG………………………… 134 CHƯƠNG VIII:CHI TIẾT CỐT THÉP…………………………………………… 140 VIII.1. CÁC MÓC CỐT THÉP VÀ ĐỘ UỐN CONG……………………………….. 140 VIII.1.1. Móc tiêu chuẩn (hình 7.1) …………………………………………………140 VIII.1.2. Đường kính uốn cong tối thiểu…………………………………………… 140 VIII.2. KHOẢNG CÁCH BẢO VỆ CỐT THÉP. ……………………………………..141 VIII.2.1. Lớp bảo vệ…………………………………………………………………141 VIII.2.3. Khoảng cách tối đa………………………………………………………...145 VIII.3. TRIỂN KHAI CỐT THÉP……………………………………………………..145 VIII.3.1. Triển khai cốt thép chịu kéo……………………………………………….145 Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -4-
  5. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP **************************** I.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP. I.1.1. Thực chất của bê tông cốt thép thường (BTCT). - Khái niệm: Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng hỗn hợp do hai vật liệu thành phần có đặc trưng cơ học khác nhau là bê tông và thép cùng phối hợp chịu lực với nhau một cách hợp lý và kinh tế. + Bê tông là một loại đá nhân tạo, thành phần bao gồm cốt liệu ( đá dăm, sỏi, cát) và chất kết dính ( xi măng) , nước và phụ gia (nếu có). Bê tông có đặc điểm là khả năng chịu nén tốt hơn khả năng chịu kéo rất nhiều (10  20 lần). + Thép là vật liệu có khả năng chịu kéo và chịu nén đều tốt tương đương nhau. - Như vậy, việc sử dụng riêng bê tông để làm các cấu kiện chịu lực có phát sinh ứng suất kéo (cấu kiện chịu kéo, uốn, kéo nén lệch tâm,...) sẽ là không hợp lý. - Để thấy được sự cộng tác chịu lực giữa bê tông và cốt thép ta xem xét hai thí nghiệm sau: P TN1: f cc Vïng chÞu nÐn TTH Vïng chÞu kÐo VÕt nøt th¼ng gãc duy nhÊt f ct Hình 1.1 - Dầm bê tông không cốt thép. + Khi tải trọng P trong hình 1.1 tăng dần thì tại vùng chịu kéo (thớ dưới dầm) vết nứt đầu tiên sẽ xuất hiện tại khu vực giữa dầm (khu vực có M max) khi ứng suất kéo fct  fctu (c = concrete, t = tensile, u = ultimate), trong khi đó thì ứng suất nén ở thớ trên fcc
  6. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải liệu mới là BTCT (bê tông có cốt). Nghiên cứu thêm ta sẽ thấy, nếu lượng cốt thép đặt vào là hợp lý thì thì tình hình phá hoại của dầm sẽ không xảy ra đột ngột nữa (phá hoại dẻo) và khả năng chịu lực của dầm sẽ tăng lên rất nhiều (có thể tới 20 lần). Thật vậy, khi ứng suất kéo lớn nhất trong dầm fct  fctu, thì vết nứt đầu tiên xuất hiện và mở rộng dần. Tại đó toàn bộ lực kéo sẽ do cốt thép chịu. Nếu P tiếp tục tăng, thì các tiết diện gần đó cũng sẽ xảy ra tương tự. Sự phá hoại của dầm sẽ xảy ra khi fst  fstu và fcc  fccu. Như vậy, cường độ của hay khả năng chịu lực của cả bê tông và cốt thép đều được khai thác hết. P TN2: f cc TTH Vïng chÞu nÐn As Vïng chÞu kÐo As f s .As VÕt nøt th¼ng gãc Hình 1.2 - Dầm bê tông cốt thép. - Dầm BTCT khai thác hết khả năng chịu nén tốt của bê tông và khả năng chịu kéo tốt của thép .Nhờ vậy khả năng chịu mô men hay Sức kháng uốn lớn hơn hàng chục lần so với dầm bê tông có cùng kích thước. - Trong cấu kiện BTCT, do cốt thép chịu kéo và nén đều tốt, nên nó còn được đặt vào vùng chịu nén của cấu kiện để gia cường thêm cho bê tông tại vùng đó  cấu kiện sẽ có kích thước giảm đi, chịu lực khi vận chuyển, lắp ráp được tốt hơn,... - Bê tông và thép có thể kết hợp cùng chịu lực với nhau một cách hợp lý như trên là do những yếu tố sau: + Trên bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và thép có lực dính bám khá lớn, lực dính bám này giữ cho cốt thép không bị tuột khỏi bê tông khi chịu kéo, nên lực có thể truyền từ bê tông sang thép và ngược lại. Lực dính bám là yếu tố quan trọng nhất đối với BTCT. Nhờ có lực dính bám mà cường độ của cốt thép mới được khai thác, bề rộng vết nứt trong vùng kéo mới được hạn chế. Do vậy, người ta phải tìm mọi cách để tăng cường lực dính bám giữa bê tông và cốt thép. + Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hoá học nào mà bê tông còn có tác dụng bảo vệ cho cốt thép chống lại các tác dụng trực tiếp của môi trường, của các đám cháy,.... + Hệ số giãn nở dài vì nhiệt của bê tông và cốt thép là xấp xỉ bằng nhau ( bê tông c = 1.10 -5  1,5.10-5/oC, thép s = 1,2.10-5/oC ). Do đó khi nhiệt độ thay đổi trong phạm vi thông Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -6-
  7. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải thường (dưới 100 oC) thì sự giãn dài vì nhiệt của hai vật liệu này không chênh lệch nhau mấy  nội ứng suất phát sinh sẽ không đáng kể. I.1.2. Thực chất của bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTƯST). - Ta thấy, BTCT thường (BTCT không DUL) có nhược điểm lớn là vết nứt xuất hiện sớm  giới hạn chống nứt thấp. + Thực nghiệm cho thấy, khi ứng suất kéo trong cốt thép fst = 20  30MPa thì lớp bê tông bao bọc xung quanh cốt thép đã bắt đầu bị rạn nứt. Khi fct = 180  250MPa thì bề rộng vết nứt khoảng 0,2  0,3mm. Đây cũng là bề rộng vết nứt giới hạn mà các TCTK quy định (quy định này xuất phát từ các yêu cầu như bảo vệ cho cốt thép khỏi bị ăn mòn do nước hoặc hơi nước xâm nhập vào, hoặc do điều kiện tâm lý của người sử dụng,...) + Như vậy, nếu ta sử dụng cốt thép cường độ cao (fpy = 1000  1600MPa) để chế tạo BTCT thường thì sẽ không khai thác hết khả năng chịu lực của nó được, vì giới hạn bề rộng vết nứt cũng chính là giới hạn trị số ứng suất kéo trong cốt thép như ở trên. + Việc tăng cường độ BT hoặc sử dụng cốt thép có đường kính nhỏ cũng phần nào giảm được bề rộng vết nứt, nhưng hiệu quả của nó rất thấp. + Hơn nữa, với những cấu kiện yêu cầu có khả năng chống thấm (chống nứt) thì BTCT thường tỏ ra bất lực. Thực tế cho thấy kết cấu BTCT thường không có khả năng chống nứt hoặc khả năng chống nứt rất hạn chế. - Do vậy, để tăng giới hạn chống nứt cho kết cấu BTCT và sử dụng được hợp lý cốt thép CĐC cũng như bê tông CĐC thì cách tốt nhất là sử dụng BTCT DUL. + Khái niệm kết cấu dự ứng lực: Kết cấu dự ứng lực nói chung là loại kết cấu mà khi chế tạo chúng người ta tạo ra một trạng thái ứng suất ban đầu ngược với trạng thái ứng suất do tải trọng khi sử dụng nhằm, nhằm hạn chế các yếu tố có hại đến tình hình chịu lực của kết cấu do tính chất chịu lực kém của vật liệu sinh ra. + Với bê tông cốt thép, thì chủ yếu người ta tạo ra ứng suất nén trước cho những vùng của tiết diện mà sau này dưới tác dụng của tải trọng khi sử dụng sẽ phát sinh ứng suất kéo. Ứng suất nén trước này có tác dụng làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng khi sử dụng sinh ra. Nhờ vậy mà cấu kiện sẽ không bị nứt hoặc nứt rất nhỏ. Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -7-
  8. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải + Để rõ hơn, ví dụ ta xét một dầm giản đơn BTCT DUL chịu tải trọng như hìnhvẽ: P P ft fc fc fc + = or e N Aps N fc ft ft Do DUL Do P DULHT DULKHT Hình 1.3 - Dầm BTCT ứng suất trước Ta thấy, do sử dụng DUL mà ứng suất kéo trong cấu kiện đã bị triệt tiêu (DUL hoàn toàn) hoặc ứng suất kéo còn rất nhỏ (DUL không hoàn toàn). - Ta có thể tạo ra các trạng thái ứng suất ban đầu khác nhau bằng hai cách: Thay đổi vị trí lực nén trước hoặc thay đổi trị số lực nén trước  Nhờ đó ta có thể thiết kế được kết cấu BTCT DUL một cách hợp lý và đưa đến khả năng tiết kiệm vật liệu nhất. - Ưu điểm của kết cấu BTCT DƯL so với BTCT thường hay tác dụng chính của dự ứng lực như sau: + Nâng cao giới hạn chống nứt, do đó có tính chống thấm cao. + Cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cường độ cao, bê tông cường độ cao dẫn đến giảm giá thành và kích thước cấu kiện. + Độ cứng tăng lên nên độ võng giảm ,vượt được nhịp lớn hơn so với BTCT thường . + Chịu tải đổi dấu tốt hơn nên sức kháng mỏi tốt . + Nhờ có ứng suất trước mà phạm vi sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép, phân đoạn mở rộng ra nhiều. Người ta có thể sử dụng biện pháp ứng lực trước để nối các cấu kiện đúc sẵn của một kết cấu lại với nhau. - Nhược điểm của kết cấu BTCTDƯL so với BTCT thường : + Ứng lực trước không những gây ra ứng suất nén mà còn có thể gây ra ứng suất kéo ở phía đối diện làm cho bê tông có thể bị nứt . + Chế tạo phức tạp hơn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ về kỹ thuật để có thể đạt chất lượng như thiết kế đề ra. I.2. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU BTCT. Tham khảo các tài liệu khác ( Cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn – GS.TS Nguyễn Viết Trung) Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -8-
  9. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải I.3. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO CỦA KẾT CẤU BTCT. I.3.1. Đặc điểm chung về cấu tạo. Trong bê tông cốt thép, giải quyết vấn đề cấu tạo sao cho hợp lý là rất quan trọng. 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 thước tiết diện, hợp lý về việc bố trí cốt thép để có thể đồng thời đáp ứng được sự chịu lực cục bộ của các bộ phận kết cấu chưa được xem xét đầy đủ trong tính toán như tính không liên tục của kết cấu, vị trí đặt tải trọng tập trung,...Giải quyết các liên kết giữa các bộ phận, chọn giải pháp bảo vệ kết cấu chống xâm thực, có thể thi công được (tính khả thi),... a. Kết cấu bê tông cốt thép thường. Cốt thép được đặt vào trong cấu kiện bê tông cốt thép thường bao gồm: cốt thép chịu ứng suất kéo, chịu ứng suất nén, để định vị các cốt thép khác và cốt thép cấu tạo khác. Số lượng cốt thép do tính toán định ra, nhưng nó cũng phải thoả mãn các yêu cầu cấu tạo.  Cốt thép chịu ứng suất kéo do nhiều nguyên nhân gây ra như: Mô men uốn, lực cắt, lực dọc trục, mô men xoắn , tải cục bộ. - Cốt thép chịu kéo do mômen uốn gây ra đó là các cốt thép dọc chủ đặt ở vùng chịu kéo của cấu kiện, chúng được đặt theo biểu đồ M trong cấu kiện và đặt càng xa trục trung hoà càng tốt a) b) w w L L 2 2 wL /2 wL /8 M M Cèt thÐp däc chÞu kÐo do M Cèt thÐp däc chÞu kÐo do M c) w M . Hình 1.4 - Biểu đồ mô men và cách đặt cốt thép Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT -9-
  10. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải - Cốt thép chịu kéo do lực cắt gây ra đó là các cốt thép đai (cốt ngang) hoặc cốt thép xiên, chúng được đặt theo sự xuất hiện của biểu đồ lực cắt V trong cấu kiện. Đối với cấu kiện chịu uốn, ngoài cốt thép dọc chịu kéo, do ảnh hường của lực cắt mà các tiết diện nghiêng gần gối hoặc nơi có ứng suất tập trung sẽ xuất hiện ứng suất kéo chủ lớn  ta phải đặt cốt thép đai hoặc cốt thép xiên để chịu ứng suất kéo này. Cèt thÐp xiªn Cèt thÐp ®ai A Cèt thÐp däc chÞu nÐn A-A A's As Cèt thÐp däc chÞu kÐo A Hình 1.5 - Sơ đồ bố trí cốt thép trong dầm  Cốt thép chịu ứng suất nén: Đó là các cốt dọc chịu nén trong dầm, cột. Các cốt thép này cùng tham gia chịu nén với bê tông.  Cốt thép định vị các cốt thép khác trong thi công.  Cốt thép kiểm soát nứt bề mặt phân bố gần bề mặt cấu kiện làm nhiệm vụ chịu ứng suất do co ngót, thay đổi nhiệt độ, các cốt dọc và cốt thép ngang là một phần của cốt thép kiểm soát nứt bề mặt. Chú ý: + Trong cấu kiện chịu uốn khi chỉ có cốt dọc chịu kéo thì được gọi là tiết diện đặt cốt thép đơn, còn khi có cả cốt thép dọc chịu kéo và cốt dọc chịu nén thì được gọi là tiết diện đặt cốt kép. + Sơ đồ bố trí cốt thép trong cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn, chịu kéo lệch tâm lớn gần giống như trong cấu kiện chịu uốn . - Trong cấu kiện chỉ chịu lực dọc trục trên tiết diện các cốt thép dọc thường được bố trí đối xứng với trục dọc của cấu kiện. - Kích thước tiết diện do tính toán định ra nhưng phải thoả mãn các yêu cầu cấu tạo, kiến trúc, khả năng bố trí cốt thép và kỹ thuật thi công. Ngoài ra cần phải chú ý đến quy định về bề dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép, khoảng cách trống giữa các cốt thép. Các quy định này được quy định trong các tiêu chuẩn ngành. - Hình dạng tiết diện phụ thuộc vào TTUS của tiết diện khi chịu tải trọng: + Trong cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm tiết diện thường có dạng đối xứng như: Vuông, tròn, vành khăn, đa giác,... Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 10 -
  11. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải + Trong cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm tiết diện thường có dạng hình chữ nhật, chữ T, thang, hộp,...(sao cho bê tông được mở rộng thêm ra ở vùng chịu nén để tận dụng tốt khả năng chịu nén tốt của nó hoặc đưa vật liệu ra xa trục trung hòa hơn). b. Kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực - Trong cấu kiện BTCTDƯL cốt thép gồm hai loại: Cốt thép thường (hay cốt thép không kéo căng) và cốt thép Dự ứng lực (cốt thép kéo căng). Cốt thép thường làm nhiệm vụ và được bố trí giống như cấu kiện bê tông cốt thép thường. Cốt thép DƯL có nhiệm vụ tạo ra ứng suất nén trước trong bê tông để làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo sinh ra do tải trọng. Do đó, cốt thép DUL được bố trí theo nguyên tắc sau: + Trong cấu kiện chịu nén đúng tâm, cốt thép kéo căng sẽ là các cốt thép đai. Trong một số trường hợp người ta kéo căng cả cốt thép dọc để chịu tải trọng trong giai đoạn vận chuyển và lắp ráp. + Trong cấu kiện chịu kéo đúng tâm, cốt thép kéo căng sẽ là các cốt thép dọc. + Trong cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm thì cốt thép kép căng bao gồm cả cốt thép dọc và cốt thép đai. - Cốt thép dự ứng lực có thể đặt theo đường thẳng, cong, gãy khúc hoặc kết hợp. Ví dụ: a) b) c) d) Hình 1.6 - Sơ đồ bố trí cốt thép DƯL + Cốt thép đặt theo đường cong phức tạp hơn, nhưng nó có ưu điểm là làm việc thay cho cốt thép xiên làm cho dầm chịu lực cắt tốt hơn. Ngoài ra nó còn tạo ra khoảng cách trống giữa các đầu cốt thép lớn hơn tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí các neo liên kết, và giảm sự tập trung ứng suất tại đầu dầm. - Tại vị trí đầu neo có lực tập trung lớn hoặc cốt thép chỗ uốn cong thường có nội lực tiếp tuyến lớn nên ta cần đặt cốt thép gia cường cho bê tông tại đó hoặc đặt các bản đệm dưới neo. - Cốt thép kéo căng có thể đặt bên trong (DUL trong) hoặc đặt bên ngoài tiết diện (DUL ngoài). Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 11 -
  12. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải B¶n ®Öm èng t¹o lç a) b) c) Neo L­íi thÐp gia c­êng Cèt thÐp DUL ®Æt trong Cèt thÐp DUL ®Æt ngoµi Hình 1.7 - Cách bố trí cốt thép DƯL I.3.2. Đặc điểm chế tạo * Phân loại Kết cấu BTCT theo phương pháp thi công: 1. Kết cấu BTCT toàn khối: Là loại kết cấu BTCT được thi công tại hiện trường theo các bước : + Lắp dựng ván khuôn và cốt thép tại hiện trường; + Đổ bê tông vào trong ván khuôn thành từng lớp và đầm lèn; + Bảo dưỡng bê tông, tháo dỡ ván khuôn và hoàn thiện. Ưu điểm: Kết cấu toàn khối, không có mối nối  các thành phần trong kết cấu cùng làm việc với nhau một cách chặt chẽ. Khuyết điểm: Tốn đà giáo ván khuôn, tốn thời gian chờ bảo dưỡng BT, khó kiểm soát chất lượng do điều kiện làm việc tại hiện trường. 2. Kết cấu BTCT lắp ghép: Là kết cấu BTCT mà phần lớn các cấu kiện được chế tạo sẵn trong nhà máy, sau đó trở ra hiện trường lắp ghép lại với nhau. Ưu điểm: Cơ giới hóa được quá trình sản suất, tận dụng ván khuôn được nhiều lần, thời gian thi công nhanh hơn, kiểm soát được chất lươngj cấu kiện tốt hơn. Khuyết điểm: Xuất hiện nhiều mối nối  kết cấu làm việc không gian hay tổng thể kém hơn. 3.Kết cấu BTCT bán lắp ghép: Là loại kết cấu kết hợp giữa kết cấu đổ toàn khối và lắp ghép. Khi đó, trong nhiều trường hợp ta thường lấy luôn phần lắp ghép làm ván khuôn cho phần đổ tại chỗ. Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 12 -
  13. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải Ví dụ về các loại kết cấu BTCT theo phương pháp thi công: a) Toµn khèi b) L¾p ghÐp c) B¸n l¾p ghÐp Hình 1.8 - Các biện pháp thi công kết cấu BTCT điển hình a. Phân loại Kết cấu BTCT theo trạng thái ứng suất khi chế tạo: 2 loại Bê tông cốt thép thường (kết cấu BTCT): Là loại kết cấu mà khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất. Ngoài nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt, trong BT và CT chỉ xuất hiện ứng suất khi có tải trọng sử dụng tác dụng (kể cả trọng lượng bản thân). Bê tông cốt thép dự ứng lực (bê tông cốt thép ứng suất trước): Là loại kết cấu mà khi chế tạo người ta căng trước cốt thép để tạo ứng suất nén trước cho những vùng của tiết diện mà sau này dưới tác dụng của tải trọng khi sử dụng sẽ phát sinh ứng suất kéo. Ứng suất nén trước này có tác dụng làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng khi sử dụng sinh ra. Nhờ vậy, ta có thể nâng cao khả năng chịu lực, khả năng chống nứt,... của kết cấu. b. Phân loại Kết cấu BTCT DƯL theo phương pháp tạo dự ứng lực: 2 loại  Kết cấu BTCT DƯL thi công kéo trước (phương pháp căng cốt thép trên bệ) B1: Lắp đặt cốt thép CĐC vào ván khuôn và liên kết với bệ kéo đặt biệt; B2: Kéo căng côt thép CĐC đến trị số thiết kế và đổ bê tông cấu kiện; B3: Khi bê tông đã đông cứng đủ cường độ yêu cầu, ta buông cốt thép ra khỏi bệ kéo. Cốt thép sẽ có xu hướng co lại chiều dài ban đầu và do có sự dính bám giữa BT và Ct  tạo lực nén trước vào BT. Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 13 -
  14. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải B1) BÖ kÐo ®Æc biÖt Cèt thÐp C§C Bª t«ng B2) Bª t«ng B3) Hình 1.9 - Sơ đồ phương pháp thi công kéo trước Để tăng thêm dính bám giữa bê tông và cốt thép DƯL người ta thường dùng cốt thép DƯL là cốt thép có gờ, hoặc cốt thép DUL dưới dạng tao, hoặc tạo các mấu neo đặc biệt ở hai đầu. Phạm vi áp dụng: PP này thường dùng khi cốt thép kéo căng đặt theo đường thẳng hơặc gãy khúc và với những cấu kiện nhỏ và vừa. Do đó PP này đặc biệt hiệu quả với các cấu kiện sản xuất hàng loạt trong nhà máy.  Kết cấu BTCT DƯL thi công kéo sau (phương pháp căng cốt thép trên bê tông) B1: Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thường và các ống tạo lỗ (thường làm bằng tôn lượn sóng mạ kẽm). ống tạo lỗ có thể được đặt theo đường thẳng hoặc đường cong tùy thuộc vào mục đích chịu lực của cấu kiện. B2: Đổ BT cấu kiện và bảo dưỡng. B3: Khi bê tông đã đạt đến cường độ yêu cầu, ta luồn cốt thép CĐC vào các lỗ tạo trước, dùng kích kéo căng cốt thép CĐC trên bê tông đến trị số thiết kế. B4: Đóng neo và buông kích, bơm vữa xi măng lấp đầy khoảng tróng giữa cốt thép CĐC và ống tạo lỗ để tạo dính bám giữa BT và CT cũng như chống gỉ cho cốt thép CĐC. Cũng có trường hợp cốt thép CĐC được bảo vệ trong ống tạo lỗ bằng mỡ chống gỉ, trường hợp này được gọi là cấu kiện DƯL không dính bám. Phương pháp này luôn phải có neo, khi kéo căng từ một đầu thì đầu kia gọi là neo chết (neo cố định trước trong bê tông) Phạm vi áp dụng: PP này thường được áp dụng các kết cấu lớn như kết cấu cầu và thi công tại công trường. Ưu điểm của PP là có thể kéo căng cốt thép CĐC theo đường cong của ống tạo lỗ đã đặt trước. Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 14 -
  15. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải èng t¹o lç B1) Bª t«ng B2) Cèt thÐp C§C B3) Cèt thÐp C§C B4) Hình 1.10 - Sơ đồ phương pháp thi công kéo sau Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 15 -
  16. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải Một vài hình ảnh về kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 16 -
  17. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải CHƯƠNG II : TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU ***************************** II.1. BÊ TÔNG. II.1.1. Phân loại bê tông. II.1.1.1. Theo thành phần của bê tông tươi (hỗn hợp bê tông) - Bê tông là một loại đá nhân tạo được tạo thành từ các vật liệu thành phần, bao gồm: đá dăm, sỏi (cốt liệu lớn); cát (cốt liệu nhỏ); xi măng (chất kết dính), nước và phụ gia (nếu có). Các vật liệu này sau khi nhào trộn đều với nhau sẽ đông cứng và có hình dạng theo khuôn đúc. Tỷ lệ của các vật liệu thành phần trong hỗn hợp sẽ có ảnh hưởng đến thuộc tính của bê tông sau khi đông cứng (bê tông). Trong phần lớn các trường hợp, người kỹ sư cầu sẽ chọn cấp bê tông cụ thể từ một loạt hỗn hợp thiết kế thử, trên cơ sở cường độ chịu nén mong muốn ở tuổi 28 ngày, fc . Đặc trưng tiêu biểu đối với các cấp bê tông khác nhau được cho trong bảng 2.1 như sau: Bảng 2.1 - Các đặc trưng trộn của bê tông theo cấp Tỉ lệ Lượng xi Cường độ nước/xi Kích thước cốt liệu Cấp bê măng tối Độ chứa khí chịu nén 28 măng lớn theo AASHTO M43 tông thiểu ngày nhất Kích thước lỗ vuông kg/m3 kg/kg % MPa sàng (mm) - 28 A 362 0,49 25 đến 4,75 28 A (AE) 362 0,45 6,0  1,5 25 đến 4,75 17 B 307 0,58 5,0  1,5 50 đến 4,75 17 B (AE) 307 0,55 - 50 đến 4,75 28 C 390 0,49 7,0  1,5 12,5 đến 4,75 28 C (CE) 390 0,45 - 12,5 đến 4,75 Quy định P 334 0,49 Quy định 25 đến 4,75 hoặc 19 riêng riêng đến 4,75 Quy định S 390 0.58 Quy định 25 đến 4,75 riêng riêng Tỉ trọng 334 Như quy định trong hồ sơ hợp đồng thấp  Cấp bê tông A nói chung được sử dụng đối với tất cả các cấu kiện của kết cấu và đặc biệt đối với bê tông làm việc trong môi trường nước mặn. Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 17 -
  18. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải  Cấp bê tông B được sử dụng trong móng, bệ móng, thân trụ và tường chịu lực.  Cấp bê tông C được sử dụng trong các chi tiết có bề dày dưới 100 mm như tay vịn cầu thang và các bản sàn đặt lưới thép.  Cấp bê tông P được sử dụng khi cường độ được yêu cầu lớn hơn 28 MPa. Đối với bê tông dự ứng lực, phải chú ý rằng, kích thước cốt liệu không được lớn hơn 20 mm.  Bê tông loại S được dùng cho bê tông đổ dưới nước bịt đáy chống thấm nước trong các khung vây. Tỉ lệ nước/xi măng (W/C) theo trọng lượng là thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến cường độ bê tông. Tỉ lệ W/C càng gần mức tối thiểu thì cường độ càng lớn. Hiển nhiên là, đối với một lượng nước đã cho trong hỗn hợp, việc tăng hàm lượng xi măng sẽ làm tăng cường độ bê tông. Đối với mỗi cấp bê tông đều có quy định rõ lượng xi măng tối thiểu tính bằng kG/m3. Khi tăng lượng xi măng trên mức tối thiểu này, có thể tăng lượng nước và vẫn giữ nguyên tỉ lệ W/C. Sự tăng lượng nước có thể không tốt vì lượng nước thừa, không cần thiết cho phản ứng hoá học với xi măng và và làm ướt bề mặt cốt liệu, khi bốc hơi sẽ gây ra hiện tượng co ngót, làm bê tông kém đặc chắc. Do vậy, Tiêu chuẩn quy định lượng xi măng tối đa là 475 kG/m3 để hạn chế lượng nước của hỗn hợp. Bê tông AE (bê tông bọt) phát huy được độ bền lâu dài khi làm việc trong các môi trường lạnh. Bê tông bọt được chế tạo bằng cách thêm vào hỗn hợp một phụ gia dẻo để tạo ra sự phân bố đều các lỗ rỗng rất nhỏ. Sự phân bố đều các lỗ rông nhỏ này trong bê tông tránh hình thành các lỗ rỗng lớn và cắt đứt đường mao dẫn từ mặt ngoài vào cốt thép. Để đạt được chất lượng của bê tông là độ bền lâu dài và chịu lực tốt, cần phải hạn chế hàm lượng nước. Nhưng nước làm tăng độ lưu động của hỗn hợp bê tông, đặc biệt làm cho bê tông đẽ đức trong khuôn. Để cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông mà không phải tăng lượng nước, người ta đưa vào các phụ gia hoá học. Các phụ gia này được gọi là phụ gia giảm nước mạnh (phụ gia siêu dẻo), rất có hiệu quả trong việc cải thiện thuộc tính của cả bê tông ướt và bê tông đã đông rắn. Các phụ gia này phải được sử dụng rất thận trọng và nhất thiết phải có chỉ dẫn của nhà sản xuất vì chúng có thể có những ảnh hưởng không mong muốn như làm rút ngắn thời gian đông kết. Vì vậy trước khi sử dụng cần làm các thí nghiệm để xác minh chất lượng của cả bê tông ướt lẫn bê tông cứng. Trong vài năm gần đây, người ta đã chế tạo được bê tông có cường độ rất cao, cường độ chịu nén có thể tới 200MPa. Mấu chốt của việc đạt cường độ này cũng như độ chắc chắn là đảm bảo cấp phối tốt nhất, sao cho tất cả các lỗ rỗng đều được lấp đầy bằng các hạt mịn cho đến khi không còn lỗ rỗng nữa. Trước đây người ta chỉ chú ý tới cấp phối tốt nhất của cốt liệu Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 18 -
  19. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải lớn và cốt liệu nhỏ là đá và cát. Việc lấp đầy các khe hở giữa các hạt nhỏ có thể là các hạt xi măng Poóc lăng, mà sau này phản ứng với nước sẽ tạo lực dính và gắn kết thành khối. Trong bê tông CĐC và rất cao, người ta còn tiến thêm một bước nữa là chèn thêm vào khe hở giữa các hạt xi măng Poóc lăng. Các loại vật liệu mịn để chèn này có thể là đất Puzolan hạt nhỏ, tro bay, muội silíc,... Chúng có thể thay thế một phần cho XM và vẫn giữ nguyên lượng XM tối thiểu và tỉ lệ W/C. II.1.1.2. Theo tỷ trọng của bê tông. Theo tỷ trọng, bê tông được phân thành - Bê tông tỷ trọng thường: Là BT có tỷ trọng trong khoảng 2150  2500kG/m3. - Bê tông tỷ trọng thấp: Là BT có chứa cấp phối nhẹ và có tỷ trọng khi khô không vượt quá 1925kG/m3. II.1.2. Các tính chất tức thời (ngắn hạn) của bê tông cứng. Các tính chất của bê tông xác định từ thí nghiệm phản ánh sự làm việc ngắn hạn khi chịu tải vì các thí nghiệm này thường được thực hiện trong vòng vài phút, khác với tải trọng tác dụng lên công trình có thể kéo dài hàng tháng, thậm chí hàng năm. Các thuộc tính ngắn hạn này rất hữu dụng trong đánh giá chất lượng của bê tông và sự làm việc chịu lực ngắn hạn như dưới hoạt tải xe cộ, gió, động đất,... Tuy nhiên, những thuộc tính này phải được điều chỉnh khi chúng được sử dụng để đánh giá sự làm việc dưới tải trọng tác dụng kéo dài (thường xuyên) như trọng lượng bản thân của dầm, lớp phủ mặt cầu, lan can,... II.1.2.1. Cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi. - Cường độ chịu nén của bê tông được xác định bằng thí nghiệm nén dọc trục phá hoại mẫu trụ tròn có kích thước (hxd). Ký hiệu cường độ chịu nén của bê tông là fc, ta có: Pmax P fc   max A d 2 / 4 - Cường độ chịu nén của bê tông khi được thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn quy định (tuổi bêtông là 28 ngày; mẫu trụ tròn có kích thước (hxd) = (300x150)mm, bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn (bảo dưỡng ẩm,...); lực nén dọc trục không kiềm chế) được gọi là cường độ chịu nén quy định hay cường độ chịu nén thiết kế của bê tông, ký hiệu là f'c. Bêtông có f'c càng lớn thì chất lượng càng tốt và ngược lại. - Hình 2.1 biểu diễn đường cong ứng suất-biến dạng điển hình của mẫu thử hình trụ khi chịu nén dọc trục không có kiềm chế (không có cản trở biến dạng ngang). Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 19 -
  20. Bộ môn kết cấu Đại học giao thông vận tải Hình 2.1 - Đường cong ứng suất-biến dạng parabol điển hình đối với bê tông chịu nén không có kiềm chế - Biến dạng tại đỉnh ứng suất nén fc là 'c  0,002 và biến dạng có thể lớn nhất cu  0,003. Một quan hệ đơn giản đối với bê tông có cường độ nhỏ hơn 40 MPa được đưa ra dưới một       2  hàm bậc hai như sau: f c  f c  2  c    c   (2.1)    c    c     Trong đó: fc = là cường độ chịu nén tương ứng với độ biến dạng c, fc = là ứng suất lớn nhất từ thí nghiệm khối trụ  = là độ biến dạng ứng với ứng suất fc . c Quy ước dấu ở đây là ứng suất nén và biến dạng nén mang giá trị âm. - Mô đun đàn hồi của bê tông theo TC 05 độ nghiêng của đường thẳng đi từ gốc toạ độ qua điểm của đường cong us-bd có ứng suất bằng 0,4 fc . Khi bê tông có tỷ trọng từ 1440  2500kG/m3, thì Ec có thể được xác định theo công thức sau: Ec  0, 043. c . f c (MPa) 1,5 (2.2) Trong đó: c = Tỷ trọng của bê tông (kG/m3) fc = Cường độ chịu nén quy định của bê tông (MPa). - TC 05 quy định (A5.4.2.1), cường độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày (f'c) tối thiểu là 16 MPa được khuyến cáo đối với tất cả các bộ phận của kết cấu và cường độ chịu nén tối đa Nguyễn Đăng Điềm Bài giảng KCBTCT - 20 -
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
838 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2