Giáo trình Bê tông cốt thép (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Bê tông cốt thép (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - Cao đẳng) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được trình tự, yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thiết kế, các qui định chung của các cấu kiện BTCT trong công trình.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Bê tông cốt thép (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƢỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: BÊ TÔNG CỐT THÉP NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ:CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 511/QĐ-CĐCĐ-ĐT ngày 24 tháng 12 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2020
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Bê tông cốt thép được Tổ bộ môn xây dựng của Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp thực hiện với mục đích sử dụng cho công tác đào tạo của Nhà trường. Giáo trình này là một phần kiến thức không thể thiếu đối với việc giảng dạy và học tập nghề Kỹ thuật xây dựng. Nội dung của giáo trình bao gồm những kiến thức cơ bản, dễ hiểu về vật liệu bê tong và bê tong cốt thép xây dựng giúp người học tiếp thu tốt và phát triển kiến thức phù hợp với các môn học và mô đun chuyên ngành. Tổ biên soạn xin chân thành cảm ơn các giảng viên, doanh nghiệp và các nhà chuyên môn đã có các ý kiến đóng góp.Qua đó giúp Tổ biên soạn hoàn thiện giáo trình một cách tốt nhất. Đồng Tháp, ngày 20 tháng 12 năm 2020 Ngƣời biên soạn Lê Minh Giang 1
MỤC LỤC  LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ VẬT LIỆU BT, .............................. 5 CỐT THÉP VÀ VẬT LIỆU BTCT ................................................................... 5 1.1. Khái niệm: ..................................................................................................... 5 1.2. Sự làm việc chung giửa bê tông và cốt thép: ............................................. 6 1.3. Ƣu nhƣợc điểm của bê tông cốt thép: ........................................................ 6 1.4. Sơ lƣợc về sự ra đời của bê tông. ................................................................ 6 1.5. Các tiêu chuẩn xây dựng liên quan đến công tác thiết kế và thi công kết cấu BTCT: ............................................................................................................ 7 CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG, ................ 8 BÊ TÔNG CỐT THÉP ....................................................................................... 8 1.1. Bê tông:.......................................................................................................... 8 1.2. Cốt thép: ...................................................................................................... 12 1.3. Cấu kiện bê tông cốt thép. ......................................................................... 13 CHƢƠNG 3: NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT .. 15 1.1. Khái niệm: ................................................................................................... 15 1.2. Xác định tải trọng và tác động:................................................................. 15 1.3. Các phƣơng pháp tính toán kết cấu BTCT: ............................................ 16 1.4. Nguyên lý cấu tạo cốt thép: ....................................................................... 17 1.5. Lớp Bê tông bảo vệ cốt thép: ..................................................................... 19 1.6. Khoảng cách tối thiểu giửa các thanh cốt thép: ký hiệu “ t ”: .............. 21 CHƢƠNG 4: NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT.. 24 1.1. Sự làm việc của dầm khi chịu uốn: dầm, dầm sàn, đà kiềng. ................ 24 1.2. Một số qui định khi thiết kế dầm, dầm sàn, đà kiềng: ........................... 25 1.3. Thép trong dầm: ......................................................................................... 27 CHƢƠNG 5: CẤU KIỆN CHỊU UỐN CẦU THANG .................................. 31 1.1. Khái niệm: ................................................................................................... 31 1.2.Phân loại: ..................................................................................................... 31 1.3. Cấu tạo cầu thang: ..................................................................................... 32 1.4. Một số qui định khi thiết kế cầu thang: ................................................... 32 1.5. Thuyết minh tính toán và thiết kế cầu thang: ......................................... 33 2
CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN CẤU KIỆN SÀN BTCT .................................... 36 1.1. Khái niệm: ................................................................................................... 36 1.2. Phân loại sàn:.............................................................................................. 36 1.3. Cách nhận biết bản Sàn chịu lực 1 phƣơng và sàn 2 phƣơng: .............. 37 1.4. Một số qui định về cấu tạo sàn: ................................................................ 37 1.5. Bài tập minh họa ........................................................................................ 40 CHƢƠNG 7: TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU NÉN CỘT BTCT ............... 46 1.1. Một số qui định khi thiết kế cấu kiện chịu nén: ...................................... 46 1.2. Cốt thép trong cột: gốm 2 loại................................................................... 47 1.3. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm: ................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 51 3
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Bê Tông Cốt Thép Mã môn học: MH15 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí môn học: môn Bê tông cốt thép (BTCT) là một trong các môn chuyên ngành chính, được bố trí học trước các môn học chuyên môn nghề như xây gạch, trát láng, lát ốp. - Tính chất môn học: là môn học lý thuyết cơ sở bắt buộc. Môn BTCT là môn học làm cơ sở giúp cho sinh viên tìm hiểu về cấu tạo cấu kiện, cách xác định tải trọng nội lực tác dụng vào cấu kiện công trình như thế nào. - Ý nghĩa và vai trò của môn học: Vật liệu bê tông là vật liệu khá phổ biến hầu hết ở mọi địa phương và được sử dụng 1 cách rộng rải trong hầu hết những cấu kiện công trình xây dựng. Cấu kiện làm từ vật liệu bê tông cốt thép có khả năng chịu tải rất tốt và tạo nên sự bền vững ổn định cho công trình xây dựng theo thời gian. Chính vì vậy sự am hiểu về vật liệu và cấu kiện BTCT là rất quan trọng cần được tìm hiểu và đầu tư học hỏi nhiều và liên tục. Bên cạnh đó môn học BTCT này còn giúp cho người học hiểu về quá trình chế tạo bê tông, qui trình trộn và đổ bê tông. Hiểu và tính toán thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén, chịu uốn. Mục tiêu của môn học: - Về kiến thức: + Trình bày được trình tự, yêu cầu kỹ thuật, phương pháp thiết kế, các qui định chung của các cấu kiện BTCT trong công trình. - Về kỹ năng: + Hiểu được tính chất vật liệu BTCT và phương pháp thiết kế cấu kiện BTCT. Đánh giá, xác định được khả năng chịu lực của cấu kiện BTCT. + Nêu được cấu tạo bố trí thép và xác định nội lực tất cả các cấu kiện chịu uốn và chịu nén như đà, dầm, dầm sàn, đà kiềng, sàn, cầu thang. - Thái độ: Hợp tác tốt với người cùng làm, cẩn thận để đảm bảo an toàn cho người và công trình. Tạo thái độ, tác phong nghiêm túc và cẩn thận trong quá trình thiết kế kết cấu. Có trách nhiệm trong công việc. Nội dung của môn học: 4
CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ VẬT LIỆU BT, CỐT THÉP VÀ VẬT LIỆU BTCT Mã chƣơng:MH15 -01 Giới thiệu: Bài học này cung cấp kiến thức về vật liệu trong ngành xây dựng như vật liệu bê tông (BT), vật liệu bê tông cốt thép (BTCT) và tính chất của từng loại vật liệu. Giúp cho người học dần tiếp cận đến nhựng loại vật liệu mang tính chất đặc trưng trong ngành xây dựng. Mục tiêu: - Kiến thức: + Trình bày được cấu tạo và tác dụng của vật liệu bê tông và bê tông cốt thép - Kỹ năng: + Phân biệt được bê tông và bê tông không cốt thép. + Phân tích được ưu, nhược điểm của bê tông cốt thép. + Nắm được các tiêu chuẩn hiện hành trong ngành xây dựng - Thái độ: + Nghiêm túc, cẩn thận, chu đáo. Nội dung chính: 1.1. Khái niệm: - Bê tông là loại vật liệu có khả năng chịu nén tương đối tốt, nhưng khả năng chịu kéo rất kém. - Thép là loại vật liệu có khả năng chịu kéo tốt và chịu nén rất tốt và tương đương nhau. - Để phát huy khả năng chịu kéo và chịu nén tốt đồng thời khắc phục nhược điểm chịu kéo kém của bê tông, bằng cách đưa cốt thép vào trong bê tông thì khả năng chịu lực của vật liệu mới này được tăng lên nhiều lần so với bê tông không cốt thép (tăng từ 10 đến 20 lần). Vật liệu mới này gọi là bê tông cốt thép. - Với cấu kiện bê tông cốt thép chịu uốn (đà, dầm, sàn): thì cốt thép được đặt ở vùng chịu kéo để tham gia chịu ứng suất kéo. - Với cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén (cột): thì cốt thép được đặt chung quanh tiết diện để tăng khả năng chịu nén cho bê tông từ đó có thể giảm bớt kích thước tiết diện. 5
- Cách đặt cốt thép như vậy gọi là tính toán và đặt cốt thép đơn. 1.2. Sự làm việc chung giửa bê tông và cốt thép: Bê tông và cốt thép có thể làm việc chung được là vì: - Khi bê tông cứng xong bê tông và cốt thép dính chặt với nhau nên có thể truyền lực cho nhau cùng chịu. - Giửa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hóa học gây hại nhau, mà ngược lại bê tông là lớp áo bảo vệ cho cốt thép tránh tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài. - Bê tông và cốt thép có hệ số giản nở do nhiệ độ gần như nhau (thép  0.000012 btong  0.00001 0.000015 , , ) do vậy khi nhiệt độ thay đổi trong phạm vi thông thường dưới 100độ C sẽ không làm phá hỏng lực dính của chúng. 1.3. Ƣu nhƣợc điểm của bê tông cốt thép: 1.3.1. Ƣu điểm: - Có khả năng chịu lực tốt hơn kết cấu gỗ và kết cấu gạch đá. Chịu tải trọng rung động và chịu lửa tốt. Có cường độ phát triển trong vòng vài năm đầu tiên. - Có tuổi thọ cao, ít tốn tiền bảo dưỡng và có thể tạo hình theo ý muốn. - Có vật liệu thành phần xi măng, cát, đá khá phổ biến ở mọi địa phương. 1.3.2. Nhƣợc điểm: - Trọng lượng bản thân của kết cấu lớn. - Cách âm và cách nhiệt kém, dễ xuất hiện vết nứt khi chịu tải. - Thi công phải qua nhiếu công đoạn như ván khuôn, cốt thép, đổ bê tông. Nên tốn nhiều thời gian và chịu ảnh hưởng của thời tiết. 1.4. Sơ lƣợc về sự ra đời của bê tông. - Vật liệu bê tông cốt thép ra đời cách nay hơn 150 năm. Từ năm 1849 Lambot ( người Pháp) làm chiếc thuyền bằng lưới thép trát 2 bên là vửa xi măng. Sau đó ngưới ta chế tạo ra các bản sàn, đường ống, bể chứa nước, … bằng bê tông cốt thép. Ban đầu cốt thép được đặt theo cảm tính nằm ở vị trí trục trung 6
hòa trên tiết diện. Đến khoảng năm 1880 kỹ sư koenen (người Đức) là người đầu tiên kiến nghị đặt cốt thép ở vùng bê tông chịu kéo. Sang đầu thế kỹ 20 các nhà nghiên cứu bắt đầu xây dựng phương pháp tính toán kết cấu bê tông cốt thép. Về sau các phương pháp tính toán ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn. - Ở Việt nam bê tông cốt thép được du nhập vào thế kỹ 20, lúc đầu để làm cầu, đập nước, sau đó đến xây dựng nhà cửa. Hiện nay vật liệu bê tông cốt thép vẫn là vật liệu xây dựng chính của nước ta. 1.5. Các tiêu chuẩn xây dựng liên quan đến công tác thiết kế và thi công kết cấu BTCT: - Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN) bao gồm: + TCVN 5547-1991: tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. + TCXDVN 356-2005 thay thế cho tiêu chuẩn này. + TCVN 2737-1995: tiêu chuẩn tải trọng và tác động. + TCVN 4612-1988: tiêu chuẩn qui ước và thể hiện bản vẽ kết cấu BTCT. + TCVN 5572- 1991: tiêu chuẩn bản vẽ thi công. + TCVN 6048-1995: tiêu chuẩn ký hiệu cốt thép. + TCVN 198-1997: tiêu chuẩn thiết kế nhà cao tầng. + TCVN 5898-1995: tiêu chuẩn bảng thống kê thép. +TCVN 1651-1985: tiêu chuẩn cốt thép trong bê tông. - Quy phạm thi công và nghiệm thu kết cấu BT và BTCT (TCVN 4453- 87). 7
CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG, BÊ TÔNG CỐT THÉP Mã chƣơng:MH15 -02 Giới thiệu: Vật liệu bê tông và bê tông cốt thép có tính chất gì và hoạt động như thế nào. Cách pha trộn và tác dụng của từng thành phần vật liệu . Đó là kiến thức mà bài học này cung cấp cho người học. Mục tiêu: - Kiến thức: +Trình bày được cấu tạo và tác dụng của vật liệu bê tông và bê tông cốt thép - Kỹ năng: + Phân biệt được bê tông và bê tông không cốt thép. + Phân tích được ưu, nhược điểm của bê tông cốt thép. + Nắm được các tiêu chuẩn hiện hành trong ngành xây dựng - Thái độ: + Nghiêm túc, cẩn thận, chu đáo. Nội dung chính: 1.1. Bê tông: 1.1.1. Cƣờng độ của mẫu thử bê tông: a. Thí nghiệm xác định cƣờng độ nén của mẫu thử (Bi). - Mẫu thử thí nghiệm cường độ bê tông dạng hình khối lập phương có cạnh a=15cm ( kích thước mẫu 15x15x15 cm) dúng máy nén để nén mẫu. Gọi là Np là lực nén làm mẫu bị phá hoại, diện tích tiết diện mặt chịu nén của mẫu là A = axa (cm2). Ta có cường độ chịu nén của mẫu thử là: Np Bi  (MPa)1MPa=10(kg/cm2) A b. Thí nghiệm xác định cƣờng độ chịu kéo của bê tông. Thường đúc mẫu làm thí nghiệm kéo với kích thước có tiết diện vuông a=10cm. kết quả tính được như sau: 8
Np Bi  (MPa)1MPa=10(kg/cm2) A 1.1.2. Mác bê tông: - Là cường độ chịu nén giới hạn của bê tông được thí nghiệm với mẫu thử tiêu chuẩn kích thước (15x15x15)cm được dưỡng hộ và bảo dưỡng theo điểu kiện tiêu chuẩn. - Mác bê tông hay còn gọi là số hiệu bê tông là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng cơ bản của bê tông theo tiêu chuẩn của người thiết kế. Tùy theo tính chất và nhiệm vụ của kết cấu, người thiết kế cần ghi rõ qui định mác bê tông theo loại cường độ nào: + Mác theo cường độ chịu nén: M200, M250, M300,… + Mác theo cấp độ bền : B15, B20, B25, B30… Nhưng hiện nay cách sử dụng phổ biến nhất là mác theo cường độ. Bảng tra cƣờng độ BT Mác BT theo cường độ M200 M250 M300 M350 Mác BT theo cấp độ bền B15 B20 B22,5 B25 Cường độ chụi nén Rn(Kg/cm2) 90 110 130 150 1.1.3. Thành phần vật liệu cấu tạo bê tông: Gồm 3 thành phần XM+CÁT + ĐÁ - CÁT: là cốt liệu nhỏ dùng để làm bê tông có thể là cát vàng thiên nhiên có kích thước 0,14 đến 5mm. Chất lượng của cát phụ thuộc vào thành phần khoáng, thành phần hạt và hàm lượng tạp chất. - Ảnh hưởng của cát trong chế tạo BT và vửa: cát mịn chứa nhiều tạp chất như bụi, bùn, đất, sét sẽ tạo nên 1 màng mỏng trên bề mặt cốt liệu ngăn cản sự tiếp xúc giửa xi măng và các thành phần cốt liệu sẽ làm giảm sự kết dính và sẽ làm giảm cường độ của vửa và BT. Cát càng mịn sẽ làm tăng lượng nước trộn ảnh hưởng tới thời gian đông kết và tăng khả năng nứt nẻ do co ngót. 9
Không nên sử dụng cát quá mịn để trộn bê tông hoặc cát bị nhiểm bẩn, nhiểm mặn. Nên sử dụng cát vàng, cát hạt to ít nhiểm bẩn để trộn bê tông. Cát có vai trò lấp đầy lổ rổng và bao quanh cho các cốt liệu đá và sỏi. - ĐÁ: là cốt liệu lớn dùng cho bê tông là hỗn hợp các loại cốt liệu có kích thước từ 5 đến 70mm có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong hổn hợp BT thông thường đá chiếm từ 85 đến 90% thể tích khô của BT. Đá ứng dụng cho bê tông thường đá 1x2 còn gọi là đá 20mm được sử dụng nhiều nhất trong các hạng mục BT. - Ảnh hưởng của đá đến cường độ BT: hàm lượng bụi, bùn, đất sét trong đá sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của BT. Đá phải chứa ít hạt có kích thước lớn từ 30mm trở lên chiếm khoảng 15%. Đá dùng cho BT có độ hút nước không vượt quá 10%, đá dùng cho công trình ngầm độ hút nước không vượt quá 5%. Cần nên rửa sạch đá cho các hạng mục quan trọng cần có cường độ cao. - NƯỚC: dùng để trộn BT hoặc vửa có hàm lượng tạp chất vượt quá giới hạn sẽ ảnh hưởng đến quá trình đông kết và giảm độ bền lâu trong quá trình sử dụng. Vì vậy nước đóng vai trò quan trọng. Nước trộn BT và vửa có chất lượng cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Không chứa váng dầu hoặc váng vửa. + Lượng tạp chất hửu cơ lớn hơn 15mg/l + Độ phèn trong nước PH
nay ở VN sử dụng phổ biến là PCB40 do giá thành rẻ và cường độ tương đương PC40 , tuy nhiên PC40 thường phải đặt sản xuất riêng và giá thành cao. 1.1.4. Bảo dƣởng bê tông: tức là việc thực hiện cung cấp nước đấy đủ cho quá trình thủy hóa của xi măng , quá trính đông kết và hóa cứng cho bê tông. Trong điều kiện bình thường ngay sau khi đổ bê tông được 4 giờ nếu trời nắng ta tiến hành che phủ bề mặt để tránh hiện tượng “trắng bề mặt BT” rất ảnh hưởng đến cường độ .Trong 7 ngày đầu tiên phải tưới nước và giử ẩm bằng bao bố thường xuyên. Khoảng 3 giờ thì tưới và giử ẩm 1 lần, ban đêm ít nhất là 2 lần. Sau 7 ngày thì tưới nước và giử ẩm 3 lần 1 ngày. - Tưới nước bằng cách phun mưa không được phun trực tiếp lên bề mặt bê tông mới đông kết. Nước dùng bảo dưỡng bê tông giống như nước đã trộn bê tông. Đối với sàn mái có thể xây be, xây bó để dự trử nước. Trong suốt quá trình bảo dưỡng 28 ngày không để BT bị trắng mặt. - Nếu trời quá nắng, nhiệt độ cao thì dùng vải bố tẩm nước, nilon phủ lên bề mặt để tránh hiện tượng bốc hơi nước quá nhanh gây rạn nứt, vết nứt chân chim bề mặt. Nếu gắp mưa thì che phủ bề mặt bê tông đã đổ. - Đối với bê tông móng và các phần ngầm BT cần được bảo dưỡng thường xuyên cho đến khi lấp đất. 1.1.5. Cƣờng độ BT theo thời gian: - Bê tông được thi công và bảo dưỡng trong điều kiện bình thường, cường độ của nó sẽ tăng theo thời gian được biểu hiện qua đồ thị sau: - Khi thời gian t nhỏ thì cường độ bê tông tăng rất nhanh nhưng sau đó chậm dần và dừng lại sau vài năm. - Khi t>28 ngày thì cường độ bê tông có tăng nhưng không đáng kể. Vì thế có thể xem bê tông đạt 100% cường độ ở tuổi 28 ngày. (B28 là cường độ bê tông). 1.1.6. Vi dụ minh họa: 11
- Hãy xác định cường độ bê tông mác 200 đá 1x2 bê tông sàn ở tuổi bê tông 07 ngày? Bài giải: - Bê tông mác 200 cường độ bê tông 28 ngày Rn=90kg/cm2. Vậy 07 ngày cường độ bê tông là: 7x90/28=22.5 kg/cm2. Bài tập giành cho sinh viên: - Hãy xác định cường độ bê tông mác 250 ở độ tuổ bê tông sàn 10 ngày sau khi đổ bê tông là bao nhiêu. 1.1.7. Biến dạng của bê tông: - Biến dạng của bê tông tương đối phức tạp, trong khi khô cứng BT có biến dạng ban đầu gọi là biến dạng co ngót, quá trình chịu lực phát sinh biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, biến dạng dẻo tăng theo thời gian gọi là hiện tượng từ biến làm ảnh hưởng đến xấu đến trạng thái làm việc của kết cấu. 1.2. Cốt thép: 1.2.1. Các loại cốt thép dùng trong xây dựng là loại thép có cacbon thấp chiếm từ (C=0.003 đến 0.005). - Thép được sản xuất thành thanh có tiết diện tròn trơn, hay tròn gai bên ngoài, nhằm nâng cao độ bền dính bám của thép vào bê tông. 1.2.2. Phân nhóm thép: - Dựa vào tính chất cơ học, cốt thép cán nóng được phân thành 4 nhóm như sau: + Nhóm CI: tiết diện tròn trơn có cường độ: Rs = 2250 kg/cm2. + Nhóm CII: tiết diện tròn có gai xuôi có cường độ: Rs = 2800 kg/cm2. + Nhóm CIII: tiết diện tròn có gai ngược có cường độ: Rs = 3650 kg/cm2. + Nhóm CIV: tiết diện tròn có gai ngược có cường độ: Rs = 5100 kg/cm2. * Lƣu ý: - Nhóm CI chỉ dùng trong lưới thép buộc của kết cấu bản, đan, làm cốt đai đà dầm và làm cốt thép dọc cấu tạo. 12
- Nhóm CII, CIII nên ưu tiên dùng làm thép dọc chịu lực trong các cấu kiện dầm và cột. 1.2.3. Độ dẻo của cốt thép: - Cốt thép có tính dẻo để dể gia công tạo hình, đồng thời tính dẻo ảnh hưởng đến sự làm việc của kết cấu. 1.2.4. Tính hàn đƣợc của cốt thép: - Cốt thép phải hàn được để có thể liên kết với nhau thành khung hoặc lưới thép. 1.3. Cấu kiện bê tông cốt thép. 1.3.1. Lực dính giửa bê tông cà cốt thép. - Lực dính giửa bê tông và cốt thép là nhân tố cơ bản bảo đảm sự làm việc chung giửa bê tông và cốt thép, giúp cho cốt thép và bê tông cùng biến dạng và cùng truyền lực qua lại với nhau. Bê tông và cốt thép làm việc đồng nhất như nhau trong một cấu kiện. - Các nhân tố tạo nên lực dính: - Khi khô cứng bê tông co ngót sẽ ôm chặt lấy cốt thép làm tăng lực dính giửa bê tông và cốt thép. - Do chất keo xi măng có tác dụng như một thứ hố dán cốt thép vào bê tông. - Do bế mặt cốt thép sằn sùi (đối với thép có gai) giúp cho phần bê tông nằm dưới các gai sẽ chống lại sự trượt của cốt thép. 1.3.2. Ứng suất do bê tông co ngót: - Khi đông cứng bê tông co ngót, cốt thép nằm trong bê tông sẽ cản lại sự co ngót đó. Kết quả cốt thép bị bê tông ép vào và ngược lại bê tông bị cốt thép đẩy ngược ra tạo nên ứng suất kéo trong bê tông, nếu ứng suất kéo vượt quá giới hạn chịu kéo của bê tông sẽ làm cho bê tông bị rạn nứt do co ngót ban đầu. 1.3.3. Sự phân phối lại ứng suất do từ biến. - Khi kết cấu bê tông cốt thép chịu tải trọng tác dụng lâu dài bê tông sẽ bị từ biến, lúc đó cốt thép sẽ cản trở sự từ biến của bê tông, kết quả làm cho ứng 13
suất trong cốt thép tăng lên và ứng suất trong bê tông giảm xuống, đó là hiện tượng phân phối lại ứng suất một cách có lợi cho kết cấu BTCT. 1.3.4. Sự hƣ hỏng của BTCT do tác dụng của môi trƣờng: - Khi sử dụng trong môi trường, kết cấu BTCT có thể bị hư hỏng do tác dụng cơ học (sự bào món của nước mưa, do dòng chảy…) sinh học, (rong rêu, hà,…) hóa học (acid, muối, ...). do đó, việc bảo vệ và chống rỉ sét cho cốt thép là yêu cầu cần thiết mà người thiết kế kết cấu phải quan tâm đến, nhất là khi kết cấu làm việc trong môi trường bị xâm thực và có độ ẩm lớn. 14
CHƢƠNG 3: NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT Mã chƣơng: MH15 -03 Giới thiệu: - Việc tính toán thiết kế 1 cấu kiện bê tông cốt thép là công việc chuyên môn rất quan trọng mà người học cần chú ý. - Số liệu và cơ sở để thực hiện việc thiết kế kết cấu cho 1 cấu kiện bê tông cốt thép là công việc mà người thiết kế cần làm. Mục tiêu: - Kiến thức: + Trình bày được các nguyên tắc thiết kế và tính toán kết cấu bê tông cốt thép - Kỹ năng: + Phân biệt được các loại tải trọng trong thiết kế kết cấu BTCT. + Nêu được các phương pháp nối, buột cốt thép. + Nắm được khoảng cách bảo vệ cốt thép. - Thái độ: + Nghiêm túc, cẩn thận, chu đáo. Nội dung chính: 1.1. Khái niệm: - Kết cấu BTCT sau khi thiết kế đưa vào sử dụng phải bảo đảm được độ bền, sự làm việc bình thường (độ ổn định, độ cứng) và có tuổi thọ thích hợp. Chất lượng của kết cấu được quyết định từ khâu thiết kế đến thi công sử dụng và bảo quản. - Nội dung của việc tính toán thiết kế kết cấu bao gồm: chọn sơ đồ tính hơp lí, xác định các tải trọng, giải nội lực cho từng trường hợp tải và tổ hợp tải trọng, tiếp đến là chọn kích thước tiết diện, chọn vật liệu (cấp độ bền của bê tông và nhóm thép) đến tính toán lượng thép và vẽ bản vẽ bố trí thép, cấu tạo thép (dựa theo qui chuẩn xây dựng qui định) thành bộ hồ sơ đầy đủ chi tiết thi công. Nên việc tính toán và cấu tạo cho kết cấu BTCT đều quan trọng như nhau. 1.2. Xác định tải trọng và tác động: - Để xác định tải trọng và tác động vào kết cấu, khi tính toán thiết kế phải dựa vào tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, trong đó tải trọng được chia làm 3 loại: 15
1.2.1. Tải trọng thƣờng xuyên (tĩnh tải): - Là các tải trọng có tác dụng hầu như không thay đổi về phương chiếu, trị số trong suốt quá trình sử dụng kết cấu như trọng lượng bản thân kết cấu, vách ngăn cố định, … 1.2.2. Tải trọng tạm thới (hoạt tải): - Là tải trọng có thể thay đổi về điểm đặt, phương chiều, trị số trong suốt quá trình sử dụng kết cấu như: bàn ghế, vật dụng, ngưới đi lại, tải trọng gió,… 1.2.3. Tải trọng đặc biệt: - Thướng ít khi xảy ra như âm vang của tiếng nổ, động đất, tuyết rơi,… - Ngoài ra khi xét về trị số, tải trọng còn được phân biệt theo 2 trị số là: - Trị số tiêu chuẩn của tải trọng: gọi tắt là tải trọng tiêu chuẩn được qui định ứng với điều kiện sử dụng bình thường, lấy bằng các giá trị thường gặp trong thực tế. - Trị số tính toán: gọi tắt là tải trọng tính toán: được lấy bằng tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số vượt tải n ( hay gọi là hệ số tin cậy) n=1.1 đến 1,3. Hệ số tin cậy là hệ số xét đến những tình huống bất ngờ, đột xuất khách quan mà trong quá trình tính toán người thiết kế chưa lường trước được. + Đối với thép lấy n=1,1. + Đối với vửa trát, láng thực hiện tại công trình lấy n=1,3. + Đối với đất nguyên thổ lấy n=1,1. đất đắp n= 1,15. + Khi tính toán đến độ ổn định, lật, trượt lấy n=0.09. + Khi hoạt tải tiêu chuẩn có P < 20kg/m2 lấy n=1.3, P ˃ 20kg/m2 lấy n=1.2. 1.3. Các phƣơng pháp tính toán kết cấu BTCT: 1.3.1. Trạng thái giới hạn: - Là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không còn thỏa mản các yêu cầu mà người thiết kết cấu đề ra cho nó. Kết cấu BTCT được tính theo 2 nhóm trạng thái giới hạn. 1.3.2. Trạng thái giới hạn 1 (TTGH 1): - Là trạng thái về khả năng chịu lực. 16
- Là trạng thái nhằm bảo đảm cho kết cấu không bị phá hoại, không mất ổn định do tác dụng của tải trọng và bị phá hỏng do mỏi. Tất cả các kết cấu điều tính theo TTGH 1. Điều kiện tính toán T
- Loại thép có được là dựa vào kết quả tính toán từ thuyết minh để đảm bảo tải trọng tác dụng lên cấu kiện được gọi là cốt thép chịu lực. - Loại thép được đặt vào cấu kiện chỉ để cùng với cốt thép chịu lực tạo thành hệ khung, thành lưới hay chỉ để chịu ứng suất phát sinh khi nhiệt độ thay đổi làm cho bê tông bị co ngót hoặc để phân bố ứng suất khi cấu kiện chịu tải tập trung được gọi là cốt thép cấu tạo. - Cốt thép cấu tạo không phải tính toán mà chỉ đặt và bố trí theo qui phạm và qui định cho từng loại cấu kiện. 1.4.3. Nối cốt thép: - Khi thép không đủ chiều dài cần phải nối cốt thép, chọn nơi nối cốt thép là những vị trí phát sinh nội lực nhỏ trên cấu kiện có nghĩa là tại vị trí gối thì không được nối ở gối mà phải nối ở nhịp. Tại vị trí nhịp thì không được nối ở nhịp mà phải nối ở vị trí gối. - Cần bố trí mối nối thép so le nhau. - Tại một vị trí diện tích tiết diện cốt thép dọc chịu lực được nối  50% diện tích toàn bộ cốt thép dọc chịu lực (đối với cốt thép tròn có gai) và phải  25% (đối với thép tròn trơn) - Có 2 cách liện kết cốt thép là liên kết hàn và liên kết buộc. a. Liên kết (nối) buôc: - Áp dụng cho cốt thép có đường kính Ø  32mm, khi nối đặt 2 đầu cốt thép chồng lên nhau 1 đoạn L=(30  35 )Ø rồi dùng dây kẽm (dây dẻo) mềm buộc lại. b. Liên kết hàn: - Chỉ áp dụng đối với cốt thép có đường kính Ø  10mm. 18