Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép 1

Chia sẻ: ViAmman2711 ViAmman2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:177

Thêm vào BST

Báo xấu

180
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép 1 trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm chung về kết cấu bê tông cốt thép, nguyên lí tính toán và cấu tạo, tính toán cấu kiện chịu uốn, cấu kiện chịu nén và kéo, sàn phẳng bê tông cốt thép,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép 1

Bộ Xây Dựng Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 Giáo Trình Kết cấu Bê tông cốt thép 1 Nhóm thực hiện Ths. Chu Thị Lan Anh Ths. Võ Thị Cẩm Giang Ks. Nguyễn Võ Bích Dung Ks. Phạm Hữu Phước Năm 2014
Mục lục 3 Mục Lục Lời Nói Đầu 7 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 8 1.1. Khái niệm 1 chung về................................................................................................................................... kết cấu bê tông cốt thép 8 1.1.1. Đặc điểm chịu lực của bêtông .......................................................................................................................................................... cốt thép 8 1.1.2. Phân loại .......................................................................................................................................................... 9 1.1.2.1.Theo phương pháp thi công ......................................................................................................................................................... 9 1.1.2.2.Theo khối lượng ......................................................................................................................................................... 10 1.1.2.3.Theo trạng thái ứng suất ......................................................................................................................................................... 10 .......................................................................................................................................................... 1.1.3. Ưu nhược điểm của kết cấu bêtông cốt thép 10 1.1.4. Phạm vi áp dụng .......................................................................................................................................................... 11 1.2. Tính năng 2 cơ lý của vật liệu ................................................................................................................................... 11 1.2.1. Bêtông .......................................................................................................................................................... 11 ......................................................................................................................................................... 11 1.2.1.1. Tính chất cơ lý của bêtông 1.2.1.2. Các chỉ tiêu cơ bản của......................................................................................................................................................... bêtông 11 ......................................................................................................................................................... 1.2.1.3. Cường độ chịu nén của mẫu thử hình lập phương 11 ......................................................................................................................................................... 1.2.1.4. Cường độ chịu nén khối lăng trụ 13 ......................................................................................................................................................... 1.2.1.5. Cường độ chịu kéo của mẫu thử 14 ......................................................................................................................................................... 1.2.1.6. Cấp độ bền chịu nén (kéo) của bêtông 14 ......................................................................................................................................................... 1.2.1.7. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bêtông 15 1.2.1.8. Cường độ của bêtông ......................................................................................................................................................... 16 1.2.1.8.1. Cường độ tiêu chuẩn của bêtông ......................................................................................................................................... 16 1.2.1.8.2. Cường độ tính toán của ......................................................................................................................................... bêtông 17 1.2.2. Biến dạng của bêtông .......................................................................................................................................................... 19 1.2.2.1. Biến dạng do tải trọng ......................................................................................................................................................... 19 1.2.2.1.1. Biến dạng do tải trọng ngắn ......................................................................................................................................... hạn 20 1.2.2.1.2. Biến dạng do tải trọng lặp ......................................................................................................................................... 20 ......................................................................................................................................... 1.2.2.1.3. Biến dạng do tải trọng dài hạn _ từ biến 21 1.2.2.2. Biến dạng do co ngót ......................................................................................................................................................... 22 1.2.2.3. Biến dạng do nhiệt độ ......................................................................................................................................................... 23 1.2.2.4. Môđun đàn hồi ......................................................................................................................................................... 23 1.2.3. Cốt thép .......................................................................................................................................................... 25 ......................................................................................................................................................... 1.2.3.1. Tính chất cơ học của thép 25 1.2.3.2. Cường độ tiêu chuẩn ......................................................................................................................................................... của cốt thép Rsn 26 ......................................................................................................................................................... 1.2.3.3. Cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép 28 ......................................................................................................................................................... 1.2.3.4. Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép 31 ......................................................................................................................................................... 1.2.3.5. Mođun đàn hồi của cốt thép Es 31 1.2.4. Bêtông cốt thép .......................................................................................................................................................... 32 ......................................................................................................................................................... 1.2.4.1. Lực dính giữa bê tông và cốt thép 32 1.2.4.1.1. Xác định Lực dính ......................................................................................................................................... 32 1.2.4.1.2. Các nhân tố tạo nên Lực......................................................................................................................................... dính bám 33 1.2.4.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng lực dính ......................................................................................................................................... 33 1.2.4.2. Ảnh hưởng của cốt thép đến sự co ngót và từ biến của bêtông ......................................................................................................................................................... 33 1.2.4.3. Sự làm việc chung của ......................................................................................................................................................... bêtông cốt thép 33 1.2.4.3.1. Sự phá hoại do chịu lực ......................................................................................................................................... 34 1.2.4.3.2. Sự hư hỏng do tác dụng ......................................................................................................................................... của môi trường 34 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÍ TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO 34 © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 3
4 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 2.1. Khái niệm 1 chung ................................................................................................................................... 34 2.2. Các giai 2 đoạn của................................................................................................................................... trạng thái ứng suất biến dạng của cấu kiện chịu uốn 35 2.3. Các phương 3 pháp................................................................................................................................... tính toán cấu kiện btct 39 2.3.1. Tính toán theo ứng suất cho .......................................................................................................................................................... phép 39 2.3.2. Tính toán theo các trạng .......................................................................................................................................................... thái giới hạn 39 2.4. Nguyên4 lý cấu tạo................................................................................................................................... cốt thép 40 2.5. Phân 5loại cốt thép................................................................................................................................... 41 2.5.1. Nối cốt thép .......................................................................................................................................................... 42 2.5.2. Neo cốt thép .......................................................................................................................................................... 42 2.6. Lớp bêtông 6 bảo vệ cốt thép ................................................................................................................................... 44 2.7. Khoảng 7 cách giữa................................................................................................................................... các cốt thép 45 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN 46 3.1. Đặc điểm 1 cấu tạo ................................................................................................................................... của điều kiện chịu uốn 46 3.1.1. Cấu tạo của bản .......................................................................................................................................................... 47 3.1.1.1. Kích thước của bản ......................................................................................................................................................... 47 3.1.1.2. Cốt thép trong bản ......................................................................................................................................................... 48 3.1.2. Cấu tạo của dầm .......................................................................................................................................................... 50 3.1.2.1. Kích thước tiết diện ......................................................................................................................................................... 50 3.1.2.2. Cốt thép trong dầm ......................................................................................................................................................... 50 3.2. Tính toán 2 cấu kiện................................................................................................................................... chịu uốn theo cường độ trên tiết diện thẳng góc 52 3.2.1. Cấu kiện có tiết diện chữ.......................................................................................................................................................... nhật cốt đơn 52 3.2.1.1. Giả thuyết tính toán ......................................................................................................................................................... 52 3.2.1.2. Sơ đồ ứng suất của tiết ......................................................................................................................................................... diện 53 3.2.1.3. Các phương trình cân bằng ......................................................................................................................................................... 53 3.2.1.4. Công thức tính toán ......................................................................................................................................................... 54 3.2.1.5. Điều kiện hạn chế ......................................................................................................................................................... 54 3.2.1.6. Các loại bài toán ......................................................................................................................................................... 55 .......................................................................................................................................................... 3.2.2. Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt kép 58 3.2.2.1. Giả thuyết tính toán ......................................................................................................................................................... 59 3.2.2.2. Sơ đồ ứng suất của tiết ......................................................................................................................................................... diện 59 3.2.2.3. Các phương trình cân bằng ......................................................................................................................................................... 59 3.2.2.4. Công thức tính toán ......................................................................................................................................................... 60 3.2.2.5. Điều kiện hạn chế ......................................................................................................................................................... 60 3.2.2.6. Các loại bài toán ......................................................................................................................................................... 61 3.2.3. Cấu kiện có tiết diện chữ T .......................................................................................................................................................... 64 ......................................................................................................................................................... 3.2.3.1. Khái niệm chung, đặc điểm cấu tạo 64 3.2.3.2. Vị trí trục trung hòa ......................................................................................................................................................... 66 3.2.3.3. Tính toán dầm tiết diện ......................................................................................................................................................... T 67 3.2.3.4. Các loại bài toán ......................................................................................................................................................... 69 3.3. Tính toán 3 về cường độ trên tiết diện nghiêng ................................................................................................................................... 74 3.3.1 Sự phá hoại theo tiết diện.......................................................................................................................................................... nghiêng 74 .......................................................................................................................................................... 3.3.2. Điều kiện tính toán tiết diện nghiêng 76 .......................................................................................................................................................... 3.3.3. Các phương trình cân bằng trên tiết diện nghiêng 78 .......................................................................................................................................................... 3.3.4. Tính toán cốt đai (khi không đặt cốt xiên) 79 ......................................................................................................................................................... 3.3.4.1. Xác định tiết diện nghiêng nguy hiểm nhất. 79 3.3.4.2. Tính khoảng cách cốt ......................................................................................................................................................... đai (bước đai). 80 3.3.4.3. Bài toán ......................................................................................................................................................... 83 .......................................................................................................................................................... 3.3.5. Tính toán cốt xiên (sau khi đã đặt cốt đai) 84 ......................................................................................................................................................... 3.3.5.1. Xác định đoạn dầm cần đặt cốt xiên. 85 © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
Mục lục 5 3.3.5.2. Bố trí các lớp cốt xiên.......................................................................................................................................................... 85 ......................................................................................................................................................... 86 3.3.5.3. Diện tích các lớp cốt xiên. 3.3.5.4. Bài toán ......................................................................................................................................................... 87 .......................................................................................................................................................... 3.3.6. Các biện pháp cấu tạo để bảo đảm khả năng chịu mômen của tiết diện nghiêng 88 CHƯƠNG 4: CẤU KIỆN CHỊU NÉN & KÉO 89 4.1.Tính toán 1 cấu kiện................................................................................................................................... chịu nén theo điều kiện cường độ 89 4.1.1. Khái niệm chung - Đặc điểm .......................................................................................................................................................... cấu tạo 89 4.1.1.1 Tiết diện ngang của cấu kiện ......................................................................................................................................................... 90 4.1.1.2.Cấu tạo cốt thép ......................................................................................................................................................... 92 .......................................................................................................................................................... 4.1.2. Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm 95 .......................................................................................................................................................... 4.1.3. Sự làm việc của cấu kiện chịu nén lệch tâm 97 .......................................................................................................................................................... 4.1.4. Tính toán cấu kiện chịu nén lệch tâm tiết diện chữ nhật 101 4.1.4.1. Trường hợp lệch tâm......................................................................................................................................................... lớn 102 4.1.4.2. Trường hợp lệch tâm bé ......................................................................................................................................................... 103 4.1.4.3. Các dạng bài toán ......................................................................................................................................................... 105 4.2. Tính toán 2 cấu kiện chịu kéo theo điều kiện cường độ ................................................................................................................................... 111 4.2.1. Khái niệm chung .......................................................................................................................................................... 111 .......................................................................................................................................................... 4.2.2. Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm 113 .......................................................................................................................................................... 4.2.3. Tính toán cấu kiện chịu kéo lệch tâm 115 .......................................................................................................................................................... 4.2.4. Kiểm tra khả năng chịu cắt 119 CHƯƠNG 5: SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP 120 5.1. Giới thiệu 1 chung................................................................................................................................... 120 5.1.1. Đặc điểm .......................................................................................................................................................... 120 5.1.2. Phân loại .......................................................................................................................................................... 120 5.1.2.1. Theo phương pháp thi ......................................................................................................................................................... công 120 5.1.2.2. Theo sơ đồ kết cấu ......................................................................................................................................................... 120 .......................................................................................................................................................... 5.1.3. Phân biệt bản loại dầm và bản kê 4 cạnh 121 5.2. Sàn sườn 2 toàn khối có bản loại dầm ................................................................................................................................... 122 5.2.1. Sơ đồ kết cấu .......................................................................................................................................................... 122 5.2.2. Tính nội lực sàn .......................................................................................................................................................... 125 5.2.2.1.Tính bản theo sơ đồ dẻo ......................................................................................................................................................... 125 5.2.2.2.Tính dầm phụ theo sơ......................................................................................................................................................... đồ dẻo 127 5.2.2.3. Tính dầm chính theo ......................................................................................................................................................... sơ đồ đàn hồi 132 5.2.3. Tính cốt thép .......................................................................................................................................................... 136 5.2.3.1. Tính cốt thép bản ......................................................................................................................................................... 136 5.2.3.2. Tính cốt thép dầm ......................................................................................................................................................... 136 5.2.3.3. Bố trí cốt thép bản ......................................................................................................................................................... 139 5.2.3.4. Bố trí cốt thép dầm ......................................................................................................................................................... 142 5.3. Sàn sườn 3 toàn khối có bản kê bốn cạnh ................................................................................................................................... 146 5.3.1. Khái niệm .......................................................................................................................................................... 146 5.3.2. Đặc điểm cấu tạo của bản .......................................................................................................................................................... kê 147 5.3.2.1. Kích thước bản ......................................................................................................................................................... 147 ......................................................................................................................................................... 5.3.2.2. Bố trí cốt thép trong bản kê bốn cạnh 147 5.3.3. Tính toán bản kê bốn cạnh .......................................................................................................................................................... 148 5.3.3.1. Tính theo sơ đồ đàn hồi......................................................................................................................................................... 148 ......................................................................................................................................................... 5.3.3.2. Tính bản theo sơ đồ khớp dẻo 152 5.3.4. Dầm của sàn có bản kê .......................................................................................................................................................... bốn cạnh 154 5.3.4.1. Tính dầm trục B theo......................................................................................................................................................... sơ đồ đàn hồi 155 5.3.4.2. Tính dầm trục B theo......................................................................................................................................................... sơ đồ dẻo 159 5.3.4.3. Tính dầm trục 2 theo......................................................................................................................................................... sơ đồ đàn hồi 162 © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2 5
6 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 5.4. Sàn sườn 4 panen................................................................................................................................... lắp ghép 166 5.4.1. Khái quát .......................................................................................................................................................... 166 5.4.2. Các loại panen .......................................................................................................................................................... 166 5.4.3. Tính toán .......................................................................................................................................................... 167 5.4.3.1. Tấm đặc ......................................................................................................................................................... 167 ......................................................................................................................................................... 169 5.4.3.2. Panen có lỗ và có sườn .......................................................................................................................................................... 5.4.4. Cấu tạo cốt thép của panen 173 Index 175 © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
Lời Nói Đầu 7 Lời Nói Đầu Giáo trình “Kết cấu Bê tông cốt thép 1” là tài liệu phục vụ giảng dạy và học tập cho sinh viên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp theo chương trình đào tạo tín chỉ hiện nay. Từ nhiều sách tham khảo; chủ yếu ở trong nước và kinh nghiệm giảng dạy, chúng tôi đã tổng hợp và biên soạn tài liệu này. Giáo trình gồm 5 chương: CHƯƠNG 1:KHÁI NIỆM CHUNG CHƯƠNG 2:NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN CHƯƠNG 4:CẤU KIỆN CHỊU NÉN & KÉO CHƯƠNG 5:SÀN PHẲNG BÊ TÔNG CỐT THÉP Nhà trường, bộ môn kết cấu và nhóm tác giả đã có nhiều cố gắng để biên soạn nhằm đáp ứng về nhu cầu tài liệu giảng dạy; tham khảo học tập của sinh viên. Vì kiến thức có hạn nên không tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp và phê bình từ quý độc giả. Nhóm tác giả © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
8 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. Khái niệm chung về kết cấu bê tông cốt thép - Bêtông cốt thép là một loại vật liệu phức hợp do bêtông và cốt thép có những đặc trưng cơ học khác nhau cùng phối hợp làm việc một cách hợp lý và kinh tế. 1.1.1. Đặc điểm chịu lực của bêtông cốt thép Bêtông là loại đá nhân tạo gồm: Xi măng + cát sỏi (cốt liệu)+ nước + (chất phụ gia) = bêtông Cường độ chịu nén của bêtông lớn hơn cường độ chịu kéo rất nhiều (khoảng 8¸15lần). Ví dụ: Khi thí nghiệm uốn một dầm đơn bêtông, ta nhận thấy dầm bị gãy là do ở miền kéo xuất hiện những vết nứt và bị phá hoại trước. Cốt thép là vật liệu chịu kéo hoặc chịu nén đều tốt. =>Nếu đặt một lượng cốt thép thích hợp vào miền chịu kéo của dầm bêtông thì khả năng chịu lực của dầm tăng lên rất nhiều => Sản sinh bêtông cốt thép . Dầm bêtông cốt thép có thể chịu lực nhiều hơn dầm bêtông có cùng kích thước đến hàng chục lần. Vì thép chịu nén cũng tốt nên cốt thép cũng được đặt trong các cấu kiện chịu nén như cột, thanh nén của dàn để tăng khả năng chịu lực, giảm kích thước tiết diện và chịu các lực kéo xuất hiện do ngẫu nhiên. *Sơ lược quá trình phát triển và hình thành: Cuối năm 1849, Lambot (người Pháp) đã làm một chiếc thuyền bằng lưới sắt được trát hai phía bằng vữa ximăng. Sau đó người ta chế tạo các bản sàn, đường ống, bể chứa và các cấu kiện khác bằng BT cốt sắt. Vì vậy năm 1950 người Pháp đã tổ chức kỷ niệm 100 năm ngày phát minh ra BTCT. Ở thời kỳ sơ khai, theo cảm tính người ta đặt cốt sắt vào giữa chiều cao tiết diện. Sau năm 1880 thì các nghiên cứu về cường độ BT, CT và lực dính giữa BT và CT mới được nghiên cứu ở Pháp và Đức. Kỹ sư người Đức Koenen là một trong những người đầu tiên kiến nghị đặt CT vào vùng BT chịu kéo và năm 1886 đã kiến nghị phương pháp tính toán cấu kiện BTCT. Năm 1939, các giáo sư ở Nga (Loleit) và các nước trên thế giới đã nghiên cứu tính không đồng nhất và đẳng hướng, tính biến dạng đàn hồi dẻo của BT và kiến nghị phương pháp tính toán theo giai đoạn phá hoại. Đến năm 1955 ở Liên Xô đã bắt đầu tính toán theo phương pháp mới là tính toán theo trạng thái giới hạn. Phương pháp này © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 9 ngày càng được hoàn thiện và đang được nhiều nước trên thế giới sử dụng trong thiết kế kết cấu BTCT. *Bêtông và cốt thép cùng cộng tác chịu lực được là do:  Bêtông và cốt thép dính chặt với nhau nhờ lực dính và có thể truyền lực từ bêtông sang cốt thép hoặc ngược lại (khi bê tông đông kết )  Giữa bêtông và cốt thép không xảy ra phản ứng hóa học, đồng thời bêtông còn bảo vệ cốt thép chống lại các ăn mòn của môi trường.  Cốt thép và bêtông có hệ số giãn nở nhiệt a gần giống nhau: αb = (1015)10-4 αs = 12 x10-4  Khi thay đổi nhiệt độ (trong phạm vi dưới 100°) trong cấu kiện không xuất hiện nội ứng suất đáng kể, không làm phá hoại lực dính giữa bêtông và cốt thép. 1.1.2. Phân loại 1.1.2.1.Theo phương pháp thi công Chia làm 3 loại: - BTCT toàn khối: Ưu điểm: có độ cứng lớn, chịu động đất Khuyết điểm: tốn vật liệu làm ván khuôn,cây chống thi công bị ảnh hưởng của thời tiết, thời gian thi công chậm - BTCT lắp ghép Ưu điểm: có độ cứng kém hơn bê tông toàn khối, thời giant hi công nhanh, ít tốn cây chống, coffa Khuyết điểm: giải quyết các mối nối thường khó khăn,tốn nhiều vật liệu khi giải quyết các mối nối, tổ chức thi công phức tạp, can có các thiết bị chuyên dùng - BTCT bán lắp ghép: Có độ cứng kém hơn bê tông lắp ghép. © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
10 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 1.1.2.2.Theo khối lượng - Bê tông nặng có khối lượng riêng trung bình từ 22¸25 kN/m3. - Bê tông hạt nhỏ có khối lượng riêng trung bình > 18 kN/m3. - Bê tông nhẹ có cấu trúc đặc và rỗng. - Bê tông đặc biệt: Bê tông tự ứng suất. 1.1.2.3.Theo trạng thái ứng suất - Bê tông thường. - Bê tông ứng suất trước: 2 phương pháp căng (căng trước, căng sau). 1.1.3. Ưu nhược điểm của kết cấu bêtông cốt thép Ưu điểm Khuyết điểm Cách khắc phục  Khả năng sử dụng vật  Trọng lượng bản thân  Dùng bêtông nhẹ, bêtông liệu địa phương (xi lớn, do đó khó làm được ứng lực hay kết cấu vỏ măng, cát, đá); tiết kiệm các kết cấu có nhịp lớn. mỏng thép là vật liệu quí hiếm.  Có khả năng chịu lực lớn  Cách âm cách nhiệt  Dùng các kết cấu có lỗ hơn so với kết cấu gạch kém. hổng. đá và gỗ.  Dùng bêtông lắp ghép  Bền vững, bảo dưỡng ít  Công tác thi công bêtông tốn kém, chịu lửa tốt. toàn khối tương đối phức  Có khả năng tạo ra các tạp, chịu ảnh hưởng của hình dáng bất kỳ, đa thời tiết, tốn cốp pha, dạng, thỏa mãn mọi yêu thời gian thi công  Dùng bêtông ứng lực cầu kiến trúc, thẩm chậm… trước, có những biện mỹ… pháp tính toán và thi  Dưới tác dụng của tải công hợp lý để hạn chế trọng tác động, bêtông khe nứt hoặc không cho cốt thép dễ xuất hiện khe khe nứt xuất hiện. nứt làm ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng, thẩm mỹ, tuổi thọ công trình. © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 11 1.1.4. Phạm vi áp dụng Bêtông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành xây dựng: - Xây dựng dân dụng - công nghiệp - Xây dựng giao thông – thủy lợi. - Xây dựng quốc phòng. 1.2. Tính năng cơ lý của vật liệu 1.2.1. Bêtông 1.2.1.1. Tính chất cơ lý của bêtông Phụ thuộc vào: chất lương bê tông, đặc trưng vật liệu, cấp phối của vật liệu, tỷ lệ nước/ ximăng, phương pháp thi công… Bao gồm: tính chất cơ học (cường độ, biến dạng), tính chất vật lý (co ngót, từ biến, khả năng chống thấm, chống mòn …) 1.2.1.2. Các chỉ tiêu cơ bản của bêtông Cường độ là một đặc trưng cơ học chủ yếu của bêtông, phản ánh khả năng chịu lực của nó. Chỉ tiêu cơ bản là: - Cấp độ bền chịu nén của BT (B). - Cấp độ bền chịu kéo dọc trục của BT (Bt). - Mác theo khả năng chống thấm (W). - Mác theo khối lượng riêng trung bình (D).. 1.2.1.3. Cường độ chịu nén của mẫu thử hình lập phương NP baøn maùy neùn a a h=4a maãu thöû h=2d a a a a d=16cm NP © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
12 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 Hình 1.1 Thí nghiệm mẫu chịu nén Mẫu thử có đặc điểm sau: hình lập phương cạnh a = 150mm, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày (nhiệt độ 20C  2C; độ ẩm w = 90%, t = 28ngày). Nén mẫu thí nghiệm cho đến khi bị phá hoại Khi bị nén, ngoài biến dạng co ngắn theo phương tác dụng lực, BT cịn bị nở ngang. Thơng thường chính sự nở ngang quá mức làm cho BT bị vỡ. Nếu hạn chế được sự nở hông thì sẽ lm tăng khả năng chịu nén của BT. Trong thí nghiệm mẫu, nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu thử và máy thì tại đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng cản trở sự nở ngang và làm tăng cường độ mẫu so với khi bôi trơn mặt tiếp xúc. Ảnh hưởng của lực ma sát giảm dần từ mặt tiếp xúc đến khoảng giữa mẫu vì vậy mẫu khối vuông có kích thước bé có cường độ lớn hơn so với mẫu có kích thước lớn và mẫu lăng trụ có cường độ chỉ bằng khoảng 0,7 lần cường độ mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy. Nếu thí nghiệm với mặt tiếp xúc được bôi trơn để BT được tự do nở ngang thì sẽ khơng có sự khác biệt như vừa nêu trên. Tốc độ gia tải cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu. Khi gia tải rất chậm thì cường độ BT chỉ đạt được khoảng 0,85 trị số bình thường. Điều kiện tiêu chuẩn của thí nghiệm nén BT là nén không bôi trơn mặt tiếp xúc và tốc độ gia tải bằng 2 daN/cm2/giây.(NP được tăng dần từ 0 trị số NPhá hoại) Np Bi  ( Mpa ) A (1.1) © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 13 Trong đó: Np : trị số của lực làm mẫu bị phá hoại A : diện tích tiết diện ngang của mẫu Bi : cường độ chịu nén của mẫu (MPa). Thí nghiệm nén mẫu bê tông Thí nghiệm nén mẫu bê tông 1.2.1.4. Cường độ chịu nén khối lăng trụ Mẫu thí nghiệm có đặc điểm sau: Mẫu thử lăng trụ đáy vuông cạnh a, chiều cao h , được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn (t = 20C  2C; w = 90%, t = 28 ngày). Nhận xét: khi tỷ số h/a tăng  cường độ mẫu thử giảm. Qui chuẩn qui định lấy h/a = 3. © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
14 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 Theo trên ta có công thức tương tự : Np Blt  MPa A (1.2) Bit : Cường độ chịu nén lăng trụ  cường độ mẫu thử giảm. 1.2.1.5. Cường độ chịu kéo của mẫu thử 4a a N N Hình 1.2 Mẫu thí nghiệm chịu kéo Np Blt  MPa A (1.3) Trong đó: Np : trị số của lực làm mẫu bị phá hoại A : diện tích tiết diện ngang của mẫu Bit : cường độ chịu nén của mẫu (MPa). 1.2.1.6. Cấp độ bền chịu nén (kéo) của bêtông - Tương quan giữa cấp độ bền chịu nén và cường độ chịu nén tức thời của bêtông: B = Bm(1-1.64) (1.4) - Tương quan giữa cấp độ bền chịu kéo và cường độ chịu kéo tức thời của bêtông: Bt = Bmt(1-1.64) (1.5) Trong đó. Bm , Bmt : giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo tức thời của mẫu (MPa). n1 B1  n 2 B2  ...  nn Bn Bm Bmt   n1  n2  ...  nn (1.6) © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 15  hệ số biến động của cường độ của các mẫu thử tiêu chuẩn. = 0.135 ứng với trường hợp khi nén. = 0.165 ứng với trường hợp khi kéo. 1.2.1.7. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bêtông - Thành phần và cách chế tạo bêtông: là nhân tố quyết định cường độ của nó. Phụ thuộc vào: + Chất lượng và số lượng ximăng + Độ cứng, độ sạch và cấp phối của cốt liệu + Tỉ lệ nước / ximăng + Chất lượng của việc nhào trộn bêtông, độ đầm chắc của bêtông và điều kiện bảo dưỡng. - Cường độ của bêtông tăng theo tuổi thọ của nó (theo thời gian): + Tuổi của bêtông là thời gian từ lúc chế tạo bêtông đến thời điểm đang xét. Tuổi của bêtông được tính theo ngày. + Công thức thực nghiệm của B.G Xkrantaep: Btim = 0.7B28 lgt (1.7) Hình 1.3 Cường độ của bêtông theo thời gian + Nhận xét:  Khi t còn nhỏ, cường độ bêtông tăng rất nhanh, nhưng sau đó tăng chậm dần và tiệm cận tại một giá trị nhất định. © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
16 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1  Khi t > 28 thì cường độ có tăng nhưng không tăng không đáng kể. Vì thế, có thể xem B28 là cường độ của bêtông (xem như bêtông đạt cường độ 100% lúc t=28 ngày). 1.2.1.8. Cường độ của bêtông 1.2.1.8.1. Cường độ tiêu chuẩn của bêtông a) Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bêtông Rbn - Tương quan giữa cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bêtông Rbn (cường độ của mẫu khối lăng trụ) và cấp độ bền chịu nén của bêtông như sau: + Đối với BT nặng, BT hạt nhỏ, BT nhẹ và BT rỗng: Rbn  ( 0.77  0.001B )  0.72 B (1.8) + Đối với BT tổ ong: Rbn  ( 0.95  0.005 B ) B (1.9) - Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bêtông Rbn phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bêtông (tra bảng số 1). b) Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bêtông Rbtn - Tương quan giữa cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bêtông Rbtn phụ thuộc vào cấp độ bền chịu kéo của bêtông (tra bảng số 1). Bảng số 1: Các cường độ tiêu chuẩn của bê tông Rbn R btn và cường độ tính toán của bê tông , khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai Rb,ser, Rbt,ser, MPa Trạn Loại bê Cấp độ bền chịu nén của bê tông g tông B1 B1, B2 B2, B3, B5 B7,5 B10 B12, B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 thái 5 5 5 5 M5 M7 M10 M15 M15 M20 M25 M35 M40 M45 M50 M60 M70 M70 M80 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Nén Bê tông dọc nặng, trục bê tông - - - - 2,7 3,6 5,5 7,5 9,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5 29,0 32,0 36,0 39,5 43,0 (cườ hạt nhỏ © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 17 ng độ Bê tông - - - 1,9 2,7 3,5 5,5 7,5 9,5 11,0 15,0 18,5 22,0 25,5 29,0 - - - - lăng nhẹ trụ) Rbn, Bê tông tổ ong 0,9 Rb, 1,4 1,9 2,4 3,3 4,6 6,9 9,0 10,5 11,5 - - - - - - - - - 5 ser Bê tông 0,3 0,5 - - - - 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 nặng 9 5 Bê nhó 0,3 0,5 - - - - 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 2,10 - - - - tôn m A 9 5 g hạt nhó - - - - 0,2 0,4 0,60 0,70 0,85 0,95 1,15 1,35 1,50 - - - - - - Kéo nhỏ m B 6 0 dọc nhó trục - - - - - - - - - 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 mC Rbtn, Rbt, Bê cốt 0,2 0,3 0,5 tôn liệu - - - 0,70 0,85 1,00 1,15 1,40 1,60 1,80 1,95 2,10 - - - - ser g đặc 9 9 5 nhẹ cốt 0,2 0,3 0,5 liệu - - - 0,70 0,85 1,00 1,10 1,20 1,35 1,50 1,65 1,80 - - - - 9 9 5 rỗng Bê tông 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,63 0,89 1,00 1,05 - - - - - - - - - tổ ong 4 1 6 1 1 5 CHÚ THÍCH : 1: Ký hiệu M để chỉ mác bê tông theo quy định trước đây. 2: Các giá trị cường độ của bê tông tổ ong trong bảng ứng với bê tông tổ ong có độ ẩm là 10%. 3: Đối với bê tông Keramzit - Perlit có cốt liệu bằng cát Perlit, giá trị Rbtn và Rbt,ser được lấy bằng giá trị của bê tông nhẹ có cốt liệu cát hạt xốp nhân với 0,85. 4: Đối với bê tông rỗng, giá trị Rbn và Rb,ser được lấy như đối với bê tông nhẹ; còn giá trị Rbtn , Rbt,ser nhân thêm với 0,7. 5: Đối với bê tông tự ứng suất, giá trị Rbn và Rb,ser được lấy như đối với bê tông nặng, còn giá trị Rbtn , Rbt,ser nhân thêm với 1,2. 1.2.1.8.2. Cường độ tính toán của bêtông a) Cường độ chịu nén tính toán của bêtông Rb - Tính theo trạng thái giới hạn thứ 1: Rbn Rb   bi  bc MPa (1.10) - Tính theo trạng thái giới hạn thứ 2: © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
18 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 Rbn Rb .ser   bc MPa (1.11) + Trong đó. bc: hệ số tin cậy của bê tông khi nén i: hệ số làm việc của bê tông - Giá trị cường độ chịu nén tính toán của bêtông Rb khi chưa kể đến hệ số điều kiện làm việc i .( tra bảng số 2). b) Cường độ chịu kéo tính toán của bêtông Rbt - Tính theo trạng thái giới hạn thứ 1: Rbtn Rbt   bi  bt MPa (1.12) - Tính theo trạng thái giới hạn thứ 2: Rbtn Rbt .ser   bt MPa (1.13) + Trong đó: bt: hệ số tin cậy của bê tông khi kéo bi: hệ số làm việc của bê tông - Giá trị cường độ chịu kéo tính toán của bêtông Rbt , Rbt.ser khi chưa kể đến hệ số điều kiện làm việc i.( bảng số 2) Bảng số 2 - Các cường độ tính toán của bê tông Rb R btkhi tính toán theo trạng thái giới hạn , thứ nhất, MPa Trạn Loại bê Cấp độ bền chịu nén của bê tông g tông B1 B1, B2 B2, B3, B5 B7,5 B10 B12, B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 thái 5 5 5 5 M5 M7 M10 M15 M15 M20 M25 M35 M40 M45 M50 M60 M70 M70 M80 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Nén Bê tông dọc nặng, - - - - 2,1 2,8 4,5 6,0 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 trục bê tông (cườ hạt nhỏ ng độ Bê tông - - - 1,5 2,1 2,8 4,5 6,0 7,5 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 - - - - © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 19 lăng nhẹ trụ) Rb Bê tông 0,6 0,9 1,3 1,6 2,2 3,1 4,6 6,0 7,0 7,7 - - - - - - - - - tổ ong 3 5 Bê tông 0,2 0,3 - - - - 0,48 0,57 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65 nặng 6 7 Bê nhó 0,2 0,3 - - - - 0,48 0,57 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 - - - - tôn m A 6 7 g hạt nhó - - - - 0,1 0,2 0,40 0,45 0,51 0,64 0,77 0,90 1,00 - - - - - - nhỏ m B 7 7 Kéo nhó dọc - - - - - - - - - 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65 mC trục Rbt Bê cốt 0,2 0,2 0,3 tôn liệu - - - 0,48 0,57 0,66 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 - - - - 0 6 7 g đặc nhẹ cốt 0,2 0,2 0,3 liệu - - - 0,48 0,57 0,66 0,74 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 - - - - 0 6 7 rỗng Bê tông 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,2 0,28 0,39 0,44 0,46 - - - - - - - - - tổ ong 6 9 2 4 8 4 CHÚ THÍCH: 1: Ký hiệu M để chỉ mác bê tông theo quy định trước đây. 2: Các giá trị cường độ của bê tông tổ ong trong bảng ứng với bê tông tổ ong có độ ẩm là 10%. 3: Đối với bê tông Keramzit - Perlit có cốt liệu bằng cát Perlit, giá trị Rbt được lấy bằng giá trị của bê tông nhẹ có cốt liệu cát hạt xốp nhân với 0,85. 4: Đối với bê tông rỗng, giá trị Rb được lấy như đối với bê tông nhẹ; còn giá trị Rbt nhân thêm với 0,7. 5: Đối với bê tông tự ứng suất, giá trị Rb được lấy như đối với bê tông nặng, còn giá trị Rbt nhân với 1,2. 1.2.2. Biến dạng của bêtông - Bêtông bị biến dạng do: + Tác dụng của tải trọng. + Tác dụng của nhiệt độ. + Tác dụng của co ngót. 1.2.2.1. Biến dạng do tải trọng © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2
20 Giáo Trình Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép 1 1.2.2.1.1. Biến dạng do tải trọng ngắn hạn Làm thí nghiệm nén mẫu lăng trụ, đo và lập quan hệ ứng suất σ và biến dạng  ta thu được đường cong   cr D  el  pl b A 0 b  cr  Hình 1.4 Biểu đồ quan hệ ứng suất và biến dạng của bêtông do tải trọng ngắn hạn Điểm D ứng với lúc đầu bị phá hoại, lúc đó có cường độ chịu nén cr và biến dạng cực hạn cr. Khi gia tải đến A(b , b) rồi giảm tải, đường cong giảm tải không trở về gốc O (0,0). Biến dạng bêtông không phục hồi hoàn toàn ( b 0)  bêtông không phải là vật liệu đàn hồi, nó là vật liệu đàn hồi dẻo. Phần biến dạng phục hồi được là biến dạng đàn hồi el; phần biến dạng không phục hồi được là biến dạng dẻo pl.  b   el   pl (1.14) Hệ số đàn hồi.  el  b (1.15) Khi ứng suất bé : biến dạng chủ yếu là biến dạng đàn hồi   1. Khi ứng suất lớn : biến dạng dẻo tăng lên  hệ số đàn hồi giảm . Ở giai đoạn phá hoại biến dạng dẻo chiếm phần lớn. 1.2.2.1.2. Biến dạng do tải trọng lặp Nếu tải trọng cứ đặt vào và dỡ ra nhiều lần thì biến dạng dẻo cứ tích lũy dần, và © 2015 Bộ Môn Kết Cấu - Trường Cao Đẳng Xây Dựng Số 2