Slide bài giảng kết cấu bê tông cốt thép (bê tông 1) Hồ Hữu Chỉnh (cập nhật 2021) Chương 1 Khái niệm chung về bê tông cốt thép

a'

KẾT CẤU BÊ TƠNG
(CẤU KIỆN CƠ BẢN)
x

Rb

RscA’s
RbAb

Ab

ho

h

M

A’s

As

a

RsAs

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

b

GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TCVN 5574:2018, Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông
cốt thép. (thay thế TCVN 5574:2012)
[2] EN 1992-1-1:2004, Eurocode 2: Design of Concrete
Structures - Part 1-1: General Rules and Rules for
Buildings.

BỘ MÔN CÔNG TRÌNH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:


CÁC TIÊU CHUẨN ĐỌC THÊM
[1] TCVN 2737:1995, Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

[2] TCVN 3118:1993, Bê tông nặng – Phương pháp xác định cường độ nén
[3] TCVN 1651-1:2008, Thép cốt cho bê tông – Phần 1: Thép thanh tròn trơn
[4] TCVN 1651-2:2008, Thép cốt cho bê tông – Phần 2: Thép thanh vằn

[5] TCVN 9346:2012, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – Yêu cầu bảo vệ
chống ăn mịn trong mơi trường biển
[6] QCVN 02:2009/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về Số liệu điều kiện tự
nhiên dùng trong xây dựng
[7] QCVN 06:2021/BXD, Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về An toàn cháy cho

nhà và cơng trình
BỘ MÔN CÔNG TRÌNH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

GV: Hồ Hữu Chỉnh
Email:


Chương 1
Khái niệm chung về BTCT
1.1

Giới thiệu môn học

1.2

Khái niệm chung về BTCT

1.3

Ưu, khuyết điểm của BTCT

1.4

Phạm vi ứng dụng

1.5

Phương hướng phaùt triển

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_1


1.2 Khái niệm chung về BTCT
 Lịch sử loài người đã sử dụng nhiều chủng loại vật liệu
xây dựng:
▪ Đá
Dùng hàng ngàn năm
▪ Gỗ
▪ Thép
Dùng trên 200 năm
▪ Bê tông
 Các kiến trúc đô thị hiện đại phần lớn sử dụng vật liệu
thép và bê tông
▪ Nhà ở, công sở, cầu đường, hệ thống cấp thoát nước...
▪ Hệ thống phức hợp các công trình hạ tầng đã góp phần
giúp cho nền kinh tế thế giới phát triển mạnh mẽ và
thịnh vượng
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_2


1.2 Khái niệm chung về BTCT (tt)
 BTCT là vật liệu composite
▪ Là vật liệu được tạo thành do phối hợp của hai
thanh phần hay nhiều hơn, ở tầm vó mô là tạo ra một
vật liệu mới và hữu ích với các tính chất tốt hơn so

với từng thành phần cấu thành riêng lẻ
▪ Bê tông (chịu nén tốt) + cốt thép (chịu nén+kéo tốt)

 BTCT có thuộc tính ưu việt hơn so với từng thành
phần riêng lẻ

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_3


1.2.1 Cấu kiện BTCT chịu uốn (M)
P

L/3

P

L/3

P

L/3

khe nứt do kéo

Phá hoại dẽo (ít thép)

L/3

P

L/3

L/3

bêtông vỡ

Phá hoại dòn (thừa thép)

Đặt lượng cốt thép hợp lý ở vùng bê tông chịu kéo
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_4


1.2.2 Cấu kiện BTCT chịu nén (M+N)

Cột chịu nén
lệch tâm lớn
( M  )

Cột chịu nén
lệch tâm bé
( N  )

Đặt lượng cốt thép hợp lý ở cả vùng bê tông
chịu kéo và bê tông chịu nén

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_5


1.2.3 Tại sao BTCT có thể chịu lực ?

 Do lực dính giữa BT và cốt thép
 Không xảy ra phản ứng HH giữa BT và thép !!!

=

 BT bảo vệ cốt thép chống ăn mòn
 BT và cốt thép có hệ số giản nở nhiệt gần nhau

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_6


Lực dính giữa thép và bê tông
lneo

Lực dính = lực bám XM (25%)
+ lực ma sát (75%)

N
d
td,TB = N/(pdlneo)
td,max
BTCT có thể chịu lực được chủ yếu nhờ lực ma sát giữa bê

tông và cốt thép  lneo ≥ (25-40)d (không bị kéo tuột)
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_7


Sự ăn mòn thép trong bê tông
Bê tông
Cốt thép

Độ ẩm, sự xâm nhập
của Oxy và Clo

- Tạo ra sản phẩm ăn mòn

Hậu quả ăn mòn

- Thể tích bị nỡ phồng

xuyên qua bê tông

- Mở rộng vết nứt

xuyên qua khe nứt

- Sự ăn mòn tiếp tục

Lớp bê tông bảo vệ cốt thép phải đủ dày, phụ thuộc tính chất
môi trường bên ngoaøi ( TCVN 9346:2012)
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_8


1.3 Ưu khuyết điểm của BTCT
Ưu điểm BTCT
➢ Sử dụng vật liệu địa phương: cát, đá, sạn, sỏi
(ngoại trừ thép và cement)
➢ Khả năng chịu lực lớn hơn so với KC gạch đá, gỗ
(đặc biệt khả năng chịu mômen lớn)
➢ Có thể chịu được tải trọng động kể cả động đất và nổ
➢ Bền vững theo thời gian, chi phí bảo dưỡng thấp

➢ Khả năng chống cháy tốt
➢ Có thể tạo dáng bất kỳ theo yêu cầu kiến trúc, thẩm myõ
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_9


1.3 Ưu khuyết điểm của BTCT (tt)
Khuyết điểm BTCT

➢ Trọng lượng bản thân lớn (1800-2500 kG/m3)
 khó làm được kết cấu chịu lực nhịp lớn
Sử dụng bê tông nhẹ, bê tông ứng lực, kết cấu vỏ mỏng

➢ Cách âm và cách nhiệt kém
Sử dụng kết cấu BTCT có lỗ rỗng

➢ Công tác thi công phức tạp, thời gian kéo dài
Sử dụng kết cấu BTCT lắp ghép (đúc sẳn)

➢ Dễ xuất hiện các khe nứt gây hại chất lượng và thẩm mỹ
Sử dụng kết cấu ứng lực, tính TTGH 2 : an ≤ [an] ,…dùng cốt sợi, ...…
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_10


1.4 Phạm vi ứng dụng
 Xây dựng dân dụng-công nghiệp
 Xây dựng giao thông-thủy lợi

 Xây dựng đặc biệt: - công trình quốc phòng
- nhà máy điện nguyên tử

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_11


1.5 Phương hướng phát triển


Nghiên cứu các loại vật liệu bê tông mới:

 Bê tông cường độ cực cao ( ≥ 80 MPa)
 Bê tông HPFRCC (ví dụ bê tông chịu uốn ECC)


Sử dụng các thiết bị thí nghiệm hiện đại:
sensor đặc biệt, PTN kết cấu lớn,….



Phát triển các phương pháp mới về phân tích
tính toán nội lực và thiết kế kết cấu BTCT

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_12


Đặc tính của bê tông chịu uốn (ECC)
Multiple Cracking

ECC

Tensile stress

1st Crack
Strain hardening

Strain Softening

PVA-ECC bending test
by Prof. Victor C. Li

Properties of ECC

Concrete

FRC

Tensile strain
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

• Multiple cracking effect
• Max tensile strain eult > 2%
trang I_13


TN kết cấu lớn (structural testing)

Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_14


TN với sensor FOS
Kết cấu được quan trắc

Hệ thống DA
(tại chỗ)

Sensors FOS
(nhiều loại)

Hệ thống truyền thông
(ví dụ đường điện thoại)

Lưu trữ dữ liệu
(đóa cứng hay đóa CD)

Xử lý dữ liệu
(tự động bởi máy tính)
Chẩn đoán
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

Truy xuất dữ liệu
(và ra quyết định)

trang I_15


Thiết Kế Sức Bền (Strength Design)
tương đương với TCVN 5574:2018

Mu - momen tính tốn
Mn - momen danh nghĩa
f - HS giảm sức bền

Dùng phân tích ĐHTT để tính tóan nội lực BTCT
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_16


Thiết Kế Dẻo (Plastic Design)
dùng cho thiết kế sàn BTCT

Mo =wul2/8
Dùng phân tích dẻo để tính tóan nội lực BTCT
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_17


Thiết Kế dựa trên chuyển vị

(Displacement based Design - DBD)

- Phát triển từ 1990, cho kết cấu BTCT chống động đất
- Sự hư hỏng công trình liên quan trực tiếp đến biến dạng
Chương 1: Khái niệm chung về BTCT

trang I_18