Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép (Nghề Kỹ thuật xây dựng Trình độ Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG

GIÁO TRÌNH
KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP
NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Trình độ: Cao đẳng
(Ban hành theo Quyết định số: 568 /QĐ-CĐN ngày 21tháng 5 năm 2018
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang)

Năm ban hành: 2020

1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng 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
Kết cấu bê tông cốt thép là loại kết cấu chủ yếu dùng trong xây dựng dân
dụng. Kiến thức về kết cấu bê tong cốt thép cần thiết cho các cán bộ kỹ thuật xây
dựng, các cơng nhân nghề bậc cao.
Giáo trình kết cấu bê tơng cốt thép trình bày về các lý thuyết tính tốn cơ
bản theo TCXDVN 5574 – 2018 phù hợp với trình độ cao đẳng. Nhằm giúp các
sinh viên:
- Nắm vững lý thuyết;
- Chọn sơ đồ tính;
- Xác định tải trọng;
- Tính nội lực;

- Tính và bố trí cốt thép như cách thể hiện bản vẽ kết cấu về cột, dầm, sàn.
Giáo trình được dùng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên ngành kỹ thuật
xây dựng cơ bản ở các trường cao đẳng theo tiêu chuẩn hiện hành.
Đối với trình độ cao đẳng nghề thì học hết tất cả các nội dung của giáo trình.
Nội dung chính:
- Chương 1: Ngun lý tính tốn và cấu tạo.
- Chương 2: Cấu kiện chịu uốn tính tốn theo cường độ
- Chương 3: Cấu kiện chịu nén.
- Chương 4: Sàn phẳng
Tôi xin chân thành cám ơn các giáo viên giảng dạy trong tổ bộ môn đã giúp
đỡ tôi, cũng như các giáo viên trong Khoa Xây dựng đã đóng góp nhiều ý kiến
trong quá trình biên soạn.
An Giang, ngày 07 tháng 2 năm 2020
GV Biên soạn

NGUYỄN ĐĂNG VIẾT THỤY THỦY TIÊN

2


MỤC LỤC
ĐỀ MỤC

TRANG

LỜI GIỚI THIỆU

2

MỤC LỤC

3

CHƯƠNG 1 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO.

4

CHƯƠNG 2: CẤU KIỆN CHỊU UỐN TÍNH TOÁN THEO CƯỜNG ĐỘ

19

CHƯƠNG 3 CẤU KIỆN CHỊU NÉN.

55

CHƯƠNG 4 SÀN PHẲNG

74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

108

PHỤ LỤC

109

3

CHƯƠNG 1 NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO.
Mục tiêu:
- Nêu được vị trí cốt thép trong BTCT.
- Nêu được nguyên nhân sự liên kết giữa bê tông và cốt thép.
- Nhận xét được ưu và nhược điểm về BTCT.
- Trình bày được tính chất của BTCT.
- Trình bày được ngun lý tính tốn của BTCT.
Nội dung chính:
I. KHÁI NIỆM CHUNG.
1. Khái niệm về bê tông cốt thép - Phân loại.
Khái niệm:
- Bê tông: Gồm các cốt liệu (đá, sỏi, …) và chất kết dính (xi măng hoặc các chất
dẻo) kết lại với nhau tạo thành đá nhân tạo có khả năng chịu nén tốt, chịu kéo kém.
- Cốt thép: Có khả năng chịu kéo và chịu nén rất tốt và tương đương nhau.
- Do vậy, để tăng chịu lực của cấu kiện người ta đặt cốt thép vào trong bê
tông. Vật liệu mới là gọi là BTCT.
Phân loại:
- Đối với cấu kiện BTCT chịu uốn: Cốt thép sẽ được đặt ở vùng chịu kéo để
tham gia chịu ứng suất kéo, ở vùng nén BT sẽ tham gia chịu ứng suất nén. Cách
đặt thép như vậy gọi là tính tốn đặt cốt thép đơn. Khi ứng suất nén phát sinh lớn
cốt thép cịn được tính tốn đặt thêm cả vùng chịu nén để trợ lực cho bê tơng gọi là
tính toán đặt cốt thép kép.
- Đối với cấu kiện BTCT chịu nén: Cốt thép được đặt xung quanh tiết diện
để tăng khả năng chịu nén cho BT, từ đó có thể giảm bớt kích thước tiết diện.
2. Ưu nhược điểm của bê tơng cốt thép.
Ưu điểm:
- Có khả năng sử dụng vật liệu địa phương.
- Có khả năng chịu lực tốt hơn kết cấu gỗ, gạch, đá, …
- Chịu tải trọng động và chịu lửa tốt.
- Có tuổi thọ cao, bảo dưỡng ít tốn kém và có thể tạo hình dáng bất kỳ.

Nhược điểm:
4


- Trọng lượng bản thân lớn. Cách âm, cách nhiệt kém, dễ xuất hiện các vết
nứt khi chịu tải.
- Thi công phải qua nhiều công đoạn (VK, CT, đổ BT) nên tốn nhiều thời
gian và chịu ảnh hưởng của thời tiết.
II. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU.
1. Bê tơng.
a. Các chỉ tiêu cơ bản của bê tông.
- Cường độ chịu nén của mẫu thử.
Bi 

Np

(MPa)
A
- Cường độ chịu kéo của mẫu thử.
B it 

Np
A

(MPa)

(1.1)

(1.2)

Trong đó:
Np – Lực nén làm mẫu bị phá hoại.
A – Diện tích tiết diện ngang của mẫu.
b. Cấp độ bền của bê tông.
- Theo TCVN 5574- 2018 chỉ tiêu đánh giá chất lượng cơ bản của bê tông
được biểu thị bằng cấp độ bền của bê tông.
+ Cấp độ bền chịu nén của bê tông – ký hiệu chữ B: B15, B20, B25, …
+ Cấp độ bền chịu kéo của bê tông– ký hiệu chữ Bt: Bt 0,8; Bt 1,2; Bt 2,4; …
c. Cường độ bê tông:
Cường độ tiêu chuẩn của bê tông.
- Cường độ nén tiêu chuẩn (Rbn) của bê tông phụ thuộc vào cấp độ bền chịu
nén của bê tông. Cường độ nén tiêu chuẩn của bê tông nặng được xác định theo
công thức:
R bn  (0,77 - 0,001B)  0,72

(1.3)

Ví dụ: Bê tông với cấp độ bền chịu nén B15 (tương đương Mác 200) có:
Rbn= (0,77 - 0,001x15)x15=11,32 (MPa)
- Cường độ kéo tiêu chuẩn (Rbtn) của bê tông phụ thuộc vào cấp độ bền chịu
kéo của bê tông.
5


Cường độ tính tốn của bê tơng.
- Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng. (Rb)
+ Tính theo khả năng chịu lực:
Rb 

R bn

 bc

 bi (MPa)

(1.4)

+ Tính theo điều kiện làm việc bình thường:
R b ,ser 

R bn

 bc

(MPa)

(1.5)

Trong đó:
γbc – Hệ số tin cậy của bê tơng khi nén. Tra bảng 2
γbi – Hệ số làm việc của bê tông. Tra bảng 3
- Cường độ chịu kéo tính tốn của bê tơng. (Rbt)
+ Tính theo khả năng chịu lực:
R bt 

R btn

 bt

 bi (MPa)

(1.6)

+ Tính theo điều kiện làm việc bình thường:
R bt . ser 

R btn

 bt

(MPa)

(1.7)

2. Cốt thép.
a. Phân nhóm thép theo TCVN 1651 –1: 2008.
Sử dụng các tiêu chuẩn thép cốt hiện hành là TCVN 1651:2008 đối với thép
thanh cán nóng trơn CB240-T, CB300-T; có gân (gai) CB300-V, CB400-V và
CB500-V
- KÝ HIỆU CB: mác thép CB240, CB300, CB400, CB500
- KÝ HIỆU SD: mác thép SD295, SD390, SD490
+ CB: là ký hiệu thể hiện cấp độ bền của thép, “C” viết tắt của cấp, “B” viết
tắt của độ bền.
+ SD: ký hiệu theo tiêu chuẩn Nhật bản (JIS)
+ con số đi kèm thể hiện cường độ cả thép (giới hạn chảy của thép)

6


VD: CB300 có nghĩa là thép có cường độ 300 N/mm2. Điều này có nghĩa

rằng: nếu một cây sắt có diện tích mặt cắt ngang là 1mm2 thì nó sẽ chịu lực được
một lực kéo hoặc nén là khoảng 300N (30kg).
SD390 có nghĩa là thép có cường độ 390N/mm2.
b. Cường độ của cốt thép.
Cường độ tiêu chuẩn của cốt thép (Rsn).

Rsn   a chtb

(1.8)

Được lấy theo giới hạn chảy trung bình của các mẫu thử  chtb số đồng nhất
của thép là αa= 0,9÷0,94
Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép. (Rs).
- Tính theo khả năng chịu lực:
Rs 

R sn

s

(MPa)

(1.9)

- Tính theo điều kiện làm việc bình thường:

R s ,ser 

R sn

s

(MPa)

(1.10)

Trong đó: γs – Hệ số tin cậy của thép = 1,15.
Cường độ chịu nén tính tốn của cốt thép dọc. (Rsc). Cốt thép sử dụng tính
kết cấu theo TTGH1 khi xét đến sự dính kết giữa BT và cốt thép.
Cường độ chịu kéo tính tốn của cốt thép ngang. (Rsw). Cường độ tính tốn
của thép đai và cốt xiên được lấy Rsw # 0,8 Rs.
3. Bê tơng cốt thép.
a. Lực dính giữa bê tơng và cốt thép.
Là nhân tố cơ bản đảm bảo sự làm việc chung giữa bê tông và cốt thép, giúp
cho bê tông và cốt thép cùng biến dạng và cùng truyền lực qua lại cho nhau.
b. Các nhân tố tạo nên lực dính.
Khi khơ cứng bê tơng co ngót sẽ bám chặt lấy cốt thép làm tăng lực dính
giữa bê tơng và cốt thép.
Do chất keo xi măng có tác dụng như hồ dán cốt thép vào bê tông.
Do bề mặt cốt thép sần sùi (có gai) giúp cho bê tơng chống lại sự trượt của
cốt thép.
7


III. NGUN LÝ TÍNH TỐN VÀ CẤU TẠO.
1. Các bước thiết kế kết cấu bê tông cốt thép.
- Chọn phương án: Căn cứ vào khơng gian, hình khối kiến trúc, điều kiện địa
chất thủy văn, điều kiện thi công để quyết định chọn phương án kết cấu sao cho
hợp lý nhất. Từ phương án kết cấu sẽ xác định được sơ đồ tính của kết cấu.
- Chọn sơ bộ kích thước tiết diện: Chọn sơ bộ kích thước tiết diện theo kinh

nghiệm hoặc tham khảo các thiết kế đã có sẵn. Trong trường hợp chưa có kinh
nghiệm hoặc thiết kế có sẵn thì có thể sử dụng các cơng thức kinh nghiệm để xác
định sơ bộ kích thước tiết diện.
- Tính tốn tải trọng và tác động: Tải trọng tác dụng lên kết cấu gồm: tải
trọng thường xuyên (tĩnh tải), tải trọng tạm thời (hoạt tải).
- Xác định nội lực nguy hiểm nhất tác dụng lên kết cấu: Căn cứ vào tĩnh tải
và những trường hợp tác dụng bất lợi của hoạt tải để xác định được nội lực nguy
hiểm nhất trong kết cấu. Để xác định được nội lực nguy hiểm nhất trong kết cấu có
thể sử dụng phương pháp tổ hợp nội lực.
- Tính tốn cốt thép: Cốt thép được tính tốn theo trạng thái giới hạn. Việc
tính toán cốt thép được thực hiện theo các bài toán cơ bản. Căn cứ trên kết quả tính
tốn để chọn và bố trí cốt thép, việc chọn và bố trí cốt thép phải thoả mãn các yêu
cầu cấu tạo quy định.
- Kiểm tra lại kích thước tiết diện đã chọn sơ bộ: Căn cứ kết quả tính tốn
cốt thép để đánh giá lại tiết diện đã chọn sơ bộ, nếu kết quả không hợp lý (hàm
lượng cốt thép vượt quá mức cho phép, hàm lượng cốt thép quá bé, độ mảnh của
cấu kiện quá lớn, độ rộng vết nứt hoặc độ võng của kết cấu vượt quá mức cho
phép…) thì phải chọn lại tiết diện và tính tốn lại.
- Hình thành bản vẽ: Căn cứ trên kết quả chọn và bố trí thép hình thành nên
bản vẽ kết cấu. Bản vẽ phải đủ kích thước, các ghi chú cần thiết, thống kê vật liệu
và các thông tin khác phục vụ cho công tác thi công.
- Hồ sơ thiết kế: Các bản vẽ các cấu kiện trong tồn bộ cơng trình được gọi
là bản vẽ kết cấu. Hệ thống bản vẽ kết cấu kết hợp với bản vẽ kiến trúc, bản vẽ chỉ
dẫn thi cơng (nếu có), bản vẽ điện, nước, các hệ thông kỹ thuật khác… tạo thành
hồ sơ thiết kế. Hồ sơ thiết kế dùng để thi công, lưu trữ và giám định.
2. Tải trọng và nội lực.
Để xác định tải trọng và tác động vào kết cấu, khi tính tốn phải dựa vào
TCVN 2737-1995.
8

- Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải): Là tải trọng có tác dụng khơng thay đổi
về phương chiều, trị số, điểm đặt trong suốt quá trình sử dụng kết cấu (trọng lượng
bản thân, vách ngăn cố định, …)
- Tải trọng tạm thời (hoạt tải): Là tải trọng có thể thay đổi về phương chiều,
trị số, điểm đặt trong suốt quá trình sử dụng kết cấu (bàn ghế, vật dụng, người đi
lại, tải trọng gió, …
- Tải trọng đặc biệt: Thường ít xảy ra (động đất, sóng thần, tuyết rơi, …)
Ngồi ra khi xét về trị số, tải trọng còn phân biệt theo 2 trị số:
- Tải trọng tiêu chuẩn: Được qui định ứng với điều kiện sử dụng bình thường
- Tải trọng tính tốn: Được lấy bằng tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số tin
cậy γ (hệ số vượt tải n)
Hệ số tin cậy là hệ số xét đến những tình huống bất ngờ, đột xuất khách
quan mà trong tính tốn người thiết kế chưa lường trước được.
- Đối với thép: γ = 1,05; BTCT, gạch, đá, gỗ: γ = 1,1.
- Đối với lớp vữa trát, láng thực hiện tại cơng trình: γ = 1,3.
- Đất ngun thổ: γ = 1,1; đất đắp: γ = 1,15.
- Khi tính kiểm tra về ổn định, lật, trượt: γ = 0,9.
- Khi hoạt tải tiêu chuẩn p ≤ 2kN/m2 lấy γp = 1,3.
- Khi hoạt tải tiêu chuẩn p > 2kN/m2 lấy γp = 1,2.
3. Phương pháp tính tốn cấu kiện bê tông cốt thép.
a. Trạng thái giới hạn 1 (TTGH về khả năng chịu lực).
Nhằm đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại, không mất ổn định do tác
dụng của tải trọng, khơng bị hư hỏng vì mỏi.
Điều kiện tính: S ≤ Sgh

(1.11)

Trong đó:
- S – Nội lực nguy hiểm do tải trọng tính tốn gây ra tại tiết diện xét tính trên kết cấu.

- Sgh – Khả năng chịu lực tại tiết diện xét tính khi kết cấu đạt tới TTGH.
b. Trạng thái giới hạn 2 (TTGH về điều kiện làm việc bình thường).
Nhằm đảm bảo cho kết cấu khơng có những khe nứt hoặc những biến dạng
q giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, …)
Điều kiện kiểm tra vết nứt: acrc ≤ [acrc]

(1.12)
9


Điều kiện kiểm tra biến dạng: f ≤ fu

(1.13)

Trong đó:
- acrc – [acrc] : Bề rộng vết nứt - Bề rộng vết nứt giới hạn.
- f - fu : Độ võng của cấu kiện - Độ võng giới hạn.
4. Nguyên lý về cấu tạo.
a. Chọn kích thước tiết diện.
Khi thiết kế kết cấu BTCT thường phải
chọn tiết diện sơ bộ để xác định tải trọng, nội
lực và cốt thép. Sự hợp lý của tiết diện chọn
theo yêu cầu chịu lực được đánh giá qua hàm
lượng thép:



As
A

(1.14)
Hình 1.1 Tiết diện

Trong đó:
- As – Diện tích cốt thép.
- A – Diện tích tiết diện.
Với mỗi loại loại cấu kiện có 1 khoảng hợp lý của µ. Nếu tính được µ q
nhỏ chứng tỏ kích thước tiết diện q lớn và ngược lại.
Ngồi ra khi chọn tiết diện còn phải quan tâm đến vấn đề thẩm mỹ và điều kiện
thi công (thống nhất ván khn, bố trí thép và đổ bê tơng).
b. Khung cốt thép và lưới thép.
Cốt thép đặt trong BT không được để rời mà phải liên kết chúng với nhau
thành khung hoặc lưới thép để:
- Giữ vị trí cốt thép khi thi công.
- Các cốt thép cùng chịu lực, tránh các phá hoại cục bộ.
- Chịu các ứng suất phức tạp mà tính tốn khơng xét đến.

10


Hình 1.2 Khung cốt thép

Hình 1.3 Lưới cốt thép

Khung cốt thép thường bố trí ở các cấu kiện dạng thanh: Dầm, cột.
Lưới cốt thép sử dụng cho các cấu kiện dạng bản: Tấm mỏng, bản sàn.
Khung + lưới buộc: được tạo thành bởi các thanh thép rời, dây thép mềm
(Ø=0,8 ÷ 1) buộc chặt tại các nút.
Khung + lưới hàn: được tạo thành bằng cách dùng máy hàn để hàn các điểm
tiếp xúc chỗ thép giao nhau, được sản xuất hàng loạt tại nhà máy.

c. Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo.
Cốt chịu lực: là cốt thép dùng để chịu tải trọng tác dụng lên kết cấu được xác
định do tính tốn.
Cốt cấu tạo: Liên kết các cốt chịu lực thành khung hoặc lưới, giảm sự co
ngót khơng đều của BT, chịu ứng suất do co ngót và thay đổi nhiệt độ, giảm bề
rộng khe nứt, hạn chế biến dạng (võng), phân bố tác dụng.
d. Nối cốt thép – neo cốt thép.
Neo cốt thép: Để cốt thép bám chắc vào bê tông, đối với thép trơn - đầu cốt
thép cần được uốn cong (như hình 1.4b), đối với thép có gờ hoặc thép chịu nén có
thể khơng cần uốn cong hoặc uốn như hình 1.4a.

Hình 1.4 Neo cốt thép
Nối cốt thép: Khi thép không đủ chiều dài cần phải nối, chọn nơi nối là
những vị trí phát sinh nội lực nhỏ trên kết cấu, cần bố trí mối nối so le nhau, tại
một vị trí diện tích tiết diện thép dọc chịu lực được nối ≤ 50% diện tích tồn bộ
thép dọc chịu lực (thép có gai), ≤ 25% (thép trịn trơn). Có 2 cách:
11


- Nối buộc: Dùng cho thép có Ø ≤ 32, khi nối đặt 2 đầu cốt thép chồng lên
nhau 1 đoạn Lan rồi dùng kẽm buộc chúng lại với nhau.

Hình 1.5 Mối buộc thép
Lan  (an

Rs
 an )d  an d
 bi Rb

(1.15)

Trong đó:
+ ωan ; Δλan và λan tra bảng 4.
+ d – đường kính thép.
+ Rs – Cường độ tính tốn của thép. tra bảng 5.
+ Rb – Cường độ tính tốn của bê tơng. tra bảng 6.
+ γbi – Điều kiện làm việc của bê tông. tra bảng 3.
- Nối hàn:

Hình 1.6 Hàn đối đầu

Hình 1.7 Hàn đối đầu có nẹp

Hình 1.8 Hàn trong máng
e. Lớp bê tông bảo vệ cốt thép (a0).
Lớp bê tông bảo vệ thép tránh tiếp xúc trực tiếp và chịu tác động của mơi
trường bên ngồi, đồng thời chung quanh thép có một lớp bê tơng tối thiểu để hình
thành lực dính. Trong mọi trường hợp a0 ≥ Ø và đồng thời phải lớn hơn hoặc bằng
các qui định sau:

12


- Đối với cốt dọc chịu lực chiều dày lớp bê tơng bảo vệ khơng được nhỏ hơn
đường kính cốt thép và khơng nhỏ hơn:
+ Trong bản và tường có chiều dày:
 Từ 100 mm trở xuống:

a0 ≥ 10 mm (15 mm)

 Từ 100 mm:

a0 ≥ 15mm (20 mm)

13


+ Trong dầm có chiều cao:
 h < 250 mm:

a0 ≥ 15 mm (20 mm)

 h ≥ 250 mm:

a0 ≥ 20 mm (25mm)

+ Cột:

a0 ≥ 20 mm (25mm)

+ Dầm móng:

a0 ≥ 30 mm

+ Móng:
 Lắp ghép:

a0 ≥ 30mm

 Tồn khối có BT lót:

a0 ≥ 35mm

 Tồn khối khơng có BT lót:

a0 ≥ 80mm

- Đối với cốt dọc cấu tạo, thép đai, thép phân bố:
+ Chiều cao h < 250 mm:

a0 ≥ 10 mm (15 mm)

+ Chiều cao h ≥ 250 mm:

a0 ≥ 15 mm (20 mm)

Ghi chú: Các giá trị trong ngoặc áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc nơi ẩm
ướt. Đối với môi trường biển lấy theo TCXDVN 327-2004.
Trong thực tế khi thiết kế kết cấu thường chọn BT bảo vệ trong dầm và cột :
a0 = 25mm.
f. Khoảng cách tối thiểu giữa các thanh cốt thép (t).
Khoảng cách thông thủy giữa 2 thép dọc đặt kề nhau (chiều cao và rộng của
tiết diện) phải đủ rộng để khi đổ và đầm bê tông được thuận tiện và tạo cho chung
quanh mỗi thép có 1 lớp bê tơng tối thiểu để hình thành lực dính.
Trong mọi trường hợp t ≥ Ø và t ≥ các trị số theo qui định.
- Kết cấu bản qui định thép dọc chịu lực:
70 mm ≤ t ≤ 200 mm.
- Thép dọc đặt nằm ngang hay nghiêng khi đổ bê tông (dầm, sàn, …)

14

Hình 1.9 Khoảng hở giữa các lớp cốt thép
Thép đặt đứng khi đổ bê tông (cột). Qui định: t ≥ 50 mm (kiểm sốt được điều
kiện đầm bê tơng t = 35 mm), đồng thời khoảng cách giữa 2 trục của cốt thép dọc phải
≤ 400 mm.
5. Thể hiện bản vẽ kết cấu.
Thể hiện bản vẽ kết cấu bê tông cốt thép phải tuân thủ theo tiêu chuẩn hiện
hành, TCVN 5572 – 2012 – Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng - Kết cấu bê tông
và bê tông cốt thép – Bản vẽ thi công, TCVN 4612 -1988 - Kết cấu bê tông cốt
thép - Ký hiệu quy ước và thể hiện bản vẽ, TCVN 6084 – 2012 – Bản vẽ xây dựng
– thể hiện cốt thép bê tông. Yêu cầu đối với bản vẽ bê tông cốt thép là đầy đủ, rõ
ràng, chính xác và đúng các ký hiệu qui định, giúp cho người thi công hiểu rõ và
thi cơng đúng thiết kế.
a. Bố trí bản vẽ kết cấu: Nội dung bản vẽ gồm :
- Các bản vẽ bố trí hệ kết cầu chịu lực như khung, dầm, sàn. Để thể hiện rõ
ràng cần vẽ riêng cho các tầng và một số bản vẽ mắt cắt.
- Các bản vẽ bố trí cầu kiện lắp ghép trên các tầng.
- Các bảng thống kê các bộ phần kết cấu và cấu kiện.
- Thể hiện trục định vị, khỏang cách các trục, chiều dài tổng cộng, cao độ tai
nơi cần thiết, ký hiệu các cấu kiện.
- Tỷ lệ 1/100 ; 1/200 ; 1/500
b. Bản vẽ bố trí cốt thép trong cấu kiện : Nội dung cần thể hiện :
- Tỷ lệ 1/20 ; 1/50 ; 1/100. Qui ước xem bê tông là trong suốt nhìn thầy cốt
thép bên trong.
- Đường bao của cấu kiện, các kích thước để có thể làm ván khuôn và định
vị cốt thép.

15

- Vị trí và hình dàng cốt thép trong cấu kiện, các chi tiết được hàn vào cốt
thép khi chế tạo.
- Chiều dày lớp bê tông bảo vệ. Các mặt cắt ngang.
- Các bộ phận kết cấu tiếp giáp dùng làm gối đỡ, hay nhưng bộ phần mà kết
cấu được ngàm vào trong.
- Bảng thống kệ cốt thép cho từng cấu kiện. Vẽ khai triển cốt thép đủ kích
thước để gia công.
- Các ghi chú cần thiết : Mác bê tơng, loại cốt thép, cách nối thép, vị trí nối,
lồi que hàn,...
c. Những qui ước khi thể hiện bản vẽ:

Hình 1.10 . Thể hiện cốt thép
a) Mặt cắt ngang ; b) Mặt cắt dọc ; c) Mặt bằng ; d) Ký hiệu thanh cốt thép.

16


Hình 1.11 Bản vẽ dầm bê tơng cốt thép

Hình 1.12 Bản vẽ một ơ bản kê lên tường
CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Nguyên tắc thiết kế kết cấu bê tông cốt thép?
2. Trình tự thiết kế kết cấu bê tơng cốt thép?
3. Cách thể hiện bản vẽ kết cấu bê tông cốt thép?
4. Trình bày các quy định thể hiện bản vẽ kết cấu bê tông cốt thép?
17


18

CHƯƠNG 2: CẤU KIỆN CHỊU UỐN TÍNH TỐN THEO CƯỜNG ĐỘ
Mục tiêu:
- Học sinh giải thích được đặc điểm của cấu kiện chịu uốn.
- Học sinh giải thích cấu tạo của bản, dầm.
- Học sinh phân tích và giải thích được sự làm việc của dầm BTCT.
- Học sinh phân tích được trường hợp đặt cốt đơn, trường hợp đặt cốt kép.
- Học sinh giải quyết được 1 số bài toán về cấu kiện chịu uốn theo cường độ.
Nội dung chính:
I. ĐẶC ĐIỂM – CẤU TẠO.
Cấu kiện chịu uốn là cấu kiện bản thường gặp trong thực tế, nội lực xuất
hiện trong cấu kiện bao gồm mômen và lực cắt.
Trong cơng trình xây dựng cấu kiện chịu uốn thường gặp là hệ dầm, bản sàn
các tầng lầu, …. cấu kiện chịu uốn chia thành hai loại là bản và dầm.
1. Cấu tạo bản (tấm dale).
Định nghĩa: Bản là kết cấu phẳng có chiều dày nhỏ hơn rất nhiều so với
chiều dài và chiều rộng.
Bản có thể 1 nhịp hay nhiều nhịp, Tồn khối hay lắp ghép. Bản có thể chịu
lực 1 phương hay 2 phương.
a
2
1

L

2

hs

b

1

L

(a): Mặt bằng; (b): Mặt cắt ngang
1. Cốt thép chịu lực; 2. Cốt thép cấu tạo.
Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thép trong bản
a. Chiều dày:
Bản sàn nhà dân dụng thơng thường: hs = 6 ÷ 14cm.
Trong nhà cao tầng chiều dày bản sàn được gia tăng hơn để đảm bảo về độ
cứng, tăng cường ổn định khi chịu tải trọng ngang.

19


Trong cầu thang dạng bản chịu lực (phẳng hoặc xoắn), bản thang thường có
chiều dày hs 10 cm.
Chiều dày bản móng bè, bản sàn khơng sườn (sàn nấm) thì cịn lớn hơn các
giá trị nêu ở trên.
b. Cốt thép trong bản bao gồm:
Cốt thép chịu lực: Đặt trong vùng chịu kéo do momen gây ra. Dùng Ø6 ÷
Ø12, khoảng cách giữa các thanh thép s = 70 ÷ 200mm, chọn lớp bảo vệ a0 = 1 ÷
2cm.
Cốt thép phân bố: Dùng Ø6 ÷ Ø8, khoảng cách giữa các thanh thép s = 250 –
300mm và yêu cầu:  3cây/m dài. Đặt vng góc với cốt thép chịu lực, buộc thành
lưới, không cho các thanh thép dịch chuyển khi thi công ngồi ra nó cịn chịu ứng
suất do co ngót và thay đổi t0 gây ra, nó cịn phân bố lực cho các cốt thép lân cận,
cản trở sự mở rộng vết nứt….

2. Cấu tạo dầm:
Định nghĩa: Dầm là cấu kiện có kích thước chiều cao và chiều rộng rất bé so
với chiều dài của nó.

Hình 2.2 Hình dạng dầm
Hình dạng tiết diện dầm: thường có dạng chữ nhật, I, T, hộp, ….

Hình 2.3 Các dạng mặt cắt ngang của dầm
a. Kích thước dầm:
1 1 
- Chiều cao dầm hd     * L ;
 8 20 

(2.1)
20


+ Khi hd  600mm chọn hd là bội số chia hết cho 50mm.
+ Khi hd  600mm chọn hd là bội số chia hết cho 100mm.
1 1
- Chiều rộng: bd     * hd .
2 4

+ Có thể chọn: bd 

(2.2)

2
* hd .
3

+ Thường chọn b = 150; 200; 250; 300; 350; 400; …(mm).

1 1 
1
- Dầm chính một nhịp: hd     * L và h có thể giảm cịn hd    * L
 8 12 
 15 
đối với dầm chính nhiều nhịp. (L là nhịp dầm chính)
- Dầm phụ một nhịp:

1 1
hd     * L và h có thể giảm cịn
 10 15 

 1 
hd    * L đối với dầm phụ nhiều nhịp. (L là nhịp dầm phụ)
 20 
1 1
- Dầm consol: hd     x độ dài vươn ra của consol.
5 8

- Trong thực tế thường chọn chiều cao của đà ngang khung:
1 1
hd     * L .
 12 16 
Việc chọn kích thước tiết diện phải đảm bảo kết cấu thỏa điều kiện về độ
bền, độ cứng, đảm bảo mỹ quan và tiết diện đủ rộng để đặt cốt thép thỏa khoảng
cách thông thủy (t) - nên chọn kích thước b và h là bội số của 50 để dễ định hình
hóa ván khn.

b. Cốt thép trong dầm: Có 2 loại là cốt thép dọc và cốt thép ngang.

Hình 2.4 Các loại thép trong dầm.
Cốt thép dọc.
21


- Cốt thép dọc chịu lực: Được tính tốn và đặt ở vùng chịu kéo trên tiết diện
dầm để chịu ứng suất kéo do momen uốn gây ra (đặt cốt thép đơn). Khi dầm chịu
tải lớn thép dọc còn được tính đặt ở cả vùng chịu nén để cùng bê tơng chịu ứng
suất nén (đặt cốt thép kép)
+ Đường kính thép dọc chịu lực thường chọn Ø = (10÷30).
+ Trong một cấu kiện nên chọn một loại nhóm thép (CII hoặc CIII), khơng
nên chọn q ba loại đường kính thép.
+ Chênh lệch giữa đường kính thép:
ΔØ = Ømax - Ømin ≤ 6mm.

(2.3)

+ Trên tiết diện ngang của dầm, cốt thép phải đặt đối xứng qua mặt phẳng tải
trọng, tùy theo số lượng cốt thép mà bố trí từ 1÷3 lớp nhưng phải đảm bảo khoảng
cách thông thủy (t) theo qui định. (xem ở chương I)
+ Bề rộng tiết diện dầm b ≥ 150 phải có ít nhất 2 cốt thép dọc kéo vào gối tựa.
- Cốt thép dọc thi công: Tùy theo vai trị của cốt thép mà có tên gọi như sau:
+ Cốt dọc cấu tạo: Được đặt ở vùng chịu nén trên tiết diện, có tác dụng cùng
với cốt dọc chịu lực giữ vị trí cốt đai và tạo thành bộ khung cốt thép, đồng thời
chịu các ứng suất khi bê tơng co ngót. Thường chọn Ø ≥ 10mm.
+ Cốt thép phụ - cốt giá: Được đặt thêm vào mặt bên giữa chiều cao tiết diện
khi dầm có hd ≥ 700, có tác dụng giữ cho khung cốt thép không bị mất ổn định khi
đổ bê tông và chịu các ứng suất khi bê tơng co ngót. Thường chọn Ø ≥ 10mm.

Cốt thép ngang: Gồm cốt đai và cốt xiên.
- Cốt đai: Có tác dụng chịu lực cắt, liên kết vùng bê tông chịu kéo và chịu
nén với nhau, đồng thời giữ vị trí cốt dọc khi thi cơng. Thường chọn nhóm CI, Ø =
6, 8, 10 (khi hd < 800 nên chọn Øđ ≥ 6, khi hd ≥ 800 nên chọn Øđ ≥ 8). Khoảng
cách (s) giữa hai cốt đai được xác định theo tính tốn nhưng phải ≤ s max và phải
thỏa qui định cấu tạo (sct) như sau:
+ Khi dầm có h ≤ 450 : qui định sct ≤ min (h/2 và 150).
+ Khi dầm có h > 450 : qui định sct ≤ min (h/3 và 300).
Tùy thuộc giá trị lực cắt và số lượng cốt thép dọc bố trí mà cốt đai được thiết
kế 1 nhánh, 2 nhánh hay 3 nhánh.
n=1

n=2

n=4

b<150

b  150

b  350

Hình 2.5 Một số dạng nhánh đai
22


- Cốt xiên: Tham gia chịu lực cắt cùng với cốt đai và bê tơng. Cốt xiên có
thể đặt từ ngoài vào hay do cốt thép dọc chịu lực uốn thành. Cốt xiên được đặt
nghiêng so với trục dầm góc α = 450 khi h < 800; α = 600 khi h ≥ 800; α = 300 khi
dầm thấp và bản.

23


II. TÍNH TỐN TIẾT DIỆN CHỮ NHẬT TRÊN TIẾT DIỆN THẲNG GÓC.
Tiết diện chữ nhật là tiết diện phổ biến nhất của cấu kiện chịu uốn về mặt
cấu tạo nó thường hai trường hợp:
Cốt đơn: trong cấu kiện chỉ có cốt thép chịu kéo As – theo tính tốn, cịn cốt
thép chịu nén A’s đặt theo cấu tạo. Hình 2.10
Cốt kép: trong cấu kiện cả cốt thép chịu kéo As và cốt thép chịu nén A’s đặt
theo tính tốn. Hình 2.11

Hình 2.6 Tiết diện đặt cốt đơn

Hình 2.7 Tiết diện đặt cốt kép

1. Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn.
a. Các giả thuyết tính tốn và sơ đồ ứng suất.
Sơ đồ ứng suất: Lấy trường hợp phá hoại dẻo làm cơ sở để tính tốn.

Rb

h
a

As

RbAb

zb

h0

x

M

Ab

Rs As

Hình 2.8 Sơ đồ ứng suất của tiết diện đặt cốt đơn
Các giả thiết:
- Ứng suất trong cốt thép As đạt tới Rs
- Ứng suất trong vùng bê tông chịu nén đạt tới Rb
- Biểu đồ ứng suất trong vùng bê tông chịu nén có dạng hình chữ nhật. Bỏ
qua sự chịu lực của vùng bê tơng chịu kéo (vì đã nứt)
- Trong đó:
+ M – Momen uốn lớn nhất mà tiết diện xét tính trên dầm (kN.cm)
+ x – Chiều cao vùng bê tông chịu nén (cm)
24


+ zb – Khoảng cách từ trọng tâm thép chịu kéo đến trọng tâm lớp bê tông
chịu nén (cm).
+ a – Khoảng cách từ mép bê tông chịu kéo đến trọng tâm thép chịu kéo (cm)
+ h – Chiều cao tiết diện (cm).
+ b – Bề rộng tiết diện (cm)
+ h0 – Chiều cao làm việc của tiết diện (h0 = h – a) (cm).
+ As – Diện tích tiết diện ngang của thép chịu kéo (cm2).

+ Ab = b*x – Diện tích vùng bê tơng chịu nén (cm2)
+ Rs – Cường độ chịu kéo tính tốn của thép (MPa) tra bảng 5.
+ Rb – Cường độ chịu nén tính tốn của bê tơng (MPa) tra bảng 6, (chú ý trong
từng trường hợp cụ thể phải xét đến điều kiện làm việc của bê tông γbi tra bảng 3)
b. Các phương trình cân bằng và điều kiện hạn chế.
Các phương trình cân bằng
- Phương trình cân bằng lực: Chiếu các lực trên hình 2.8 lên phương dầm
trục. Ta có:
∑X = 0 → RsAs = bi*Rb*b*x

(2.4)

- Phương trình cân bằng momen: Lấy moment đối với trục đi qua điểm đặt
trọng tâm As và thẳng góc với mặt phẳng uốn:
∑M/As = 0 → Mgh = bi *Rb *b*x*(h0 – 0,5*x)

(2.5)

- Điều kiện cường độ: M ≤ Mgh
→ M ≤ Mgh = bi *Rb *b*x*(h0 – 0,5*x)

(2.6)

Kết hợp (2.4) và (2.6) suy ra:
M ≤ Rs *As *(h0 – 0,5*x).

(2.7)

Đặt: x   * h0 . Thay vào (2.4) → Rs *As = ξ*bi *Rb *b*h0
As 

 *  bi * Rb * b * h0
Rs

(2.8)

Điều kiện hạn chế: để đảm bảo phá hoại dẻo thì cốt thép As phải khơng được
q nhiều, tương ứng với nó là hạn chế chiều cao vùng bê tông chịu nén x. Nghiên
cứu thực nghiệm cho biết phá hoại dẻo xảy ra khi:



x
 R
h0

(2.9)

Giá trị αR, ξR là hệ số khống chế phụ thuộc vào cấp độ bền chịu nén của bê
tơng và nhóm thép tra bảng 7.
25