Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép trong công trình giao thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
KHOA CƠNG TRÌNH
BỘ MƠN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH

Bài giảng
KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP
TRONG CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG
SCTT315

Hà Nội – 3/2020


3/4/2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Cơng trình – Bộ mơn kết cấu cơng trình

KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP
TRONG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Bộ mơn kết cấu cơng trình P418 – A1
Giảng viên: TS. Ngơ Văn Thuyết
Email:
1

NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 1: Tổng quan về kết cấu bê tông cốt thép
Chương 2: Vật liệu dùng trong kết cấu bê tông cốt thép
Chương 3: Nguyên lý thiết kế theo 22TCN – 272-05
Chương 4: Thiết kế chịu uốn
Chương 5: Thiết kế chịu cắt

Chương 6: Thiết kế chịu xoắn
Chương 7: Thiết kế chịu nén uốn kết hợp
Chương 8: Thiết kế kết cấu theo TTGH sử dụng
2

2

1


3/4/2020

GIÁO TRÌNH & TÀI LIỆU

• Kết cấu bê tơng cốt thép – PGS.TS. Ngô Đăng Quang,
TS. Nguyễn Duy Tiến, NXB Giao thơng vận tải, 2016.
• Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05, Bộ giao thơng
vận tải, 2005.

3

3

GIÁO TRÌNH & TÀI LIỆU

Giáo trình chính
Tiêu chuẩn thiết kế cầu
#000023092
#000023151
- THAM KHẢO Kết cấu bêtông cốt thép: Phần cấu kiện cơ bản (GS. Phan Quang Minh chủ biên)

– NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2012 (#000015209)
Kết cấu bêtông cốt thép (PGS. Trần Mạnh Tuân chủ biên) – NXB Xây dựng, 2017
4
(#000023095)

4

2


3/4/2020

NHIỆM VỤ MƠN HỌC
• Phát triển kiến thức đã học (cơ học cơ sở; sức bền, cơ kết
cấu, vật liệu xây dựng ...)
• Tính tốn thiết kế cho một cấu kiện cụ thể (Dầm, Cột)
bằng bêtông cốt thép theo phương pháp trạng thái giới hạn
• Phục vụ cho cơng việc thiết kế các cơng trình kết cấu
BTCT ngành Giao thơng sau khi ra trường

U CẦU MƠN HỌC
• Bài tập nộp theo các chương
• 1- Bài kiểm tra giữa kỳ
• 1- Bài thi cuối kỳ theo hình thức thi mở sách
5

5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU BTCT

Bài 1. Đặc điểm chung của kết cấu BTCT

Bài 2. Đặc điểm chung về cấu tạo, chế tạo và phân loại KC
BTCT
Bài 3. Thành tựu và ứng dụng của BTCT

6

6

3


3/4/2020

BÀI 1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KC BTCT
• Bê tơng cốt thép:
Là loại vật liệu xây dựng phức hợp do bê
tơng và cốt thép cùng cộng tác chịu lực
với nhau.
• Bê tơng (BT):
+ Thành phần:
cốt liệu, chất kết dính, phụ gia

+ Tính chất cơ học:
chịu nén tốt, kéo kém
• Cốt thép (CT):

+ kéo và nén đều tốt
7

7

Nguyên tắc cấu tạo
• Bố trí CT để chịu ứng suất kéo

• Bố trí CT ở vùng nén (cấu tạo hoặc trợ lực cho BT)
• BTCT:

Vật liệu xây dựng hỗn hợp,
BT & CT cùng phối hợp làm việc

8

8

4


3/4/2020

Dầm BTCT khai thác hết khả năng chịu nén tốt của bê tông và khả năng chịu
kéo tốt của thép → khả năng chịu mômen hay sức kháng uốn lớn hơn hàng
chục lần so với dầm bê tơng có cùng kích thước.
9
9

Các yếu tố giúp làm việc chung
 BT và CT có hệ số giãn nở vì
nhiệt xấp xỉ nhau:

c=(1015).10-6/0C
s=12.10-6/0C

 BT bao bọc, bảo vệ cốt thép
khỏi tác động ăn mịn hóa lý của
mơi trường, giữa BT và CT khơng
phản ứng hố học.

 Lực dính giúp truyền ứng suất.

10

10

5


3/4/2020

Bê tơng cốt thép dự ứng lực
• BTCT thường: Nứt sớm (hay giới hạn chống nứt thấp); Không cho
phép sử dụng cốt thép cường độ cao.

• BTCT dự ứng lực (ứng suất trước) khắc phục được hai nhược điểm
trên

11

11

Bê tông cốt thép dự ứng lực –ưu, nhược điểm
• Ưu điểm của kết cấu BTCTDƯL so với BTCT thường:
- Nâng cao giới hạn chống nứt do đó có tính chống thấm cao.
- Cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cường độ cao, bê tông cường độ cao.
- Độ cứng tăng lên nên độ võng giảm, vượt được nhịp lớn hơn so với BTCT
thường.
- Chịu tải đổi dấu tốt hơn nên sức kháng mỏi tốt.
- Nhờ có ứng suất trước mà phạm vi sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép
lắp ghép được mở rộng.
• Nhược điểm của kết cấu BTCTDƯL:
- Ứng lực trước không những gây ra ứng suất nén mà cịn có thể gây ra ứng
suất kéo ở phía đối diện làm cho bê tơng có thể bị nứt.
- Chế tạo phức tạp hơn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ về kỹ thuật để có thể đạt
chất lượng như thiết kế đề ra.
12
12

6


3/4/2020

BÀI 2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO, CHẾ TẠO
VÀ PHÂN LOẠI CỦA KC BTCT

1. Đặc điểm cấu tạo

• Bê tông cốt thép thường:
Cốt thép được đặt vào trong cấu kiện bê tông cốt thép để: chịu ứng
suất kéo (do M, Q, N gây ra), chịu ứng suất nén, để định vị các cốt

thép khác

13

13

1. Đặc điểm cấu tạo

• Bê tông cốt thép dự ứng lực:
Trong cấu kiện BTCTDƯL gồm hai loại cốt thép: Cốt thép thường
(hay cốt thép không kéo căng) và cốt thép dự ứng lực (cốt thép kéo
căng).
Cốt thép DƯL có nhiệm vụ tạo ra ứng suất nén trước trong bê tơng.
Cốt thép dự ứng lực có thể đặt theo đường thẳng hoặc đường cong
hoặc thẳng và cong.

14

14

7


3/4/2020

2. Phân loại kết cấu BTCT
•
-

Phân loại theo phương pháp thi cơng:

Đổ tại chỗ (tồn khối)
Lắp ghép
Bán lắp ghép

15

15

2. Phân loại kết cấu BTCT
•
•
-

Phân loại theo trạng thái ứng suất khi chế tạo và sử dụng:
Bê tông cốt thép thường
Bê tông cốt thép dự ứng lực (ứng suất trước).
Phân loại BTCTDƯL theo phương pháp tạo dự ứng lực:
Bê tông DƯL kéo trước
Bê tông DƯL kéo sau.

16

16

8


3/4/2020

/>o

17

17

18

18

9


3/4/2020

19

19

20

20

10


3/4/2020

Thi công KC BTCT

-

/>o

21

21

Thi công KC BTCT

-

22

22

11


3/4/2020

Thi cơng KC BTCT tồn khối

-

23

23

Thi cơng KC BTCT tồn khối

-

24

24

12


3/4/2020

Thi cơng KC BTCT tồn khối

-

25

25

Qui trình thi cơng KC BTCT
a. Trộn và đổ bê tông

b. Lắp dựng cốt thép vào ván khn, cố định vị trí
c. Đầm chắc bê tơng và hồn thiện bề mặt
d. Dưỡng hộ bê tơng
e. Chuẩn bị khn theo hình dáng kết cấu
f. Chuẩn bị cốt thép theo bản vẽ thiết kế
g. Tháo khuôn khi đủ cường độ

Sắp xếp lại cho đúng trình tự thực hiện?

26

26

13


3/4/2020

Qui trình thi cơng KC BTCT
f. Chuẩn bị cốt thép theo bản vẽ thiết kế
e. Chuẩn bị khn theo hình dáng kết cấu

b. Lắp dựng cốt thép vào ván khuôn, cố định vị trí
a. Trộn và đổ bê tơng

c. Đầm chắc bê tơng và hồn thiện bề mặt
d. Dưỡng hộ bê tông

g. Tháo khuôn khi đủ cường độ
27

27

ƯU ĐIỂM - NHƯỢC ĐIỂM
ƯU ĐIỂM
•
•
•

•
•

Tận dụng được vật liệu địa phương
Bền và tiết kiệm chi phí bảo dưỡng
Chịu lửa tốt
Khả năng chịu lực tốt
Tạo dáng kiến trúc dễ dàng

NHƯỢC ĐIỂM

• Trọng lượng bản thân lớn
• Cách âm cách nhiệt kém
• Chịu ảnh hưởng của thời tiết
• Dễ phát sinh khe nứt
28

28

14


3/4/2020

BÀI 3. THÀNH TỰU & ỨNG DỤNG CỦA BTCT

Trong công trình giao thơng
Trong xây dựng dân dụng
Trong thủy lợi

29

29

Cầu Mỹ Thuận – Vĩnh Long

Chiều dài: 1.535,2 m
Rộng: 23,66 m
Cao: 116,5 m
Nhịp chính: 350 m

Khởi cơng: 7/1997
Khánh thành: 5/2000
Kinh phí: 2000 tỷ VNĐ
30

30

15


3/4/2020

Cầu Nhật Tân – Hà Nội

Công nghệ hộp neo thép trên
trụ tháp; BTCTdự ứng lực
Dài: 1500m/ Tổng 8,933m
Nhịp giữa: 200m
Cầu rộng 43m

Khởi cơng: 3/2009
Khánh thành: 1/2015
Kinh phí: 13.626 tỷ VNĐ

Cầu Bính – Hải Phịng

Cầu vịm ống thép nhồi BT,
dầm bê tông dự ứng lực
Dài: 1.138,5m
Nhịp giữa: 200m
Cầu rộng 33,5m
Khởi công: 1/2017
Khánh thành: 10/2019
Kinh phí: 2.176 tỷ VNĐ
31

31

NHÀ CAO TẦNG
VINCOM CENTER LANDMARK

KEANGNAM HANOI LANDMARK

461m, 81 Tầng, 2018

336m, 72 Tầng, 2010

LOTTE CENTER

BITEXCO TOWER

272m, 62 Tầng, 2014

258m, 68 Tầng, 2010

VIETCOMBANK TOWER

206m, 35 Tầng, 2015
32

32

16


3/4/2020

KIẾN TRÚC ĐỘC ĐÁO
THÁP DUBAI CREEK, Ả RẬP

THÁP AZADI, IRAN

H>1000m, hoàn thành 2020
CUNG ĐIỆN SQUARE COLOSSEUM, Ý

TRUNG TÂM HEYDAR ALIYEV
AZERBAIJAN

NHÀ