Bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép theo 22TCN 272 05

đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
1

Chng 1
KHI NIM CHUNG V KT CU Bấ TễNG CT THẫP

1. C IM CHUNG CA KT CU Bấ TễNG CT THẫP
1.1. Thc cht ca bờ tụng ct thộp (BTCT thng)
- KN: Bờ tụng ct thộp l mt loi vt liu xõy dng hn hp do hai vt liu thnh phn cú c
trng c hc khỏc nhau l bờ tụng v thộp cựng phi hp chu lc vi nhau mt cỏch hp lý v kinh t.
+ Bờ tụng l mt loi ỏ nhõn to, thnh phn bao gm ct liu ( ỏ dm, si, cỏt) v cht kt
dớnh ( xi mng) , nc v ph gia (nu cú). Bờ tụng cú c im l kh nng chu nộn tt hn kh nng
chu kộo rt nhiu (10 ữ 20 ln).
+ Thộp l vt liu cú kh nng chu kộo v chu nộn u tt tng ng nhau .
- Nh vy, vic s dng riờng bờ tụng lm cỏc cu kin chu lc cú phỏt sinh ng sut kộo
(cu kin chu kộo, un, kộo nộn lch tõm, ) s l khụng hp lý.
- thy c s cng tỏc chu lc gia bờ tụng v ct thộp ta xem thớ nghim sau:
TTH
P
ct
f
f
cc
a)
Vùng chịu nén
b)
cc
f
f
s
P

TTH
Cốt thép dọc chịu kéo Vùng chịu kéo
Vùng chịu kéo
Vùng chịu nén
Vết nứt


Hỡnh 1.1 Dm bờ tụng v bờ tụng ct thộp

+ Khi ti trng P trong hỡnh 1.1a tng dn thỡ ti vựng chu kộo (th di dm) vt nt u tiờn
s xut hin ti khu vc gia dm (khu vc cú M max) khi ng sut kộo f
ct
f
ctu
(c = concrete, t =
tensile, u = ultimate), trong khi ú thỡ ng sut nộn th trờn f
cc
< f
ccu
(c = concrete, c = compress).
+ Khi P tip tc tng thỡ vt nt u tiờn ú s cng m rng v nõng cao, phn chu nộn thu
hp dn cho ti khi dm b phỏ hoi. S phỏ hoi ny s xy ra trong khi cỏc tit din khỏc ca dm vn
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
2

cha b phỏ hoi (cha nt), nờn s phỏ hoi ny l t ngt (phỏ hoi giũn). ng thi, ta thy khi
dm b phỏ hoi thỡ kh nng chu lc ca vt liu, nht l kh nng chu nộn ca bờ tụng vn cha
c khai thỏc ht, kh nng chu mụ men ca dm nh khụng hp lý.
+ Nu ta t thờm ct thộp dc vo vựng chu kộo ca dm (ta cng cú th dựng mt s loi ct
liu khỏc nh tre na, thy tinh, polime, ) ta c mt loi vt liu mi l BTCT (bờ tụng cú ct).

Nghiờn cu thờm ta s thy, nu lng ct thộp t vo l hp lý thỡ thỡ tỡnh hỡnh phỏ hoi ca dm s
khụng xy ra t ngt na (phỏ hoi do) v kh nng chu lc ca dm s tng lờn rt nhiu (cú th ti
20 ln). Tht vy, khi ng sut kộo ln nht trong dm f
ct
f
ctu
, thỡ vt nt u tiờn xut hin v m
rng dn. Ti ú ton b lc kộo s do ct thộp chu. Nu P tip tc tng, thỡ cỏc tit din gn ú cng
s xy ra tng t. S phỏ hoi ca dm s xy ra khi f
st
f
stu
v f
cc
f
ccu
. Nh vy, cng ca
hay kh nng chu lc ca c bờ tụng v ct thộp u c khai thỏc ht.
- Dm BTCT khai thỏc ht kh nng chu nộn tt ca bờ tụng v kh nng chu kộo tt ca thộp
.Nh vy kh nng chu mụ men hay Sc khỏng un ln hn hng chc ln so vi dm bờ tụng cú cựng
kớch thc.
- Trong cu kin BTCT, do ct thộp chu kộo v nộn u tt, nờn nú cũn c t vo vựng chu
nộn ca cu kin gia cng thờm cho bờ tụng ti vựng ú cu kin s cú kớch thc gim i, chu
lc khi vn chuyn, lp rỏp c tt hn,
- Bờ tụng v thộp cú th kt hp cựng chu lc vi nhau mt cỏch hp lý nh trờn l do nhng
yu t sau:
+ Trờn b mt tip xỳc gia bờ tụng v thộp cú lc dớnh bỏm khỏ ln, lc dớnh bỏm ny gi cho
ct thộp khụng b tut khi bờ tụng khi chu kộo, nờn lc cú th truyn t bờ tụng sang thộp v
ngc li. Lc dớnh bỏm l yu t quan trng nht i vi BTCT. Nh cú lc dớnh bỏm m
cng ca ct thộp mi c khai thỏc, b rng vt nt trong vựng kộo mi c hn ch.

Do vy, ngi ta phi tỡm mi cỏch tng cng lc dớnh bỏm gia bờ tụng v ct thộp.
+ Gia bờ tụng v ct thộp khụng xy ra phn ng hoỏ hc no m bờ tụng cũn cú tỏc dng bo
v cho ct thộp chng li cỏc tỏc dng trc tip ca mụi trng, ca cỏc ỏm chỏy,
+ H s gión n di vỡ nhit ca bờ tụng v ct thộp l xp x bng nhau ( bờ tụng
c
= 1.10
-5
ữ
1,5.10
-5
/
o
C, thộp
s
= 1,2.10
-5
/
o
C ). Do ú khi nghit thay i trong phm vi thụng thng
(di 100
o
C) thỡ s gión di vỡ nhit ca hai vt liu ny khụng chờnh lch nhau my ni ng
sut phỏt sinh s khụng ỏng k.
1.2. Thc cht ca bờ tụng ct thộp d ng lc (ST)
- Ta thy, BTCT thng (BTCT khụng DUL) cú nhc im ln l vt nt xut hin sm
gii hn chng nt thp.
+ Thc nghim cho thy, khi ng sut kộo trong ct thộp f
st
= 20 ữ 30MPa thỡ lp bờ tụng bao
bc xung quanh ct thộp ó bt u b rn nt. Khi f

ct
= 180 ữ 250MPa thỡ b rng vt nt
khong 0,2 ữ 0,3mm. õy cng l b rng vt nt gii hn m cỏc TCTK quy nh (quy nh
ny xut phỏt t cỏc yờu cu nh bo v cho ct thộp khi b n mũn do nc hoc hi nc
xõm nhp vo, hoc do iu kin tõm lý ca ngng s dng, )
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
3

+ Nh vy, nu ta s dng ct thộp cng cao (f
py
= 1000 ữ 1600MPa) ch to BTCT
thng thỡ s khụng khai thỏc ht kh nng chu lc ca nú c, vỡ gii hn b rng vt nt
cng chớnh l gii hn tr s ng sut kộo trong ct thộp nh trờn.
+ Vic tng cng BT hoc s dng ct thộp cú ng kớnh nh cng phn no gim c
b rng vt nt, nhng hi
u qu ca nú rt thp.
+ Hn na, vi nhng cu kin yờu cu cú kh nng chng thm (chng nt) thỡ BTCT thng
t ra bt lc. Thc t cho thy kt cu BTCT thng khụng cú kh nng chng nt hoc kh
nng chng nt rt hn ch.
- Do vy, tng gii hn chng nt cho kt c
u BTCT v s dng c hp lý ct thộp CC
cng nh bờ tụng CC thỡ cỏch tt nht l s dng BTCT DUL.
+ Khỏi nim kt cu d ng lc: kờt cu d ng lc núi chung l loi kt cu m khi ch to
chỳng ngi ta to ra mt trng thỏi ng sut ban u ngc vi trng thỏi ng sut do ti trng khi s
dng nhm, nhm hn ch cỏc yu t cú hi n tỡnh hỡnh chu lc ca kt cu do tớnh cht chu lc
kộm ca vt liu sinh ra.
+ Vi bờ tụng ct thộp, thỡ ch yu ngi ta to ra ng sut nộn trc cho nhng vựng ca tit
din m sau ny di tỏc dng ca ti trng khi s dng s phỏt sinh ng sut kộo. ng sut nộn trc
ny cú tỏc dng lm gim hoc trit tiờu ng sut kộo do ti trng khi s dng sinh ra. Nh vy m cu
kin s khụng b nt hoc nt rt nh.

+ rừ hn, vớ d ta xột mt dm gin n BTCT DUL chu ti trng nh hỡnhv:
Cốt thép dự ứng lực
P P
+= or
Do DUL Do P DULHT DULKHT
t
f
f
ct
f
f
c
f
c
t
f
f
c


Hỡnh 1.2 ng sut trong cu kin BTCT d ng lc

Ta thy, do s dng DUL m ng sut kộo trong cu kin ó b trit tiờu (DUL hon ton) hoc
ng sut kộo cũn rt nh (DUL khụng hon ton).
- Ta cú th to ra cỏc trng thỏi ng sut ban u khỏc nhau bng hai cỏch: Thay i v trớ lc nộn
trc hoc thay i tr s lc nộn trc Nh ú ta cú th thit k c kt c
u BTCT DUL mt cỏch
hp lý v a n kh nng tit kim vt liu nht.
- u im ca kt cu BTCT DL so vi BTCT thng hay tỏc dng chớnh ca d ng lc nh
sau:

+ Nõng cao gii hn chng nt, do ú cú tớnh chng thm cao.
+ Cho phộp s dng hp lý ct thộp cng cao, bờ tụng cng cao dn n gim giỏ thnh
v kớch thc cu ki
n.
+ cng tng lờn nờn vừng gim ,vt c nhp ln hn so vi BTCT thng .
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
4

+ Chu ti i du tt hn nờn sc khỏng mi tt .
+ Nh cú ng sut trc m phm vi s dng ca kt cu bờ tụng ct thộp lp ghộp, phõn on
m rng ra nhiu. Ngi ta cú th s dng bin phỏp ng lc trc ni cỏc cu kin ỳc sn ca mt
kt cu li vi nhau.
- Nhc im ca kt cu BTCTDL so vi BTCT thng :
+ ng lc trc khụng nhng gõy ra ng sut nộn m cũn cú th gõy ra ng sut kộo phớa i
din lm cho bờ tụng cú th b nt .
+ Ch to phc tp hn yờu cu kim soỏt cht ch v k thut cú th t cht lng nh thit
k ra.

2. S LC LCH S PHT TRIN KT CU BTCT

3. C IM CHUNG V CU TO V CH TO CA KT CU BTCT
3.1. c im chung v cu to :
- Trong bờ tụng ct thộp, gii quyt vn cu to sao cho hp lý l rt quan trng. Hp lý v
mt chon vt liu (Mỏc bờ tụng hay cp bờ tụng, nhúm thộp hay loi thộp), hp lý v chn dng tit
din v kớch thc tit din, hp lý v vic b trớ ct thộp cú th ũng thi ỏp ng c s chu lc
cc b ca cỏc b phn kt cu cha c xem xột y trong tớnh toỏn nh tớnh khụng liờn tc ca
kt cu, v trớ t ti trng tp trung, Gii quyt cỏc liờn kt gia cỏc b phn, chn gii phỏp bo v
kt cu chng xõm thc, tớnh cú th thi cụng c (tớnh kh thi),
a) Kt cu bờ tụng ct thộp thng:
Ct thộp c t vo trong cu kin bờ tụng ct thộp thng bao gm: ct thộp chu ng sut

kộo, chu ng sut nộn, nh v cỏc ct thộp khỏc v ct thộp cu to khỏc. S lng ct thộp
do tớnh toỏn nh ra, nhng nú cng phi tho món cỏc yờu cu cu to.
Ct thộp chu ng sut kộo do nhiu nguyờn nhõn gõy ra nh: Mụ men un, lc ct, lc dc
trc, mụ men xon , ti cc b.
- Ct thộp chu kộo do mụmen un gõy ra ú l cỏc ct thộp dc ch t vựng chu kộo ca
cu kin, chỳng c t theo biu M trong cu kin v t cng xa trc trung ho cng
tt . Vớ d:
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
5

wL /8
2
w
M
a)
c)
b)
M
wL /2
w
L
2
Cốt thép dọc chịu kéo do M Cốt thép dọc chịu kéo do M
L
w
M


Hỡnh 1.3 Biu mụ men v cỏch t ct thộp

- Ct thộp chu kộo do lc ct gõy ra ú l cỏc ct thộp ai (ct ngang) hoc ct thộp xiờn,
chỳng c t theo s xut hin ca biu lc ct V trong cu kin. i vi cu kin
chu un, ngoi ct thộp dc chu kộo, do nh hng ca lc ct m cỏc tit din nghiờng
gn gi hoc ni cú ng sut tp trung s xut hin ng sut kộo ch ln ta phi t ct
thộp ai hoc ct thộp xiờn chu ng sut kộo ny. Vớ d:
A
A
Cốt thép dọc chịu kéo
Cốt thép dọc chịu nénCốt thép xiên Cốt thép đai
A-A


Hỡnh 1.4 - S b trớ ct thộp trong dm
Ct thộp chu ng sut nộn: ú l cỏc ct dc chu nộn trong dm, ct. Cỏc ct thộp ny cựng
tham gia chu nộn vi bờ tụng.
Ct thộp nh v cỏc ct thộp khỏc trong thi cụng.
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
6

Ct thộp kim soỏt nt b mt phõn b gn b mt cu kin lm nhim v chu ng sut do co
ngút, thay i nhit , cỏc ct dc v ct thộp ngang l mt phn ca ct thộp kim soỏt nt
b mt.
- Chỳ ý: Trong cu kin chu un khi ch cú ct dc chu kộo thỡ c gi l tit din t ct thộp
n, cũn khi cú c ct thộp dc chu kộo v ct dc chu nộn thỡ c gi l tit din t ct kộp.
- S b trớ ct thộp trong cu kin chu nộn lch tõm ln, chu kộo lch tõm ln gn ging nh
trong cu kin chu un .
- Trong cu kin ch chu lc dc trc trờn tit din cỏc ct thộp dc thng c b trớ i xng
vi trc dc ca cu kin.
- Kớch thc tit din do tớnh toỏn nh ra nhng phi tho món cỏc yờu cu cu to, kin trỳc,
kh nng b trớ ct thộp v k thut thi cụng. Ngoi ra cn phi chỳ ý n quy nh v b dy lp

bờ tụng bo v ct thộp, khong cỏch trng gia cỏc ct thộp. Cỏc quy nh ny c quy nh
trong cỏc tiờu chun ngnh.
- Hỡnh dng tit din ph thuc v TTUS ca tit din khi chu ti trng:
+ Trong cu kin chu kộo, nộn ỳng tõm tit din thng cú dng i xng nh: Vuụng, trũn,
vnh khn, a giỏc,
+ Trong cu kin chu un, kộo nộn lch tõm tit din thng cú dng hỡnh ch nht, ch T,
thang, hp, (sao cho bờ tụng c m rng thờm ra vựng chu nộn tn dng tt kh nng
chu nộn tt ca nú hoc a vt liu ra xa trc trung hũa hn).
b) Kt cu bờ tụng ct thộp d ng lc
- Trong cu kin BTCTDL ct thộp gm hai loi: Ct thộp thng (hay ct thộp khụng kộo
cng) v ct thộp D ng lc (ct thộp kộo cng). Ct thộp thng lm nhim v v c b trớ
ging nh cu kin bờ tụng ct thộp thng. Ct thộp DL cú nhim v to ra ng sut nộn
trc trong bờ tụng lm gim hoc trit tiờu ng sut kộo sinh ra do ti trong. Do ú, ct thộp
DUL c b trớ theo nguyờn tc sau:
+ Trong cu kin chu nộn ng tõm, ct thộp kộo cng s l cỏc ct thộp ai. Trong mt s
trng hp ngi ta kộo cng c ct thộp dc chu ti trng trong giai on vn chuyn v lp
rỏp.
+ Trong cu kin chu kộo ungd tõm, ct thộp kộo cng s l cỏc ct thộp dc.
+ Trong cu kin chu un, kộo nộn lch tõm thỡ ct thộp kộp cng bao gm c ct thộp dc v ct
thộp ai.
- Ct thộp d ng lc cú th t theo ng thng, cong, góy khỳc hoc kt hp. Vớ d:
a) b)
d)c)

đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
7


Hỡnh 1.5 S b trớ ct thộp DL

+ Ct thộp t theo ng cong phc tp hn, nhng nú cú u im l lm vic thay cho ct thộp
xiờn lm cho dm chu lc ct tt hn. Ngoi ra nú cũn to ra khong cỏch trng gia cỏc u ct
thộp ln hn to iu kin thun li cho vic b trớ cỏc neo liờn kt, v gim s tp trung ng sut
ti u dm.
- Ti v trớ u neo cú lc tp trung ln hoc ct thộp ch un cong thng cú ni lc tip tuyn
ln nờn ta cn t ct thộp gia cng cho bờ tụng ti ú hoc t cỏc bn m di neo.
- Ct thộp kộo cng cú th t bờn trong (DUL trong) hoc t bờn ngoi tit din (DUL ngoi).
c)
Lới thép gia cờng
Neo
Bản đệm ống tạo lỗ
Cốt thép DUL đặt trong Cốt thép DUL đặt ngoài

3.2. c im ch to :
a) Phõn loi theo phng phỏp thi cụng: 3loi
- Kt cu BTCT ton khi: L loi kt cu BTCT c thi cụng ti hin trng theo cỏc
bc sau:
+ Lp dng vỏn khuụn v ct thộp ti hin trng;
+ bờ tụng vo trong vỏn khuụn thnh tng lp v m lốn;
+ Bo dng bờ tụng, thỏo d vỏn khuụn v hon thin.
u im: Kt cu ton khi, khụng cú mi ni cỏc thnh phn trong kt c
u cựng lm
vic vi nhau mt cỏch cht ch.
Khuyt im: Tn giỏo vỏn khuụn, tn thi gian ch bo dng BT, khú kim soỏt
cht lng do iu kin lm vic ti hin trng.
- Kt cu BTCT lp ghộp: L kt cu BTCT m phn ln cỏc cu kin c ch to sn
trong nh mỏy, sau ú tr ra hin trng lp ghộp li vi nhau.
u
im: C gii húa c quỏ trỡnh sn sut, tn dng vỏn khuụn c nhiu ln, thi
gian thi cụng nhanh hn, kim soỏt c cht lngj cu kin tt hn.

Khuyt im: Xut hin nhiu mi ni kt cu lm vic khụng gian hay tng th kộm
hn.
- Kt cu BTCT bỏn lp ghộp: L loi kt cu kt hp gia kt cu
ton khi v lp
ghộp. Khi ú, trong nhiu trng hp ta thng ly luụn phn lp ghộp lm vỏn khuụn
cho phn ti ch.
Vớ d v cỏc loi kt cu BTCT theo phng phỏp thi cụng:
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
8

a) Toàn khối
b) Lắp ghép
b) Lắp ghép


b) Phõn loi theo trng thỏi ng sut khi ch to v s dng: 2 loi
- Bờ tụng ct thộp thng (kt cu BTCT): L loi kt cu m khi ch to, ct thộp
trng thỏi khụng cú ng sut. Ngoi ni ng sut do co ngút v gión n nhit, trong
BT v CT ch xut hin ng sut khi cú ti trng s dng tỏc dng (k c trng lng
bn thõn).
- Bờ tụng ct thộp d ng lc (bờ tụng ct thộp ng sut trc): L loi kt cu m khi
ch to ngi ta cng trc ct thộp to ng sut nộn trc cho nhng vựng ca tit
din m sau ny di tỏc dng ca ti trng khi s dng s phỏt sinh ng sut kộo.
ng sut nộn trc ny cú tỏc dng lm gim hoc trit tiờu ng sut kộo do ti trng
khi s dng sinh ra. Nh
vy, ta cú th nõng cao kh nng chu lc, kh nng chng
nt, ca kt cu.
c) Phõn loi BTCT DL theo phng phỏp to d ng lc:
Cu kin thi cụng kộo trc (phng phỏp cng ct thộp trờn b):

B1: Lp t ct thộp CC vo vỏn khuụn v liờn kt vi b kộo t bit;
B2: Kộo cng cụt thộp CC n tr s thit k v bờ tụng cu kin;
B3: Khi bờ tụng ó ụng cng cng yờu cu, ta buụng ct thộp ra khi b kộo. Ct
thộp s cú xu hng co li chiu di ban u v do cú s dớnh bỏm gia BT v Ct to lc
nộn trc vo BT.
®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
9

B1)
Cèt thÐp C§C
BÖ kÐo
B2)
Bª t«ng
B3)
Bª t«ng

Hình 1.5 Sơ đồ phương pháp thi công kéo trước

Để tăng thêm dính bám giữa bê tông và cốt thép DƯL người ta thường dùng cốt thép DƯL là
cốt thép có gờ, hoặc cốt thép DUL dưới dạng tao, hoặc tạo các mấu neo đặc biệt ở hai đầu.
Phạm vi áp dụng: PP này thường dùng khi cốt thép kéo căng đặt theo đường thẳng hơặc gãy
khúc và với những cấu kiện nhỏ và vừa. Do đó PP này đặc biệt hiệu quả với các cấ
u kiện sản xuất hàng
loạt trong nhà máy.
 Cấu kiện thi công kéo sau (phương pháp căng cốt thép trên bê tông)
B1: Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thường và các ống tạo lỗ (thường làm bằng tôn lượn sóng mạ
kẽm). ống tạo lỗ có thể được đặt theo đường thẳng hoặc đường cong tùy thuộc vào mục đích chịu lực
của cấu kiện.
B2: Đổ BT cấu kiện và bảo dưỡng.
B3: Khi bê tông đã đạt đến cường độ yêu cầu, ta luồn cốt thép CĐC vào các lỗ tạo trước, dùng

kích kéo căng cốt thép CĐC trên bê tông đến trị số thiết kế.
B4: Đóng neo và buông kích, bơm vữa xi măng lấp đầy khoảng tróng giữa cốt thép CĐC và ống
tạo lỗ để tạo dính bám giữa BT và CT cũng như chống gỉ cho cốt thép CĐC. Cũng có trường hợp cốt
thép CĐC được bảo vệ trong ống tạo lỗ bằng mỡ chống gỉ, trường hợp này được gọi là c
ấu kiện DƯL
không dính bám.
Phương pháp này luôn phải có neo, khi kéo căng từ một đầu thì đầu kia gọi là neo chết (neo cố
định trước trong bê tông)
Phạm vi áp dụng: PP này thường được áp dụng các kết cấu lớn như kết cấu cầu và thi công tại
công trường. Ưu điểm của PP là có thể kéo căng cốt thép CĐC theo đường cong của ống tạo lỗ đã đặt
trước.
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
10

ống tạo lỗ
B1)
B2)
Bê tông
Cốt thép CĐC
B3)
B4)
Cốt thép CĐC


Hỡnh 1.6 S phng phỏp thi cụng kộo sau


®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
11

®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
12




®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
13

Chương 2
TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

1. BÊ TÔNG
1.1. Phân loại bê tông
1.1.1. Theo thành phần của bê tông tươi (hỗn hợp bê tông)
- Bê tông là một loại đá nhân tạo được tạo thành từ các vật liệu thành phần, bao gồm: đá dăm, sỏi (cốt
liệu lớn); cát (cốt liệu nhỏ); xi măng (chất kết dính), nước và phụ gia (nếu có). Các vật liệu này sau khi
nhào trộn đều với nhau sẽ đông cứng và có hình dạng theo khuôn đúc. Tỷ lệ của các vật liệu thành phần
trong hỗn hợp sẽ có ảnh hưởng đến thuộc tính của bê tông sau khi đông cứng (bê tông). Trong phần lớn
các trường hợp, người kỹ sư cầu sẽ chọn cấp bê tông cụ thể từ một loạt hỗn hợp thiết kế thử, trên cơ sở
cường độ chịu nén mong muốn ở tuổi 28 ngày,
c
f
′
. Đặc trưng tiêu biểu đối với các cấp bê tông khác
nhau được cho trong bảng 2.1 như sau:
Bảng 2.1 - Các đặc trưng trộn của bê tông theo cấp

Lượng xi
măng tối
thiểu
Tỉ lệ
nước/xi
măng lớn
nhất
Độ chứa khí
Kích thước cốt
liệu theo
AASHTO M43
Cường độ
chịu nén 28
ngày
Cấp bê
tông
kg/m
3
kg/kg %
Kích thước lỗ
vuông sàng (mm)
MPa
A
A (AE)
B
B (AE)
C
C (CE)
P

S
362
362
307
307
390
390
334

390
0,49
0,45
0,58
0,55
0,49
0,45
0,49

0.58
-
6,0 ± 1,5
5,0 ± 1,5
-
7,0
± 1,5
-
Quy định
riêng
Quy định
riêng

25 đến 4,75
25 đến 4,75
50 đến 4,75
50 đến 4,75
12,5 đến 4,75
12,5 đến 4,75
25 đến 4,75 hoặc
19 đến 4,75
25 đến 4,75
28
28
17
17
28
28
Quy định
riêng
Quy định
riêng
Tỉ
trọng
thấp
334 Như quy định trong hồ sơ hợp đồng

• Cấp bê tông A nói chung được sử dụng đối với tất cả các cấu kiện của kết cấu và đặc biệt đối với bê
tông làm việc trong môi trường nước mặn.
• Cấp bê tông B được sử dụng trong móng, bệ móng, thân trụ và tường chịu lực.
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
14

Cp bờ tụng C c s dng trong cỏc chi tit cú b dy di 100 mm nh tay vn cu thang v cỏc
bn sn t li thộp.
Cp bờ tụng P c s dng khi cng c yờu cu ln hn 28 MPa. i vi bờ tụng d ng
lc, phi chỳ ý rng, kớch thc ct liu khụng c ln hn 20 mm.
Bờ tụng loi S c dựng cho bờ tụng di nc bt ỏy chng thm nc trong cỏc khung võy.
- T l nc/xi mng (W/C) theo trng lng l thụng s quan trng nht nh hng n cng bờ
tụng. T l W/C cng gn mc ti thiu thỡ cng cng ln. Hin nhiờn l, i vi mt lng nc
ó cho trong hn hp, vic tng hm lng xi mng s lm tng cng bờ tụng. i vi mi cp bờ
tụng u cú quy nh rừ lng xi mng ti thiu tớnh bng kG/m
3
. Khi tng lng xi mng trờn mc ti
thiu ny, cú th tng lng nc v vn gi nguyờn t l W/C. S tng lng nc cú th khụng tt vỡ
lng nc tha, khụng cn thit cho phn ng hoỏ hc vi xi mng v v lm t b mt ct liu, khi
bc hi s gõy ra hin tng co ngút, lm bờ tụng kộm c chc. Do vy, Tiờu chun quy nh lng xi
mng ti a l 475 kG/m
3
hn ch lng nc ca hn hp.
- Bờ tụng AE (bờ tụng bt) phỏt huy c bn lõu di khi lm vic trong cỏc mụi trng lnh. Bờ
tụng bt c ch to bng cỏch thờm vo hn hp mt ph gia do to ra s phõn b u cỏc l
rng rt nh. S phõn b u cỏc l rụng nh ny trong bờ tụng trỏnh hỡnh thnh cỏc l rng ln v ct
t ng mao dn t mt ngoi vo ct thộp.
- t c cht lng ca bờ tụng l bn lõu di v chu lc tt, cn phi hn ch hm lng
nc. Nhng nc lm tng lu ng ca hn hp bờ tụng, c bit lm cho bờ tụng c trong
khuụn. ci thin tớnh cụng tỏc ca hn hp bờ tụng m khụng phi tng lng nc, ngi ta a
vo cỏc ph gia hoỏ hc. Cỏc ph gia ny c gi l ph gia gim nc mnh (ph gia siờu do), rt
cú hiu qu trong vic ci thin thuc tớnh ca c bờ tụng t v bờ tụng ó ụng rn. Cỏc ph gia ny
phi c s dng rt thn trng v nht thit phi cú ch dn ca nh sn xut vỡ chỳng cú th cú
nhng nh hng khụng mong mun nh lm rỳt ngn thi gian ụng kt. Vỡ vy trc khi s dng
cn lm cỏc thớ nghim xỏc minh cht lng ca c bờ tụng t ln bờ tụng cng.
- Trong vi nm gn õy, ngi ta ó ch to c bờ tụng cú cng rt cao, cng chu nộn cú

th ti 200MPa. Mu cht ca vic t cng ny cng nh chc chn l m bo cp phi tt
nht, sao cho tt c cỏc l rng u
c lp y bng ỏc ht mn cho n khi khụng cũn l rng na.
Trc õy ngi ta ch chỳ ý ti cp phi tt nht ca ct liu ln v ct liu nh l ỏ v cỏt. Vic lp
y cỏc khe h gia cỏc ht nh cú th l cỏc ht xi mng Poúc lng, m sau ny phn ng vi nc s
to lc dớnh v gn kt thnh khi. Trong bờ tụng CC v rt cao, ng
i ta cũn tin thờm mt bc na
l chốn thờm vo khe h gia cỏc ht xi mng Poúc lng. Cỏc loi vt liu mn chốn ny cú th l ỏt
Puzolan ht nh, tro bay, mui silớc, Chỳng cú th thay th mt phn cho XM v vn gi nguyờn
lng XM ti thiu v t l W/C.
1.1.2. Theo t trng ca bờ tụng:
Theo t trng, bờ tụng c phõn thnh
- Bờ tụng t trng thng: L BT cú t trng trong khong 2150
ữ 2500kG/m
3
.
- Bờ tụng t trng thp: L BT cú cha cp phi nh v cú t trng khi khụ khụng vt quỏ
1925kG/m
3
.
1.2. Cỏc tớnh cht tc thi (ngn hn) ca bờ tụng cng
®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
15

- Các tính chất của bê tông xác định từ thí nghiệm phản ánh sự làm việc ngắn hạn khi chịu tải vì các thí
nghiệm này thường được thực hiện trong vòng vài phút, khác với tải trọng tác dụng lên công trình có
thể kéo dài hàng tháng, thậm chí hàng năm. Các thuộc tính ngắn hạn này rất hữu dụng trong đánh giá
chất lượng của bê tông và sự làm việc chịu lực ngắn hạn như dưới hoạt tải xe cộ, gió, động đất, Tuy
nhiên, những thuộc tính này phải được điều chỉnh khi chúng được sử dụng để đánh giá sự làm việc
dưới tải trọng tác dụng kéo dài (thường xuyên) như trọng lượng bản thân của dầm, lớp phủ mặt cầu, lan

can,
1.2.1. Cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi
- Cường độ chịu nén quy định của bê tông ở tuổi 28 ngày (
c
f
′
) được xác định bằng thí nghiệm nén phá
hoại mẫu chuẩn hình trụ đường kính 150 mm, chiều cao 300 mm dưới tác dụng của lực nén dọc trục
không kiềm chế. Hình 2.1 biểu diễn đường cong ứng suất-biến dạng điển hình của mẫu thử hình trụ khi
chịu nén dọc trục không có kiềm chế (không có cản trở biến dạng ngang).

Hình 2.1 - Đường cong ứng suất-biến dạng parabol điển hình đối với bê tông chịu nén không có
kiềm chế
- Biến dạng tại đỉnh ứng suất nén
c
f
′
là ε'
c
≈ 0,002 và biến dạng có thể lớn nhất ε
cu
≈ 0,003. Một quan
hệ đơn giản đối với bê tông có cường độ nhỏ hơn 40 MPa được đưa ra dưới một hàm bậc hai như sau:
2
2
εε
εε
⎡⎤
⎛⎞⎛⎞
′

⎢⎥
=−
⎜⎟⎜⎟
′′
⎢⎥
⎝⎠⎝⎠
⎣⎦
cc
cc
cc
ff
(2.1)
Trong đó:
f
c
= là cường độ chịu nén tương ứng với độ biến dạng
ε
c
,
c
f
′
= là ứng suất lớn nhất từ thí nghiệm khối trụ
c
′
ε = là độ biến dạng ứng với ứng suất
c
f
′
.

Quy ước dấu ở đây là ứng suất nén và biến dạng nén mang giá trị âm.
®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
16

- Mô đun đàn hồi của bê tông theo TC 05 độ nghiêng của đường thẳng đi từ gốc toạ độ qua điểm của
đường cong us-bd có ứng suất bằng 0,4
c
f
′
. Khi bê tông có tỷ trọng từ 14400 ÷ 2500kG/m
3
, thì E
c
có
thể được xác định theo công thức sau:
1,5
0,043. .
γ
′
=
ccc
E
f
(MPa) (2.2)
Trong đó:

γ
c
= Tỷ trọng của bê tông (kG/m
3

)
c
f
′
= Cường độ chịu nén quy định của bê tông (MPa).
Ví dụ: Đối với bê tông có:
γ
c
= 2300 kg/m
3
và
c
f
′
= 28 MPa
⇒
()
1,5
0,043. 2300 . 4800. 4800. 28 25GPa
′′
====
ccc
Eff
- TC 05 quy định (A5.4.2.1), cường độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày (f'
c
) tối thiểu là 16 MPa được
khuyến cáo đối với tất cả các bộ phận của kết cấu và cường độ chịu nén tối đa được quy định là 70
MPa, trừ khi có những thí nghiệm bổ sung. Các bản mặt cầu và BTCT DUL thì f'
c
ít nhất là 28 MPa.

1.2.2. Cường độ chịu kéo
Cường độ chịu kéo của bê tông có thể được đo trực tiếp hoặc gián tiếp. Thí nghiệm kéo trực tiếp [hình
2.2(a)] được sử dụng để xác định cường độ nứt của bê tông, đòi hỏi phải có thiết bị đặc biệt (chuyên
dụng). Thông thường, người ta tiến hành các thí nghiệm gián tiếp như thí nghiệm uốn phá hoại dầm và
thí nghiệm ép chẻ khối trụ. Các thí nghiệm này được mô tả trên hình 2.2.

Hình 2.2 Thí nghiệm kéo bê tông trực tiếp và gián tiếp
a) Thí nghiệm kéo trực tiếp
b) Thí nghiệm phá hoại dầm
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
17

c) Thớ nghim ch khi tr

- Thớ nghim un phỏ hoi dm [hỡnh 2.2(b)] o cng chu kộo khi un ca bờ tụng vi mt dm
bờ tụng gin n chu lc nh trờn hỡnh v. ng sut kộo ln nht ỏy dm khi phỏ hoi gi l ng
sut kộo un gii hn, c ký hiu l f
r
. TC 05 a ra cỏc cụng thc xỏc nh f
r
nh sau:
+ i vi bờ tụng t trng thụng thng
,
.63,0
cr
ff = (2.3)
+ i vi bờ tụng cỏt t trng thp
,
.52,0
cr

ff =
+ i vi bờ tụng t trng thp cỏc loi
,
.45,0
cr
ff =
- Trong thớ nghim ộp ch khi tr [hỡnh 2.2(c)], khi tr tiờu chun c t nm v chu ti trng
ng phõn b u. ng sut kộo gn nh phõn b u xut hin vuụng gúc vi ng sut nộn sinh ra
do ti trng thng ng. Khi cỏc ng sut kộo ny t ti gii hn cng , khi tr b ch lm ụi
dc theo mt chu ti. Theo mt lý thuyt v s lm vic n hi (Timoshenko v Goodier, 1951), cụng
thc tớnh ng sut kộo ch f
sp
c a ra nh sau:
2/

=
cr
sp
PL
f
D
(2.4)
trong ú P
cr
l ton b ti trng gõy ch khi tr, L l chiu di ca khi tr v D l ng kớnh ca
khi tr.
- C hai giỏ tr ng sut kộo un (f
r
) v ng sut kộo ch (f
sp

) u c xỏc nh ln hn so vi ng
sut kộo dc trc (f
cr
) c xỏc nh trong thớ nghim kộo trc tip [hỡnh 2.2(a)]. Cỏc tỏc gi Collins v
Mitchell (1991) v Hsu (1993) a ra cụng thc xỏc nh cng chu kộo trc tip f
cr
nh sau:
0,33.

=
cr c
f
f (2.5)
- Tuy nhiờn, kh nng chu kộo ca bờ tụng thng c b qua trong tớnh toỏn cng cỏc cu kin
BTCT vỡ cng chu kộo ca bờ tụng rt nh.
- Mụ un n hi ca bờ tụng khi chu kộo cú th c ly nh khi chu nộn.
1.3. Cỏc tớnh cht di hn ca bờ tụng cng
1.3.1. Cng chu nộn ca bờ tụng theo thi gian
- Tớnh cht ca BT c c trng bi cng chu nộn quy nh tui 28 ngy (f'
c
). Tuy nhiờn
trong mt s trng hp, nh i vi BTCT DUL thỡ ta cn phi bit cng chu nộn f
ci
v E
ci
ca
BT thi im cng ct thộp DUL, cng nh cỏc thi im khỏc trong lch s chu ti ca kt cu.
- Thụng thng, cng chu nộn ca BT cú xu hng tng theo thi gian v ph thuc vo nhiu
tham s nh loi XM, iu kin bo dng, Cú cỏc phng phỏp khụng phỏ hu xỏc nh cng
chu nộn, thng bng con

ng giỏn tip thụng qua vic xỏc nh trc ht mụ un n hi ri
tớnh ngc tr li tỡm cng chu nộn. Theo mt phng phỏp khỏc, ngi ta o ny lờn ca
mt viờn bi bng thộp, viờn bi ny ó c nh kớch thc da vo ny trờn bờ tụng ó bit cng
chu nộn. Hip hi quc t BTCT DUL (FIP) kin ngh xỏc nh cng chu nộn ca BT theo
th
i gian theo biu cú dng nh sau:

đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
18

+ Theo Branson (1977) thỡ biu thc xỏc nh cng chu nộn ca BT theo thi gian cú dng nh
sau:
,
.
.
cci
f
t
t
f

+
=
Trong ú:
t = thi gian tớnh theo ngy;
, = l h s ph thuc vo loi XM v iu kin bo dng. i vi XM loi I, iu kin bo dng
m thỡ = 4,0; = 0,85. Khi ú:
,
.
.85,00,4

cci
f
t
t
f
+
=
- Tiờu chun ASTM (C150) quy nh cú 5 lai XM c bn c sn xut nh sau:
+ XM loi I: L loi chun, c s dng trong cỏc cụng trỡnh bỡnh thng, ni khụng cn phi cú cỏc
thuc tớnh c bit.
+ Loi II: L loi ó c bin i, nhit thy húa thp hn lai I, loi ny thng c s dng ni
chu nh hng va ph
i ca s n mũn do sunfat hoc ni mong mun cú nhit thy húa va phi.
+ Loi III: L loi cú CC sm, c s dng khi mong mun BT t CC sm, nhit thy húa cao
hn nhiu so vi lai I.
+ loi IV: L loi ta nhit thp, c s dng trong cỏc p BT khi ln v cỏc kt cu khỏc m nhit
thy húa gim chm.
+ Loi V: l loi ch
u c sunfat, thng c s dng trong cỏc múng, tng hm, cng rónh, ,
ni tip xỳc vi t cha sunfat.
1.3.2. Co ngút ca bờ tụng
- KN: Co ngút ca bờ tụng l hin tng gim th tớch di nhit khụng i do hi nc bc hi khi
bờ tụng ó ụng cng.
- Co ngút thay i theo thi gian v nú ph thuc vo nhiu yu t nh: hm lng nc ca bờ tụng
ti, vo loi xi mng v ct liu c s dng, vo iu kin mụi trng (nhit , m v tc
giú) ti thi i
m bờ tụng, vo quỏ trỡnh bo dng, vo lng ct thộp v vo t s gia th tớch v
din tớch b mt cu kin.
- Cú hai loi co ngút c bn:
+ Co ngút do: L loico ngút xut hin trong vũng ớt gii u tiờn sau khi ỳc BT ti trong vỏn

khuụn. giai on ny do phn b mt khi bờ tụng c ngút nhanh hn v cng BT cn nh
thng gõy ra cỏc vt nt b mt cú dng chõn chim. Do ú, h
n ch cỏc vt nt b mt ny ngi ta
thng chỳ ý bo dng tt hn trong nhng ngy u bo dng bờ tụng.
+ Co ngút khụ: L loi co ngút xut hin sau khi BT ó hon ton ninh kt v cỏc phn ng thy húa ó
hon thnh.
- Trng hp BT nm trong mụi trng m t v BT cha bóo hũa nc thỡ nc s thm vo BT lm
tng th tớch BT gi l hin tng n t. Khi BT ó hon ton bóo hũa nc thỡ s khụng xy ra
hi
n tng n t.
- Co ngút l mt quỏ trỡnh rt phc tp, ph thuc vo nhiu yu t. TC 05 a ra cụng thc kinh
nghim tớnh bin dng do co ngút (Trng hp bo dng m v ct liu khụng co ngút) nh sau:
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
19

3
. . .0,51.10
35
sh s h
t
kk
t



=

+

(2.6)

Trong ú:
t = l thi gian khụ tớnh bng ngy,
k
s
= l mt h s kớch thc c tra t hỡnh 2.3,
k
h
= l h s m c ly theo bng 2.2.


Hỡnh 2.3 H s k
s
i vi t s th tớch/din tớch b mt

Bng 2.2 - H s k
h
i vi m tng i H

m tng i
trung bỡnh ca mụi
trng H (%)
k
h
40
50
60
70
80
90
100

1,43
1,29
1,14
1,00
0,86
0,43
0,00


Vớ d 2.1
Hóy xỏc nh bin dng co ngút trong mt bn bờ tụng cu dy 200 mm vi mt trờn v mt di c
lm khụ trong khụng khớ cú m tng i 70%. T s gia th tớch v din tớch b mt i vi 1
mm
2
din tớch bn l
==
thể tích 200(1)(1)
100 mm
diện tích bề mặt 2(1)(1)

đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
20

T hỡnh 2.3 i vi thi gian t = 5 nm ( 2000 ngy), k
s
= 0,73, v t bng 2.2 i vi H = 70% ta cú
k
h
= 1,0. T ú, cụng thc 2.6 c vit nh sau:
()()

3
2000
0,73 . 1,0 . .0,51.10 0,00037
35 2000
sh



= =

+


trong ú, du õm biu th s co ngn li.
- Biu biu din s thay i ca
sh
theo thi gian khụ cú dng nh sau:

Hỡnh 2.4 - Bin dng co ngút theo thi gian. Vớ d 2.1.
- Vỡ cụng thc thc nghim trờn cha xột n tt c cỏc yu t nh hng n co ngút cỏc kt qu cú
th tng gim khong 50% v co ngút thc t cú th ln hn -0,0008. Do ú, khi khụng cú s liu
chớnh xỏc, ta cú th ly
sh
= 0,0002 sau 28 ngy v 0,0005 sau 1 nm ụng cng (A5.4.2.3-1).
- Cỏc bin phỏp hn ch co ngút (SGK).
- nh hng ca co ngút:
1.3.3. T bin ca bờ tụng
- T bin ca BT l hin tng tng bin dng theo thi gian khi ti trng khụng i.
- Ti trng khụng i l ti trng tỏc dng lõu di - di hn - thng xuyờn lờn kt cu. Vớ d vừng
ca dm, bin dng dc trc trong ct tng theo thi gian khi chỳng chu tỏc dng ca ti trng thng

xuyờn tỏc dng lờn nh trng lng bn thõn, trng lng kt cu bờn trờn, Trong d
m BTCT DUL,
di tỏc dng di lõu ca UST lm cho BT b co li theo thi gian lm mt mỏt ng sut trong ct
thộp DUL.
- S thay i bin dng theo thi gian cng ph thuc vo cỏc nhõn t cú nh hng i vi bin dng
co ngút, ngoi ra cũn phi k n ln v khong thi gian tn ti ca ng sut nộn, cng chu
nộn ca bờ tụng v tui ca bờ tụng khi bt u chu t
i trng di hn.
- T bin ca bờ tụng l mt quỏ trỡnh phc tp, TC 05 a ra cụng thc kinh nghim xỏc nh bin
dng do t bin nh sau:
() ()


=,,.
CR i i ci
tt tt (2.7)
Trong ú:
t = l tui ca bờ tụng tớnh bng ngy k t thi im bờ tụng;
t
i
= l tui ca bờ tụng tớnh bng ngy k t khi ti trng thng xuyờn tỏc dng.
(t, ti) = h s t bin, c xỏc nh nh sau:
®µo sü ®¸n - bµi gi¶ng m«n häc kÕt cÊu bª t«ng cèt thÐp - theo 22 tcn 272-05
21

()
()
()
−
⎡

⎤
−
⎛⎞
⎢
⎥
Ψ= −
⎜⎟
⎝⎠
⎢
⎥
+−
⎣
⎦
0,6
0,118
0,6
,3,5 1,58
120
10
i
icf i
i
tt
H
tt kk t
tt
(2.8)
Trong đó:
H = độ ẩm tương đối của môi trường (%),
k

c
= một hệ số điều chỉnh đối với ảnh hưởng của tỉ số giữa thể tích và diện tích bề mặt và thời gian chất
tải, được lấy theo hình 2.5.
=
+
,
62
42
f
c
k
f
(2.9)

Hình 2.5 - Hệ số k
c
đối với tỉ số thể tích/diện tích bề mặt
Ví dụ 2.2
Hãy xác định biến dạng từ biến trong bản bê tông cầu ở ví dụ 2.1 sau một năm nếu ứng suất nén do tải
trọng dài hạn là 10 MPa, cường độ chịu nén 28 ngày là 31 MPa và t
i
= 15 ngày. Mô đun đàn hồi theo
công thức 2.2 là
()
==
1,5
0,043 2300 31 26,4 GPa
c
E
và biến dạng nén tức thời được tính như sau

ε
−
== =−
10
0,00038
26400
cu
ci
c
f
E

Đối với một tỉ số thể tích/ diện tích bề mặt bằng 100 mm và (t - t
i
) = (365 - 15) = 350 ngày, hình 2.5
cho một hệ số điều chỉnh k
c
= 0,68. Hệ số cường độ của bê tông k
f
được tính theo công thức 2.9 như
sau:
+
==
62 42
0,85
31
f
k
Hệ số từ biến trong một môi trường có độ ẩm H = 70% được tính theo công thức 2.8:
()()()

−
⎛⎞
Ψ= − =
⎜⎟
+
⎝⎠
0,6
0,118
0,6
70 350
365;15 3,5 0,68 0,85 1,58 15 1,13
120 10 350

Từ đó, biến dạng từ biến sau một năm được xác định theo công thức 2.7 như sau:
()( )
ε
=− =−365;15 1,13 0,00038 0,00043
CR

- Biến dạng này cũng có độ lớn tương đương so với biến dạng co ngót. Ở đây, việc xác định này cũng
có thể sai lệch tới
±50%. Đối với cùng các điều kiện như ở ví dụ này, sự thay đổi của tổng biến dạng
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
22

nộn theo thi gian sau khi t ti trng di hn c biu din trờn hỡnh 2.6. Bin dng nộn ton phn

c
(t,t
i

) l tng ca bin dng n hi tc thi v bin dng t bin, ng thi mc tng bin dng
gim dn theo thi gian. Bin dng tng cng cú th c tớnh nh sau:
() () ()



=+ =+

,,1,
ci ciCRi ici
tt tt tt (2.10)
i vi vớ d ny, bin dng nộn tng cng sau mt nm l
()( )( )

=+ =365;15 1 1,13 0, 00038 0, 00081
c

bng hai ln so vi bin dng n hi.

Hỡnh 2.6 - Bin dng t bin theo thi gian. Vớ d 2.2.
- Cỏc bin phỏp hn ch t bin: Cng cú th lm gim bin dng t bin bng cỏc bin phỏp nh lm
gim co ngút, tc l gim thnh phn nc trong hn hp bờ tụng v gi cho nhit tng i thp.
Bin dng t bin cng cú th c gim bt nh vic b trớ ct thộp vựng chu nộn vỡ phn ni lc
nộn m ct thộp chu khụng liờn quan
n t bin. Trng hp ti trng di hn tỏc dng tui bờ tụng
ln, bin dng t bin s gim i do bờ tụng tr nờn khụ hn v bin dng ớt hn. iu ny c phn
ỏnh trong cụng thc 2.8, õy giỏ tr ln hn t
i
i vi tui bờ tụng ó cho t lm gim h s t bin
(t,t

i
).
- nh hng ca t bin: Cui cựng, khụng phi tt c cỏc nh hng ca bin dng t bin u l cú
hi. Khi cú s lỳn khỏc nhau xy ra trong mt cu BTCT, c tớnh t bin ca bờ tụng lm cho ng sut
trong cỏc cu kin gim rừ rt so vi giỏ tr d oỏn bng phõn tớch n hi.
Mụ un n hi i vi ti trng di hn
tớnh toỏn i vi s tng bin dng do t bin di ti trng di hn, mt mụ un n hi di hn
c chit gim E
c,LT
cú th c nh ngha nh sau:
()
()

==
+

+

,
1,
1,
ci ci
cLT
i
ii
fE
E
tt
tt

trong ú, E
ci
l mụ un n hi ti thi im t
i
. Gi thit rng E
ci
cú th c biu din bng mụ un
n hi E
c
t cụng thc 2.2 thỡ ta cú:
()
=
+
,
1,
c
cLT
i
E
E
tt
(2.11)
Khi tớnh i cỏc c trng mt ct ca thộp thnh cỏc c trng tng ng ca bờ tụng i vi cỏc
TTGH s dng, ngi ta dựng t s mụ un n, c nh ngha nh sau:
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
23

=
s
c

E
n
E
(2.12)
T s mụ un di hn n
LT
i vi ti trng thng xuyờn cú th c nh ngha tng t, gi thit rng
ct thộp khụng cú t bin:
()

==+

,
1,
s
LT i
cLT
E
nntt
E
(2.13)
Vớ d 2.3
i vi cỏc d kin ca vớ d 2.2, hóy xỏc nh h s mụ un di hn n
LT
vi t = 5 nm.
T hỡnh 2.5, i vi (t - t
i
) = 5.(365) 15 = 1810 ngy, ta cú k
c
= 0,75. T ú:

()()()


= =

+

0,6
0,118
0,6
70 1810
1825;15 3,5 0,75 0,85 1,58 15 1, 45
120 10 1810

v
= 2, 45
LT
nn
1.4. H s gión n nhit v h s Poỏt xụng (Poisson)
1.4.1. H s gión n nhit
Khi thiu cỏc s liu chớnh xỏc, ta cú th ly h s gión n nhit nh sau: (A5.4.2.2)
- Bờ tụng cú t trng thụng thng:

c
= 1,08.10
-5
/
0
C;
- Bờ tụng cú t trng thp:

c
= 0,9.10
-5
/
0
C.
1.4.2. H s Poisson (h s n ngang) (A5.4.2.5)
- Khi thiu cỏc s liu chớnh xỏc, ta cú th ly = 0,2. i vi cỏc b phn cho phộp nt thỡ cú th
khụng xột n hiu ng poisson (hiu ng n ngang).

2. CT THẫP
- Ct thộp c t trong cu kin nhng ni cú th phỏt huy tỏc dng ln nht. Ct thộp thng
c tớnh n chu lc kộo, tuy nhiờn nú cng c b trớ chu lc nộn. TTGH v ct trong
dm, phi b trớ ct thộp dc v ct thộp ngang chu ng sut kộo xiờn.
- S lm vic ca ct thộp khụng d ng lc thng c c trng b
i quan h ng sut bin dng
i vi cỏc thanh ct thộp trn. S lm vic ca ct thộp d ng lc l khỏc nhau i vi bú cỏp cú
dớnh bỏm v khụng cú dớnh bỏm, iu ny khin chỳng ta phi xem xột li s lm vic ca ct thộp
khụng d ng lc c bao bc bi bờ tụng.
2.1. Ct thộp khụng d ng lc (ct thộp thng)
2.1.1. Phõn loi ct thộp thng theo AASHTO (ASTM)
- Ct thộp dựng cho kt cu BTCT theo AASHTO bao gm cỏc loi: thộp thanh trũn trn hoc cú g,
thộp si (cun) trũn trn v li ct thộp hn.
- tng s dớnh bỏm gia BT v CT, ngi ta thng to g quanh ct thộp khi ch to
gi l ct
thộp cú g hay ct thộp trũn t. Tiờu chun quy nh: Ct thộp s dng phi l loi cú g, tr khi dựng
lm ct thộp ai xon, múc treo v li thộp thỡ cú th s dng lai trũn trn.
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
24

- Ct thộp c chia lm cỏc cp khỏc nhau. Cỏc tớnh cht quan trng ca ct thộp l: Mụ un n hi
E
s
, cng chy f
y
, cng chu kộo (cng phỏ hoi) f
u
v cỏc kớch thc c bn ca thanh
hoc si thộp. Gii hn chy hay cp ca ct thộp phi c quy nh rừ trong h s ca hp ng. Ch
c s dng thộp thanh cú gii hn chy nh hn 420MPa khi cú s chp thun ca ch u t.
- Cỏc k s cú th s dng cỏc loi ct thộp cú ng kớnh tựy theo cỏc c s sn xut, min l
m
bo cỏc ch tiờu c lý theo quy nh.
Theo tiờu chun ASTM A615/A615M, ta cú cỏc loi ct thộp hay cp thộp nh sau:

Loi thộp
hay cp thộp
Gii hn chy min,
f
y
(MPa)
Gii hn bn min,
f
u
(MPa)
gión di min (%)
Grade 40 300 500
D10=11; D13, 16, 19
=12

Grade 60 420 620
D10, 13, 16, 19 = 9;
D22, 25 = 8; D29,
D32, 36, 43, 57 = 7
Grade 75 520 690
D19, 22, 25 = 7; D29,
32, 36, 43, 57 = 6

Cỏc loi thanh v cỏc giỏ tr danh ngha theo A615M:

Cỏc giỏ tr danh nh
S hiu thanh
ng kớnh (mm) Din tớch (mm
2
) Trng lng (kG/m)
10 9,5 71 0,560
13 12,7 129 0,994
16 15,9 199 1,552
19 19,1 284 2,235
22 22,2 387 3,042
25 25,4 510 3,973
29 28,7 645 5,060
32 32,3 819 6,404
36 35,8 1006 7,907
43 43,0 1452 11,38
57 57,3 2581 20,24

2.1.2. ng cong quan h us-bd ca ct thộp thng
- Cỏc ng cong ng sut bin dng in hỡnh i vi ct thộp trn c biu din trờn hỡnh 2.7 i
vi cp ct thộp 300, 420 v 520. S lm vic ca ct thộp trn cú th c chia thnh ba giai on,

n hi, do v cng hoỏ bin dng (tỏi bn). on n hi AB ca biu gn ging nh mt on
thng vi mụ
un n hi khụng i E
s
= 200 000 MPa cho ti gii hn bin dng n hi

y
= f
y
/ E
S
.
đào sỹ đán - bài giảng môn học kết cấu bê tông cốt thép - theo 22 tcn 272-05
25

on chy BC c c trng bi thm chy ti ng sut khụng i f
y
cho ti lỳc bt u cng hoỏ.
di ca thm chy l thc o tớnh do v c phõn bit vi cỏc cp thộp khỏc nhau. on cng hoỏ
bin dng CDE bt u bin dng

h
v t ti ng sut ln nht f
u
ti bin dng

u
trc khi gim
nh bin dng phỏ hoi

b
. Ba on ca ng cong ng sut - bin dng i vi ct thộp trn cú th
c mụ t c trng bng nhng quan h sau
on n hi AB
f
s
=

s
. E
s
0

s


y
(2.14)
on chy BC
f
s
= f
y


y


s

h
(2.15)
on cng hoỏ bin dng CDE








=+









11exp1-
shu sh
sy hsb
uhy uh
f
ff
f
(2.16)

Hỡnh 2.7 - Cỏc ng cong ng sut-bin dng i vi ct thộp trn dng thanh
- Nh vy, mụ un n hi ca ct thộp l mt thụng s khụng i. Tiờu chun (A5.4.3.2) quy nh mụ
un n hi ca ct thộp l mt tr s khụng i E
s
= 2.10
5
MPa.
- Khi cỏc thanh ct thộp c t trong bờ tụng, s lm vic ca chỳng khỏc vi cỏc thanh ct thộp
trn. S khỏc bit ny l do bờ tụng cú mt cng chu kộo nht nh dự khỏ nh. iu ny c
tha nhn sm, ngay t khi phỏt trin c hc BTCT nh trong ý kin sau õy ca Morsch (1908):
Do lc ma sỏt i vi ct thộp v do cng chu kộo ca bờ tụng tn ti trong nhng on cu kin
n
m gia cỏc vt nt, bờ tụng ngay c khi ó nt vn lm gim mt phn gión ca ct thộp.
Phn bờ tụng dớnh bỏm vi ct thộp v khụng b nt lm gim bin dng kộo trong ct thộp.