Giao trinh kết cấu bê tông PGS quang

L I GI I THI U
Quy n K t c u bê tông nƠy đ c biên so n, tr c h t, đ dƠnh sinh viên các chuyên ngƠnh
xơy d ng, đ c bi t lƠ xơy d ng giao thông vƠ xơy d ng dơn d ng. Trong quá trình biên so n,
các tác gi đƣ c g ng mô t s lƠm vi c c a các k t c u bê tông c ng nh các ph ng pháp
thi t k chúng d a trên các tính ch t c h c. Tuy nhiên, khoa h c v k t c u bê tông lƠ khoa
h c th c nghi m nên vi c tính toán vƠ thi t k k t c u bê tông đòi h i ph i s d ng c các k t
qu thí nghi m, các công th c th c nghi m c ng nh các quy đ nh vƠ khuy n ngh c a các
Tiêu chu n thi t k . Các tiêu chu n đ c s d ng có tính ch t ví d trong tƠi li u nƠy lƠ Tiêu
chu n thi t k c u 22 TCN 272-05 c a B Giao thông v n t i c ng nh Tiêu chu n thi t k
k t c u bê tông ACI 318-05 c a Vi n Bê tông Hoa K .
so sánh, m t s ch trong tƠi li u
c ng tham kh o c các tiêu chu n khác nh Euro Code, TCXDVN 356-2005, v.v.
TƠi li u nƠy bao g m 10 ch ng, gi i thi u m t s v n đ c b n nh t trong vi c tính toán
vƠ thi t k các c u ki n bê tông vƠ bê tông c t thép.
Ch ng 1 gi i thi u các v n đ t ng quan v k t c u bê tông vƠ k t c u bê tông c t thép
c ng nh các ph ng pháp tính toán vƠ thi t k chúng.
Ch ng 2 t p trung v tính ch t c b n c a các v t li u đ
tông vƠ bê tông c t thép.
Ch

c s d ng trong k t c u bê

ng 3 trình bƠy nguyên lý thi t k k t c u bê tông c t thép theo các tr ng thái gi i h n.

Các ch ng 4, 5, 6 vƠ 7 l n l t đ c dƠnh đ trình bƠy cách tính toán ng x vƠ thi t k
theo tr ng thái gi i h n c ng đ các c u ki n bê tông c t thép các tr ng thái ch u l c c
b n nh ch u u n, ch u c t, ch u xo n vƠ ch u nén u n k t h p.
Ch ng 8 gi i thi u cách tính toán vƠ thi t k c u ki n bê tông c t thép trong tr ng thái
gi i h n s d ng.
Ch ng 9 đ
tông c t thép.

Ch

c dƠnh cho vi c thi t k các khu v c không liên t c trong các k t c u bê

ng 10 gi i thi u các nguyên lý thi t k c u t o trong các k t c u bê tông c t thép.

Vi c biên so n tƠi li u đ

c th c hi n theo s phơn công gi a các tác gi :

TS. Nguy n Duy Ti n: Ch
TS. Ngô

ng 3 vƠ m t ph n c a ch

ng 8,

ng Quang: Các ph n còn l i vƠ ch u trách nhi m chung.

Trong quá trình biên so n, các tác gi đƣ nh n đ c s giúp đ quý báu c v tinh th n
c ng nh công s c c a các t p th B môn K t c u xơy d ng, B môn K t c u vƠ đ c bi t lƠ
c a các th y giáo có kinh nghi m trong l nh v c k t c u bê tông nh PGS. TS. T ng Tr n
Tùng, GS. TS. Nguy n Vi t Trung, GS. TS. Ph m Duy H u. Các tác gi xin bƠy t s cám
n chơn thƠnh vƠ sơu s c đ i v i nh ng giúp đ quý báu đó.
1


M c dù đƣ áp d ng cho gi ng d y vƠ rút kinh nghi m trong m t th i gian khá dƠi vƠ r t c
g ng trong quá trình biên so n nh ng các tác gi c ng ch c ch n r ng, tƠi li u nƠy v n còn có
nhi u sai sót. Các tác gi r t mong nh n đ c các ý ki n ph n h i t đ c gi đ có th hi u

ch nh vƠ hoƠn thi n d n tƠi li u nƠy.
HƠ N i, tháng 12/2009
Các tác gi

2


M CL C
M C L C .................................................................................................................................................... 3
H TH NG KÝ HI U................................................................................................................................... 11
CH

NG 1

T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG ................................................................................ 15

1.1
CÁC KHÁI NI M C B N ................................................................................................................ 15
1.1.1 K à à à
........................................................................................................................ 15
1.1.2 B à
à à
....................................................................................................................... 17
1.1.3 P
à à à à à
à à
........................................................................................... 17
P
P

1.1.3.1
1.1.3.2

1.1.4
1.1.5
1.2
ì
1.3
T
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.4
T
CH

à
à

à
à

à
à

à

à
à

à
à

à

................................................................................................ 17
........................................................................................... 18

à
à
à à
à à à
à à à
bê tông ...................................................... 19
C à
à à à à
à
à
à
à
à
à
à à
..................................... 20
L C L CH ì PHÁT TRI N C á BÊ TÔNG C T THÉP ............................................................... 22
NG QUAN V QUÁ TRÌNH THI T K K T C U BÊ TÔNG C T THÉP ............................................. 23
T
à à à ........................................................................................................................... 23
P
à

à à
...................................................................................................................... 23
T
à à à ......................................................................................................................... 24
NG QUAN V M T ì PH NG PHÁP THI T K K T C U BÊ TÔNG C T THÉP ......................... 24

NG 2

V T LI U ........................................................................................................................ 26

2.1
BÊ TÔNG ........................................................................................................................................ 26
2.1.1 T
à
à à à
.......................................................................................................... 26
2.1.2 Đ à
à à à
à
......................................................................................................... 28
2.1.3 P
à à à
..................................................................................................................... 30
2.1.4 C à
à
à à à à à
à à
à ............................................................................ 30
C
C

ì à
M à
ì à
ì à

à
à à à
....................................................................................... 30
à à
..................................................................................................... 33
à à
à à
à
à
à
à
à
à
à à à à à
..................... 34
à
à à à à
......................................................................................................... 39
à
à à à
à à
à
............................................................................................. 40
à
à à à

à à
à à
à ............................................................................... 41
à
à à à à
à à
à
à à à à
........................................................... 42
T à
à à à
....................................................................................................................... 43
Và à à T à
à à
......................................................................................................... 48
C à
à à à
....................................................................................................................... 49
C à
à
à
à à à
................................................................................................... 51
K à
à à
à à à
..................................................................................................... 52
ì à
à
à à à

à à
à
à
à
à
................................................................. 53

2.1.4.1
2.1.4.2
2.1.4.3
2.1.4.4
2.1.4.5
2.1.4.6
2.1.4.7
2.1.4.8
2.1.4.9
2.1.4.10
2.1.4.11
2.1.4.12
2.1.4.13

2.1.5

C

2.1.5.1
2.1.5.2

2.2
C

2.2.1
2.2.2
2.2.3

à

à
C à
C à

à
à
à

à
à

à
à

à
à
à

à

à

à
à

.................................................................................................................................... 56
à à
à à
........................................................................................................... 57

à

à à

à

à

................................................................................. 56

T THÉP ...................................................................................................................................... 58
C à à à
....................................................................................................................... 58
Q
à à
à
à
à
à à à
............................................................................ 59
C à à
à
à à à
............................................................................................... 61

3


2.3
BÊ TÔNG C T THÉP ....................................................................................................................... 62
2.3.1 ì à
à
à
à à
à à à
..................................................................................... 62
K à
C à

2.3.1.1
2.3.1.2

....................................................................................................................................... 62
à à
à
à
à à
à
....................................................................................... 64

2.3.2 ì à
à à
à
à à à

à
à à à
................................................................. 65
2.3.3 M à à à à à
à à à à à à
à à
.......................................................... 65
2.4
BÀI T P .......................................................................................................................................... 70
CH

NG 3

C S THI T K K T C U BÊ TÔNG C T THÉP ................................................................ 73

3.1
GI I THI U CHUNG ....................................................................................................................... 73
3.2
T NG QUAN V M T ì PH NG PHÁP THI T K ....................................................................... 73
3.2.1 T
à à
à
à
à à
.............................................................................................. 74
3.2.2 T
à à
à à à à
à à à
.............................................................................. 75

3.3
PH NG PHÁP THI T K K T C U BÊ TÔNG THEO PH NG PHÁP H ì T I TR NG VÀ ì C
KHÁNG
76
3.3.1 ì à
à
à à à
....................................................................................................... 77
3.3.2 ì à
à
à à à
.................................................................................................... 77
3.3.3 C à
à
à
à
............................................................................................................. 78
3.3.4 K à
à à à à
.......................................................................................................... 79
P
à à
Đ à
à
H à
à
H à à à
H à à
à
X à

à
C à à à
Cách xá à

3.3.4.1
3.3.4.2
3.3.4.3
3.3.4.4
3.3.4.5
3.3.4.6
3.3.4.7
3.3.4.8

TRÌNH T TÍNH TOÁN, THI T K .................................................................................................... 89

3.4
CH

à à à à à
à
àM
àV
.................................................................... 79
àì
àD iation) .............................................................................................. 80
à à
àP
àD
àF
..................................................................... 81

à B àF
............................................................................................................ 82
àC
à àV
........................................................................................ 83
à
àP
à àF lure) ...................................................................................... 83
à
àì
àI
.................................................................................................... 85
à à à
à à à à à à
.......................................................................... 87

NG 4

THI T K CH U U N........................................................................................................ 91

4.1
GI I THI U .................................................................................................................................... 91
4.2
Đ C ĐI M C U T O ...................................................................................................................... 91
4.2.1 C à à à
....................................................................................................................... 91
4.2.1.1
4.2.1.2
4.2.1.3
4.2.1.4

4.2.2
4.3
ì
4.3.1
4.3.2

C
à à
C
à à
C
à à
C à
à

4

........................................................................................................................ 92
à
....................................................................................................................... 92
................................................................................................................................ 92
.................................................................................................................................. 93

C à à à
....................................................................................................................... 94
LÀM VI C C á R M KHI CH U U N.......................................................................................... 95
T
à
à à à

à
à à
à à
à
....................................................................... 95
T à
à à
à à
à
à à
à
à
à
à .................................................... 98

4.3.2.1
C à
4.3.2.2
Đ à
4.3.2.3
Đ à
4.3.2.4
P
4.3.2.4.1 P
4.3.2.4.2 P

4.3.3

à

C à
104

à à

à à
à
à à
à
à
à
à

à

à

à

........................................................................................................................ 98
à
à à
à
............................................................................................... 98
........................................................................................................................ 99
à
à à
à
à à
à

à
................................................................... 99
à
à .............................................................................................................. 100
à
à
à
.................................................................................................... 101

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à


G à
Và à
G à
106
Và à
G à

4.3.3.1
4.3.3.2
4.3.3.3
4.3.3.4
4.3.3.5

àIà G à
à T à
àIIà G à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à X à
à à
àIIIà G à
à

.................................................................................... 104
........................................................................................ 105
à à à
à à
à
à
à
à
à
à à

à
à

à
à

à

à
à

à

à

à

à

à

à
à

à

................................................................... 109
à
à
à à

à .......................... 111

4.3.4 Q
à à à
à
à
à
à à à
à
à
à à
....................................... 111
4.4
TÍNH TOÁN VÀ THI T K M T C T C á C U KI N CH U U N THEO TR NG THÁI GI I H N V
C NG Đ 112
4.4.1 C à à
à à
................................................................................................................ 112
4.4.2 M à
à à à à à
à à à
............................................................................... 112
4.4.3 Xác
à à
à
à à
à à
à
à
à à à

à
.................................. 114
4.4.4 T à
à à à
à à
à
à à
à
à à à ................................................ 116
4.4.5 D à
à à
à
à à à
....................................................................................... 121
4.4.6 T à
à
à
à
à
à à
à
à
à
à
.................................................. 123
ì à à
.................................................................................................................................... 123
Và à à T à
à
à

à à
à à
........................................................................ 123
Và à à T à
à à
à
à à
à
à
à à à
à
.................................. 125

4.4.6.1
4.4.6.2
4.4.6.3

T

4.4.7

à à

T

4.4.8

à

T

à

à

à

à

à

à

à

à

à

.................................................... 129

à à

à à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

................................. 133

G à
à
à à
à
à
à
à
à à à
à
....................................................... 133
P
à
à

à
................................................................................................................ 134
Và à à T à
à
à à
à
à
à à à
à
..................................................... 136
T
à à
à à
à
à
à à à
à
......................................................................... 139
Và à à T
à à
à à
à
à
à à à
à
....................................................... 140

4.4.8.1
4.4.8.2
4.4.8.3

4.4.8.4
4.4.8.5

4.4.9

à

T
à
.................................................................................................................................... 129
T
à à
à ........................................................................................................................... 129
Và à à T
à à
à à
à
à à à
à
.............................................................. 131

4.4.7.1
4.4.7.2
4.4.7.3

à

à à

à à

à

à

à

àTà àL ......................................................................... 143

4.4.9.1
G à
à
.......................................................................................................................... 143
4.4.9.2
X à
à à
à à
à à
à
à
................................................................................ 144
4.4.9.3
T à
à à
à
............................................................................................................. 146
4.4.9.3.1 T à
à
àT à
à àTCNà

-05 .............................................................................. 146
4.4.9.3.2 Tính toán t
àT à
àáCIà
-05 .................................................................................... 148
4.4.9.4
Và à à T à
à à
à
à à
à
àTà
àT à
à àTCNà
-05 ................. 150
4.4.9.5
Và à à T à
à à
à
à à
à
àTà
àT à
àáCIà
-05 ....................... 151
4.4.9.6
T
à à
à à
àT ................................................................................................................. 154

4.4.9.7
Và à
à T
à à
à à
àT ............................................................................................. 155

4.5
CH

BÀI T P ........................................................................................................................................ 158
NG 5

THI T K CH U C T ....................................................................................................... 162

5.1
GI
5.2
ì
5.2.1
5.2.2

I THI U CHUNG ..................................................................................................................... 162
LÀM VI C C á C U KI N CH U C T ........................................................................................ 162
C à à à
à à
à
à à à
à
à ................................................................... 162

ì à
à à à à
..................................................................................................... 164

5.2.2.1
C
5.2.2.2
ì
5.2.2.3
ì
5.2.2.3.1
5.2.2.3.2

à
à
à
à à à
à
à ......................................................................................... 164
à
à à
..................................................................................................................... 165
à
à
à
....................................................................................................................... 165
X à
à
à
à à

...................................................................................................... 166
X à
à
à
à
............................................................................................................. 166

5


5.2.2.3.3

T

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

à

àáCIà

-05 ................................... 168

5.2.3 ì à
à
à à
à à
à à
à à à à
................................................... 169
5.3
THI T K CH U C T ...................................................................................................................... 171
5.3.1 Mô hình giàn .......................................................................................................................... 171
5.3.2 M à
à àT à
àáCIà
-05....................................................................................... 174
5.3.3 V à à
à à
à à
à
à
àáCI............................................................................. 177

5.3.3.1
5.3.3.2
5.3.3.3

Và
Và
Và

L à

5.3.4

à
à
à

à

5.3.4.1
G à
5.3.4.2
Đ à
5.3.4.3
Đ à
5.3.4.4
Q
à
5.3.4.4.1 Q
5.3.4.4.2 Q
5.3.4.4.3 G à

5.3.4.5
à
5.3.4.6
T
à
5.3.4.7
Và à

à

à

à

................................................................................................. 184

..................................................................................................................................... 184
à
à à
à
............................................................................................. 185
à
...................................................................................................................... 186
à
à
à
à
à à
à à
.................................................................. 188

à
à
à
à
à à
à
............................................................................ 188
à
à
à
à
à à
à
............................................................................. 189
à à
à
à à
bê tông ................................................................................ 190
à
à
à .............................................................................................................. 192
à ........................................................................................................................... 197
à à
à à
à
à
à
à
à à àT à
à àTCNà

-05) ........ 198

à
à
à
à
à

à

BÀI T P ........................................................................................................................................ 203

5.4
CH

....................................................................................................................................... 177
....................................................................................................................................... 178
....................................................................................................................................... 180

NG 6

THI T K CH U XO N .................................................................................................... 205

6.1
GI
6.2
C
6.2.1
6.2.2
6.3

ì
6.3.1
6.3.2
6.3.3

I THI U CHUNG ..................................................................................................................... 205
ì TÍNH TOÁN C U KI N CH U XO N .................................................................................... 206
T
à
.............................................................................................................................. 206
T
à
à
à
à
................................................................................................ 208
LÀM VI C C á C U KI N CH U XO N ..................................................................................... 209
ì à
à
à
à
à
à à
....................................................................................... 209
Và à à T à
à
à
à
à à
................................................................ 211

ì à
à
à
à
à à à
.......................................................................................... 212

6.3.3.1
6.3.3.2

N à à à
C
à à

à
à

à à
à
à

à à
à à

à
à

à
à à

à
à

................................................................ 213
à
à
à à
.................................. 214

6.3.4 X
à à
à
à
........................................................................................................... 217
6.4
THI T K C U KI N CH U XO N C T VÀ U N Đ NG TH I.......................................................... 218
6.4.1 N
à à à
................................................................................................................ 218
6.4.2 T
à à
à
à
à à à
à
à
àT à
àáCIà 8-05 .................................. 219
6.4.2.1
M à

à
à
à
............................................................................................................... 219
6.4.2.2
T
à à
à
........................................................................................................................ 220
6.4.2.2.1 G à
à
à
à à
à à
................................................................................... 220
6.4.2.2.2 T à
à à
à
à
................................................................................................... 221
6.4.2.2.3 B à à à
........................................................................................................................... 222

6.4.3

T

6.4.3.1
6.4.3.2
6.4.3.3

à à

à

M à
à
G à
à
T
à à

à

à à

à

à

à
à

à
à

à

à

à

àT

à

à

àTCNà

-05 ............................ 222

............................................................................................................... 223
à à
.............................................................................................. 223
à
......................................................................................................... 223

6.4.4 V à à à T
à à à
à
à à
à
à
à à à
à à
.......................... 224
6.5
ì PHÂN B L I MÔMEN XO N TRONG CÁC K T C U SIÊU TĨNH .............................................. 227
6.6

BÀI T P ........................................................................................................................................ 230

6


CH

NG 7

THI T K CH U NÉN U N K T H P ............................................................................... 231

7.1
GI I THI U CHUNG ..................................................................................................................... 231
7.2
PHÂN LO I C T ........................................................................................................................... 232
7.3
XÁC Đ NH Đ M NH C á C T .................................................................................................... 234
7.3.1 Khái quát ................................................................................................................................ 234
7.3.2 C à à
à
à à à à
......................................................................................... 234
7.3.3 C
à à à
à à
à
à
à
................................................................................ 235
7.3.3.1

7.3.3.2
7.3.3.3
7.3.3.4

7.3.4
7.4
Đ
7.4.1
7.4.2

H à à
à à à
................................................................................................................ 235
P
à
à
à à
à à
à à
à
à à
à à
.................................. 236
X à
à à à
à à à
à
à
à
à

à ..................................................... 237
X à
à à à
à à à
à
à
à
à
à
................................................... 238

Và à à T à
à à à à
...................................................................................... 239
C ĐI M C U T O C á C T ..................................................................................................... 240
K à
à
à à ang ...................................................................................................... 240
C à
à
........................................................................................................................... 241

7.4.2.1
7.4.2.2
7.4.2.3

H à
H à
ì à

à
à

à
à
à

à

à
à

à
à
à

à

à

...................................................................................................... 241
................................................................................................... 241
à à
......................................................................................... 241

7.4.3 B à à à
à ................................................................................................................... 241
7.5
NGUYÊN T C THI T K C T ĐáI .................................................................................................. 242
7.5.1 T

à à à à
.............................................................................................................. 243
7.5.2 T
à à à à
............................................................................................................. 245
7.6
TÍNH TOÁN VÀ THI T K C T NG N CH U NÉN ĐÚNG TÂM ....................................................... 246
7.6.1 N
à à
.................................................................................................................. 246
7.6.2 ì à
à à à
à
à à
à
.......................................................................... 246
7.6.3 V à à à T à
à à
à à à
à
à à
à
à à à
................... 247
7.6.4 Ví à à T à
à à
à
à à à
à
à à

à à à
..................... 248
7.6.5 V à à à T
à à à
à
à
à
à
.................................................................. 249
7.7
TÍNH TOÁN VÀ THI T K C T NG N CH U NÉN L CH TÂM .......................................................... 250
7.7.1 K à
à à
à
à à
à ......................................................................................... 250
7.7.2 C à
à
à à
à à à à
à
à à
...................................................... 251
7.7.3 P
à
à
à
.......................................................................................................... 254
7.7.4 V à à à Tính toán
à

à à à
à
à
à
................................................... 255
7.7.5 T à
à à
à à
à à à
à
à
à
à
....................................... 258
7.7.5.1
7.7.5.2

7.7.6
7.7.7
7.7.8
7.7.9

M à
M à

à
à

à

......................................................................................................................... 258
................................................................................................................................. 259

Và à à T à
à à
à
à à à
.................................................................. 261
P
à
à
à
à
à
à à
à
à à à
............................................. 262
Và à
T à
à à
à
à à à
à
à
à
àW
.................... 264
B à à
à àPà M ........................................................................................................ 265

7.7.9.1
7.7.9.2

X à
Đ à

à
à

à

à

à

à
à

àP-M ................................................................................................. 265
à àP-M .......................................................................................... 271

à

7.8
TÍNH TOÁN VÀ THI T K C T M NH ........................................................................................... 272
7.8.1 T
à
à à à
à

à
à
............................................................................. 272
7.8.2 P
à
à
à à à
.......................................................................................... 274
7.8.2.1
7.8.2.2
7.8.2.3

ì à
ì à
ì à

à
à
à

à
à
à

à
à
à

à
à

à

à
à

à
à
àT

à
à
à

à
à
à

à à
à
àT à
àáCIà
-05 ............... 275
à
à
à
àT à
àáCIà
-05 ......... 276
àTCNà
-05 .............................................................. 278

7


à

7.8.2.4

7.8.3

Và

à

à

à
Và
Và

7.8.3.1
7.8.3.2

à

à
à
à

à

à

à

à

à

à

à à

.............................................................................. 278

à

à à

................................................... 279

....................................................................................................................................... 279
....................................................................................................................................... 280

7.8.4 V à à
à T à
à à
à
à à
à à

.................................................. 283
7.9
C U KI N CH U NÉN VÀ U N HAI PH NG ................................................................................ 286
7.9.1 G à
à
..................................................................................................................... 286
7.9.2 V à à
à T à
à à
à
à
à
à à
..................................................... 290
7.10
BÀI T P ........................................................................................................................................ 291
CH

NG 8

THI T K K T C U TRONG GIAI ĐO N S D NG .......................................................... 294

8.1
GI I THI U CHUNG ..................................................................................................................... 294
8.2
CÁC GI THI T C B N ................................................................................................................ 294
8.3
TÍNH TOÁN Đ VÕNG.................................................................................................................. 295
8.3.1 G à
à

..................................................................................................................... 295
8.3.2 T à
à à
à
à
................................................................................................ 295
8.3.3 M à
à
à
à à
à à
à
à à
à
.......................................................... 297
M à
M à
M à

8.3.3.1
8.3.3.2
8.3.3.3

à
à
à

à
à à à
............................................................................................. 297

à
à à à
à
.............................................................................................. 297
àT ............................................................................................................................... 298

8.4
Đ VÕNG DÀI H N ...................................................................................................................... 300
8.5
TÍNH DUY T Đ VÕNG ................................................................................................................ 302
8.6
VÍ D TÍNH TOÁN Đ VÕNG ........................................................................................................ 303
8.6.1 V à à à T à
à à
à à
à
à
à
àT à
àáCIà
-05 .................... 303
8.6.2 V à à8.2 T à
à à
à à
à à à
àT à
àáCIà
-05 ....................... 306
8.6.3 V à à à T à
à à

à à
à à
à àTCNà
-05 ......................................... 314
8.7
TÍNH TOÁN VÀ H N CH Đ M R NG V T N T ....................................................................... 316
8.7.1 C à à à à à
à
............................................................................................ 316
C à
C à

8.7.1.1
8.7.1.2

8.7.2
8.7.3

B à
Q à

8.7.3.1
8.7.3.2
8.7.3.3
8.7.3.4

à

à
à

à
à

à
à

à

à
à

................................................................................................................ 317
à
à ..................................................................................................... 318

...................................................................................................................... 320
à
à à
................................................................................................. 320

ì à
à
à
K
à
à
K
à
à

Vùn à
à

à

à
à
à

à

à

à
à
à

à
à
à

à à à
à
à
à à à à
à
.......................... 320
à
à à
à à

à à
................................................... 322
à
à à à
à à
à à
à à
............................. 324
..................................................................................................... 325

8.7.4 T à
à à à
à à
................................................................................................ 326
8.7.5 T à
à à à
à à
.............................................................................................. 329
8.8
C T THÉP T I THI U Đ KH NG CH N T .................................................................................. 330
8.9
VÍ D TÍNH TOÁN Đ M R NG V T N T .................................................................................. 333
8.9.1 V à à à T à
à
àT à
àáCIà
-05 ................................................................. 333
8.9.2 V à à à Tín à
à
àT à

à àTCNà
-05 ........................................................... 335
8.10
BÀI T P ........................................................................................................................................ 337
CH

NG 9

THI T K VÙNG KHÔNG LIÊN T C ................................................................................ 341

9.1
KHÁI NI M CHUNG ...................................................................................................................... 341
9.2
PHÂN TÍCH NG X TR C KHI BÊ TÔNG N T .......................................................................... 343
9.2.1 P
à
à
à ................................................................................................................... 343

8


9.2.2 P
à
à
à à
à à à
à à à à
à
.............................................. 347

9.3
PHÂN TÍCH NG X SAU KHI BÊ TÔNG N T ............................................................................... 348
9.4
THI T K THEO PH NG PHÁP ì Đ H THANH ...................................................................... 349
9.4.1 G à
à
à
à à à à
................................................................................ 349
9.4.2 X à
à à à à
....................................................................................................... 350
N
à
T
à à
P
à
C à

9.4.2.1
9.4.2.2
9.4.2.3
9.4.2.4

9.4.3
9.4.4

T
T

à

................................................................................................................................... 350
............................................................................................................................. 350
à
à
à à à
à à
àBà à
àD ..................................................... 351
à
à à
à à à à
................................................................................ 351

à

à

à à à

à

X à
X à
X à

9.4.4.1
9.4.4.2

9.4.4.3

à

à
à
à

à
à

à
à
à
à

à

à à

à

à
à
à

à
à

à

à
à

à

à à
.......................................................... 353
à
à à à à
....................................... 353

.................................................................................................. 354
à
....................................................................................... 356
.................................................................................................... 358

9.4.5 V à à à T
à à
à
à
à
à
àìĐHT ........................................................ 359
9.4.6
à
à
à
àìĐHTà
à
à

à
à
........................................................ 362
9.4.7 V à à à T
à à
à
à
à
à
à
à
àìĐHT ..................................... 364
9.5
ì TRUY N L C C T QUA M T PH NG Y U KHÁI NI M V MA SÁT C T ................................. 370
CH

NG 10

THI T K C U T O ................................................................................................... 373

10.1
GI I THI U CHUNG ..................................................................................................................... 373
10.2
L P BÊ TÔNG B O V .................................................................................................................. 373
10.3
KHO NG CÁCH GI á CÁC THANH C T THÉP .............................................................................. 375
10.3.1
K
à
à à

à
à
à
à
à à
à à
................................ 375
10.3.2
K
à
à à à
à
à
à
à à
à à
.................................... 376
10.3.3
K
à
à à
à
à à à à
..................................................................... 376
10.4
TRI N KHAI C T THÉP ................................................................................................................. 377
10.4.1
K à
à à
à à

à
....................................................................................... 377
10.4.2
M à à
à à à à
à
à
à à
........................................................... 379
10.4.3
T
à
à à
à
à
à
à à
à
....................................................... 379
C
à à
C à à à
C
à à

10.4.3.1
10.4.3.2
10.4.3.3

10.4.4

10.4.5
10.4.5.1
10.4.5.2
10.4.5.3
10.4.5.4

Và
T

à
à

à
à
à

à T
à à

C à à
C
à à
Y à à
C à
à

à à à à à
à à à à à
à à à
à

................................. 380
à
à à
à
à à à
à à à à à
à à à
à
......... 380
à à à à
.......................................................................................... 381

à

à
à

à

à à
à à

à
à à

à
à

à

à
à à

à
à
..................................... 382
.................................................... 383

................................................................................................................................. 383
à
à à à
à à
à
à
...................................................................... 384
à à à
à à
à
à
............................................................................... 385
à à à
............................................................................................................. 385

10.4.6
T
à
à à
à
à
.............................................................................................. 386

10.5
N I C T THÉP ............................................................................................................................. 388
10.5.1
M à à
.................................................................................................................... 388
10.5.1.1
10.5.1.2

M à
M à

à
à

à
à

à
à

................................................................................................................ 389
............................................................................................................... 389

10.5.2
M à à
....................................................................................................................... 390
10.5.3
M à à
à
à à à ............................................................................................... 392

10.6
TRI N KHAI C T THÉP D C CH U U N ........................................................................................ 392
10.6.1
B à à à
à
............................................................................................................. 392
10.6.2
C à à
à
................................................................................................................ 393

9


10.6.2.1
10.6.2.2
10.6.2.3
10.6.2.4

G à
à
.......................................................................................................................... 393
C à à
à à à à
à à
............................................................................................ 395
Và à
à T à
à à à
à

à à
.................................................................. 396
U à à
à
......................................................................................................................... 400

10.7
C U T O C T THÉP NGANG CÁNH VÀ B U D M .................................................................... 400
10.8
C U T O C T THÉP CH U C T VÀ XO N ...................................................................................... 403
10.8.1
L à
à à à à à
à
à .................................................................................. 403
10.8.1.1

C à

à

................................................................................................................................. 403

10.8.2
L à
à à à à à
à
à
............................................................................... 404
10.9

C T THÉP CH U CO NGÓT VÀ NHI T Đ ...................................................................................... 407
10.10
M T ì TR NG H P C U T O Đ C BI T ............................................................................ 409
10.10.1
T
à à à
à à
à à à à à
.................................................................. 409
10.10.2
T
à à à
à à à
à
-xon ............................................................................. 412
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................................................. 414

10


H TH NG KÝ HI U
Ký hi u

Ý ngh a



Góc nghiêng c a c t thép s

1

H s kh i ng su t

c

H s giƣn n nhi t c a bê tông

s

H s giƣn n nhi t c a thép



H s s c kháng c t c a bê tông

1

H s kh i ng su t

c

Kh i l



H s xét đ n đ đ c c a bê tông

n so v i tr c r m

ng th tích c a bê tông



võng

LT

võng dƠi h n



Bi n d ng

1

Bi n d ng kéo chính

2

Bi n d ng nén chính

c

Bi n d ng c a bê tông

c

Bi n d ng ng v i lúc ng su t trong bê tông đ t đ n giá tr c

cc

Bi n d ng ng v i lúc ng su t trong bê tông đ
giá tr c ng đ

cu

Bi n d ng c c h n c a bê tông khi ch u nén

cr

Bi n d ng gơy n t trong bê tông khi ch u kéo

CR

T bi n

cf

Bi n d ng c a bê tông do ng su t

cth

Bi n d ng c a bê tông do nhi t đ

sh

Bi n d ng do co ngót



HƠm l

ng đ

c ki m ch đ t đ n

ng c t thép ch u kéo
11




HƠm l

ng c t thép ch u nén



HƠm l

ng c t thép d c

t

HƠm l

ng c t thép ngang



H s rƣo



H s t bi n



cong c a m t c t

A

Di n tích

Ac

Di n tích ph n bê tông trong m t c t

Ac ,eff

Di n tích có hi u c a bê tông quanh c t thép

As

Di n tích ph n c t thép ch u kéo trong m t c t

As

Di n tích ph n c t thép ch u nén trong m t c t

a

Chi u cao kh i ng su t

a

Chi u dƠi ch u c t

b

B r ng c a m t c t

beff

B r ng có hi u c a cánh r m

bf

B r ng cánh r m

bv

B r ng ch u c t

bw

B r ng s

C

L c nén

Cc

L c nén do bê tông sinh ra

C s

L c nén do c t thép sinh ra

c

Chi u cao vùng bê tông ch u nén

d

Chi u cao có hi u c a m t c t (Kho ng cách t mép ch u nén đ n tr ng
tơm c t thép ch u kéo)

d

Kho ng cách t mép ch u nén đ n tr ng tơm c t thép ch u nén

dv

Chi u cao ch u c t, b ng kho ng cách gi a tr ng tơm vùng nén đ n
tr ng tơm vùng kéo

E

Mô đun đƠn h i

12

n


Ec

Mô đun đƠn h i c a bê tông

Ec ,adj

Mô đun đƠn h i có hi u, hi u ch nh c a bê tông

Ec ,eff

Mô đun đƠn h i có hi u c a bê tông

Es

Mô đun đƠn h i c a c t thép
l ch tơm

e
f

ng su t

fci

ng su t trong bê tông

th i đi m b t đ u ch t t i

fc

C

ng đ ch u nén m t tr c c a bê tông

fcc

C

ng đ ch u nén có ki m ch c a bê tông

f2 max

C

ng đ ch u nén c a bê tông khi ch u bi n d ng nhi u tr c

fy

C

ng đ kéo ch y c a c t thép

fu

C

ng đ kéo đ t c a c t thép

h

Chi u cao c a m t c t r m

hf

Chi u cao c a cánh r m

hmin

Chi u cao t i thi u c a m t c t tho mƣn yêu c u đ c ng

I

Mô men quán tính c a m t c t

Ig

Mô men quán tính c a m t c t nguyên

I cr

Mô men quán tính c a m t c t đƣ n t tính đ i

Ie

Mô men quán tính có hi u c a m t c t

kc

H s xét đ n nh h

kf

H s c



Chi u dƠi

a

Kho ng cách gi a các v t n t

d

Chi u dƠi tri n khai c a c t thép

db

Chi u dƠi tri n khai c s c a c t thép

M

Mô men u n

ng c a t s th tích/b m t c a c u ki n

ng đ

13


M cr

Mô men gơy n t

Mn

Mô men u n danh đ nh

Mu

Mô men u n tính toán (mô men u n đƣ nhơn h s )

Mr

Mô men kháng tính toán

N

L cd c

P

L c nén

Q

Hi u ng do t i tr ng sinh ra

R

S c kháng

T

L c kéo

T

Mô men xo n

T

Nhi t đ

t

Th i gian

ti

Th i gian b t đ u ch u t i c a bê tông

u

ng su t dính bám

um

ng su t dính bám trung bình

V

L cc t

Vc

L c c t do bê tông sinh ra

Vs

L c c t do c t thép sinh ra

14


CH

CH

NG 1

NG 1 - T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

1.1

CÁC KHÁI NI M C

1.1.1

K t c u bê tông

B N

Bê tông lƠ m t lo i đá nhơn t o đ c t o thƠnh t vi c đóng r n h n h p xi m ng, n c,
c t li u m n, c t li u thô (đá, s i) vƠ có th có c ph gia c ng nh các ch t đ n ho t tính.
Các lo i bê tông thông th ng có kh n ng ch u nén r t l n nh ng kh n ng ch u kéo l i r t
nh . C ng đ ch u kéo c a bê tông ch b ng kho ng 1/20 đ n 1/10 c ng đ ch u nén c a
nó. Bên c nh giá tr th p, c ng đ ch u kéo c a bê tông l i r t không n đ nh. NgoƠi ra, bi n
d ng kéo c a bê tông khi ng su t đ t đ n c ng đ ch u kéo c ng có giá tr r t nh . Vì
nh ng lý do nƠy, kh n ng s d ng riêng bê tông (bê tông không đ c gia c ng) trong k t
c u lƠ khá h n ch . Ví d , m t c u ki n ch u u n, đ c lƠm t bê tông có c ng đ ch u nén
đ n 35 MPa, s b n t vƠ phá ho i khi ng su t kéo trong bê tông th ch u kéo đ t kho ng 2
MPa. S phá ho i nƠy x y ra lƠ do kh n ng ch u kéo c a bê tông đƣ b khai thác h t m c dù
kh n ng ch u nén c a nó v n r t d th a. Vi c s d ng v t li u nh v y lƠ r t lƣng phí. Do
đó, bê tông không đ c gia c ng ch đ c s d ng r t h n ch cho m t s k t c u ch u l c
có d ng kh i l n nh đ p ch n n c, b móng, v.v. lƠ d ng k t c u ch u nén lƠ ch y u. Ngay
c
nh ng k t c u nƠy, đ h n ch b r ng c a các v t n t b m t gơy ra b i co ngót vƠ ng
su t nhi t, ng i ta c ng ph i tìm cách gia c ng cho bê tông g n b m t.
Có r t nhi u gi i pháp k t c u ho c ph i h p v t li u có th giúp khai thác đ c kh n ng

ch u nén t t c a bê tông vƠ, đ ng th i, kh c ph c đ c kh n ng ch u kéo kém c a nó. i n
hình nh t trong s nƠy lƠ s d ng nh ng v t li u có kh n ng ch u kéo t t, nh thép hay s i
thu tinh ho c ch t d o, v.v. làm c t đ t ng c ng cho vùng ch u kéo c a bê tông. N u khi
đ bê tông, các thanh thép ho c các v t li u t ng c ng khác đ c đ a vƠo các v trí thích
h p thì kh n ng ch u l c c a k t c u bê tông s đ c t ng lên đáng k . Trong r t nhi u
tr ng h p, bê tông c ng còn đ c gia c ng c vùng ch u nén b ng các v t li u thích h p
nh thép.
Trong ví d trên, n u vùng ch u kéo c a c u ki n ch u u n có đ t các thanh c t thép thì,
sau khi bê tông n t vƠ không ch u kéo đ c n a, các thanh c t thép nƠy s ch u hoƠn toƠn l c
kéo. Nh đó, c u ki n v n có kh n ng ch u l c sau khi bê tông vùng kéo đƣ b n t. C u ki n
bê tông có c t thép, n u đ c c u t o h p lý, có kh n ng ch u l c l n h n c u ki n bê tông
không có c t đ n hƠng ch c l n.
Hình 1.1 th hi n s lƠm vi c c a 2 r m có chi u dƠi, kích th c m t c t vƠ v t li u bê
tông nh nhau nh ng r m A đ c lƠm b ng bê tông không có c t thép còn r m B đ c lƠm
t bê tông nh ng đ c gia c ng b ng 3 thanh thép có đ ng kính 29 mm vùng ch u kéo.
Vi c so sánh các bi u đ (b) vƠ (c) cho th y r ng, trong khi l c gơy phá ho i r m A là kho ng
14 kN thì l c gơy phá ho i r m B lƠ kho ng 140 kN. i u đó cho th y r ng, vi c b trí thêm
15


K t Ơ u bê tẾốg

các thanh thép lƠm c t đ t ng c ng vùng ch u kéo đƣ lƠm t ng kh n ng ch u l c c a r m
trong ví d nƠy lên kho ng 10 l n.
P
2000

P

2000

2000

(a) S đ k t Ơ u

L c (kN)

QUAN H L C –

16
14

VÕNG

600

12
10
8
6
4

Phá ho i

2
0

250
C u t o m t c t ngang
(mm)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

võng gi a nh p (mm)

(b) Quaố h ỏ Ơ – đ vỀốg Ơ a ổ Ố bê tẾốg khẾốg Ơó Ơ t

600

L c (kN)

QUAN H L C –

VÕNG

140
120
100
80

3#29

Phá ho i

60
40
20
0

250
C u t o m t c t ngang
(mm)

2

4

6

8

10

12

14

16

võng gi a nh p (mm)

(Ơ) Quaố h ỏ Ơ – đ vỀốg Ơ a ổ Ố bê tẾốg Ơó Ơ t ỏậ ƠứƠ thaốh théồ

Hình 1.1

S lƠm vi c c a r m bê tông không có c t vƠ r m bê tông có c t lƠ các thanh thép, kích th
vƠ đ võng lƠ mm, l c lƠ kN

c

K t c u đ c xơy d ng t vi c s d ng ph i h p bê tông v i các v t li u lƠm c t nh trên
đ c g i lƠ k t c u bê tông có c t. đơy, có th coi bê tông cùng v i c t lƠ m t d ng v t li u
ph c h p, trong đó, bê tông vƠ c t cùng ph i h p ch u l c. Bê tông có c t lƠ các thanh thép
đ c g i lƠ bê tông c t thỨp. Bên c nh các lo i c t d ng thanh, ng i ta c ng s d ng c t
t ng c ng cho bê tông d ng s i vƠ lo i v t li u nƠy đ c g i lƠ bê tông c t s i.

16


CH

NG 1 - T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

NgoƠi vi c b trí các v t li u có kh n ng ch u kéo l n vƠo k t c u bê tông (đ thay th bê
tông ch u l c kéo), ng i ta còn tìm cách nén tr c các vùng bê tông s ch u kéo khi ch u các
tác đ ng bên ngoƠi. Gi i pháp nƠy s lƠm t ng kh n ng ch ng n t c a k t c u bê tông vƠ,
qua đó, lƠm t ng kh n ng ch ng th m, đ c ng vƠ đ b n c a nó. K t c u bê tông d ng nƠy
đ c g i lƠ k t c u bê tông d ng l c hay k t c u bê tông ng su t tr c.
K t c u bê tông đ c s d ng trong tƠi li u nƠy lƠ m t khái ni m chung đ ch các k t c u
đ c lƠm t bê tông xi m ng nh k t c u bê tông không có c t, k t c u bê tông có c t, k t
c u bê tông d ng l c, k t c u bê tông c t s i, v.v.
TƠi li u nƠy ch t p trung cho k t c u bê tông c t thép lƠ d ng k t c u đang đ
ph bi n nh t hi n nay n c ta vƠ trên toƠn th gi i.

c s d ng

Bê tông c t thép

1.1.2

các đi u ki n s d ng bình th
v i nhau nh các y u t sau:

ng, bê tông vƠ c t thép có th ph i h p lƠm vi c r t t t

 L c dính bám gi a bê tông vƠ b m t c t thép. L c nƠy hình thƠnh trong quá trình
đông c ng c a bê tông vƠ đ m b o cho c t thép không b tu t kh i bê tông trong quá
trình ch u l c. Do l c dính bám đóng vai trò quy t đ nh trong s lƠm vi c chung c a bê
tông vƠ c t thép nh lƠ m t v t li u th ng nh t nên ng i ta luôn tìm m i cách đ lƠm
t ng đ l n c a l c nƠy.
 Gi a bê tông vƠ c t thép không có các ph n ng hoá h c lƠm nh h ng đ n t ng lo i
v t li u. NgoƠi ra, bê tông còn t o ra trên b m t c t thép m t l p th đ ng, có tác

d ng b o v c t thép kh i b n mòn do tác đ ng c a môi tr ng.
 Bê tông vƠ c t thép có h s giãn n nhi t g n b ng nhau. H s giƣn n nhi t c a bê
tông là c  1,0  105  1,5  105 vƠ h s giƣn n nhi t c a thép lƠ s  1,2  105 .
Nh v y, v i ph m vi bi n đ i nhi t đ thông th ng, kho ng d
tông c t thép không xu t hi n n i ng su t lƠm phá ho i v t li u.

1.1.3

Phơn lo i k t c u bê tông c t thép

1.1.3.1

Phơn lo i theo tr ng thái

i 100 oC, trong bê

ng su t

Ph thu c vƠo tr ng thái ng su t trong bê tông vƠ c t thép tr
hai d ng k t c u bê tông c t thép lƠ
 K t c u bê tông c t thỨp th ng. LƠ lo i k
thép vƠ bê tông không đ c t o ng su t tr
s thay đ i nhi t hay co ngót ho c tr ng n
thép ch xu t hi n khi k t c u b t đ u ch u l

c khi ch u l c, có th có

t c u bê tông c t thép mƠ, khi ch t o, c t
c. Ngo i tr các n i ng su t phát sinh do
c a bê tông, ng su t trong bê tông vƠ c t

c.

 K t c u bê tông d ng l c. Nh m m c đích h n ch s xu t hi n c a v t n t trong bê
tông d i tác d ng c a t i tr ng vƠ các tác đ ng khác, c t thép đ c c ng tr c đ ,
17


K t Ơ u bê tẾốg

thông qua l c dính bám ho c neo, t o ra l c nén tr c trong nh ng khu v c bê tông s
ch u kéo trong quá trình khai thác. Lo i k t c u bê tông nƠy đ c g i lƠ bê tông d ng
l c. Thông qua d ng l c, ng i ta có th ch đ ng t o ra các tr ng thái ng su t
thích h p trong k t c u đ h n ch t i đa các tác đ ng b t l i t bên ngoƠi. K t c u bê
tông d ng l c còn đ c phơn lo i thƠnh k t c u bê tông d ng l c hoƠn toƠn vƠ d
ng l c m t ph n. k t c u bê tông d ng l c hoƠn toƠn, trong bê tông không đ c
phép n t ho c, th m chí, không đ c xu t hi n ng su t kéo. Trong khi đó, k t c u
bê tông d ng l c m t ph n, bê tông đ c phép xu t hi n v t n t m t s t h p t i
tr ng nh t đ nh.
1.1.3.2
Theo ph

Phơn lo i theo ph

ng pháp thi công

ng pháp thi công, k t c u bê tông c t thép có th đ

c phơn lo i thƠnh:

 K t c u bê tông đ t i ch : lƠ lo i k t c u đ c l p d ng c t thép vƠ đ bê tông t i v

trí thi t k c a nó. H u h t các k t c u bê tông c t thép có kích th c l n đ u đ c thi
công đ t i ch . K t c u bê tông c t thép đ c thi công đ t i ch có tính toƠn kh i
cao, ít m i n i nên có đ b n cao, có đ c ng vƠ kh n ng ch u l c l n theo nhi u
ph ng. Tuy nhiên, do đ c đ bê tông t i công tr ng nên th i gian thi công th ng
kéo dƠi, ch t l ng bê tông khó đ c ki m soát vì ch u nh h ng nhi u c a các tác
đ ng môi tr ng. Hi n nay, vi c s d ng bê tông th ng ph m vƠ vi c hoƠn thi n các
công ngh đ bê tông t i ch đƣ c b n kh c ph c đ c các nh c đi m nƠy.
 K t c u bê tông l p ghỨp. Theo ph ng pháp thi công nƠy, các b ph n k t c u bê tông
đ c đúc s n t i nhƠ máy hay t i các x ng đúc bê tông vƠ, sau đó, đ c v n chuy n
đ n công tr ng xơy d ng vƠ l p ghép t i đó. Bê tông đ c thi công theo ph ng pháp
nƠy có ch t l ng cao h n nh ng k t c u l i có đ toƠn kh i th p. Các m i n i đ c
th c hi n công tr ng chính lƠ các đi m xung y u lƠm gi m đ b n chung c a k t
c u. Ph thu c vƠo n ng l c c a các thi t b v n chuy n vƠ thi công, các b ph n l p
ghép có th lƠ các ph n nh c a k t c u nh các đ t r m, các c u ki n t ng đ i hoƠn
ch nh nh r m, c t, t ng ho c các kh i k t c u.
 K t c u bê tông bán l p ghỨp. ơy lƠ ph ng pháp thi công k t h p c hai ph ng
pháp nêu trên. M t s b ph n c a k t c u đ c ch t o x ng nh ng d ng ch a
hoƠn thi n vƠ, sau khi đ c v n chuy n đ n v trí xơy d ng, s đ c đ bê tông b
sung. Ph n bê tông đ c đ m i c ng đóng luôn vai trò c a các m i n i thi công. Các
r m c u d ng ch I, T có ph m vi nh p đ n kho ng 40 m th ng đ c xơy d ng theo
ph ng pháp nƠy (Hình 1.2). Các k t c u đ c thi công theo ph ng pháp nƠy có th
ph n nƠo kh c ph c đ c nh c đi m vƠ phát huy u đi m c a hai ph ng pháp trên.
Tuy nhiên, đ đ m b o cho s lƠm vi c chung c a ph n bê tông đúc s n vƠ bê tông đ
t i ch c n có các gi i pháp thi t k vƠ thi công thích h p.
M t d ng đ c bi t c a k t c u bê tông bán l p ghép lƠ k t c u bê tông đ c đ bê tông trên
các “ván khuôn ch t” (Stay-In-Place Formwork systems). Ván khuôn đơy lƠ các c u ki n bê
tông đ c ch t o s n vƠ đ c gia công theo m t s yêu c u đ c bi t. m t s công trình
18

CH

NG 1 - T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

nhƠ , ván khuôn nƠy lƠ các c u ki n t
s lƠm đ y các c u ki n nƠy.

ng ho c c t r ng có b m t nh n. Bê tông đ t i ch

Ph n bê tông đ t i ch

Ván khuôn
công tr ng
Ph n bê tông
đúc s n

Hình 1.2

u, nh

1.1.4

K t c u bê tông c t thép bán l p ghép

c đi m vƠ ph m vi áp d ng c a k t c u bê tông

K t c u bê tông lƠ m t trong nh ng d ng k t c u đ
có nh ng u đi m n i b t sau:

c s d ng ph bi n nh t hi n nay do

 Giá thành th p do bê tông có th đ c ch t o ch y u t các v t li u đ a ph ng nh
đá, s i, cát, v.v. Các v t li u đ t ti n, đ c ch t o công nghi p nh xi m ng vƠ thép
ch chi m m t t tr ng nh , kho ng 1/5 đ n 1/6 kh i l ng toƠn b .
 Có kh n ng ch u l c l n. So v i các d ng v t li u khác nh g ch, đá, g , v.v. bê tông
c t thép có kh n ng ch u l c l n h n h n.
c bi t, v i s xu t hi n c a bê tông
c ng đ cao vƠ c c cao, kh n ng ch u l c c a bê tông c t thép đƣ có th so sánh
đ c v i thép. Ngoài ra, do bê tông lƠ v t li u nhơn t o nên ng i dùng có th , thông
qua vi c kh ng ch các thƠnh ph n c a nó, ch t o đ c bê tông có các tính n ng nh
mong mu n.
 Có đ b n cao. So v i các v t li u khác nh thép, g , v.v. k t c u bê tông c t thép có
đ b n ch u tác đ ng c a môi tr ng cao h n vƠ, do đó, yêu c u chi phí b o d ng
th p h n.
 D t o dáng. Do bê tông đóng r n t h n h p d o nên vi c t o dáng cho các c u ki n
phù h p v i yêu c u ki n trúc lƠ khá d dƠng.
 Ch u l a t t. C

ng đ c a bê tông b suy gi m không đáng k khi nhi t đ lên đ n

400 C. NgoƠi ra, h s d n nhi t c a bê tông khá th p (kho ng t 1 đ n 2,6 W m  oC )
o

nên nó có th b o v đ

c c t thép không b ch y khi nhi t đ cao.

 Có kh n ng h p th n ng l ng t t. Các k t c u b ng bê tông c t thép th
l ng l n nên có kh n ng h p th n ng l ng xung kích t t.
Bên c nh các u đi m k trên, bê tông c t thép c ng có m t s nh

sau:
19

ng có kh i

c đi m quan tr ng


K t Ơ u bê tẾốg

 Có t l c ng đ so v i đ n v tr ng l
d ng t v t li u nƠy th ng có nh p t
c u n n móng l n. Tuy nhiên, vi c s d
gi i pháp k t c u h p lý đƣ kh c ph c đ

ng b n thân nh . Do đó, các k t c u đ c xây
ng đ i nh vƠ chi phí cho vi c xơy d ng k t
ng bê tông d ng l c c ng đ cao ho c các
c đáng k nh c đi m nƠy.

 Bê tông đ t i ch đòi h i th i gian thi công dài và các h th ng đà giáo ván khuôn
ph c t p. Do th i gian thi công kéo dƠi nên ch t l ng bê tông ch u nhi u nh h ng
c a th i ti t vƠ, do đó, khó ki m soát. Vi c s d ng bê tông l p ghép hay bán l p ghép
lƠ m t s trong nh ng gi i pháp có th kh c ph c nh c đi m nƠy.
 Sau khi thi công xong, k t c u làm t bê tông c t thỨp r t khó đ
chuy n và s d ng l i.

c tháo d , v n

 Do kh n ng ch u kéo kém c a bê tông nên bê tông c t thép th ng d b n t, lƠm nh

h ng đ n đ b n, tính m quan công trình vƠ, đ c bi t lƠ, tơm lý ng i s d ng. Bê
tông d ng l c có kh n ng kh c ph c đ c ph n nƠo nh c đi m nƠy nh ng l i có
giá thƠnh cao h n.

1.1.5

Các d ng k t c u bê tông đi n hình dùng trong công trình xơy
d ng

K t c u bê tông đang lƠ lo i k t c u đ c s d ng ph bi n nh t trong các l nh v c xơy
d ng. K t c u bê tông có m t trong xơy d ng dơn d ng, công nghi p, c u, đ ng, sơn bay,
thu l i, v.v. Trong các công trình xơy d ng dơn d ng vƠ công nghi p, k t c u bê tông đ c
s d ng lƠm k t c u ch u l c, k t c u sƠn, k t c u móng c ng nh các k t c u bao che. Trong
các công trình c u, k t c u bê tông đ c s d ng lƠm r m, k t c u m t c u, k t c u tr , tháp,
k t c u móng, v.v. K t c u bê tông c ng đ c s d ng khá ph bi n đ lƠm m t đ ng c ng
c ng nh sơn bay.
H u h t các k t c u nhƠ cao t ng, c u c ng nh đ p thu l i, thu đi n đ c xơy d ng
n c ta th i gian qua đ u lƠ các k t c u bê tông. Theo các th ng kê ch a đ y đ thì công
trình b ng k t c u bê tông chi m kho ng 70% s công trình xơy d ng n c ta hi n nay.
S phong phú v d ng k t c u bê tông đƣ th hi n đ c tính ph bi n c a v t li u nƠy
trong xơy d ng. M t s d ng k t c u bê tông đi n hình đ c gi i thi u tóm t t nh sau:
Nhà nhi u t ng lƠ d ng công trình ph bi n nh t s d ng k t c u bê tông. Các công trình
nƠy đ c xơy d ng ch y u theo cách “ch ng” lên nhau các t ng có c u trúc t ng đ i gi ng
nhau. Do l i th v kh n ng ch ng cháy, bê tông có u đi m rõ r t so v i các v t li u khác
nh thép và g . H n n a, nh có đ c ng l n, k t c u bê tông c t thép r t thích h p khi ch u
t i tr ng ngang.
nh y c m đ i v i dao đ ng trong các k t c u b ng bê tông c t thép c ng
nh h n đáng k so v i khi lƠm b ng v t li u khác. Nh ng l i th nƠy có vai đ c bi t đ i v i
h th ng ch u l c c a các toƠ nhƠ ch c tr i.
Các công trình mái có kh u đ l n b ng k t c u bê tông đ c xơy d ng đ ph c v cho

nh ng m c đích khác nhau. c đi m c b n vƠ chung nh t c a các công trình lo i nƠy lƠ có
20


CH

NG 1 - T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

mái bao ph m t di n tích l n v i s l ng c t đ ít đ n m c có th . Thay cho cách th c xơy
d ng truy n th ng đ n gi n v i vì kèo, xƠ g vƠ các t m l p, trong k t c u mái có kh u đ
l n b ng k t c u bê tông, ng i ta s d ng các k t c u không gi n v m ng nhi u l p ho c
k t c u vòm cu n (Hình 1.3).

Hình 1.3

Mái v Isler b ng BTCT

g n thƠnh ph Bern, Thu s [7]

C u là các công trình k thu t đ đ a các tuy n giao thông v t qua ch ng ng i v t
(Hình 1.4). Theo lo i hình giao thông, c u đ c phơn lo i thƠnh c u cho ng i đi b , c u
đ ng ô tô hay c u đ ng s t. Theo lo i ch ng ng i v t ph i v t qua, c u đ c phân bi t
thành c u qua thung l ng, c u qua s n núi hay c u qua sông, bi n ho c c u ph c v cho các
đ ng giao thông trên cao. Các công trình c u bao g m k t c u ph n trên và k t c u ph n
d i. K t c u ph n trên bao g m k t c u ch u l c vƠ h m t c u. Tu theo hình d ng và đ c
đi m ch u l c mà k t c u nƠy đ c phân bi t thành c u b n, c u r m, c u khung, c u vòm,
c u dây v ng, c u dơy võng vƠ các d ng c u h n h p khác nh c u extradosed, v.v. K t c u
ph n d i bao g m móng, m vƠ tr . Các công trình c u ch u tác đ ng c a th i ti t và nh
h ng c a môi tr ng m nh h n rõ r t so v i các công trình nhà c a. Do u đi m v tu i th ,
bê tông c t thép đ c s d ng r t ph bi n trong xơy d ng c u. Nh c đi m vì tr ng l ng

b n thân l n đƣ ph n nƠo đ c kh c ph c nh k t c u bê tông d ng l c.

Hình 1.4

C u Bƣi Cháy, c u dơy v ng m t m t ph ng dơy v i r m chính b ng k t c u bê tông

Tháp và c t tháp, v t ng th , là nh ng c u ki n ki u công son liên k t c ng v i n n
móng. Thí d v d ng k t c u này là các lo i tháp đ ng đ c l p, nh tháp truy n hình, tháp
thông tin, ng khói, tháp chuông, v.v. Ngoài ra, có nh ng k t c u d ng tháp lƠm vi c nh lƠ
các b ph n c a m t công trình, nh tr c u và tháp c u, chân giàn khoan trên bi n. Tháp có
tác d ng thu hút s chú ý và nh đ cao c a chúng, có m t ý ngh a đ c bi t v ki n trúc. Do
21


K t Ơ u bê tẾốg

có tu i th cao và kh n ng t o dáng d dàng, bê tông r t hay đ
trình tháp và c t tháp.

c s d ng đ i v i các công

Các k t c u b ch a đ c chia thành silô và bunker, dùng đ ch a các ch t nh t, dùng
làm b ch a ch t l ng và k t c u b o v . Do ch u áp l c t bên trong, thành b ch a ch y u
ch u kéo ho c kéo u n k t h p. Do v y, trong r t nhi u tr ng h p, các b nƠy đ c xơy
d ng b ng k t c u bê tông d ng l c.

1.2

S

L

C L CH S

PHÁT TRI N C A Bể TỌNG C T THÉP

Bê tông, v i khái ni m lƠ m t v t li u h n h p đ c ch t o t c t li u vƠ ch t k t dính, đƣ
đ c s d ng nh lƠ m t v t li u xơy d ng ngay t th i La Mƣ. Tuy nhiên vƠo nh ng n m
đ u c a th k 19, khi xi m ng đ c phát minh, bê tông s d ng xi m ng lƠm ch t k t dính
m i b t đ u đ c s d ng r ng rƣi. N m 1801, Coignet đƣ công b nghiên c u c a mình v
các nguyên t c xơy d ng b ng bê tông c ng nh các hi u bi t v kh n ng ch u kéo kém c a
bê tông. N m 1850, Lambot, l n đ u tiên, đƣ ch t o m t thuy n b ng v a xi m ng l i thép
vƠ thuy n nƠy đƣ đ c tri n lƣm t i Paris n m 1855. Koennen, m t k s ng i
c, đƣ l n
đ u tiên đ xu t đ a c t s t vƠo vùng bê tông ch u kéo vƠ, n m 1886, đƣ công b các b n th o
v lý thuy t vƠ thi t k k t c u bê tông c t thép. Nh ng n m sau đó, r t nhi u ti n b trong
l nh v c bê tông c t thép đƣ đ t đ c nhi u n c nh Pháp,
c vƠ d n đ n vi c thƠnh l p
Hi p h i bê tông
c vƠo n m 1910 vƠ sau đó lƠ các Hi p h i bê tông Áo c ng nh các Vi n
nghiên c u bê tông Anh, Vi n nghiên c u bê tông M . Bên c nh các vi n nghiên c u qu c
gia, các t ch c qu c t v bê tông c ng đƣ đ c thƠnh l p. Liên đoƠn bê tông d ng l c
qu c t (FIP) đ c thƠnh l p n m 1952 vƠ U ban Bê tông chơu Âu (CEB) đ c thƠnh l p
n m 1953, t n m 1998, CEB vƠ FIP h p nh t thƠnh Liên đoƠn bê tông qu c t (fédération
internationale du béton, vi t t t lƠ fib).
Bê tông d ng l c đƣ đ c Freyssinet, m t k s ng i Pháp, đ xu t vƠ ch t o thƠnh
công vƠo n m 1928. T đó, k t c u bê tông c t thép vƠ k t c u bê tông d ng l c đ c s
d ng ngƠy cƠng nhi u cho các ng d ng khác nhau.
Các lý thuy t v c ng đ t i h n đƣ đ c s d ng trong tiêu chu n thi t k k t c u bê
tông c t thép t i Liên Xô (c ) t n m 1938. Lý thuy t nƠy, sau đó, đ c s d ng t i Anh vƠ

M vƠo n m 1956. Ph ng pháp thi t k theo các tr ng thái gi i h n đƣ đ c s d ng Liên
Xô (c ) t n m 1955. Hi n nay, ph ng pháp nƠy đang đ c hoƠn thi n vƠ đ c s d ng ph
bi n r t nhi u n c trên th gi i nh M , Chơu Âu, Nh t, v.v. Các Tiêu chu n tính toán,
thi t k k t c u bê tông c t thép c a n c ta c ng áp d ng ph ng pháp các tr ng thái gi i
h n.
V i vi c phát hi n ra thƠnh ph n v t li u vƠ nguyên t c ph i h p m i, bê tông tính n ng
cao hi n nay đƣ có th đ t đ n c ng đ ch u nén đ n 140 MPa, th m chí đ n 200 MPa.
khai thác m t cách có hi u qu các lo i bê tông nƠy đòi h i ph i có nh ng d ng k t c u m i.
Trong th i gian g n đơy, các d ng k t c u liên h p, k t c u lai (hybrid structures) đang đ c
nghiên c u phát tri n m nh m .
22


CH

1.3

NG 1 - T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

T NG QUAN V QUÁ TRỊNH THI T K K T C U BÊ TÔNG
C T THÉP

Thi t k k t c u bê tông, c ng nh khi thi t k các k t c u khác, có th đ c xem nh lƠ
m t quá trình th d n bao g m các giai đo n có liên quan ch t ch v i nhau lƠ thi t k s b ,
phơn tích vƠ thi t k chi ti t.

1.3.1

Thi t k s b

Thi t k s b lƠ ph n quan tr ng vƠ sáng t o nh t c a quá trình thi t k . Trong giai đo n
nƠy, các k s thi t k s xác đ nh d ng k t c u, kích th c s b c a các b ph n c ng nh
t i tr ng d ki n.
tho mƣn các ch c n ng yêu c u c a công trình, ng i k s thi t k
ph i v n d ng ngh thu t, kinh nghi m, các ki n th c v k thu t xơy d ng, tính tr c quan vƠ
tính sáng t o. Kinh nghi m th ng đóng vai trò quan tr ng trong vi c tìm ra các gi i pháp
phù h p nh t trên c s hƠi hoƠ các y u t nh yêu c u c a ch đ u t , yêu c u ki n trúc, tiêu
chu n, đi u ki n môi tr ng, s s n có c a các v t li u thƠnh ph n c ng nh đi u ki n vƠ kh
n ng thi công, v.v.

1.3.2

Phơn tích k t c u

M c đích c a quá trình phân tích k t c u lƠ xác đ nh n i l c, chuy n v , t n s dao đ ng,
đ n đ nh, v.v. c a toƠn k t c u c ng nh c a các b ph n c a nó d i các tác đ ng bên
ngoƠi v i các thông s hình h c vƠ v t li u đƣ đ c l a ch n trong b c thi t k s b .
th c hi n vi c phơn tích, k t c u th t đ c mô hình hoá thƠnh các s đ tính v i vi c s d ng
các gi thi t phù h p v i các nguyên lý thi t k vƠ s lƠm vi c th c t c a k t c u các tr ng
thái khác nhau.
phơn tích t ng th k t c u trong giai đo n khai thác ch u các tác đ ng thông th ng, s
đ tính th ng đ c xơy d ng b ng vi c áp d ng các gi thi t đƣ đ c s d ng trong các
môn h c nh S c b n v t li u, C h c k t c u, v.v. Theo đó, v t li u trong các k t c u bê
tông v n đ c gi thi t lƠ đ ng nh t, đ ng h ng vƠ lƠm vi c đƠn h i tuy n tính. Nh ng gi
thi t nƠy lƠm gi m đáng k kh i l ng tính toán, đ ng th i, v n ph n ánh t ng đ i chính
xác s lƠm vi c th c t c a k t c u.
Khi ch u các tác đ ng đ c bi t nh đ ng đ t, gió bƣo l n, va tƠu, v.v. k t c u đ c thi t k
làm vi c các tr ng thái gi i h n v c ng đ . Lúc đó, bê tông ho c bê tông c t thép c n
ph i đ c xem xét nh lƠ m t v t li u đƠn d o vƠ d h ng do s hình thƠnh vƠ phát tri n c a
các v t n t. Do kh i l ng tính toán l n, các phơn tích d ng nƠy th ng đ c th c hi n trên

các ch ng trình máy tính hi n đ i.
Khi phơn tích k t c u trong giai đo n thi công, bê tông ho c bê tông c t thép c ng th ng
đ c mô hình hoá lƠ v t li u lƠm vi c đƠn h i tuy n tính d i tác d ng c a ngo i l c. Tuy
nhiên, giai đo n nƠy, do bê tông có tu i khá nh nên nh ng y u t có liên quan đ n th i
gian nh co ngót, t bi n, s bi n thiên c ng đ vƠ đ c ng c a nó có nh h ng đáng k

23


K t Ơ u bê tẾốg

đ n bi n d ng, chuy n v vƠ n i l c c a k t c u. Do v y, vi c phơn tích k t c u trong giai
đo n thi công c n xem xét đ n nh ng y u t nƠy.

1.3.3

Thi t k chi ti t

Trong giai đo n nƠy, ng i thi t k s tính toán các kích th c chi ti t c ng nh xác đ nh
s l ng vƠ b trí v t li u thích h p cho t ng b ph n k t c u trên c s các thƠnh ph n n i
l c đƣ đ c xác đ nh t phơn tích t ng th . M c dù n i l c c a các b ph n k t c u th ng
đ c xác đ nh trên các s đ tính v i gi thi t v s lƠm vi c đƠn h i tuy n tính c a bê tông
nh ng khi thi t k chi ti t, ng i thi t k c n ph i tính đ n các ng x th t vƠ ph c t p c a
v t li u nƠy.
Thi t k chi ti t c ng lƠ m t quá trình th d n v i vi c xác đ nh kích th c, l a ch n vƠ b
trí v t li u vƠ tính duy t đ đ m b o r ng, m i b ph n k t c u đ u tho mƣn các yêu c u v
c ng đ , đ b n, đ c ng, đ n đ nh, v.v. i v i k t c u bê tông, đơy lƠ m t quá trình đòi
h i ph i x lý r t nhi u tham s khác nhau nh kích th c c a m t c t, ch ng lo i vƠ di n
tích c a c t thép, mô hình lƠm vi c c a bê tông vƠ c t thép, v.v. Bên c nh nh ng mô hình v t
li u đ c đ xu t theo các tri t lý thi t k , các k s ph i ph i h p r t nhi u ph ng pháp vƠ

k thu t khác nhau nh các công th c kinh nghi m (ví d , công th c đ tính toán đ m r ng
v t n t hay công th c tính c ng đ kháng c t), các ph ng pháp g n đúng (ví d , tính duy t
m t c t v i gi thi t lƠ ng su t trong bê tông phơn b d ng ch nh t) c ng nh các mô hình
suy lu n (ví d , gi thi t m t c t ph ng khi ch u u n).
Tu thu c vƠo đ c đi m c u t o vƠ ch u l c, cách tính toán đ i v i t ng b ph n trong k t
c u bê tông c ng khác nhau. Các khu v c xa đi m đ t l c có th đ c thi t k vƠ tính toán
b ng các ph ng pháp m t c t thông th ng. Tuy nhiên, các khu v c g n đi m đ t l c ho c
có c u t o ph c t p c n đ c thi t k theo các ph ng pháp thích h p h n nh ph ng pháp
dòng l c hay ph ng pháp s đ h thanh, v.v.

1.4

T NG QUAN V M T S PH
C U Bể TỌNG C T THÉP

NG PHÁP THI T K

K T

Các lý thuy t vƠ ph ng pháp tính toán, thi t k k t c u bê tông đƣ đ t đ c r t nhi u ti n
b cùng v i s phát tri n c a công ngh v t li u, ph ng pháp vƠ thi t b thí nghi m c ng
nh kh n ng tính toán trong th i gian qua.
Trong giai đo n đ u th k 20, k t c u bê tông đ c tính toán vƠ thi t k theo ng su t
cho phép, theo đó, các v t li u trong k t c u đ c gi thi t lƠ lƠm vi c đƠn h i tuy n tính cho
đ n khi b phá ho i. i u ki n an toƠn c a m t k t c u đ c xác đ nh trên c s so sánh ng
su t l n nh t do tác đ ng bên ngoƠi sinh ra v i ng su t cho phép, lƠ giá tr đ c có đ c t
ng su t gơy phá ho i v t li u vƠ đ c chi t gi m b ng h s an toƠn. H s an toƠn đ c xác
đ nh t vi c xem xét các y u t nh tính đ ng nh t vƠ ch t l ng c a v t li u, đ chính xác
c a vi c ch t o, s sai l ch gi a t i tr ng th c t v i t i tr ng tính toán c ng nh t m quan
tr ng c a k t c u. Ph ng pháp ng su t cho phép lƠ m t trong nh ng ph ng pháp thi t k

24


CH

NG 1 - T NG QUAN V K T C U BÊ TÔNG

đ c s d ng r ng rƣi trong th k 20. Cho đ n nay, ph ng pháp nƠy v n đ c s d ng
trong m t s tiêu chu n thi t k k t c u thép. Tuy nhiên, vi c áp d ng ph ng pháp ng su t
cho phép đ thi t k k t c u bê tông t ra lƠ không th t thích h p do bê tông lƠ v t li u có tính
đƠn d o cao vƠ tr ng thái ng su t c a nó ch u nhi u nh h ng c a các y u t ph thu c th i
gian nh co ngót, t bi n, v.v.
T gi a th k 20, m t ph ng pháp tính toán vƠ thi t k khác đ c phát tri n lƠ ph ng
pháp theo n i l c phá ho i. Theo ph ng pháp nƠy, đi u ki n an toƠn c a k t c u đ c xác
đ nh trên c s so sánh n i l c l n nh t trong k t c u do t i tr ng tiêu chu n sinh ra v i n i
l c lƠm phá ho i k t c u (n i l c phá ho i). N i l c phá ho i đ c xác đ nh d a trên các k t
qu thí nghi m vƠ có xét đ n s lƠm vi c có bi n d ng d o c a bê tông vƠ c t thép. Ph ng
pháp n i l c phá ho i đƣ ph n nƠo kh c ph c đ c nh c đi m c a ph ng pháp ng su t
cho phép nh ng do v n s d ng m t h s an toƠn chung nên ch a ph n ánh đ c đƠy đ các
y u t nh h ng đ n đ an toƠn c a k t c u.
Ph ng pháp tính toán vƠ thi t k đ c s d ng r ng rƣi nh t hi n nay lƠ ph ng pháp
tr ng thái gi i h n. Theo ph ng pháp nƠy, đ an toƠn c a k t c u đ c xác đ nh trên c s
so sánh s c kháng c a k t c u v i hi u ng c a t i tr ng t ng tr ng thái gi i h n. Tr ng
thái gi i h n lƠ tr ng thái mà, t i đó, k t c u có th b phá ho i ho c không ti p t c s d ng
bình th ng đ c n a. Theo m t s tiêu chu n thi t k tiên ti n hi n nay, các tr ng thái gi i
h n th ng đ c chia thƠnh tr ng thái gi i h n v c ng đ , tr ng thái gi i h n v s d ng,
tr ng thái gi i h n m i vƠ tr ng thái gi i h n đ c bi t. S bi n thiên c a t ng lo i t i tr ng vƠ
s c kháng c a k t c u đ c xác đ nh theo ph ng pháp xác su t th ng kê vƠ đ c xét đ n
trong tính toán thông qua các h s . Các h s t i tr ng vƠ s c kháng đ c quy đ nh khác
nhau cho các tr ng thái gi i h n khác nhau.

Nhi m v c a k s thi t k lƠ đ m b o cho k t c u không b r i vƠo các tr ng thái gi i
h n trong th i gian ph c v d ki n c a nó. Ph ng pháp tính toán, thi t k theo tr ng thái
gi i h n đang đ c coi lƠ ph ng pháp tiên ti n nh t do có c s khoa h c rõ rƠng, có kh
n ng tu bi n theo yêu c u cho t ng công trình c th .

25