Bai giang BTCT 1 356 compatibility mode

Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HCM
KHOA XÂY DỰNG

BÀI GIẢNG

(PHẦN 1: CẤU KIỆN CƠ BẢN)

1

TÀI LIỆU THAM KHẢO
 Tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005. Kết cấu bê tơng
và bê tơng cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế
 Tiêu chuẩn thiết kế 2737-95 Tải trọng và tác động
 GS.TS. Nguyễn Đình Cống. Nhà xuất bản xây dựng
2008. Tính tốn thực hành cấu kiện bê tơng cốt
thép theo tiêu chuẩn TCXDVN 356 : 2005 (1&2)–
 Phan Quang Minh, Ngơ Thế Phong, Nguyễn Đình
Cống. Kết cấu bê tơng cốt thép – Phần cấu kiện
cơ bản. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2006.
 M. Nadim Hassoun, Structural Concrete _ Theory
and Design, Addison-Wesley, 1998

2

ĐỂ HỌC TỐT MÔN HỌC NÀY
1.

ĐỌC THÊM TÀI LIỆU VÀ TÌM HIỂU THỰC TẾ

2.

LẮNG NGHE NGƯỜI KHÁC

3.

ĐÓNG GÓP Ý KIẾN CHIA SẼ KINH NGHIỆM
CỦA MÌNH

4.

ĐI HỌC ĐẦY ĐỦ VÀ ĐÚNG GIỜ

5.

TẮT CHUÔNG ĐIỆN THOẠI ĐỂ TÔN TRỌNG SỰ
TẬP TRUNG CỦA NGƯỜI KHÁC
3


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

4

NỘI DUNG

1.1. THẾ NÀO LÀ BÊTÔNG CỐT THÉP
1.2. PHÂN LOẠI BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.3. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG

5

1.1. THẾ NÀO LÀ BÊTÔNG CỐT THÉP
1.1.1. Khái quát
Đặc
trưng

Chịu kéo

Chịu nén

Chịu cắt

Độ bền

Chịu lửa

Bê tông

Kém

Tốt

Trung bình

Tốt

Cốt thép

Tốt

Tốt

Tốt

Bị ăn mòn kém

Tốt

BTCT là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do bêtông và cốt thép
cùng cộng tác chịu lực với nhau
T a ûi tro ïn g

Đặt cốt thép vào vùng kéo

P0

T a ûi t ro ïn g

T h ô ù c h òu n e ùn

1

P > > P0
M ie àn c h òu n e ùn

L ô ùp tru n g h o øa
h

L ô ùp tru n g h o øa

T h ô ù c h òu k e ùo

K h e n ö ùt

DẦM BÊTÔNG

K h e n ö ùt
T h ô ù c h òu k e ùo 1

b

C o át th e ùp d o ïc

1 -1

DẦM BÊTÔNG CỐT THÉP
6


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

N
coát theùp doïc

chòu neùn



Đặt cốt thép vào vùng nén để tăng
khả năng chịu lực và giảm kích
thước tiết diện.



Rb
Rsc's

Cốt thép tham gia chịu nén cùng
bêtông. Sức chịu nén của cốt thép

CỘT BÊTÔNG CỐT THÉP

cũng tốt bằng sức chịu kéo

7

1.1.2. CÁC LÝ DO ĐỂ BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP CÓ THỂ
CÙNG CỘNG TÁC CHỊU LỰC


Nhờ có lực dính mà có thể truyền lực qua lại giữa bêtông và cốt
thép, khai thác cường độ cốt thép, hạn chế bề rộng khe nứt.



Giữa BT và CT không xảy ra phản ứng hóa học



Hệ số giãn nở nhiệt của BT và CT gần bằng nhau.



Bê tông giữ cho cốt thép khỏi bị ăn mòn

8

1.2. PHÂN LOẠI BÊ TÔNG CỐT THÉP
THEO PHƯƠNG PHÁP THI CÔNG
BTCT

BTCT

BTCT

TOÀN KHỐI

LẮP GHÉP

BÁN LẮP GHÉP

9

Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

THEO TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT
KHI CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG
BTCT

BTCT

THƯỜNG

ỨNG LỰC TRƯỚC

P
Tải trọng

Tải trọng

Bê tông

Bê tông
Cốt thép
Vết nứt

P
Cáp ULT

Hạn chế vết
nứt

10

11

THEO TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT
KHI CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG

BTCT
THÖÔØNG

BTCT
ÖÙNG SUAÁT
TRÖÔÙC

12


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

SÀN BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC CĂNG SAU 13

1.3. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG
1.3.1 Ưu điểm





Khả năng chiụ lực lớn, chịu tốt các tải trọng động .
Vừa bền vừa ít tốn tiền bảo dưỡng
Chịu lửa tốt .
Có khả năng tạo ra các hình dáng kết cấu khác nhau, đáp ứng
u cầu đa dạng của kiến trúc.

14

1.3.2 Nhược điểm


Dễ có khe nứt tại vùng kéo  khắc phục bằng cách dùng BTCT ứng
lực trước, có biện pháp tính tốn và thi cơng hợp lý để hạn chế khe
nứt, bảo đảm điều kiện sử dụng bình thường.



Cách âm, cách nhiệt kém  khắc phục bằng cách sử dụng kết cấu có
lỗ rỗng.




Thi cơng BTCT tồn khối tương đối phức tạp.
Trọng lượng bản thân lớn, khó làm kết cấu nhịp lớn  khắc phục
bằng cách dùng BTCT ứng lực trước, kết cấu vỏ mỏng …
15

Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

1.3.3. Phạm vi sử dụng


BTCT được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành xây dựng:
xây dựng dân dụng_công nghiệp, xây dựng giao thông _ thủy
lợi, xây dựng quốc phòng .

Keát caáu
BTCT
Theùp
Goã

 (kg/cm3 )
2500  106
7850  106
800  106

Rn ( kG/cm2 )
90
2100
150

c = /Rn
27,8  106
3,7  106
5,3  106

16

17

NỘI DUNG

BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
1.2. CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG
1.3. BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG

BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP

2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT
2.2. MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP
2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP
18


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP
3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP
3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP
3.3. SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT

19

BÀI 1. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG
1.1. CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu
1.1.1. Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén
a. Mẫu thử

Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén
20

b. Thí nghiệm mẫu

R

P
A

Đơn vị của R là MPa hoặc kG/cm2
1 MPa  N / mm 2  9.81kG / cm 2

Sự phá hoại của mẫu thử - khối vuông

Bê tông thường có
Bê tông cường độ cao

R = 5 ÷ 30 MPa
R > 40 MPa

21

Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

1.1.2. Cường độ chịu kéo
Thí nghiệm kéo

Rt 

Pt
A

Thí nghiệm nén chẻ mẫu

Rt 

2P

 lD

P – tải trọng làm chẻ mẫu;
l – chiều dài mẫu;
D – đường kính mẫu.

22

MỘT SỐ HÌNH ẢNH
THÍ NGHIỆM MẪU BÊTÔNG
23

Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo
Cylindrical splitting test

Thí nghiệm nén chẻ mẫu

Thí nghiệm mẫu chịu uốn

24


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông
 Chất lượng và số lượng xi măng


Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối)



Tỉ lệ nước và xi măng



Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông,

R

R28

dầm chắc và điều kiện bảo dưỡng


Sự tăng cường độ của bê tông theo thời gian
B.G Xkramtaep: R(t)  0.7R 28 lg t
t
Viên bê tông ACI: R  t   R 28
4  0.85t



Điều kiện thí nghiệm

28

t

Đồ thị tăng cường độ
của bê tông theo thời gian
25

1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG
1.2.1. Mác theo cường độ chịu nén M
Là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, đơn
vị kG/cm2. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi 28
ngày. bêtông có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200; M250
; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0

1.2.2. Cấp độ bền chịu nén B
Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, đơn
vị MPa. Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm. Bêtông có
các cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30;
B35; B40; B50; B55; B60.

26

1.2.3. Cấp độ bền chịu kéo Bt
Cường độ đặc trưng về kéo của bê tông đơn vị MPa
Bt0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4;…
1.2.4. Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng W, D
Với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm mác theo khả
năng chống thấm W, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà
mẫu chịu được để nước không thấm qua.
Đối với kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt, mác theo khối
lượng riêng trung bình D.
27


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG
1.3.1. Biến dạng do co ngót
Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong không
khí, do quá trình thủy hóa ximăng, do sự bốc hơi lượng nước thừa
trong bê tông…
Các nhân tố chính ảnh hưởng đến co ngót

•

Độ ẩm

•Xi măng, cốt liệu
Biện pháp hạn chế co ngót
•Chọn thành phần cốt liệu hợp lý, hạn chế lượng nước trộn bê tông, tỷ
lệ N/X hợp lý
•Đầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầu
•Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặt cốt thép cấu tạo những nơi
28
cần thiết để hạn chế ứng suất do co ngót gây ra

1.3.2. Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn
Làm thí nghiệm nén mẫu hình trụ có chiều dài l, diện tích
tiết diện A. Tác dụng lên mẫu lực nén P, do được độ co ngắn
. Tính được biến dạng tỉ đối  b 


l

và ứng suất  b 

P
A

29

1.3.3. Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo
 phần biến dạng hồi

phục được 1 - biến
dạng đàn hồi
 phần không hồi
phục được 2 - biến
dạng dẻo

Từ kết quả thí nghiệm cho thấy bêtông là vật liệu đàn hồi – dẻo
b = el + pl


1
Biến dạng tỉ đối đàn hồi el  l

Biến dạng dẻo  pl 

2
l
30


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

1.3.4. Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến
Nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là . Giữ cho lực P
tác dụng trong thời gian dài thì biến dạng tăng c

c 

c
l

- biến dạng từ biến

Từ biến là hiện tượng biến dạng tiếp tục tăng trong khi giữ
nguyên tải trọng tác dụng trong thời gian dài.
31

Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến
 Ứng suất tỷ đối r = b/R  khi r tăng thì tb tăng
 Tuổi thọ của bê tông  bê tông càng già thì từ biến giảm
 Trong môi trường ẩm ướt  ít xảy ra hiện tượng từ biến hơn
 Tỷ lệ N/X, độ cứng cốt liệu  độ cứng cốt liệu càng bé thi từ biến càng
tăng
Một số đặc điểm của từ biến
 Biến dạng cuối cùng có thể gấp 3-4 lần biến dạng đàn hồi do tải trọng ngắn
hạn.
 Nếu tải trọng được dở bỏ, chỉ có biến dạng đàn hồi tức thời được phục hồi,
còn biến dạng dẻo thì không.
 Có sự phân bố lại nội lực giữa bêtông và cốt thép.
 Bố trí cốt thép trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn cũng góp phần hạn
chế độ võng do từ biến.
32

1.3.5. Biến dạng do nhiệt độ


Thể tích bị biến dạng khi thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào
hệ số giãn nở vì nhiệt t. Hệ số này phụ thuộc vào xi măng,

cốt liệu và độ ẩm. Thường lấy t= 110-5 /độ C

1.3.6. Môđun đàn hồi Eb

Khi bêtông chịu nén, trong giai đoạn đàn hồi :

Eb 

b
 tg
b

Ví dụ : trong điều kiện khô cứng tự nhiên,
bêtông B15 có Eb= 23103 MPa
bêtông B20 có Eb= 27103 MPa
33


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

Mơđun biến dạng (hay mơđun đàn hồi dẻo) E’b


Khi tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm cho biến dạng dẻo phát
triển, quan hệ giữa ứng suất-biến dạng có dạng đường cong.



Mơđun biến dạng của BT là

E b'  tg 

b
 Eb
b

trong đó: v – hệ số đàn hồi.
Mơđun chống cắt (trượt) Gb
Gb 

Eb
 4 Eb
2( 1   )
34

THÉP: Thành phần và cấu tạo
1. Phân loại:
Là hợp kim của SẮT & CARBON thêm môt số các hóa chất
khác như Silic(Si), Phốtpho(P), Lưu huỳnh(S), Mangan(Mn)…
Từ thỏi GANG trong lò luyện, carbon được đốt bớt cho ra 2
loại chính:
a) THÉP CARBON: có hàm lượng <1,7%C chia thành 3 loại:
Thép Carbon cao
Thép carbon vừa
Thép carbon thấp
Thép Xây Dựng là thép có hàm lược Carbon thấp (<0,22%)

b) Thép hợp kim: được pha thêm các hóa chất khác như:

Crôm(Cr), Kền(Ni) Titan(Ti) vv… với hàm lượng <2,5%
Người ta phân biệt 2 lò luyện:
LÒ QUAY: Hình bầu
dục, quay xung quanh
truc ngang, Không khí
hay Oxy được thổi qua
để khử Carbon, thêm
vôi khử Phốtpho

LÒ BẰNG:Gang trộn với thép
vụn, nấu khá lâu để cho ra thép
kết tinh:
Thép SÔI
Thép LẶNG
Thép nửa sôi, nửa lặng

2. Ký hiệu:
@ Thép Carbon thường: Ký hiệu CT
Chứa 0,14  0,22 % Carbon
0,8  1,1 % Mangan

Gh Chảy: 220 250 (MPa)
Gh bền : 370 420 (Mpa)

Theo 3 NHÓM: Nhóm A
Nhóm B
Nhóm C
@ Thép Hợp kim thấp: Ký hiệu C
Gh Chảy: 290 390 (MPa)
Gh bền : 430 540 (Mpa)

@ Thép Hợp kim cao: Ký hiệu C,
chủ yếu dựa vào thanh phần hợp kim có trong thép
Gh Chảy: 220 250 (MPa)
Gh bền : 370 420 (Mpa)


Bi ging BTCT 1

9/28/2015

Theựp Carbon Thửụứng:

Theựp Hụùp Kim:

Theựp Carbon Thửụứng (NGA):

Theựp Hụùp Kim (NGA):

BI 2. TNH CHT C Lí CA CT THẫP
2.1. PHN LOI THẫP DNG TRONG BTCT
Theo thnh phn húa hc
Theo cỏch gia cụng ch to

Theo hỡnh thc mt ngoi

Thộp cỏc bon thp
Thộp hp kim thp
Ct thộp cỏn núng
Thộp kộo ngui
Ct thộp trũn trn

Ct thộp cú g
Thộp hỡnh L,C, I
39


Bi ging BTCT 1

9/28/2015

Thộp trũn trn CI

Thộp cú gõn (g)
CII, CII,..CIV

40

2.2 MT S TNH NNG C HC CA CT THẫP
Tớnh nng c hc ca ct thộp ph thuc vo thnh phn húa
hc v cụng ngh ch to.
2.2.1 Biu ng sut bin dng ( - )

S lm vic ca thộp khi chu kộo

BIEU ẹO BIEN DAẽNG THEP

41


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

Biểu đồ được chia thành 5 giai đoạn
Giai đoạn 1 (OA):
Giai đoạn đàn hồi tuyến tính  Đònh luật HOOKE
 = E.
E = 210.000 Mpa
Giai đoạn 2 (AB):
Vật liệu chuyển tiếp mất đàn hồi: E  0
Ứng suất không tăng ch = 240 Mpa
Giai đoạn 3 (BC):
Giai đoạn chảy dẽo, E =0,
Biến dạng tăng từ 0,2% đến 2,5%
Biến dạng không trở về 0 khi ta dở tải
Ta có biến dạng dư

Biểu đồ được chia thành 5 giai đoạn
Giai đoạn 4 (CD):
Giai đoạn củng cố :
Vật liệu xuất hiện
chổ thắt
Tốc độ biến dạng
tăng tại vò trí thắt

Giai đoạn 5 (DE):
Ứng suất tập trung tại chổ thắt Giảm do tiêt
diện giảm mạnh: Thép bò đứt

Thép nhiều Carbon,
thép ít Carbon, Đồng, Nhôm là

các vật liệu không có giai đoạn
chảy rỏ rệt, giai đoạn chảy được
quy ùc lấy tương ứng với  =
0,2% song song với độ dốc E

Biểu đồ Nén Thép


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

2.2.2 .Cốt thép dẻo và cốt thép rắn
•

Cốt thép dẻo : có thềm chảy rõ ràng…

•Cốt thép rắn : có giới hạn chảy không rõ ràng và ch  b ,…
2.2.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo của cốt thép

Giới hạn chảy quy ước
46

2.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ
• Thép bị nung nóng : thay đổi cấu trúc kim loại, giảm cường
độ, môđun đàn hồi. Khi để nguội trở lại thì cường độ không
được hồi phục hoàn toàn;
• Khi chịu lạnh quá mức (dưới -3000C) , thép trở nên giòn ;

• Hệ số giãn nở vì nhiệt của thép t = 1 10-5 /độ C.

47

2.3. PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP
2.3.1. Theo TCVN 1651 : 1985: “Thép cán nóng – thép cốt bê tông”


4 nhóm cốt thép cán nóng : cốt tròn trơn nhóm CI; cốt có gờ nhóm
CII, CIII, CIV.

2.3.2. Theo TCVN 6285 : 1997: “Thép cốt bê tông – thép thanh vằn”


5 loại như sau: RB300; RB 400; RB500; RB 400W; RB 500W

2.3.3. Theo các tiêu chuẩn khác ( Nga, Pháp)
AI, AII, AIII, AIV (tương đương với các nhóm CI, CII, CIII,
CIV) ; AV, AVI
Theo giới hạn chảy : FeE220, FeE400, SR235, SD295, SD340,
SD390, …
48


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

2.3.4. Tương quan giữa mác thép và nhóm cốt thép


Mác thép dựa vào thành phần hóa học và cách luyện thép, còn
nhóm thép dựa vào đặc trưng cơ học.



Đặc trưng cơ học là do thành phần và cách luyện thép quyết
định.
Ví dụ: cốt thép nhóm AI được chế tạo từ thép than CT3, cốt
nhóm AII từ thép than CT5…

49

BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP
3.1. LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP

Lực dính bảo đảm sự làm việc chung, sự cùng biến dạng, sự
truyền lực qua lại giữa bêtông và cốt thép .
3.1.1. Thí nghiệm xác định lực dính

-

Cường độ lực dính trung bình  

- Lực dính phân bố không đều
dọc chiều dài đoạn thép.

N

 l

 max 




 - hệ số hoàn chỉnh biểu đồ lực dính,  < 1
50

3.1.2. Các nhân tố tạo nên lực dính


Cốt thép có gờ bê tông dưới các gờ chống lại sự trượt cốt thép



Keo ximăng dán chặt cốt thép với bêtông.



Có lực ma sát giữa cốt thép và bêtông khi co ngót.

51


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến lực dính



Trong cấu kiện chịu nén thì lực dính tốt hơn so với trong
cấu kiện chịu kéo .



Chất lượng bêtông



Bề mặt cốt thép



Những biện pháp nhằm cản trở biến dạng ngang của bêtông
có thể làm tăng lực dính bám.



Công thức thực nghiệm

 max 

 Rbn
m

cốt thép tròn trơn m = 5  6; thép có gờ m = 3 3,5.
cốt thép chịu kéo  = 1; cốt thép chịu nén  = 1,5
52

3.2. SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP
3.2.1. Ứng suất ban đầu do bê tông co ngót
• Khảo sát một thanh bêtông có đặt cốt thép dọc theo trục. Khi thanh
bêtông được co ngót tự do nó sẽ có biến dạng do co ngót là 0.
• Nhưng vì bêtông dính bám với cốt thép mà cốt thép không co nên
nó cản trở sự co của bêtông. Biến dạng do co ngót là 1 mà 1 < 0.

Thanh bê tông
Thanh bê tông cốt thép
Cốt thép chống lại sự co, chịu 1 biến dạng kéo 2 = 0 – 1 
ứng suất kéo t = vt2Eb (v- hệ số đàn hồi)
Trong cốt thép phát sinh ứng suất nén s = 1Es.
t > Rbt, bêtông sẽ bị nứt. Đó là nứt do co ngót của bêtông bị cản trở.

53

3.2.2. Sự phân bố lại ứng suất do từ biến
• Khi chịu lực tác dụng lâu dài bêtông bị từ biến. Cốt thép
không từ biến và vì có lực dính bám mà cốt thép cản trở
từ biến của bêtông. Kết quả là ứng suất trong cốt thép s
tăng lên và ứng suất trong bêtông b giảm xuống .
• Phân phối lại ứng suất thường là có lợi cho sự làm việc
chung của bêtông và cốt thép.

54


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT
Sự phá hoại do chịu lực


Sự phá hoại của thanh chịu kéo



Sự phá hoại của cột chịu nén



Sự phá hoại của cấu kiện chịu uốn

Do biến dạng cưỡng bức


Do thay đổi nhiệt độ



Do co ngót của bêtông

Sự hư hỏng do tác dụng của môi trường

55

Nguyên nhân



Tác dụng cơ học  bêtông bị bào mòn do mưa, dòng chảy, do nhiệt...



Tác dụng sinh học  các loại rong rêu, khí hậu, vi khuẩn....



Tác dụng hóa học  bêtông bị xâm thực do các chất hoá học (axit, badơ,
muối) ...

Biện pháp bảo vệ


Bảo đảm lớp bêtông bảo vệ, công trình thông thoáng, tránh ẩm ướt .



Làm sạch bề mặt cốt thép (cạo gỉ, chùi bụi, sơn cốt thép…), sơn hay tô
mặt ngoài bêtông.



Dùng cốt liệu và nước sạch để đổ bêtông .
56

57

Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.1. NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT
3.2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BTCT
3.4. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO

58

3.1. NỘI DUNG VÀ CÁC BƯỚC THIẾT KẾ KẾT CẤU BTCT

TÍNH
TOÁN

• Xác định tải trọng và tác động;
• Xác định nội lực và tổ hợp nội lực;
• Xác định khả năng chịu lực của kết cấu hoặc
tính toán tiết diện BTCT.

CẤU
TẠO

• Chọn vật liệu (mác bêtông, nhóm cốt thép);
• Chọn kích thước tiết diện cấu kiện;
• Chọn và bố trí cốt thép, giải quyết liên kết …

59

QUY TRÌNH THIẾT KẾ KẾT CẤU

Bước 1: Chọn giải pháp kết cấu.
Bước 2: Lập “sơ đồ kết cấu”, chọn sơ bộ kích thước tiết diện
Bước 3: Lập sơ đồ tính.”
Bước 4: Xác định tải trọng, tính toán và tổ hợp tải trọng. 27371995
Bước 5: Tính nội lực.
Bước 6: Tính cốt thép, kiểm tra khả năng chịu lực cấu kiện
Bước 7: Chọn và bố trí cốt thép

60


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.2. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG


Tải trọng là lực tác dụng lên kết cấu, xác định theo TCVN
2737 – 1995;



Tác động có nguồn gốc thiên nhiên như gió bão, động đất, áp
lực nước ngầm, áp lực đất, sự thay đổi nhiệt độ…

3.2.1 Phân loại tải trọng

Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)
Tải trọng tạm thời (hoạt tải)
Tải trọng đặc biệt
61

Một số trường hợp tổ hợp tải trọng

62

3.2.2 Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán
• Tải trọng tiêu chuẩn qtc xác định theo các số liệu thực tế.
• Tải trọng tính toán q
q = n.qtc
Hệ số độ tin cậy n (hệ số vượt tải).
Theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995
•
n = 1,1  1,3 với tải trọng thường xuyên
•
n = 1,2  1,4 với tải trọng tạm thời.
Với tải trọng thường xuyên khi tải trọng giảm mà làm cho kết
cấu bị bất lợi lấy n < 1.
63


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.2.3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán
a. Bê tông

Cường độ tiêu chuẩn
Trạng thái

B12.5

B15

Nén dọc trục RbnRb,ser

9.5

11

1

1.15

1.4

1.6

1.8

1.95

2.1

Đóng rắn tự nhiên

21.0

23.0

27.0

30.0

33.0

35.0

36.0

Dưỡng hộ nhiệt ở
áp suất khí quyển

19.0

21.0

24.0

27.0

29.0

31.0

33.0

Chưng áp

16.0

17.0

20.0

23.0

25.0

26.0

27.0

Cường độ
tiêu chuẩn Kéo dọc trục
Rbtn,Rbt,ser
Mô đun
đàn hồi
Ebx103
(MPa)

Cấp độ bền chịu nén của bê tông (MPa)
B20 B25
15

18.5

B30
22

B35
25.5

B40
29

64

Cường độ tính toán

65

b. Cốt thép
Cường độ tính toán của cốt thép thanh (theo TTGH thứ I)

66


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BTCT
Hiện nay trên toàn thế giới, kết cấu BTCT được tính toán theo phương
pháp trạng thái giới hạn (TTGH).
Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không còn
thỏa mãn những yêu cầu đặt ra cho nó.

Kết cấu BTCT được tính toán theo hai nhóm:
 TTGH thứ 1 (về khả năng chịu lực)
 TTGH thứ 2 (về điều kiện sử dụng bình thường)

67

3.3.1. Trạng thái giới hạn thứ nhất về độ bền (độ an toàn)
Bảo đảm khả năng chịu lực cho kết cấu:


Không bị phá hoại do tác dụng của tải trọng và tác động;



Không bị mất ổn định về hình dáng hoặc về vị trí;



Không bị phá hoại vì mỏi;



Không bị phá hoại do tác dụng đồng thời của những nhân tố về
lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường.

Điều kiện tính toán : S  Sgh

68

3.3.2. Trạng thái giới hạn thứ hai về điều kiện làm việc

bình thường
Bảo đảm cho kết cấu :


Không có khe nứt;



Không bị biến dạng quá mức.



Khi tính toán theo TTGH thứ hai thì dùng tải trọng tiêu chuẩn và
cường độ tiêu chuẩn của vật liệu.

Kiểm tra sự hình thành và mở rộng khe nứt
Kiểm tra biến dạng

acrc  agh

f  fgh
69


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

Một số trường hợp cần thiết phải tính toán theo TTGH thứ hai:
o Kiểm tra độ võng cho dầm có nhịp  7m

o Kiểm tra nứt cho dầm có nhịp  10m ; kết cấu lắp ghép, bể chứa
chất lỏng, chất khí …

70

3.4. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO

3.4.1. Hình dáng và kích thước tiết diện
Chọn hình dạng và kích thước tiết diện phải bảo đảm:
 Khả năng chịu lực
 Độ cứng
 Độ ổn định
 Tiết kiệm vật liệu
 Điều kiện thi công
 Bảo đảm mĩ quan công trình
Hàm lượng cốt thép  đánh giá sự hợp lí của kích thước tiết diện
71

3.4.2. Khung và lưới thép
Cốt thép đặt vào trong bê tông không được để rời mà phải
liên kết chúng lại với nhau thành khung hoặc lưới.
3.4.3. Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo
Thép chịu lực
Được xác định hoặc hoặc kiểm tra bằng tính toán để chịu các
ứng suất do tác dụng của tải trọng.
Thép cấu tạo: thường không cần tính toán, được đặt theo quy
định, theo kinh nghiệm, có tác dụng
•Liên kết cốt chịu lực thành khung / lưới;
•Giảm co ngót không đều;
•Chịu ứng suất do nhiệt độ thay đổi;

•Phân bố tác dụng của tải trọng tập trung, vv…
72


Bài giảng BTCT 1

9/28/2015

3.4.2. Chọn và bố trí cốt thép

Đường kính cốt thép
Trong cùng 1 tiết diện chịu lực, không nên dùng quá nhiều loại
đường kính cốt thép. Chênh lệch đường kính các cốt thép trong
một tiết diện   6 mm

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép
Được tính từ mép ngoài bêtông đến mép ngoài gần nhất
của cốt thép
C  (max, C0)
C0 được quy định cho từng cấu kiện

73

Khoảng hở của cốt thép
Khoảng hở t phải đủ rộng để vữa bê tông lọt qua và xung
quanh mỗi cốt thép có một lớp bê tông đủ bảo đảm điều
kiện về lực dính bám.
t  (max, t0)
t0 tùy thuộc vào vị trí và cấu tạo của cốt thép

Neo cốt thép
Chiều dài đoạn neo được xác định theo công thức



R
lan   an s   an  
R
b


74

Hình 3.2. Lớp bảo vệ và khoảng hở của cốt thép

75