bài giảng bê tông cốt thép 1 c2

1


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
2


BÀI 3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP
3.1.
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

3


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
4


b. Thí nghiệm mẫu

P
R=
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

5


1.1.2. Cường độ chịu kéo
Thí nghiệm kéo

Pt

Rt =
A
Thí nghiệm nén chẻ mẫu

2P
Rt =
π lD
P – tải trọng làm chẻ mẫu;
l – chiều dài mẫu;
D – đường kính mẫu.

6


MỘT SỐ HÌNH ẢNH
THÍ NGHIỆM MẪU BÊTÔNG
7


Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo
Cylindrical splitting test

Thí nghiệm nén chẻ mẫu

Thí nghiệm mẫu chịu uốn

8


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

R

Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông,
dầm chắc và điều kiện bảo dưỡng

R28

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
9


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.

10


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.
11


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
12
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 ε b =

∆
l

và ứng suất σ b =

P
A

13

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
εb = εel + εpl
Biến dạng tỉ đối đàn hồiε el =

∆1
l

Biến dạng dẻo ε pl =

∆2
l
14


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

εc =

∆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.
15


Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến
Ứng suất tỷ đối r = σb/R khi r tăng thì εtb 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,
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.
hạn.
Nếu tải trọng được dở bỏ
bỏ,, chỉ có biến dạng đàn hồi tức thời được phục
hồi,, còn biến dạng dẻo thì không.
hồi
không.
Có sự phân bố lại nội lực giữa bêtông và cốt thép
thép..
Bố trí cốt thép trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn cũng góp phần hạn
chế độ võng do từ biến

biến..
16


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 αt. Hệ số này phụ thuộc vào xi măng,
măng,
cốt liệu và độ ẩm.
ẩm. Thường lấy αt= 1×10-5 /độ C
1.3.6. Môđun đàn hồi Eb

Khi bêtông chịu nén
nén,, trong giai đoạn đàn hồi :

Eb =

σb
= tgα
εb

Ví dụ : trong điều kiện khô cứng tự nhiên
nhiên,,
bêtông B15 có Eb= 23×103 MPa
bêtông B20 có Eb= 27×103 MPa
17


Môđun biến dạng (hay môđun 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.
Môđun biến dạng của BT là

Eb′ = tgα =

σb
= ν Eb
εb

trong đó: v – hệ số đàn hồi.
Môđun chống cắt (trượt) Gb
Eb
Gb =
= 4 Eb
2( 1 + µ )
18


BÀI 2. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP
2.1. PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT
Theo thành phần hóa học
Theo cách gia công chế tạo

Theo hình thức mặt ngoài

Thép các bon thấp
Thép hợp kim thấp
Cốt thép cán nóng
Thép kéo nguội
Cốt thép tròn trơn

Cốt thép có gờ
Thép hình L,C, I
19


Thép tròn trơn CI

Thép có gân (gờ)
CII, CII,..CIV

20


2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP
Tính năng cơ học của cốt thép phụ thuộc vào thành phần hóa
học và công nghệ chế tạo.
2.2.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng (σ - ε )

Sự làm việc của thép khi chịu kéo

21


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 σch ≈ σb ,…
2.2.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo của cốt thép

Giới hạn chảy quy ước
22


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 αt = 1×10-5/độ C.

23


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, …
24


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…

25