Giáo trình Kết cấu công trình cầu đường: Phần 1

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (680.97 KB, 20 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

TRƢỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH

KẾT CẤU CƠNG TRÌNH CẦU ĐƢỜNG

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

2
MỤC LỤC

Phần 1: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHƢƠNG 1 :KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP ... 7

1.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP. ... 8

1.1.1. Bê tông cốt thép thường (BTCT). ... 8

1.1.2. Bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTƯST). ... 10

1.1.3. Ưu và nhược điểm của kết cấu BTCT DƯL so với BTCT thường : ... 11

1.2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO CỦA KẾT CẤU BTCT.12
1.2.1. Đặc điểm chung về cấu tạo. ... 12

1.2.2. Đặc điểm chế tạo : ... 16

CHƢƠNG 2 : TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU ... 20

2.1. Bê Tông ... 20

2.1.1. Phân loại bê tơng ... 20

2.1.2. Các tính chất tức thời (ngắn hạn) của bê tông cứng ... 22

2.1.3. Các tính chất dài hạn của bê tơng cứng ... 25

2.1.4. Hệ số giãn nở nhiệt và hệ số Poát xông (Poisson) ... 29

2.2. Cốt Thép ... 30

2.2.1. Cốt thép không dự ứng lực (cốt thép thường) ... 30

2.2.2. Các Cốt thép dự ứng lực (cốt thép CĐC) ... 32

CHƢƠNG 3 :NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO TIÊU CHUẨN ... 36

22TCN272-05 ... 36

3.1. Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05... 36

3.1.1. Vài nét về Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18 – 1979 ... 36

3.1.2. Cơ sở của nội dung Tiêu chuẩn mới 22 TCN 272-05 ... 36

3.2. Quan điểm chung về thiết kế ... 37

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

3.4. Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 ... 38

3.4.1. Quan điểm thiết kế... 38

3.4.2. Các trạng thái giới hạn theo 22 TCN 272-05 ... 40

3.5. Tải trọng và tổ hợp tải trọng ... 43

3.5.1. Phân loại các tải trọng ... 43

3.5.2. Các tổ hợp tải trọng và hệ số tải trọng tương ứng ... 44

3.5.3. Hoạt tải xe thiết kế ... 45

CHƢƠNG 4 ... 48

TÍNH TỐN KẾT CẤU BTCT THEO TRẠNG THÁI ... 48

GIỚI HẠN SỬ DỤNG VÀ TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI ... 48

4.1. TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG ... 48

4.1.1. Kiểm soát nứt của dầm BTCT thường chịu uốn ... 48

4.1.2. Khống chế biến dạng ... 49

4.1.3. Phân tích ứng suất trong BT, CT của dầm BTCT thường chịu uốn ở TTGHSD51
4.1.4. Các giới hạn ứng suất đối với bê tông ... 58

4.1.5. Các giới hạn ứng suất đối với cốt thép dự ứng lực ... 62

4.2. TRẠNG THÁI GIỚI HẠN MỎI ... 63

CHƢƠNG 5 TÍNH TỐN CẤU KIỆN BTCT CHỊU UỐN Ở TTGH CƢỜNG ĐỘ65
5.1. Quy định về cấu tạo ... 65

5.1.1. Cấu tạo của bản, dầm ... 65

5.1.2. Chiều cao tối thiểu ... 67

5.2. Đặc điểm chịu lực của dầm và các giả thiết cơ bản cho trạng thái giới hạn cường độ
68
5.2.1. Đặc điểm chịu lực của dầm ... 68

5.2.2. Các giả thiết cơ bản ... 69

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

5.3. Các giới hạn về cốt thép ... 72

5.3.1. Tính dẻo và lượng cốt thép chịu kéo tối đa ... 72

5.3.2. Cốt thép chịu kéo tối thiểu ... 73

5.4. Tính toán tiết diện chữ nhật, BTCT thƣờng chịu uốn thuần túy ... 74

5.4.1. Tiết diện chữ nhật đặt cốt thép đơn ... 74

5.4.2. Mặt cắt chữ nhật đặt cốt thép kép ... 79

5.5. Tính tốn tiết diện chữ T, BTCT thƣờng chịu uốn thuần túy ... 84

5.5.1. Trường hợp trục trung hòa đi qua sườn dầm (c > hf) ... 85

5.5.2. Trường hợp trục trung hòa đi qua cánh dầm (c ≤ hf) ... 86

5.6. Tính tốn mặt cắt BTCT DUL chịu uốn thuần túy ... 90

5.6.1. Trường hợp cốt thép DƯL có dính bám ... 90

CHƢƠNG 6 :CẤU KIỆN CHỊU NÉN ... 94

6.1. Khái niệm ... 94

6.2. Đặc điểm cấu tạo ... 94

6.2.1. Mặt cắt ngang... 94

6.2.2. Vật liệu ... 94

6.3. Phân loại cột theo khả năng chịu lực ... 97

6.4. Các giả thiết tính tốn ... 98

6.5. Khả năng chịu lực của cột ngắn ... 98

6.5.1. Cột ngắn chịu nén đúng tâm ... 98

6.5.2. Cột ngắn chịu nén lệch tâm, tiết diện chữ nhật... 99

6.6. Khả năng chịu lực của cột dài( cột mảnh) ...101

PHỤ LỤC ... 104

Tài liệu tham khảo ... 107

CHƢƠNG 7 :ĐẠI CƢƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP ... 107

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

7.1.1. Ƣu, khuyết điểm và phạm vi sử dụng của KCT ... 107

7.2. Nguyên lý thiết kế theo 22TCN 272-05: giống phần KCBTCT ...109

7.3. Vật liệu thép trong xây dựng ...109

7.3.1. Thành phần hóa học của thép ... 109

7.3.2. Các sản phẩm thƣơng mại ... 110

7.3.3. Ứng suất dƣ ... 110

7.3.4. Gia công nhiệt ... 111

7.3.5. Phân loại thép kết cấu ... 112

CHƢƠNG 8 : LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP ... 117

8.1. LIÊN KẾT BULÔNG ...118

8.1.1. Cấu tạo liên kết bulơng ... 118

8.1.2. Tính tốn liên kết bu lơng chịu cắt. ... 122

8.1.3. Tính tốn liên kết bu lơng cƣờng độ cao chịu ma sát. ... 131

8.1.4. Tính tốn liên kết bu lông cƣờng độ cao chịu kéo. ... 133

8.2. LIÊN KẾT HÀN. ...134

8.2.1. Vật liệu hàn. ... 135

8.2.2. Các loại mối hàn ... 136

8.2.3. Cấu tạo liên kết hàn ... 138

8.2.4. Sức kháng cắt tính tốn liên kết hàn ... 142

CHƢƠNG 9 :CẤU KIỆN CHỊU KÉO ... 145

9.1. CÁC DẠNG LIÊN KẾT ...145

9.2. SỨC KHÁNG KÉO ...146

9.2.1. Hệ số chiết giảm U ... 148

9.2.2. Diện tích thực ... 149

9.2.3. Giới hạn độ mảnh ... 150

9.2.4. Sức kháng cắt khối ... 151

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

10.1. KHÁI NIỆM ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU CHỊU NÉN ...152

10.1.1.Chiều dài hữu hiệu của cột ... 154

10.1.2.Ứng suất dƣ ... 155

10.1.3.Độ cong ban đầu ... 156

10.2. KHÁI NIỆM MẤT ỔN ĐỊNH QUÁ ĐÀN HỒI ...157

10.3. SỨC KHÁNG NÉN ...158

10.3.1.Sức kháng nén danh định ... 160

10.3.2.Tỷ số bề rộng/bề dày giới hạn ... 161

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

PHẦN 1: KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

CHƢƠNG 1

:KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Kết cấu bê tơng cốt thép đóng vai trò quan trọng và sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành xây
dựng hiện nay: dân dụng công nghiệp, cầu đƣờng, thủy lợi… và là loại vật liệu khá thơng dụng và
phổ biến. Sản phẩm của nó là sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép tạo ra các cấu kiện làm các kết
cấu chịu lực cho các cơng trình. Vì thế, cần nghiên cứu tính tốn hợp lý về mặt chọn vật liệu, hợp lý

về hình dạng tiết diện và kích thƣớc tiết diện, hợp lý về việc bố trí cốt thép …để đáp ứng sự chịu
lực cục bộ của các bộ phận kết cấu, của tải trọng, đẹp về mỹ quan, thi cơng đƣợc và đặc biệt phù
hợp chi phí kinh tế.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Hình 1.2: Chế tạo dầm bê tông cốt thép.

1.1.

ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.

1.1.1. Bê tông cốt thép thường (BTCT).

- Khái niệm: Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựng hỗn hợp do hai vật liệu thành phần có
đặc trƣng cơ học khác nhau là bê tông và thép cùng phối hợp chịu lực với nhau một cách hợp lý và
kinh tế.

+ Bê tông là một loại đá nhân tạo, thành phần bao gồm cốt liệu ( đá dăm, sỏi, cát) và chất
kết dính ( xi măng) , nƣớc và phụ gia (nếu có). Bê tơng có đặc điểm là khả năng chịu nén tốt hơn
khả năng chịu kéo rất nhiều (10  20 lần).

+ Thép là vật liệu có khả năng chịu kéo và chịu nén đều tốt tƣơng đƣơng nhau.

- Nhƣ vậy, việc sử dụng riêng bê tông để làm các cấu kiện chịu lực có phát sinh ứng suất kéo
(cấu kiện chịu kéo, uốn, kéo nén lệch tâm,...) sẽ là không hợp lý.

- Để thấy đƣợc sự cộng tác chịu lực giữa bê tông và cốt thép ta xem xét hai thí nghiệm sau:

TTH

f
fcc

TN1:

Vïng chÞu nÐn

Vïng chÞu kÐo

VÕt nøt th¼ng gãc duy nhÊt

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

+ Khi tải trọng P trong hình 1.1 tăng dần thì tại vùng chịu kéo (thớ dƣới dầm) vết nứt đầu
tiên sẽ xuất hiện tại khu vực giữa dầm (khu vực có M max) khi ứng suất kéo fct  fctu trong khi đó

thì ứng suất nén ở thớ trên fcc << fccu .

+ Khi P tiếp tục tăng thì vết nứt đầu tiên đó sẽ càng mở rộng và nâng cao, phần chịu nén thu
hẹp dần cho tới khi dầm bị phá hoại. Sự phá hoại này sẽ xảy ra trong khi các tiết diện khác của dầm
vẫn chƣa bị phá hoại (chƣa nứt), nên sự phá hoại này là đột ngột (phá hoại giòn). Đồng thời, ta thấy
khi dầm bị phá hoại thì khả năng chịu lực của vật liệu, nhất là khả năng chịu nén của bê tông vẫn
chƣa đƣợc khai thác hết, khả năng chịu mô men của dầm nhỏ  không hợp lý.

+ Nếu ta đặt thêm cốt thép dọc vào vùng chịu kéo của dầm nhƣ hình 1.2 (ta cũng có thể
dùng một số loại cốt liệu khác nhƣ tre nứa, thủy tinh, polime,...)  ta đƣợc một loại vật liệu mới là

BTCT (bê tơng có cốt). Nếu lƣợng cốt thép đặt vào là hợp lý thì thì tình hình phá hoại của dầm sẽ
khơng xảy ra đột ngột nữa (phá hoại dẻo) và khả năng chịu lực của dầm sẽ tăng lên rất nhiều (có thể
tới 20 lần). Thật vậy, khi ứng suất kéo lớn nhất trong dầm fct fctu, thì vết nứt đầu tiên xuất hiện và

mở rộng dần. Tại đó tồn bộ lực kéo sẽ do cốt thép chịu. Nếu P tiếp tục tăng, thì các tiết diện gần đó
cũng sẽ xảy ra tƣơng tự. Sự phá hoại của dầm sẽ xảy ra khi fst fstu và fcc fccu. Nhƣ vậy, cƣờng

độ hay khả năng chịu lực của cả bê tông và cốt thép đều đƣợc khai thác hết.
TN2:

cc
f

fs
P

TTH

As Vùng chịu kéo

Vùng chịu nén

Vết nứt thẳng góc .As

Hỡnh 1.4 - Dầm bê tông cốt thép.

- Dầm BTCT khai thác hết khả năng chịu nén tốt của bê tông và khả năng chịu kéo tốt của thép
.Nhờ vậy khả năng chịu mô men hay Sức kháng uốn lớn hơn hàng chục lần so với dầm bê tơng có

cùng kích thƣớc.

- Trong cấu kiện BTCT, do cốt thép chịu kéo và nén đều tốt, nên nó cịn đƣợc đặt vào vùng chịu
nén của cấu kiện để gia cƣờng thêm cho bê tơng tại vùng đó  cấu kiện sẽ có kích thƣớc giảm đi,
chịu lực khi vận chuyển, lắp ráp đƣợc tốt hơn,...

- Bê tơng và thép có thể kết hợp cùng chịu lực với nhau một cách hợp lý nhƣ trên là do những yếu
tố sau:

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

lại. Lực dính bám là yếu tố quan trọng nhất đối với BTCT. Nhờ có lực dính bám mà cƣờng độ của
cốt thép mới đƣợc khai thác, bề rộng vết nứt trong vùng kéo mới đƣợc hạn chế. Do vậy, ngƣời ta
phải tìm mọi cách để tăng cƣờng lực dính bám giữa bê tông và cốt thép.

+ Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hố học nào mà bê tơng cịn có tác dụng bảo vệ
cho cốt thép chống lại các tác dụng trực tiếp của môi trƣờng, của các đám cháy,...

+ Hệ số giãn nở dài vì nhiệt của bê tơng và cốt thép là xấp xỉ bằng nhau ( bê tông c = 1.10-5 

1,5.10-5/oC, thép s = 1,2.10-5/oC ). Do đó khi nghiệt độ thay đổi trong phạm vi thơng thƣờng (dƣới

100oC) thì sự giãn dài vì nhiệt của hai vật liệu này không chênh lệch nhau mấy  nội ứng suất phát
sinh sẽ không đáng kể.

1.1.2. Bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCTƯST).

- Ta thấy, BTCT thƣờng (BTCT khơng DUL) có nhƣợc điểm lớn là vết nứt xuất hiện sớm  giới
hạn chống nứt thấp.

+ Đối với cốt thép thƣờng, ứng suất kéo trong cốt thép fst = 20  30MPa thì lớp bê tơng bao bọc

xung quanh cốt thép đã bắt đầu bị rạn nứt. Khi fct = 180  250MPa thì bề rộng vết nứt khoảng 0,2 

0,3mm. Đây cũng là bề rộng vết nứt giới hạn mà các TCTK quy định (quy định này xuất phát từ các
yêu cầu nhƣ bảo vệ cho cốt thép khỏi bị ăn mòn do nƣớc hoặc hơi nƣớc xâm nhập vào, hoặc do điều
kiện tâm lý của ngƣời sử dụng,...)

+ Nhƣ vậy, nếu ta sử dụng cốt thép cƣờng độ cao (fpy = 1000  1600MPa) để chế tạo BTCT thƣờng

thì sẽ khơng khai thác hết khả năng chịu lực của nó đƣợc, vì giới hạn bề rộng vết nứt cũng chính là
giới hạn trị số ứng suất kéo trong cốt thép nhƣ ở trên.

+ Việc tăng cƣờng độ BT hoặc sử dụng cốt thép có đƣờng kính nhỏ cũng phần nào giảm đƣợc bề
rộng vết nứt, nhƣng hiệu quả của nó rất thấp.

+ Hơn nữa, với những cấu kiện yêu cầu có khả năng chống thấm (chống nứt) thì BTCT thƣờng tỏ ra
bất lực. Thực tế cho thấy kết cấu BTCT thƣờng khơng có khả năng chống nứt hoặc khả năng chống
nứt rất hạn chế.

- Do vậy, để tăng giới hạn chống nứt cho kết cấu BTCT và sử dụng đƣợc hợp lý cốt thép CĐC cũng
nhƣ bê tơng CĐC thì cách tốt nhất là sử dụng BTCT DUL.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

+ Với bê tông cốt thép, thì chủ yếu ngƣời ta tạo ra ứng suất nén trƣớc cho những vùng của tiết
diện mà sau này dƣới tác dụng của tải trọng khi sử dụng sẽ phát sinh ứng suất kéo. Ứng suất nén
trƣớc này có tác dụng làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng khi sử dụng sinh ra. Nhờ
vậy mà cấu kiện sẽ không bị nứt hoặc nứt rất nhỏ.

+ Để rõ hơn, ví dụ ta xét một dầm giản đơn BTCT DUL chịu tải trọng nhƣ hìnhvẽ:

P P

+ = or

Do DUL Do P DULHT DULKHT

t
f

fc ft

fc fc

t
f
fc

Aps N

N e

Hình 1.5 - Dầm BTCT ứng suất trƣớc

Ta thấy, do sử dụng DUL mà ứng suất kéo trong cấu kiện đã bị triệt tiêu (DUL hoàn toàn)
hoặc ứng suất kéo cịn rất nhỏ (DUL khơng hồn tồn).

- Ta có thể tạo ra các trạng thái ứng suất ban đầu khác nhau bằng hai cách: Thay đổi vị trí lực nén
trƣớc hoặc thay đổi trị số lực nén trƣớc  Nhờ đó ta có thể thiết kế đƣợc kết cấu BTCT DUL một

cách hợp lý và đƣa đến khả năng tiết kiệm vật liệu nhất.

1.1.3. Ưu và nhược điểm của kết cấu BTCT DƯL so với BTCT thường :

-Ƣu điểm của kết cấu BTCTDƢL so với BTCT thƣờng :

+ Nâng cao giới hạn chống nứt, do đó có tính chống thấm cao.

+ Cho phép sử dụng hợp lý cốt thép cƣờng độ cao, bê tông cƣờng độ cao dẫn đến giảm giá
thành và kích thƣớc cấu kiện.

+ Độ cứng tăng lên nên độ võng giảm ,vƣợt đƣợc nhịp lớn hơn so với BTCT thƣờng .
+ Chịu tải đổi dấu tốt hơn nên sức kháng mỏi tốt .

+ Nhờ có ứng suất trƣớc mà phạm vi sử dụng của kết cấu bê tông cốt thép lắp ghép, phân
đoạn mở rộng ra nhiều. Ngƣời ta có thể sử dụng biện pháp ứng lực trƣớc để nối các cấu kiện đúc
sẵn của một kết cấu lại với nhau.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

+ Ứng lực trƣớc khơng những gây ra ứng suất nén mà cịn có thể gây ra ứng suất kéo ở phía
đối diện làm cho bê tơng có thể bị nứt .

+ Chế tạo phức tạp hơn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ về kỹ thuật để có thể đạt chất lƣợng nhƣ
thiết kế đề ra.

1.2.

ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO CỦA KẾT CẤU

BTCT.

1.2.1. Đặc điểm chung về cấu tạo.

Trong bê tông cốt thép, giải quyết vấn đề cấu tạo sao cho hợp lý là rất quan trọng. Hợp lý về mặt
chọn vật liệu (Mác bê tông hay cấp bê tông, nhóm thép hay loại thép), hợp lý về chọn dạng tiết diện
và kích thƣớc tiết diện, hợp lý về việc bố trí cốt thép để có thể đồng thời đáp ứng đƣợc sự chịu lực
cục bộ của các bộ phận kết cấu chƣa đƣợc xem xét đầy đủ trong tính tốn nhƣ tính khơng liên tục
của kết cấu, vị trí đặt tải trọng tập trung,...Giải quyết các liên kết giữa các bộ phận, chọn giải pháp
bảo vệ kết cấu chống xâm thực, có thể thi cơng đƣợc (tính khả thi),...

1.2.1.1. Kết cấu bê tơng cốt thép thường.

Cốt thép đƣợc đặt vào trong cấu kiện bê tông cốt thép thƣờng bao gồm: cốt thép chịu ứng suất kéo,
chịu ứng suất nén, để định vị các cốt thép khác và cốt thép cấu tạo khác. Số lƣợng cốt thép do tính
tốn định ra, nhƣng nó cũng phải thoả mãn các yêu cầu cấu tạo.

 Cốt thép chịu ứng suất kéo do nhiều nguyên nhân gây ra nhƣ: Mô men uốn, lực cắt, lực
dọc trục, mô men xoắn , tải cục bộ.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

wL /82

M
a)

M
wL /2

w
L

Cèt thÐp däc chÞu kÐo do M Cèt thÐp däc chÞu kÐo do M

L
w

Hình 1.6 - Biểu đồ mô men và cách đặt cốt thép

- Cốt thép chịu kéo do lực cắt gây ra đó là các cốt thép đai (cốt ngang) hoặc cốt thép xiên,
chúng đƣợc đặt theo sự xuất hiện của biểu đồ lực cắt V trong cấu kiện. Đối với cấu kiện
chịu uốn, ngoài cốt thép dọc chịu kéo, do ảnh hƣờng của lực cắt mà các tiết diện nghiêng
gần gối hoặc nơi có ứng suất tập trung sẽ xuất hiện ứng suất kéo chủ lớn  ta phải đặt
cốt thép đai hoặc cốt thép xiên để chịu ứng suất kéo này. Ví dụ:

Cèt thÐp däc chÞu kéo

Cốt thép dọc chịu nén

Cốt thép xiên Cốt thép đai A-A

A's
As

Hình 1.7- Sơ đồ bố trí cốt thép trong dầm

 Cốt thép chịu ứng suất nén: Đó là các cốt dọc chịu nén trong dầm, cột. Các cốt thép này
cùng tham gia chịu nén với bê tông.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

 Cốt thép kiểm soát nứt bề mặt phân bố gần bề mặt cấu kiện làm nhiệm vụ chịu ứng suất
do co ngót, thay đổi nhiệt độ, các cốt dọc và cốt thép ngang là một phần của cốt thép kiểm
soát nứt bề mặt.

Chú ý:

+ Trong cấu kiện chịu uốn khi chỉ có cốt dọc chịu kéo thì đƣợc gọi là tiết diện đặt
cốt thép đơn, còn khi có cả cốt thép dọc chịu kéo và cốt dọc chịu nén thì đƣợc gọi là tiết diện
đặt cốt kép.

+ Sơ đồ bố trí cốt thép trong cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn, chịu kéo lệch tâm lớn
gần giống nhƣ trong cấu kiện chịu uốn .

- Trong cấu kiện chỉ chịu lực dọc trục trên tiết diện các cốt thép dọc thƣờng đƣợc bố trí đối
xứng với trục dọc của cấu kiện.

- Kích thƣớc tiết diện do tính toán định ra nhƣng phải thoả mãn các yêu cầu cấu tạo, kiến trúc,
khả năng bố trí cốt thép và kỹ thuật thi cơng. Ngồi ra cần phải chú ý đến quy định về bề dày
lớp bê tông bảo vệ cốt thép, khoảng cách trống giữa các cốt thép. Các quy định này đƣợc quy
định trong các tiêu chuẩn ngành.

- Hình dạng tiết diện phụ thuộc vào TTUS của tiết diện khi chịu tải trọng:

+ Trong cấu kiện chịu kéo, nén đúng tâm tiết diện thƣờng có dạng đối xứng nhƣ: Vng, trịn,
vành khăn, đa giác,...

+ Trong cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm tiết diện thƣờng có dạng hình chữ nhật, chữ T,
thang, hộp,...(sao cho bê tông đƣợc mở rộng thêm ra ở vùng chịu nén để tận dụng tốt khả năng
chịu nén tốt của nó hoặc đƣa vật liệu ra xa trục trung hòa hơn).

1.2.1.2. Kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực

- Trong cấu kiện BTCTDƢL cốt thép gồm hai loại: Cốt thép thƣờng (hay cốt thép không kéo
căng) và cốt thép Dự ứng lực (cốt thép kéo căng). Cốt thép thƣờng làm nhiệm vụ và đƣợc bố
trí giống nhƣ cấu kiện bê tơng cốt thép thƣờng. Cốt thép DƢL có nhiệm vụ tạo ra ứng suất
nén trƣớc trong bê tông để làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo sinh ra do tải trọng. Do đó,
cốt thép DUL đƣợc bố trí theo nguyên tắc sau:

+ Trong cấu kiện chịu nén đúng tâm, cốt thép kéo căng sẽ là các cốt thép đai. Trong một số
trƣờng hợp ngƣời ta kéo căng cả cốt thép dọc để chịu tải trọng trong giai đoạn vận chuyển và
lắp ráp.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

+ Trong cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm thì cốt thép kép căng bao gồm cả cốt thép dọc và
cốt thép đai.

- Cốt thép dự ứng lực có thể đặt theo đƣờng thẳng, cong, gãy khúc hoặc kết hợp. Ví dụ:

a) b)

d)
c)

Hình 1.8 - Sơ đồ bố trí cốt thép DƢL

+ Cốt thép đặt theo đƣờng cong phức tạp hơn, nhƣng nó có ƣu điểm là làm việc thay cho cốt
thép xiên làm cho dầm chịu lực cắt tốt hơn. Ngồi ra nó cịn tạo ra khoảng cách trống giữa các
đầu cốt thép lớn hơn tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí các neo liên kết, và giảm sự tập
trung ứng suất tại đầu dầm.

- Tại vị trí đầu neo có lực tập trung lớn hoặc cốt thép chỗ uốn cong thƣờng có nội lực tiếp
tuyến lớn nên ta cần đặt cốt thép gia cƣờng cho bê tơng tại đó hoặc đặt các bản đệm dƣới neo.
- Cốt thép kéo căng có thể đặt bên trong (DUL trong) hoặc đặt bên ngồi tiết diện (DUL
ngồi).

L-íi thÐp gia c-êng
Neo

Bản đệm ống tạo lỗ

Cốt thép DUL đặt trong Cốt thép DUL đặt ngoài

b) c)

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

1.2.2. Đặc điểm chế tạo :

1.2.2.1. Phân loại Kết cấu BTCT theo phương pháp thi công: 3loại

 Kết cấu BTCT toàn khối: Là loại kết cấu BTCT đƣợc thi công tại hiện trƣờng theo các bƣớc
sau:

+ Lắp dựng ván khuôn và cốt thép tại hiện trƣờng;

+ Đổ bê tông vào trong ván khuôn thành từng lớp và đầm lèn;
+ Bảo dƣỡng bê tông, tháo dỡ ván khn và hồn thiện.

Ƣu điểm: Kết cấu tồn khối, khơng có mối nối  các thành phần trong kết cấu cùng
làm việc với nhau một cách chặt chẽ.

Khuyết điểm: Tốn đà giáo ván khuôn, tốn thời gian chờ bảo dƣỡng BT, khó kiểm sốt
chất lƣợng do điều kiện làm việc tại hiện trƣờng.

 Kết cấu BTCT lắp ghép: Là kết cấu BTCT mà phần lớn các cấu kiện đƣợc chế tạo sẵn trong
nhà máy, sau đó trở ra hiện trƣờng lắp ghép lại với nhau.

Ƣu điểm: Cơ giới hóa đƣợc q trình sản suất, tận dụng ván khn đƣợc nhiều lần,
thời gian thi cơng nhanh hơn, kiểm sốt đƣợc chất lƣơngj cấu kiện tốt hơn.

Khuyết điểm: Xuất hiện nhiều mối nối  kết cấu làm việc không gian hay tổng thể
kém hơn.

 Kết cấu BTCT bán lắp ghép: Là loại kết cấu kết hợp giữa kết cấu đổ toàn khối và lắp ghép.
Khi đó, trong nhiều trƣờng hợp ta thƣờng lấy ln phần lắp ghép làm ván khuôn cho phần
đổ tại ch.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

a) Toàn khối

b) Lắp ghép

c) Bán lắp ghép

Hỡnh 1.10 - Cỏc bin phỏp thi cụng kết cấu BTCT điển hình

1.2.2.2. Phân loại Kết cấu BTCT theo trạng thái ứng suất khi chế tạo: 2 loại

 Bê tông cốt thép thƣờng (kết cấu BTCT): Là loại kết cấu mà khi chế tạo, cốt thép ở trạng
thái khơng có ứng suất. Ngồi nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt, trong BT và CT chỉ
xuất hiện ứng suất khi có tải trọng sử dụng tác dụng (kể cả trọng lƣợng bản thân).

 Bê tông cốt thép dự ứng lực (bê tông cốt thép ứng suất trƣớc): Là loại kết cấu mà khi chế tạo
ngƣời ta căng trƣớc cốt thép để tạo ứng suất nén trƣớc cho những vùng của tiết diện mà sau
này dƣới tác dụng của tải trọng khi sử dụng sẽ phát sinh ứng suất kéo. Ứng suất nén trƣớc
này có tác dụng làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng khi sử dụng sinh ra. Nhờ
vậy, ta có thể nâng cao khả năng chịu lực, khả năng chống nứt,... của kết cấu.

1.2.2.3. Phân loại Kết cấu BTCT DƯL theo phương pháp tạo dự ứng lực: 2 loại

 Kết cấu BTCT DƢL thi công kéo trƣớc (phƣơng pháp căng cốt thép trên bệ)
B1: Lắp đặt cốt thép CĐC vào ván khuôn và liên kết với bệ kéo đặt biệt;

B2: Kéo căng côt thép CĐC đến trị số thiết kế và đổ bê tông cấu kiện;

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

18
B1)

Cốt thép CĐC

Bệ kéo

B2)

Bê tông

B3)

Bê tông

c bit

Hỡnh 1.11- Sơ đồ phƣơng pháp thi công kéo trƣớc

Để tăng thêm dính bám giữa bê tơng và cốt thép DƢL ngƣời ta thƣờng dùng cốt thép DƢL
là cốt thép có gờ, hoặc cốt thép DUL dƣới dạng tao, hoặc tạo các mấu neo đặc biệt ở hai đầu.

Phạm vi áp dụng: PP này thƣờng dùng khi cốt thép kéo căng đặt theo đƣờng thẳng hơặc gãy
khúc và với những cấu kiện nhỏ và vừa. Do đó PP này đặc biệt hiệu quả với các cấu kiện sản xuất
hàng loạt trong nhà máy.

 Kết cấu BTCT DƢL thi công kéo sau (phƣơng pháp căng cốt thép trên bê tông)

B1: Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thƣờng và các ống tạo lỗ (thƣờng làm bằng tôn lƣợn sóng
mạ kẽm). Ống tạo lỗ có thể đƣợc đặt theo đƣờng thẳng hoặc đƣờng cong tùy thuộc vào mục đích
chịu lực của cấu kiện.

B2: Đổ BT cấu kiện và bảo dƣỡng.

B3: Khi bê tông đã đạt đến cƣờng độ yêu cầu, ta luồn cốt thép CĐC vào các lỗ tạo trƣớc,
dùng kích kéo căng cốt thép CĐC trên bê tông đến trị số thiết kế.

B4: Đóng neo và bng kích, bơm vữa xi măng lấp đầy khoảng trống giữa cốt thép CĐC và
ống tạo lỗ để tạo dính bám giữa BT và CT cũng nhƣ chống gỉ cho cốt thép CĐC. Cũng có trƣờng
hợp cốt thép CĐC đƣợc bảo vệ trong ống tạo lỗ bằng mỡ chống gỉ, trƣờng hợp này đƣợc gọi là cấu
kiện DƢL khơng dính bám.

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

Phạm vi áp dụng: PP này thƣờng đƣợc áp dụng các kết cấu lớn nhƣ kết cấu cầu và thi công
tại công trƣờng. Ƣu điểm của PP là có thể kéo căng cốt thép CĐC theo đƣờng cong của ống tạo lỗ
đã đặt trƣớc.

èng tạo lỗ

B1)

B2)

Bê tông

Cốt thép CĐC

B3)

B4)

Cốt thép CĐC

Hỡnh 1.12 - S đồ phƣơng pháp thi công kéo sau

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

CHƢƠNG 2

: TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

2.1. Bê Tông

2.1.1. Phân loại bê tông

2.1.1.1. Theo thành phần của bê tông tươi (hỗn hợp bê tông)

- Bê tông là một loại đá nhân tạo đƣợc tạo thành từ các vật liệu thành phần, bao gồm: đá dăm, sỏi
(cốt liệu lớn); cát (cốt liệu nhỏ); xi măng (chất kết dính), nƣớc và phụ gia (nếu có). Các vật liệu này
sau khi nhào trộn đều với nhau sẽ đơng cứng và có hình dạng theo khuôn đúc. Tỷ lệ của các vật liệu
thành phần trong hỗn hợp sẽ có ảnh hƣởng đến thuộc tính của bê tơng sau khi đơng cứng (bê tơng).
Trong phần lớn các trƣờng hợp, ngƣời kỹ sƣ cầu sẽ chọn cấp bê tông cụ thể từ một loạt hỗn hợp
thiết kế thử, trên cơ sở cƣờng độ chịu nén mong muốn ở tuổi 28 ngày, fc. Đặc trƣng tiêu biểu đối
với các cấp bê tông khác nhau đƣợc cho trong bảng 2.1 nhƣ sau:

Bảng 2.1 - Các đặc trƣng trộn của bê tông theo cấp

Cấp bê

tông

Lƣợng xi
măng tối
thiểu

Tỉ lệ

nƣớc/xi
măng lớn
nhất

Độ chứa khí Kích thƣớc cốt liệu
theo AASHTO M43

Cƣờng độ

chịu nén 28
ngày

kg/m3 kg/kg % Kích thƣớc lỗ vuông

sàng (mm) MPa

A
A (AE)
B
B (AE)
C
C (CE)