Lý thuyết Bê tông cốt thép 1

1

BỘ XÂY DỰNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
MIỀN TRUNG - PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH

BÀI TẬP LỚN

KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Nam
Mã số: 20DL5802011012
Lớp: Học phần bổ sung D20X2-DN
Giảng viên HD: THS. NGUYỄN QUANG HOÀ

THÁNG 8/2021


2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
MIỀN TRUNG - PHÂN HIỆU ĐÀ NẴNG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
Học phần: Kết cấu Bê tông cốt thép
Học kỳ: Bổ sung, Năm học: 2020 - 2021

Họ tên: ………......................................
Lớp: …………………………………..

MSSV: ………………
Đề số (BD): …………

A. Nhiệm vụ của sinh viên
- Trình bày hồn chỉnh bài tập lớn theo yêu cầu được giao;
- Trình bày trên giấy A4 (viết tay hoặc đánh máy), đóng thành tập hoàn chỉnh. Sau khi
hết dịch Covid-19, lớp học tập trung trở lại trường, lớp trưởng có nhiệm vụ tập hợp toàn
bộ các bài tiểu luận của lớp gửi cho Khoa Kỹ thuật cơng trình lưu giữ.
- Chụp hình bài báo cáo tiểu luận (nếu viết tay) hoặc gửi file Word (nếu đánh máy) để
gửi cho giảng viên giảng dạy chấm điểm;
- Thời hạn nộp Bài tập lớn bằng file mềm: 01 tuần, kể từ ngày nhận nhiệm vụ. Sau thời
gian quy định nêu trên, nếu sinh viên không nộp xem như cột điểm kết thúc môn học là 0
điểm.
B. Yêu cầu
I. Phần câu hỏi (sinh viên sẽ thực hiện 01 câu hỏi do giảng viên giao, hỏi vấn đáp)
1. Bê tơng cốt thép là gì? Cho biết bản chất của bê tông cốt thép
- BTCT là việc kết hợp 2 loại vật liệu là bê tông và thép trong đó BT và cốt thép cùng tham
gia chịu lực.
- Bản chất của BTCT là: BT từ các hạt vật liều rời và chất kết dính thì chịu nén tốt, chịu kéo
kém cịn thép thì đều chịu nén và chịu kéo tốt nên chúng hỗ trợ cùng chịu lực cho nhau.
- Đặt thép ở vùng chịu kéo, chúng kết hợp được với nhau vì : lực bán dính giữa BT và CT, k
phản ứng hóa học, BT bảo vệ CT khỏi sự ăn mịn, hệ số giãn nở vì nhiệt gần bằng nhau.
2. Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết cấu bê tơng cốt thép
- Tính kinh tế
- Tính phù hợp vật liệu trong kiến trúc và kết cấu
- Tính chống cháy
- Tính bền vững
- Chi phí duy tu, bảo dưỡng
- Tính sẵn có của vật liệu
- Các yếu tố khác như: cường độ, ván khuôn, tỷ trọng, thể tích vật liệu

3. Hãy cho biết các tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế kết cấu BTCT
- TCVN 5574- 2018: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT (
- TCVN 2737 – 1995: Tiêu chuẩn về tải trọng tác động
- TCVN 229 – 1999: Tiêu chuẩn tính tốn thành phần động của tải trọng gió
4. Trình bày mục tiêu và quy trình thiết kế kết cấu cơng trình BTCT
- Mục tiêu: + Tính khai thác và cơng năng sử dụng
+ Tính kinh tế
+ An tồn kết cấu


3
+ Khả năng bảo trì dễ dàng
- Quy trình thiết kế: Gồm 3 giai đoạn chính
+ Xác định nhu cầu, quyền ưu tiên của khách hàng
+ Triển khai kế hoạch dự án
+ Thiết kế các hệ thống riêng
Gồm 7 bước tính tốn:
+ Mơ tả giới thiệu kết cấu
+ Chọn kích thước sơ bộ và vật liệu sử dụng
+ Lập sơ đồ tính tốn
+ Xác định tải trọng tác dụng
+ Xác định nội lực và tổ hợp
+ Tính tốn cốt thép
+ Thiết kế chi tiết bản vẽ
5. Trạng thái giới hạn (TTGH) là gì? Trong thiết kế kết cấu, thường sử dụng
TTGH nào
- TTGH là : Trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu khơng cịn thỏa mãn những u cầu đặt gia
cho nó ( là trạng thái mà vật liệu có thể chịu được )
- Phân loại TTGH ( 1 , 2 và đặc biệt )
- Trong TKKC thường dùng TTGH 1: Vì đó là TTGH về kiểm tra độ bền, khả năng chịu

lực tính theo TTGH này nhằm đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại , khơng bị mất ổn
định khơng bị hư hỏng vì mỏi hoặc chịu tác dụng đồng thời các yếu tố về lực và ảnh
hưởng bất lợi của môi trường.(nội lực)
- TTGH 2: Về điều kiện sử dụng, và khai thác: nhằm đảm bảo cho kết cấu khơng có những
khe nứt hoặc những biến dạng quá mức cho phép theo các điều kiện (nứt, võng).
6. Cho biết các loại tải trọng trong cơng trình? Nêu cách phân loại
- Các loại tải trọng: + Tải trọng thường xuyên
+ Tải trọng tạm thời ( dài hạn, ngắn hạn, đặc biệt)
- Cách phần loại: + Tải trọng thường xuyên : là các tải trọng không biến đổi trong quá trình
xây dựng và sử dụng ( như phần kết cấu chịu lực + bao che)
+ Tải trọng tạm thời dài hạn: trọng lượng các thiết bị máy móc cố định, kl
trong bể…
+ Tải trọng tạm thời ngắn hạn: khối lượng người, vật liệu sữa chữa, gió,
nhiệt độ…
+ Tải trọng đặc biệt: do động đất, bom nổ ….
7. Tại sao phải tổ hợp nội lực trong tính tốn và thiết kế kết cấu cơng trình
- Để đưa ra được trường hợp bất lợi nhất, chọn trường hợp bất lợi nhất để từ đó chọn được
nội lực để tính tốn thiết kế cho cơng trình.
8. Hãy vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng trong bê tơng? Phân tích biểu đồ


4

9. Cường độ của bê tơng là gì? Cấp độ bền bê tơng là gì? Cho biết cơng thức thể
hiện mối quan hệ giữa cấp độ bền B và Mác bê tông M.
- Cường độ bê tông là: đặc trưng cơ bản của bê tơng nó phản ánh khả năng chịu lực của
cấu kiện
- Cấp độ bền BT là : Gía trị được kiểm sốt nhỏ nhất của cường độ chịu kéo, hoặc nén tức
thời, với xác suất đảm bảo không dưới 95% được xác định trên các mẫu thử nén, kéo
chuẩn đã được chế tạo, dưỡng hộ trong dk tiêu chuẩn và thử kéo, nén ở tuổi 28 ngày

- Công thức: B =  *  * M trong đó:  hệ số đổi đơn vị

 hệ số chuyển đổi từ cường độ trung bình sang
cường độ đặc trưng với  = 0,135thi = 0,778
10. Hãy vẽ biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng trong cốt thép (loại thép dẻo)?
Phân tích biểu đồ


5

11. Cho biết Bê tông cốt thép bị phá hoại và hư hỏng do những yếu tố nào
- Sự phá hoại do chịu lực: ………
- Sự hư hỏng, hoặc phá hoại do biến dạng cưỡng bức: …..
- Do tác dụng của môi trường:……
12. Cho biết các loại cốt thép trong dầm và tác dụng của nó
- Cốt dọc chịu lực: đặt ở vùng chịu kéo tác dụng chính là chịu lực chính do dầm
- Cốt dọc cấu tạo: tác dụng chính là tăng độ cứng cho dầm, chống phình khi đổ bê tông khi
chiều cao dầm quá cao.
- Cốt đai: chịu lực cắt tại nơi có lực cắt lớn như gối, giữ vị trí cốt dọc trong thi cơng, chống
bung dầm
- Cốt xiên: đỡ 1 phần lực cắt cho cốt đai thi cốt thép đặt nghiêng
13. Cho biết các loại cốt thép trong bản sàn và tác dụng của nó
- Cốt chịu lực: đặt trong vùng chịu kéo chịu lực chính trong bản (rải thép trước phía dưới vì
để tăng h0, càng lớn thì khả năng chịu lực càng lớn)
- Cốt phân bố: giữ vị trí cho cốt chịu lực khi đổ bê tông, phân phối lực tập trung cho các cốt
chịu lực ở lân cận, chịu các ứng suất và nhiệt độ gây ra, chịu các lực mà trong tính tốn đã
bỏ qua
14. Việc neo và nối cốt thép có tác dụng và ý nghĩa gì
- Neo cốt thép: phát huy khả năng chịu lực cần neo trắc đầu mút của nó vào vào bê tơng ở
vùng liên kết gối tựa

- Nối cốt thép: khi chiều dài thanh thép không đủ hoặc nếu dùng thanh thép dài quá sẽ trở


6
ngại việc thi cơng:
15. Phân tích ứng xử (sự làm việc) của dầm? Dầm thường bị phá hoại ở những vị
trí nào
- Để phân tích sự làm việc của dầm ta đi thí nghiệm 1 dầm đơn giản có tải trọng phân
bố đều và lực tăng dần cho đến khi dầm bị phá hoại
+ khi tải còn nhỏ dầm còn nguyên vẹn chưa xuất hiện vết nứt
+ khi tăng tải dầm bắt đầu xuất hiện các vết nứt
• Khe nứt thẳng góc với trục dầm tại khu vực giữa dầm nơi có mơ men lớn
• Khe nứt nghiêng so với trục dầm tại 2 đầu nơi có lực cắt lớn => Vậy nên việc tính
tốn dầm theo cường độ chính là đảm bảo cho dầm k bị phá hoại trên tiết diện thẳng
góc, và khơng bị phá hoại trên tiết diện nghiêng => DẦM thường bị phá hoại ở giữa
dầm ( mơ mem lớn) ở gối (lực cắt lớn).
16. Trình bày các giai đoạn làm việc với trạng thái ứng suất – biến dạng trên tiết
diện thẳng góc của dầm
- Giai đoạn 1: Trước khi xuất hiện khe nứt trong vùng BT chịu kéo
+ Khi M bé (tải nhỏ) lúc đó BT chịu nén, BT và CT cùng chịu kéo có thể
xem như vật liều làm việc đàn hồi. Quan hệ ứng suất – biến dạng là đường thẳng, sơ đồ
ứng suất pháp có dạng tam giác.
+ Khi tăng M biến dạng dẻo trong BT phát triển, sơ đồ ứng suất pháp có
dạng đường cong, khi sắp sửa nứt, ứng suất kéo trong bê tông (  bt ) đạt tới giới hạn
cường độ chịu kéo ( Rbt ) . nếu tăng M thì BT có vết nứt,=>gọi là GĐ làm việc của kết cấu
(15-20%)
- Giai đoạn 2: Sau khi suất hiện khe nứt vùng kéo tới lúc trước khi phá hoại
+ Khi M tăng tiếp miền BT chịu kéo bị nứt khe nứt phát triển gần lên phía
trên, hầu như toàn bộ lực kéo là do cốt thép chịu
 GDD2 chiếm phần lớn thời gian và tính chất làm việc của kết cấu (65%)

- Giai đoạn 3: giai đoạn phá hoại
+ Khi M tiếp tục tăng lên, khe nứt tiếp tục phát triển lên phía trên, vùng bê
tơng chịu nén thu hẹp lại, ứng suất trong vùng nén tăng lên trong khi ứng suất trong cốt
thép không tăng nữa ( vì cốt thép chảy), khi ứng suất pháp trong vùng nén đạt đến giới
hạn cường độ cường độ chịu nén Rb thì dầm bị phá hoại.=> quan hệ ứng suất và biến
dạng như đường cong parabol bậc 3
17. Thế nào là phá hoại dẻo, phá hoại giòn trong dầm
- Phá hoại dẻo: Sự phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt đến giới hạn chảy và ứng suất
trong bê tông đạt đến cường dộ chịu nén => nên sử dụng
- Phá hoại giòn: Nếu cốt thép chịu kéo quá nhiều, ứng suất trong cốt thép chưa đạt đến giới


7
hạn chảy mà bê tông vùng nén đã bị phá hoại thì dầm cũng bị phá hoại. Phá hoại đột ngột
vì sự phá hoại bắt đầu từ vùng bê tơng chịu nén mà bê tơng là vật liệu giịn cốt thép chưa
chảy dẻo => nên tránh
18. Việc tính tốn cốt thép dầm ở vị trí giữa dầm có sàn dương, thường tính với
tiết diện gì? Tại sao
- Tính theo hình chữ T
- Vì: Thường ở dầm, momen dương xuất hiện ở giữa dầm, làm căng thớ dưới, vùng phía
trên dầm chịu nén nhiều hơn, lúc này sàn sẽ cùng tham gia chịu nén với vùng nén của
dầm. Như vậy sẽ tính đến thêm phần cánh (tức một phần sàn). Gọi là cánh nằm trong
vùng nén. Như vậy tính theo tiết diện chữ T
19. Việc tính tốn cốt thép dầm ở vị trí giữa dầm có sàn âm, thường tính với tiết
diện gì? Tại sao
- Tính theo tiết diện chữ nhật:
- Vì : Thường ở dầm, momen dương xuất hiện ở giữa dầm, làm căng thớ dưới, vùng phía
trên dầm chịu nén nhiều hơn, lúc này sàn không tham gia chịu nén với vùng nén của
dầm.Như vậy sẽ khơng tính thêm phần cánh ( tức một phàn sàn ).Gọi là cánh nằm trong
vùng kéo.Như vậy tính theo tiết diện chữ nhật.

20. Khi tính tốn cấu kiện dầm có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn, nếu không thoả
mãn điều kiện hạn chế thì cần xử lý như thế nào
- Điều kiện hạn chế : x =  * ho  x R =  R * ho     R chiều cao tương đối vùng nén
- Đặt cốt kép: lấy  =  R , a' = a sau tính As'  As
21. Điều kiện gì để khơng cần tính tốn cốt đai trong dầm? Tác dụng của cốt đai
- Điều kiện gì để khơng cần tính cốt đai: + Đảm bảo khả năng chịu cắt của BT ở mép gối tựa
: Qmax  2,5Rbt * b * ho
+ Kiểm tra khả năng chịu cắt của BT ở cuối tiết
diện nghiêng: Q 

1,5Rbt * b * h
. c là hình chiếu của tiết diện nghiêng lên trục của CK:
c
Q: Lực cắt ở cuối tiết diện nghiêng
2
o

Với dầm: cmax = 3ho
Với bản: cmax = 2, 4 ho
- Tác dụng của cốt đai: + Chống lại sự tác dụng của lực cắt Q, để cho BT không bị tách
+ Giữ ổn định cốt dọc
22. Thế nào là cấu kiện chịu nén đúng tâm? CK chịu nén lệch tâm? Hãy vẽ ví dụ
minh hoạ
- Nén đúng tâm là: Lực nén tác dụng đúng theo trục của cấu kiện và không xuất hiện
mômen
- Nén lệch tâm là: khi lực đặt lệch so với trục của cấu kiện, lúc này có thêm M uốn giá trị
đó bằng lực Nx cánh tay địn. Tương đương với lực dọc trục và 1 moomen uốn.


8

23. Cho biết các loại cốt thép trong cột? Tác dụng của nó
- Cốt dọc chịu lưc: tác dụng chính là cùng với bê tông chịu lực nén
- Cốt dọc cấu tạo: chịu ứng suất phát sinh do bê tông co ngót, do nhiệt độ thay đổi để giữ ổn
định cho những nhánh cốt thép đai quá dài
- Cốt đai: + giữ vị trí cốt dọc thi cơng
+ giữ ổn định của cốt thép dọc chịu nén
+ Tham gia chịu lực cắt
24. Chiều dài tính tốn trong cột là gì? Cho biết các hệ số trong cơng thức tính
chiều dài tính tốn
- Chiều dài tính tốn là: Gọi l là chiều dài của cột, bằng khoảng cách giữa 2 liên kết, khi đó
ta có chiều dài tính tốn được tính là: l0 =  * l ( : hệ số phụ thuộc và liên kết 2 đầu cột
- Các hệ số 

25. Có mấy trường hợp nén lệch tâm? Điều kiện xảy ra các trường hợp đó
- Có 2 trường hợp nén lệch tâm: là LTB, và LTL
- Điều kiện LTL: khi ( M lớn, N bé) ứng suất trong cốt thép chịu kéo đạt đến cường độ tính
tốn  s → Rs x   R * h0 => Phá hoại dẻo từ vùng chịu kéo
- Điều kiện LTB: khi N lớn, M nhỏ. ứng suất trong cốt thép cịn bé chưa đạt đến cường độ
tính tốn, sự phá hoại bắt đầu từ mép bê tông chịu nén nhiều hơn => Phá hoại giịn.
26. Khi nào bố trí cốt thép tính tốn theo chu vi tiết diện? khi nào bố trí cốt thép
đối xứng và khơng đối xứng
- Khi nào bố trí cốt thép tính tốn theo chu vi tiết diện: Trong cấu kiện chịu nén đúng tâm
- Khi nào bố trí cốt thép đối xứng: khi biết được chiều cao của vùng nén x
- Khi nào bố trí thép không đối xứng: khi chưa biết được chiều cao của vùng nén x
27. Tiết diện ngang trong cấu kiện chịu nén thường có những dạng nào? Việc lựa
chọn hình dáng và kích thước phụ thuộc vào yếu tố nào
- Thường có hình :

- Phụ thuộc các yếu tố: + Thuận tiện thi công ( ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông…)
+ Hạn chế độ mảnh

9
+ Bảo đảm khả năng chịu lực
+ Thông thường cạnh tiết diện chọn bội số 2, 5or 10 cm
28. Cho biết độ mảnh của cột có ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cột
không? Tại sao
- Độ mảnh của cột CÓ ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của cột.
- Tại vì: + Độ mảnh nó liên quan đến uốn dọc,  càng lớn thì càng dễ bị uốn dọc làm giảm
khả năng chịu lực của cấu kiện.
+ Các yếu tố làm tăng độ mảnh như, l0 =  * l tăng thì lo tăng. Bề rộng cột nhỏ
dẫn tới moomen quán tính nhỏ, r nhỏ dẫn tới landa tăng => lực giảm
II. u cầu về tính tốn (sinh viên bắt buộc thực hiện các nội dung sau)
Câu 1:
Kiểm tra khả năng chịu lực của cột chịu nén đúng tâm có mặt cắt ngang thể hiện như
hình vẽ. Cho biết vật liệu sử dụng: Bê tông B25, hệ số điều kiện làm việc bê tông

 b = 1,

cốt thép nhóm CB300-V. Chiều dài tính tốn của cột l0 = 3, 2m . Tải trọng tác dụng lên cột
có nội lực N = 695 + k (kN).

2

1
200

4Ø20

Ø6s200

300
Hình 1


10
Câu 2:
Một dầm bêtơng cốt thép đúc liền bản, có mặt cắt dọc và mặt cắt ngang như hình 2.
Nội lực tại các tiết diện đã tính được: Mnhịp 1 = Mnhịp 2= 37,5 + k (kNm). Biết diện tích cốt
thép tại các tiết diện cịn lại đã tính như sau: As_gối 2 = 6 cm2. Yêu cầu:
a) Tính diện tích cốt thép dọc cho tiết diện nhịp 1 và 2 (khi tính h0 giả thiết a = 3,5 cm).
b) Chọn cốt đai cho dầm theo cấu tạo.
c) Bố trí cốt thép cho dầm trên các mặt cắt dọc và mặt cắt ngang.
Vật liệu: Bêtông dầm cấp độ bền chịu nén B20; hệ số điều kiện làm việc bê tông b = 1.
Cốt dọc dùng thép CB300V. Cốt đai dùng thép CB240T.

200

1

1

200

3800

1

600
200

3800

2

300

80

200

1
200 300

1

3

1-1

Hình 2
Câu 3:
Một khung nhà 3 tầng một nhịp có liên kết cứng giữa
dầm và cột, kết cấu sàn đổ bêtơng cốt thép tồn khối có
sơ đồ liên kết như hình 3. Tiết diện cột tầng 1 là
(250×400) mm2, tính l0 = 1,0.H. Cặp nội lực tính tốn cột
tầng 1 là: M = 110 kNm; N = 500 + k (kN).
u cầu:
a) Tính tốn cốt thép dọc đối xứng cho cột tầng 1 (giả
thiết a = a’ = 3,5cm). Lực dọc tới hạn xác định theo công
2,5.E .I

thức gần đúng: N = b b ;
cr
l02

Ib =

bh3
12

Hình 3

b) Chọn cốt đai cho cột theo yêu cầu cấu tạo.
c) Bố trí cốt thép cho cột tầng 1 trên mặt cắt ngang.
Vật liệu: Bêtông cột cấp độ bền chịu nén B20; Cốt dọc dùng thép CB300V, cốt đai dùng
thép CB240T.
Nếu xảy ra trường hợp nén Lệch tâm Bé (LTB), xác định chiều cao vùng nén x theo
công thức:


11
(1−  R ) a n + 2 R (n − 0, 48)  h0 n =

x=

(1− ) + 2(n − 0, 48)
R

;

a

N
R bh
b

0

;=

e

;=
h
0

Za
a

h
0

“HẾT”
Ghi chú: Sử dụng hệ số “k” và số thứ tự (STT) trong danh sách của sinh viên.
Nếu 1 ≤ STT ≤ 10: lấy “k” = STT; Nếu STT > 10: lấy hệ số “k” = STT / 4.

Khoa/Bộ mơn Cơng trình Xây dựng
(Ký và ghi rõ họ tên)

Đà Nẵng, ngày 22 tháng 8 năm 2021
Giảng viên giao nhiệm vụ

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS. Lê Công Duy

ThS. Nguyễn Quang Hoà