giáo trình bê tông cốt thép 1

Bê tông cốt thép: là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do Bê tông và cốt thép cùng tham gia chịu lực.Phân tích vật liệu Bê tông và cốt thép: Bê tông: Là vật liệu chế tạo từ chất kết dính (xi măng) và các hạt cốt liệu (cát, đá, sỏi) tạo thành chất kết dính tự nhiên có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao nhất định. Tuy nhiên, BT là vật liệu dòn – là vật liệu có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém (khả năng chịu kéo của BT kém hơn hàng chục lần so với khả năng chịu nén). Do đó, khi tham gia chịu lực thì trong rất nhiều trường hợp khả năng chịu lực của BT phụ thuộc và khả năng chịu kéo của nó, điều này gây ra sự lãng phí. Thép: là vật liệu quý, có khả năng chịu lực cao, chịu kéo và chịu nén đều tốt. Tuy nhiên vật liệu thép có một số nhược điểm nhất định

Khoa Công trình quân sự

Bộ môn xây dựng Nhà & CTCN

Bài giảng

Kết cấu bê tông cốt thép

Phần cấu kiện cơ bản

Giáo viên: Phan Chí Hiếu

Hà Nội 10 - 2010

Danh sách tài liệu tham khảo

(môn học: kết cấu bê tông cốt thép)

Giáo viên: Phan Chí Hiếu

Tiêu chuẩn thiết kế

Chương 1: Giới thiệu chung

I) Lịch sử hình thành và phát triển:

So với sự ra đời của các vật liệu như gạch, đá, gỗ và thép thì bê tông cốt thép là loại vật liệu tương đối mới, lịch sử phát triển của nó mới có >100 năm

- Cuối 1849 Lambot (Pháp) đã làm 01 chiếc thuyền bằng lưới sắt được trát 02 phía

= VXM, chiếc thuyền này được triển lãm tại Paris vào năm 1855

- Sau thời gian đó người ta đã chế tạo ra các loại bản sàn, đường ống, bể chứa nước và các kết cấu khác bằng BTCT ở thời kỳ này người ta thường làm theo cảm tính nên cốt thép thường được đặt vào giữa chiều cao của tiết diện (vị trí trục trung hoà)

các lý thuyết và thực nghiệm về BTCT nhằm giải thích sự cộng tác làm việc chung giữa

bê tông và cốt thép, mặt khác tìm ra những phương pháp tính toán và tạo ra cách đặt cốt thép một cách hợp lý nhất

Kỹ sư người Đức Koenen là một trong những người đầu tiên kiến nghị đặt cốt thép vào cùng BT chịu kéo, năm 1886 đã kiến nghị phương pháp tính toán kết cấu BTCT

Năm 1926, Navier người Pháp đã kiến nghị phương pháp tính toán kết cấu BTCT theo ứng suất cho phép, phương pháp đàn hồi và sử dụng các công thức tính toán của SBVL, lúc này SBVL đã phát triển khá hoàn thiện

ĐK bền :   []

Song song với việc nghiên cứu lý thuyết tính toán, những công trình có kết cấu là BTCT như cầu, cống, nhà máy, đập nước, bến cảng được xây dựng ngày càng nhiều, và BTCT đã trở thành loại vật liệu tương đối phổ biến và chủ yếu

Những năm đấu thế kỷ 20, BTCT đã phát triển mạnh mẽ về nhiều mặt, những công trình nghiên cứu được phổ biến rộng rãi như vai trò của lực dính giữa cốt thép và bê tông, sự truyền lực qua lại giữa 02 loại vật liệu này, các trạng thái ƯS - BD trải qua các giai đoạn làm việc của kết cấu, vai trò của cốt đai, cốt xiên, nhiều lý thuyết tính toán được ra đời trong thời gian này

Năm 1931 trong một hội nghị về BTCT toàn Nga (Liên Xô cũ) giáo sư Loleit (người Nga) đã kiến nghị tính toán kết cấu BTCT theo NLPH Năm 1938, dựa trên cơ sở kiến nghị này Liên Xô đã ban hành quy phạm về tính toán kết cấu BTCT theo phương

Cũng vào những năm đầu của thế kỷ 20, cốt thép có cường độ tương đối cao và có khả năng dính bám tốt vào bê tông được sản xuất Các công trình như gác mái vỏ mỏng, kết cấu chịu lực nhịp lớn, các công trình thủy lợi, được xây dựng và phát triển ngày càng nhiều theo đà phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp giao thông vận tải và xây dựng đô thị

Bước vào nửa sau của thế kỷ 20, kết cấu BTCT đã đạt đến thời kỳ phát triển toàn diện với lý thuyết tính toán khá hoàn chỉnh với những phương pháp tính mới phản ánh đúng sự làm việc của kết cấu với việc sản xuất vật liệu có tính năng cơ học cao với sự xây dựng hàng loạt những công trình to lớn và độc đáo với những phương pháp thi công tiên tiến, hiện đại

Trong thời gian này có 01 phương pháp tính toán ngày càng được hoàn thiện và được nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam sử dụng rộng rãi trong tính toán kết cấu BTCT đó là phương pháp tính theo TTGH (hay còn gọi là PP nhiều hệ số) Phương pháp này ra đời năm 1955 tại Liên Xô (cũ)

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

ở Việt Nam, BTCT được du nhập vào từ khoảng nửa đầu của thế kỷ 20 và được sử dụng làm cầu, cống, đập nước, các công trình dân dụng, CN và đặc biệt là các công trình quân sự như hầm, công sự

Đập ngăn nước: Bái Thượng, Đô Lương, Thác Đuống, cho đến nay, BTCT vẫn đang là loại vật liệu xây dựng chủ yếu ở nước ta

- ở nước ta nhiều công trình bằng BTCT lớn đầu tiên được xây dựng là khu liên hợp gang thép Thái Nguyên, nhà máy công cụ số 1 Hà Nội, về sau nhiều công trình lớn lần lượt ra đời như nhà máy Thủy điện Hoà Bình, Trị An, Thác Bà, ống khói của nhà máy nhiệt điện Phả Lại cao > 200 m

- Trong các công trình giao thông dùng rộng rãi BTCT làm cầu, làm vỏ hầm, Metro, Tuynen, mặt sân bay, cầu Thăng Long

- Trong công trình thuỷ lợi: BTCT là loại vật liệu chủ yếu để làm đê, đập, cống, trạm bơm

- Trong nông nghiệp: Xây dựng các nhà kho, chuồng trại chăn nuôi

- Trong thông tin: Cột đường dây tải điện, chân đế tháp vô tuyến,

- Trong xây dựng công trình Quân sự: Hầm PK, công sự chiến đấu

- Làm khung, chân đế của các loại máy lớn như máy thuỷ lực, tiết kiệm 40% so với dùng bằng kim loại

Ngoài ra BTCT còn được dùng có hiệu quả để làm vỏ ngoài của các lò phản ứng hạt nhân trong các nhà máy điện nguyên tử (lợi dụng tính chống phóng xạ tốt của nó) và đặc biệt còn được dùng làm vỏ tầu thủy (chuyên dùng để chở các loại vật liệu nhẹ), vỏ xà lan,

Tóm lại BTCT là loại vật liệu xây dựng hiện đại đang ở thời kỳ phát triển, kỹ thuật

về BTCT ngày càng tiến bộ, phạm vi sử dụng ngày càng rộng rãi

III) Bản chất của bê tông cốt thép:

Bê tông cốt thép: là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do Bê tông và cốt thép cùng tham gia chịu lực

Phân tích vật liệu Bê tông và cốt thép:

đá, sỏi) tạo thành chất kết dính tự nhiên có khả năng chống ăn mòn và chịu được nhiệt độ cao nhất định Tuy nhiên, BT là vật liệu dòn – là vật liệu có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo kém (khả năng chịu kéo của BT kém hơn hàng chục lần so với khả năng chịu nén) Do đó, khi tham gia chịu lực thì trong rất nhiều trường hợp khả năng chịu lực của BT phụ thuộc và khả năng chịu kéo của nó, điều này gây ra

sự lãng phí

Tuy nhiên vật liệu thép có một số nhược điểm nhất định

Về giá thành: thép là vật liệu đắt tiền,

Về khả năng chống ăn mòn: Thép là vật liệu dễ bị ăn mòn

C thép đã bị nóng chảy và mất khả năng chịu lực

Phân tích, so sánh khả năng làm việc của Bê tông và Bê tông cốt thép:

c) Sơ đồ ứng suất tiết diện d) Sơ đồ ứng suất dầm BTCT

1 Vùng chịu kéo 2.Vùng chịu nén 3 Cốt thép

Đối với dầm bê tông: ứng suất trong dầm như hình c Nếu là dầm chữ nhật thì ứng suất lớn nhất của vùng kéo và vùng nén là bằng nhau Khả năng chịu nén lớn gấp hàng chục lần khả năng chịu kéo, vì thế, khi ứng suất vùng kéo đạt tới giá trị cực hạn thì vùng nén vẫn còn khả năng chịu lực Nói cách khác, khả năng chịu lực của dầm phụ thuộc vào cường độ chịu kéo của nó

Đối với dầm BTCT: khi đặt một lượng thép phù hợp vào vùng chịu kéo của bê tông Khi cấu ứng suất vùng nén vượt quá khả năng chịu kéo của bê tông Cấu kiện xuất hiện vết nứt Khi đó, bê tông vùng nén không còn khả chịu lực nữa Toàn bộ ứng suất vùng kéo do cốt thép chịu Như vậy dầm có khả năng chịu tải trọng lớn hơn

Như vậy là sự phối hợp giữa bê tông và cốt thép đã hạn chế các nhược điểm của Bê tông

và cốt thép, đồng thời phát huy các ưu điểm của chúng

IV) Các yếu tố bảo đảm sự làm việc của BTCT:

ứng suất giữa Bê tông và cốt thép, giúp chúng làm việc như một thể thống nhất Nhờ lực dính mà cường độ cốt thép được sử dụng, các khe nứt trong cấu kiện được hạn chế

không những vậy, Bê tông có vai trò như một lớp áo bảo vệ giúp cốt thép tránh được các tác nhân gây ăn mòn

môi trường thay đổi, trong cấu kiện không xuất hiện nội lực đáng kể

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

 Lắp ghép

Các cấu kiện BTCT được chế tạo tại nhà máy rồi vận chuyển đến vị trí xây dựng rồi được lắp ghép với nhau tạo thành một hệ kết cấu hoàn chỉnh ưu điểm của phương pháp này là thời gian thi công nhanh và chất lượng của từng cấu kiện được đảm bảo Tuy nhiên, việc ghép nối các cấu kiện với nhau lại khó khăn và tốn kém

 Bán lắp ghép:

Người ta lắp ghép các cấu kiện chưa được chế tạo hoàn chỉnh lại với nhau sau đó đặt thêm cốt thép, ghép thêm ván khuôn rồi đổ tại chỗ phần còn lại Loại này tận dụng

được ưu điểm và hạn chế nhược điểm của cả hai loại hình đã nêu trên

2) Theo trạng thái ứng suất:

 Bê tông thường:

Khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất

 Bê tông ứng suất trước:

Khi chế tạo người ta tạo cho cốt thép một ứng lực trước ngược dấu với ứng suất của

bê tông khi sử dụng

VI) Ưu và nhược điểm của BTCT:

a) ưu điểm:

- Có độ bền cao, ít phải bảo dưỡng

- Chịu lực tốt hơn các kết cấu khác như kết cấu gạch, đá, gỗ Đặc điểm là lực nén

do BT chịu, lực kéo do thép chịu nên có thể chịu được các TT đặc biệt như TT động,

giảm đi 2 lần khi xuyên qua tường BT dày 10cm và thí nghiệm cho thấy rằng nếu ngăn

ơtron

- Chịu lửa tốt vì bê tông bảo vệ công trình không bị nung nóng nhanh tới nhiệt độ nguy hiểm

cấu có thể được đúc theo hình dáng bất kỳ đáp ứng được các yêu cầu về mặt kiến trúc

- Tận dụng được các loại vật liệu địa phương như cát, đá, sỏi tiết kiệm được thép

là loại vật liệu quý hiếm

b) Nhược điểm:

Trọng lượng bản thân của BT tương đối lớn, đôi khi được lợi dụng như là 1 thuận lợi (tăng ổn định) nhưng nhiều trường hợp là 1 nhược điểm, nó làm giảm khả năng XD kết cấu nhịp lớn, làm giảm khả năng chịu TT ngoài vì phần lớn sức lực phải dùng để chịu TLBT Để khắc phục nhược điểm này cần dùng bê tông cốt liệu nhẹ, dùng vật liệu có cường độ cao kết hợp với việc gây ƯLT, dùng hình dạng và kiểu kết cấu hợp lý để giảm đến mức tối thiểu TLBT của nó

- Cách âm, cách nhiệt kém Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng kết cấu

có lỗ rỗng như panen

- Thi công tại chỗ tương đối phức tạp vì chịu ảnh hưởng của thời tiết, việc kiểm tra chất lượng gặp nhiều khó khăn Để khắc phục người ta có thể dùng kết cấu BTCT lắp ghép hoặc công xưởng hoá các khâu làm ván khuôn, cốt thép, trộn bê tông (dùng bê tông thương phẩm), cơ giới hoá cao công đoạn đổ BT (phun BT) hoặc các công tác khác như dùng BT lắp ghép,

- Dưới tác dụng của tải trọng và các tác động khác, BTCT dễ có khe nứt làm ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng và tuổi thọ của kết cấu Trong nhiều trường hợp nếu bề rộng của khe nứt không lớn thì cũng không ảnh hưởng nhiều đến việc sử dụng của kết cấu Tuy nhiên phải tìm cách ngăn ngừa khe nứt hoặc hạn chế bề rộng của nó, biện pháp

có hiệu quả để khắc phục tình trạng này là sử dụng kết cấu BTCT ƯLT hoặc có nhiều biện pháp tính toán và thi công hợp lý

lớn hơn nữa

Nguyên lý tạo nên bê tông là các cốt liệu lớn làm thành bộ xương, cốt liệu nhỏ lấp đầy các khoảng trống và dùng chất kết dính để liên kết chúng tạo thành một thể đặc chắc

có khả năng chịu lực và chống lại sự biến dạng

Để chế tạo bê tông cần nhào trộn đều các thành phần, đổ khuôn, dầm chắc để đạt được mật độ nhất định và dưỡng hộ (bảo dưỡng) Việc hình thành bê tông trải qua 3 giai đoạn: Đầu tiên là xi măng hoà tan vào nước, lúc này nó luôn ở dạng nhão, sau đó đến thời

kỳ hoá keo, vữa xi măng chuyển thành thể keo nhớt, lúc này bê tông bắt đầu đông đặc và cuối cùng là thời kỳ rắn chắc, chất keo kết dính thành mạng tinh thể tạo nên đá xi măng Nước để trộn bê tông có 2 tác dụng, 01 phần để hoà hợp với xi măng, 1 phần nữa bảo đảm cho bê tông có được độ dẻo cần thiết thuận lợi cho quá trình trộn, đổ khuôn, làm chắc, khi bê tông khô cứng, lượng nước sau sẽ bay hơi đi (nước thừa)

Khi trộn bê tông, ngoài các tính chất cơ bản trên người ta có thể thêm vào các chất phụ gia nhằm cải thiện một số tính chất làm tăng độ dẻo, điều chỉnh thời gian ninh kết, tăng khả năng chống thấm,

Bê tông có cấu trúc không đồng nhất vì hình dáng, kích thước của hạt cốt liệu là rất khác nhau, mạng không gian của đá xi măng không đồng đều Lượng nước thừa nằm chen vào giữa mạng tinh thể đá xi măng và giữa các cốt liệu Một phần nước này có liên kết hoá học với các hạt xi măng hoạt tính kém, một phần khác bốc hơi và để lại các khe

hở có kích thước vào khoảng vài phần triệu đến vài phần vạn mm

Cấu trúc của của bê tông gồm 3 pha: Rắn, Lỏng, Khí, ngay đá xi măng cũng có cấu trúc không đồng nhất, gồm có mạng tinh thể đàn hổi và chất keo nhờn nằm trong đó Quá trình khô cứng của bê tông xảy ra lâu dài, đó là quá trình thay đổi sự tăng mạng tính thể đàn hồi Quá trình đó làm cho bê tông trở thành loại vật liệu có tính đàn hồi dẻo, thể hiện ở đặc tính bảo đảm tính chịu lực và chịu tác dụng nhiệt ẩm của môi trường

II Phân loại bê tông:

Có thể phân loại bê tông thành nhiều cách:

1 Theo cấu trúc:

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

+ Bê tông đặc chắc

+ Bê tông có lỗ rỗng thô dùng ít cát hoặc bê tông không có cát

+ Bê tông tổ ong

+ Bê tông xốp

2 Theo trọng lượng riêng:

+ Bê tông đặc biệt nặng, γ > 2,5 T/m3

Bê tông nặng được chế tạo từ các loại cốt liệu đặc chắc

Bê tông nhẹ được chế tạo từ các cốt liệu rỗng có sẵn trong thiên nhiên như đá tuyp,

đá bọt, đá vôi san hô, hoặc đá nhân tạo (Keramit, xỉ quặng, ) Trong xây dựng thường dùng nhất là bê tông nặng và bê tông nhẹ

3 Theo tính chất kết dính của bê tông:

+ Bê tông dùng xi măng (Hay dùng)

+ Bê tông nhựa (Hay dùng)

+ Bê tông chất dẻo

+ Bê tông thạch cao

+ Bê tông Silicat

4 Theo phạm vi sử dụng:

+ Bê tông dùng làm kết cấu cho công trình

+ Bê tông cách nhiệt

+ Bê tông thuỷ công

+ Bê tông mặt đường

5 Theo thành phần hạt:

+ Bê tông cốt liệu thường

+ Bê tông cốt liệu bé

III Yêu cầu đối với bêtông:

Khi chọn dùng bê tông cần xuất phát từ nhiệm vụ, đặc điểm của kết cấu từ khả năng cung cấp nguyên vật liệu và điều kiện thi công Đối với kết cấu chịu lực, cường độ

là chỉ tiêu quan trọng nhất và thường được chọn theo cấp bê tông (với tiêu chuẩn cũ thì dùng mác), cấp thấp sẽ không đảm bảo chất lượng, cấp cao thì gây lãng phí, trong kết cấu BTCT đòi hỏi bê tông phải có độ bám dính tốt với cốt thép do đó cần có độ đặc chắc tốt

để bảo vệ cốt thép khỏi bị han rỉ Để đạt được các yêu cầu đó phải:

+ Chọn thành phần bê tông cho đúng

+ Thi công đúng quy trình

Đối với những kết cấu làm việc trong điều kiện đặc biệt phải chọn dùng các loại

bê tông có khả năng thích hợp: Chống phóng xạ, chống thấm nước,

IV Cấp độ bền của bê tông

Thuật ngữ này được dùng trong Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép TCXDVN 356 : 2005, Tiêu chuẩn này sử dụng các đặc trưng vật liệu “cấp độ bền chịu nén của bê tông” và “cấp độ bền chịu kéo của bê tông” thay tương ứng cho “mác bê tông theo cường độ chịu nén” và “mác bê tông theo cường độ chịu kéo” đã dùng trong tiêu chuẩn TCVN 5574 : 1991

1 Cấp độ bền chịu nén của bê tông:

Ký hiệu bằng chữ “B”, là giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén tức thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu lập phương kích thước tiêu chuẩn (150 mm x 150 mm x 150 mm) được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm nén ở tuổi 28 ngày

2 Cấp độ bền chịu kéo của bê tông:

thời, tính bằng đơn vị MPa, với xác suất đảm bảo không dưới 95%, xác định trên các mẫu kéo tiêu chuẩn được chế tạo, dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn và thí nghiệm kéo ở tuổi 28 ngày

3 Mác chống thấm (theo khả năng chống thấm)

Lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mẫu chịu được để nước không thấm qua, ký hiệu

là W

V Cường độ của bê tông:

Cường độ là chỉ tiêu cơ học quan trọng, thể hiện KNCL của vật liệu

Cường độ bê tông phụ thuộc thành phần và cấu trúc của nó Đã có những nghiên cứu lý thuyết về quan hệ giữa cường độ và cấu trúc của vật liệu, nhưng cho đến nay, để xác định cường độ của bê tông vẫn phải làm các thí nghiệm Thí nghiệm phá hoại mẫu thử là phương pháp xác định cường độ một cách trực tiếp và phổ biến nhất Ngoài ra cũng có thể xác định bằng các phương pháp gián tiếp khác như siêu âm, ép lõm viên bi trên bề mặt bê tông (Súng bắn bê tông)

+ Cường độ chịu kéo

Là cường độ cơ bản nhất của bê tông Có các loại cường độ chịu nén sau:

+ Cường độ khối vuông

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

Hình 2-1 Mẫu thí nghiệm cường độ chịu nén

Khi nén mẫu thử bê tông, hiện tượng chịu lực của nó xảy ra rất phức tạp vì bê tông không đồng chất nên khi bị nén ứng suất nén sẽ tập trung ở phần tử cứng hơn vì thế trên mặt liên kết của các phân tử ấy sẽ xuất hiện nội lực có xu hướng phá hỏng liên kết Trong khi đó ở mép của các lỗ và các khe hở li ti có trong cấu trúc của bê tông cũng xảy ra sự tập trung ứng suất kéo, đặc biệt là sự tập trung ứng suất kéo tác dụng lên mặt song song với lực nén Trong bê tông còn có lỗ và khe nên ứng suất kéo ở mép lỗ hoặc khe này sẽ được kết hợp thêm với các các phần lân cận Kết quả là trong mẫu xuất hiện cả ứng suất nén dọc và ứng suất kéo ngang

Khi bị nén ngoài tác dụng co ngắn lại theo phương của lực tác dụng, mẫu còn bị

nở ngang Thông thường chính sự nở ngang quá mức sẽ làm cho bê tông bị phá vỡ Như vậy nếu tìm cách hạn chế độ nở ngang thì có thể làm tăng KNCL nén của bê tông Trong thí nghiệm nếu không bôi trơn mặt tiếp xúc giữa bàn máy nén và mẫu thì tại mặt đó sẽ xuất hiện lực ma sát có tác dụng làm cản trở sự nở ngang và làm tăng cường độ của mẫu khối vuông so với khi bôi trơn mặt tiếp xúc

Khi bôi trơn thì mẫu bị phá hoại theo các khe nứt dọc (như chẻ dọc cột đứng) còn không bôi trơn thì mẫu bị phá hoại có dạng 2 hình chóp đối đầu nhau

Hình 2-2 Sự phá hoại mẫu thử khối vuông

1 Mẫu 2 Bàn nén 3 Ma sát

4 Bê tông bị ép vụn 5 Tháp phá hoại 6 Vết nứt dọc trong mẫu

Cũng chính do ảnh hưởng của lực ma sát nêu trên mà với mẫu khối vuông có kích thước bé (khối vuông) sẽ có Rb lớn hơn so với mẫu có kích thước lớn (lăng trụ đáy vuông) và cường độ của mẫu lăng trụ tròn nhỏ hơn cường độ của mẫu khối vuông có cùng cạnh đáy

Có sự khác biệt như vậy vì:

+ ảnh hưởng của lực ma sát sẽ giảm dần từ mặt tiếp xúc đến khoảng giữa mẫu + Với các mẫu thử bé, độ đồng nhất chưa cao nên ảnh hưởng của các hạt cốt liệu lớn đến cường độ của bê tông nhiều hơn

Tốc độ gia tải khi thí nghiệm cũng ảnh hưởng đến cường độ mẫu, khi gia tải rất chậm cường độ trung bình chỉ đạt 0,85 trị số bình thường, khi gia tải thật nhanh cường độ

có thể tăng từ 1,2 - 1,4 lần Do đó TCVN quy định khi TN không được bôi trơn mặt tiếp xúc giữa mẫu và bàn máy nén và tốc độ gia tải = 2daN/cm2/giây

2 Cường độ chịu kéo:

Để xác định cường độ chịu kéo ta cũng làm mẫu kéo (thông thường là tiết diện vuông cạnh a hay gặp a = 10cm)

Hình 2-3 Thí nghiệm thử cường độ chịu kéo

Ngoài ra còn có thể tìm cường độ chịu kéo của bê tông bằng cách uốn mẫu (thường

là hcn cạnh b, h hay gặp b = h = 15cm), chẻ mẫu trụ tròn

thuộc nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất là khả năng chịu kéo của đá XM và lực dính bám của nó với vật liệu

Cần lưu ý rằng R bt << R b điều này ảnh hưởng nhiều đến sự làm việc cũng như bố

trí cốt thép trong cấu kiện

3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán:

Khi tính toán theo TTGH về khả năng chịu lực cần dùng cường độ tính toán của vật liệu để xác định khả năng chịu lực [S] của tiết diện Cường độ tính toán được lấy theo

và thấp hơn cường độ tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cho kết cấu

R b

R b , ser

(cần phân biệt với tiêu chuẩn cũ gọi cường độ này là cường độ tiêu chuẩn)

(cần phân biệt với tiêu chuẩn cũ gọi cường độ này là cường độ tiêu chuẩn)

1 1 2 2 m

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

R R

Hệ số này kể đến khả năng cường độ của bê tông thực tế giảm so với cường độ các mẫu thử

bi

(kể đến các tính chất đặc thù của bê tông, tính dài hạn của tác động, điều kiện và giai đoạn làm việc của kết cấu, phương pháp sản xuất, kích thước tiết diện…

Tính toán tương tự với cường độ chịu kéo của bê tông!

4 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông:

+ Thành phần và cách chế tạo bê tông: Là nhân tố quyết định cường độ của nó, đó

+ Độ cứng, độ sạch cốt liệu, cấp phối (sự phối hợp các thành phần hạt) của các vật

liệu: cát, đá, sỏi

+ Tỷ lệ giữa nước và XM

+ Chất lượng của việc nhào trộn bê tông, thi công bê tông: đầm, bảo dưỡng

Nói chung các nhân tố trên đều ảnh hưởng quyết định đến Rb, Rbt của bê tông nhưng mức độ có khác nhau, ví dụ tỷ lệ N/XM có ảnh hưởng rất lớn tới Rb nhưng có phần ít hơn với Rbt còn độ sạch của vật liệu ảnh hưởng lớn tới Rb và rất lớn tới Rbt

Cường độ tăng theo tuổi thọ của bê tông:

Tuổi là thời gian tính từ lúc chế tạo bê tông cho đến khi bê tông chịu lực Thời gian đầu cường độ tăng nhanh sau đó chậm dần

Trong môi trường thuận lợi (nhiệt độ dương, độ ẩm cao) sự tăng cường độ có thể kéo dài trong nhiều năm còn trong điều kiện khô hanh hoặc nhiệt độ thấp sự tăng cường

độ trong thời gian sau này là không đáng kể

Dùng hơi nước nóng để bảo dưỡng bê tông sẽ làm cho cường độ tăng rất nhanh

trong thời gian vài ngày đầu nhưng sẽ làm cho bê tông trở nên giòn hơn và có cường độ thấp hơn bê tông được bảo dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn

Thời gian đầu cường độ tăng nhanh sau đó tăng chậm dần

Công thức thực nghiệm để xác định cường độ của bê tông:

Rb = R28 x

28lg

lg n

(2.1.5.5)

VI Biến dạng của bê tông:

Biến dạng Là khả năng thay đổi hình dạng và kích thước của vật thể khi bị tác động

của bên ngoài

Bê tông bị biến dạng là do 2 nguyên nhân cơ bản sau:

- Do tải trọng tác dụng (dài hạn, ngắn hạn): Biến dạng lực

- Do co ngót, to : Biến dạng riêng

1 Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn:

Làm thí nghiệm nén mẫu bê tông dạng lăng trụ, tiến hành đo và thiết lập mối quan

Gia tải để ứng suất trong bê tông đạt b và biến dạng b (điểm B trên biểu đồ) thì

dỡ tải, người ta thấy biến dạng của bê tông không được phục hồi hoàn toàn và đường cong giảm tải không trở về gốc (Hình 2-4b)

Những kết quả trên càng chứng tỏ bê tông không phải là vật liệu hoàn toàn đàn

dạng không đàn hồi là biến dạng dẻo el Từ Hình 2-4a có:

tăng lên và hệ số  giảm dần, ở giai đoạn phá hoại, biến dạng dẻo là chủ yếu

Biến dạng dẻo giới hạn (tl) khi chịu nén đúng tâm có giá trị trung bình khoảng 2 x

Người ta cũng đã tiến hành thí nghiệm mẫu bê tông chịu kéo và cũng thu được kết quả về biến dạng tương tự như mẫu chịu nén, tuy nhiên biến dạng kéo giới hạn khá bé chỉ vào khoảng 1,5 x 10-3

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

2 Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn - từ biến:

Hình 2-5a) rồi giữ nguyên tải trọng tác dụng

Hình vẽ 2-5 Đồ thị biểu diễn từ biến

Trong thời gian dài, người ta thấy biến dạng tiếp tục tăng lên (điểm C, Hình 2-5a)

Phần biến dạng tăng lên do tải trọng tác dụng lâu dài được gọi là từ biến Hình 2-5b biểu

diễn từ biến theo thời gian (t)

từ biến là có giới hạn, tức là đường cong BC trên Hình 2-5b có tiệm cận (đường nét

ngừng và dẫn tới phá hoại, ây là một trong những cơ sở để đánh giá tuổi thọ của kết cấu

Từ biến phụ thuộc vào nhiều yếu tố, người ta quan tâm đến các yếu tố sau:

- Tuổi bê tông càng cao, từ biến giảm

- Trong môi trường ẩm từ biến ít hơn trong môi trường khô hanh

b - ứng suất trong bê tông

Cả hai chỉ tiêu  và C đều tăng theo thời gian

Với thời gian khá dài c tăng đến một trị số ổn định, C đạt giá trị C0 ở bảng 2-2 cho một số trị số của C0 có tính chất tham khảo

Bảng 2-1 Trị số suất từ biến giới hạn C 0

ứng với C0 có trị số giới hạn 0

Với loại bê tông nặng thông thường 0 = 1,8  3,5

3 Biến dạng do co ngót của bê tông:

Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi:

+ Khô cứng trong không khí,

+ Biến đổi lý hoá của quá trình thuỷ hoá xi măng,

+ Tổn hao lượng nước do bay hơi, v.v…,

Biến dạng tỷ đối về co ngót có thể đạt trị số trung bình 2.10-4  4.10-4

Co ngót là hiện tượng bất lợi cho công trình xây dựng Khi co ngót bị cản trở hoặc

co ngót không đều có thể làm xuất hiện các vết nứt nhất là đối với các kết cấu dạng khối

và dạng bản Điều này không những làm giảm độ cứng của công trình mà còn dẫn tới hiện tượng thấm dột hoặc rò rỉ Vì vậy cần phải hạn chế độ co ngót của bê tông

Hiện tượng co ngót phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại xi măng, cấp phối bê

tông, hàm lượng thép, điều kiện ẩm nhiệt của môi trường, vv

Trong môi trường khô bê tông co ngót nhiều hơn trong môi trường ẩm Co ngót của bê tông tăng lên khi dùng nhiều xi măng, xi măng có hoạt tính cao, khi tăng tỷ lệ

nước - xi măng, khi dùng cốt liệu có độ rỗng, dùng cát mịn, dùng chất phụ gia

Để làm giảm co ngót, ngoài việc phải:

+ Chọn thành phần bê tông thích hợp, hạn chế lượng nước trộn,

+ Cần đầm chặt bê tông, giữ cho bê tông thường xuyên ẩm ở giai đoạn đầu

Để khắc phục ảnh hưởng xấu do co ngót, cần dùng những biện pháp cấu tạo như: + Đặt cốt thép ở những vị trí cần thiết,

+ Làm các khe co dãn trong kết cấu, vv

4 Biến dạng của bê tông do nhiệt độ

Đây là loại biến dạng khối gây ra do sự thay đổi nhiệt độ Các nghiên cứu thực

1,0 x 10-5 Đối với loại kết cấu làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao tác dụng lâu dài thì không được dùng bê tông thường mà phải dùng bê tông chịu nhiệt

el

b

Với 0là góc lập bởi tiếp tuyến từ gốc toạ độ trong hình 2.4

Môđuyn đàn hồi dẻo

b b

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

Bài 2 Cốt thép và Bê tông cốt thép

I Cốt thép

1 Chức năng của cốt thép:

- Chủ yếu là để chịu kéo

- Tăng khả năng chịu lực của vùng chịu nén, đặt cốt thép chịu nén trong và bê tông

để chịu nén

- Trong một số trường hợp đối với kết cấu chịu nén có thể đặt cốt thép để chịu nén

- Cốt thép được đặt theo yêu cầu cấu tạo

2 Phân loại cốt thép dùng trong xây dựng:

Thép dùng trong xây dựng phải là thép chịu được yêu cầu về độ bền và khả năng chống chịu được tác dụng của môi trường

Thép dùng làm cốt thép trong cấu kiện BTCT thường là thép cácbon và hợp kim thấp vì nó thoả mãn được yêu cầu về công nghệ chế tạo, khả năng chịu lực và chịu được tác dụng của môi trường

Thép các bon, thường dùng là CT3 và CT5 với hàm lượng các bon là 0,3% và 0,5% Các loại thép còn lại dùng thép hợp kim thấp Thép hợp kim thấp có trong thành phần của nó một số lượng nhỏ các nguyên tố hoá học khác như Mn, Cr, Ni, Si… nhằm nâng cao cường độ và cải thiện một số tác dụng của thép

a Theo tiêu chuẩn Việt nam (TCVN):

Theo tiêu chuẩn của Nhà nước về “Thép cán nóng, thép cốt bê tông TCVN 75” dựa vào tính chất cơ học, cốt thép được chia thành bốn nhóm C-I, C-II; C-III; C-IV với các đặc trưng

1651-Các đường kính danh nghĩa của cốt thép gồm: 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22,

25, 28, 32, 36, 40 (tính bằng milimét)

C-IV là các thanh diện tròn mặt ngoài có gờ

Hình vẽ 2-6 Một số loại thép có gờ

b Theo các tiêu chuẩn khác:

Theo tiêu chuẩn Nga, cốt thép được chia thành các nhóm như sau:

- Cốt thép cán nóng: Nhóm A-I, A-II, A-III, A-IV tương tự như cách phân chia của TCVN, ngoài ra còn thêm nhóm cốt cán nóng A-V

- Cốt thép qua gia công nhiệt: Nhóm AT - IV, AT-V, AT -VI

- Cốt thép kéo nguội: Nhóm A-IIB, A-IIIB

- Sợi thép kéo nguội loại trơn: Nhóm B - I và có gờ: Bp-I

A-V từ 23X 22T

Để phân biệt các nhóm cốt thép ngoài cách dựa vào hình thức gờ bên ngoài khác nhau (Hình 2-6a; cốt nhóm C-II, Hình 2-6b cốt nhóm C-III và C-IV) người ta còn dùng cách đánh dấu ở đầu mút cốt thép bằng màu sơn khác nhau

Ghi chú:

Với thanh thép theo tiêu chuẩn Nga:

- “C” thể hiện tính hàn được (A T - IIIC)

- “ T ” dùng trong ký hiệu thép cường độ cao (A T - IIIC)

- “K” thể hiện khả năng chống ăn mòn (A T - IVK)

- “CK” thể hiện khả năng vừa hàn được vừa chống ăn mòn (A T - VCK)

- “c” thể hiện thép có những chỉ định đặc biệt (A c - II)

- “B” ở đầu là thép sợi kéo nguội (B-II)

- “p” thép có gờ đối với thép sợi kéo (Bp-I)

- “B” sau chỉ số la mã: kéo nguội (A-IIIB)

3 Một số tính chất cơ bản của cốt thép

a Biểu đồ ứng suất biến dạng

Tính chất cơ học của thép phụ thuộc vào thành phần hoá học và công nghệ chế tạo chúng

Phân tích biểu đồ kéo thép:

- Để xác định cường độ của thép, người ta tiến hành thí nghiệm kéo các mẫu thép từ

một số loại thép khác nhau Các kết quả cho thấy rằng: trên mỗi biểu đồ có ba phần, phần thẳng ứng với giai đoạn có biến dạng đàn hồi, phần nằm ngang và cong ứng với giai đoạn

có biến dạng dẻo

- Về ứng suất, người ta quy định có ba giới hạn sau đây:

+ Giới hạn bền, ký hiệu B, được lấy bằng trị số ứng suất lớn nhất mà thép chịu được trước khi bị kéo đứt

hồi

Đây cũng chính là giá trị để lấy làm cường độ tiêu chuẩn

Đoạn nằm ngang trên biểu đồ được gọi là thềm chảy, lúc này thép ở vào trạng thái chảy dẻo, biến dạng tiếp tục tăng trong khi ứng suất không tăng

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

Hiện tượng cứng nguội:

Khi tiến hành kéo thép trong giai đoạn đàn hồi rồi giảm tải thì biểu đồ trở về đường

cũ đến gốc Nếu kéo thép đến phần có biến dạng dẻo rồi giảm tải thì biểu đồ không trở về theo đường cũ mà theo một đường song song với đoạn thẳng biểu diễn giai đoạn đàn hồi,

,đây còn được gọi là hiện tượng cứng nguội

Người ta lợi dụng tính chất này để gia công kéo nguội cốt thép nhằm tăng giới hạn đàn hồi của nó Thép đã qua gia công kéo nguội có độ dãn dài khi đứt nhỏ hơn so với thép ban đầu

Đối với các loại thép không có giới hạn đàn hồi và giới hạn chảy rõ ràng, người ta quy định các giới hạn quy ước

Giới hạn đàn hồi quy ước là giá trị ứng suất e ứng với biến dạng dư tỷ đối là

0,2% (Hình 2-8)

Phân loại cốt thép theo biểu đồ ứng suất biến dạng:

Trên cơ sở biểu đồ ứng suất biến dạng, người ta phân chia cốt thép thành hai loại: dẻo và rắn (ngoài cách phân chia theo phương pháp chế tạo ở trên)

+ Cốt dẻo: là loại cốt có biểu đồ  -  có hoặc một thềm chảy rõ ràng hoặc một

này, gồm: các thép cán nóng CT8, CTl5, 10T, 182C, 252C, vv…

+ Cốt rắn: là loại cốt có giới hạn chảy không rõ ràng và gần với giới hạn bền, có

1500

1 2

3 4

Hình vẽ 2-8 Cốt thép dẻo và cốt thép rắn

b Cường độ của cốt thép:

Sau khi cốt thép được sản xuất ra cần phải tiến hành các thí nghiệm để kiểm tra cường độ Những sản phẩm không đạt tiêu chuẩn phải loại bỏ và xếp thành phế phẩm

Đối với cốt thép dẻo kiểm tra theo giới hạn chảy, với cốt thép rắn kiểm tra giới hạn chảy quy ước (bằng ứng suất ứng với biến dạng dư là 0,2%) để có được cường độ tiêu chuẩn

Rsn

R s

R s, ser

Chú ý: cũng phải nhân thêm hệ số làm việc sc khi tính toán

c Môđuyn đàn hồi của cốt thép:

Riêng đối với dây thép (sợi thép) thì dùng cách bẻ gập nhiều lần

Độ dẻo của cốt thép ảnh hưởng đến việc gia công và có ý nghĩa lớn đối với sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép, cốt thép có độ dẻo bé có thể bị kéo đứt hoặc gẫy một cách đột ngột

e ảnh hưởng của nhiệt độ:

Cốt thép bị nung nóng ở nhiệt độ cao sẽ bị thay đổi về cấu trúc kim loại, đồng thời cường độ cũng như mô đuyn đàn hồi đều bị giảm, sau khi để nguội cường độ có được hồi phục nhưng không hoàn toàn

tượng dòn nguội Dây thép cường độ cao và thép qua gia công nhiệt bị dòn nguội ở nhiệt

độ thấp hơn so với thép cán nóng

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

(tương đương với bê tông)

II BÊ TÔNG CốT THéP

1 Lực dính giữa bê tông và cốt thép

Lực dính là yếu tố quan trọng hàng đầu, nhờ có lực dính mà bê tông và cốt thép cùng làm việc, cùng biến dạng và có sự truyền lực qua lại giữa chúng

a Các yếu tố tạo nên lực dính:

Có rất nhiều ý kiến khác nhau về các yếu tố (hay các thành phần) tạo nên lực dính, tuy nhiên có thể quy lại thành ba yếu tố sau:

- Do keo xi măng có tác dụng như một thứ hồ dán cốt thép vào bê tông

- Do bề mặt gồ gề của cốt thép (cốt có gờ) phần bê tông nằm dưới các gờ chống lại

dl

N

tb 

l - Chiều dài đoạn cốt thép chôn trong bê tông;

d- Đường kính cốt thép

Theo kết quả thí nghiêm cho biết thực tế ứng suất dính phân bố không đều trên chu

vi đoạn l, ở hai đầu lực dính bằng 0, lực dính có trị số lớn nhất ở một vị trí nào đó và xác

cốt trơn m = 3,6  6

2 Sự cùng làm việc giữa bê tông và cốt thép:

a ứng suất ban đầu do bê tông co ngót:

Khảo sát một thanh bê tông có đặt cốt thép dọc theo trục thanh Nếu bê tông được

co tự do, thì biến dạng của nó sẽ là co Nhưng vì cốt thép dính chặt với bê tông, nên nó cản trở biến dạng co này, kết quả thanh bê tông cốt thép có biến dạng co 1 < co

Xét một cách tương đối, có thể nói cốt thép bị bê tông gây ra một biến dạng nén là

1 và tương ứng trong cốt thép có ứng suất nén ’s = 1.Ea Đồng thời do cốt thép cản trở

sự co của bê tông nên gây ra một biến dạng 2 = co - 1 và là biến dạng kéo, bởi vậy trong bê tông xuất hiện ứng suất kéo bt = .2 Eb ( là hệ số đàn hồi, Eb - mô đun đàn hồi của bê tông)

Nếu bt vượt quá giới hạn chịu kéo, bê tông sẽ bị nứt, vết nứt này là do co ngót gây

ra Hợp lực của ’s và bt là những lực nội tại và chúng tự cân bằng

b ứng suất do ngoại lực gây ra

Xét trường hợp đơn giản là thanh bê tông cốt thép chịu nén hoặc chịu kéo, nhưng bê tông chưa bị nứt

Do bê tông và cốt thép cùng làm việc với nhau, cùng có biến dạng như nhau Gọi ứng suất do tải trọng gây ra trong bê tông là b và trong cốt thép là s

Trong đó:  - biến dạng của bê tông và cốt thép ở vị trí tiếp xúc

Eb- mô đun đàn hồi của bê tông

Ea - mô đun đàn hồi của cốt thép

Đặt

b s b

s

E v

E n

vùng kéo của cấu kiện chịu uốn, sau khi bê tông bị nứt, phần nội lực do bê tông chịu ược truyền sang cho cốt thép và cốt thép chịu toàn bộ nội lực kéo

đ-c Sự phân phối lại ứng suất do từ biến:

Dưới tác dụng lâu dài của tải trọng, trong bê tông phát sinh biến dạng từ biến Cốt thép cũng gây cản trở đối với biến dạng từ biến này Xét cấu kiện chịu nén kết quả của từ biến làm cho ứng suất trong cốt thép tăng lên và ứng suất trong bê tông giảm xuống Hiện tượng này gọi là hiện tượng phân phối lại ứng suất một cách có lợi

3 Sự phá hoại và hư hỏng của bê tông cốt thép:

a Sự phá hoại do chịu lực:

Xét thanh bê tông cốt thép chịu kéo, sau khi bê tông bị nứt, thì tại vị trí bị nứt toàn

bộ lực kéo do cốt thép chịu và được xem là bắt đầu phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt giới hạn chảy Còn đối với cột chịu nén, sự phá hoại bất đầu khi ứng suất trong bê

tông đạt đến giới hạn chịu nén Đối với cấu kiện chịu uốn, sự phá hoại có thể bắt đầu từ

cốt thép ở vùng chịu kéo khi ứng suất trong cốt thép đạt giới hạn chảy hoặc bắt đầu từ vùng nén khi ứng suất trong bê tông đạt giới hạn chịu nén

b Sự hư hỏng đo tác dụng của môi trường

Dưới tác động của môi trường bê tông cốt thép có thể bị hư hỏng do hoá học, cơ học

và sinh học

Về cơ học bê tông có thể bị bào mòn do mưa, dòng chảy vv Đối với các công

trình chịu lạnh, sự đóng và tan băng liên tiếp có thể gây ra hư hỏng cho bê tông Nhằm tránh các tác động này người ta dùng biện pháp nâng cao cường độ của bê tông và đảm bảo độ đặc chắc cho bề mặt công trình

Về sinh học, các loại rong rêu, hà, các vi khuẩn ở sông biển có thể gây ra tác dụng phá hoại bề mặt bê tông

Về hoá học, bê tông có thể bị xâm thực bởi các chất hoá học (axít, muối, vv…) có trong môi trường, bởi nước có nồng độ pH bé

Cốt thép có thể bị xâm thực do tác dụng hoá học và điện phân của môi trường Khi

cốt thép bị rỉ, thể tích lớp rỉ tăng lên nhiều lần so với thể tích kim loại ban đầu, gây ra sự

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

chèn ép bê tông tạo ra vết nứt trong lớp bê tông bảo vệ hoặc phá hoại lớp đó Sự xuất hiện vết nứt quá mức trong bê tông làm cho cốt thép càng dễ bị rỉ hơn

Trong môi trường có hơi nước mặn, môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao, cốt thép

bị rỉ nhanh hơn ứng suất cao, sự gia công nguội làm cho cốt thép dễ bị rỉ

Bảo vệ cho cốt thép khỏi bị rỉ là một yêu cầu rất quan trọng Với mục đích bảo vệ cốt thép và tăng lực dính của cốt thép với bê tông, trước khi cho cốt thép vào ván khuôn cần phải làm sạch bề mặt (cạo rỉ, lau chùi chất bẩn, bụi vv ) đồng thời phải dùng nước sạch và cốt liệu sạch để đổ bê tông

Bảng chuyển đổi đơn vị kỹ thuật cũ sang hệ đơn vị SI

Nm kNm

Niutơn/mm 2

Pascan Mêga Pascan

N/mm2

Pa MPa

Tiến hành tính toán BTCT theo một trong hai loại bài toán là chọn tiết diện, kiểm tra

hoặc tính cốt thép

Chọn tiết diện là bài toán tổng hợp giữa các yếu tố kiến trúc, khả năng chịu lực và điều kiện kinh tế

Kiểm tra là bài toán biết kích thước tiết diện và bố trí cốt thép, cần kiểm tra cấu kiện

a.Về tính chất chia làm 3 loại:

+ Tải trọng thường xuyên: là tải trọng không thay đổi trong suốt quá trình sử dụng kết cấu ví dụ như trọng lượng bản thân kết cấu, trọng lượng các vách ngăn cố định… + Tải trọng tạm thời: là các loại tải trọng có thể thay đổi về điểm đặt, trị số, chiều tác dụng như tải trọng trên sàn, tải trọng do cầu trục, do ô tô, tải trọng gió…

+ Tải trọng đặc biệt: là các tải trọng rất ít khi xảy ra như động đất, cháy nổ…

b Về phương chiều chia làm tải trọng đứng và tải trọng ngang

c Về trị số khi tính toán theo phương pháp trạng thái giới hạn:

+ Tải trọng tiêu chuẩn: là tải trọng do thiết kế quy định lấy trong điều kiện làm việc thường gặp của kết cấu

+ Tải trọng tính toán: là tải trọng có xét đến sự tăng giảm bất thường của tải trọng thực tế so với trị số tiêu chuẩn

Quan hệ giữa tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán

d Về thời hạn tác dụng

+ Tải trọng dài hạn gồm tải trọng thường xuyên và một phần tải trọng tạm thời như trọng lượng của thiết bị và vật liệu

+ Tải trọng ngắn hạn gồm phần còn lại của tải trọng tạm thời

Ngoài ra khi tính toán cần chú ý đến những tác động có thể gây biến dạng và nội lực trong kết cấu như tác động của nhiệt độ, của sự lún lệch trong công trình

Để xác định nội lực và thực hiện việc tổ hợp nội lực cần lập ra các sơ đồ tính:

+ Một sơ đồ với tải trọng thường xuyên, cho nội lực Sg

+ Một sơ đồ với các trường hợp có thể xảy ra của tải trọng tạm thời, của tải trọng đặc biệt cho nội lực Si Tại một tiết diện các giá trị Si có thể trái dấu

Khi xét một tiết diện nào đó, nội lực dùng đế tính toán hoặc kiểm tra là tổ hợp của

Sg và một vài giá trị bất lợi của Si

Giới thiệu các phần mềm tính toán hiện nay (tên, phương pháp tính toán, giới hạn sử dụng)

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

III) Tính toán theo ứng suất cho phép

1) Bản chất :

Phương pháp này Navier ( ý, Pháp) đề xuất vào năm 1826, tính toán dựa trên các công thức của SBVL, với giả thiết BTCT là vật liệu đàn hồi nên còn có tên gọi là phương pháp đàn hồi

Xem vật liệu làm việc trong giai đoạn đàn hồi, quan hệ ứng suất biến dạng tuân theo định luật Hook, nghĩa là tuân theo quy luật tuyến tính

2) Công thức tính toán của phương pháp:

Công thức tính toán tổng quát:

cp





hợp bất lợi nhất sinh ra trong trong tiết diện nguy hiểm nhất của kết cấu

k

gh cp







Để xác định ứng suất  người ta dùng giả thiết là bê tông cốt thép làm việc theo sơ

đồ đàn hồi Như vậy thì có thể dùng các công thức của sức bền vật liệu nhưng chưa phản ánh đúng thực tế làm việc của nó

3) Ưu nhược điểm của phương pháp:

ưu điểm: cho người thiết kế có cái nhìn thực tế về sự làm việc của cấu kiện (trong thời gian đầu)

Khuyết điểm: Chưa phản ánh được sự làm việc ở trạng thái dẻo của vật liệu

BTCT không phải là vật liệu đàn hồi

IV) Tính toán theo nội lực phá hoại

đối với từng loại kết cấu

c) Các ưu nhược điểm của phương pháp:

Khuyết điểm: Sự biến dạng, và sự hình thành và phát triển vết nứt của cấu kiện

chưa được quan tâm, dùng chung một hệ số an toàn k chung cho nhiều yếu tố khác nhau

như tải trọng, cường độ, điều kiện làm việc… như vậy là còn chưa thoả đáng

V) Tính toán theo trạng thái giới hạn:

1) Các trạng thái giới hạn:

TTGH là trạng thái tại thời điểm đó trở đi, kết cấu không thoả mãn các yêu cầu đặt

ra cho nó Theo tiêu chuẩn 356-2005 quy định hai nhóm trạng thái giới hạn:

Trạng thái giới hạn 1 và trạng thái giới hạn 2

2) Các nội dung tính toán:

a) Tính toán theo TTGH1

Đây là trạng thái giới hạn về độ bền Tính theo trạng thái này là tính toán để đảm

bảo cho kết cấu không bị phá hoại không bị mất ổn định, không bị hư hỏng vì mỏi

Điều kiện tính toán:

gh

S

b) Tính toán theo TTGH2:

Đây là TTGH về điều kiện làm việc bình thường đảm bảo cho kết cấu không có

những khe nứt hoặc những biến dạng quá mức cho phép

gh crc a

gh

f

Ngoài ra, để đảm bảo cho cấu kiện không hình thành khe nứt ta kiểm tra thép điều kiện:

3) ưu nhược điểm của phương pháp tính theo TTGH:

a ưu điểm:

Kể đến biến dạng dẻo của tiết diện

Còn được gọi là phương pháp hệ số, đã chú ý đưa thêm các ảnh hưởng đến cấu kiện như sự tăng bất thường của tải trọng, sự giảm cường độ của vật liệu thông qua các hệ số Tính toán kết cấu có kể đến sự làm việc về biến dạng của cấu kiện, tính toán độ võng, khe nứt, đảm bảo cho cấu kiện làm việc không những theo cường độ mà còn theo ý

nghĩa thực tế của nó

b Nhược điểm:

Tính toán biến dạng còn phức tạp, các phép tính dùng nhiều hệ số thực nghiệm

I Kích thước tối thiểu của tiết diện

Kích thước tối thiểu của tiết diện cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép được xác định từ các tính toán theo nội lực tác dụng và theo các nhóm trạng thái giới hạn tương ứng, cần được lựa chọn có kể đến các yêu cầu về kinh tế, sự cần thiết về thống nhất hoá ván khuôn và cách đặt cốt thép, cũng như các điều kiện về công nghệ sản xuất cấu kiện Ngoài ra, kích thước tiết diện cấu kiện bê tông cốt thép cần chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu về bố trí cốt thép trong tiết diện (chiều dày lớp bê tông bảo vệ, khoảng cách giữa các thanh cốt thép, v.v ) và neo cốt thép

II Khung và lưới cốt thép

Cốt thép đặt vào bê tông không được để rời mà phải liên kết chúng lại thành khung

hoặc lưới (Hình 3-4a) Khung được dùng trong các dầm, cột, lưới dùng trong bản

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

2 1

c)

b)

a)

Hình 3-1 Khung và lưới cốt thép a) khung buộc, b) khung hàn, c) lưới

1- cốt dọc, 2- cốt đai

Khung và lưới có thể được liên kết bằng cách buộc hoặc hàn Khung buộc (gồm các cốt dọc và các cốt dai) và lưới buộc được tạo nên bằng các thanh rời, dùng dây thép

một cách linh hoạt, phù hợp với sự chịu lực của kết cấu do đó mà sử dụng cốt thép hợp

lý, tiết kiệm, nhưng thi công chậm

Khung và lưới hàn được chế tạo bằng cách dùng máy để hàn điểm tiếp xúc cho các cốt giao nhau, chúng được sản xuất trong các nhà máy chuyên dùng Thông thường khung hàn được sản xuất thành dạng phẳng (Hình 3-4b) hoặc không gian Khi dùng khung phẳng cần liên kết chúng lại thành khung không gian

III Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo

Tuỳ theo quan niệm về vai trò của cốt thép khi thiết kế, chúng được gọi là cốt chịu lực hoặc cốt cấu tạo

- Cốt chịu lực được dùng để chịu các ứng lực phát sinh do tác dụng của tải trọng, chúng thường được xác định hoặc được kiểm tra bằng tính toán Cốt thép này phải lớn hơn hàm lượng phần trăm tối thiểu được quy định như sau:

- Cốt cấu tạo được đặt vào kết cấu với nhiều tác dụng khác nhau: để liên kết các cốt chịu lực lại thành khung hoặc lưới, để làm giảm sự co ngót không đều của bê tông, để chịu ứng suất phát sinh do thay đổi của nhiệt độ, để ngăn cản sự mở rộng các khe nứt, để phân bố tác dụng của tải trọng tập trung, vv… Thực tế thì cốt cấu tạo cũng tham gia chịu lực, nhưng thông thường chúng không được tính toán mà được đặt theo kinh nghiệm dựa trên kết quả phân tích sự làm việc của kết cấu và theo quy định của quy phạm Tuy được gọi là cốt thép cấu tạo, nhưng trong nhiều trường hợp chúng đóng vai trò quan trọng, nếu thiếu cốt cấu tạo kết cấu có thể không phát huy hết khả năng chịu lực, bị nứt hoặc bị hư hỏng cục bộ

IV Nối cốt thép:

Cốt thép được sản xuất ra có chiều dài nhất định Vì vậy trong thực tế nhiều trường hợp cần phải nối cốt thép mới đủ chiều dài theo thiết kế Có thể dùng cách nối chồng (buộc) hoặc nối hàn Cần tránh nối cốt thép ở vùng mà nó phải chịu lực lớn

a Nối chồng (nối buộc):

- Yêu cầu chung:

+ Không nên nối chồng cốt thép trong vùng chịu kéo Trong cấu kiện toàn bộ tiết diện chịu kéo thì không được dùng nối chồng

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

+ Diện tích các thanh chịu lực , được nối tại một vị trí hoặc trong đoạn nối chồng l không được lớn hơn 50% tổng diện tích thép chịu kéo với cốt thép có gờ và không lớn hơn 25% đối với cốt thép tròn trơn

+ Các thanh nối chồng không được bố trí quá gần nhau, nếu ko sát thì phải <= 4d + Các mối nối chồng không được gần nhau quá, khoảng cách thông thuỷ phải

>=2d và >30mm

+ Không nối chồng các thanh có đường kính >36mm

+ Khoảng cách trục các mối nối >1,5lov

b Nối hàn:

- Cho phép nối hàn tại bất kỳ tiết diện nào của cấu kiện

- Có thể thực hiện bằng hàn tiếp xúc và hàn hồ quang:

+ Hàn đối đầu tiếp xúc được dùng để nối dài các thanh có đường kính trên 10mm

và tỷ lệ giữa đường kính của hai thanh nối không bé thua 0,85

+ Hàn hồ quang thường được dùng cho các cốt thép cán nóng Kiểu hàn có hai

(Hình 3-6c) cần uốn đầu cốt thép rồi ghép lên nhau sao cho trục hai thanh thẳng hàng, lúc này cũng có thể hàn hai bên (lb  10d) Kích thước đường hàn hồ quang quy định như sau:

Bề rộng bằng 0,5d nhưng không dưới 10mm

một máng

1 d

d 1

10 mm 0,85d

- Trong trường hợp đặc biệt có thể đặt ở đầu neo các neo đặc biệt

- Đoạn neo cốt thép lan được tính từ mút cốt thép đến tiết diện mà nó được tính toán

thép được truyền vào liên kết thông qua lực dính mà cốt thép không bị kéo tuột khỏi liên

kết Tính lan theo công thức sau:

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

Trong đó: d- đường kính cốt thép neo

an, an: hệ số cho trong bảng

chịu nén của bê tông

Ngoài ra có thể tra bảng để tìm ra giá trị lan

VI Lớp bê tông bảo vệ cốt thép:

Lớp bê tông bảo vệ cốt thép được tính từ mép ngoài bê tông đến mép ngoài gần nhất của cốt thép Nếu đặt cốt thép ra gần sát mặt ngoài, lớp bảo vệ không đủ dày sẽ làm cho cốt thép chóng bị han rỉ

Hình 3-4 Lớp bê tông bảo vệ cốt thép

cốt cấu tạo C2 (Hình 3-8)

TCXDVN quy định rất rõ chiều dày lớp bảo vệ cốt thép, được nêu cụ thể trong bảng (phát cho sinh viên)

VII Bố trí cốt thép, khoảng cách:

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

- Cốt thép được đặt với khoảng hở đủ rộng để vữa bê tông có thể dễ dàng lọt qua

và để cho xung quanh mỗi cốt thép có được một lớp bê tông đủ đảm bảo điều kiện về lực dính

Hình 3-5 Khoảng cách thông thuỷ giữa các thanh thép

Khe hở giữa hai mép trong của thép t (còn gọi là khoảng thông thuỷ)

Quy định: t > (max(dmax; t0)

- Xác định t0:

+ Khi đổ bê tông mà cốt thép ở vị trí nằm ngang hoặc nghiêng thì đối với các cốt

- Khoảng cách giữa trục các cốt thép trong cùng một lớp (ký hiệu là s) cũng không

kiện, ngoài ra tuỳ thuộc từng loạt cấu kiện (dầm, cột, bản) mà s còn được quy định phụ thuộc vào kích thước tiết diện

- Khi bố trí cốt thép trong vùng có các cấu kiện giao nhau cần hết sức thận trọng để tránh cho khi thi công các cốt thép vướng vào nhau, muốn vậy thì hoặc phải vẽ ra hoặc phải hình dung được sự sắp xếp của cốt thép trong vị trí giao nhau

Đối với kết cấu đặc biệt( chịu tải trọng do máy móc, do động đất, do các vụ nổ, vv ) việc bố trí cốt thép phải theo các quy phạm riêng (công sự, móng máy, vv…)

Chương 4: Cấu kiện chịu uốn

Cấu kiện chịu uốn là cấu kiện có nội lực bao gồm mômen uốn hoặc đồng thời cả mômen uốn và lực cắt

Cấu kiện chịu uốn là cấu kiện cơ bản được sử dụng phổ biến như cầu thang, dầm, sàn…

Có thể quy các cấu kiện chịu uốn về hai loại là bản hoặc dầm

I) Đặc điểm cấu tạo:

1) Cấu tạo của bản:

a) Định nghĩa:

Bản là kết cấu phẳng có kích thước 1 chiều khá bé so với hai chiều còn lại

Chiều dày của bản thường từ 6 – 20cm và phụ thuộc vào:

+ 6cm với sàn nhà công nghiệp

Kích thước theo hai phương từ 2 – 6m

Cốt thép có thể đặt dạng lưới hàn hoặc lưới buộc

Cốt thép trong sàn phải đảm bảo các yêu cầu về nguyên lý cấu tạo BTCT

Thường dùng cốt nhóm AI hoặc AII, CI, hoặc CII Thông thường cốt thép chịu lực

Số lượng thép được bố trí theo tính toán

- Khoảng cách cốt thép tuân theo các điều kiện cấu tạo sau:

Lớn hơn 7cm (để đảm bảo thuận tiện thi công)

c) Cốt thép cấu tạo (phân bố):

Cốt thép trong sàn phải đảm bảo các yêu cầu về nguyên lý cấu tạo BTCT

Về bản chất, thép phân bố không chịu lực, được đặt vuông góc với cốt chịu lực, nhiệm vụ của chúng là:

+ Tạo thành một lưới, giúp cố định cốt thép chịu lực

+ Đề phòng các ứng suất phụ hoặc các co ngót, biến dạng mà không kể hết vào tính toán

+ Giúp phân bố đều tải trọng tập trung trên diện rộng

Đường kính cốt cấu tạo thường từ 4 – 8mm

Số lượng của chúng không ít hơn 10% số lượng cốt thép chịu lực tại tiết diện có mômen lớn nhất

Khoảng các lớn nhất giữa các thanh cốt thép cấu tạo được lấy theo bảng sau:

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

Tuỳ vào yêu cầu kiến trúc, mục đích sử dụng mà dầm có rất nhiều hình dạng khác nhau

Hình 4-2 Các dạng tiết diện dầm

c) Kích thước tiết diện dầm:

Chiều cao ký hiệu h: là cạnh nằm theo phương của mặt phẳng uốn

Chiều rộng dầm ký hiệu là b: là cạnh nằm theo phương vuông góc với mặt phẳng uốn

Chiều cao h có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng chịu lực của dầm

Các nhân tố ảnh hưởng tới chiều cao: tải trọng, nhịp dầm và sơ đồ tính toán của dầm

Theo yêu cầu về độ võng và kinh nghiệm tính toán, người ta thường lấy:

h dầm nằm trong khoảng (

12

18

Chiều rộng b của dầm thường được lấu từ (

4

12

1

 ) h

Phải xem xét đến điều kiện định hình hoá ván khuôn

b = 122, 120, 150, 180, 200 hoặc là bội số của 50 nếu b>250mm

d) Cốt thép dầm:

- Trong dầm có nhiều loại cốt thép khác nhau, mỗi loại đảm nhận một nhiệm vụ riêng Bao gồm: Cốt dọc chịu lực, cốt đai, cốt xiên, cốt dọc cấu tạo

- Thường dùng các loại thép CI, CII, CIII, với đường kính của chúng thường từ 10 –

hoặc bố trí cốt thép như hình vẽ Khi chiều rộng b > 150mm thì phải đặt thành nhiều lưới thép hoặc khung thép

Cốt thép trong dầm phải tuân thủ theo các yêu cầu cấu tạo của cốt thép trong phần

“nguyên lý cấu tạo”

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

- Cần đặt cốt thép đối xứng qua trung đứng của tiết diện

- Trong một tiết diện không dùng cốt thép có đường kính chênh lệch nhau lớn 8

Thường dùng cốt thép có đường kính 10 – 12mm

Cốt thép phụ, được đặt ở cạnh bên của dầm: được đặt khi dầm có chiều cao h

>70cm Cốt thép này có nhiệm vụ chịu các ứng suất do co ngót và nhiệt độ và giữ cho

Tổng diện tích của cốt thép phụ nên lấy từ 0,1 – 0,2% diện tích tiết diện dầm

- Đường kính cốt đai thường từ 6 - 10 Khi dầm từ 80cm trở lên cần cần đặt ít nhất là 8 hoặc lớn hơn

- Thiết kế dầm cần phải tuân theo các quy định về bước cốt đai như sau:

Đối với dầm có chiều cao lớn hơn 150mm và trong tấm có lỗ có với chiều dày tấm lớn hơn 300mm cần đặt cốt ngang

+ Vùng gần gối tựa bằng 1/4 nhịp khi có tải phân bố đều và lấy bằng khoảng cách từ gối tựa đến lực tập trung gần nhất nhưng không nhỏ hơn 1/4 nhịp

Khoảng cách cốt thép ngang phụ thuộc vào chiều cao tiết diện h như sau:

Cốt xiên: Có tác dụng để chịu lực cắt hoặc dùng trong trường hợp tận dụng cốt

thép, đưa cốt thép chịu mômen dương lên chịu mômen âm và ngược lại Hoặc dùng cho

cả hai trường hợp trên

Tuỳ thuộc vào chiều cao dầm mà ta có góc uốn hợp lý:

450 khi h800

600 khi h>800

300 đối với bản

II) Sự làm việc của dầm:

Quan sát một dầm bê tông cốt thép đơn giản chịu tải cho đến lúc bị phá hoại ta thấy

sự làm việc của dầm như sau:

Ban đầu khi tải trọng còn nhỏ, dầm vẫn nguyên vẹn Tăng tải trọng đến một mức nào đó, trong dầm xuất hiện các viết nứt Các vết nứt này, do tính chất của ứng suất trong dầm khác nhau mà hình dáng, vị trí của chúng không giống nhau, bản chất sự phá hoại của chúng cũng khác nhau Xét với dầm đơn giản, có các dạng vết nứt như sau:

+ Đối với khu vực giữa dầm, khi mômen lớn và lực cắt nhỏ ta thấy trong dầm xuất hiện các vết nứt thẳng góc

+ Đối với khu vực gần gối, khi lực cắt lớn, ta thấy trong dầm xuất hiện các vết nứt nghiêng

Khi tăng tải trọng dầm lên thì ta thấy rằng dầm bị phá hoại tại vị trí có nứt thẳng góc hoặc nghiêng

Việc tính toán của chúng ta sẽ đảm bảo các yêu cầu:

Không xảy ra phá hoại ở tiết diện thẳng góc và tiết diện nghiêng (TTGH1) Tính toán sự hình thành và mở rộng khe nứt (THGH2)

Ngoài ra, phải đảm bảo cho điều kiện vết nứt trong dầm không mở rộng quá lớn Đó

là sự tính toán theo trạng thái giới hạn thứ 2

q

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

Khi tải trọng còn nhỏ, vật liệu còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi, nghĩa là quan

hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu là quan hệ tuyến tính, tuân theo định luật Hook:

Cuối cùng, ứng suất trong bê tông vùng chịu kéo đạt tới cường độ tính toán Đây là trạng thái Ia Muốn cho bê tông không bị nứt thì ứng suất pháp trên tiết diện không được vượt quá trạng thái Ia

Đây chính là trạng thái dùng để tính toán cấu kiện có yêu cầu tính toán để không hình thành khe nứt

Hình 4-5 Trạng thái ứng suất biến dạng của dầm ở giai đoạn I

Giai đoạn II:

Tiếp tục tăng tải trọng, bê tông bắt đầu nứt, vì vậy bê tông không còn tham gia chịu kéo mà toàn bộ ứng suất vùng chịu kéo truyền cho cốt thép chịu

Nếu lượng cốt thép chịu kéo không nhiều lắm thì mômen tăng lên, ứng suất trong cốt thép có thể đạt tới giới hạn chảy Đây được gọi là trạng thái IIa

Hình 4-6 Trạng thái ứng suất biến dạng của dầm ở giai đoạn II

Giai đoạn III

Đây được gọi là giai đoạn phá hoại

Nếu xuất phát từ trạng thái IIa, nghĩa là ứng suất trong cốt thép đã đạt tới cường độ chịu kéo, nếu tiếp tục tăng mômen, khe nứt tiếp tục phát triển lên trên, diện tích vùng bê tông chịu nén bị thu hẹp lại, kết quả là bê tông vùng chịu nén đạt tới cường độ tính toán chịu nén của bê tông

Trong khi đó, cốt thép không tăng về cường độ vì đã đạt tới sự chảy dẻo

Đến một giá trị mômen nào đó thì ứng suất trong bê tông đạt tới cường độ tính toán

Phá hoại dẻo là sự phá hoại diễn ra khi bê tông và cốt thép cùng đạt tới cường độ

tính toán Đó là trường hợp phá hoại mà

+ Tận dụng được khả năng làm việc của vật liệu do cả bê tông và cốt thép đều đạt tới cường độ của nó

+ Sự phá hoại diễn ra có hiện tượng mở rộng khe nứt, không đột ngột, do thép có thời gian chảy dẻo trước khi bê tông bị nén vỡ

Nếu xuất phát từ trạng thái II mà không qua trạng thái IIa, đó là khi đặt quá nhiều cốt thép dẫn đến việc khi tải trọng tăng lên, bê tông đã đạt tới cường độ tính toán trước cốt thép Điều này làm bê tông bị nén vỡ trước khi cốt thép bị chảy dẻo Dầm bị phá hoại khi cốt thép chưa đạt tới cường độ tính toán.Đây là giai đoạn III trường hợp 2 Đó là

trường hợp phá hoại dòn cần phải tránh vì:

+ Xảy ra đột ngột khi biến dạng nhỏ (vì bê tông là vật liệu dòn, nén vỡ bê tông là nén vỡ không có hiện tượng báo trước)

+ Không tiết kiệm vật liệu (cốt thép chưa được dùng hết khả năng chịu lực kéo)

Hình 4-7 Trạng thái ứng suất biến dạng của dầm ở giai đoạn III

Chú ý: Nếu như từ giai đoạn Ia lên giai đoạn II, khi bê tông bị nứt và toàn bộ ứng suất vùng kéo truyền cho cốt thép, nếu đặt lượng cốt thép quá nhỏ, lượng cốt thép này không chịu được ứng suất nén đó thì dầm sẽ bị phá hoại ngay sau khi bê tông nứt So sánh sự làm việc của một dầm Bê tông và một dầm BTCT có cùng kích thước và lượng cốt thép nhỏ như vậy, ta thấy rằng hai dầm có khả năng chịu lực tương đương (bị phá hoại ngay khi bê tông nứt) Vì vậy người ta phải khống chế hàm lượng cốt thép tối thiểu trong dầm min

Giáo viên: Phan Chí Hiếu – Bộ môn XD Nhà & CTCT – Khoa CTQS

+ Khi chỉ đặt cốt thép vào vùng chịu kéo để chịu lực, ta có trường hợp bố trí cốt

đơn

+ Khi đặt cốt thép vào cả vùng chịu kéo và vùng nén để chịu lực, ta có trường hợp

bố trí cốt kép

Hình 4-8 Cốt đơn và cốt kép

I) Cấu kiện có tiết diện chữ nhật đặt cốt đơn:

Trước khi thành lập các công thức tính toán cho tiết diện chịu các nội lực nào (chịu uốn, chịu kéo, chịu nén, chịu xoắn…) chúng ta đều phải tiến hành thành lập sơ đồ ứng suất

Sơ đồ ứng suất sẽ thể hiện cụ thể sự làm việc của các thành phần bê tông, cốt thép, chịu kéo hay chịu nén trong cấu kiện, thể hiện rõ quan điểm tính toán của ta đối với cấu kiện

1) sơ đồ ứng suất:

Như đã trình bày, để đảm bảo xảy ra phá hoại dẻo, ta lấy giai đoạn thứ III trường hợp thứ 1 là cơ sở để tính toán Trường hợp này bao gồm các giả thiết:

 ứng suất trong cốt thép chịu kéo đạt tới cường độ tính toán s R s

bt



 ứng suất trong bê tông chịu nén đạt tới cường độ tính toán

b R