Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 1 TS. Đào Sỹ Đán

Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 1 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 1 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 1 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 1 TS. Đào Sỹ Đán Bài giảng môn học Kết cấu bê tông cốt thép (theo 22TCN 27205): Chương 1 TS. Đào Sỹ Đán

Trường Đại học Giao thông Vận tải

Kh Cô t ì h Bô ô Kết Cấ Khoa Công trình – Bộ môn Kết Cấu

BÀI GIẢNG MÔN HỌC KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP

THEO 22 TCN 272-05

GIẢNG VIÊN: TS ĐÀO SỸ ĐÁN

Trường Đại học Giao thông Vận tải

Kh Cô t ì h Bô ô Kết Cấ Khoa Công trình – Bộ môn Kết Cấu

Giới thiệu môn học

1 Giảng viên:

Đào Sỹ Đán Phòng 408-A6 Bộ môn Kết cấu Khoa Công trình Đại

Đào Sỹ Đán, Phòng 408-A6, Bộ môn Kết cấu, Khoa Công trình, Đại học GTVT E-mail: sydandao@utc.edu.vn

2 Môn học

 Kết cấu BTCT (theo 22 TCN 272-05) – Reinforced Concrete

Structures

Structures

 Thời lượng: 3 tín chỉ + BTL môn học

Hì h thứ thi thi iết 90 hút BTL thi ấ đá

 Hình thức thi: thi viết 90 phút; BTL thi vấn đáp

3 Tài liệu tham khảo

Bài iả ô h kế ấ BTCT h 22 TCN 272 05 à á ài

 Bài giảng môn học kết cấu BTCT theo 22 TCN-272-05 và các tài liệu liên quan – bmketcau.net/ Tài liệu tham khảo (bắt buộc)

Trường Đại học Giao thông Vận tải

Kh Cô t ì h Bô ô Kết Cấ Khoa Công trình – Bộ môn Kết Cấu

Nội dung

Chương 1 Khái niệm chung về kết cấu BTCT

Chương 2 Vật liệu dùng trong kết cấu BTCT

Chương 3 Nguyên lý tính toán kết cấu BTCT

Chương 4 Tính toán thiết kế cấu kiện chịu uốn

Chương 5 Tính toán thiết kế cấu kiện chịu cắt

Chapter 6 Tính toán thiết kế cấu kiện chịu nén

Chapter 7 Tính toán thiết kế kết cấu BTCT theo TTGH sử dụng

1 Đặc điểm chung của kết cấu BTCT

2 Sơ lược về lịch sử phát triển kết cấu BTCT

3 Đặc điểm chung về cấu tạo và chế tạo của

kết cấu BTCT

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.1 Thực chất của BTCT thường (BTCT) (1/7)

BTCT? là vật liệu xd hỗn hợp giữa bê tông và thép một cách hợp lý

- BTCT? là vật liệu xd hỗn hợp giữa bê tông và thép một cách hợp lý Hợp lý?

 Đặc điểm: nén  kéo >> nén của BT (10 – 20 lần)

- Như vậy, nếu chỉ sử dụng BT cho các ck có us kéo  k hợp lý 

phải sử dụng ct đặt trong BT (cốt thép) Đặt thế nào?  xem 2 TN sau:

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.1 Thực chất của BTCT thường (BTCT) (2/7)

TN1 (với dầm BT):

- TN1 (với dầm BT):

P P

 dầm xuất hiện vết nứt duy nhất và phá hoại ngay lập tức (đột ngột,

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

 dầm ph theo 3 t/h sau:nứt khác Khi P tăng tới một gh nào đó, Pgh2  dầm ph theo 3 t/h sau:

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.1 Thực chất của BTCT thường (BTCT) (4/7)

 TH1 f f & f << f f A là á hiề Khô h lý!

 TH1: fcc = fccu & fs << fsu = fy  As là quá nhiều  Không hợp lý!

 TH2: fcc << fccu & fs = fy  As là quá ít  Không hợp lý!

 TH3: fcc = fccu & fs = fy  As là vừa đủ  Hợp lý!?

Chú ý:

As càng đặt xa trục trung hòa càng tốt;

Nếu chỉ đặt cốt thép trong vùng chịu kéo  td đặt ct đơn Để tăng ặ p g g ị ặ gkhả năng chịu lực của tiết diện, đặt thêm trong vùng chịu nén  kép.Tại sao sử dụng cốt thép?

Lực dính bám lớn;

Không có phản ứng hóa học;

Hệ số gn nhiệt xấp xỉ nhau: c = (1,0 – 1,5).10-5/oC; s = 1,2.10-5/oC

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.1 Thực chất của BTCT thường (BTCT) (5/7)

Ư điể

Ưu điểm:

 Có khả năng sử dụng vật liệu và nhân công địa phương;

 Khả năng chịu lực lớn và dẻo hơn so với BT, vữa, đá xây;

 Xuất hiện vết nứt sớm hay khả năng chống thấm thấp;

 Thi công tương đối phức tạp, khó thi công lắp ghép;

 Cách âm và nhiệt kém;

 Trọng lượng lớn, khả năng chịu lực chưa cao.ọ g ượ g ớ , ả ă g c ịu ực c ưa cao

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.1 Thực chất của BTCT thường (BTCT) (6/7)

PVSD

PVSD:

 Rất rộng rãi trong xây dựng: dd, gt, tl, cn;

 Chủ yếu sử dụng cho các kết cấu nhịp nhỏ (< 10 - 20 m), chịu tải trọng tĩnh;

Một số hình ảnh cho BTCT thường:

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.1 Thực chất của BTCT thường (BTCT) (7/7)

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.2 Thực chất của BTCT DƯL (UST) (1/5)

MPa  wn 0,2 0,3 mm [wn] của các tiêu chuẩn TK

 Nếu sd cốt thép CĐC (fpy = 1000 – 1600 MPa)  lãng phí

 Việc tăng CĐ bê tông, sử dụng cốt thép đk nhỏ có thể giảm wn,

nhưng hiệu quả thấp.g ệ q p

- Để tăng khả năng chống nứt (thấm) và sử dụng hiệu quả ct CĐC để

tă k hị l ủ dầ ? Sử d BTCT DƯL BTCT DƯL?

tăng kn chịu lực của dầm? Sử dụng BTCT DƯL BTCT DƯL?

- KN kết cấu DƯL và BTCT DƯL:

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.2 Thực chất của BTCT DƯL (UST) (2/5)

 Kết cấu DƯL nói chung: khi chế tạo, tạo ra TTUS ban đầu >< với TTUS do tải trọng khi sd gây ra  hạn chế sự bất lợi do khả năng chịuTTUS do tải trọng khi sd gây ra  hạn chế sự bất lợi do khả năng chịu lực kém của vật liệu  tăng kn chịu lực của dầm.ự ậ ệ g ị ự

 Kết cấu BTCT DƯL: khi chế tạo, tạo ra TTUS nén trước cho những vùng mà sau này dưới td của tt khi sử dụng sẽ phát sinh us kéo US nén trước này sẽ triệt tiêu một phần hoặc hoàn toàn us kéo do tt khi sd sinh ra  không nứt và tăng kn chịu lực của dầm

sinh ra  không nứt và tăng kn chịu lực của dầm

- Để hiểu rõ hơn, ta xem VD sau:,

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.2 Thực chất của BTCT DƯL (UST) (3/5)

- Ta thấy, do có DƯL  us kéo đã bị triệt tiêu hoàn toàn (DƯL HT)

Thí nghiệm uốn dầm BTCT DƯL

hoặc bị triệt tiêu một phần (DƯL KHT) TTUS ban đầu có thể được thay đổi bằng việc thay đổi lực nén trước (N) và vị trí của nó (e)  ta có thể tính toán thiết kế được kết cấu BTCT DƯL một cách hợp lý nhất 

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.2 Thực chất của BTCT DƯL (UST) (4/5)

Ư điể

Ưu điểm:

 Không nứt, tăng khả năng chống thấm;

 Cho phép sd hợp lý CT và BT CĐC  giảm kt và giá thành ck;

 Tăng độ cứng vượt nhịp lớn hơn (> 10 20 m);

 Tăng độ cứng, vượt nhịp lớn hơn (> 10 – 20 m);

 Chịu tải trọng đổi dấu (mỏi) tốt hơn;

 Tăng kn áp dụng của kết cấu BTCT lắp ghép

Nhược điểm:

 Gây us kéo ở những thớ đối diện  gây nứt trong gđ thi công nếu tt không tốt

Công nghệ tc phức tạp, k tận dụng được vl và cn địa phương

Công nghệ tc phức tạp, k tận dụng được vl và cn địa phương

1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA KẾT CẤU BTCT

1.1.2 Thực chất của BTCT DƯL (UST) (5/5)

1 2 SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU BTCT

 Tính toán theo USCP;

 Tính toán theo USCP;

 Tính toán theo LRFD.

3 Các công trình tiêu biểu ở VN và thế giới

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (1/7)

N ài iệ tí h t á để k hị đ tải t thì ó hải đ thiết

- Ngoài việc tính toán để kc chịu được tải trọng, thì nó phải được thiết

kế hợp lý về cấu tạo? Loại vl (BT và CT), hdạng, kt, cách bố trí ct, lkết, khả năng thi công, giải pháp bảo vệ, v.v

- Loại vật liệu: cđ càng cao, kt ck càng nhỏ Tuy nhiên cần chú ý đến g g y ýnguồn vl sẵn có trên tt, của cđt, công nghệ tc và các tc hiện hành

- Hình dạng: phụ thuộc vào loại tải trọng td Tuy nhiên cần đg dễ tc

- Hình dạng: phụ thuộc vào loại tải trọng td Tuy nhiên, cần đg, dễ tc

- Kích thước: phụ thuộc vào độ lớn tải trọng td Tuy nhiên, cần chú ý

đến tính thẩm mỹ, dễ thi công

- Liên kết: như liên kết các thanh cốt thép để tạo thành khung hay lồng

ct trước khi đổ bt là buộc hay hàn? Chuyển tiếp giữa các bộ phận kc là tròn hay vuông?  kỹ sư phải nắm được ưnđ của từng th để qđ

t ò ay uô g  ỹ sư p ả ắ được ư đ của từ g t để qđ

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (2/7)

- Khả năng thi công: hình dạng? kt? công nghệ? kỹ sư phải nắm được ưnđ của từng th cụ thể để qđịnh

ưnđ của từng th cụ thể để qđịnh

- Giải pháp bảo vệ: p p ệ cần đơn giản dễ thoát nước, tm chiều dày lớp bt g , y pbảo vệ

- Bố trí cốt thép: ct chịu lực (tt) và ct cấu tạo (kn) Ntắc bố trí?

 Với kết cấu BTCT thường:

Gồm ct chịu kéo & nén do M V & N gây ra Ngoài ra còn có ct cấu tạoGồm ct chịu kéo & nén do M, V & N gây ra Ngoài ra, còn có ct cấu tạo, phục vụ tc, ct bê mặt chịu us do co ngót, tđổi n/độ Ví dụ:

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (3/7)

Cèt thÐ d hÞ kÐ d M Cèt thÐ d hÞ kÐ d M

w c)

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

M

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (4/7)

Điển hình về bố trí cốt thép trong dầm giản đơn

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (5/7)

cèt ®ai xo¾n cèt ®ai th−êng

Bố trí cốt thép cho cột chịu nén đúng tâmp ộ ị g

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (6/7)

 Với kết ấ BTCT DƯL

 Với kết cấu BTCT DƯL:

Ngoài ct thường được bố trí theo ntắc trên, kết cấu BTCT DƯL còn có

ct CĐC được căng trước trong vùng bt sẽ chịu kéo do td của tt khi sử dụng  Nguyên tắc:

dụng  Nguyên tắc:

 Cấu kiện chịu nén đt:  ct đai Msố th, kéo cả ct dọc để chịu tải

trọng khi vc, thi công

 Cấu kiện chịu kéo đúng tâm:  ct dọc

 Cấu kiện chịu uốn, kéo nén lệch tâm  gồm cả ct dọc và đai Nó có thể thẳng, cong hoặc gãy khúc

Ví dụ:

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.1 Đặc điểm chung về cấu tạo (7/7)

d)

Sơ đồ bố trí cốt thép CĐC cho dầm giản đơn

 Cong  phức tạp, nhưng có nhiều ưu điểm?

 Tại đầu neo hoặc chỗ chuyển hướng có lực tập trung lớn  lưới thép gc hoặc các bản đệm dưới neo

 Ct DƯL có thể đặt bên trong (DƯL trong) or bên ngoài td (DƯL ngoài).

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.2 Đặc điểm chung về chế tạo (thi công) (1/6)

) Phâ l i kết ấ BTCT th h há thi ô (3 l i)

a) Phân loại kết cấu BTCT theo phương pháp thi công (3 loại)

ốToàn khối

Lắp ghép

Bán lắp ghép

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.2 Đặc điểm chung về chế tạo (thi công) (2/6)

b) Phâ l i kết ấ BTCT th TTUS khi hế t (2 l i)

b) Phân loại kết cấu BTCT theo TTUS khi chế tạo (2 loại)

 BTCT th ờ khi hế t ốt thé ở t thái khô ứ ất

 BTCT thường: khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không ứng suất Trong BT và CT chỉ có ứng khi có tải trọng tác dụng hoặc do cn, tb,

nđộ, cvị

 BTCT DƯL (ƯST): khi chế tạo, cốt thép CĐC được căng trước để tạo us nén trước cho những vùng mà sau này sẽ chịu us kéo do td củatạo us nén trước cho những vùng mà sau này sẽ chịu us kéo do td của tải trọng khi sd Us nén trước này sẽ triệt tiêu một phần hoặc toàn bộ

ké d tải t khi d â Nhờ ậ k tă k hị l à k

us kéo do tải trọng khi sd gây ra Nhờ vậy, kc tăng kn chịu lực và kn chống thấm

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.2 Đặc điểm chung về chế tạo (thi cụng) (3/6)

) Phõ l i kết ấ BTCT UST th h hỏ t ƯST (2 l i)

c) Phõn loại kết cấu BTCT UST theo phương phỏp tạo ƯST (2 loại)

B1)

Cốt thép CĐC

Bệ kéo

đặc biệt Cốt thép CĐC

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.2 Đặc điểm chung về chế tạo (thi công) (4/6)

 Phương pháp thi công kéo trước (căng trên bệ) thường không dùng neo do lực dính bám tốt giữa BT và ct CĐC Để tăng ldb, người ta

thường dùng ct CĐC dưới dạng nhiều sợi hoặc nhiều tao

 PP này thường dùng cho các ck nhỏ và vừa, có khi CT CĐC đặt

theo đường thẳng hoặc gãy khúc Nó đặc biệt hiệu quả cho các ck

giống nhau, được chế tạo hàng loạt trong nhà máy

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.2 Đặc điểm chung về chế tạo (thi công) (5/6)

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.2 Đặc điểm chung về chế tạo (thi công) (6/6)

 Phương pháp thi công kéo sau (căng trên bê tông) luôn phải dùng neo Neo có hai loại là neo chủ động và neo bị động

 PP này thường dùng cho các kết cấu lớn (như kc cầu), thi công tại chỗ Ưu điểm của pp này là ct CĐC có thể đặt theo đường công bất kỳ của ống tạo lỗ

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.3 Một số hình ảnh về kết cấu BTCT DƯL (1/2)

1.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ TẠO

1.3.3 Một số hình ảnh về kết cấu BTCT DƯL (2/2)