Bài giảng Chương 2: Kết cấu bê tông cốt thép

Nội dung của bài giảng trình bày bê tông cốt thép; ưu và nhược điểm; cường độ của bê tông; phân loại cốt thép; cốt thép dùng trong bê tông; quy định về lớp bê tông bảo vệ cốt thép; khoảng hở giữa các thanh cốt thép; sự làm việc của dầm bê tông cốt thép.

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t  ế ấ ố

thép

BTCT  là  lo i  v t  li u  ph c  h p  do  bê ạ ậ ệ ứ ợ tông và c t thép cùng ch u l c. ố ị ự

I. Bê tông c t thép ố

Khái 

ni mệ

Bê  tông  bao  g m  các  lo i  v t  li u  xây ồ ạ ậ ệ

d ng nh  c t li u l n, c t li u nh  và ự ư ố ệ ớ ố ệ ỏ

ch t k t đính t o thành.ấ ế ạ

B   tông  có  kh   năng  ch u  nén  t t  h n ệ ả ị ố ợ

ch u kéo t  8 – 15 l n. N u ch  dùng BT ị ừ ầ ế ỉ thì k t c u ch u l c nén t t nh ng ch u ế ấ ị ự ố ư ị kéo và u n kém, k t c u s  b  phá ho i. ố ế ấ ẽ ị ạ

C t thép ch u l c kéo và l c nén r t t t ố ị ự ự ấ ố

và t t h n bê tông nhi u l n.ố ơ ề ầ

Do v y k t c u BTCT là s  k t h p ậ ế ấ ự ế ợ

gi a BT và CT. Nh ng v  trí mà BT ch u ữ ữ ị ị

l c y u thì có c t thép ch u l cự ế ố ị ự

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

C t  thép  đố ược  đ t  trong  BT  nh m  làm ặ ằ tăng kh  năng ch u l c c a BT. Nh ng ả ị ự ủ ữ

v  trí mà BT ch u l c y u thì có c t thép ị ị ự ế ố

ch u l cị ự

V  trí ị

c t ố

thép 

trong 

BTCT

Bê  tông  ch u  kéo  kém  nên  c t  thép ị ố

thường  đ t    vùng  ch u  kéo  c a  k t ặ ở ị ủ ế

c u.ấ

C t thép ch u kéo, ch u nén đ u t t nên ố ị ị ề ố cũng  thường  được  đ t    vùng  k t  c u ặ ở ế ấ

ch u  nén  và  vùng  ch u  nén  c a  k t  c u ị ị ủ ế ấ

ch u u n. ị ố Sau  khi  đ ,  BT  ninh  k t  s   dính  ch t ổ ế ẽ ặ vào CT, cùng ch u l c mà không b  trị ự ị ượt 

tương đ i v i nhau. L c dính càng cao ố ớ ự thì kh  năng ch u l c càng l nả ị ự ớ

Gi a BT và CT không x y ra ph n  ng ữ ả ả ứ hóa h c. BT còn b o v  CT không b  ọ ả ệ ị xâm th c b i môi trự ở ường bên ngoài 

H  s  giãn n  vì nhi t (khi <100ệ ố ở ệ oC) c a ủ

BT và CT là tương t  nhau, nên không ự

có s  phá ho i do n i  ng su t trong BT ự ạ ộ ứ ấ   

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

BTCT  giá thành th p h n  k t c u  thép ấ ơ ế ấ

do có kh  năng s  d ng v t li u t i đ a ả ử ụ ậ ệ ạ ị

phương (Cát, s i, đá …) ỏ

u 

Ư

đi mể

Ch u  l c  t t  h n  so  v i  k t  c u  g ch ị ự ố ơ ớ ế ấ ạ

đá, k t c u g ế ấ ỗ

Có đ  b n lâu, t n ít công b o dộ ề ố ả ưỡng, 

s a ch a. Ch u l a t t h n k t c u g ử ữ ị ử ố ơ ế ấ ỗ

Tr ng  lọ ượng  b n  thân  BT  l n,  do  đó ả ớ khó làm được nh ng k t c u nh p l n.ữ ế ấ ị ớ

BTCT thường hình thành nh ng khe n a ữ ứ

do co ngót v t li u, làm gi m kh  năng ậ ệ ả ả

ch ng th m, gi m kh  năng b o v  CTố ấ ả ả ả ệ

Thi công BT ph c t p, ph i qua nhi u ứ ạ ả ề khâu, nh t là khi đúc BT toàn kh i t i ấ ố ạ

ch ỗ

D   dàng  t o  hình,  có  th   t o  đễ ạ ể ạ ược 

nh ng hình dáng ph c t p theo yêu c u ữ ứ ạ ầ thi t k ế ế

Nhượ

c 

đi mể

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

BT ch u nén r t t t nh ng ch u kéo, u n ị ấ ố ư ị ố

r t kém. Do đó khi nói t i cấ ớ ường đ  c a ộ ủ

BT là nói t i cớ ường đ  ch u nén.ộ ị

Cườn

g đ  ộ

c a ủ

Bê 

tông

Mác  bê  tông  là  ch   s   bi u  th   ch   tiêu ỉ ố ể ị ỉ

ch t lấ ượng c  b n c a BT.ơ ả ủ

Mác theo cường đ  ch u nén (M) đ n v  ộ ị ơ ị (daN/cm2 or kg/cm2 )(10daN/cm2=1Mpa). 

G m M100, M150, M200, M250, M300, ồ M350, M400, M500, M600

Mác theo kh   năng ch ng th m (T) là ả ố ấ

áp xu t l n nh t (atm) mà m u ch u ấ ớ ấ ẫ ị

được đ  nể ước không th m qua. Có các ấ mác T2, T4, T6, T8, T`0, T12

Mác theo cường đ  ch u kéo (K) có K10, ộ ị K15, K20, K25, K30, K40

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

C t thép có tính đ ng nh t cao, đàn h i, ố ồ ấ ồ

ch u  nén,  ch u  kéo  đ u  t t  và  t t  h n ị ị ề ố ố ơ BT

C t ố

thép 

dùng 

trong 

Bê 

tông

Cường đ  c a c t thép độ ủ ố ược kí hi u:ệ

Ra : C ng đ  ch u kéo c a c t thép;ườ ộ ị ủ ố

R’

a : Cường đ  ch u nén c a c t thépộ ị ủ ố

Rax : Cường đ  ch u kéo c a CT khi tính ộ ị ủ toán BTCT ch u l c c tị ự ắ

C t thép dùng trong xây d ng thố ự ường là  thép s i, có đợ ường kính nh  ư ϕ4, ϕ6, ϕ8  (D ng cu n s i dài tròn tr n); ạ ộ ợ ơ ϕ10, 12, 

14, 16, 18, 20, 22, 24 … . d ng cây dài ạ 11,7m/cây, có gân

Đ   c ng:  Có  c t  thép  m m  là  lo i  có ộ ứ ố ề ạ

th  u n để ố ược là thép tròn có ϕ <40;

C t thép c ng là không u n đố ứ ố ượ ϕ>40c 

Phân 

lo i ạ

c t ố

thép C ng đ : ườ ộ

C t thép thố ường có Ra ≤60KN/cm2; 

C t  thép  cố ường  đ   cao  có  Rộ a 

>60KN/cm2

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

Móc  neo:  Khi  thi  công,  thép  c n  ph i ầ ả

u n móc neo đ  tránh b  trố ể ị ượt trong bê  tông

U n  th   công:  móc  neo  dài  6,25d;  u n ố ủ ố

b ng máy: dài 3,25dằ

Neo, 

u n, ố

n i ố

c t ố

thép

U n c t thép ố ố : Đ  c t thép đ  kh  năng ể ố ủ ả

ch u  l c  t i  nh ng  đi m  u n,  bán  kính ị ự ạ ữ ể ố cong t i nh ng đi m c n u n r ≥10dạ ữ ể ầ ố

N i  c t  thép ố ố :  Thép  không  đ   dài  thì ủ

ph i n i b ng cách:ả ố ằ

­  N i  hàn ố :  có  th   hàn  ch ng  lên  nhau ể ồ

ho c hàn trong t m lót hình lòng máng.ặ ấ

­  N i  bu c ố ộ :  Đ t  2  đ u  thép  ch ng  lên ặ ầ ồ nhau  r i  dùng  s i  thép  nh   c t  l i. ồ ợ ỏ ộ ạ Không dùng khi thép có ϕ>32 và khi c t ố thép ch u kéo đúng tâm.ị

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

C t thép ph i n m trong bê tông (không ố ả ằ

được h  ra ngoài). L p BT b o v  tính ở ớ ả ệ

t   mép  ngoài  c a  c u  ki n  đ n  mép ừ ủ ấ ệ ế ngoài c a c t thép.ủ ố

Quy 

đ nh ị

v  ề

l p bê ớ

tông 

b o ả

v  c t ệ ố

thép

Chi u dày Cề b c a l p BT b o v :ủ ớ ả ệ

­Cb ≥10mm v i b n dày <100mmớ ả

­Cb ≥15mm  v i b n  dày  >100mm  ho c ớ ả ặ

c t, d m có ti t di n < 250mm.ộ ầ ế ệ

­Cb  ≥20mm  v i  c t,  d m,  sàn  có  ti t ớ ộ ầ ế

di n ≥ 250mm.  ệ

Giúp cho c t thép ố không  b   xâm ị

th c  do  môi ự

trường  bên  ngoài

L p  BT  b o  v   cho  c t  đai,  c t  phân ớ ả ệ ố ố

b ,  c t  c u  t o  ≥  dố ố ấ ạ c tố  thép  và  ≥  10  khi  chi u cao ti t di n <250mm, và ≥ 15mm ề ế ệ khi chi u cao ti t di n >250mm.ề ế ệ

Ch ươ ng 2: K t c u bê tông c t thép ế ấ ố

Xung  quanh  thanh  thép  ph i  có ả

m t  l p  BT  đ   dày  đ   đ m  b o ộ ớ ủ ể ả ả

s  truy n l c qua l i gi a các l p ự ề ự ạ ữ ớ

BT,  và  đ   bê  tông  có  đ   kho ng ể ủ ả

h   đ   chèn  l p  đ y  vào  gi a ở ể ấ ầ ữ

nh ng thanh thépữ

Kho ng ả

h  gi a ở ữ

các thanh 

c t thépố

Khi  đúc  BT  to n  kh i ả ố theo  phương  đ ng ứ kho ng  h   gi a  các ả ở ữ thanh thép e ≥ 50mm

Khi  đúc  BT  to n  kh i ả ố theo  phương  ngang  kho ng  h   c a  các ả ở ủ thanh thép đ t trên e’ ≥ ặ 30mm và e’>d;

Gi a các thanh thép đ t ữ ặ

dưới e ≥ 25mm và e >d

Ch ươ ng 2: D m bê tông c t thép ầ ố

D m  là  k t  c u  ch u  u n  có  kích ầ ế ấ ị ố

thước  ti t  di n  ngang  khá  nh   so ế ệ ỏ

v i  chi u  dài  c a  nó.  Ti t  di n ớ ề ủ ế ệ ngang  có  th     d ng  hình  ch  ể ở ạ ữ

nh t, ch  T, ch  I, hình h p, hình ậ ữ ữ ộ thang

 Khái 

ni mệ

C t thép trong d m g m: C t d c ch u l c; ố ầ ồ ố ọ ị ự

c t d c c u t o; c t đai; c t xiên. ố ọ ấ ạ ố ố

Ch ươ ng 2: D m bê tông c t thép ầ ố

C t thép d c ch u l c đ t theo tính toán đ  ố ọ ị ự ặ ể

ch u l c, thị ự ường là thép có d = 10 – 40mm. 

C t  đai  thố ường  dùng  thép  ϕ6,  ϕ8  ch u  l c ị ự

c t, đắ ược bu c v i c t d c. ộ ớ ố ọ

C t thép d c c u t o dùng làm giá đ  gi  ố ọ ấ ạ ể ữ cho  c t  đai  và  ch u  l c  khi  bê  tông  b   co ố ị ự ị ngót; hd mầ  <700 c t c u t o đ t   góc; hố ấ ạ ặ ở d mầ  

>700 c t c u t o đ t   m t bên c a chi u ố ấ ạ ặ ở ặ ủ ề cao  d m;  Thép  c u  t o  thầ ấ ạ ường  có ϕ = 10­ 12mm

C t  xiên  đ t  nghiêng  đ   ch u  l c  c t,  do ố ặ ể ị ự ắ

m t đo n thép u n xiên lên mà thành. Tùy ộ ạ ố theo d m mà góc u n xiên có th  là 30, 45, ầ ố ể

60o 

S  làm vi c c a d m bê tông c t  ự ệ ủ ầ ố

thép

Quan sát s  làm vi c c a d m BTCT t  lúc ự ệ ủ ầ ừ

m i gia t i t i khi b  phá ho i, nh  sau: ớ ả ớ ị ạ ư

­ Khi  t i  tr ng  còn  nh ,  d m  b n  v ng, ả ọ ỏ ầ ề ữ

nguyên v n. ẹ

­ Ti p t c tăng t i tr ng thì v ng ch u kéo ế ụ ả ọ ủ ị

c a  d m  s   xu t  hi n  các  v t  n t;  t i ủ ầ ẽ ấ ệ ế ứ ạ

gi a d m, mô men l n nh t thì v t n c ữ ầ ớ ấ ế ứ

th ng góc; t i 2 đ u d m ch  có l c c t ẳ ạ ầ ầ ỗ ự ắ

l n s  xu t hi n v t n t nghiêng. ớ ẽ ấ ệ ế ứ

­ Khi d m đã có v t n t, n u ti p t c gia ầ ế ứ ế ế ụ

t i thêm, v t n t ngày càng m  r ng và ả ế ứ ở ộ

d m b  phái ho i. ầ ị ạ

Tr ng thái  ng xu t và bi n d ng  ạ ứ ấ ế ạ

c a ti t di n th ng góc d m BTCT ủ ế ệ ẳ ầ

Giai  đo n  I:  Khi  mô  men  còn  bé  (t i  tr ng ạ ả ọ

nh ) ỏ

Khi mô men còn bé, có 

th   xem  nh   v t  li u ể ư ậ ệ làm vi c đàn h i, quan ệ ồ

h   ng  xu t  và  bi n ệ ứ ấ ế

d ng  là  đạ ường  th ng, ẳ

s   đ   ng  xu t  pháp ơ ồ ứ ấ hình tam giác 

Khi  mô  men  tăng  lên, 

bi n  d ng  d o  trong ế ạ ẻ

BT  phát  tri n,  s   đ  ể ơ ồ

ng  pháp  có  d ng 

đường  cong.  Lúc  s p ắ

n t  ng xu t kéo trong ứ ứ ấ

BT đ t t i gi i h n Rạ ớ ớ ạ k 

Tr ng thái  ng xu t và bi n d ng  ạ ứ ấ ế ạ

c a ti t di n th ng góc d m BTCT ủ ế ệ ẳ ầ

Giai đo n II: Khi mô men tăng lên ạ

Mi n  bê  tông  ch u  kéo ề ị

s   n t,  khe  n t  phát ẽ ứ ứ tri n d n lên phía trên. ể ầ

T i khe n t toàn b  l c ạ ứ ộ ự kéo s  do c t thép ch u ẽ ố ị (do  BT  đã  n t).  N u ứ ế

c t  thép  nhi u  thì  ng ố ề ứ

xu t ấ ơa<Ra  (gi i  h n ớ ạ

ch y)ả

N u  lế ượng  c t  thép ố

ch u  kéo  không  nhi u ị ề

l m thì  ng xu t trong ắ ứ ấ

c t  thép  ch u  kéo  s  ố ị ẽ

đ t  t i  gi i  h n  ch y ạ ớ ớ ạ ả

ơa = Ra

Tr ng thái  ng xu t và bi n d ng  ạ ứ ấ ế ạ

c a ti t di n th ng góc d m BTCT ủ ế ệ ẳ ầ

Giai  đo n  III:  Mô  men  tăng  ti p  d m  b   phá ạ ế ầ ị

ho i ạ

Khi  mô  men  ti p  t c ế ụ tăng,  BT  t i  vùng  ch u ạ ị nén và c t thép   vùng ố ở

ch u  nén  làm  vi c  h t ị ệ ế

kh   năng,  d m  b   phá ả ầ ị

ho iạ

Trường  h p  c t  thép ợ ố

đ t ít, thép b  ch y d o ặ ị ả ẻ

r i m i b  phá ho i nên ồ ớ ị ạ

hi n  tệ ượng  x y  ra  t  ả ừ

t   Trừ ước  khi  d m  b  ầ ị

phá  ho i  có  bi n  d ng ạ ế ạ

l n,  g i  là  bi n  d ng ớ ọ ế ạ

d o ẻ

B  trí c t đ n trong d m BTCT ti t  ố ố ơ ầ ế

di n ch  nh t ệ ữ ậ

Khi tính toán gi  thi t:ả ế

­T i  vùng  BT  ch u  nén,  ng  xu t  trong  BT ạ ị ứ ấ

b ng nhau và đ t Rằ ạ n. Bê tông đ  kh  năng ch u ủ ả ị

l c nén.ự

­T i vùng ch u kéo coi BT không làm vi c, c t ạ ị ệ ố thép  (Fa)  trong vùng ch u  kéo  ch u  toàn  b   l c ị ị ộ ự kéo.  ng xu t gi i h n đ t cỨ ấ ớ ạ ạ ường đ  ch u kéo ọ ị

Ra

B  trí c t kép trong d m BTCT ti t  ố ố ầ ế

di n ch  nh t ệ ữ ậ

Đi u ki n:ề ệ

­BT mi n ch u nén không đ  s c ch u l c, ph i ề ị ủ ứ ị ự ả tăng cường c t thép.ố

­Kh  năng ch u nén t i vùng ch u nén = Rả ị ạ ị n BT +  R’a.(ch u nén c a c t thép)ị ủ ố

­T i vùng ch u kéo coi BT không làm vi c, c t ạ ị ệ ố thép  (Fa)  trong vùng ch u  kéo  ch u  toàn  b   l c ị ị ộ ự kéo. Đ t cạ ường đ  ch u kéo Rộ ị a

B  trí c t thép ch u l c c t trên m t  ố ố ị ự ắ ặ

ph ng nghiêng ẳ

Trong d m BTCT các lo i c t thép có kh  năng ầ ạ ố ả

ch ng l c c t là c t xiên và c t đai.ố ự ắ ố ố

­ Khi l c c t r t nh , ngay b n thân bê tông ự ắ ấ ỏ ả

cũng  đ   s c  ch u  l c  c t  thì  c t  đai  ch  ủ ứ ị ự ắ ố ỉ mang tính ch t c u t o.ấ ấ ạ

­ Khi l c c t   m c trung bình mà kh  năng ự ắ ở ứ ả

c t  đai  có  th   ch u  đố ể ị ược,  thì  người  ta  s  ẽ

đ t c t đai t i vùng ch u c t dày thêm, mà ặ ố ạ ị ắ không c n đ t c t xiênầ ặ ố

­ Khi  l c  c t  l n  thì  ng i  ta  s   đ t  c t ự ắ ớ ườ ẽ ặ ố

xiên có ti t di n phù h p + c t đai c u t o ế ệ ợ ố ấ ạ

đ  ch ng l c c t.ể ố ự ắ