Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép (NXB xây dựng 2011) nguyễn đình cống, 241 trang

Cốt thép có thể uốn được d o đó có thế đê thắng hoặc uốn cong theo hình dáng của khuôn.. Thiết k ế kết cấu hoặc cấu kiện là nhằm chọn vật liệu mác bêtông, loại cốt thép x á c địn h hình

L Ờ I G I Ớ I T H I Ê U

M ô n học kết c ấ u b ẽtô n g cốt thép là m ộ t tro n g n h ữ n g m ô n học c h u y ê n n g à n h

q u a n trọ n g đ ôi với m ọ i tr ìn h độ củ a người là m x â y dự ng.

Đ ả y là g iá o tr in h k ết cấ u bêtông cốt thép d ũ n g cho tr in h đ ộ cao đ ă n g , theo

đ ề cư ơ n g m ô n học đ ã được B ộ X â y d ự n g x é t d u yệt N ộ i d u n g g iá o tr in h hao

g ồ m m ộ t sô'vâ n đ ề cơ bả n về lý th u y ế t tín h toán và hư ớ n g d â n th ự c h à n h các loại kết cấu th ư ờ n g g ậ p tro n g các công tr in h xâ y d ự n g d â n d ụ n g v à công nghiệp.

G iáo tr in h do G S T S N g u y ễ n Đ ìn h C ống ch ủ b iên với s ự th a m g ia của

T h ạ c s ĩ T ạ T h a n h V ă n và T h ạ c s ĩ N g u y ễ n N gọ c T h ứ c là g iả n g v iê n trư ờ n g Cao đ ắrtg X â y d ự n g s ố 1.

Đê học tập và thực h à n h tốt m ô n học kết cấu hêtông cốt thép, các s in h viên Cần:

- Có n h ữ n g h iế u hiết cơ b ả n về các m ô n cơ sở có liê n q u a n n h ư sứ c bền v ậ t liệu , cơ học k ế t c ấ u , v ậ t liệu x ả y d ự n g

- N ắ m được n h ữ n g v ấ n đ ề cơ b ả n vê th ự c n g h iệ m , về lý th u y ế t tín h to á n và

cấ u tạo củ a b êtô n g cốt thép.

- H ọc tậ p tro n g th ự c tê b ằ n g n h iề u cách n h ư th a m q u a n , k h ả o s á t các k ế t

cấu đã và đang được xây dựng, xem xét cấu tạo và cách thi cổng các hệ cốt

th é p tro n g kết cấu, tim h iế u các b ầ n vẽ th iế t kế

- T r ìn cơ sở các h iế u biết về lý th u y ế t và th ự c t ế c ầ n b iết th ự c h à n h từ đ ơ n

g iả n đ ế n p h ứ c tạp, từ c h ỗ biết cách là m đ ến ch ỗ v ậ n d ụ n g t h à n h th ạ o các côn g

th ứ c , các tiê u c h u ã n đê th iế t k ế kế t cấu.

Đê n â n g cao n ă n g lực, s in h viên còn có th ê th a m g ia vào việc th iế t kê và th i công các cô n g tr in h th ự c , th a m g ia n g h iê n cứ u k h o a học, tự học và n g h iê n cứ a các c h u y ê n đ ề n â n g cao.

G iáo tr in h kết cấu b êtô n g cốt th ép s ử d ụ n g cho hệ cao đ ắ n g x ă y d ự n g được

b iê n so ạ n lầ n đ ầ u , ch ắ c r ằ n g chư a được h o à n c h ín h và k h ó tr á n h k h ỏ i th iế u sót M o n g b ạ n đọc n h ậ n xét, g óp ý p h ê b in h đê n h ữ n g lầ n b iê n so ạ n s a u được

h o à n c h ín h hơn.

C á c t á c g i ả

Bêtỗng cốt thép là vật liệu được dùng rất p h ố hiến trong mọi ngành xây dựng.

BTCT được dùng rộng rãi trong mọi ngành xây dựng Trong kết cấu nhà B T C T được

d ù n g làm m ó n g , cột, tường, dầm , sàn, m ái, cầu thang T rong xây dựng g ia o th ô n g và thuý lợi BTC T đươc dùng làm cáu, cống, mặt đường, mặt sàn bay, bên c án g , đ ậ p ngăn nước, kênh m áng, tường chán đất, nhà m á y thuỷ điện v.v B TC T còn được d ù n g đ ể làm

n h i ề u loại kết cấu đặc hiệt, c h u y ê n d ù n g n h ư bê nước, ố n g khó i, cột đ iệ n , xi l ô, c ô n g SƯ

vó bọc nh à m áv điện nguvên tử, giàn khoan dầu ngoài biến v.v

BTCT được dùng lộng rãi nhờ vào hai ưu điếm cơ hán sau:

1 Có thế tạo được các hình dáng kết cấu khác nhau một c ác h linh hoạt d ự a vào việc

bê tỏng khi mới trộn ở thê nhão có thê đổ vào khuôn dễ dàng C ần làm kết cấu có hình

dá n g n h ư thê nào, chi việc làm ra khuôn như thế Cốt thép có thể uốn được d o đó có thế

đê thắng hoặc uốn cong theo hình dáng của khuôn

2 B TC T là loại vật liệu có độ bền chắc khá cao, có thế chịu được các tái trọng lớn, sử

dụ ng được lâu dài mà ít cần phải IU bổ, sửa chữa

BTCT đ ã từng là vật liệu xây dựng chứ yếu của thế kỷ XX và c h ắc rằng nó vẫn g iữ được vai trò của mình trong tương lai

1 2 S ơ L Ư Ợ C L Ị C H s ử P H Á T T R I E N

BTCT được sáng c h ế lần đầu tiên ở Pháp vào năm 1850 sau đ ó phát triển ra c á c nước Đức, M ỹ rồi dần dần lan truyền ra khắp thế giới Có thể d iêm qu a sự phát triển củ a BTCT q u a các thời kỳ như sau:

Thời kỳ đầu (khoảng 1850-1880) là thời kỳ sáng c hế sơ khai, các nhà s á n g c h ế đư a ra

m ộ t số kiếu dáng kết cấu, xây dựng một số công trình thí điếm , việc đặt cốt thép chủ yếu

d ự a v à o c ả m t í n h v à k i n h n g h i ệ m , c h ư a c ó ]ý t h u y ế t t í n h t o á n

Thời kỳ bắt đ ầ u n ghiên cứu (khoáng 1880 - 1930) Lúc này đã có những nghiên cứu

k h o a học về sự làm việc chung giữa bê tông và cố t thép, n ghiên cứu sự ứng xử c ủa BTC T khi chịu các tác đ ộ n g k h á c nhau, nghiến cứu lý thuyết để lập ra các cô n g thức tính toán,

b iên soạn các tiêu c h u ẩ n thiết kế

Thời kỳ phát triển m ạ n h m ẽ cả về lý thuyết cũ n g n h ư về thực tế x â y dựng bầníĩ BTC T

là vào k h o ả n g từ 1930 trở đi Thời kỳ này nhân loại đã tích luỹ được nhiều két quá

n gh iên cứu và kinh ngh iệm xây dựng thực tế, đ ã sáng tạo ra nhiều phương p h á p lính toán, nhiều lý thuyết khác nhau, đã xây dựng được n hiều c ô n g trình to lớn

Thời kỳ hiện tại, sự phát triển BTCT đang vươn tới đ ỉn h cao c ù n g với việc sàn xiiât ra các vật liệu chất lượng cao (bê tông mác cao, thép cườn g độ cao), việc tạo ra và d ù n g các cô n g nghệ hiện đại, việc nghiên cứu đi sâu vào bản chất cấu tạo và sự làm việc củ a

B TC T đ ể hoàn ch ỉn h lý thuyết và phương pháp thiết kế, việc sử d ụ n g tin học trong thiết

k ế v.v Nói c h u n g về lý thuyết khoa học cũng n h ư về thực tế xây d ự n g BTCT vần đang trên đà phát triển m ạ n h mẽ

1 3 K H O A H O C V Ể B Ê T Ô N G C Ố T T H É P

K h o a học về B TC T là m ôt khoa học kết hợp n gh iên cứu thực n g h iê m với n ghiên cứu

lý thuyết

V ề thực nghiệm , trước hết là các nghiên cứu, thí n g h iệ m để p hát h iệ n và xác định tính

n ă n g cơ lý cửa vật liệu, sự làm việc chung giữa cốt thép và bê tông, n g h iê n cứu cách ứng

x ử c ủ a c á c l o ạ i k ế t c ấ u k h i c h ị u c á c l ực k h á c n h a u T ừ k ế t q u ả t h ự c n g h i ệ m c ắ c n h à

n g h iê n cứu thu th ậ p số liệu, để xuất các giả thiết, xây dựng các lý thuyết tính to.ín

T ron g nhiều trường hợp người ta dã xử lý trực tiếp c á c kết q u ả thực nghiệm để ra c ác

c ô n g thức, đó là n h ữ n g c ô n g thức thực nghiệm

V ề lý thuyết, m ô n BTCT k ế thừa và phát triển n h ữ n g n g u y ê n lý, q u y luật c ơ bản của

cơ học vật rắn biến dạng, d ù ng công cụ toán học đê’ thiết lập các phương trình, chứng

m in h các c ông thức nhằm xác định ứng suất, biến d ạ n g , khả nă n g chịu lực của BT<rT hoặc các thông số cần thiết của tiết diện v.v

Đ ê đúc rút được các n guyên tắc thiết k ế và xây d ự n g c ô n g trình BTCT, ngoài các

n g h iê n cứu thực n g h iệ m và lý thuyết như đã nêu, người ta còn clnì trọng k háo sát va thu thập kinh ng hiệm từ thực tế thi công và sử dụng các c ô n g trình, phân tích các sự c ố hư

- L ắ p d ự n g c ố t th é p vào khu ôn , cô đ ịnh vị trí.

' T r ộ n , đ ổ bê tô n g , đ ầ m chắc và dưỡng h ộ b ê tông

- K h i bê tô n g đ ã k h ô c ứ n s , đ ủ cường đ ộ thì tháo k h u ô n và là m c á c việc tiế p th e o (h o à n thiện)

Thi công kết cấu BTCT có thê theo một trong ba hình thức: đổ bê tông tại chỗ, ỉắp

g h é p , n ử a lắ p ghép

1.4.1 Đ ổ b ê tô n g tạ i c h ỗ

T iế n h à n h g h é p k h u ô n tại vị trí thiết k ế c ủ a kết cấu Sau k hi đ ổ bê tô n g và th á o d ỡ

k h u ô n thì kết c ấu đ ư ợ c thi c ô n g x o n g và ở y ê n tại chỗ V ới c á c h thi c ô n g n à y c á c b ộ

ph ậ n c ủ a k ết c ấu th ư ờ n g được đổ bê tông liền k h ố i với n h a u vì v ậ y k ế t c ấ u đ ư ợ c gọị ià

c ô n g trường

T hi c ô n g lắp g h é p là m ột hình thức còng nghiệp hoá xây d ự n g n h ằ m đ ẩy n h an h tiến

đ ộ t h i c ô n g Ư u đ i ể m Cữ b ả n c ủ a p h ư ơ n g p h á p l ắ p g h é p l à c ó t h ể t h i c ô n g h à n g l o ạ t m ộ t

c á c h n h a n h c h ó n g , ít sử d ụ n g g iàn giáo, ván k h u ô n , nhượ c đ iể m là đ ộ c ứ n g tổ n g thể c ủ a

c ô n g trình k h ô n g c a o bằ n g kết cấu toàn khối

K ết c ấu lắp g h é p c ò n được gọi là kết cấu tiền c h ế (chế tạo sẵn từ trước)

1.4.3 T h ỉ c ô n g n ử a lá p g h é p

K ế t cấu đượ c c h ia làm hai p hần , m ộ t ph ần được c h ế tạo s ẩn , thi c ô n g b ằ n g lắ p g h é p ,

p h ầ n c ò n lại được đ ổ bê tông tại chỗ D ù n g c á c h thi c ô n g n à y là n h ằ m p h á t h u y ưu đ iể m

và hạn c h ế n h ư ợ c đ iể m củ a từng phư ơ n g p h á p trên

c) Sàn nửa lắp ghcp: C h ế tạo ra các dầm kích thước bé CD, đ e m láp g h é p các đầm đó

kê lên tường, d ù n g các táng rỗng, nhẹ (D đặt vào giữa c á c dầm Đ ố m ộ t lóp bê tông tại

ch ỗ ® đê liên kết c ác d ầ m và các táng rỗng lại với nhau (hình 1 lb)

(D Táng rồng |-(3 )L ớ p BT đổ tại chỗ

b) Hình 1.1 Pítiien và sừn nửa lắp ạ/lép

c h u ẩn riêng phù hợp với hoàn cánh thực tế c ủ a mình

Với kết cấu BTCT c ó các loại tiêu chuẩn về vật liệu, vể thiết kế, thi c ông, ng hiệm thu

và về sán phám đúc sẩn N goài ra còn có thê có nhiều tiêu chuẩn riêng ứng với từng loại côn g trình hoặc từng loại cô n g việc

T iê u c h u ẩ n c ủ a V iệ t N a m liên quan đến B TC T có k h á n h iề u , có thế kể ra m ột số

n h ư s a u :

T C V N 6025 Bẽ tô n g - phân mác theo cường độ nén

T C V N 3118 Bê tô ng n ặ n g - phương pháp xác định cường độ nén

T C V N 1651 T h é p c ố t bê tông cán nóng

T C V N 6285 T hép cốt bê tông - thép thanh vằn

T C V N 5574 Tiêu c h u ẩn thiết kế kết cấu bê tông và B TC T

T C V N 4116 Tiêu chu ẩn thiết kế kết cấu bê tông và BTCT tlìùy c ông

T C X D 198 N hà c a o tầng, thiết k ế kết cấu B TC T to à n khối

T C V N 5572 Bàn vẽ thi công kết cấu BTCT

T C V N 4612 Ký h iệu quy ước và thế hiện bản vẽ kết cấu BTCT

T C V N 6048 Bán vẽ nh à và công trình xây dựng - ký hiệu cho cốt th é p bêtông

TCV N 4453 Q uy phạm thi công và nghiệm thu kết cấu bêtông và BTCT toàn k h ô i

TCVN 5724 Đ iề u kiện kỹ thuật tối thiêu đ ể thi còng và n g h iệ m thu kết cấu bêiỏng

và BTCT

Ký hiệu tiêu c h u án thường gồm có phần chữ và hai con số, Con s ố đầu đi liền sau chữ

T C V N hoặc T C X D là ký hiệu riêng cho từng tiêu chuẩn, con s ố nằv thườ ng được giữ

ng uyên trong thời gian dài, con số thứ hai là năm ban hành tiêu chuẩn T ro n g các trích dẫn trên đ ây chưa ghi con số thứ hai này Khi ghi đầy đủ, ký hiệ u tiêu c h u ẩ n g ổ m hai con số, thí du T C V N 5574 - 1991, TCV N 6284 - 1997

Các tiêu c h u ẩn thường xuyên được bổ sung và đổi mới đê th e o kịp với sự phát triển

c ủ a khoa học và c ô n g nghệ và cũng như để hội nhập với các nước trong khu vực và trên

th ế giới

Bê tông có thê được phân loại theo nhiều cách:

a) T h e o cấu trúc có thê phân thành: bètônq đặc chắc (b êtô ng thông thường), bêtòng

có lỗ rỗng ít cát hoặc k h ôn g d ù n g cát, bẽtôns tố ong, b ê tô n g xốp

b) T h e o trọng lượng riêng Y có ihc phàn thành: b êtô ng đặc biệt n ă n g Y > 2 5 kN /m \

bê tô n g nặng y = 18 - 2 5 k N / n r \ bêiông nhẹ y < 18 k N /m '\

c) T h e o chất kết dính, bêtông d ù n g xi m ăng, bêtông d ùn g chất dẻo, bêtô ng d ùn g

t h ạ c h c a o

(J) T h eo phạm vi sử dụng: bêtòng làm kết cấu chịu lực, bêtông các h nhiệt, bctônc»

ch ố n g xâm thực, bêtông trương nỏ

e) T h e o thành p h ầ n cốt liệu: bètòiiíỊ thông thường, b ê tô n g cốt liệu bé, b ê tô n g c hèn

b ê tô n e khô cứng cường đ ộ c ú a nó tăníĩ lên, ban đầu tăng nhanh, sau tăng ch ậm dần

T rong điểu kiện bình thường, với bêtông d ù ng xi m ă n g Poóc lăng thì đến 28 ngày

bê tô n g dạt được cường độ cơ bản Sau 28 ngày tuy cường đ ộ còn tiếp tục lăng nhưne tốc

độ tăng kh ông đ á n g kể

Đ ối với b êtông cần xác đ ịn h hai loại cường đ ộ cơ bản là cường độ chịu nén và cường

độ chịu kéo

P h ư ơ n g p h á p trực tiếp dế xác địn h c ư ờ n g đ ộ b é tô n g là thí n g h iệ m p h á h o ại cá c m ẫ u ihir T ừ k ế t q u ả thí n g h iệ m tìm ra cư ờ n g độ.

Đ ê tìm c ư ờ n g đ ộ ch ịu nén R người ta d ù n g b ê tỏ n g đ ú c th à n h c á c m ẫ u k hối v u ô n g

7ZZZ22ZZA

ƯZZZZZZZ1

H ình 2.1 Thi nghiệt)! 1 1 1 ( 1 1 1 c h iu n én vù c h ịu k é o b ằ n g b ê tô in Ị

Đ ổ tìm c ư ờ n g đ ộ c h ịu kéo R K người la c ó thể làm m ẫ u c h ịu k é o , c ũ n g c ó th ể làm m ẫ u

c h ịu u ố n h o ặ c m ẫ u ch iu nén chc C ư ờ n g đ ộ ch ịu k é o c ủ a b ê tỏ n g ch í b ằ n g k h o á n g

— _Ị c ư ờ n g d ô chiu nén.

10 20

C ũ n g c ó thê xác đ ịn h cư ờ n g dò b ê tó n g bằn g c á c p h ư ơ n g p h á p g iá n tiếp k h ô n g phá

ho ại m ẫ u n h ư d ù n g siêu âm , (đo tốc đ ộ siêu âm tru y ề n q u a b ê tô n g từ đ ó su y ra cư ờ n g

đ ộ ) h o ặ c d ù n g s ú n g bắn bi (đo vết lõm c ủ a viên bi b ắn lên b c tô n g s u y ra c ư ờ n g đ ộ ) v.v

2 2 3 Đ o n vị c ư ờ n g đ ộ

T ro n lĩ h ệ đ o Iườnẹ h ợ p p h áp SI đ o n vị cu a lực p là N iu tơ n (N ), đ ơ n vị d iệ n tích A là

m m vậy d ơ n vị c ủ a cư ừ nq đ ộ là N./mm2 Đ ơ n vị n ày cò n c ó tên là M ê g a P a sc a n , ký h iệu

là M Pa.

Bê tô n g n ă n g th ô n g th ư ờ n c có R = 10 -ỉ-40 M Pa

Bê tô n g c ó R > 4 0 M P a là loại c ư ờ n ẹ đ ộ cao.

Trong nhiều tài liệu cũ và h iệ n hành người ta còn d ù n g đơn vị kỹ thuật k G /c m 2 đế xác

đ ịn h cường độ Ký hiệu kG ở dày là kilôgam lực, 1 kG = 9,8 IN

Đc đối giữa hai đơn vị có thế dùne gần đ ú ng 1 M Pa = 10 k G /c m :

Cấu trúc, mức độ đặc chắc cua bêtông do chất lượng thi công quyết định m à chú yếu

là việc trộn, đ ầ m c h ắc và d ư ỡ n g hộ vữa bêtông

2.2.5 S ự thay đơi cư ờ n g độ theo thòi gian

Với bêtông được thi công và dưỡng hộ trong đ iều 'k iện bình thường thì cường độ của

nó được tàng theo thời gian như đồ thị trên hình 2.2.

Sư tăng cường đ ộ củ a bêtông dùng xi m ăng Poóclăng, khô cứng trong điều kiện bình

thường có thê được biếu diễn băng cóng thức thực nghiệm của Skram taep

Công thức (2-2) dùng được khi t = 7 -ỉ- 300 ngày

Đế làm tăng nhanh cường dò bêtông trong thời gian vài ngày đầu người ta có thê dùng phụ gia tăng nhanh cường đọ hoặc dùng cách dưỡng hộ đặc biệt bằng hơi nước nóng Tuy vậy bêtông này sẽ giòn hơn và cường độ cuối cùng sẽ thấp hơn so với bẽtông được dưỡng hộ thông thường (hình 2.3).

Hỉnh 2.3 Dồ thị t ủ n ị’ cirờniỊ độ của hai loại hêíổiiịỊ

1 Bê tôní> dược dưỡnq hộ hình thường;

2 BêtôiiỊị dược hấp hơi nước nón í!

Bêtỏng là vật liệu k h ô n g đ ồ n g chất T ừ m ột loại bêtông đ ú c ra nhiều m ẫ u thử, cư ờ n g độ các mầu là khác nhau V í dụ thí nghiệm n m ẫu có cư ờng đ ộ c ủ a các mẫu là Rị, Ro, R n

Cường độ tru n g b ìn h là R lb.

2.2.6 C ư ờ n g độ đ ặc trưng của mảu thử

trong đó: otđ - hệ s ố đ ồ n g chất của bêtông.

Đ ể xác đ ịn h hệ s ố a d cần tiến hành tính toán th ố n g kê x á c suất kết q u ả c ủ a n h iề u m ẫ u thử T ê u c h u ẩ n T C V N 6025 - 1995 quy định xác su ất bảo đ ảm đ ể x á c đ ịn h R c là 9 5 %

Đ iể u (ló có n g h ĩa là tru n g bình khi thí ng h iệm 100 m ẫu thì 95 m ẫu có cư ờ n g đ ộ k h ô n g thấp hyn R c.

Gic trị c ủ a h ệ s ố a tl phụ thuộc vào chất lượng thi cồ n g , thường th ay đ ổ i tro n g k h o ả n g 0,65+0,8 V ới b ẽ tô n g được c h ế tạo trong điều k iện c ô n g nghệ ổn đ ịn h , c ó k iể m tra chặt chẽ vé th à n h p h ần và chất lượng thì có thể lấy a đ = 0,78.

2.3 MÁC BÊTÔNG

C hít lư ợ n g của b ê tô n g được căn cứ chủ yếu vào cư ờng đ ộ ch ịu nén D ự a vào đ ó người

ta đ ịm ra m á c (h o ặ c c ấ p cường đô) cùa bêtông T iêu c h u ẩ n T C V N cũ và m ới về m ác

b ètô rụ là có k h ác n h au H iện nay Tiêu chuẩn m ới đ ã có h iệu lực n h ư n g n h iề u người vẫn

qu en Jùng tiêu c h u ẩ n cũ nên ở đây trình bày theo cả hai cách.

2.5.1 M á c b ê t ô n g th e o tiê u c h u ẩ n T C V N cũ

ThỉO T C V N 5 5 7 4 -1 9 9 1 thì m á c bêtông là con s ố lấy b ằ n g cư ờ n g đ ộ c h ịu n én trung

b ình của c á c m ẫ u th ử (R lb) tính theo đơn vị k G /c m 2 M ẫu thử là m ẫ u k hối v u ô n g cạnh

I 5 0 m n có tuổi 28 n g ày , được dưỡng hộ và thí n g h iệ m trong điều k iệ n tiêu c h u ẩ n

Bê ô n g n ặ n g có c á c m ác sau: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 5 0 0 , 600.

2.:.2 M á c b ê t ô n g th e o tiê u c h u ẩ n T C V N m ới

Ticu c h u ẩ n T C V N 6 0 2 5 -1 9 9 5 đã thay đổi địn h n g h ĩa m ác b ê tô n g đ ể hội n h ậ p với

q u ố c ế.

'H e o T C V N 6 0 2 5 -1 9 9 5 thì m ác của b ẽtô n g là con số lấy b ằn g c ư ờ n g đ ộ đ ặ c trưng

c ủ a n ẫ u thử (R t.) tín h theo đơn vị MPa M ẫu th ử là m ẫ u khối v uông c ạ n h 1 5 0 m m có tuổi

28 ngày

(2-3) n

Cường c!ộ đặc trư ng c ủ a các m ẫu thử là R c được x ác định theo c ô n g thức (2-4)

T h e o tièu chuẩn của nhiềiu ìnurớc thì khái niệm m á c n h ư vừa nêu cũ n g được gọi là cấp cường độ và ký hiệu bàng chiữ 'C.

T h e o T C V N 6025-1-995 bêttôrng có mác (cấp cường độ ) sau: 10; 12,5; 15; 20; 25; 30;

G iá o trình này chủ y ế u t rì ni h Ibàv việc tính toán theo tiêu c h u ấ n T C V N 5574-1991 vì

v ậ y trong đ a s ố trường hợp cò m (dùng theo m á c cũ T u y v ậ y n h i ề u c h ỗ tr o n g g iá o trìn h

có trình b à y sự chuyển đổi giíữa mác cũ và m ớ i Với hệ s ố a d = 0,78 thì q u a n hệ giữa

m ác cũ và mới theo (2-5):

2 3 3 M á c b ê t ô n g t h e o c ỉ h ỉ t i t ẻ u k h á c

N g o à i m ác theo cường độ clnịui mén người ta còn q u y đ ịn h m á c theo các chí tiêu khác

Đ ối với những kết cấu mà sựr cỉhịiu IIực về kéo cùa bêtông là q u a n trọng thì cần quy định

thêm m á c theo cường độ chịui kíéo Đối với các kết cấu có yêu cầư ch ố n g thấm hoặc yêu cầu c a ò về độ đặc chăc thì eầin (.qiry định thêm về m ác c h ố n g thấm

2.4 C Ư Ờ N G Đ Ộ T I Ê U C H U Ẩ N v à c ư ờ n g đ ộ t í n h t o á n

2 4 1 C ư ờ n g đ ộ t i ê u c h u ẩ n c i ủ a b ê t ó n g

Sự c h ịu lực của bêtóng tromg kiết cấu có khác với sự chịu n é n c ủ a m ẫ u khi thí nghiêm

Đ ể xét đến điều này người ta đura thiêm khái niệm cường độ tiêu chuẩn củ a bêtông R TC.

trong đó:

R c - cường độ dặc trrưtng ctủa mẫu thử

A kc - hệ số kết cấu c:huiyéẩn đổi từ cường độ củ a b êtô n g c ủ a m ẫu sang cường độ bêtông của kết eấiu Héệ Síố AKC thường lấy trong k h o ản g 0,7-7-0,75.

V ớ i b ê t ô n g c ầ n x á c đ ị nh Cỉườma; điộ tiêu c h u ẩ n v ề n é n R ^ v à c ư ờ n g đ ộ t i ê u c h u ẩ n v ề

kéo R K T rong c á c t i ê u chuiẩm v/à tài liệu hướng dẫn th.iẹt.kế người ta cho các giá trị

R và R ^ phụ thuộc vào máíc béitôing

(2 -7 b )

tr o n g đó:

k b - hệ số an toàn (hoặc còn gọi là hệ s ố độ tin cậy) T u ỳ th e o m ứ c đ ộ an toàn

y ê u cầu m à lấy k b = 1,3 4- 1,5.

tn - hệ số điều kiện làm việc của bêtô n g , m = 0 ,8 5 + 1 ,1 0 T r o n g p h ụ lục có ch o

b ả n g các giá trị c ủ a m tuỳ theo đ iều kiện của kết cấu (b ả n g 1 c ủ a p h ụ lục).

T rơ n g n h ữ n g đ iề u k iện bình thường m = 1 C ác giá trị R n và R K x ác đ ịn h với m = 1

đ ư ợ c g ọ i là cườỉìg độ tính toán gốc và được c h o ở b ản g 2 c ủ a p h ụ lụ c T ra R n và R K th eo

m á c h o ặ c c ấ p cư ờ n g độ c ủ a bêtông.

2.5 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG

B ê tở n g c ó tín h chất biến dạng k há phức tạp T ro n g quá trình k h ô c ứ n g b ê tô n g đ ã có

b iế n dáng, b an đầu, đ ó là biến d ạn g do co ngót Khi chịu lực b ê tô n g c ó b iế n d ạ n g đ à n hổi

và d ẻo B iến d ạ n g d ẻ o lại tăn g theo thời gian N h ữ n g sự phức tạp v ề b iế n d ạ n g n h ư vậy

c ó á n h h ư ớ n g lớn đến trạn g thái làm việc của kết cấu, cần được x e m x ét c h u đ á o

2 5 1 C o n g ó t

C ọ n g ó t là hiện tượng bètô n g bị giảm thể tích khi khô cứ ng tro n g m ô i trư ờ n g k h ò n g khí H iệ n tư ợng co ngót x ẩy ra liên quan đến thành phẩn và cấu trú c c ủ a b ê tô n g , d ê n q uá trìn h th u ỷ h o á xi m ăn g , đ ến sự bốc hơi của lượng nước thừa N g ư ờ i ta c h ia q u á trình co

n g ộ t làm hai giai đoạn: co ngói ướt và co ngót khô C o ngót ướt x ẩ y ra tro n g q u á trình

k h ô c ứ n g c ủ a bêtông C o ngót khô xảy ra sau khi b ê tô n g đã k h ô c ứ n g

B iến d ạ n g tỉ đối vể co ngót cuối c ù n g đạt trị s ố (3-^5) 10'4.

C o n g ó t là hiện tượng bất lợi Khi co ngót bị cản trở hoặc c o n g ó t k h ô n g đ ể u có thể Ịàm x u ấ t h iện vết nứt trong bêtông T hường thường vết nứt d o c o n g ó t x u ấ t h iệ n trước tiên trên b ề m ặt bêtô n g và d ần d ần lan sâu vào b ên trong.

Đê’ làm g iảm co ngót, ngoài việc phải chọn thành phần thích h ợ p , h ạ n c h ế lư ợ n g nước trộ n cò n c ầ n đ ầ m chặt b êtô n g , bảo dưỡng bêtông tro n g giai đoạn đ ầu

2.5.2 Quan hệ ứng suất - biên dạng

Đ ế tìm q u a n hệ giữa ứng suất với ơ và biến d ạ n g tí đối 8 c ủ a b ê tô n g n g ư ờ i ta làm thí

n g h iệ m n én m ẫ u hình trụ có diện tích m ặt cắt là A, chiều cao H (h ìn h 2.4).

N é n m ầ u với lực tă n g d ầ n ứ n g với m ộ t giá trị c ủ a lưc p, m ẫ u c ó b iế n d ạ n g Aj T ín h

lo á n đirơc ứng suất ơ bl = — và biến d an g tỉ đối ebi = — C ó đươc m ô t đ iế m B, trên đ ồ thi

T h í n g h iệ m với các lực Pị khấc nhau cho đến khi Iĩiẫu bị phá hoại ta có được n h iề u

đ iể m B N ối các đ iếm lại sẽ có đồ thị quan hệ giữa ứng suất ơ h và biến d ạ n g £h c ủ a

tă n g lên đ ồ thị trở nên co n g , khi gần phá hoại đ ổ thị gần như nằm n g a n g (biến d ạ n g

tă n g n h a n h ) B iến d ạ n g cực hạn củ a b ê tô n g ngay trước khi phá hoại e ch đạt v à o

k h o ả n g (2-h4) 10 \

2.5.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

L ấ y m ẫ u có c h iề u cao ban đầu H Nén m ẫu với lực PK đạt biến dạng AK (hình 2.6b) rồi c ất b ỏ lực nén M ẫu sẽ dãn ra trở lại nhưng k h ỏ n ẹ đạt đến được kích thước ban đẩu

m à c ò n thiếu hụt m ộ t đoạn À(| (hình 2.6c) Như vậy biến dạng AK gồm hai phần, m ộ t

p h ầ n hồi p h ụ c lại được sau khi cất bỏ lực nén, đó là phần biến dạng đàn hồi Ađh, m ộ t

p h ẩ n k h ô n g hồi p h ụ c lại được, đó là biến dạng dẻo Ad

l í n h to á n b iến d a n e tí dối cdh = ; ed = — và b iểu d iễ n b ằ n g đ ồ thị trên

hình 2 6 d N h á n h đi lên O B thỏ hiện quá trình nén m ẫu N h á n h đi x u ố n g B O | th ể h iện

q u á trìn h g iả m lực Đ o ạ n 0 0 1 là biến d ạng d ẻ o tí đối ed.

t r o n g đ ó : V - h ệ s ố đ à n h ồ i

Kết q u ả thí n g h iệ m ch o biết khi ứng suất còn bé thì V x ấ p xỉ b ằ n g 1, khi tă n g ứ n g suất thì V g ia m d ầ n đ ế n 0,15 v à bé hon nữa.

2 5 4 T ừ b iế n c ủ a b ê tô n g

T ừ b iế n là h iện tư ợ n g tăng biến d ạng d ẻ o th eo thời gian N én m ẫ u với lực P K c ó b iế n

d ạ n g b an đ ầ u là AK G i ữ lực P K trong thời gian dài thì biến d ạ n g c ủ a m ẫ u c ò n tă n g th ê m niộl lư ợ n g Atb đ ó là b iến d ạ n g từ biến T ro n g n h ữ n g đ iều k iện b ìn h th ư ờ n g Atb c ó thể

b ằ n g (2-f3) lần biến d ạ n g ban đầu.

2.5.5 B iế n d ạ n g n h i ệ t

Đ á y là b iế n d ạ n g th ể lích đ o nhiệt dộ thay đổi, giá trị tru n g b ìn h c ủ a h ệ s ố d ã n n ở vì

nhiệt của bồtòng vào khoảng I X 10 s/clộ.

2.5.6 M ỏ đ u n đ à n h ồ i

M ô đ u n đ à n hồi c ủ a b ê tô n g E h được đ ịnh n g h ĩa th e o biểu thức (2-8):

M ô đ u n b iế n d ạ n g h a y m ô đ u n đ àn hồi - d ẻ o c ủ a b ê tô n g là E 'b đ ư ợ c đ ịn h n g h ĩa th e o

L ò lu y ện th é p sản xuất ra các phôi thép Đ em cán nóng các phôi thép sẽ đ ư ợ c cốt

thép Cốt thép có đường kính từ lOmm trở lên được sản xuất dưới d ạng các tthanh có chiều dài k h ô n g q u á 13m (các thanh cốt thép thường dài 1 l,70m ) C ốt thép c ó đường

k ín h dưới lO m m được sản xuất thành cuộn, mỗi cuộn có trọng lượng dưới 5 00kg

M ộ t s ố cốt th é p sau khi cán nóng có thể dược gia công ngu ội n h ư kéo ng uội, d ậ p ngu ội C ốt th é p c ũ n g cò n có thể được gia công nhiệt bằng cách n u ng n ó n g đ ế n k h o ả n g

9 5 0 ° tro n g k h o á n g 1 phút rồi tôi nhanh vào nước hoặc dầu, sau đ ó n un g trở lại đến

k h o ả n g 4 0 0 ° và đ ể n g u ộ i từ từ nhằm làm cho cốt thép có độ d ẻ o cần thiết Cốt tĩhép q u a

gia cô n g nhiệt có cư ờng độ cao hơn thếp bình thương.

V ề hình thức cốt thép được sản xuất thành các thanh tròn m ặt ngoài nhẩn ( c ố t thép

tròn trơn) h o ặ c m ặ t n g o ài có gân, có gờ (cốt thép có gờ hoặc cốt thép vằn) (hình 2 7 )

Hình 2.8 Các hiểu đồ ơ - srủ a cốt thép

u - Cốt thép dẻo; b - cốt thép rán; c - Biểu đố tổniị liợp cửa một sô loại thép

T h ép d ẻ o có biêu đồ như hình 2.8a Biểu đồ gồm đoạn thẳng O A ứng với trạ n g thái làm việc đàn hồi của thép, đoạn AB là thềm chảy, ứng với giai đ o ạ n c h ả y dẻo, lúc này ứng suất k h ô n g tăng nhưng biến dạng vẫn tăng, ú n g với giai đ o ạ n n à y x ác đ ịn h được

cường độ giới hạn chảy của cốt thép ơ ch Sau đó là giai đoạn củng c ố BC, ứng suất tiếp tục tăng cho đến khi cốt thép bị kéo đứt Lúc này xác định được cư ờng độ giới hạn bển

ƠB và biến d ạ n g cực hạn £ch Với thép dẻo s ch đạt giá trị khoảng 0,1 -r 0,25

T h é p rắn có biểu đồ như hình 2.8b gổm đoạn thẳng O D ứng với trạ n g thái làm việc

đ à n hồi và đ oạn cong DE ứng với giai đoạn thép có biến d ạng dẻo T h é p rắn k h ô n g có giới hạn c h ả y rò rang, ngươi ta xấc dịnh giói hạn chảy quy ước ơ ch ứng với lúc th é p có

b iế n dạ n g d ẻ o khoáng 0,2% Thcp rắn có biến dạng cực hạn ech tươ n g đối bé, chỉ b ằ n g

k h o ả n g 0 , 0 5 + 0 , 1 Trên hình 2.8c vẽ ch ung trên cùng một hệ trục biểu đ ồ c ủ a c á c loại

th é p khác nhau Biếu đồ 1 và 2 là của cốt thép dẻo sản xuất từ th é p than th ấ p C T3, CT5

c án n ón g, biểu đồ 3, 4 là của cốt thép rắn sản xuất từ thép hợp kim q u a g ia c ô n g nguội

2.7.2 C ư ờ n g đ ộ tiêu c h u ẩ n c ủ a cốt th é p

C ường đ ộ tiêu chuẩn của cốt thép rJc lấy theo giá trị giới hạn c h ả y (thực t ế hoặc

q u y ước) với xác suất bảo đảm 95% Khi thí nghiệm m ột số m ẫu th é p c ù n g loại có được giới hạn c h ảy trung bình Cường độ tiêu chuẩn R,[( được xác đ ịn h n h ư sau:

Đ ộ dẻo c ủ a cốt thép được đ ặc trưng bởi biến dạ n g d ẻ o c ủ a nó hoặc được đ á n h giá

b ằng cách uốn nguội cố t thép q u a n h m ột trục có địrờng k ín h b ằ n g 3-r5 lần đ ườ n g kính

cố t thép Đ ố i với d ây thép dừ n g c á c h bẻ g ập n h iều lần đê đ á n h g iá độ dẻo

Đ ộ dẻo c ủa cốt thép ảnh hưởng lớn đến việc gia cóng và ảnh hưởng đến sự làm việc

c ủ a kết cấu chịu tải trọng rung động

xoắn vít hai phía (gờ xương cá)

Đ a số các sản phẩm cốt thép c ủ a các nhà m á y cán thcp ở V iệ t N am là theo tiêu chuẩn

T C V N 1651-1985

2.8.2 P h â n loại theo T C V N 6285

Tiêu c h u ẩ n T C V N 62 8 5 - 1997 - T hép cốt b è tò n g - thép thanh vằn, đưực b iên soạn

d ự a v à o tiêu c h u ẩ n q u ố c tế ISO 6 9 3 5 - 2 - i 991 T iêu chuẩn n à y q u y đ ịn h 5 loại cốt th ép

s a u RB3Q0, R B 4 0 0 , R B 500, R B 400W , R B 5 0 0 W C on số ghi ở m ỏ i loai th é p b ằ n g giới

h ạ n c liáv tín h th e o đ ơ n vị M Pa Ba loại th é p R B 3 0 0 , RB4Ơ0, R B 5 0 0 là n h ữ n g loại th é p

k h ó h à n H ai loại R B 4Ơ 0W và R B 5 0 0 W là d ễ hàn

2.8.3 M ộ t sô c á c h p h à n loại k h á c

M ỗi nước sán x u ấ t th é p đ ề u có c ác h p hân loại và gọi tên th e o tiêu c h u ẩ n riêng

Cốt th é p c ủ a N g a c ó các n h óm th é p than h A I, AI1, AIII, A I V , A V , c á c n h ó m th é p sợi

B I , BI I_

Cốt th é p c ủ a T r u n g Q u ố c được chia th à n h các c ấ p ĩ, II, III, IV và sợi th é p k é o n g u ộ i

Cốt th é p c ủ a P h á p được ghi theo giới hạn ch áy n h ư F eE 2 3 0 , F e E 4 0 0 ,

K hi sử d u n g các loại cốt thép nhập ngoại k hác với T C V N cần ph ải biết đư ợ c cá c tính

n ă n g c ư h ọ c d o n h à sán xuất cung cấp và b ả n g các thí ng h iệm m ẫu đ ê k iế m tra.

c h ịu kéo, cốt th é p sẽ cù n g chịu lực với b ể ĩô n g (khi bêtông chưa bị nứt) h o ặc khi bêtông

đ ã bị nứt thì cốt th é p sẽ ch ịu k éo thay cho b ẽ tô n g (hình 2.9b).

H ình 2.9 Sơ dồ dầm hètôniị và BTCT

M ộ t d ầ m B T C T sẽ ch ịu đ ư ợ c m ộ t lực lớ n g ấ p nhiều iần so với d ầ m b ê tô n g k h ô n g

có c ố t th é p M ứ c đ ộ lớn hơn n ày tuỳ th u ộ c v à o s ố lượnjj c ú a c ố t th é p v à c ó th ể đ ế n trê n 2 0 lần.

Cốt th ép c ũ n g c h ịu nén k h á tốt vì vậy người ta cũ n g đặt cốt th é p tro n g c á c cộ t đ ể cốt

th é p c ù n g c h ịu n é n với b êtô n g , làm giảm k ích thước tiết diện cột.

Bê tô n g và c ố t thép cộng tác làm việc được với n h a u là n h ờ ba n g u y ê n nhân sau: sự dính b á m giữa hai vật liệu, các vật liệu khtônc tác d ụ n g h o á họ c với nh a u , dãn nở vì nhiệt

g ầ n b ằ n g nhau

Sự d ín h b á m giữa bêtông và cốt thép là yếu tố c ơ bản đ ả m b ả o sự làm việc ch u n g c ủ a hai vật liệu N h ờ sự dính b á m m à bêtôntỊ Y'à cốt thép c ù n g b iến d ạ n g khi chịu lực (k h ô n g trượt lên nhau), có thê’ truyền nội lực từ vật liệu này san g vật liệu khác Các yếu tố tạo

n ê n lực d ín h b á m là sự dính, sự bám và mai sát

Sự d ín h ( d á n > g iữ a bêtông và cốt thép là nhờ vào tính c hất c ủ a k e o xi m ă n g có tác

d ụ n g n h ư m ộ t thứ hồ dán Sự dính chỉ ch iêm một p hần nh ỏ trong lực d ín h bám

Sự b á m là do c ác gờ trên bề m ật cốt thép bám c h ặ t vào b ê tô n g , g iữ k h ô n g c h o cốt

th é p bị trượt khi n ó chịu lực Sự bám là yếu tố quan trọ n g tạo nên lực d ín h b ám c ủ a cốt

th é p có gờ

M a sát đượ c tạo nên do b êtông co ngót ÔITI chặt lấy cốt thép Với cố t thép có bề m ặt

n h ẵ n (cốt thép tròn trơn) thì m a sát là yếu tố quan trọng tạo nên lực dính bám

C ư ờ n g đ ộ trun g bình của lực dính b ám là X có thể đượ c xác đ ịnh theo cô n g thức thực

n g h iệ m (2 -14 )

m 0 trong đó:

R n - c ư ờ n g đ ộ chiu nén của bêtông

m 0 - hệ s ố phụ thuộc vào bể mặt CỐI thép và m ộ t vài yếu tô' k h ác Với cốt théptròn trơn m 0 = 4 -ỉ- 6, với cốt thép có g ờ m 0 = 2 4- 3,5

V ề tác d ụ n g ho á học Trong bêtông không chứa n h ữ n g c h ấ t có tác d ụ n g hoá học với thép Bê tôn g còn bảo vệ cho cốt thép không tiếp xúc trực tiếp với m ô i trường, ngăn ngừ a sự han gí d o m ô i trường gây ra

K h i d ù n g p h ụ g ia c h o b ê tô n g , cần ch ú ý trá n h d ù n g p h ụ gia có c h ứ a tác n h â n ăn

p p

/ / i / í / ỉ 2 1 0 C á c íỊÍai đ o ạ n l à m v i ệ c c ủ a chím B T C T

G ọ i: ơ b - ứng suất trong bêtônc: tại m ép vùng nén

ơ k - ứng suất trong b êtông tại m ép v ù n g kéo

ơ a - ứng suất trong cốt thép chịu kéo

T a th ấ y khi tâng lưc p thì ứng suất trải q u a các giai d oạn sau:

- G ia i đ o ạ n 1 Khi p cò n bé ứng suất ơ k chư a đạt tới cư ờ n g đ ộ c h ịu k é o c ủ a b ê tô n g

R k, b ê tô n g và c ố t thcp cù n g chịu kéo, hiểu đ ổ ứng suâì thể hiện ở h ìn h 2 1 0 a T ă n g lực p lên, ơ k tă n g c h o đến lúc đạt đến R k.

- G iai đ o ạ n 2 T ăn g p lên nữa, a k vượt q u á R k, b ê tô n g bị nứt L ú c n à y p h ầ n lực k é o d o

b ê tô n g c h ịu tn rớ c đ ó sẽ truyền sang cho cốt thép làm c h o ứng su ấ t ơ a tă n g n h ả y vọt C ó

th ể x ẩ y ra hai trường hợp sau:

+ T rư ờ n g hợ p 1: khi cốt thép q u á ít, sự tãng n háy vọt củ a ơ a là q u á lớn là m c h o ơ a vượt q u á giới h ạn chảy, cốt thép có biến d ạ n g q u á m ức làm c h o d ầ m bị g ãy Sự p h á h o ại

c ó tín h c h ấ t đột ngột.

+ T rư ờ n o h ợ p 2: khi cốt thép khô n g q u á ít, tuy Ơ;1 tăng n h ảy vọt n h ư n g v ẫn c h ư a đ ạ t giới h ạ n ch ả y , d ầm vẫn tiếp tục chịu được lực T ăn g dần lực p, vết n ứ t m ở rộ n g , b iế n

d ạ n g d ẻ o tro n g b êtông vùng nén phát triển, biểu đ ồ ứno su ấ t n én c ó d ạ n g đ ư ờ n g c o n g ,

ứ n g su ấ t n é n ơ h tãng lên nhưng chưa đạt cư ờ n g đ ộ chịu n én R n c ủ a b ê tô n g (h ìn h 2 lOb).

- G iai đ o ạ n 3 T ăng lực p lên nữa sẽ dẫn đ ến giai đ oạn p h á hoại T u ỳ th e o lư ợ n g c ố t

th é p m à c ó thể xẩy ra d ạn g phá hoại dẻo h o ặ c d ạn g phá hoại giòn.

D ạng phá hoại dẻo xẩy ra khi lượng cốt th é p vừa phải (k hô ng quá nhiều) Lúc n à y CT;1 tăng lên, đạt đến giới hạn chảy, vết nứt m ờ rộng, vùng nén thu hẹp d ầ n và ứng suất CTb đạt đến cường độ chịu nén R n, b êtô ng bị phá vỡ Sư phá hoại bắt đ ầ u từ vùng kéo, kết thúc tại vùng nén và xẩy ra từ từ (hình 2.10c).

D ạng phá hoại giòn xẩy ra khi cốt thép q u á nhiều, ứng suất ơ a tăng lên nhưng chưa đạt giới hạn chảy trong khi ơ b tăng lên vượt q u á R n, b ê tỏ n g bị phá vỡ Sự phá hoại băt đầu và kết thúc từ vùng nén, có tính chất đột n gộ t (hình 2.10d)

Khi thiết k ế kết cấu B TC T cần tránh các trư ờng hợp có thể xẩy ra phá hoại đ ộ t ngột

do đó cần hạn c h ế lượng cốt thép k h ô n g được q u á ít (tối thiểu) c ũ n g khô im đượ c quá nhiều (tối đa)

K hớp d ẻ o khác khớp thông thường ở chỗ tại khớp d ẻ o có m ô m c n Đ ó là m ô m c n kh ớp

d ẻ o M k(l G iá trị M kd phụ thuộc vào kích thước tiết diện và lượng cốt Ihép T rong khi hai phần dầm q u a y q u a n h khớp dẻo thì M kli k h ô n g thay đổi

T r o n g d ầ m tĩnh đ ịn h sự x u ấ t h iệ n k h ớ p d ẻ o sẽ d ẫ n n g a y tới sự s ụ p đổ c ủ a d ầ m (hình 2.1 la ,b )

T rong dầm siêu tĩnh sự xuất hiện khớp dẻo chư a làm sụp đổ dấm m à chí làm giám

bậc siêu tĩnh củ a nó (hình 2.1 lc,d) Sau khi xuất hiện khớp dẻo thì c h ỗ d ó biến thành khớp có M kd tác dụng Với dầm liên tục A B C n h ư trên hình 2.1 lc khi ớ gối có kh ớp d ẻ o thì d ầ m trở thành n hư hai d ầ m đơn giản AB và BC n h ư ng ò B có m ô m e n k hó p dẻo Với dấm hai đầu n gàm A |B | (hình 2.1 ld ) k hớ p dẻo có thê x uất hiện ở cả A | và B ị

H ình 2.11 Khớp (leo à íroìiạ dâm

Với d ầ m sicu tĩnh cứ mỗi khớp deo xuất hiện làm ui ảm m ộ t bậc siêu tĩnh và sau khi một khớp dẻo xuất hiện dám vẫn chịu được lực tă n e lên D ầm siêu tĩnh bị phá hoại khi

số lượn Sĩ khớp dẻo xuất h i ệ n đù đế làm cho nó trở thành hé biến hình (hoặc biến hình tức thời) Với thí dụ như ở hình 2.1 lc,d khi có thêm một kh ớp d é o nữa ở giữa nhịp dầm thì dám bị phá hoại

2.12 SỤ PHÂN PHỐI LẠI NỘI L ự c

Với d ầ m làm việc đàn hổi, khi lai trọ n s tăng thì m ò m c n ơ tất cả các tiết diện c ủ a dầm đéu tã n e theo c ùng một tý lệ

Với d ầ m BTCT siêu tĩnh có khớp dẻo, khi tiếp tục tăng tải trọng thì m ô m e n ở các khớp d ẻ o giữ nguyên trị số, m ôm en ờ các tiết diện khác tăng lên G ọi đó là hiện tượng phân phối lại nội lực

Sự p hân phối lại nội lực trong kết cấu siêu tinh BTC T còn c ó thể xẩy ra d o từ biến của bctông Khi kết cấu chịu tái trọng tác chum lâu dài từ biến c ủ a b ê tô n g làm giảm độ cứng của c á c vùng chịu nội lực lớn làm cho nội lực trong cấc v ùn g đ ó g iảm xu ốn g, nội lực trong c á c vùng khác tăng lên

T h ò n g thường khi tính toán theo sơ dồ dầm liòn tục làm viẹc đ à n hồi có được m ô m e n

âm ớ các gối khá lớn so vơi m ỏm en dương giữa nhịp Xét đến sự phân phối lại nội lực có thể làm giám m ôinen âm ơ gối và tansĩ m ònien dương ở nhịp, hình 2.12 thế hiện sự phân phối lại dó - đường nét đứt (— ) là biếu đổ m ỏ m e n khi dầm làm việc đàn hồi, đường nét liền là biểu dồ m ôm cn khi da phán phối lại nội lực

C h ư ơ n g 3

NGUYÊN LÝ THIẾT KÊ KÊT CÂU BÊTÔNG CỐT THÉP

3.1 N Ộ I D U N G V À C Á C B Ư Ớ C T H I Ế T K Ế

K ết cấu B TC T thường gặp như sàn, khung, m óng của nhà Mỗi kết cấu thường g ớ m

m ộ t số cấu kiện liên k ết lại Các cấu kiện cơ bản là dầm, bản, cột

Thiết k ế kết cấu hoặc cấu kiện là nhằm chọn vật liệu (mác bêtông, loại cốt thép) x á c địn h hình dáng, kích thước của các m ặt cắt, xác định các loại cốt thép và cấu tạo Ci th ế

của chúng Kết q u ả củ a thiết k ế được thể hiện bằng bản thuyết m inh và các bản \ẽ để dựa vào đó m à thi công.

Đ ể thiết k ế thường tiến hành theo các bước sau:

1 M ô tả kết cấu, nêu rõ nhiệm vụ, hình dáng, các kích thước cơ bản, nêu và phân tíc h

n hững đặc đ iểm c ủ a kết cấu nếu có

2 L ập sơ đồ kết cấu, xác định các gối lựa, các liên kết.

3 Sơ bộ chọn kích thước mặt cắt các bộ phận

4 X ác định các tải trọng tác dụng lên kết cấu

5 Tính toán, vẽ b iểu đồ nội lực, tổ hợp nội lực, hình bao nội lực

6 Tính toán về B T C T gồm chọn vật liệu, tính toán các loại cốt thép hoặc kiểm tra k h ả năng chịu lực Sau đ ó tuỳ yêu cầu cụ thể m à kiểm tra về biến dạng, vể bề rộng vết nút.Lúc này sẽ phải đ á n h giá kích thước mặt cắt đã chọn sơ bộ có hợp lý hay không, v ế u

kích thước đã chọn là không hợp lý, bé quá hoặc lớn quá, thì cần chọn lại và tính lại.

7 Trên cơ sở củ a k ế t qu ả tính toán kết hợp với các yêu cầu về cấu tạo, tiến hành lư a chọn, b ố trí c ố t thép và thể hiện bản vẽ với đầy đủ các chi tiết đ ể thi công

V iệc thiết k ế kết cấu B TC T đòi hỏi người cán bộ kỹ thuật nắm được các phương Ịháip tính toán, các tiêu c h u ẩ n thiết kế, có được kinh nghiệm thực tế, biết được các vấn đềcủia thi còng M ộ t bản th iết k ế tốt phải đáp ứng được các yêu cầu về sử dụng, có đù độ bề n chắc, sử d ụn g vật liệu hợp lý, tiết kiệm, tạo được m ỹ quan, thuận tiện cho thi công Vi c ó thể gia c ố sửa chữa k h i cần thiết

V ề tính c h ấ t phân tải trong làm ba loại: T h ư ờ n g xuyên, tạm thời và đ ặc biệt.

Tải trọ n g thư ờ ng x u yên là tải trọng k hông thay đổi trong q u á trìn h sử d ụ n g kết cấu

n h ư trọ n g lượng bản thân kết cấu, vách ngăn c ố định v.v Đ ể x ác đ ịn h tải trọ n g thư ờ ng

x u y ê n cần c ă n cứ vào cấu tạo cu thể củ a kết cấu Tải trọng th ư ờ n g x u y ê n c ò n đư ợ c gọi là

tĩnh túi.

Tải trọ n g tạm thời là các tải trọng có thể thay đổi về đ iể m đặt, về trị số, ph ư ơ n g

ch iều Đ ó là tải trọ n g d o người và thiết bị ờ trên sàn nhà, là tải trọ n g do gió, d o các

p h ư ơ n g tiện g ia o thông Đ ể xác đ ịnh tải trọng tạm thời thường d ự a v ào tiêu c h u ẩ n về tải trọng Tải trọ n g tạm thời cò n được gọi là hoạt rải.

Tải trọng đặc biệt là tải trọng rất ít khi xẩy ra n h ư đ ộ n g đất, d o c h á y n ổ , b o m đ ạ n v.v

3 2 2 T r ị sô tiê u c h u ẩ n và tín h t o á n c ủ a tả i tr ọ n g

T ro n g khi tính toán kết cấu người ta phân hiệt hai trị s ố c ủ a tải trọng: Trị s ố tiêu

c h u ẩ n và trị s ố tính toán.

Trị số tiêu chuẩn của tủi trọng (gọi tắt là tái trọng tịệụ chuẩn) lấy bằng các giá trị

th ư ờ n g g ặ p tro n g quá trình sử dụn g cô n g trình Trị số này đư ợ c x á c đ ịn h th e o các s ố liệu thực tế, th eo kết q u ả th ố n g kê.

Trị s ố tính toán củ a tải trọng (gọi iắt là tải trọng lính toán) lấy b ằ n g trị s ố tiêu c h u ẩ n

n h â n với hệ sô đ ộ tin cậy n (còn gọi là hệ số vượt tải) H ệ s ố n à y k ể đ ế n trư ờ ng hợp bất

n g ờ , độ t x u ấ t m à tái trọng có thê vượt q uá trị số tiêu chuẩn.

p = nP TC tro n g đó: p - tải trọng tính toán

PTC - tải trọ n g tiêu c h u ẩ n

T h e o T C V N 2 7 3 7 -1 9 9 5 với tải trong thường x u y ên n =1,1 1,3, với tải trọng tạm

th ờ i n = 1,2 4- 1,4.

V ới tải trọ n g th ư ờ n c x u yên nếu khi tải trọng giàin m à làm c h o đ ộ an toàn kết cấu

g iả m th e o thì phái lấy n nho hơn I (0,85 4- 0,9).

3.3 XÁC ĐỊNH NỘI L ự c

N ộ i lực trong kết cấu bao gồm m ô m e n uốn M, lực cắt Q, lực d ọ c N, m ô m e n xoắn T

N ộ i lực tro n g kết cấu là do tải trọng g ây ra hoặc d o các biên d ạ n g c ư ỡ n g bức.

Đc xác định nội lực trong kết cấu B TC T cần phân biệt kết cấu tĩnh định h a v siêu tĩnh.Vứi những kết cấu tĩnh định chi d ù n g m ộ t sơ đồ du y n hất n h ư đã trình bày trong các giáo trình sức bền vật liệu và c ơ học kết cấu đê xác định p hản lực gối tựa và nội lực Đc tính toán thực tế thường d ù n g các c ô n g thức lập sẵn để tính và vẽ biểu đồ nội lực.

Với kết cấu siêu tĩnh hiện tồn tại hai sơ đồ tính: Sơ đ ồ đàn hồi và sơ đồ dẻo

T rong sơ đồ đàn hồi B TC T được xem n h ư vật liệu đ à n hồi, đ ồn g ch ất, d ù n g các phương pháp của cơ học kết cấu, c ủ a lý th uy ết đàn hồi để xác định nội lực Tính toán theo phương pháp này, m ặ c dầu dựa trên n h ữ n g c hứng m in h c h ặ t chẽ về to á n học nhưng kết qu ả cũ n g chỉ nên xem là gần đ ú n g vì dựa vào giả thiết vật liệu đàn hồi, đ ổ n g nhất trong khi đó BTC T vừa kh õn g đ ồ ng nhất vừa k h ô n g hoàn toàn đàn hồi m à còn có biến

dạ n g dẻo

T rong sơ đồ d ẻ o người ta đã xét đến tính chất biến d ạ n g d ẻ o củ a cố t thép và cùa bêtông, xét đến sự hình thành khớp dẻo N h ữ ng n h â n tố này làm phân phối lại nội lực trong kết cấu so với sơ đồ đàn hồi

H iện nay đã có khá nhiểu công (rình n g h iê n cứu về sơ đồ dẻo, tuy vậy kết q u ả tính toán theo các sơ đồ này c ũ n g chỉ là gần đúng

Đ ế tính toán theo sơ đồ dẻo cần có m ộ t s ố điều k iệ n sau:

- Phải d ù n g cốt thép có b iế n dạng dẻo đủ lớn.

- Kết cấu ở trong m ôi trường được che c h ắ n , k h ô n g trực tiế p chịu tác đ ộ n g của môi trường xâm thực

- Sự phân phối lại m ô m e n so với kết q u ả tính theo sơ đ ồ đ àn hồi k h ô n g thấp quá 70%

H ạn c h ế chiểu cao vùng bêtôn g chịu nén tro n g cấu kiện chịu uốn lấy th ấ p hơn so với cách tính theo sơ đ ồ đàn hồi

T h ô n g thường các kết cấu bản và d ầ m sàn trong nh à được tính theo sơ đ ồ dẻo, các kết cấu khung, vỏ m ỏ n g được tính theo sơ đồ đ à n hồi

3.4 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN BÊTÔNG CỐT THÉP

Trong bài toán tính cốt thép thì phải xuất phát từ nội lực và k ích thước m ặt cắt đ ã biết

đê xác định cốt thép cần thiết.

P hư ơng pháp tính toán BTCT đà trái qua nhiều giai đoạn K h o ả n g cuối th ế kỷ X IX ,

đầ u th ế ký X X ne ười la dìuiíi rộng rãi phương phấp ứng suất c h o phép m à điều kiện cơ bản là:

tro n g đó:

ơ - ứng suất do nội lực gày ra

ơ Cp- ứng suất cho phép của vật liệu

D ựa vào điều kiện (3-1) đế tiến hành theo một trong hai bài toán nêu trên Đ ê tính ơ

ng ườ i la x em BTCT như vật liệu đàn hồi

K h o ả n g giữa th ế kỷ XX một số nước dùng phương pháp nội lực phá hoại, điều kiện

c ơ bán là:

t r o n g đó:

s - nội lực do tái trọng tiêu chuẩn sây ra

s , h - nội lực làm phá hoại cấu kiện

Đ ó là T T G H về khả năng chịu lực Kết cấu chịu lực đến trạng thái này thì k hô ng thể

c h ịu lực thêm được nữa vì bắt đầu bị phá hoại, bị mất ổn định Tính toán theo T T G H này

d ự a vào điều kiện (3-3)

trong đó:

St - nội lực bất lợi do tái trọnu tính toán gây ra

Sgh - khá năng chịu lực của cấu kiện khi nó đạt tới T T G H

Các giá trị Sj và Suh được xấc định với mức độ an toàn cẩn thiết trong đ ó đ ể xác định

s h cần d ù n g cường độ tính toán cua vật liệu đã kể đến hệ số an toàn (hệ số độ tin cậy).Tính toán theo TTGH thứ nhất là cần thiết cho mọi bộ p hận c ủ a m ọi kết c ấu và phải tiế n h ành trong mọi giai đoạn: chế tạo, vận chuyến, sử dụng, sửa chữa

Đ ó là T T G H về điểu kiện sử dụng bình thường Để đảm bảo điều kiện sử d ụ n g bình thường cần hạn c h ế bề rộng khe nút của bêtông, chuyển vị và dao đ ộ n g c ủ a kết cấu.

K iểm tra c h u y ể n vị và bề rộng khe nứt theo điều kiện (3-4), (3-5).

/g h ’ agh ■ trị s ố giới hạn của chuyển vị và bề rộ n g k h e nút Các trị số này được

q u y đ ịn h theo yêu cầu sử dụng cùa kết cấu

V ề n g u y ê n tắc thì việc kiểm tra về chuyển vị và khe nứt là cần thiết c h o m ọi kết cấu

T u y vậy có thể k h ô n g cần kiểm tra khe nứt và chuyển vị đối với m ột số kết cấu m à theo kinh n g h iệm thiết k ế và thực tế sử dụng kết cáu tương tự biết chắc rằng bề rộng khe nứt

và ch u y ển vị là k h ô n g đáng kể.

3.4.4 L ậ p c ô n g th ứ c tín h to á n

T heo T T G H thứ nhất cần lập công thức dể xác định Sgh, theo T T G H thứ hai cần lập

c ô n g thức đ ể xá c đ ịn h / , an Đ ó là nội dung của các chương tiếp theo

k h u n g hoặc lưới K hung

cốt thép được cấu tạo bằng

các cố t thép d ọ c và cốt

thép đai, được d ù n g trong

các cột và d ầm Lưới cốt

th ép được cấu tạo b ằ n g các

thanh thép đặt theo hai

phương, được d ù n g trong

các bản và tường.

L iên kết có thể là buộc

hoặc hàn D ù n g k h u n g , Hình 3.1 Klumx và lưới cốt thép

lưới buộc có thể xếp đặt các cốt thép một cách linh hoạt, sử dụng cốt thép hợp lý, tiết

k iệm nhưng thi công chậm Khung và lưới hàn thường được c h ế tạo sẵn trong nhà m á y bằng cách hàn điểm tiếp xúc chỗ các cốt thép giao nhau D ùng k h u n g và lưới hàn thi

c ó n g được nh anh hơn

3.5.2 C ố t th é p ch ịu lực và cốt th é p cấu tạo

T u ỳ th e o vai trò của cốt thép khi thiết k ế chúng được phân thành cố t th é p ch ịu lực và cốt th é p cấu tạo

C ốt thép chịu lực là những cốt thép được đưa vào trong tính toán d ù n g đ ể xác đ ịn h

k h ả n ã n g chịu lực Các cốt thép này phải được xác định bằng bài toán tính c ố t th é p ho ặc đượ c đ á n h giá bằng bài toán kiểm tra

C ốt th é p cấu tạo được đặt vào kết cấu với nhiều tác dụng khác nhau: đ ể liên kết các

cốt chịu lực lại thành khung, thành lưới, để chịu ứng suất phát sinh do nhiệt độ thay đổi,

d o co ngót của bêtông, để làm phân bố tác dung của tải trọng, để gia c ố m ột số vùng

x u n g yếu của kết cấu v.v Thực tế thì các cốt thép cấu tạo cũ n g chịu lực n h ư n g người ta

k h ô n g tính toán mà chọn đặt theo kinh nghiệm , theo một số quy định về cấu tạo C ác cốt thép cấu tạo trong nhiều trường hợp có vai trò quan trọng, nếu thiếu nó kết cấu có thể bị

nứt hoặc h ư h ỏn g cục bộ

3.5.3 L ớ p b ả o vệ cót thép

Cốt thép cấn được báo vê đê chống

c h ịu tác đ ộ n g cứa môi trường, đổ giảm

đ ư ợ c nhiệt độ của cốt thép khi có cháy

L ớ p bêtông bảo vệ cốt thép dược tính từ

m é p ngoài bêtỏng đến mép ngoài gần

n h ấ t của cốt thép Phân biệt lớp bảo vệ cốt

th é p dọc C |, lớp bảo vệ cho cốt đai C 2

(h ìn h 3.2)

T ro n g m ọi trường hợp chiều dày lớp

b ả o vệ k h ô n g được nhỏ hơn đường kính

c ố t thép, ngoài ra không được nhỏ hơn

10m m trong bản và vỏ có chiều dày dưới lOOmm

1 5 m m trong bàn và vỏ dày trên lOOmm, trong các d ầ m có c h iề u c a o m ặ t c ắ t h dưới 2 5 0 m m

2 0 m m tro n s các dầm có h > 2 50 m m và trong các cột

3 5 m m trong m ó ng đố tại chỗ có đổ bètông lót

• 7 0 m m trong m ó n g đổ tại chỗ không có bctông lót.

- Đ ối với cốt đai, cốt cấu tạo (G,):

Khi ch ọ n cốt thép chịu lực cần chú ý đến cách bố trí, x ế p đặt các th anh trong m ặ t cắt

K h oảng hở giữa hai cốt thép t phải đủ rộng đê vữa bêtông dễ d à n g lọt qua và xung quanhcốt thép có một lớp bêtông đủ bảo đảm lực dính kết (hình 3.3)

t > max (<Ị>; 1,2D; t0)trong đó:

ệ - đường kính cốt thép.

D - kích thước lớn nhất của cốt liệu (đá dăm , sỏi)

t0 - khoảng h ở chuẩn, quy định như sau:

- Với cốt thép n ằ m ngang khi đổ bêtông t0 = 2 5 m m đối với cốt thép ở lớp p hía dưới, nhưng nếu ở phía dưới có nhiều lớp cốt thép thì trừ hai lớp dưới c ùng, các lớp còn lại t(, >

50 m m Với cốt thép ở lớp phía trên t0 > 30mm

- Với cốt thép đặt đứng khi đổ bêtồng t0 > 50inm

Khi trong m ặt cắt cần đặt nhiều cốt ihép có thể đặt c h ú n g thành từng đôi gồm hai

thanh ghép liền nhau theo phương đổ bêtông, (hình 3.3c) lúc này khoảng hở giữa hai thanh ghép cần được tãng lên, t > max (1,5<Ị>; 1,5D, t0).

H ình 3.3 Khoa/Ít; hở của cốt thép

Gọi s là kh oảng cách giữa trục các thanh cốt thép; Trong m ọi trường hợp s < 4 0 0 m m

R iê rg với cốt thép chịu lực trong bản có chiều dày h dưới 150mm thì s < 2 0 0 m m , bản có

M u m út mỗi cốt thép cần phai được neo chắc chắn vào bêtông Chiều dài đoạn neo

đ ư ợ ; thê hiện bằng đoạn AB trên hình 3.4 điểm A là điểm bắt đầu c ủ a đoạn neo, nằm tại rriiậtcắt tính toán của cấu kiện, tại A cốt thép được sử dụng đến tối đ a k h ả năng chịu lực.Poạn neo AB có thế để thẳng (neo thẳng) uốn cong thành m óc tiêu ch uẩn hoặc uốn giậpvới góc 90°, 45°

Với cốt thép tròn, nhẵn, chịu kéo dùng trong khung và lưới buộc cần được uốn móc.Cốt thép chịu nén chí nên dùng neo thẳng

Cốt thép có gờ chịu kéo có thể dùng neo thẳng hoặc uốn gập

Chiều dài đoạn neo thắng /n theo T C V N 5574-1991 được tính n h ư sau:

có gò

Cốt thép tròn nhẩnNeo cốt thép chịu kéo trong vùng bêtông

25Ộ và 250mmNeo cốt thép chịu kéo trong vùng bêtồng

chịu nén hoặc neo cốt thép chịu nén 0,5 0,8 8

15ộ và 200mmVới m óc neo tiêu ch uẩn, đ oạn uốn c ong là nửa vòng tròn với bán kính r > 2,5(Ị), đ o ạ n thẳng của m óc c > 3 ộ

Với neo cong, neo gập, đ oạn dài /A kê từ m ặt cắt tín h to án đ ế n c h ỗ uố n được tính

Cần phải nối cốt thép khi chiều dài thanh thép k h ô n g đủ hoặc nếu d ù n g th a n h thép

dài quá sẽ gây trở ngại cho thi công (khi phải dựng đứng thanh thép).

Có thể d ù ng cách nối hàn, nối b uộc hoặc nối bằng ố n g lồng (hình 3.5)

Đ ể nối hàn cốt thép có thể dùng c ác h hàn tiếp xúc h oặc hàn hồ q u a n g đ iện Khi d ùn g nối hàn cần phải biết tính năng c ủa cốt thép có dễ hàn hay k h ô n g và phải tuân th e o các

quy định c ủ a tiêu chuẩn kỹ thuật về hàn cốt thép.

Nối buộc là đặt hai thanh thép ch ồ n g lên n hau rồi d ù n g dây th é p m ề m bu ộ c với nhau

Đ o ạn ch ồ n g lên nhau là /nòi = 1,2 /nco với đầu mút thanh đ ể thẳng T rư ờ n g h o p đ ầ u mút thanh uốn m ó c thì / A n ỏ -j = 1,2/A đ ồ n g thời /Anố-j > 15ệ

(I - H ùn d ổ i dầu liế p xúc; h, < - H à n hồ í/iiíiriiỊ; (I, e - N ố i b u ộ c ; y - N ô i h â/ìiỊ ôhiỊ lồ iìíf

Nối bằng ống lồng (hình 3.4g) là đút hai đầu m út cốt th é p được nối vào trong m ột ống bằng thép Liên kết giữa cốt thép và ống có thể b ằ n g c á c h d ù n g m áy ép bóp chặt ống vào cốt thép đê tạo ra m a sát, dùng liên kết ren hoặc keo

Nên tránh nối cốt thép tại những vùng chịu lực lớn K h ô n g nối buộc hoặc nối bằng ống lồng cốt thép chịu kéo trong câu kiẹn thẳng m à toàn bộ m ặ t cắt đều chịu kéo

3.6 B Ả N V Ẽ K Ế T C Ấ U B Ê T Ô N G C Ố T T H É P

Khi thổ hiện bản vẽ kết cấu BTCT cần tuân theo các tiêu c h u ẩn T C V N 4612 Ký hiệu quy ước và thế hiện ban vẽ kết cấu BTCT, T C V N 5572 - Bản vẽ thi c ông kết cấu BTCT,

T C V N 604X - Bcin vẽ nhà và công trình Xíìy dựng - ký hiệu ch o cốt thép bêtông

Trên hình vẽ xem bêtông là trong suốt vì vậy cỏ thể thấy các cốt thép ở bên trong

Với b êtông chí cần thể hiện đường bao x un g quanh với nét vẽ 0 ,5 b (b: chiều dày nét vẽ

cơ bản).

Đ ể diễn tả cách bố trí cốt thép (hường d ùn g các m ặ t cắt T rên mỗi m ặt cắt chỉ thể hiện cốt thép có trong mặt cắt đó Khi trong cấu kiện có n h iề u đ o ạ n b ố trí cốt thép khác

n hau thì trong mỗi đoạn nên có một mặt cắt Đê’ thể hiện cốt thép dọc theo trực thường

d ù n g nét vẽ liền với bề dày b đối với cốt thép đai và cốt thép d ọ c trong bản, dày (l,5n-2)b đối với cốt thép dọc trong dầm và cột, lúc này c h iều d à y nét vẽ k hô ng cần tỷ lệ với đường kính cốt thép C ũng có thế d ù ng 2 nét vẽ song song c h iề u d à y 0 ,5b đê thể hiện cốt thép, lúc này k hoảng cách giữa hai nét nên tỷ lệ với đường kính

Đc ký hiệu cốt thcp thường dùng các con số đặt trong vòng tròn, m ỗi con số dù n g để

c h í một hoặc nhiều thanh thép giống nhau (cùng đường kính, c ù n g loại thép, c ùng hình

d á n g và chiều dài) Ký hiệu cốt thép cần được ghi trên m ặt cắt và m ộ t số chỗ trên mật chính Hình 3.6 siới thiệu bán vẽ m ột d ầ m BTCT

Cần chú ý khi thể hiện mút cốt thép th ẳng bị lẫn vào hình vẽ c h ín h củ a các cốt thép khác Trên hình 3.6 mút của thanh số ( ỉ bi lẫn vào thanh số 0 và m ú t c ủa thanh số (D

bị lẫn vào thanh số Đ ể thể hiện các m ú t này d ù n g ký hiệu m ột m óc nhọn với m ũi nhọn quay về phía m út cốt thép, ở m ũi đó nên ghi ký hiệu thanh thép.

14)18,

\

1(Ị)201—11_1

C h ư ơ n g 4

K Ế T C Â U B Ả N V À D Ẩ M

Kết cấu nhà gồm hai dạng: Kết câu đứng và kết cấu nằm ng ang Kết cấu đứng gồm: tường, cột, khung Kết cấu nằm ngang là kết cấu sàn mái Bản và d ầ m là các bộ phận chú yếu c ủ a kết cấu sàn

Ngoài sàn nhà, bán và dầm còn được gặp trong nhiều loại kết cấu khác như m ặt cầu,

mật hến cảng, nắp và đáy bê chứa nước, các bán trong c ô n g trình thuỷ lợi v.v

Bán và dấm là các bộ phận cư bán, chủ yếu c ủa nhiều c ô n g trình BTCT

A BẢN

4.1 S O Đ Ổ VÀ S ự L À M V IỆ C C Ủ A BẢN

4.1.1 S ơ đ ồ c ú a b án

Bán là kết cấu pháng có chiều dày khá bé so với hai kích thước c ò n lại

Ban ihường ở trạng thái nám ngang (hoặc hơi n gh iêng ), đượ c liên kết với tường hoặc với dầm theo các cạnh Tường và (lầm là cóc gối tựa tu yến c ủ a bản Bản cũ n g có thểđược kê trực tiếp lên các cột, đó là các gối lựa điểm

D ầm và tường chia mặt bàng bản thành các ô H ình d á n g c á c ô bản thường có dạng

c h ữ nhật, c ũng có thc có các dạng khác (lam giác, hình thang, cong ) T ro ng chương này chí xét các ô bản chữ nhật có gối tựa theo các cạnh

Bán đ ơ n là bản chi g ồ m c ó m ột ô độc lập h oặc c ó m ó t số ô c ạ n h n h a u n h ư n g tách rời nhau

Bản liê n tục g ồ m từ hai ô trở lên, liền nh a u (cốt th é p liề n n h a u ), là m việc c h u n g với nhau

4.1.2 L iê n k ế t c ú a bán

Liên kết của bán với tường và dầm có thể là gối kê tự do ho ặc gối liên kết cứng

Gối kê tự do khi bản chí tựa lèn dầm hoặc tườn" m à k h ô n g đ ổ b ê tô n g củ a bản liền

vói dầm hoặc tường Đa số các trườn2 hợp bán kê lên tường gạch hoặc bản lắp ghép lên các dầm là gối kê tự do.

Gối liên kết cứng khi đổ bêtòng bản liền với b êtô n e của d ầ m và tường, cốt thép trongbán dược liên kết với dầm và tường (hình 4.1 ):

1

1 1

1 1 i

4.1.3 S ự là m việc của b ả n

Dưới tác dụng của tải trọng vuông góc với bề mặt, bản làm việc chịu uốn Tuỳ tlico điều kiện liên kết ở các cạnh mà ô bản có thể bị uốn theo m ột phương hoặc theo hai phương.

a) o bủn bi uốn một phươniỊ

Xét ô bản có m ặt bằng chữ nhật, chịu tải trọng phân b ố đều vuông góc với m ặt bản

Ô bản này sẽ bị uốn theo m ột phương khi nó có liên kết cứng (ngàm ) theo m ột cạnh hoặc có liên kết ở hai cạnh đối diện, song song (kê tự d o hoặc liên kết cứng) (hình 4.2 a,b) Tưởng tượng cắt bản thành các dải song song theo phương chịu uốn (phương vuông góc với cạnh có liên kết), các dải đó bị uốn giống nhau và g iống nh ư m ột cái dầm Bản

bị uốn m ột phương còn được gọi là bản loại dầm

b) 0 bản bị uốn hai phương

0 bản chữ nhật sẽ bị uốn theo cả hai phương khi có liên kết ở cả bốn cạnh (hình 4.2c) Xét bản kê tự do lên cả bốn cạnh có nhịp tính toán theo các cạnh là /t |, /p, bản chịu tải trọng phân b ố đều Lấy hai dải bản theo hai phương, giao nhau ở chính giữa bản,

có bể rộng bằng nhau Gọi m ô m en uốn của các dải là M | và Mì, độ võng ở giữa mỗi dải

là f|, f7 T heo m ôn học sức bền vật liệu đã c h ứ n s m inh được:

f = A M l

Vì hai dải cùng được tách ra từ một ô bản nên f]= f i , bàng đ ộ võng của bản Từ đó rút ra:

M 2 = M ỈU

\ h l J

N h ư vậy khi /,| < /p thì M | khá lớn hơn Mt

B ản chịu uốn chủ yếu theo phương cạnh ngắn

c) Vùng bàn chịu mômen ilươni' và mômen ủm

K hi xét sự làm việc của bản còn cần biết những vùng b ả n chịu m ô m e n dương (mật dưới c h ịu kéo) và những vùng bản chịu m óm en âm (m ặt trên c h ịu kéo) Với ô bản trên hình 4 2 a toàn bộ chịu m ôm en âm, ô bản hình 4.2b chịu toàn b ộ m ô m e n dương theo m ột phương, ô bản hình 4.2c chịu toàn bộ m ỏm en d ư ơ n s theo hai phương

a, h - Ban chịu uốn một phương; c - Ban chịu uốn hai phương

X ét c ác ỏ bản vừa có cạnh ke tự do vừa có cạnh liên kết c ứ n g (n g à m ) như trên hình4.3 T ro n g các ô bản này vừa có vùng chịu inôm en dương, vừa có vùng chịu m ô m e n âm

V ù n g chịu m ô m e n âm là vùns; sát liền với các cạnh cổ liên kết ng àm Với bản liên tục trong m ỗi ô bản cũn g có vùng m ôm en dương, vừng m ô m e n âm

Hình 4.3 0 há/ì ( hiu mômen dương \'à âm

Ô bản có liên kết bốn cạnh chịu uốn theo hai phương G iả sử /p > /t| Khi tăng tỷ số / ì

— thì Mt trở nên khá bé so với M j, vì vây trong tính toán thưc hành bản liên kêt bốn

canh người ta dưa vào tỷ số r = — để đưa ra các trường hơp tính toán.

^ti Khi r < 2 tính toán ô bản bị uốn hai phương

Khi r > 2 bỏ qua sự tính toán theo phương cạnh dài /->, chí tính toán bản làm việc theo

K ích thước phủ bì /p là khoảng cách giữa hai m ép ngoài của bản.

N hịp nguyên, gọi tắt là nhịp, là khoảng cách giữa hai trục gối tựa song song (trục

tường, trục dầm ) Với bản m ộ t phươ ng ký h iệu nh ịp n g u y ê n là / Với bản hai phương ký

h iệ u n h ịp n g u y ê n th e o hai p h ư ơ n g là / ị , I-ị m à /ị là c ạ n h n g ắ n

N hịp thông thuỷ /0 (/0I, /(p) còn được gọi là nhịp rỗng, là khoảng cách bên trong giữa hai m ép gối tựa.

N hịp tính toán /p(/t |, /p ) là g iá trị c ủa n hịp d ù n g đế tính nội lực, có thẻ g iố n g hoặc

khác với các nhịp nói trên.

4.2.2 X ác đ ịn h n h ịp tín h to á n c ủ a ô b ả n

N hịp tính toán ký hiệu là /ị hoặc /t|, /t0 (ô bản hai phương) được xác định tuỳ theo hình thức liên kết của gối tựa,

Với gối liên kết cứng nhịp tính toán được đo đến m é p gối (hình 4.4b,c).

V ới gối kê tự d o n h ịp tính to á n được đ o lùi vào b ên tro n g m é p gối m ộ t đ oạn c

( h ìn h 4 4 a ,c )

c = m in (0,5 hb và 0,5 sb)

trong đó:

h b - chiều dày của bản

Sb - đoạn bản kê lên dầm hoặc tường.

4.1.4 Điều kiện tính toán của ô bản có liên kết bốn cạnh

T h í dụ: C ho bán liên tục như trẽn hình 4 lc, mật cắt thế h iệ n ở hình 4.4c C ho biết nhịp / = 3m, bề rộng dầm bj = 20cm, hé dày tường b, = 3 4cm c h iều d à y bản h b = 8cm ,

đ o ạ n bán kê lên tường sh = 12cm Yêu cầu xấc định nhịp tính toán c ủ a các ô bản

- Trước hết xác định nhịp thông thuV /():

+ Vơi các nhịp giữa:

/ „ = / - 2 -— = 300 - 2 — = 280cm = 2 , 8 m+ Với n h ịp biên:

(xem kct hơn với hình 4 ỉ )

Với bản c ông xôn hb =

Với bản chịu uốn m ộ t phương có liên kết hai cạnh song song:

Chiều dày bản k hông được nhỏ hơn h min = 6cm đối với nhà ở và 7cm với sàn nhà công nghiệp.

4.3 TẢI TRỌNG TRÊN BẢN, NỘI Lực

Tải trọng tác dụng lên bản thường được x em xét dưới dạng tải trọng p hân b ố đồu trôn mỗi m ét vuông bề m ặt bản và tác d ụ n g vuông góc với bề m ặt ấy Khi thiết k ế bản thường xét hai loại tải trọng: Thường xuyên và tạm thời.

4.3.1 Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải)

Đ ể xác định tinh tải cần căn cứ vào cấu tạo của m ặt sàn Từ chiều dày và trọng lượng riêng yj của từng lớp m à tính ra trọng lượng trên m ỗi m é t vuông T hí dụ m ặt sàn nhà ở gồm có 4 lóp từ trên xuống: