Xem mẫu
- Bộ môn: Kết cấu bê tông cốt thép – Gạch đá
Môn học
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP – GẠCH ĐÁ
- Tài liệu học tâp
Giáo trình chính:
1. Ngô Thế Phong và nhóm tác giả. Kết cấu bê tông cốt thép (phần cấu kiện cơ
bản, kết cấu nhà cửa, kết cấu đặc biệt. NXB Khoa học và Kỹ thuật.
2. Trịnh Kim Đạm và các tác giả. Kết cấu gạch đá và gạch đá cốt thép. NXB
Khoa học và Kỹ thuật
Tài liệu tham khảo:
1. Nguyễn Đình Cống. Sàn sườn bê tông cốt thép toàn khối. NXB Khoa học và Kỹ
thuật.
2. Nguyễn Xuân Bích. Sửa chữa và gia cố kết cấu bê tông cốt thép. NXB Khoa học
và Kỹ thuật 2005.
Tiêu chuẩn thiết kế:
1. TCVN 5574-1991 – Kết cấu BTCT – tiêu chuẩn thiết kế
2. TCVN 356-2005 – Kết cấu BT và BTCT – tiêu chuẩn thiết kế
- Chương 1
Thực chất của Bê tông cốt thép và
tính chất cơ lý của vật liệu
- § 1. Khái niệm chung
1.1. Thực chất của BTCT
1.1.1. Bê tông cốt thép (BTCT) là một loại vật liệu xây dựng phức hợp do bê
tông và cốt thép cùng kết hợp chịu lực với nhau.
Bê tông:
Đá dăm Nước Phụ gia
Xi măng Cát
BÊ TÔNG
Đặc điểm:
Chịu nén trong KCBTCT
Chịu nén tốt
Chịu kéo kém
Cốt thép: - là một lược thép được đặt hợp lý trong Bê tông
Đặc điểm: - Chịu kéo và chịu nén đều tốt
- 1.1.2. Thí nghiệm hai dầm chịu uốn
Dầm có đặt cốt thép
Dầm không đặt cốt thép
σ bt > Rbt ⇒ Dầm bị nứt σ bt > Rbt ⇒ Dầm bị nứt
F↑ → Vết nứt dầm phát triển lên phia trên F↑ → Vết nứt dầm phát triển lên phia trên
F=F1 → Dầm bị phá hoại F=F2 → Dầm bị phá hoại
F1
- 1.1.3. Nguyên nhân để bê tông và cốt thép kết hợp làm việc tốt
với nhau
- Lực bám dính giữa Bê tông và cốt thép: ứng lực được truyền từ bê tông
sang cốt thép và ngược lại.
Cường độ của bê tông và cốt thép được khai thác tối đa,
Bề rộng của khe nứt trong bê tông ở vùng kéo được hạn chế.
- Giữa Bê tông và Cốt thép không xảy ra phản ứng hóa học:
Môi trường bê tông là môi trường kiềm do vậy không xảy ra phản ứng hóa
học với cốt thép. Ngoài ra bê tông còn bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mòn do
môi trường bên ngoài.
- Bê tông và cốt thép có hệ số giãn nở nhiệt gần như nhau:
CT - αbt=1,2⋅10-5/độ
BT - αbt=(1,0÷1,5)10-5/độ
Khi giãn nở vì nhiệt thì ứng suất của cốt thép gây ra trong bê tông không lớn.
Do vậy không gây ra phá hoại lực dính giữa chúng.
- 1.2. Phân loại
1.2.1. Theo phương pháp thi công:
BTCT toàn khối (đổ tại chỗ) – lắp đặt cốp pha, cốt thép và đổ bê tông tại công
trình
Bê tông tươi
- Ưu điểm:
Cốt thép
+ Độ cứng không gian của kết cấu lớn;
+ Tăng khả năng chống cháy và độ bền của công trình
+ Chịu lực động tốt.
+ Kiến trúc đa dạng
- Nhược điểm:
+ Chi phí ván khuôn, cây chống cao;
+ Thi công chịu ảnh hưởng nhiều vào thời tiết;
+ Điều kiện thi công khó khăn – điều kiện thi công ngoài trời.
- - BTCT lắp ghép – kết cấu được chia ra làm các cấu kiện. Các cấu kiện này được
sản xuất tại nhà máy hoặc sân bãi. Sau đó được chuyển đến công trình lắp ghép lại với
nhau.
Cột
Tấm panel sàn
- Ưu điểm:
+ Có khả năng công nghiệp hoá cao;
+ Tăng năng suất lao động, rút ngắn được thời gian thi công;
+ Tiết kiệm ván khuôn, cây chống;
+ Chất lượng cấu kiện BTCT được kiểm soát.
- Nhược diểm:
+ khó thi công mối liên kết;
Tấm panel tường
+ Độ cứng tổng thể của kết cấu kém;
+ Tốn kém trong công tác vận chuyển, cẩu lắp;
+ Tốn kém vật tư, giá thành cao của các mối liên kết.
- BTCT bán lắp ghép – Lắp ghép các cấu kiện được chế tạo chưa hoàn chỉnh. Sau
dó đặt thêm cốt thép, ghép cốp pha và đổ BT phần còn lại và mối nối.
Cốt thép chờ
- Ưu điểm:
+ Độ cứng của kết cấu cao hơn so với kết cấu lắp ghép; Dầm, cột chưa hoàn chỉnh
+ Giảm cốp pha, cây chống.
- Nhược diểm:
+ Sản xuất, vận chuyển và lắp ghép phức tạp;
+ Tốn công xử lý mặt tiếp xúc giữa BT cũ và mới.
- 1.2.2. Phân loại theo trạng thái ứng suất khi chế tạo
BTCT thường – Khi chế tạo cấu kiện, ngoài nội ứng suất do co ngót và
giãn nở nhiệt trong cốt thép không có ứng suất.
BTCT ứng lực trước – Khi chế tạo, người ta căng cốt thép để nén vùng
kéo của cấu kiện(BT được ƯLT) nhằm khống chế sự xuất hiện và hạn chế bề
rộng khe nứt.
- 1.3. Ưu, khuyết điểm và phạm vi sử dụng
1.3.1. Ưu điểm
- Sử dụng vật liệu địa phương (xi măng, cát, đá hoặc sỏi), tiết kiệm thép;
- Khả năng chịu lực lớn hơn so với kết cấu gạch đá và gỗ; chịu được tải trọng
động như gió, kể cả tải trọng động đất;
- Bền với thời gian, tốn ít tiền bảo dưỡng;
- Có khả năng tạo hình phong phú;
- Chịu lửa tốt (chịu được trong 2 giờ chỉ giảm đi 10-20% khả năng chịu lực). Bê
tông bảo vệ thép không bị nung nóng nhanh đến nhiệt độ nguy hiểm.
1.3.2. Nhược điểm
- Trọng lượng bản thân lớn, nên với BTCT thường khó vượt được nhịp lớn.Lúc
này phải dùng BTCT ƯLT hoặc kết cấu vỏ mỏng v.v..
- Cách âm, cách nhiệt kém so với các vật liệu khác như gỗ. Khi có yêu cầu cách
âm; cách nhiệt dùng kết cấu có lỗ rỗng;
- Thi công BTCT toàn khối tương đối phức tạp chịu ảnh hưởng nhiều vào thời
tiết và kiểm tra chất lượng khó khăn. Biện pháp khắc phục:
+ Dùng BTCT lắp ghép;
+ Công xưởng hoá công tác trộn BT; ván khuôn và cốt thép;
+ Cơ giới hoá công tác đổ BT(Cần trục, máy bơm BT v.v..)
- BTCT dễ có khe nứt làm ảnh hưởng tới chất lượng và tuổi thọ của kết cấu.
+ Dùng BTCT ƯLT;
- 1.3.3 Phạm vi sử dụng
BTCT được sử dụng phổ biến trong xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao
thông và quốc phòng.
- §2. Bê tông
2.1. Thành phần, cấu trúc và phân loại
a. Thành phần:
Bê tông là 1 loại đá nhân tạo được chế tạo từ các loại vật liệu rời (cát, đá, sỏi) và
chất kết dính (xi măng)
- Vật liệu rời được gọi là cốt liệu gồm có:
+ Cốt liêu bé là cát có kích thước hạt từ 1-5 mm;
+ Cốt liệu lớn gồm đá dăm hoặc sỏi có kích thước hạt từ 5 - 40 mm.
- Chất kết dính thường là xi măng trộn với nước.
- Ngoài ra trong BT có thể có chất phụ gia:
+ Phụ gia hóa dẻo;
+ Phụ gia tang cường độ;
+ Phụ gia đông cứng nhanh;
+ Nhiều phụ gia khác…
b. Cấu trúc của BT:
- Bê tông là vật liệu xây dựng có cấu trúc không đồng nhất,
- Bê tông là loại vật liệu đàn hồi – dẻo – chảy.
- c. Phân loại BT:
Theo cấu trúc:
- BT đặc chắc;
- BT có lỗ rỗng (dùng ít cát);
- BT tổ ong.
Theo khối lượng riêng:
- BT nặng thông thường: γ= 2200 ÷ 2500 KG/ m3
- BT nặng cốt liệu bé: γ = 1800 ÷ 2200 KG/ m3
γ > 2500 KG/ m3
- BT đặc biệt nặng:
γ < 1800 KG/ m3
- BT nhẹ:
Theo thành phần:
- BT thường;
- BT cốt liệu bé;
- BT chèn đá hộc.
Theo phạm vi sử dụng:
- BT làm kết cấu chịu lực;
- BT chịu nóng;
- BT cách nhiệt;
- BT chống xâm thực .v.v..
- 2.2. Cường độ của bê tông
Cường độ là khả năng chịu lực của bê tông trên một đơn vị diện tích
- Cường độ chịu nén Rb,
- Cường độ chịu kéo Rbt,
Các phương pháp xác định cường độ
- Phương pháp phá hoại mẫu thử - phương pháp này cho kết quả chính
xác cao;
- Phương pháp không phá hoại:
+ Sóng siêu âm;
+ Súng bắn bê tông (ép lõm bề mặt của bê tông).
A
Thí nghiệm xác định cường độ chịu nén
A
- Mẫu đúc:
+ mẫu lập phương: 10x10x10cm, 4a
aA
h
15x15x15cm… a
+ mẫu lăng trụ vuông: 15x15x60cm; a
D
+ lăng trụ tròn: D=16cm, h=2D. a
a
- - Mẫu lấy từ kết cấu (khoan lấy mẫu):
+ lăng trụ tròn: D=5, 7,5, 10, 16cm, h=1÷1,5D.
Thí nghiệm nén mẫu (mẫu được nén đến khi phá hoại)
Bàn nén
Mẫu nén
P
R = (Mpa )
m
Cường độ chịu nén b
A
Rb = 5÷ 30MPa;
- BT thường:
- BT cường độ cao: Rb >40MPa;
- BT đặc biệt Rb ≥ 80MPa. Máy nén mẫu BT để xác định cường độ
- Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả nén mẫu bê tông
Ảnh hưởng của mặt tiếp xúc:
P P
Lực ma sát
V ế t n ứt Vết nứt
Chất bôi trơn
nghiêng dọc
P P
+ Kích thước mẫu nhỏ R ↑ + Không phụ thuộc vào kích thước mẫu
+ Rblt ≈ 0,8 Rbkv + Rblt = 0,8 Rbkv
m m m m
R > R bôi trơn
không bôi trơn
- Khi nén BT bị nở hông, lực ma sát có tác dụng như cốt đai làm ngăn cản sự nở
hông này:
R không bôi trơn > R bôi trơn Tác dụng cốt đai
Bước cốt đai
- Càng xa mặt tiếp xúc ảnh hưởng của lực ma sát càng giảm.
- Ảnh hưởng của tốc độ gia tải:
- Gia tải rất nhanh: R=(1,15÷1,2)R
- Gia tải rất chậm: R=(0,85÷0,9)R
Điều kiện tiêu chuẩn của thí nghiệm
- Không bôi trơn mặt tiếp xúc P
- Tốc độ gia tải: 2kg/cm2.s
D
Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo:
P
l
a)
2P
[ MPa ]
R=
m
N N
π Dl
bt
l/3 l/3 l/3
a
a
A
3,5M
R= m
h
N bt
b ⋅ h2
[ MPa ]
Rbt =
m b
A l=6h
- Những nhân tố ảnh hưởng đến cường độ BT:
Rb ↑ (Hiệu quả không cao, làm tăng biến dạng và co ngót của BT);
- Lượng XM nhiều
- XM Mác cao Rb cao;
- Cấp phối hợp lý, độ cứng và độ sạch của cốt liệu cao Rb cao;
- Tỷ lệ N/X ↑ Rb ↓ ;
Rb ↑ .
- Chất lượng thi công tốt (trộn, đổ, đầm và bảo dưỡng đúng kỹ thuật)
Ảnh hưởng của thời gian và môi trường đến sự phát triển cường độ
- Dùng XM Pooclăng, chế tạo và bảo dưỡng bình thường thì R ↑nhanh trong 28 ngày đầu;
- Dùng XM Puzolan, chế tạo và bảo dưỡng bình thường thì R ↑nhanh trong 90 ngày đầu.
- Cường độ trung bình và cường độ tiêu chuẩn
Cường độ trung bình (Giá trị trung bình cộng của cường độ) Rm
∑R i
=
Rm
n
trong đó: n – la số mẫu thử, Ri – cường độ của mẫu thử i
Cường độ đặc trưng - Là cường độ lấy theo một xác xuất đảm bảo nào đó
Với BT lấy 95%
Rch=0,78Rm
Cường độ tiêu chuẩn của BT
(Rbn – cường độ TC chịu nén; Rbtn – cường độ TC chịu kéo)
Rbn = γ kc Rch
Trong đó: γ kc - hệ số kết cấu =0,7-0,8 tùy thuộc vào Rch, nó kể đến sự làm việc của BT
(mẫu thử lập phương). Với mẫu lăng trụ γ kc =1.
Rbn; Rbtn PL2
nguon tai.lieu . vn
