B
ộ
môn: Kết cấu bê tôn
g
cốt thé
p
B
ộ
môn: Kết cấu bê tôn
g
cốt thé
p

––
G
ạ
ch đáG
ạ
ch đá
ộ g pộ g p
ạạ
Khoa Xây dựng – Trường đại học Kiến trúc Hà nội
Tài liệu học tâp:Tài liệu học tâp:
Giáo trình chínhGiáo trình chính::
1. Giáo trình kết cấu BTCT – phần 1: “Cấu kiện cơ bản”
2 Giáo trình kếtcấu BTCT
phần2:
“
Cấukiện nhà cửa
”
2

u BTCT
–
tiêu chu
ẩ
n thi
ế
t k
ế
2. TCVN 356-2005 – Kết cấu BT và BTCT – tiêu chuẩn thiết kế
3. Tiêu chuẩn ACI 318 – Mỹ
4. Lê Văn Kiểm – Hư hỏng, sửa chữa gia cố công trình – NXBĐHQG – TPHCM
5. Vương Hách: Sổ tay xử lý sự cố công trình
Ch−¬ng 1. Ch−¬ng 1.
Kh¸i NiÖm ChungKh¸i NiÖm Chung
ĐĐ1. Th1. Thc chc cht ct ca bê tông cốt thép a bê tông cốt thép
11 KháiKhái niệmniệm
Bêtôn
g
cốt thé
p
(BTCT) là m
ộ
t lo
ạ
i v
ậ
t li
ệ
u xâ
y


dm

(si)
Cỏt

vng
Nc
++
++
++
Ph

gia
++
Bờ

tụngBờ

tụng
ể
Cốt thépCốt thép: Là một lợng thép đợc đặt hợp lý trong BT
Đ
ặc đi
ể
m:
Bê tông: Chịu nén tốt, chịu kéo kém
Cốt thep: chịu nén và kéo tốt
Thí nghiệm: Trên hai dầm cùng kích thớc, cùng chế tạo từ một loại BT
Khô đặt ốt théKhô đặt ốt thé

ốt

thépCó

đặt
c
ốt

thép
: :
2

b
b)
1
2

t
1
2
3

s
>
btbt
R

Dầm nứt
P=> Vết nứt lan dần lên phía trên
>


;
Nếu P

=> dầm bị phá hoại
=>

Lãng

phí

khả

n
ă
ng

chịu

lực

của

BT
Nếu

P

=>



n
ă
ng

làm

việc

của

vật

liệu

đợc

khai

thác

hết

(

b
= R
b

s

h
ạn c
hế
.
- Giữa BT và CT không xảy ra phản ứng hoá học. BT còn bao bọc bảo vệ CT.
- BT và cốt thép có hệ số giãn nở nhiệt gần bằng nhau => ứng suất rất nhỏ, không phá
hoại lực dính.
ĐĐ2. Phân loại:2. Phân loại:
11 TheoTheo phơngphơng pháppháp thithi côngcông ((33loại)loại)
a. a. BTCT toàn khối (BTCT đổ tại chỗ)BTCT toàn khối (BTCT đổ tại chỗ): : Lắp đặt cốt thép; cốp pha và đổ BT tại vị trí thiết kế
của kết cấu
của

kết

cấu
.
b. b. BTCT lắp ghépBTCT lắp ghép: : Phân kết cấu thành các cấu kiện để sản xuất tại nhà máy hoặc sân bãi. vận
chuyển đến công trờng, dùng cần trục lắp ghép và nối các cấu kiện tại vị trí thiết kế.
chuyển

đến

công

trờng,

dùng

cần

22 TheoTheo trạngtrạng tháithái ứngứng suấtsuất khikhi chếchế tạotạo vàvà sửsử dụngdụng ((22loại)loại)::
BTCT th ờBTCT th ờ
a. a.
BTCT

th

ờ
n
gBTCT

th

ờ
n
g
::
Khi chế tạo cấu kiện, ngoài nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt trong cốt thép
không có ứng suất.
b. Bê tông cốt thép ứng lực trớc(BTCT ƯLT):b. Bê tông cốt thép ứng lực trớc(BTCT ƯLT):
Khi chế tạo, ngời ta căng cốt thép để nén vùng kéo của cấu kiện(BT đợc ƯLT)
nhằm khống chế sự xuất hiện và hạn chế bề rộng khe nứt.
ĐĐ3. Ưu nhợc điểm, phạm vi sử dụng của BTCT:3. Ưu nhợc điểm, phạm vi sử dụng của BTCT:
11 ƯuƯu điểmđiểm::
- Có khả năng sử dụng vật liệu địa phơng (Xi măng,Cát,Đá hoặc Sỏi),tiét kiệm thép
- Kh
ả
n
ă
n

ịu

đợc

độ
n
g

đất;
ả
ă
g c ịu ực ớ ơ so vớ ết cấu gạc đá và gỗ; C ịu đợc độ g đất;
- Bền, tốn ít tiền bảo dỡng;
- Khả năng tạo hình phong phú;
-
C
h
ị
u lửa tốt
.
BTôn
g
bảo v
ệ
thé
p
khôn
g
b
ị


hoặc

kết

cấ

vỏ

mỏng

v
.
v

- Cách âm ,cách nhiệt kém. Khi có yêu cầu cách âm; cách nhiệt dùng kết cấu có lỗ rỗng;
- Thi công BTCT toàn khối chịu ảnh hởng nhiều vào thời tiết
+ Dùn
g
BTCT lắ
p

g
hé
p
, nửa lắ
p

g
hé

C

ờ
n
g

độ
c
hị
u
ké
o
(

R
bt
)
v.
v

Các phơng pháp xác định cờng độ ( hiện nay):Các phơng pháp xác định cờng độ ( hiện nay):
+ Phơng pháp phá hoại mẫu thử ( độ chính xác cao).
b
+ Phơng pháp không phá hoại: Sóng Siêu âm;
súng bắn BT( ép lõm viên bi lên bề mặt BT).
A
A
TN xác định cờn
g
độ chịu nénTN xác định cờn

D =5cm; 7,5cm; 10cm; 15cm.
2
ắ TN: Nén (2 kG/cm
2
.s) đến khi mẫu bị
p
há hoại.
P - Lực tơng ứng lúc mẫu bị phá
(
)
M
P
R
m
2
Bàn nén
(
)
M
pa
A
R
m
b
=
1
3
3
Thí nghiệm Cờng độ chịu nén(R
b

+ Kích thớc mẫu nhỏ R
m
bkv
m
blt
RR 8,0
R khôn
g

p
hụ kích thớc m
ẫ
u
m
bkv
m
blt
RR 8,0
RR
không bôi trơnkhông bôi trơn
> R> R
có bôi trơncó bôi trơn
không

bôi

trơnkhông

bôi



nhanh:

R

=

(1
,
15
ữ
1
,
2)R
Gia tải rất chậm : R = (0,85 ữ 0,9)R
Điều kiện tiêu chuẩn của thí nghiệm:
+ Khôn
g
bôi trơn mặt tiế
p
xúc;
+ Tốc độ gia tải: 2kG/cm
2
.s
TN xác định cờng độ chịu kéoTN xác định cờng độ chịu kéo::
[
]
MPa
N
R

MPa
Dl
P
R
bt

2
=
a
a
A
N
N
D
P
P
c)
Dl

a
A
P
l
NhNhữững nhân tố ảnh hởng đến cờng độ của BTng nhân tố ảnh hởng đến cờng độ của BT::
+Lợng XM nhiều
ặ
R cao (Hiệu quả không lớn làm t
ă
ng biến dạng);
+

+ Cấp phối hợp lý; độ cứng và độ sạch của cốt liệu cao ặ R cao;
N/X

ặ
R

+
N/X


ặ
R


+ Chất lợng thi công tốt ( Trộn, đổ, đầm, bảo dỡng tốt) ặ R cao.
Sự tSự tăăng cờng độ theo thời gianng cờng độ theo thời gian
::
9 Dùn
g
XM Pooclăn
g
, chế t
ạ
o và bảo dỡn
g
b
ì
nh thờn
g
: R

à
y
đầu
,
BT
g
iòn và R cuối cùn
g
thấ
p
hơn >

b
< 1
ggy,g gp

b
22 CờngCờng độđộ trungtrung binhbinh vàvà cờngcờng độđộ tiêutiêu chuẩnchuẩn
Cờng độ trung bCờng độ trung bìình (Giá trị trung bnh (Giá trị trung bìình của cờng độ)nh của cờng độ) RR
mm
Từ một loại BT đúc n mẫu thử và thí nghiệm, đợc: R
1
, R
2
, , R
n
R
R
i


trng

của

cờng

độ)

là

cờng

độ

lấy

theo

một xác suất đảm bảo quy định nào đó.
Với BT: Cờng độ đặc trng đợc xác định theo xác suất đảm bảo quy định 95%,
R
=0 78R
-Cờng độ tiêu chuẩn của BT (về nén: R
bn
; về kéo: R
btn
)
R
ch
=0

bn
và R
btn
cho trong PL 2
33 CờngCờng độđộ tínhtính toántoán ((vềvề nénnén::RR
bb
;;vềvề kéokéo::RR
btbt
))
- Cờng độ tính toán gốc:
bc
bn
b
R
R

=
bt
btn
bt
R
R

=
bc

bt

(Cho trong PL3)
- Cờng độ tính toán:

BT
tơn
g

ứ
n
g

khi
n
é
n v
à

khi

ké
o.
Khi
t
í
n
h
t
h
eo
TTGH
t
hứ
n

BT

(

i
=
1
,
2
,
10)
,
kể

đế
n
kí
c
h

th

ớ
c
tiết

diệ
n,
tí
n


của

BT

ký

hiệu

là

R
b
ser
và

đợc

xác

định với các hệ số

=1 (trừ trờng hợp đặc biệt khi tính kết cấu chịu tải trọng trùng lặp).
44 CấpCấp độđộ bềnbền vàvà mácmác củacủa BTBT::
Đ
ể biểu thị chất lợng của BT về một tính chất nào đó ngời ta dùng khái niệm
mác
Đ
ể


khái

niệm

mác
hoặc cấp độ bền.
a. a. Mác theo cờng độ chịu nén:Mác theo cờng độ chịu nén:
Má
th
ờ
độ
hị
é
(
M
)
là
tị
ố
lấ
bằ
ờ
độ
hị
é
t
b
ì
h
tí h

độ
c
hị
un
é
n
t
run
g
b
ì
n
h
tí
n
h
theo đơn vị KG/cm
2
của các mẫu thử khối vuông cạnh 15cm , có tuổi 28 ngày đợc
dỡng hộ và tiến hành thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn.
Với BT nặn
g
: M100 ; M150 ; M200 ; M250 ; M300 ; M350 ; M400 ; M500 ; M600 ;
Với BT nhẹ: M50 ; M75 ; M100 ; M 150 ; M200 ; M250 ; M300.
Chú ý: Trong kết cấu BTCT phải dùng mác từ 150 trở lên.
b. b. Cấp độ bền chịu nén:Cấp độ bền chịu nén:
Cấp độ bền chịu nén (B)làtrịsốlấybằngcờng độ đặc trng tính theo đơn vị
Mpa của các mẫu thử khối vuông cạnh 15cm, có tuổi 28 ngaỳ đợc dỡng hộ và
ẩ
tiếnhànhth

2,0 ; B
t
2,4 ; B
t
2,8 ; B
t
3,2 ; B
t
3,6 ; B
t
4,0.

a. a. Biến dạng do co ngót:Biến dạng do co ngót:
C
ót
là
hiệ
t
BT
iả
thể
tí h
khi
khô
ứ
t
khô
khí
d
C

- Nớc thừa bay hơi ;
- Sau quá trình thuỷ hoá đá xi măng giảm thể tích
ể
ằ
+ Khi đông cứng trong nớc BT
t
ăng th
ể
tích với mức độ
t
ăng xấp xỉ b
ằ
ng 1/5 ~1/2 mức độ
giảm thể tích khi đông cứng trong không khí.
Đặc điểm của biến dạng co ngót:
- Co ngót xảy ra chủ yếu ở giai đoạn đông cứng đầu tiên và trong năm đầu. Rồi giảm dần
và dừng hẳn sau vài năm ;
- Từ bề mặt vào sâu khối BT, sự co ngót xảy ra không đều,ở ngoài co ngót nhiều hơn ;
- Cấu kiện có bề mặt lớn so với thể tích (sàn, tờng,) có độ co ngót lớn.
Những nhân tố chính ảnh hởng đến co ngót:
-Sốlợng và loại xi măng:
+ BT nhiều XM => co ngót lớn ;
+ BT dùng XM mác cao => co ngót lớn ;
+ BT dùn
g
XM Alumilat => co n
g
ót lớn.
gg
X

d
ụ
n
g
lo
ạ
iXMcon
g
ó
t
ít
,
thích h
ợp
;
N
ụg
ạ
g
,
ợp
;
X
- Bảo dỡng đúng yêu cầu kỹ thuật đảm bảo cho BT thờng xuyên ẩm ở giai đoạn đông
cứng ban đầu ;
Đ
ầm
đúng
kỹ
thuật

đờng bộ, sân bay).
b. b. Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạnBiến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn
R
lt
.

B

a) b)
P
.
.
1
2
D
l
B

1
.

b

b
*


0
. .


1

=

pl
2

=

ạg ỷ
l
pl
b
el



=
- Hệ số đàn hồi( Đặc trng cho biến dạng đàn hồi của BT vùng nén)
c. c. Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn Tính từ biến của BTTính từ biến của BT ::
Từ biến là tính biến dạn
g

t
ăn
g
theo thời
g
ian tron
g

đầu
biến
dạng
từ
biến
t
ă
ng
nhanh
sau
chậm
dần
và
có
thể
kéo
dài
-
Trong
vài
ba
tháng
đầu
biến
dạng
từ
biến
t
ă
ng

và
dẫn
đến
phá
hoại
mẫu
thử
Đ
ó
-
Khi

b

70
%
R
biến
dạng
từ
biến
t
ă
ng
không
ngừng
và
dẫn
đến
phá


ra
.
Trong

đó

phần

tải

trọng

ngắn

hạn

không

gây

ra

biến

dạng từ biến.
d. d. Biến dạng nhiệt:Biến dạng nhiệt:
Biế d hiệt là th đổi thể tí h ủ BT khi hiệt đ th đổi Nó h th ộ à hệ
Biế
n

th
a
y

đổi
.
Nó

ph
ụ
th
u
ộ
c v
à
o
hệ

số dãn nở vì nhiệt của BT (Loại XM ; cốt liệu ; độ ảm của BT)
e. e. Mô đun đàn hồi của BTMô đun đàn hồi của BT
Khi nén:
R
lt
.

B

a) b)
P
.

n
hồi

dẻ
o
(
mô
đ
un
biế
n
d
ạn
g)
b
b
b
tgE



==
/
b
b
b
EE




==>=
el

Khi kéo:
ồ
E
E
Mô đun đàn h
ồ
i:
bbt
E
E
=
Mô đun biến dạng:
btbt
EE

=
/
(

t
- Hệ số đàn hồi khi kéo)
f.f.
Mô đun chống cắt GMô đun chống cắt G
bb
(Mpa):(Mpa):
Lấy hệ số nở hông (Hệ số Poát xông) của BT
2


đun

chống

cắt

G
bb
(Mpa):(Mpa):
Lấy

hệ

số

nở

hông

(Hệ

số

Poát

xông)

của


đợc

chế

tạo

bằng

cách

nung

chảy

phôi

thép
r
ồi

cán

qua

các

khuôn

Cốt cá ó g:
à cốt đợc chế tạo bằng cách nung chảy phôi thép ồi cán qua các khuôn