Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép: Chương III

Chia sẻ: Nguyễn Quang Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

187
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép - Chương III: Kết cấu bêtông cốt thép, giới thiệu đến người đọc các nội dung: vật liệu bêtông cốt thép, các tính chất cơ - lý của bêtông cốt thép, nội dung và yêu cầu tính toán cấu kiện bêtông cốt thép theo trạng thái giới hạn, đặc điểm cấu tạo cấu kiện bêtông cốt thép chịu uốn. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu bê tông cốt thép: Chương III

Chương 3 K T C U BÊTÔNG C T THÉP 3.1. V T LI U BÊTÔNG C T THÉP 3.1.1 B n ch t c a bêtông c t thép Bêtông c t thép (BTCT) là m t lo i v t li u h n h p, trong ó bêtông và thép ph i h p làm vi c v i nhau như m t th th ng nh t. Bêtông là v t li u ch u nén t t, nhưng ch u kéo r t kém. Ngư c l i thép ch u nén và ch u kéo u t t. Do ó ngư i ta tìm cách dùng thép làm c t cho bêtông: t c t thép vào nh ng nơi mà c u ki n khi làm vi c s phát sinh ng su t kéo (h.3.1). ó là nguyên lý cơ b n t o nên v t li u BTCT. Ngoài ra, trong nhi u trư ng h p, c t thép cũng có th ư c b trí c vùng ch u nén c a c u ki n tr l c cho bêtông ho c b o m yêu c u c u t o. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 1
S dĩ bêtông và thép ph i h p làm vi c v i nhau ư c ch y u là nh bêtông khi khô c ng thì bám ch t vào b m t c t thép, t o kh năng truy n l c gi a hai lo i v t li u, do ó c u ki n có kh năng ch u t i tr ng. Bêtông còn có tác d ng b o v cho c t thép kh i b ăn mòn do tác d ng c a môi trư ng. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 2
K t c u BTCT có các lo i: - theo phương pháp thi công, có BTCT toàn kh i (bêtông ư c t i ch ), BTCT l p ghép và n a l p ghép; - theo phương pháp ch t o, có BTCT thư ng và BTCT ng l c trư c. H.3.1. Mi n ch u kéo v i khe n t và c t thép trong d m BTCT 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 3
K t c u BTCT có kh năng ch u l c t t nhưng kh năng ch ng n t kém. Khi ch u t i tr ng, c u ki n BTCT thư ng luôn có khe n t mi n ch u kéo. Khe n t làm cho ti t di n c a c u ki n b thu h p, c ng gi m. Khe n t quá l n s làm cho c t thép ti p xúc v i không khí và nư c, làm ăn mòn c t thép, gây hư h ng k t c u. h n ch khe n t, cách t t nh t là dùng BTCT ng l c trư c. ó là nh ng c u ki n mà khi ch t o, ngư i ta dùng c t thép cư ng cao, kéo căng c t thép t o ra m t l c ép trư c tác d ng lên bêtông t i nh ng nơi s phát sinh ng su t kéo khi s d ng sau này. L c ép trư c s h n ch ho c tri t tiêu hoàn toàn khe n t, ng th i làm cho c ng tăng lên nhi u so v i c u ki n BTCT thư ng có cùng kích thư c ti t di n và hàm lư ng c t thép cũng như cách b trí c t thép. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 4
3.1.2 Ưu như c i m chính c a k t c u BTCT BTCT là m t trong nh ng lo i v t li u ch y u trong xây d ng công trình dân d ng-công nghi p, giao thông và thu l i. Nh ng ưu i m n i b t: - kh năng ch u l c l n, d t o dáng theo yêu c u ki n trúc, - ch u l a t t hơn thép và g , d s d ng v t li u a phương s n có (cát, á, ximăng) Như c i m chính: - tr ng lư ng b n thân l n và d b n t như ã nêu trên. Do tr ng lư ng b n thân l n nên khó t o ư c k t c u nh p l n; - BT còn là v t li u có kh năng cách nhi t và cách âm kém; C n ph i chú tr ng các bi n pháp c u t o h p lý và áp d ng các ti n b k thu t trong công ngh ch t o kh c ph c b t các như c i m nóiMS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 7/30/2012 12:35 PM trên. 5
CÁC TÍNH CH T CƠ – LÝ 3.2.1.Bêtông Các lo i cư ng c a bêtông Cư ng tiêu chu n: - cư ng ch u nén d c tr c c a m u lăng tr (cư ng lăng tr ) Rbn - cư ng ch u kéo d c tr c Rbtn. Cư ng tính toán: b ng cư ng tiêu chu n chia cho h s tin c y c a bêtông khi nén γbc và khi kéo γbt. Tiêu chu n trư c ây quy nh mác bêtông theo cư ng ch u nén (ký hi u M), Thư ng dùng mác M150, M200, M250, M300, M400, M500 và M600. TCXDVN 356:2005 quy nh khi thi t k k t c u bêtông và bêtông c t thép c n ch nh các ch tiêu ch t lư ng c a bêtông theo c p b n ch u nén B và c p b n ch u kéo d c tr c Bt. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 6
Các y u t nh hư ng n cư ng bêtông - Thành ph n và cách ch t o nh hư ng quy t nh n cư ng bêtông: c p ph i bêtông, ch t lư ng ximăng và c t li u, t l nư c – ximăng, ch t c a bêtông, i u ki n b o dư ng. - Tu i bêtông: cư ng bêtông phát tri n liên t c trong quá trình bêtông c ng hoá. Trong vài tu n u cư ng tăng nhanh, sau kho ng 28 ngày tăng ch m d n và sau m t s tháng thì s tăng tr nên không áng k (h.3.2). Cư ng R R28 Rt Th i gian t (ngày) 7 28 H.3.2. S tăng cư ng bêtông theo th i gian 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 7
Cư ng tiêu chu n và cư ng tính toán c a thép Khi s n xu t c t thép, ph i làm các thí nghi m ki m tra cư ng . Nh ng s n ph m không t tiêu chu n ph i lo i thành ph ph m. i v i thép d o ki m tra theo gi i h n ch y; v i thép giòn - theo gi i h n b n. Cư ng tiêu chu n c a thép l y b ng giá tr ng su t ki m tra lo i ph ph m; ph thu c vào nhóm c t thép, cho c t 2, b ng 4, ph l c A. Cư ng tính toán c a thép l y b ng cư ng tiêu chu n tương ng chia cho h s tin c y γi ≥1, tr s ghi các c t 3, 4 và 5 c a b ng 4, ph l c A. Cư ng tính toán c a thép khi tính c u ki n theo các tr ng thái gi i h n th nh t ph i l y b ng tr s nêu trên ây nhân v i h s i u ki n làm vi c c a c t thép γsi cho các b ng t 23 n 26 c a TCXDVN 356:2005. Khi tính c u ki n theo các tr ng thái gi i h n th hai, h s γsi b ng 1. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 8
Các lo i c t thép Theo hình d ng b m t, thép làm c t trong c u ki n BTCT g m có c t thép tròn trơn và c t thép có g (h.3.6). Theo công ngh ch t o, có thép cán nóng và thép kéo ngu i: thép thanh thu c các nhóm A-I (tròn trơn), A-II, A-III và A-IV (có g ), tương ương v i các nhóm CI, CII, CIII và CIV, là thép cán nóng dùng cho c u ki n BTCT thư ng; -nhóm AT-IV, AT-V và AT-VI – thép gia công nhi t; -nhóm A-IIB và A-IIIB - thép kéo ngu i; -nhóm B-I và Bp-II - s i thép cư ng cao. Trong c u ki n, c t thép trơn ph i ư c u n móc hai u không b tu t kh i bêtông, còn c t thép g không c n u n móc. C t thép ng l c trư c ph i ư c neo ch c ch n vào hai u c u ki n nh m duy trì l c ép trư c ã t o ra trong bêtông. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 9
duy trì l c dính, chi u dài o n c t thép trong bêtông ph i l n không tu t kh i bêtông. σ pd l≥ 4τ Ví d : c t thép nhóm A-II, σp = 300 MPa, n u l y τ = 3 MPa thì chi u dài o n neo ph i là 25d. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 10
3.4. N I DUNG VÀ YÊU C U TÍNH TOÁN C U KI N BÊTÔNG C T THÉP THEO TR NG THÁI GI I H N (TTGH) TTGH là tr ng thái mà n u vư t qua nó, k t c u s không còn làm vi c ư c n a ho c không còn m b o s làm vi c bình thư ng như b phá ho i, b m t n nh, bi n d ng ho c chuy n v quá l n, khe n t quá r ng ( i v i nh ng k t c u ư c phép n t v i m t b r ng gi i h n) ho c phát sinh khe n t ( i v i nh ng k t c u không ư c phép n t). 3.4.1. Yêu c u tính toán theo nhóm TTGH th nh t: v cư ng và n nh Tính toán c u ki n theo nhóm TTGH v cư ng và n nh là m b o cho k t c u BTCT không b phá ho i và không b m t n nh trong su t quá trình s d ng; nói cách khác, k t c u ph i kh năng ch u l c dư i tác d ng c a các nguyên nhân ư c xét n trong tính toán; i u này ư c th hi n qua i u ki n cư ng vi t dư i d ng t ng quát sau: T ≤ Tp 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 11
T - n i l c do t i tr ng tính toán gây ra; Tp - kh năng ch u l c c a c u ki n, ph thu c vào cư ng tính toán c a bêtông và c t thép, các h s tính toán và các kích thư c hình h c c a c u ki n; ây chính là n i l c mà n u vư t qua nó thì c u ki n b phá ho i (theo tính toán). N i l c tính toán T (mômen u n M, l c d c N, l c c t Q do t i tr ng tính toán gây ra). N i dung tính toán k t c u BTCT theo nhóm tr ng thái gi i h n th nh t g m có: - xác nh các c trưng hình h c c a ti t di n; - xác nh di n tích c t thép c n thi t và b trí m t cách h p lý; - ki m tra kh năng ch u l c c a c u ki n. 3.5.1. B trí c t thép trong c u ki n Theo ch c năng, c t thép trong c u ki n có hai lo i: c t thép ch u l c và c t thép c u t o (c t thép thi công). 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 12
Theo ch c năng, c t thép trong c u ki n có hai lo i: c t thép ch u l c và c t thép c u t o (c t thép thi công). a) b) c) H.3.8. Các hình th c liên k t c t thép trong c u ki n. a) khung bu c; b) khung hàn; c) lư i thép. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 13
C t thép ch u l c ư c xác nh theo tính toán. T s ph n trăm c t thép µ% (còn g i là hàm lư ng c t thép) so v i di n tích m t c t ph i n m trong kho ng gi a µmin và µmax. T s t i thi u µmin và t s t i a µmax s ư c xác nh cho t ng lo i c u ki n c th . C t thép c u t o có nhi u công d ng: liên k t v i c t thép ch u l c thành m t khung thép có c ng nh t nh có th bêtông, ch u các ng su t t p trung, ng su t do co ngót c a bêtông và ng su t do thay i nhi t . C t thép c u t o thư ng không tính toán mà ư c b trí theo kinh nghi m ho c theo quy nh c a quy ph m. Tuy ư c g i là c t thép c u t o nhưng trong nhi u trư ng h p chúng óng m t vai trò quan tr ng i v i s làm vi c c a k t c u BTCT; n u thi u ho c b trí không h p lý, k t c u có th không phát huy h t kh năng ch u l c ho c b hư h ng c c b . 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 14
Các lo i c t thép không ch ư c tính toán v di n tích c n thi t, mà còn ph i ư c b trí m t cách h p lý trong c u ki n. Hai y u t chính c n ư c ph i h p khi b trí c t thép là ư ng kính và kho ng cách gi a các thanh c t thép. Khi di n tích ã ư c xác nh, ư ng kính c t thép và kho ng cách gi a chúng có quan h v i nhau. ư ng kính c t thép quá l n ho c quá bé u gi m tác d ng ch u l c c a c u ki n. V m t kho ng cách, khe h gi a các thanh c t thép nói chung không ư c nh hơn 30 mm khi bêtông theo phương n m ngang và không ư c nh hơn 50 mm khi bêtông theo phương th ng ng. M t khác, kho ng cách c t thép nói chung không ư c l n hơn 200 mm trong các b n m ng dư i 150 mm và không l n hơn 400 mm trong c t và d m. Kho ng cách c t thép quá l n thì s phân b n i l c trên ti t di n không u, Nhưng kho ng cách quá nh thì l p bêtông bao b c xung quanh b m t c t thép b gi m, kh năng truy n l c cũng gi m, và còn gây khó khăn cho thi công. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 15
3.5.2. Neo, u n và n i c t thép U n c t thép thư ng g p khi b trí c t xiên trong c u ki n. Góc u n c t xiên không ư c quá nh tránh s ép nát bêtông; bán kính cong c a ch u n thư ng ư c l y là r = 10d (h.3.9,a). C t ai cũng ư c u n bao quanh các thanh c t d c (c t xiên và c t ai g i chung là c t ngang). a) b) r= r= 10d 10d ln d c) ln d) ≥ 2,5d 3d d H.3.9. U n và neo c t thép: a) u n; b, c) neo; d) móc. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 16
C t thép ph i ư c neo tránh b kéo tu t kh i bêtông. Trong khung và lư i thép bu c, các thanh ch u kéo b ng thép tròn trơn c n ư c u n móc hai u. C t thép tròn trơn dùng trong khung và lư i hàn, cũng như c t thép có g thì không c n u n móc. o n c t thép k t u mút n v trí mà c t thép ư c tính toán v i toàn b kh năng ch u l c c a nó (h.3.4,b,c) g i là o n neo. D a vào k t qu thí nghi m, quy ph m quy nh chi u dài t i thi u c a o n neo ln.min (xem b ng 3.1), còn chi u dài o n neo ln ư c xác nh theo công th c sau:  Rs  ln ≥  m  R + λ d ≥ l n . min   b  d - ư ng kính c t thép d c ư c neo; m và λ - các h s trong b ng 2.1 (xem bài gi ng); Rs - cư ng ch u kéo tính toán c a thép; Rb - cư ng ch u nén tính toán c a bêtông. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 17
N i c t thép là trư ng h p thư ng g p khi các thanh c t thép không chi u dài. Theo quy nh, c t thép ch ư c n i nh ng v trí có n i l c không l n. Có th n i ch ng (h.3.10) ho c n i hàn (h.3.11). N i ch ng (bu c) ch ư c th c hi n v i các thanh c t thép ch u nén và không ư c n i ch ng nh ng thanh có ư ng kính l n hơn 30 mm. 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 18
3.5.3. L p bêtông b o v L p bêtông b o v tính t mép c u ki n n mép g n nh t c a c t thép (h.3.12). Nó có tác d ng m b o s làm vi c ng th i c a c t thép và bêtông trong m i giai o n làm vi c c a k t c u, ng th i b o v c t thép không b ăn mòn do môi trư ng bên ngoài. Trong m i trư ng h p, chi u dày l p bêtông b o v (C) không ư c nh hơn ư ng kính (d) c a c t thép ư c b o v và không nh hơn: - trong b n và tư ng có chi u dày h: + h ≤ 100 mm: 10 mm (15 mm) + h > 100 mm: 15 mm (20 mm) - trong d m và d m sư n có chi u cao h: + h < 250 mm: 15 mm (20 mm) + h ≥ 250 mm: 20 mm (25 mm) - trong c t: 20 mm (25 mm) - trong d m móng: 30 mm 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 19
- móng: + l p ghép: 30 mm + bêtông t i ch khi có bêtông lót 35 mm + bêtông t i ch khi không có bêtông lót 70 mm. 20 mm trong c t và d m có h > 100 mm; 30 mm trong móng l p ghép và d m có h > 250 mm; 35 mm trong móng bêtông t i ch khi có bêtông lót; 70 mm trong móng bêtông t i ch khi không có bêtông lót. (Các tr s trong ngo c áp d ng cho k t c u ngoài tr i ho c nh ng nơi m ư t; i v i k t c u trong vùng ch u nh hư ng c a môi trư ng bi n, chi u dày l p bêtông b o v l y theo quy nh c a tiêu chu n hi n hành TCXDVN 327:2004). 7/30/2012 12:35 PM MS: 803001 – BÊTÔNG C T THÉP 20