a) Khái quát :
Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựn.g phức hợp do bê tông và cốt thép cùng
cộng tác chịul ực với nhau.
Ta thử so sánh một vài tính chất của bê tông và cốt thép qua bảng dưới đây :
Đặc trưng Bê tông Cốt thép
Khả năng chịu kéo Kém Tốt
Khả năng chịu nén Tốt Tốt, những thanh thép
mảnhdễ bị oằn.
Khả năng chịu cắt Trung bình Tốt
Độ bền Tốt Bị ăn m òn nếu không được
bảo vệ
Độ chịu lửa Tốt Kém, khả năng chịu lực
giảm nhanh ở nhiệt độ cao.
Từ bảng trên ta thấy rằng, nếu kết hợp b ê tông và cốt thép thì chúng sẽ bổ sung cho
nhau : tận dụng được khả năng chịu kéo v à chịu cắt của thép, khả năng ch ịu nén của b ê
tông, đồng thời bê tông bảo vệ cốt thép không bị ăn m òn, tăng khả năng chịu lửa của vật
liệu phức hợp này.
A B
q
l
ql / 8
2
n e ùn
k e ùo
Nếu đặt cốt thép v ào vùng chịu kéo th ì l ực kéo sẽ do cốt thép chịu, nh ờ đó có thể
tăng tải trọng đến khi ứng suất trong b ê tông đạt đến cường độ chịu nén của b ê tông và
ứng suất trong cốt thép đạt đế n cường độ chịu kéo của cốt thép. Khả năng chịu lực của
dầm bê tông cốt thép lớn hơn dầm bê tông đến hàng chục lần.
Cốt thép đặt trong các cấu kiện chịu nén ( cột, thanh chịu nén của d àn ) nh ằm tăng
khả năng chịu lực, giảm kích thước tiết diện.
b) Sự cộng tác cùng chịu lực giữa bê tông và cốt thép .
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Giữa bê tông và cốt thép có lực dính(sinh ra trong quá trình bêtông đông cứng), nên
có thể truyền lực từ bê tông sang cốt thép và ngược lại. Nhờ có lực dính mà cường độ của
cốt thép mới được khai thác, hạn chế vết nứt trong vùng chịu kéo.
Giữa bê tông và c ốt thép không xảy ra phản ứng hoá học n ào, đ ồng thời b ê tông
còn bảo vệ cốt thép chống lại các tác dụng ăn mòn của môi trường.
Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông và cốt thép gần bằng nhau.
bê tông = 1x10
-5
1,5x10
-5
thép = 1,2x10
-5
Khi nhiệt độ thay đổi ( < 100
0cốt thép
) trong c ấu kiện không xuất hiện nội ứn g suất
đáng kể, không làm phá hoại lực dính giữa bê tông và cốt thép.
27 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 3251 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình bê tông cốt thép chương I: Những vấn đề cơ bản về kết cấu bê tông cốt thép, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Chương I : NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
1.1 Khái niệm về kết cấu bê tông cốt thép
1.1.1 Sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép
a) Khái quát :
Bê tông cốt thép là một loại vật liệu xây dựn.g phức hợp do bê tông và cốt thép cùng
cộng tác chịu lực với nhau.
Ta thử so sánh một vài tính chất của bê tông và cốt thép qua bảng dưới đây :
Đặc trưng Bê tông Cốt thép
Khả năng chịu kéo Kém Tốt
Khả năng chịu nén Tốt Tốt, những thanh thép
mảnhdễ bị oằn.
Khả năng chịu cắt Trung bình Tốt
Độ bền Tốt Bị ăn mòn nếu không được
bảo vệ
Độ chịu lửa Tốt Kém, khả năng chịu lực
giảm nhanh ở nhiệt độ cao.
Từ bảng trên ta thấy rằng, nếu kết hợp bê tông và cốt thép thì chúng sẽ bổ sung cho
nhau : tận dụng được khả năng chịu kéo và chịu cắt của thép, khả năng chịu nén của bê
tông, đồng thời bê tông bảo vệ cốt thép không bị ăn mòn, tăng khả năng chịu lửa của vật
liệu phức hợp này.
A B
q
l
ql / 8
2
n e ùn
k e ùo
Nếu đặt cốt thép vào vùng chịu kéo thì lực kéo sẽ do cốt thép chịu, nhờ đó có thể
tăng tải trọng đến khi ứng suất trong bê tông đạt đến cường độ chịu nén của bê tông và
ứng suất trong cốt thép đạt đến cường độ chịu kéo của cốt thép. Khả năng chịu lực của
dầm bê tông cốt thép lớn hơn dầm bê tông đến hàng chục lần.
Cốt thép đặt trong các cấu kiện chịu nén ( cột, thanh chịu nén của dàn ) nhằm tăng
khả năng chịu lực, giảm kích thước tiết diện.
b) Sự cộng tác cùng chịu lực giữa bê tông và cốt thép .
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Giữa bê tông và cốt thép có lực dính (sinh ra trong quá trình bêtông đông cứng), nên
có thể truyền lực từ bê tông sang cốt thép và ngược lại. Nhờ có lực dính mà cường độ của
cốt thép mới được khai thác, hạn chế vết nứt trong vùng chịu kéo.
Giữa bê tông và cốt thép không xảy ra phản ứng hoá học nào, đồng thời bê tông
còn bảo vệ cốt thép chống lại các tác dụng ăn mòn của môi trường.
Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông và cốt thép gần bằng nhau.
bê tông = 1x10-5 1,5x10-5
thép = 1,2x10-5
Khi nhiệt độ thay đổi ( < 1000cốt thép ) trong cấu kiện không xuất hiện nội ứng suất
đáng kể, không làm phá hoại lực dính giữa bê tông và cốt thép.
1.1.2 Phân lọai kết cấu bê tông cốt thép
1o) Theo phương pháp thi công :
- Bê tông cốt thép toàn khối : độ cứng lớn, chịu tải trọng động tốt. Tuy nhiên, tốn
ván khuôn, cây chống, thi công bị ảnh hưởng thời tiết.
- Bê tông cốt thép lắp ghép : thi công nhanh, không bị ảnh hưởng thời tiết nhưng
độ cứng không đảm bảo.
- Bê tông cốt thép bán lắp ghép : độ cứng cao, giảm đáng kể số lượng ván khuôn
cây chống, phải xử lý tốt mối nối giữa bê tông đổ trước và bê tông đổ sau.
2o) Theo trạng thái ứng suất khi chế tạo và sử dụng
- Bê tông cốt thép thường.
- Bê tông cốt thép ứng lực trước.
1.1.3 Ưu nhược điểm của kết cấu bê tông cốt thép
1o) Ưu điểm :
Khả năng chịu lực lớn hơn so với kết cấu gạch đá và gỗ, có thể chịu tốt các loại tải
trọng rung động.
Có khả năng sử dụng vật liệu địa phương, tiết kiệm thép.
Có tính bền, chi phí bảo trì công trình ít hơn kết cấu thép.
Chịu lửa tốt ( cấp I ) hơn kết cấu thép.
Có khả năng tạo ra các hình dáng kết cấu khác nhau, đáp ứng yêu cầu đa dạng của
kiến trúc ( vòng, vỏ mỏng…).
Rẻ tiền hơn kết cấu thép.
2o)Nhược điểm :
Thường bị nứt tại vùng kéo ( khắc phục bằng cách sử dụng bê tông ứng lực
trước, có biện pháp tính toán và thi công hợp lý nhằm khắc phục hạn chế nứt ).
Cách âm và cách nhiệt kém.(khắc phục bằng cách sử dụng kết cấu có lỗ rỗng)
Thi công đổ bê tông cốt thép tương đối phức tạp, chịu ảnh hưởng của thời tiết. (
Dùng cấu kiện BTCTđúc sẳn dễ cơ giới hóa cấu kiện, dễ kiểm tra chất lượng bê tông.
Dùng phụ gia trong bê tông. Dưỡng hộ bê tông bằng hấp nóng cấu kiện…).
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Trọng lượng bản thân lớn, khó làm các kết cấu nhịp lớn, có thể khắc phục bằng
cách sử dụng bê tông cốt thép ứng lực trước, kết cấu nhẹ ( vỏ mỏng ).
1.2 Tính chất cơ học của bê tông cốt thép
1.2.1 Tính chất cơ học của bê tông
Bê tông là một loại đá nhân tạo, thành phầm gồm có :
Cốt liệu : cát, sỏi hay đá dăm.
Chất kết dính vô cơ : xi măng, thạch cao, vôi.
Nước.
Ngoài ra có thể có them chất phụ gia vô cơ hay hữu cơ.
1. Phân loại bê tông
Theo trọng lượng :
Bê tông nặng : 25 KN/m³ ; cốt liệu bằng kim lọai.
Bê tông thường : = 18 25 KN/m³ ; cốt liệu bằng sỏi đá đặc chắc thông
thường.
Bê tông nhẹ : = 5 18 KN/m³ ; cốt liệu bằng đá có lỗ rỗng, kê ram dít, xỉ
quặng…
Theo cấu trúc :
Bê tông đặc.
Bê tông có lỗ rỗng.
Theo chất kết dính :
Bê tông xi măng : dùng chất kết dính là ximăng.
Bê tông chất dẻo (polyme ).
Bê tông thạch cao : chủ yếu dùng cho kết cấu trang trí, tự chịu lực ( chỉ chịu
trọng lượng bản thân ).
Theo kích thước cốt liệu :
Bê tông đá 40x60: làm lớp lót.
Bê tông đá 20x30, 10x20, 5x10: 90% dùng chế tạo cấu kiện chịu lực.
Bê tông đá mi: sử dụng làm kiến trúc.
2.Các chỉ tiêu cơ bản của bê tông :
Cường độ của bê tông là đại lượng đặc trưng quan trọng của bê tông về chất lượng
và khả năng chịu lực.
1io) Cường độ chịu nén của mẫu thử :
a
a
a
a
a
a
h=4a
d=16cm
h=2d
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Mẫu thí nghiệm : khối vuông, khối lăng trụ đáy vuông, khối trụ tròn. Được
dưỡng hộ và thí nghiệm theo điều kiện tiêu chuẩn (t = 20 2, w 90%) sau 28 ngày
tuổi.
Cường độ chịu nén của mẫu (khối vuông) : MPa
A
N
B pi ,
( Np : lực làm phá hoại mẫu ; A : diện tích tiết diện mẫu )
2io) Cường độ chịu kéo của mẫu thử :
Mẫu thí nghiệm : tiết diện vuông (a=10cm). Được dưỡng hộ và thí nghiệm
theo điều kiện tiêu chuẩn (t = 20 2, w 90%) sau 28 ngày tuổi.
( Np : lực kéo làm phá hoại mẫu; A : diện tích tiết diện mẫu)
MPa
A
N
B pit ,
3io) Cấp độ bền của bê tông :
Cấp độ bền chịu nén :
B = Bm (1- 1,64); = 0,135.
Cấp độ bền chịu kéo :
Bt = Bmt (1- 1,64); = 0,165.
Trong đó:
- hệ số biến động của cường độ các mãu thử tiêu chuẩn, phụ thuộc vào trình
độ sản xuất bê tông.
Bm, Bmt là các giá trị trung bình thống kê của cường độ chịu nén và cường độ
chịu kéo tức thời.
n
nn
mtm nnn
BnBnBnBB
...
...
)(
21
2211
Với n1, n2, ….,nn – số lượng các mẫu thử tiêu chuẩn có cường độ tương ứng
khi nén ( kéo) là B1, B2, ….,Bn.
Theo TCVN 5574 – 1991: chỉ tiêu chất lượng cơ bản của bê tông biểu thị
bằng Mác. Mác theo cường độ chịu nén M, chịu kéo K.
Mác bê tông : M100, M150, M200, M250, M300, M350, M400……
Mác bê tông : K10, K15, K20, K25, K30, K40……
Theo TCXDVN 356 – 2005: chỉ tiêu chất lượng cơ bản của bê tông biểu thị
bằng cấp độ bền. Cấp độ bền chịu nén của bê tông B, chịu kéo của bê tông Bt.
B12,5, B15, B20, B25, B30, B35, B40……
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Bt0,4, Bt 0,8, Bt 1,2, Bt 1,6, Bt 2,0, Bt 2,4….
Tương quan giữa cấp độ bền chịu nén của bê tông B và Mác theo cường độ
chịu nén.
CÊp ®é bÒn
chÞu nÐn
Cêng ®é trung
b×nh cña mÉu thö
tiªu chuÈn, MPa
M¸c theo
cêng ®é
chÞu nÐn
CÊp ®é bÒn
chÞu nÐn
Cêng ®é trung
b×nh cña mÉu thö
tiªu chuÈn, MPa
M¸c theo
cêng ®é
chÞu nÐn
B3,5 4,50 M50 B35 44,95 M450
B5 6,42 M75 B40 51,37 M500
B7,5 9,63 M100 B45 57,80 M600
B10 12,84 M150 B50 64,22 M700
B12,5 16,05 M150 B55 70,64 M700
B15 19,27 M200 B60 77,06 M800
B20 25,69 M250 B65 83,48 M900
B22,5 28,90 M300 B70 89,90 M900
B25 32,11 M350 B75 96,33 M1000
B27,5 35,32 M350 B80 102,75 M1000
B30 38,53 M400
CÊp ®é bÒn
chÞu kÐo
Cêng ®é trung b×nh
cña mÉu thö tiªu chuÈn
MPa
M¸c theo
cêng ®é
chÞu kÐo
Bt 0,4 0,55 –
Bt 0,8 1,10 K10
Bt 1,2 1,65 K15
Bt 1,6 2,19 K20
Bt 2,0 2,74 K25
Bt 2,4 3,29 K30
Bt 2,8 3,84 K35
Bt 3,2 4,39 K40
Bt 3,6 4,94 –
Bt 4,0 5,48 –
3.Cường độ của bê tông :
1io) Cường độ tiêu chuẩn :
Cường độ tiêu chuẩn ( Rtc) của bê tông lấy bằng trị số trung bình thống kê của
cường độ các mẫu kiểm tra khi thí nghiệm. Cường độ tiêu chuẩn của bê tông được
xác định với xác xuất bảo đảm là 95%.
VD : thí nghiệm m mẫu thử, ta thu được các cường độ R1, R2,… Ri,…, Rm
Ta có cường độ trung bình :
m
i
itb Rm
R
1
1
và phép tính thống kê cho : cường độ tiêu chuẩn Rtc = (0,750,8)Rtb.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
5io) Cường độ tính toán : (R)
b
b
tc m
k
RR
Trong đó :
kb : hệ số an toàn của vật liệu (kb>1); kể đến sự không chính xác về qui cách,
kích thước, độ sạch, độ đồng đều…
mb : hệ số điều kiện làm việc của vật liệu (mb <1); kể đến các nhân tố làm cho
vật liệu làm việc xấu hơn hoặc tốt hơn bình thường.
VD : điều kiện ở phòng thí nghiệm t=182oC; W=8090%; khuôn mẫu bằng
gang thép chính xác (sai lệch 1/4mm); trong khi điều kiện thi công ở công trường
chịu ảnh hưởng của thời tiết, mưa nắng, ván khuôn bị biến dạng
Ví dụ các trị số kb , mb :
Khi nén : kbn = 1,3; mbn =0,80,85
Khi kéo : kbk = 1,5; mbk = 0,80,85
Trong các điều kiện đặc biệt ( VD: chịu nhiệt độ cao, tải trọng rung
động lớn, sử dụng bê tông ở môi trường ngập mặn…) thì phải kể thêm các hệ khác
cho trong qui phạm.
Cường độ tính toán của vật liệu chưa kể đến hệ số điều kiện làm việc m
được gọi là cường độ tính toán gốc. Ví dụ :
(KG/cm²) Mác bê tông 150 200 250 300
Rn 65 90 110 130 Cường độ
tính toán gốc Rk 6 7,5 8,8 10
6io) Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tông
) Thành phần bê tông :
Xi măng :
Cường độ của bê tông và cường độ của xi măng có quan hệ tuyến. Cường độ
của xi măng tăng thì cường độ của bê tông cũng tăng. Việc dùng loại và mác xi
măng nào là tùy thuộc vào những yêu cầu đề ra cho bê tông. Ví dụ :
Xi măng Pooclan dùng phổ biến nhất cho bê tông có yêu cầu về cường
độ.
Xi măng Pooclan puzlan ( có phụ gia làm tăng tính ổn định chống kiềm
của xi măng ) dùng kết cấu chịu ảnh hưởng của dòng chảy, kết cấu phải yêu cầu
bảo đảm tính không thấm nước (các kho chứa, các công trình ngầm…)
Cốt liệu : (cát, sỏi, đá)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
t(ngaøy)t 28
R
R28
t
Cöôøng ñoä cuûa beâtoâng
taêng theo thôøi gian
Nên dùng các cốt liệu có bề mặt xù xì để bảo đảm dính kết tốt với xi
măng và bảo đảm bê tông có cường độ cao. Các hạt của cốt liệu cần có kích nthước
khác nhau.
Cốt liệu không được chứa tạp chất (sét, bụi, mùn rác) lớn hơn các trị số
do các tiêu chuẩn qui định (VD : lượng tạp chất trong cát phải < 5%, và trong sỏi
phải < 2%), vì các tạp chất này làm giảm lực dính giữa cốt liệu và xi măng.
)Tỷ lệ nước và xi măng :(N/X)
Tỷ lệ N/X ảnh hưởng rất lớn đến cường độ bê tông : khi giảm tỷ lệ N/X thì
cường độ của bê tông tăng, tuy nhiên tỷ đó không được nhỏ tỷ số lợi nhất N/X =
0,35 0,4. Lượng nước còn thừa mặc dù làm cho cường độ bê tông giảm nhưng lại
cần thiết để tạo ra vữa có độ sệt thích hợp với phương pháp đổ bê tông.
) Chất lượng của việc nhào trộn bê tông, độ đầm chắc của bê tông khi đổ khuôn và
điều kiện bảo dưỡng :
Việc nhào trộn bê tông phải tiến hành liên tục cho đến khi tạo được một
khối đồng nhất.
Điều kiện thuận lợi để bê tông đông cứng ngoài trời : t = 15 25oC ;
W = 8090% ( khi đó bê tông dùng xi măng pooclan sẽ đạt được Rthiết kế sau 28
ngày). Nếu tăng nhiệt độ và độ ẩm thì quá trình đông cứng sẽ rút ngắn rất nhiều,
nếu được xử lý bằng hơi nước có áp lực và nhiệt độ cao thì thời gian đông cứng còn
ngắn nữa.
Sau khi thi công bê tông xong, phải thường xuyên tưới nước cho ẩm bề
mặt cấu kiện; nếu không nước trong lòng bê tông thoát ra nhanh sẽ gây co ngót. VD
: trong mùa hè tưới nước 3 lần/ngày, liên tục trong 10 sau khi đúc bê tông .
) Tuổi của bê tông :
Cường độ của bê tông tăng theo tuổi của nó nếu như đảm bảo được các
điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm khi bê tông đông cứng.
Với bê tông dùng xi măng pooclan, cường độ tăng nhanh trong giai
đoạn đầu của quá trình đông cứng và thường đạt cường độ thiết kế sau 28 ngày. Sau
đó cường độ còn tiếp tục tăng trong thời gian dài nếu điều kiện nhiệt độ và độ ẩm
thích hợp.
Có thể xác định cường độ sau t ngày (t=7300 ngày)
theo công thức thực nghiệm sau : Btim = B28.0,7.lgt.
Tại công trường thường thử Rbt sau 7 ngày, khi đó
bê tông đạt khoảng 40% cường độ thiết kế.
3. Biến dạng của bê tông :
1io) Biến dạng do co ngót :
Co ngót là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô cứng trong không
khí.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Các biến dạng co ngót của bê tông xảy ra chủ yếu là do xi măng bị
giảm thể tích khi đông cứng. Vì thế, nếu tăng lượng xi măng trong một đơn vị thể
tích bê tông thì độ co ngót sẽ tăng, còn nếu tăng cường độ ximăng và giảm độ rỗng
của cốt liệu thì độ co ngót sẽ giảm.
Các biến dạng co ngót sẽ diễn ra với nhịp độ mạnh hơn trong thời gian
đầu của quá trình đông cứng, sau đó chậm dần rồi dừng hẳn.
Trong một khối bê tông, độ co ngót xảy ra không đều. Nó bắt đầu từ bề
mặt cấu kiện rồi lan sâu vào trong cấu kiện cùng với quá trình nước bị tiêu tốn cho
việc đông cứng của bê tông và bốc nhơi qua các lỗ rỗng nên các lớp bê tông ở phía
ngoài (khô hơn) sẽ bị co ngót nhiều hơn các lớp phía trong.
Vì vậy, khi đông cứng trong bê tông sẽ xuất hiện những ứng suất co
ngót đầu tiên ứng với khi các lớp bê tông bên ngoài chịu keó và có thể xuất hiện
các khe nứt ( co ngót không đều hay bị cản trở), còn các lớp bê tông bên trong thì
chịu nén vì có xu hướng cản không cho các lớp bên ngoài co lại.
Tóm tắt :
Vài nhân tố chính ảnh hưởng đến co ngót:
Trong môi trường khô, co ngót lớn hơn trong môi trường ẩm.
Độ co ngót tăng khi dùng nhiều xi măng, dùng xi măng có hoạt tính
cao, khi tăng tỉ lệ N/X, khi dùng cốt liệu có độ rỗng, dùng cát mịn, dùng phụ gia.
Biện pháp hạn chế co ngót :
Chọn thành phần bê tông thích hợp, đầm chặt bê tông, giữ ẩm trong
giai đoạn đầu.
Chia kết cấu bê tông cốt thép có kích thước rộng ra nhiều phần bằng
các khe co giãn. VD : mạch co giãn giữa các mảng bê tông (DT 20m²); bố trí khe
co giãn trong sê nô ( trong vòng 15m)
Đặt cấu tạo thêm lưới thép đường kính nhỏ (Þ4, Þ6) ở những nơi cần
thiết.
2io) Biến dạng do tải trọng tác dụng ngắn hạn :
Tải trọng ngắn hạn : là tải trọng không có mặt thường xuyên trên kết
cấu, ví dụ : tải trọng do gió, bão, động đất, xe cộ…
Đường cong về quan hệ giữa ứng suất và biến dạng khi nén của bê tông
có dạng như hình vẽ :
Ban đầu khi ứng suất còn thấp, nquan hệ (,) gần như tuyến tính.
Bê tông làm việc như vật liệu đàn hồi, biến dạng sẽ hoàn toàn được phục hồi nếu dỡ
bỏ tải trọng.
Khi gia tải đến một mức nào đó, thì bê tông làm việc như vật liệu dẻo.
Lúc này, nếu dở bỏ tải trọng thì biến dạng của bê tông sẽ không được phục hồi
hoàn toàn : phần biến dạng được phục hồi gọi là biến dạng đàn hồi đh, phần biến
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Töø bieán cuûa beâtoâng
b
b
A B
b
t
B
A
dạng còn lại gọi là biến dạng dẻo (biến dạng dư) d. ở giai đoạn phá hoại biến dạng
dẻo chiếm phần lớn.
Ta có b = el + pl và tỷ số = el/b gọi là hệ số đàn hồi.
Hình dạng của đường cong (,) còn phụ thuộc vào thời gian tác dụng
của tải trọng.
Kết luận : Bê tông không
b
dhd
b
D
Ab
chb
Bieåu ñoà quan heä öùng suaát - bieán daïng cuûa beâtoâng
Rn
phải là
vật liệu đàn hồi hoàn toàn mà nó là vật liệu đàn dẻo.
3io) Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến :
Tải trọng dài hạn : tải trọng có mặt thường xuyên trên kết cấu, hoặc
thường xuyên xảy ra. Ví dụ : trọng lượng bản thân kết cấu, vách ngăn cố định,
trọng lượng thiết bị, vật liệu…
Từ biến là hiện tượng biến dạng tiếp tục tăng lên khi giữ nguyên tác
dụng của tải trọng trong thời gian dài.
Khi ứng suất b nhỏ (khoảng 60 – 70% cường độ giới hạn) thì biến
dạng từ biến là có giới hạn. Nhưng khi b gần với cường độ giới hạn thì biến dạng
từ biến phát triển không ngừng dẫn đấn kết cấu bị phá hoại.
Một số đặc điểm của từ biến :
Biến dạng cuối cùng có thể gấp 3-4 lần biến dạng đàn hối do tải trọng
ngắn hạn.
Nếu tải trọng được dở bỏ,chỉ có biến dạng đàn hồi tức thời được phục
hồi, còn biến dạng dẻo thì không.
Có sự phân bố lại nội lực giữa bê tông và cốt thép.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
Theo thời gian , ứng suất trong cốt thép tăng lên do đó cốt thép chịu
thêm được tải trọng lớn hơn. Bố trí cốt thép trong vùng nén của cấu kiện chịu uốn
cũng góp phần hạn chế độ võng do từ biến.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến :
Biến dạng từ biến tb tăng khi ứng suất tỉ đối /Rn tăng.
Biến dạng từ biến lớn khi tỉ lệ N/X cao, khi độ cứng cốt liệu bé.
Biến dạng từ biến giảm khi dùng xi măng mác cao, khi tuổi củabê tông
cao, khi môi trường ẩm.
4io) Module đàn hồi, module biến dạng, module chống cắt của bê tông :
) Module đàn hồi ban đầu (Eb) : trong giai đoạn đàn hồi Eb = tgo = b/el .
) Module biến dạng (E’b) : E’b = tg=.Eb
khi tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm cho biến dạng dẻo phát triển, vì vậy biến dạng
của bê tông sẽ phát triển nhanh hơn so với ứng suất, và quan hệ giữa ứng suất –
biến dạng có dạng đường cong.
Module biến dạng của bê tông định nghĩa như sau : E’b = .Eb
)Module chống cắt (trượt) (Gb):
bbb E4,0)1(2
EG
trong đó : là hệ số biến dạng ngang ( hệ số poat-xông) của bê tông, lấy =0,2.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Bài giảng môn: Bê Tông Cốt Thép 1 Th.S. Võ Thị Cẩm Giang
M« ®un ®µn håi ban ®Çu cña bª t«ng khi nÐn vµ kÐo, Eb 103, MPa
CÊp ®é bÒn chÞu nÐn vµ m¸c t¬ng øng
B1 B1,5 B2 B2,5 B3,5 B5 B7,5 B10 B12,5 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 Lo¹i bª t«ng
M50 M75 M100 M150 M150 M200 M250 M350 M400 M450 M500 M600 M700 M700 M800
®ãng r¾n tù nhiªn – – – – 9,5 13,0 16,0 18,0 21,0 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5 39,0 39,5 40,0
dìng hé nhiÖt ë ¸p
suÊt khÝ quyÓn
– – – – 8,5 11,5 14,5 16,0 19,0 20,5 24,0 27,0 29,0 31,0 32,5 34,0 35,0 35,5 36,0
Bª t«ng
nÆng
chng ¸p – – – – 7,0 9,88 12,0 13,5 16,0 17,0 20,0 22,5 24,5 26,0 27,0 28,0 29,0 29,5 30,0
®ãng r¾n tù nhiªn – – – – 7,0 10,0 13,5 15,5 17,5 19,5 22,0 24,0 26,0 27,5 28,5 — – – –
A dìng hé nhiÖt ë ¸p
suÊt khÝ quyÓn
– – – – 6,5 9,0 12,5 14,0 15,5 17,0 20,0 21,5 23,0 24,0 24,5 – – – –
®ãng r¾n tù nhiªn – – – – 6,5 9,0 12,5 14,0 15,5 17,0 20,0 21,5 23,0 – – – – – –
B dìng hé nhiÖt ë ¸p
suÊt khÝ quyÓn
– – – – 5,5 8,0 11,5 13,0 14,5 15,5 17,5 19,0 20,5 – – – – – –
Bª t«ng
h¹t nhá
nhãm
C chng ¸p – – – – – – – – – 16,5 18,0 19,5 21,0 22,0 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0
D800 – – – 4,0 4,5 5,0 5,5 – – – – – – – – – – – –
D1000 – – – 5,0 5,5 6,3 7,2 8,0 8,4 – – – – – – – – – –
D1200 – – – 6,0 6,7 7,6 8,7 9,5 10,0 10,5 – – – – – – – – –
D1400 – – – 7,0 7,8 8,8 10,0 11,0 11,7 12,5 13,5 14,5 15,5 – – – – – –
D1600 – – – – 9,0 10,0 11,5 12,5 13,2 14,0 15,5 16,5 17,5 18,0 – – – – –
D1800 – – – – – 11,2 13,0 14,0 14,7 15,5 17,0 18,5 19,5 20,5 21,0 – – – –
Bª t«ng
nhÑ vµ bª
t«ng rçng,
cã m¸c
theo khèi
lîng riªng
trung b×nh
D2000 – – – – – – 14,5 16,0 17,0 18,0 19,5 21,0 22,0 23,0 23,5 –