Bài Giảng Bê Tông Cốt Thép 1 C2 - 123doc

1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG••Đầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầuĐầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầu ••Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặ

NỘI DUNG

1.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

BÀI 1 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG

1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG

2

1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG

1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG

BÀI 2 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP

2.1 PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT

2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP

2.3 PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP

BÀI 3 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1

3.1 LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP

3.2 SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP 3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT

BÀI 1 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG

Cường độ là chỉ tiêu quan trọng thể hiện khả năng chịu lực của vật liệu

1.1.1 Thí nghiệm mẫu xác định cường độ chịu nén

1.1 CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG

a Mẫu thử

Mẫu để thí nghiệm cường độ chịu nén

4

b Thí nghiệm mẫu

P R

Sự phá hoại của mẫu thử

Sự phá hoại của mẫu thử khối vuông khối vuông

Bê tông thường có R = 5 ÷ 30 MPa

t t

P R

MỘT SỐ HÌNH ẢNH

THÍ NGHIỆM MẪU BÊTÔNG

Thí nghiệm để tìm cường độ chịu kéo

Cylindrical splitting test

Thí nghiệm nén chẻ mẫu Thí nghiệm mẫu chịu uốn

8

Chất lượng và số lượng xi măng

Độ cứng, độ sạch và tỉ lệ thành phần của cốt liệu (cấp phối)

Tỉ lệ nước và xi măng

1.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông

R

Chất lượng của việc nhào trộn vữa bê tông,

dầm chắc và điều kiện bảo dưỡng

Sự tăng cường độ của bê tông theo thời gian

1.2 CẤP ĐỘ BỀN VÀ MÁC BÊ TÔNG

Là con số lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn, đơn

vị kG/cm2 Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm, tuổi 28ngày bêtông có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200; M250

1.2.1 Mác theo cường độ chịu nén M

ngày bêtông có các mác M50 ; M75 ; M100; M150; M200; M250

; M300 ; M350; M400; M450; M500; M600.0

Đó là con số lấy bằng cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, đơn

vị MPa Mẫu thử chuẩn là khối vuông cạnh a = 15cm Bêtông cócác cấp độ bền B3,5; B5; B7,5; B10; B12,5; B15; B20; B25; B30;B35; B40; B50; B55; B60

1.2.2 Cấp độ bền chịu nén B

10

1.2.3 Cấp độ bền chịu kéo B t

Cường độ đặc trưng về kéo của bê tông đơn vị MPa

Bt0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4;…

1.2.4 Mác theo khả năng chống thấm và theo khối lượng riêng W, D

Với các kết cấu có yêu cầu hạn chế thấm mác theo khả

năng chống thấm W, lấy bằng áp suất lớn nhất (atm) mà

mẫu chịu được để nước không thấm qua

Đối với kết cấu có yêu cầu về cách nhiệt, mác theo khối

lượng riêng trung bình D

1.3 BIẾN DẠNG CỦA BÊTÔNG

••Đầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầuĐầm chắc, bảo dưỡng bê tông thường xuyên trong giai đoạn đầu

••Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặt cốt thép cấu tạo những nơi Các biện pháp cấu tạo: khe co dãn, đặt cốt thép cấu tạo những nơi cần thiết để hạn chế ứng suất do co ngót gây ra 12

1.3.2

1.3.2 Biến Biến dạng dạng do do tải tải trọng trọng tác tác dụng dụng ngắn ngắn hạn hạn

Làm thí nghiệm nén mẫu hình trụ có chiều dài l, diện tích

tiết diện A Tác dụng lên mẫu lực nén P, do được độ co ngắn

∆ Tính được biến dạng tỉ đối và ứng suất

l b

1.3.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

phần biến dạng hồi phục được ∆1 - biến dạng đàn hồi

phần không hồi phục được ∆2 - biến dạng dẻo

Từ kết quả thí nghiệm cho thấy bêtông là vật liệu đàn hồi – dẻo

1.3.4 Biến dạng do tải trọng tác dụng dài hạn – từ biến

Nén mẫu với lực P có biến dạng ban đầu là ∆ Giữ cho lực P

tác dụng trong thời gian dài thì biến dạng tăng ∆c

Từ biến là hiện tượng biến dạng tiếp tục tăng trong khi giữ

l

c c

∆

=

ε - biến dạng từ biến

Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ biến

Ứng Ứng suất suất tỷ tỷ đốiđối rr = = σb /R

khikhi rr tăngtăng thì thì εεtb tăng

Tuổi Tuổi thọ thọ của của bê bê tông tông

bê bê tông tông càng càng già già thì thì từ từ biến biến giảm giảm

Trong Trong môi môi trường trường ẩm ẩm ướt ướt

ít ít xảy xảy ra ra hiện hiện tượng tượng từ từ biến biến hơn hơn

Tỷ Tỷ lệlệ N/X N/X,, độ độ cứng cứng cốt cốt liệu liệu

độ độ cứng cứng cốt cốt liệu liệu càng càng bé bé thi thi từ từ biến biến càng càng tăng

Một số đặc điểm của từ biến

Biến Biến dạng dạng cuối cuối cùng cùng có có thể thể gấp gấp 3 3 4 4 lần lần biến biến dạng dạng đàn đàn hồi hồi do do tải tải trọng trọng ngắn

ngắn hạn hạn

Nếu Nếu tải tải trọng trọng được được dở dở bỏ bỏ,, chỉ chỉ có có biến biến dạng dạng đàn đàn hồi hồi tức tức thời thời được được phục phục hồi

hồi,, còn còn biến biến dạng dạng dẻo dẻo thì thì không không

Có Có sự sự phân phân bố bố lại lại nội nội lực lực giữa giữa bêtông bêtông và và cốt cốt thép thép

Bố Bố trí trí cốt cốt thép thép trong trong vùng vùng nén nén của của cấu cấu kiện kiện chịu chịu uốn uốn cũng cũng góp góp phần phần hạn hạn chế

chế độ độ võng võng do do từ từ biến biến

16

1.3.5

1.3.5 Biến Biến dạng dạng do do nhiệt nhiệt độđộ

Thể Thể tích tích bị bị biến biến dạng dạng khi khi thay thay đổi đổi nhiệt nhiệt độ độ phụ phụ thuộc thuộc vào vào

b

E σ tg

α ε

= =

Môđun biến dạng (hay môđun đàn hồi dẻo) E’ b

Khi tải trọng tác dụng lâu dài sẽ làm cho biến dạng dẻo phát triển, quan hệ giữa ứng suất-biến dạng có dạng đường cong

Môđun biến dạng của BT là

BÀI 2 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CỐT THÉP

2.1 PHÂN LOẠI THÉP DÙNG TRONG BTCT

Thép hình L,C, I Thép kéo nguội

Thép tròn trơn CI Thép có gân (gờ)

CII, CII, CIV

20

2.2 MỘT SỐ TÍNH NĂNG CƠ HỌC CỦA CỐT THÉP

2.2.1 Biểu đồ ứng suất – biến dạng (σ - ε )

Tính năng cơ học của cốt thép phụ thuộc vào thành phần hóa

học và công nghệ chế tạo.

2.2.2 Cốt thép dẻo và cốt thép rắn

• Cốt thép dẻo : có thềm chảy rõ ràng…

• Cốt thép rắn : có giới hạn chảy không rõ ràng và σch ≈ σb ,…

2.2.3 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

22

2.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ

• Thép bị nung nóng : thay đổi cấu trúc kim loại, giảm cường

độ, môđun đàn hồi Khi để nguội trở lại thì cường độ không được hồi phục hoàn toàn;

• Khi chịu lạnh quá mức (dưới -300 0 C) , thép trở nên giòn ;

• Hệ số giãn nở vì nhiệt của thép αt = 1×10 -5 /độ C

2.3 PHÂN LOẠI (NHÓM) CỐT THÉP

2.3.1 Theo TCVN 1651 : 1985: “Thép cán nóng – thép cốt bê tông”

4 nhóm cốt thép cán nóng : cốt tròn trơn nhóm CI; cốt có gờ nhóm CII, CIII, CIV

2.3.2 Theo TCVN 6285 : 1997: “Thép cốt bê tông – thép thanh vằn”

5 loại như sau: RB300; RB 400; RB500; RB 400W; RB 500W

24

2.3.3 Theo các tiêu chuẩn khác ( Nga, Pháp)

AI, AII, AIII, AIV (tương đương với các nhóm CI, CII, CIII,

CIV) ; AV, AVI

Theo giới hạn chảy : FeE220, FeE400, SR235, SD295, SD340,

SD390, …

2.3.4 Tương quan giữa mác thép và nhóm cốt thép

Mác thép dựa vào thành phần hóa học và cách luyện thép, còn nhóm thép dựa vào đặc trưng cơ học

Đặc trưng cơ học là do thành phần và cách luyện thép quyết

định

Ví dụ: cốt thép nhóm AI được chế tạo từ thép than CT3, cốt

nhóm AII từ thép than CT5…

BÀI 3 TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.1

3.1 LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP LỰC DÍNH GIỮA BÊTÔNG VÀ CỐT THÉP

Lực dính bảo đảm sự làm việc chung, sự cùng biến dạng, sự truyền lực qua lại giữa bêtông và cốt thép

3.1.1 Thí nghiệm xác định lực dính

26

N l

ω

=

- Cường độ lực dính trung bình

- Lực dính phân bố không đều

dọc chiều dài đoạn thép

ω - hệ số hoàn chỉnh biểu đồ lực dính, ω < 1

3.1.2 Các nhân tố tạo nên lực dính

Cốt thép có gờ
bê tông dưới các gờ chống lại sự trượt cốt thép

Keo ximăng dán chặt cốt thép với bêtông

Có lực ma sát giữa cốt thép và bêtông khi co ngót

Có lực ma sát giữa cốt thép và bêtông khi co ngót

3.1.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến lực dính

Trong cấu kiện chịu nén thì lực dính tốt hơn so với trong

cấu kiện chịu kéo

Chất lượng bêtông

max

bn

R m

3.2 SỰ LÀM VIỆC CHUNG GIỮA BÊ TÔNG VÀ CỐT THÉP

3.2.1 Ứng suất ban đầu do bê tông co ngót

• Khảo sát một thanh bêtông có đặt cốt thép dọc theo trục Khi thanh bêtông được co ngót tự do nó sẽ có biến dạng do co ngót là ε0.

• Nhưng vì bêtông dính bám với cốt thép mà cốt thép không co nên

nó cản trở sự co của bêtông Biến dạng do co ngót là ε mà ε < ε .

nó cản trở sự co của bêtông Biến dạng do co ngót là ε1 mà ε1 < ε0.

Thanh bê tông Thanh bê tông cốt thép

Cốt thép chống lại sự co, chịu 1 biến dạng kéo ε2 = ε0 – ε1

ứng suất kéo σt = v tε2 E b (v t: hệ số đàn hồi)

Trong cốt thép phát sinh ứng suất nén σs = ε1 E s.

3.2.2 Ứng suất do ngoại lực

Xét thanh BTCT chịu nén hoặc chịu kéo mà bêtông chưa bị nứt, BT

và CT cùng làm việc chung, có cùng biến dạng ε

- Ứng suất trong bêtông

b s

vE

E

n = , rút ra

σs = n sσb (n s = 8 – 20) – hệ số tương đương Điều kiện cân bằng lực

N = σb A b + σs A s = σb (A b + n s A s )

A red = A b + n s A s - diện tích của tiết diện tương đương

30

3.2.3 Sự phân bố lại ứng suất do từ biến

• Khi chịu lực tác dụng lâu dài bêtông bị từ biến Cốt thép

không từ biến và vì có lực dính bám mà cốt thép cản trở

σ

từ biến của bêtông Kết quả là ứng suất trong cốt thép σstăng lên và ứng suất trong bêtông σb giảm xuống

• Phân phối lại ứng suất thường là có lợi cho sự làm việc

chung của bêtông và cốt thép

3.3 SỰ PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT

Sự phá hoại do chịu lực

Sự phá hoại của thanh chịu kéo

Sự phá hoại của cột chịu nén

Sự phá hoại của cấu kiện chịu uốn

Nguyên nhân

Tác dụng cơ học
bêtông bị bào mòn do mưa, dòng chảy, do nhiệt

Tác dụng sinh học
các loại rong rêu, khí hậu, vi khuẩn

Tác dụng hóa học
bêtông bị xâm thực do các chất hoá học (axit, bazơ,

muối)

Biện pháp bảo vệ

Bảo đảm lớp bêtông bảo vệ, công trình thông thoáng, tránh ẩm ướt

Làm sạch bề mặt cốt thép (cạo gỉ, chùi bụi, sơn cốt thép…), sơn hay tô

mặt ngoài bêtông.

Dùng cốt liệu và nước sạch để đổ bêtông