tính chất cơ lý của vật liệu

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 1
CHƯƠNG 2 – TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU
2.1 Bêtông
2.1.1 Thành phần, cấu trúc và phân loại bê tông
2.1.2 Cường độ của BT
2.1.3 Giá trị trung bình và giá trị tiêu chuẩn của cường độ
2.1.4 Cấp độ bền và mác của bê tông
2.1.5 Biến dạng của bêtông
2.1.6. Môđun biến dạng của bê tông
2.2 Cốt thép
2.2.1 Chức năng và loại cốt thép
2.2.2 Một số tính năng cơ học của cốt thép
2.2.3 Phân loại cốt thép
2.3 Bê tông cốt thép
2.3.1 Lực dính bám giữa bê tông và cốt thép
2.3.2 Sự làm việc chung giữa BT&CT
2.3.3 Sự phá hoại và hư hỏng của BTCT
1
2.1 Bê tông
CHƯƠNG2–TÍNHCHẤTCƠLÝCỦAVẬTLIỆU
Yêu cầu đối với bê tông cho kết cấu:
Bêtông cho kết cấu bêtông cốt thép cần phải có những tính
chất cơ-lý cần thiết được xác định trước như:
Độ cứng cần thiết;
Dính bám với cốt thép tốt;
 Khả năng chống thấm đủ để bảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn.
Ngoài ra, phụ thuộc vào mục đích sử dụng mà còn có những
yêu cầu riêng cho bêtông như: khả năng chịu nhiệt dưới tác
dụng của nhiệt độ cao trong thời gian dài; khả năng chống ăn
mòn khi sử dụng trong môi trường có tính ăn mòn cao vv.
Để nhận được bêtông với cường độ đã được định sẵn và thỏa
mãn những yêu cầu kể trên cần phải chọn tỉ lệ cấp phối cũng
như các phụ gia thích hợp.
2
2.1.1 Thành phần, cấu trúc và phân loại bêtông
a) Thành phần của bê tông
BÊ TÔNG – ĐÁ NHÂN TẠO
CỐT LIỆU
THÔ
SẠN, SỎI,
ĐÁ DĂM
…
CỐT LIỆU
MỊN
CÁT
CHẤT
KẾT DÍNH
XIMĂNG+NƯỚC,
THỦY TINH LỎNG
XIMĂNG POLYMER …
PHỤ GIA
Giảm nước, kéo
dài thời gian ninh
kết, phụ gia siêu
dẻo, phụ gia cuốn
khí v.v…..
3
2.1.1 Thành phần, cấu trúc và phân loại bêtông (2)
b) Cấu trúc của bê tông
Cấu trúc bê tông nặng
1 – Đá xi măng; 2 – Cát; 3 – Đá
Cấu trúc bề mặt bêtông
(Lỗ rỗng chiếm khoảng 1/3
thể tích bê tông)
Nhân tố ảnh hưởng lớn
đến cấu trúc bê tông: N/X
N/X≈0,2 – Đủ để phản ứng xảy ra
N/X≈0,5-0,6 – Thường sử dụng
4
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 2
2.1.1 Thành phần, cấu trúc và phân loại bêtông (3)
c) Phân loại bê tông
PHÂNLOẠIBÊTÔNGPHÂNLOẠIBÊTÔNG
Theo cấu trúcTheo cấu trúc
- Bê tông đặc chắc
- Bê tông có lỗ rỗng
- Bê tông tổ ong
- Bê tông đặc chắc
- Bê tông có lỗ rỗng
- Bê tông tổ ong
Theo khối
lượng riêng γ
Theo khối
lượng riêng γ
- Bê tông đặc biệt nặng: γ>2500kg/m3
- Bê tông nặng: γ=2200÷2500kg/m3
- BT nặng cốt liệu bé: γ=1800÷2200kg/m3
- Bê tông nhẹ: γ<1800kg/m3
- Bê tông đặc biệt nặng: γ>2500kg/m3
- Bê tông nặng: γ=2200÷2500kg/m3
- BT nặng cốt liệu bé: γ=1800÷2200kg/m3
- Bê tông nhẹ: γ<1800kg/m3
Theo loại cốt
liệu
Theo loại cốt
liệu
- Bê tông thường
- Bê tông cốt liệu đặc
- Bê tông cốt liệu xốp
- Bê tông thường
- Bê tông cốt liệu đặc
- Bê tông cốt liệu xốp
Theo thành
phần hạt
Theo thành
phần hạt
-Bê tông hạt to với cốt liệu thô và mịn
- Bê tông hạt mịn với cốt liệu mịn
-Bê tông hạt to với cốt liệu thô và mịn
- Bê tông hạt mịn với cốt liệu mịn
Theo điều kiện
khô cứng
Theo điều kiện
khô cứng
- Khô cứng tự nhiên
- Khô cứng qua xử lý nhiệt và độ ẩm dưới
áp suất không khí
- Chưng hấp dưới áp suất cao
- Khô cứng tự nhiên
- Khô cứng qua xử lý nhiệt và độ ẩm dưới
áp suất không khí
- Chưng hấp dưới áp suất cao
Theo phạm vi
sử dụng
Theo phạm vi
sử dụng
- Bê tông cho kết cấu chịu lực
- Bê tông chịu nóng
- Bê tông cách nhiệt
- Bê tông chống ăn mòn
- Bê tông cho kết cấu chịu lực
- Bê tông chịu nóng
- Bê tông cách nhiệt
- Bê tông chống ăn mòn5
2.1.2 Cường độ của bê tông
Bêtông là vật liệu không đồng nhất tạo thành từ các vật liệu có độ cứng
khác nhau, môđun đàn hồi khác nhau. Trong mẫu chịu nén ứng suất sẽ
tập trung tại những phần tử cứng hơn, có môđun đàn hồi lớn, kết quả là
trên các bề mặt nối các phần tử này sẽ xuất hiện nội lực hướng có xu
hướng phá hoại các liên kết này. Trong khi đó xung quanh các lỗ rỗng
trong bêtông cũng xuất hiện sự tập trung ứng suất. Xung quanh các lỗ
rổng trong vật liệu chịu nén xuất hiện sự tập trung ứng suất kéo (+) và
nén (-) tự cân bằng, các ứng suất kéo và nén này song song với hướng
tác dụng của lực nén
- -
+
a) b)
- -
+
a) b)
Sơ đồ trạng thái ứng suất của mẫu bêtông chịu nén6
2.1.2 Cường độ của bê tông
Cường độ của vật rắn được hiểu là khả năng của nó chống lại tác
dụng của ngoại lực và không bị phá hoại. Cường độ là đặc trưng
cơ bản của bêtông, phản ánh khả năng chịu lực của nó. Có nhiều
phương pháp để xác định cường độ: thí nghiệm mẫu; siêu âm;
súng bắn v.v….
CƯỜNG ĐỘ CỦA BÊ TÔNG
CHỊU KÉOCHỊU NÉN DỌC TRỤC
KHỐI VUÔNG KHỐI LĂNG TRỤ
CHỊU CẮT
a
a a
a)
Mẫu khối vuông
(a=100 mm, 150 mm, 200 mm)
Mẫu khối
lăng trụ
N
N
h>4a
a
Mẫubêtông
(a=70,100,150mm)
1 1
1-1
a
a
7
2.1.2…..a) Nén khối vuông (TCVN 3118:1993)
SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM
PHÁ HOẠI MẪU THỬ
MẪU CHUẨN
Lập phương có cạnh a=150mm, tuổi 28
ngày, bảo dưỡng ở nhiệt độ 27±2 0C, độ
ẩm >75%
a
a a
P
P
Mẫu
1
(a=100, 150, 200 mm)
= × ,
Hệ số quy đổi kết quả cho mẫu lập phương
(TCVN 3118:1993)
Kích thước mẫu, mm Hệ số tính đổi
100×100×100 0,91
150×150×150 1,0
200×200×200 1,05
300×300×300 1,1
2 3
3
4
4
b)a)
Có ma sát Không ma sát
8
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 3
2.1.2…..b) Nén khối lăng trụ (TCVN 5726:1993)
Đặc trưng cơ bản của cường độ của BT trong kết cấu chịu nén là
cường độ chịu nén của hình lăng trụ Rb – cường độ chịu nén tức
thời của khối lăng trụ.
N
N
h>4a
a
Mẫubêtông
(a=70,100,150mm)
1 1
1-1
a
a
- BT thường
Rb=5-30 MPa
- BT cường độ cao:
Rb>40 MPa
= ,
9
2.1.2…..c) Cường độ chịu kéo
N và M – lực kéo và mô men uốn làm phá hại mẫu W=bh2/6
- mô men kháng uốn của tiết diện hình chữ nhật
7,1 - kể đến dạng đường cong của biểu đồ ứng suất
vùng kéo do biến dạng dẻo
* Công thức thực nghiệm:
CƯỜNG ĐỘ CHỊU CẮT CỦA BÊTÔNG
a
4a
a
a
l h=6
N N PP
1/3l 1/3l 1/3l
b
h
1
1
2
2
= 2
= 0,233 = 0,6 + 0,06
10
d) Các nhân tố quyết định cường độ của BT
CHẤT
LƯỢNG
VÀ SỐ
LƯỢNG
XI MĂNG
TỈ LỆ N/X
CHẤT
LƯỢNG
CỐT LIỆU
CHẤT
LƯỢNG
ĐỔ
BÊTÔNG
VÀ BẢO
DƯỠNG
CƯỜNGĐỘCỦABÊTÔNG
(250÷500)kg/1 m3 bêtông. Tăng chất lượng và
số lượng xi măng → Rb tăng. Tuy nhiên tăng
đến một mức bão hào nào đó thì tăng lượng xi
măng sẽ không tăng cường độ bêtông mà còn
gây ra những hậu quả xấu
Tỉ lệ N/X đủ để phản ứng xảy ra là 0,2. Tỉ lệ
này tang, cường độ sẽ giảm và ngược lại. Nếu
N/X thấp vữa khô, rất khó thi công, thực tế thi
công thường sử dụng N/X=0,4…0,7
Yêu cầu cốt liệu phải sạch. Cốt liệu có bề mặt
nhám, xù xì thì độ kết dính với xi măng càng
cao;
Trộn vữa phải tiến hành liên tục, đầm chặt và
kĩ để đảm bảo hỗn hợp đồng nhất, không có lỗ
rỗng bọt khí. Cần lưu ý, nếu đầm nhiều quá sẽ
xảy ra hiện tượng phân tầng. Sau khi đổ,
bêtông phải được bảo dưỡng, tưới ẩm thường
xuyên, đặc biệt là trong tuần đầu tiên. Điều
kiện thuận lợi để bêtông đông cứng: t=15-25
0C. Độ ẩm lớn hơn 75%.11
e) Quan hệ giữa thời gian đến cường độ BT
1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
10
20
30
40
50
R,MPa
Tuổi của khối bê tông, năm
2
1
1 - bảo dưỡng trong môi trường ẩm, 2 - tương tự trong môi trường khô
28 ngày
=
lg
lg28 = 0,7 lg
12
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 4
2.1.3 Cường độ trung bình, cường độ đặc trưng, cường độ tiêu chuẩn
a) Cường độ trung bình Rm
Thí nghiệm n mẫu thử chuẩn cùng một loại bêtông nhận được các
giá trị cường độ tương ứng: R1; R2; R3; R4……Rn.
Độ lệch  mnnmmmii RRRRRRRR  ;......;; 2211
Độ lệch quân phương
 
11
22







n
RR
n
mii

Hệ số biến động
c) Cường độ tiêu chuẩn của bêtông Rbn
chkcbn RR 
b) Cường độ đặc trưng Rch
 SRR mch
 1
(Với bêtông υ=0,135 )
(S – hệ số phụ thuộc và xác suất đảm bảo, với xác suất 95% thì S=1,64)
  8,07,0kc hệ số kết cấu, hệ số này kể đến sự làm việc của
bêtông thực tế trong kết cấu khác với sự làm việc của mẫu thử
(Phụ lục)
13
2.1.4 Cấp độ bền và mác của BT
Là cường độ chịu nén tức thời của mẫu thử chuẩn có kể đến
tính khả biến thống kê với xác suất đảm bảo không nhỏ hơn
95 %. Hoặc cấp độ bền chịu nén của BT là con số lấy bằng
cường độ đặc trưng của mẫu thử chuẩn, tính theo đơn vị
MPa. Theo TCVN 5574–2012 BT có : B3,5, B5, B7,5, B10,
B12,5, B15, B20, B25, B30, …, B55, B60.
Bêtông thường có: Bt0,5; Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4;
Bt2,8; Bt3,2; Bt3,6; Bt4,0.
Quan hệ giữa M và B (Phụ lục A, TCVN 5574:2012
MB 0778,0
a) Cấp độ bề chịu nén B (TCVN 5574:2012)
b) Cấp độ bền chịu kéo của bê tông Bt (định nghĩa tương tự)
c) Mác theo cường độ chịu nén M (TCVN 5574-2012)
Là con số lấy bằng cường độ trung bình chịu nén tức thời
của mẫu thử chuẩn, tính bằng daN/cm2. Theo TCVN
5574:2012 bêtông có các mác sau: M50, M75, M100, M150,
M200, M250, M300, M400;…..; M600
14
2.1.5 Biến dạng của bêtông
BIẾN DẠNG CỦA BÊ TÔNG
BIẾN DẠNG LỰC
(Phát triển chủ yếu theo
phương tác dụng lực)
BIẾN DẠNG THỂ TÍCH
(Phát triển đều theo thể
tích của bêtông)
Do tải trọng
ngắn hạn
Do tải trọng
dài hạn
Do co ngót,
trương nở
Do tác dụng
nhiệt độ, độ ẩm
- Cùng với biến dạng lực dọc trục, xuất hiện một lượng biến dạng
ngang nào đó, biến dạng ngang này được đặc trưng bởi hệ số biến
dạng ngang ban đầu =0,2 - hệ số Possion
- Biến dạng của bê tông là phi tuyến: Lúc ứng suất còn nhỏ, biến
dạng chủ yếu là đàn hồi, tăng ứng suất – phát triển biến dạng dẻo;
- Trong tính toán cho phép không kể đến tính phi tuyến đến mức
ứng suất: σ/Rb=0,7…0,8 – với tải ngắn hạn và σ/Rb=0,5…0,6 -
với tải dài hạn.
15
2.1.5.1 Biến dạng thể tích
Co ngót – Sự giảm thể tích bê tông khi khô cứng trong không khí;
Trương nở - là sự tăng thể tích khi BT khô cứng trong nước.
Các hiện tượng này xảy ra chủ yếu ở giai đoạn đầu quá trình khô cứng
Sự co ngót của tinh thể XM bị cốt liệu cản trở gây ra ứng suất kéo ban
đầu trong đá ximăng. Khi thể tích của lớp bên ngoài cấu kiện giảm xuống
mạnh, trong khi đó các lớp BT bên trong chưa kịp giảm thể tích sẽ gây ra
ứng suất kéo trong lớp bê tông yếu hơn và vết nứt xuất hiện.
a) Biến dạng do co ngót
Tác hại của co ngót:
1 – Đoạn dầm; 2, 3 – Các vết nứt co ngót
dọc và ngang; 4 – Lớp bê tông khô bên
ngoài; 5 – Lớp BT ướt bên trong; 6 - ứng
suất kéo
Khắc phục:
Ứng suất co ngót của bê
tông thường không được kể
đến trực tiếp khi tính toán
KCBTCT có tiết diện ngang
nhỏ. Ảnh hưởng của co
ngót được cân nhắc gián
tiếp thông qua hệ số đồng
nhất của bê tông, thép cấu
tạo và các khe co ngót
16
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 5
a) Biến dạng do co ngót (TT)
CONGÓTCỦABÊTÔNGPHỤTHUỘCVÀO
NHỮNGYẾUTỐSAU:
Số lượng và chất lượng xi măng: co ngót tỉ lệ thuận với
lượng xi măng/đơn vị thể tích bê tông. Đối với các loại
xi măng khác nhau thì hiện tượng co ngót cũng khác
nhau (xi măng có hoạt tính cao thì độ co ngót tăng);
N/X: tỉ lệ này càng cao thì co ngót càng lớn;
Độ lớn của cốt liệu: co ngót tỉ lệ nghịch với độ lớn của
cốt liệu
Độ ẩm của môi trường bê tông đông cứng: độ ẩm càng
cao thì co ngót giảm, khi độ ẩm không khí giảm từ 90%
đến 25 %, co ngót tăng lên 6…7 lần;
Hàm lượng cốt liệu lớn: Co ngót tỉ lệ nghịch với hàm
lượng cốt liệu lớn;
Môđun đàn hồi của cốt liệu: Co ngót tỉ lệ nghịch với
môđun đàn hồi cốt liệu lớn
17
b) Biến dạng nhiệt
Khi nhiệt độ tăng bê tông sẽ giản nở, ngược lại khi nhiệt độ giảm bê tông
co lại. Hệ số biến dạng nhiệt tuyến tính là độ giãn dài (co ngắn) của mẫu
bê tông khi nung nóng (hoặc làm lạnh) 1 0C.
Theo tiêu chuẩn:
10
,00001,0 
 Cbt- Đối với bê tông nặng:
- Đối với bê tông hạt mịn, bê tông nhẹ từ cốt liệu mịn chặt:
10
,00007,0 
 Cbt
- Đối với bê tông nhẹ từ cốt liệu mịn nhẹ:
10
,00008,0 
 Cbt
Khoảng cách lớn nhất của khe nhiệt cho phép không tính của kết cấu
bêtông cốt thép lắp ghép hay toàn khối khi kết cấu làm việc trong đất là
50m, trong nhà là 40m và ngoài trời là 30m. Nếu nhà một tầng lấy tăng
lên 20%.
Biện pháp khắc phục: Bố trí khe nhiệt (Bảng 5. TCVN 5574:2012)
Khi hạ thấp nhiệt độ bê tông trong quá trình đông cứng, ứng suất nhiệt
cộng vào với ứng suất kéo do co ngót, hệ quả sẽ làm tăng độ nguy hiểm
xuất hiện các vết nứt trong bê tông chưa đông cứng hoàn toàn.
18
a) Biến dạng do tác dụng của tải trọng tác dụng ngắn hạn
l
1-1
A
1 1
Δ
P
Sơ đồ thí nghiệm
 bibi
ibi
ibi
i
AP
l
P 


,
/
/







Tăng dần lực nén P đến lúc mẫu bị
phá hoại ta có vô số cặp giá trị (εb,
σb). Biểu diễn tất cả các cặp giá trị
này lên hệ trục tọa độ “ε0σ” ta nhận
được biểu đồ quan hệ giữa ứng suất
và biến dạng của bêtông (biểu đồ
quan hệ εb-σb )
A
Tiếptuyếntại0
B
C
ε
σb
εb εb,ult
σ
0
ltR
max,b
D
Kết quả thực nghiệm cho thấy đồ thị
là một đường cong OABC, đường
cong này được tạo thành từ đoạn
thẳng OA và đoạn cong ABC
Điểm C ứng với lúc mẫu bị phá hoại
ltb R 3
, 102 
ultb
Diểm D ứng với lúc mẫu bị phá hoại
hoàn toàn:
3
max, 105,3 
b
2.1.5.1 Biến dạng do tải trọng
19
lel /1
lpl /2
plelb  
Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo
Xét lại thí nghiệm trước, nén mẫu cho biến dạng và dỡ bỏ tải trọng.
Biến dạng đàn hồi
Biến dạng dẻo
Tổng biến dạng
=> Như vậy
bêtông là vật liệu
đàn hồi – dẻo
Hệ số đàn hồi:
bel  /
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
α0
α0
α0
α0
1 2
+ -0
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
σ/R,%bn
3
10

el pl
b
σ/R ,%btn
100
bu
btu
ep
3
76
8
4
5
B
C
D
l
Δ
P
Δ1Δ2
5
2.1.5.1 Biến dạng do tải trọng (2)
20
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 6
Sơ đồ thí nghiệm
B C
σ
ε
0 εb εc
σb
l
c
c


l
Δ
P
P
ΔΔ+c
t
Tính chất thể hiện sự tăng biến dạng
dẻo của bê tông theo thời gian dưới
ứng suất không đổi gọi là từ biến.
CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG TỪ BIẾN
– Khi ứng suất ban đầu tăng thì biến dạng từ biến tăng;
– Tỷ lệ N/X tăng thì biến dạng từ biến tăng;
– Độ cứng cốt liệu càng bé thì biến dạng từ biến tăng;
– Tuổi bêtông càng cao thì biến dạng từ biến giảm;
– Trong môi trường ẩm ướt từ biến ít hơn trong môi trường
khô;
b) Từ biến (biến dạng dưới tác dụng của tải trọng dài hạn)
21
c) Biến dạng do tải trọng trùng lặp (tham khảo)
Các chu kỳ gia tải-giảm tải lặp lại nhiều lần lên mẫu thử lăng trụ bêtông dẫn đến tích lũy
dần dần biến dạng dẻo. Sau một số lượng chu kì gia tải-giảm tải đủ lớn những biến
dạng dẻo tương ứng với mức ứng suất đó dần dần sẽ vượt qua, từ biến của bêtông sẽ
đạt đến giá trị giới hạn, bêtông sẽ bắt đầu làm việc đàn hồi. Với mỗi chu kỳ biến dạng
dẻo sẽ được túy lũy, còn đường cong quan hệ ứng suất-biến dạng dần dần trở nên
thẳng hơn, tính chất này đặc trưng cho sự làm việc đàn hồi của bêtông. Tuy nhiên, điều
này chúng ta chỉ thấy khi ứng suất trong bêtông không vượt qua giới hạn cường độ
chịu mỏi của bêtông. Khi ứng suất trong bêtông tương đối lớn, sau một số chu kỳ nhất
định nào đó biến dạng dẻo sẽ phát triển không ngừng dẫn đến phá hoại mẫu.
22
2.1.6 Môđun đàn hồi của bê tông
Môđun đàn hồi là tên gọi
chung của một vài đại
lượng vật lý đặc trưng
cho khả năng của vật rắn
biến dạng đàn hồi dưới
tác dụng lực. Vì bêtông
là vật liệu đàn hồi-dẻo
nên ngoài môđun đàn hồi
ta còn xét môđun biến
dạng.
Mô đun đàn hồi của bêtông nặng : MPatgE
b
b
b ,0



Môđun biến dạng: MPatgE
b
b
b ,1
'




Liên hệ giữa mô đun đàn hồi và mô đun biến dạng: b bE E 
Với bêtông nặng thông thường:   MPaEb ,104018 3

α α0
α1
εb
σb
εe εpl
1 2
3
4
εb
23
2.2 Cốt thép
2.2.1 Chức năng và loại cốt thép
Yêu cầu đối với cốt thép đặt trong bê tông:
 Làm việc đồng thời với bêtông trong các giai đoạn khai thác kết cấu;
 Sử dụng đến giới hạn chảy khi cấu kết mất khả năng chịu lực;
 Đảm bảo tiện nghi cho công tác cốt thép và đảm bảo khả năng cơ giới
hóa.
 Đặt trong vùng kéo để tiếp nhận lực căng trong cấu kiện chịu uốn, chiụ
nén lệch tâm, chịu kéo đúng tâm và lệch tâm;
 Chịu ứng suất do co ngót và thay đổi nhiệt độ xuất hiện trong kết cấu;
 Đặt trong vùng nén để gia cố khả năng chịu lực của vùng chịu nén.
Mục đích chính đặt cốt thép và bê tông?
Thành phần hóa học của cốt thép
Thành phần hóa học của thép bao gồm sắt, cácbon và có thể một số
hóa chất khác như: Silic (0.6-0.9)%; đồng (<0.3%); mangan (0.8-1.2)%;
nikel (<0.3%); Phốt pho (<0.04)%; crôm (0,3)%; lưu huỳnh (0,045%)
v.v…
24
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 7
2.2.1 Chức năng và loại cốt thép (2)
CÁCLOẠICỐTTHÉP
CÔNG
NGHỆ CHẾ
TẠO
PHƯƠNG
PHÁP GIA
CÔNG
HÌNH
DÁNG
CỦA BỀ
MẶT CỐT
THÉP
PHƯƠNG
PHÁP SỬ
DỤNG
CỐT THÉP
Thép thanh: Ø>8mm, l=11,7m (l<13m)
Thép sợi dạng cuộn, Ø≤8mm, khối lượng
nhỏ hơn 500 kg
Thép gia công nguội (kéo nguội, dập nguội)
Thép gia công nhiệt (tôi)
Thép tròn trơn
Thép có gờ
Thép ứng lực trước
(Thép cường độ cao)
Thép thường
(Cường độ thường)
25
2.2.2 Một số tính năng cơ học của cốt thép
a) Biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng σs-εs
Thí nghiệm kéo mẫu thép để vẽ
biểu đồ quan hệ σs-εs. Dựa vào
biểu đồ này người ta phân ra thép
dẻo và thép rắn.
l
Δl
P
A
Ứng suất và biến dạng
26
 MPay 500200 25,015,0, ults
  yB  4,12,1 
 MPay 2000500 1,005,0, ults
b) Giới hạn chảy của cốt thép y
c) Cường độ tiêu chuẩn   SR m
ysn  1
d) Môđun đàn hồi  
s
s
s tgE

 
a) Biểu đồ quan hệ ứng suất – biến dạng σs-εs
0
A Bσy
σB
ε
C
εs,ult
σa)
α
Thép dẻo
σ
ε
0
A C
σB
B’
εpl=0,2%
σy
εs,ult
b)
α
Thép Rắn
Với thép dẻo
Với thép rắn
- Đoạn OA - giai đoạn đàn hồi;
- Đoạn AB - trạng thái chảy dẻo;
- Đoạn BC - giai đoạn củng cố.
- Đoạn OA - trạng thái làm việc đàn hồi;
- Đoạn AC - giai đoạn cốt thép làm việc
có biến dạng dẻo.
27
2.2.3 Phân loại cốt thép
PHÂNLOẠICỐTTHÉP
TCVN1651–
1985
TCVN
6285–1997
KHÁC
NHÓM CI – Tròn trơn,
NHÓM CII – Gờ xoắn
vít 1 chiều
NHÓM CIII (Khó hàn), CIV (Không hàn được
bằng hồ quang) – Gờ xoắn vít 2 chiều
5 NHÓM: RB300, RB400,
RB500, RB400W, RB500W
(Con số ghi ở sau là giới hạn chảy trung
bình, W – hàn được)
Tiêu chuẩn các nước như: Nga,
Pháp, Châu Âu, TQ, Mỹ
}Dễ
hàn
28
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 8
2.3 Bê tông cốt thép
an
c
dl
N

 
lC 






3
1
4
1
2.3.1 Lực dính bám giữa bêtông và cốt thép
- Là yếu tố cơ bản đảm bảo sự làm việc chung của hai loại vật liệu,
làm cho cốt thép và bêtông cùng biến dạng và có sự truyền lực qua
lại giữa chúng;
- Nhờ có lực dính bám mà cốt thép không trượt trong bêtông.
Tác dụng của lực dính bám:
Sơ đồ thí nghiệm:
N
N
lan
τc
τc,max
a)
b)
Cường độ lực dính bám trung bình:
Lực dính bám cực đại:


 tb
c max, tại
29
2.3.1 Lực dính bám giữa bêtông và cốt thép (TT)
Quan hệ của giữa ứng suất dính bám và đường kính cốt thép:
NÉNKÉO
d <d <d1 d3 d2
d1
d3 d2
d1
2 3
τ
τc
τ0
σs
LỰC DÍNH
BÁM BAN ĐẦU
0
Khi ép lún thanh cốt thép trong
bêtông (nén) cường độ lực dính
bám lớn hơn khi giật (kéo) tuột
khỏi bêtông, đó là do sức bền
của lớp bêtông bao quanh cốt
thép chống lại sự biến dạng
ngang của thanh thép chịu nén.
Khi tăng đường kính cốt thép và
ứng suất trong nó, cường độ
dính bám khi nén tăng lên, còn
trong trường hợp chịu kéo sẽ
giảm xuống. Do đó, để tăng lực
dính bám với bêtông nên hạn
chế đường kính cốt thép.
NN
30
2.3.1 Lực dính bám giữa bêtông và cốt thép (TT)
Cường độ lực dính bám phụ thuộc vào những yếu tố sau:
– Cốt thép có gờ và bề mặt xù xì và nhám của cốt thép, phần bêtông
nằm dưới các gờ chống lại sự trượt của cốt thép (Yếu tố quyết
định 3/4 lực dính bám);
– Keo xi măng dán chặt cốt thép với bêtông;
– Có lực ma sát giữa cốt thép và bêtông (bêtông ôm chặt lấy cốt
thép), khi khô cứng bêtông xảy ra sự sụt và bêtông ôm chặt cốt
thép.
Cường độ lực dính bám chịu ảnh hưởng bởi những yếu tố sau:
– Trạng thái chịu lực: với cốt thép chịu nén, lực dính bám lớn hơn
so với chịu kéo;
– Chiều dài đoạn neo lan;
– Chất lượng bêtông;
– Bề mặt cốt thép.
NN
31
2.3.2 Sự làm việc chung giữa bêtông và cốt thép
btbt R
→ NỨT
NẾU
a) ứng suất ban đầu do bêtông co ngót
Ứng suất kéo trong bêtông: btbttbtbtbt EvE   '
Ứng suất nén trong cốt thép: sssls E, 
- Biến dạng co ngót tự do của bê tông:
- Biến dạng kéo xuất hiện trong bê tông:
εsl
εbtεsl,s
εsl
b)a)
Bê tông Bê tông
cốt thép
Phương trình cân bằng nội lực:
- BD nén của cốt thép:
Rút công thức tính σs , sau đó biến đổi và thế vào công thức tính
biến dạng kéo trong bê tông ta nhận được:
NHẬN XÉT
Ứng suất trong bê tông
co ngót phụ thuộc vào
hàm lượng cốt thép μ1,
cấp độ bền của bê tông
và biến dạng co ngót tự
do của bê tông. Tăng
hàm lượng cốt thép làm
tang ứng suất kéo trong
bê tông và có thể gây
nứt. 32
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 9
2.3.2 Sự làm việc chung giữa bêtông và cốt thép (2)
b) Ứng suất do ngoại lực
N
N
εb
εs
Xét trường hợp thanh bêtông cốt thép
chịu kéo mà bêtông chưa bị nứt.
Biến dạng trong bêtông và cốt thép:
  sb
Ứng suất kéo
trong bêtông:
bttbt E 
Ứng suất trong
cốt thép:
ss E 
Trong cấu kiện chịu kéo hoặc ở vùng kéo của cấu kiện chịu uốn,
sau khi bêtông bị nứt, phần nội lực do bêtông chịu được truyền
sang cho cốt thép và cốt thép chịu toàn bộ nội lực kéo.
Đặt hệ số tương đương:
PT cân bằng:
- diện tích tiết diện tương đương.
33
2.3.2 Sự làm việc chung giữa bêtông và cốt thép (3)
c) 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 từ biến của bêtông.
Kết quả là ứng uất trong cốt thép tăng lên và ứng suất trong bêtông
giảm xuống. Đó chính là sự phân phối lại ứng suất do từ biến của
bêtông.
34
2.3.3 Sự phá hoại và hư hỏng của bêtông cốt thép
PHÁ HOẠI VÀ HƯ HỎNG CỦA BTCT
DO LỰC TÁC
DỤNG
DO BIẾN DẠNG
CƯỠNG BỨC
DO TÁC DỤNG
CỦA MÔI TRƯỜNG
N N
As M
Trục trung hòa
Nén
Kéo
a) Sự phá hại do chịu lực
- Trong kết cấu bêtông cốt thép bêtông và cốt thép làm việc chung
với nhau cho đến khi bị phá hoại;
- Cột chịu nén sự phá hoại bắt đầu khi ứng suất trong bêtông đạt đến
giới hạn cường độ chịu nén, bêtông bị nén vỡ;
- Thanh chịu kéo bắt đầu phá hoại khi ứng suất trong cốt thép đạt
đến giới hạn chảy;
- Cấu kiện chịu uốn có thể bắt đầu từ vùng chịu kéo hoặc vùng chịu
nén.
35
2.3.3 Sự phá hoại và hư hỏng (2)
b) Sự hư hỏng hoặc phá hoại do biến dạng cưỡng bức
A
AB BH =0A
V =0 V =0A A
V =0
V =0
B
B
Δ ΔC
V =0C
HỆ TĨNH ĐỊNH HỆ SIÊU TĨNH
Xét chuyển vị cưỡng bức của gối tựa trong hệ siêu tĩnh và tĩnh định
- Trong kết cấu tĩnh định biến dạng cưỡng bức không gây ra nội lực;
- Trong kết cấu siêu tĩnh biến dạng cưỡng bức thường bị ngăn cản,
làm phát sinh nội lực và có thể làm kết cấu bị hư hỏng hoặc phá hoại.
Biến dạng cưỡng bức gây ra chuyển vị của các liên kết (gối tựa), do
thay đổi nhiệt độ, co ngót của bêtông vv…
c) Sự hư hỏng do tác dụng của môi trường
Bêtông cốt thép có thể bị hư hỏng do tác dụng cơ, lý, hóa, sinh vật.
– Về cơ học và vật lý: bêtông có thể bị bào mòn do mưa, dòng chảy,
bị hun nóng
– Về hóa học: các chất hóa học như axit, ba dơ, muối trong môi
trường phản ứng với các thành phần của đá xi măng làm giảm
cường độ và phá hỏng sự liên kết.
– Về sinh vật: các loại rong rêu, hà và vi khuẩn cũng gây tác dụng
làm hư hỏng bề mặt bêtông.36
BAN
NHAP

BẢN NHÁP
BẢN NHÁP 10
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2
(Hoàn thiện và nộp lại)
1. Làm thế nào để xác định được cường độ của bêtông?
2. Vẽ hình và cho biết kích thước các mẫu sử dụng để thí
nghiệm?
3. Hãy nêu các nhân tố quyết định cường độ của bêtông?
4. Thế nào là cường độ trung bình? Cường độ đặc trưng?
Cường độ tiêu chuẩn của bêtông?
5. Mác bêtông theo cường độ chịu nén M là gì? Cấp độ bền
chịu nén của bêtông B là gì? Quan hệ giữa M và B?
6. Co ngót bêtông là gì? Co ngót phụ thuộc vào yếu tố nào?
Các khắc phục?
7. Từ biến là gì? Từ biến phụ thuộc vào yếu tố nào?
8. Tác dụng của lực dính bám giữa bêtông và cốt thép? Các
nhân tố tạo nên lực dính bám? Các nhân tố ảnh hưởng đến
lực dính bám? Tại sao nên hạn chế sử dụng cốt thép có
đường kính lớn?
9. Nêu những phá hoại của kết cấu BTCT do ngoại lực và
biến dạng cưỡng bức?
10. Nêu những phá hoại và hư hỏng của KCBTCT do môi
trường? 37
BAN
NHAP

tính chất cơ lý của vật liệu

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to tính chất cơ lý của vật liệu

Similar to tính chất cơ lý của vật liệu (20)

tính chất cơ lý của vật liệu