Phân Loại Kết Cấu Btct Theo Trạng Thái Ứng Suất Khi Chế Tạo: 2 Loại

a) Toàn khối

b) Lắp ghép

c) Bán lắp ghép

Hình 1.10 - Các biện pháp thi công kết cấu BTCT điển hình

1.2.2.2. Phân loại Kết cấu BTCT theo trạng thái ứng suất khi chế tạo: 2 loại

 Bê tông cốt thép thường (kết cấu BTCT): Là loại kết cấu mà khi chế tạo, cốt thép ở trạng thái không có ứng suất. Ngoài nội ứng suất do co ngót và giãn nở nhiệt, trong BT và CT chỉ xuất hiện ứng suất khi có tải trọng sử dụng tác dụng (kể cả trọng lượng bản thân).

 Bê tông cốt thép dự ứng lực (bê tông cốt thép ứng suất trước): Là loại kết cấu mà khi chế tạo người ta căng trước cốt thép để tạo ứng suất nén trước cho những vùng của tiết diện mà sau này dưới tác dụng của tải trọng khi sử dụng sẽ phát sinh ứng suất kéo. Ứng suất nén trước này có tác dụng làm giảm hoặc triệt tiêu ứng suất kéo do tải trọng khi sử dụng sinh ra. Nhờ vậy, ta có thể nâng cao khả năng chịu lực, khả năng chống nứt,... của kết cấu.

1.2.2.3. Phân loại Kết cấu BTCT DƯL theo phương pháp tạo dự ứng lực: 2 loại

Kết cấu BTCT DƯL thi công kéo trước (phương pháp căng cốt thép trên bệ)

B1: Lắp đặt cốt thép CĐC vào ván khuôn và liên kết với bệ kéo đặt biệt; B2: Kéo căng côt thép CĐC đến trị số thiết kế và đổ bê tông cấu kiện;

B3: Khi bê tông đã đông cứng đủ cường độ yêu cầu, ta buông cốt thép ra khỏi bệ kéo. Cốt thép sẽ có xu hướng co lại chiều dài ban đầu và do có sự dính bám giữa BT và CT tạo lực nén trước vào BT.

B1)

BƯ kÐo

Cốt thép CĐC

đặc biệt

B2)

Bê tông

B3)

Bê tông

Hình 1.11- Sơ đồ phương pháp thi công kéo trước

Để tăng thêm dính bám giữa bê tông và cốt thép DƯL người ta thường dùng cốt thép DƯL là cốt thép có gờ, hoặc cốt thép DUL dưới dạng tao, hoặc tạo các mấu neo đặc biệt ở hai đầu.

Phạm vi áp dụng: PP này thường dùng khi cốt thép kéo căng đặt theo đường thẳng hơặc gãy khúc và với những cấu kiện nhỏ và vừa. Do đó PP này đặc biệt hiệu quả với các cấu kiện sản xuất hàng loạt trong nhà máy.

Kết cấu BTCT DƯL thi công kéo sau (phương pháp căng cốt thép trên bê tông)

B1: Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thường và các ống tạo lỗ (thường làm bằng tôn lượn sóng mạ kẽm). Ống tạo lỗ có thể được đặt theo đường thẳng hoặc đường cong tùy thuộc vào mục đích chịu lực của cấu kiện.

B2: Đổ BT cấu kiện và bảo dưỡng.

B3: Khi bê tông đã đạt đến cường độ yêu cầu, ta luồn cốt thép CĐC vào các lỗ tạo trước, dùng kích kéo căng cốt thép CĐC trên bê tông đến trị số thiết kế.

B4: Đóng neo và buông kích, bơm vữa xi măng lấp đầy khoảng trống giữa cốt thép CĐC và ống tạo lỗ để tạo dính bám giữa BT và CT cũng như chống gỉ cho cốt thép CĐC. Cũng có trường hợp cốt thép CĐC được bảo vệ trong ống tạo lỗ bằng mỡ chống gỉ, trường hợp này được gọi là cấu kiện DƯL không dính bám.

Phương pháp này luôn phải có neo, khi kéo căng từ một đầu thì đầu kia gọi là neo chết (neo cố định trước trong bê tông)

Phạm vi áp dụng: PP này thường được áp dụng các kết cấu lớn như kết cấu cầu và thi công tại công trường. Ưu điểm của PP là có thể kéo căng cốt thép CĐC theo đường cong của ống tạo lỗ đã đặt trước.

ống tạo lỗ

B1)

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 98 trang tài liệu này.

Bê tông

B2)

Cốt thép CĐC

B3)

Cốt thép CĐC

B4)

Hình 1.12 - Sơ đồ phương pháp thi công kéo sau

Hình 1.13:Hình ảnh về thi công kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực

CHƯƠNG 2 : TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

2.1. Bê Tông

2.1.1. Phân loại bê tông

2.1.1.1. Theo thành phần của bê tông tươi (hỗn hợp bê tông)

- Bê tông là một loại đá nhân tạo được tạo thành từ các vật liệu thành phần, bao gồm: đá dăm, sỏi (cốt liệu lớn); cát (cốt liệu nhỏ); xi măng (chất kết dính), nước và phụ gia (nếu có). Các vật liệu này sau khi nhào trộn đều với nhau sẽ đông cứng và có hình dạng theo khuôn đúc. Tỷ lệ của các vật liệu thành phần trong hỗn hợp sẽ có ảnh hưởng đến thuộc tính của bê tông sau khi đông cứng (bê tông). Trong phần lớn các trường hợp, người kỹ sư cầu sẽ chọn cấp bê tông cụ thể từ một loạt hỗn hợp

thiết kế thử, trên cơ sở cường độ chịu nén mong muốn ở tuổi 28 ngày, với các cấp bê tông khác nhau được cho trong bảng 2.1 như sau:

fc . Đặc trưng tiêu biểu đối

Bảng 2.1 - Các đặc trưng trộn của bê tông theo cấp

Cấp bê tông

Lượng xi

măng tối thiểu

Tỉ lệ

nước/xi

măng lớn nhất

Độ chứa khí

Kích thước cốt liệu theo AASHTO M43

Cườn chịu ngày

nén

độ 28

kg/m3

kg/kg

Kích thước lỗ vuông

sàng (mm)

MPa

A (AE) B

B (AE) C

C (CE) P

362

307

390

334

390

0,49

0,45

0,58

0,55

0,49

0,45

0,49

0.58

6,0  1,5

5,0  1,5

7,0  1,5

Quy riêng Quy

riêng

định định

25 đến 4,75

50 đến 4,75

12,5 đến 4,75

25 đến 4,75 hoặc 19

đến 4,75

25 đến 4,75

Quy riêng Quy riêng

định định

Tỉ trọng thấp

334

Như quy định trong hồ sơ hợp đồng

 Cấp bê tông A nói chung được sử dụng đối với tất cả các cấu kiện của kết cấu và đặc biệt đối với bê tông làm việc trong môi trường nước mặn.

 Cấp bê tông B được sử dụng trong móng, bệ móng, thân trụ và tường chịu lực.

 Cấp bê tông C được sử dụng trong các chi tiết có bề dày dưới 100 mm như tay vịn cầu thang và các bản sàn đặt lưới thép.

 Cấp bê tông P được sử dụng khi cường độ được yêu cầu lớn hơn 28 MPa. Đối với bê tông dự ứng lực, phải chú ý rằng, kích thước cốt liệu không được lớn hơn 20 mm.

 Bê tông loại S được dùng cho bê tông đổ dưới nước bịt đáy chống thấm nước trong các khung vây.

- Tỉ lệ nước/xi măng (W/C) theo trọng lượng là thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến cường độ bê tông. Tỉ lệ W/C càng gần mức tối thiểu thì cường độ càng lớn. Hiển nhiên là, đối với một lượng nước đã cho trong hỗn hợp, việc tăng hàm lượng xi măng sẽ làm tăng cường độ bê tông. Đối với mỗi cấp bê tông đều có quy định rõ lượng xi măng tối thiểu tính bằng kG/m3. Khi tăng lượng xi măng trên mức tối thiểu này, có thể tăng lượng nước và vẫn giữ nguyên tỉ lệ W/C. Sự tăng lượng

nước có thể không tốt vì lượng nước thừa, không cần thiết cho phản ứng hoá học với xi măng và làm ướt bề mặt cốt liệu, khi bốc hơi sẽ gây ra hiện tượng co ngót, làm bê tông kém đặc chắc. Do vậy, Tiêu chuẩn quy định lượng xi măng tối đa là 475 kG/m3 để hạn chế lượng nước của hỗn hợp.

- Bê tông AE (bê tông bọt) phát huy được độ bền lâu dài khi làm việc trong các môi trường lạnh. Bê tông bọt được chế tạo bằng cách thêm vào hỗn hợp một phụ gia dẻo để tạo ra sự phân bố đều các lỗ rỗng rất nhỏ. Sự phân bố đều các lỗ rỗng nhỏ này trong bê tông tránh hình thành các lỗ rỗng lớn và cắt đứt đường mao dẫn từ mặt ngoài vào cốt thép.

- Để đạt được chất lượng của bê tông là độ bền lâu dài và chịu lực tốt, cần phải hạn chế hàm lượng nước. Nhưng nước làm tăng độ lưu động của hỗn hợp bê tông, đặc biệt làm cho bê tông dễ đúc trong khuôn. Để cải thiện tính công tác của hỗn hợp bê tông mà không phải tăng lượng nước, người ta đưa vào các phụ gia hoá học. Các phụ gia này được gọi là phụ gia giảm nước mạnh (phụ gia siêu dẻo), rất có hiệu quả trong việc cải thiện thuộc tính của cả bê tông ướt và bê tông đã đông rắn. Các phụ gia này phải được sử dụng rất thận trọng và nhất thiết phải có chỉ dẫn của nhà sản xuất vì chúng có thể có những ảnh hưởng không mong muốn như làm rút ngắn thời gian đông kết. Vì vậy trước khi sử dụng cần làm các thí nghiệm để xác minh chất lượng của cả bê tông ướt lẫn bê tông cứng.

- Trong vài năm gần đây, người ta đã chế tạo được bê tông có cường độ rất cao, cường độ chịu nén có thể tới 200MPa. Mấu chốt của việc đạt cường độ này cũng như độ chắc chắn là đảm bảo cấp phối tốt nhất, sao cho tất cả các lỗ rỗng đều được lấp đầy bằng các hạt mịn cho đến khi không còn

lỗ rỗng nữa. Trước đây người ta chỉ chú ý tới cấp phối tốt nhất của cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ là đá và cát. Việc lấp đầy các khe hở giữa các hạt nhỏ có thể là các hạt xi măng Poóc lăng, mà sau này phản ứng với nước sẽ tạo lực dính và gắn kết thành khối. Trong bê tông CĐC và rất cao, người ta còn tiến thêm một bước nữa là chèn thêm vào khe hở giữa các hạt xi măng Poóc lăng. Các loại vật liệu mịn để chèn này có thể là đất Puzolan hạt nhỏ, tro bay, muội silíc,... Chúng có thể thay thế một phần cho XM và vẫn giữ nguyên lượng XM tối thiểu và tỉ lệ W/C.

2.1.1.2. Theo tỷ trọng của bê tông:

Theo tỷ trọng, bê tông được phân thành

- Bê tông tỷ trọng thường: Là BT có tỷ trọng trong khoảng 2150  2500kG/m3.

- Bê tông tỷ trọng thấp: Là BT có chứa cấp phối nhẹ và có tỷ trọng khi khô không vượt quá 1925kG/m3.

2.1.2. Các tính chất tức thời (ngắn hạn) của bê tông cứng

- Các tính chất của bê tông xác định từ thí nghiệm phản ánh sự làm việc ngắn hạn khi chịu tải vì các thí nghiệm này thường được thực hiện trong vòng vài phút, khác với tải trọng tác dụng lên công trình có thể kéo dài hàng tháng, thậm chí hàng năm. Các thuộc tính ngắn hạn này rất hữu dụng trong đánh giá chất lượng của bê tông và sự làm việc chịu lực ngắn hạn như dưới hoạt tải xe cộ, gió, động đất,... Tuy nhiên, những thuộc tính này phải được điều chỉnh khi chúng được sử dụng để đánh giá sự làm việc dưới tải trọng tác dụng kéo dài (thường xuyên) như trọng lượng bản thân của dầm, lớp phủ mặt cầu, lan can,…

2.1.2.1. Cường độ chịu nén và mô đun đàn hồi

- Cường độ chịu nén của bê tông được xác định bằng thí nghiệm nén dọc trục phá hoại mẫu trụ tròn có kích thước (hxd). Ký hiệu cường độ chịu nén của bê tông là fc, ta có:

f Pmax

c A

Pmax

d 2 / 4

- Cường độ chịu nén của bê tông khi được thí nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn quy định (tuổi bêtông là 28 ngày; mẫu trụ tròn có kích thước (hxd) = (300x150)mm, bảo dưỡng ở điều kiện tiêu chuẩn (bảo dưỡng ẩm,...); lực nén dọc trục không kiềm chế) được gọi là cường độ chịu nén quy định hay cường độ chịu nén thiết kế của bê tông, ký hiệu là f'c. Bêtông có f'c càng lớn thì chất lượng càng tốt và ngược lại.

- Hình 2.1 biểu diễn đường cong ứng suất-biến dạng điển hình của mẫu thử hình trụ khi chịu nén dọc trục không có kiềm chế (không có cản trở biến dạng ngang).

Hình 2.1 - Đường cong ứng suất-biến dạng parabol điển hình đối với bê tông chịu nén không

có kiềm chế

- Biến dạng tại đỉnh ứng suất nén

fc là 'c  0,002 và biến dạng có thể lớn nhất cu  0,003. Một

quan hệ đơn giản đối với bê tông có cường độ nhỏ hơn 40 MPa được đưa ra dưới một hàm bậc hai như sau:

2 

fc f 2cc

(2.1)



c

c

Trong đó:

fc = là cường độ chịu nén tương ứng với độ biến dạng c,

fc = là ứng suất lớn nhất từ thí nghiệm khối trụ

 = là độ biến dạng ứng với ứng suất

f  .

Quy ước dấu ở đây là ứng suất nén và biến dạng nén mang giá trị âm.

- Mô đun đàn hồi của bê tông theo TC 05 độ nghiêng của đường thẳng đi từ gốc toạ độ qua điểm

của đường cong us-bd có ứng suất bằng 0,4 fc . Khi bê tông có tỷ trọng từ 1440  2500kG/m , thì Ec có thể được xác định theo công thức sau:

f 

E  0, 043.1,5.

(MPa) (2.2)

c c

Trong đó:

c = Tỷ trọng của bê tông (kG/m3)

fc = Cường độ chịu nén quy định của bê tông (MPa).

Ví dụ: Đối với bê tông có: c = 2300 kg/m3 và

fc = 28 MPa

Ec

 0, 043.23001,5 .

 4800.

 25GPa

f 

- TC 05 quy định (A5.4.2.1), cường độ chịu nén quy định ở tuổi 28 ngày (f'c) tối thiểu là 16 MPa được khuyến cáo đối với tất cả các bộ phận của kết cấu và cường độ chịu nén tối đa được quy định là 70 MPa, trừ khi có những thí nghiệm bổ sung. Các bản mặt cầu và BTCT DUL thì f'c ít nhất là 28 MPa.

2.1.2.2. Cường độ chịu kéo

Cường độ chịu kéo của bê tông có thể được đo trực tiếp hoặc gián tiếp. Thí nghiệm kéo trực tiếp [hình 2.2(a)] được sử dụng để xác định cường độ nứt của bê tông, đòi hỏi phải có thiết bị đặc biệt (chuyên dụng). Thông thường, người ta tiến hành các thí nghiệm gián tiếp như thí nghiệm uốn phá hoại dầm và thí nghiệm ép chẻ khối trụ. Các thí nghiệm này được mô tả trên hình 2.2.

Hình 2.2 - Thí nghiệm kéo bê tông trực tiếp và gián tiếp

a) Thí nghiệm kéo trực tiếp

b) Thí nghiệm phá hoại dầm

c) Thí nghiệm chẻ khối trụ

f ,

- Thí nghiệm uốn phá hoại dầm [hình 2.2(b)] đo cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông với một dầm bê tông giản đơn chịu lực như trên hình vẽ. Ứng suất kéo lớn nhất ở đáy dầm khi phá hoại gọi là ứng suất kéo uốn giới hạn, được ký hiệu là fr. TC 05 đưa ra các công thức xác định fr như sau:

+ Đối với bê tông tỷ trọng thông thường

fr  0,63.

(2.3)