Giáo trình Kết cấu Bê tông Cốt thép (Tái bản) - GS. Nguyễn Đình Cống - NXB Xây dựng 2011

• Tác giả: Nguyễn Đình Cống
• Chuyên ngành: Xây dựng
• Đề tài: Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình kết cấu bê tông cốt thép

Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép do Nhà xuất bản Xây dựng phát hành năm 2011 là tài liệu học tập quan trọng dành cho hệ cao đẳng xây dựng. Giáo trình dày 241 trang, do Giáo sư Nguyễn Đình Cống chủ biên, với sự tham gia của Thạc sĩ Tạ Thanh Văn và Thạc sĩ Nguyễn Ngọc Thức. Đây là giảng viên trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Nội dung giáo trình bao gồm các vấn đề cơ bản về lý thuyết tính toán và hướng dẫn thực hành các loại kết cấu thường gặp trong công trình dân dụng và công nghiệp. Bê tông cốt thép là vật liệu được sử dụng phổ biến trong mọi ngành xây dựng. Môn học kết cấu bê tông cốt thép đóng vai trò then chốt trong chương trình đào tạo người làm xây dựng. Giáo trình được Bộ Xây dựng xét duyệt theo đề cương môn học chính thức.

1.1. Giới thiệu về tác giả và đơn vị biên soạn

Giáo trình được biên soạn bởi đội ngũ giảng viên có trình độ chuyên môn cao tại trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Giáo sư Nguyễn Đình Cống giữ vai trò chủ biên, định hướng nội dung và đảm bảo chất lượng chuyên môn. Thạc sĩ Tạ Thanh Văn và Thạc sĩ Nguyễn Ngọc Thức tham gia biên soạn chi tiết các chương. Bộ Xây dựng đã xét duyệt đề cương môn học trước khi giáo trình được xuất bản. Đội ngũ tác giả kết hợp giữa lý thuyết giảng dạy và kinh nghiệm thực tiễn. Điều này đảm bảo giáo trình đáp ứng yêu cầu đào tạo nghề xây dựng.

1.2. Phạm vi sử dụng và đối tượng phục vụ

Giáo trình hướng đến sinh viên hệ cao đẳng chuyên ngành xây dựng. Nội dung phù hợp với chương trình đào tạo đã được Bộ Xây dựng phê duyệt. Bê tông cốt thép được dùng rộng rãi trong mọi ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp. Giáo trình cung cấp kiến thức về tính toán móng, cột, tường, dầm, sàn, mái và cầu thang. Sinh viên cần có nền tảng về sức bền vật liệu, cơ học kết cấu và vật liệu xây dựng. Giáo trình cũng phục vụ nhu cầu tham khảo của kỹ sư và cán bộ kỹ thuật trong ngành.

II. Phân tích nội dung lý thuyết tính toán trong giáo trình

Giáo trình trình bày các nguyên lý cơ bản về tính toán kết cấu bê tông cốt thép. Nội dung bao gồm khái niệm về bê tông cốt thép, định nghĩa và phạm vi sử dụng. Bê tông cốt thép là loại vật liệu gồm bê tông và cốt thép kết hợp với nhau. Người ta dùng cốt thép liên kết thành khung hoặc lưới, làm khuôn rồi đổ bê tông bao bọc lấy cốt thép. Giáo trình phân tích chi tiết về khớp dẻo trong dầm siêu tĩnh. Khớp dẻo xuất hiện khi momen đạt giới hạn tại tiết diện. Trong dầm tĩnh định, khớp dẻo dẫn đến sụp đổ ngay. Trong dầm siêu tĩnh, khớp dẻo chỉ làm giảm bậc siêu tĩnh. Hiện tượng phân phối lại nội lực được giải thích rõ ràng. Từ biến của bê tông cũng ảnh hưởng đến sự phân phối nội lực trong kết cấu.

2.1. Nguyên lý tính toán dầm tĩnh định và siêu tĩnh

Dầm tĩnh định là hệ có đúng số phản lực cân bằng theo phương trình tĩnh học. Khi khớp dẻo xuất hiện, dầm tĩnh định bị phá hoại ngay lập tức. Dầm siêu tĩnh có số phản lực lớn hơn số phương trình tĩnh học. Mỗi khớp dẻo xuất hiện làm giảm một bậc siêu tĩnh. Dầm siêu tĩnh bị phá hoại khi số khớp dẻo đủ để biến thành cơ chế biến hình. Giáo trình trình bày rõ ràng sự khác biệt giữa hai loại dầm này. Ví dụ minh họa giúp sinh viên hiểu sâu về cơ chế phá hoại.

2.2. Hiện tượng phân phối lại nội lực trong kết cấu

Với dầm làm việc đàn hồi, momen tăng theo tỷ lệ khi tải trọng tăng. Với dầm bê tông cốt thép siêu tĩnh có khớp dẻo, momen tại khớp giữ nguyên trị số. Momen tại tiết diện khác tiếp tục tăng lên khi tải trọng tăng thêm. Đây gọi là hiện tượng phân phối lại nội lực. Từ biến của bê tông cũng gây ra sự phân phối lại nội lực. Tải trọng tác dụng lâu dài làm giảm độ cứng của cấu kiện. Giáo trình giải thích cơ chế này bằng lý thuyết và ví dụ tính toán cụ thể.

III. Phương pháp hướng dẫn thực hành trong giáo trình

Giáo trình cung cấp hướng dẫn thực hành từ đơn giản đến phức tạp. Sinh viên được học cách vận dụng công thức và tiêu chuẩn để thiết kế kết cấu. Giáo trình khuyến nghị phương pháp học tập đa dạng và thực tế. Việc tham quan, khảo sát các kết cấu đã và đang xây dựng rất quan trọng. Sinh viên cần xem xét cấu tạo và cách thi công hệ cốt thép trong kết cấu. Tìm hiểu bản vẽ thiết kế là kỹ năng không thể thiếu. Giáo trình hướng dẫn tính toán bản sàn với nhiều thí dụ cụ thể. Thí dụ tính bản sàn kê tự do lên tường gạch được trình bày chi tiết. Quy trình xác định nhịp tính toán, momen uốn được giải thích từng bước. Sinh viên từ chỗ biết cách làm đến chỗ vận dụng thành thạo các công thức.

3.1. Hướng dẫn tính toán bản sàn bê tông cốt thép

Giáo trình trình bày quy trình tính toán bản sàn với các bước cụ thể. Xác định nhịp thông thủy và nhịp tính toán là bước đầu tiên. Nhịp tính toán bằng nhịp thông thủy cộng thêm nửa bề rộng dầm chịu lực. Tỷ số giữa hai nhịp quyết định phương pháp tính toán phù hợp. Bản có tỷ số nhỏ hơn 2 được tính theo phương pháp bản hai phương. Hệ số momen được tra từ bảng dựa theo tỷ số nhịp. Momen tính bằng hệ số nhân với tải trọng và bình phương nhịp tính toán. Thí dụ minh họa giúp sinh viên nắm vững quy trình tính toán.

3.2. Kỹ năng thực hành và tham gia công trình thực tế

Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của thực hành trong học tập. Sinh viên cần tham gia thiết kế và thi công các công trình thực tế. Việc tham quan công trường giúp hiểu rõ cách bố trí cốt thép. Khảo sát kết cấu đã xây dựng cung cấp kiến thức thực tiễn quý giá. Sinh viên nên tham gia nghiên cứu khoa học để nâng cao năng lực. Tự học và nghiên cứu các chuyên đề nâng cao là cần thiết. Giáo trình cung cấp nền tảng từ lý thuyết đến ứng dụng thực tế. Phương pháp học từ đơn giản đến phức tạp đảm bảo tiếp thu hiệu quả.

IV. Kết luận và ứng dụng giáo trình trong đào tạo xây dựng

Giáo trình kết cấu bê tông cốt thép là tài liệu đào tạo không thể thiếu. Nội dung giáo trình đáp ứng đầy đủ yêu cầu của chương trình cao đẳng xây dựng. Bộ Xây dựng đã xét duyệt đề cương đảm bảo tính chính quy và khoa học. Giáo trình cung cấp kiến thức nền tảng về lý thuyết tính toán kết cấu. Hướng dẫn thực hành giúp sinh viên áp dụng kiến thức vào công việc thực tế. Từ biến của bê tông, khớp dẻo và phân phối nội lực được trình bày rõ ràng. Giáo trình được biên soạn lần đầu, tác giả mong nhận được ý kiến đóng góp. Những lần biên soạn sau sẽ được hoàn thiện hơn. Tài liệu này phục vụ đào tạo kỹ sư xây dựng có năng lực. Ứng dụng rộng rãi trong thiết kế công trình dân dụng và công nghiệp.

4.1. Vai trò giáo trình trong chương trình đào tạo cao đẳng

Giáo trình đóng vai trò cốt lõi trong chương trình đào tạo cao đẳng xây dựng. Môn kết cấu bê tông cốt thép là môn chuyên ngành quan trọng. Sinh viên cần nắm vững kiến thức cơ sở trước khi học môn này. Sức bền vật liệu, cơ học kết cấu và vật liệu xây dựng là điều kiện tiên quyết. Giáo trình cung cấp hệ thống kiến thức từ lý thuyết đến thực hành. Chương trình đào tạo được Bộ Xây dựng phê duyệt đảm bảo chất lượng. Sinh viên tốt nghiệp có đủ năng lực thiết kế kết cấu cơ bản. Giáo trình là cầu nối giữa kiến thức đại học và yêu cầu nghề nghiệp.

4.2. Ứng dụng kiến thức vào thiết kế công trình thực tế

Kiến thức từ giáo trình được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Thiết kế móng, cột, dầm, sàn là các công việc thường ngày của kỹ sư. Công trình dân dụng và công nghiệp đều sử dụng kết cấu bê tông cốt thép. Xây dựng giao thông và thủy lợi cũng cần kiến thức này. Cầu, cống, đập ngăn nước sử dụng bê tông cốt thép phổ biến. Kỹ sư cần vận dụng thành thạo công thức và tiêu chuẩn thiết kế. Giáo trình cung cấp nền tảng vững chắc cho công việc thực tế. Nâng cao năng lực đòi hỏi không ngừng học tập và nghiên cứu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ■ XÂY DỰNG • GIÁO TRÌNH KẾT CẤU B i TÔNG CỐT THÉP (Tải bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG H À NỘI - 2011 L Ờ I G IỚ I T H I Ê U Bêtỗng cốt thép là vật liệu được dùng rất p h ố hiến trong mọi ngành xây dựng. M ô n học kết cấ u b ẽtô n g cốt thép là m ột tro n g n h ữ n g m ô n học c h u y ê n n g à n h q u a n trọ n g đôi với m ọ i trìn h độ của người là m xâ y dựng. Đ ả y là g iá o tr in h kết cấu bêtông cốt thép d ũ n g cho tr in h độ cao đ ă n g , theo đ ề cư ơ n g m ô n học đ ã được Bộ X â y d ự n g xét du yệt. N ộ i d u n g g iá o tr in h hao g ồ m m ộ t sô'vân đ ề cơ bả n về lý th u yế t tín h toán và hướng d â n th ự c h à n h các loại kết cấu th ư ờ n g g ậ p trong các công trin h xâ y d ự n g d â n d ụ n g và công nghiệp. G iáo tr in h do G S . N g u y ễ n Đ ìn h Cống chủ biên với s ự th a m g ia của T h ạ c s ĩ T ạ T h a n h V ăn và T h ạ c s ĩ N g u y ễ n N gọc T h ứ c là g iả n g viên trư ờ n g Cao đắrtg X â y d ự n g s ố 1. Đê học tập và thực h à n h tốt m ôn học kết cấu hêtông cốt thép, các s in h viên Cần: - Có n h ữ n g h iếu hiết cơ bả n về các m ô n cơ sở có liê n q u a n n h ư sức bền vậ t liệu, cơ học kết c ấ u , v ậ t liệu xả y d ự n g . - N ắ m được n h ữ n g v ấ n đ ề cơ b ả n vê th ự c n g h iệm , về lý th u y ế t tín h to á n và cấu tạo củ a b êtông cốt thép. - H ọc tậ p tro n g th ự c tê b ằ n g n h iều cách n h ư th a m q u a n , kh ả o s á t các kết cấu đã và đang được xây dựng, xem xét cấu tạo và cách thi cổng các hệ cốt th ép tro n g kết cấu, tim h iế u các bầ n vẽ th iế t kế. - T r ìn cơ sở các h iếu biết về lý th u y ế t và thự c t ế c ầ n biết th ự c h à n h từ đơ n g iả n đ ến p h ứ c tạp, từ ch ỗ biết cách làm đến chỗ vậ n d ụ n g th à n h th ạ o các công th ứ c , các tiê u c h u ã n đê th iế t k ế kế t cấu. Đê n â n g cao n ă n g lực, s in h viên còn có thê th a m g ia vào việc th iế t kê và th i công các công tr in h th ự c, th a m g ia n g h iên cứu kh o a học, tự học và n g h iê n cứa các c h u y ê n đ ề n â n g cao. G iáo tr in h kết cấu b êtô n g cốt th ép s ử d ụ n g cho hệ cao đ ắ n g x ă y d ự n g được biên so ạ n lầ n đ ầ u , ch ắ c rằ n g chư a được h o à n c h ín h và k h ó tr á n h k h ỏ i th iế u sót. M o n g bạ n đọc n h ậ n xét, góp ý p h ê b in h đê n h ữ n g lầ n b iên so ạ n sa u được h o à n c h ín h hơn. C ác tá c g iả 3 Chưưng 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỂ BÊ TÔNG CỐT THÉP 1. Đ Ị N H N G H ĨA , P H Ạ M VI s ứ D Ụ N G Bê tông cốt thép (BTCT) là loại vật liệu xây dưng gồm bê tông và cốt thép kết hợp lại với nhau. Đ ể tạo nên BTCT người ta dùng các cốt thép liên kết thành các khung hoặc các lưới, làm khuôn, đật các khung hoặc lưới cốt thép, trộn và đổ bê lông bao bọc lấy cốt ihép. Bê lông khỏ cứng sẽ tạo nên BTCT. BTCT được dùng rộng rãi trong mọi ngành xây dựng. Trong kết cấu nhà B T C T được dù ng làm m óng, cột, tường, dầm, sàn, mái, cầu thang. Trong xây dựng g iao thông và thuý lợi BTCT đươc dùng làm cáu, cống, mặt đường, mặt sàn bay, bên cán g, đ ậ p ngăn nước, kênh m áng, tường chán đất, nhà m áy thuỷ điện v. BTCT còn được d ù n g đ ể làm nhiề u loại kết cấu đặc hiệt, ch u y ê n d ù n g n h ư bê nước, ố ng khói, cột điện, xilô, c ô n g SƯ vó bọc nhà m áv điện nguvên tử, giàn khoan dầu ngoài biến v. BTCT được dùng lộng rãi nhờ vào hai ưu điếm cơ hán sau: 1. Có thế tạo được các hình dáng kết cấu khác nhau một cách linh hoạt dự a vào việc bê tỏng khi mới trộn ở thê nhão có thê đổ vào khuôn dễ dàng. C ần làm kết cấu có hình dáng như thê nào, chi việc làm ra khuôn như thế. Cốt thép có thể uốn được d o đó có thế đê thắng hoặc uốn cong theo hình dáng của khuôn. BTCT là loại vật liệu có độ bền chắc khá cao, có thế chịu được các tái trọng lớn, sử dụng được lâu dài mà ít cần phải IU bổ, sửa chữa. BTCT đ ã từng là vật liệu xây dựng chứ yếu của thế kỷ XX và chắc rằng nó vẫn giữ được vai trò của mình trong tương lai. S ơ L Ư Ợ C L ỊC H s ử PH Á T T R IE N BTCT được sáng c h ế lần đầu tiên ở Pháp vào năm 1850 sau đó phát triển ra các nước Đức, Mỹ rồi dần dần lan truyền ra khắp thế giới. Có thể diêm qua sự phát triển của BTCT qua các thời kỳ như sau: Thời kỳ đầu (khoảng 1850-1880) là thời kỳ sáng chế sơ khai, các nhà sán g c h ế đưa ra m ột số kiếu dáng kết cấu, xây dựng một số công trình thí điếm, việc đặt cốt thép chủ yếu d ự a v à o c ả m t í n h v à k i n h n g h i ệ m , c h ư a c ó ]ý t h u y ế t t í n h t o á n . 5 Thời kỳ bắt đầu nghiên cứu (khoáng 1880 - 1930). Lúc này đã có những nghiên cứu khoa học về sự làm việc chung giữa bê tông và cốt thép, nghiên cứu sự ứng xử của BTCT khi chịu các tác đ ộ n g k hác nhau, nghiến cứu lý thuyết để lập ra các công thức tính toán, biên soạn các tiêu c h uẩn thiết kế. Thời kỳ phát triển m ạn h mẽ cả về lý thuyết cũng như về thực tế x ây dựng bầníĩ BTCT là vào khoảng từ 1930 trở đi. Thời kỳ này nhân loại đã tích luỹ được nhiều két quá nghiên cứu và kinh nghiệm xây dựng thực tế, đã sáng tạo ra nhiều phương pháp lính toán, nhiều lý thuyết khác nhau, đã xây dựng được nhiều công trình to lớn. Thời kỳ hiện tại, sự phát triển BTCT đang vươn tới đỉnh cao c ù ng với việc sàn xiiât ra các vật liệu chất lượng cao (bê tông mác cao, thép cường độ cao), việc tạo ra và dùn g các công nghệ hiện đại, việc nghiên cứu đi sâu vào bản chất cấu tạo và sự làm việc của B TCT để hoàn ch ỉnh lý thuyết và phương pháp thiết kế, việc sử d ụ n g tin học trong thiết k ế v. Nói ch u n g về lý thuyết khoa học cũng như về thực tế xây dựng BTCT vần đang trên đà phát triển m ạnh mẽ. K H O A H O C V Ể B Ê T Ô N G C Ố T T H É P K hoa học về B TCT là m ôt khoa học kết hợp nghiên cứu thực n g h iêm với nghiên cứu lý thuyết. V ề thực nghiệm , trước hết là các nghiên cứu, thí nghiệm để phát hiện và xác định tính n ăng cơ lý cửa vật liệu, sự làm việc chung giữa cốt thép và bê tông, n gh iên cứu cách ứng x ử c ủ a c á c l o ạ i k ế t c ấ u k h i c h ị u c á c l ực k h á c n h a u . T ừ k ế t q u ả t h ự c n g h i ệ m cắ c n h à n ghiên cứu thu thập số liệu, để xuất các giả thiết, xây dựng các lý thuyết tính to. T rong nhiều trường hợp người ta dã xử lý trực tiếp các kết quả thực nghiệm để ra c ác c ô ng thức, đó là những c ôn g thức thực nghiệm. V ề lý thuyết, m ôn BTCT k ế thừa và phát triển n hững nguyên lý, quy luật cơ bản của cơ học vật rắn biến dạng, dùng công cụ toán học đê’ thiết lập các phương trình, chứng m inh các công thức nhằm xác định ứng suất, biến dạng, khả năng chịu lực của BT<rT hoặc các thông số cần thiết của tiết diện v. Đ ê đúc rút được các nguyên tắc thiết k ế và xây dựng công trình BTCT, ngoài các n ghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết như đã nêu, người ta còn clnì trọng kháo sát va thu thập kinh nghiệm từ thực tế thi công và sử dụng các c ô n g trình, phân tích các sự c ố hư h ó n g c ô n g t r ì n h đ ã x ẩ y ra.