Kết cấu bê tông cốt thép toàn khối ứng dụng khá phổ biến nhưng không phải ai cũng nắm rõ ưu nhược điểm của nó để bố trí thực hiện trong quá trình xây dựng sao cho phù hợp nhất. Bên cạnh đó người thiết kế bản vẽ thi công cũng cần nắm rõ kết cấu để bố trí tối ưu thành phần cấu tạo nên công trình để làm sao đảm bảo sản phẩm chất lượng khi được chủ đầu tư đưa vào sử dụng.
Bê tông cốt thép là 1 loại vật liệu xây dựng phức hợp do bê tông và cốt thép cùng cộng tác chịu lực.
Được chế tạo từ xi măng cát sỏi thành 1 thứ đá nhân tạo có khả năng chịu nén tốt nhưng khả năng chịu kéo lại rất kém. Cốt thép là loại vật liệu vừa có khả năng chịu kéo và vừa có khả năng chịu nén đều rất tốt.
Để tăng khả năng chịu lực của các kết cấ tham gia chịu lực người ta đã đặt cốt thép vào trong bê tông từ đó sinh ra khái niệm bê tông cốt thép.
Lý do sẽ được chứng minh thông qua ví dụ như sau:
Cho một dầm được làm từ vật liệu bê tông chịu lực như hình
Khi tăng dần tải trọng của dầm lên ta sẽ thấy ứng suất kéo của tiết diện dầm tại mựt cắt 1-1 cũng tăng lên
Khi ứng suất kéo này vượt quá cường độ chịu kéo của bê tông thì vết nứt sẽ xuất hiện
Vết nứt sẽ dần dài về phía trên và dầm sẽ bị gãy đứt, trong ví dụ trên đo được ứng xuất nén của bê tông còn khá nhở ( chưa tận dụng được hết khả năng chịu nén của bê tông mà dầm đã bị gãy so vùng chịu kéo của bê tông không có khả năng chịu kéo)
Vậy kết luận như thế là lãng phí khả năng chịu nén của bê tông. Vì vậy sẽ cho thêm cốt thép vào vùng chịu kéo của bê tông, để lực kéo sẽ do cốt thép chịu nhờ đó tăng khả năng chịu lực.
Và khi có cốt thép đặt vào vùng chịu kéo của bê tông thì khi ứng suất chịu nén của bê tông đạt tới cường độ chịu nén của bê tông thì đồng thời ứng suất chịu kéo của cốt thép cũng đạt tới cường độ chịu kéo của cốt thép.
Bê tông và cốt thép cùng tham gia làm việc được với nhau giúp tăng cường khả năng chịu lực trong các cấu kiện là do
Lực dính giữa bê tông và cốt thép. Giúp cho cấu kiện trong quá trình chịu tải, thì bê tông có thể truyền lực sang cốt thép và cốt thép cũng có thể truyền lực sang bê tông
Giữa chúng không có phản ứng hóa học với nhau đồng thời bê tông còn bao bọc cốt thép giúp bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mòn của môi trường xung quanh. Xi măng cần ít nhất là 250-270kg/m3 bê tông để bê tông giữ cho cốt thép khỏi ăn mòn
Cùng có hệ số giản nỡ vì nhiệt như nhau bê tông hệ số giản nỡ là 0,000010 đến 0,000015 còn hệ số co giãn nở vì nhiệt là 0,000012. môi trường thay đổi trong phạm vi <100 độ C thì trong cấu kiện sẽ không xuất hiện nội ứng suất đáng kể, không làm phá hoại lực dính giữa bê tông và cốt thép.
Bê tông cốt thép toàn khối
Là loại bê tông cốt thép mà cấu kiện kết cấu được thi công theo phương pháp ghép ván khuôn, đặt cốt thép và đổ bê tông vào ngya vị trí của cấu kiện kết cấu.
Ưu điểm có độ cứng lớn chịu được lực động tốt
Nhược điểm tốt vật liệu làm ván khuôn cột chống và hay bị ảnh hưởng bởi thời tiết do thi công ngoài trời.
Bê tông cốt thép lắp ghép
Loại bê tông cốt thép mà kết cấu được phân thành những cấu kiện kết cấu riêng lẻ để có thể chế tạo nhà máy hoặc sẫn bãi. Rồi vận chuyển tới công trường, sau đó dùng cần cẩu lắp ghép và nối chứng lại với nhau thành 1 kết cấu hoàn chỉnh như bản vẽ thiết kế
Ưu điểm của loại bê tông cốt thép tiết kiệm vật liệu làm ván khuôn cột chống và không bị ảnh hưởng bởi thười tiết do thi công tại nhà máy
Nhược điểm việc thi công ghép nối các cấu kiện thường khó khăn và khá tốn thép. Loại kết cấu riêng này chỉ nên dùng khi cấu kiện kết cấu đang thi công được lặp đi lặp lại tại nhiều vị trí khác nhau trong các công trình khác nhau
Bê tông cốt thép nữa lắp ghép
Là loại bê tông cốt thép mà kết cấu được tạo thành bởi sự kết hợp giữa phương pháp lắp ghép và phương pháp bê tông toàn khối
Ưu điểm có độ cứng cao bớt được ván khuôn có thể bỏ được cột chống
Nhược điểm việc thi công và ghép các cấu kiện có phần phức ạp, đặc biệt là việc xử lý tốt mối nối giữ bê tông đổ trước và bê tông đổ sau. Chỉ nên dùng khi cấu kiện kết cấu đang thi công được lặp đi lặp lại tại nhiều vị trí khác nhau trong các công trình khác nhau