Bài giảng chuyên đề Kết cấu liên hợp thép-bê tông

CHUYÊN ĐỀ

KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG

TS. Nguyễn Hồng Sơn

Bộ môn: Kết cấu Thép-Gỗ

Tel: 0913514110

NỘI DUNG GỒM:

- Giới thiệu về kết cấu liên hợp thép - bê tông cốt thép

- Chương 1. Tổng quan về kết cấu liên hợp

- Chương 2. Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp

- Chương 3. Sàn liên hợp

- Chương 4. Dầm liên hợp

- Chương 5. Cột liên hợp

- Chương 6. Nút liên kết dầm cột

- Chương 7. Kết cấu khung chịu lực nhà cao tầng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

GIỚI THIỆU

VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP - BÊTÔNG

Citibank Duisburg (Duisburg - Germany)

Parking deck “DEZ” (Innsbruck - Austria)

Millennium Tower (Vienna - Austria)

Kết cấu liên hợp

Một số khái niệm

Các cấu kiện cơ bản

Liên kết ma sát

Liên kết cơ học

Liên kết neo ở đầu bản sàn

Cấu tạo neo

Thợ đang hàn neo

Dầm liên hợp

Một kiểu liên kết dầm cột

Một kiểu neo (một hàng neo)

Neo tại dầm (hai hàng neo)

Một kiểu neo

Tác dụng của neo

Thi công sàn

Giàn liên hợp

Dầm có lỗ khoét liên hợp

Kết cấu sàn liên hợp

DÇm khoÐt lç ë b¶n bông

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP - BÊTÔNG.

I. Quá trình nghiên cứu, ứng dụng kết cấu liên hợp Thép- bê tông cốt thép trên thế giới

* Định nghĩa

Kết cấu liên hợp thép - bêtông là kết cấu mà thép chịu lực

có dạng tấm, thép hình, thép ống và kết cấu bê tông.

* Dạng tiết diện

Nó có thể nằm ngoài bêtông (gọi là thép nhồi bêtông), hay nằm bên trong bêtông (gọi là kết cấu thép bọc bêtông)

hoặc liên kết với nhau cùng làm việc.

MMộộtt ssốố kkiiểểuu ttiiếếtt ddiiệệnn ccộộtt

* Lịch sử phát triển của kết cấu liên hợp thép – bêtông

- Gắn liền với lịch sử phát triển kết cấu thép và kết cấu

bêtông cốt thép.

- Việc hình thành các dạng kết cấu liên hợp này bắt

nguồn từ hai nguyên nhân.

+ Nguyên nhân thứ nhất bắt đầu từ ý định thay thế các cốt thép tròn thành các dạng cốt thép khác gọi là cốt cứng, khi

hàm lượng quá lớn hình thành nên kết cấu liên hợp.

+ Nguyên nhân thứ hai bắt đầu từ ý tưởng muốn bao bọc

kết cấu thép chịu lực bằng bêtông để chống xâm thực, chống

cháy hoặc chịu lực.

* Nghiên cứu ứng dụng và phát triển kết cấu liên hợp

- Nhiều hội nghị khoa học về kết cấu liên hợp thép bêtông

ở tầm cỡ quốc tế đã được tổ chức.

- Dùng cho các lĩnh vực cầu đường, nhà cửa và các dạng công trình kỹ thuật khác đã và đang được rất nhiều quốc gia quan tâm.

+ Năm 1894 lần đầu tiên kết cấu liên hợp thép-bêtông đã

được dùng làm cầu Rock Rapids.

+ Năm 1898 kỹ sư F.W.Pattenson đã thiết kế cầu gần

Pitts Burgh, Pennsylvania do một kỹ sư người Viên tên là

Joset Melan thiết kế.

- Năm 1894 ở Pitts Burgh đã xây dựng một ngôi nhà mà

các dầm sàn bằng thép bọc bêtông

- Ở Châu Âu việc dùng kết cấu liên hợp thép-bêtông lúc đầu cũng xuất phát từ mục đích dùng bêtông bọc kết cấu thép để chống ăn mòn và chịu lửa

- Năm 1908 một số thí nghiệm về cột liên hợp thép- bêtông đã được làm tại phòng thí nghiệm Trường đại học xây

dựng Columbia.

- Năm 1922-1924 các thí nghiệm tương tự được giáo sư

H.M.Mc Kay tiếp tục tiến hành ở trường đại học tổng hợp Mc

Gill, Canađa.

- Nhà cao tầng dùng kết cấu liên hợp tiêu biểu ở Mỹ cần phải thiết kế tới tòa nhà 35 tầng Major Bank ở Dallas, tiểu

bang Texas.

- Tòa nhà Atlantic Centre Project ở Atlantic cao 275 feet (221 m) là một ví dụ tiêu biểu cho loại kết cấu này, ở đó hệ khung lõi cứng của nhà thi công theo phương pháp ván khuôn trượt.

- Ở Mỹ, Năm 1944, lần đầu tiên mới được đưa vào tiêu

chuẩn quốc gia AASHTO (Theo American Association of

Highway and Transportation),

- Ở châu Âu rất quan tâm đến kết cấu liên hợp thép – bêtông là nước Đức, họ đã ban hành tiêu chuẩn quốc gia DIN

1078 từ rất sớm..

- Bộ tiêu chuẩn gọi là European Codes (Eurocodes hay

EC). Eurocodes gồm chín tập đặt tên theo thứ tự số như sau:

+ Eurocode 2: Kết cấu bêtông cốt thép.

+ Eurocode 3: Kết cấu thép.

+ Eurocode 4: Kết cấu liên hợp thép – bêtông.

- Ở Nga các nghiên cứu về kết cấu liên hợp thép –

bêtông cũng được tiến hành từ lâu. Năm 1936 dưới sự lãnh

đạo của viện sĩ G.P. Pêrêdêri người Nga đã xây dựng xong chiếc cầu nhịp 110m qua song Nêva ở Xanh pêtecbua.

- Ở Nhật Bản việc nghiên cứu kết cấu liên hợp thép – bêtông cũng được quan tâm rất sớm. Kết cấu liên hợp thép – bêtông xuất hiện ở Nhật Bản từ năm 1910, được ứng dụng rộng rãi làm nhà cao tầng (từ 6 tầng trở lên).

* Nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp ở Việt Nam

- Ở Việt Nam lý thuyết tính toán cấu kiện liên hợp thép –

bêtông (bêtông cốt cứng) đã được đưa vào giáo trình “Kết cấu

bêtông cốt thép – phần cấu kiện cơ bản” xuất bản năm 1995,

dựa theo lý thuyết tính toán của người Nga và còn khá đơn giản.

- Gần đây tại thành phố Hồ Chí Minh đã xây dựng tòa nhà Diamond Plaza (21 tầng), kết cấu khung thép bọc vật liệu chống cháy là xỉ lò cao.

- Năm 2005 tại thành phố Hà Nội lần đầu tiên sử dụng sàn lien hợp để làm 500 m2 sàn nhà của công ty xuất nhập khẩu Hồng Hà, 109 đường Trường Chinh.

II. Một số ưu điểm, nhược điểm của kết cấu liên hợp thép - bêtông

1.1. Ưu điểm

1) Khả năng chống ăn mòn của thép được tăng cường.

2) Khả năng chịu lửa tốt.

3) Khả năng chịu lực của vật liệu tăng

4) Tăng độ cứng của kết cấu.

5) Khả năng biến dạng lớn hơn kết cấu bêtông cốt thép, đó

là ưu điểm lớn khi chị tải trọng động đất.

6) Có thể tạo kết cấu ứng lực trước trong khi thi công, tăng hiệu quả sử dụng vật liệu, nhất là vật liệu cường độ cao.

7) Có thể dễ dàng dùng phương pháp thi công hiện đại làm tăng tốc độ thi công, sớm đưa công trình vào sử dụng.

8) Kết cấu liên hợp thép – bêtông có thể đạt hiệu quả kinh

tế cao.

1.2. Nhược điểm

1) Tuy nhiên với kết cấu liên hợp thép - bê tông đòi hỏi sự làm việc gắn kết giữa hai vật liệu bê tông và cốt thép. Chính vì thế việc tính toán phức tạp hơn, đòi hỏi thời

gian tính toán nhiều hơn. Chi phí gia công và chế tạo các liên kết sẽ tăng.

2) Khi chịu tải trọng động đất, kết cấu liên hợp nói chung

sẽ biến dạng lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép thông

thường.

So sánh kích thước dầm liên hợp và không liên hợp

So sánh kích thước cột và dầm liên hợp - không liên hợp

So sánh trọng lượng thép và giá thành cho khung nhà năm tầng một nhịp

Loại khung

Trọng lượng thép Tổng giá thành

(%) (%)

1. Khung thép – đàn hồi 100 100

2. Khung liên hợp – đàn hồi 84.5 92.5

3. Khung thép – đàn dẻo 89 95.5

4. Khung hỗn hợp – đàn dẻo 70 87

So sánh trọng lượng thép và giá thành cho khung nhà sáu nhịp, ba tầng

Loại khung

Trọng lượng thép Tổng giá thành

(%) (%)

1. Khung thép – đàn hồi 100 100

2. Khung liên hợp – đàn hồi 86 91

3. Khung thép – đàn dẻo 95 102

4. Khung hỗn hợp – đàn dẻo 66 90

So sánh trọng lượng thép dầm sàn

Loại dầm Trọng lượng thép

(%)

100 - Dầm thép (non-composite)

- Dầm liên hợp, có chống tạm khi thi công

- Dầm liên hợp tạo ứng lực trước 55

trong thép

CHƯƠNG 2:

VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU THÉP LIÊN HỢP

I. Bê tông

1.1. Quy định của Eurocode 2 và Eurocode 4

Trong kết cấu thép liên hợp dùng bêtông thông thường như trong kết cấu bêtông cốt thép. Có thể dùng bêtông nặng

hoặc bêtông nhẹ.

a. Các cường độ đặc trưng

Theo quy định của Eurocode 4 về kết cấu liên hợp thì

dùng mác bêtông từ C20/25 đến C50/60.

C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C45/50 C45/55 C50/60

Các đặc trưng cơ học của bêtông (N/mm2)

Độ bền

20 25 30 35 45 45 50 fck

2,2 2,6 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1 fctm

28 33 38 43 48 53 58 fcm

1,5 1,8 2,0 2,2 2,5 2,7 2,9 fctk

29 30,5 32 33,5 35 36 37 Ecm

(t)

(t) 8(MPa)





* Cường độ chịu nén

f ck

f cm

(t)



(t)

với 3 < t < 28 ngày.

với t > 28 ngày.

(t)

(t)f

 

f cm

Trong đó:

Với:

fcm – Cường độ trung bình chịu nén của bêtông ở tuổi 28.

cc(t) – hệ số phụ thuộc vào tuổi t của bêtông,

(t) exp s 1





28 t

  

1/2   

   

       

    

t – Tuổi của bêtông tính theo ngày;

s – hệ số phụ thuộc vào loại xi măng sử dụng;

}



max{(1,6 h / 1000)f 

f cm,fl

;f ctm ctm

* Cường độ chịu kéo khi uốn

trong đó: h – chiều cao toàn bộ của cấu kiện, mm;

fctm – Cường độ trung bình khi kéo trực tiếp.



(t)

f cm

f ctm

* Cường độ chịu kéo của bêtông

  



Với cc(t) lấy theo công thức trên và:

 = 1 với t < 28 ngày;

 = 2/3 với t  28 ngày;

Giá trị của fctm lấy theo bảng.

b. Cường độ tính toán của bêtông

 



f cc ck

* Cường độ tính toán chịu nén

trong đó: c – hệ số, phụ thuộc tổ hợp tải trọng.

cc – hệ số, có thể dùng cc = 1,0.

 



f ctd

ct ctk,0,05

* Cường độ tính toán chịu kéo

trong đó: ct – hệ số, có thể dùng ct = 1,0;

Fctk, 0,05 – Giá trị dưới sức bền đặc trưng khi kéo.

(t) / f

0,3 ) E



E (t) cm

c. Môđul đàn hồi

trong đó: Ecm – môđul đàn hồi ở tuổi 28 ngày;

Các ký hiệu khác như trên

d. Sự co ngót của bêtông

Sự co ngót được xác định qua các hệ số như sau:

- Bằng 3 x 10-4 trong môi trường khô ở trong hoặc ngoài

công trình (trừ các cấu kiện được nhồi bêtông);

- Bằng 2 x 10-4 trong môi trường khác và cho các cấu kiện

được nhồi bêtông.

e. Hệ số giãn nở nhiệt

- Đối với bê tông thường  = 10-5 oC-1;

- Đối với bêtông nhẹ  = 0,7 x 10-5 oC-1.

1.2. Về vật liệu bêtông đang sử dụng ở Việt Nam

Theo TCXD 356:2005. Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép

- Tiêu chuẩn thiết kế

1.3. So sánh đặc trưng bêtông theo hai tiêu chuẩn

- Hai tiêu chuẩn dựa vào cường độ trung bình của mẫu,

- Kết cấu thép liên hợp, chỉ dùng bê tông mác 350 trở lên.

II. Cốt thép

2.1. Thép thanh

- Theo Eurocode 4 đưa ra 3 mác thép dùng trong kết cấu

liên hợp: S220, S400, S500.

- Theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCXDVN 356:2005 dùng cho

kết cấu là CI, CII, CIII, A-I, A-II, A-III.

Các đặc trưng cơ học, về cơ bản giống EC4. Khi thiết kế

có thể dùng giá trị giới hạn đàn hồi làm cơ sở để tính toán

theo các công thức của EC4.

2.2. Thép kết cấu

- Theo Eurocode 4 đưa ra cách tính toán các kết cấu liên

hợp được sản xuất từ thép mác thông thường: S235, S275, S355.

- Theo tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5709:1993 dùng cho

kết cấu xây dựng.

Đối chiếu các loại thép trong hai tiêu chuẩn, theo quy định

của EC4. Khi thiết kế có thể dùng mác thép tư XCT38 trở lên.

2.3. Tôn định hình bằng thép của sàn liên hợp

Nói chung, tôn chiều dày từ 0,7mm đến 1,5mm, mỗi mặt

đều được bảo vệ chống ăn mòn bởi lớp kẽm dày 0,02mm, có thể sơn bổ sung.

CHƯƠNG 3:

SÀN LIÊN HỢP

I. Yêu cầu cấu tạo

Sàn liên hợp gồm tấm tôn định hình và tấm đan bằng bê

tông, tạo thành kết cấu liên hợp.

* Tấm tôn dùng:

- Đóng vai trò sàn công tác (khi thi công);

- Đóng vai trò cốtpha (khi đổ bê tông)

- Đóng vai trò chịu lực (cốt thép lớp dưới của sàn).

Hình ảnh tấm tôn sàn

Cấu tạo các lớp sàn

Một số kiểu tôn sàn

* Cấu tạo:

- Chiều dày sàn liên hợp (dao động từ 10cm đến 40cm);

- Chiều dày tôn dùng 0,75mm đến 1,5mm;

- Giới hạn đàn hồi của tôn khoảng 300N/mm2;

- Chiều dày toàn bộ sàn liên hợp không nhỏ hơn 80mm,

chiều dày riêng phần bê tông (hc) không nhỏ hơn 40mm;

Trường hợp, sàn làm việc liên hợp với dầm hoặc sử dụng

như vách cứng thì: Chiều dày toàn bộ sàn liên hợp không nhỏ

hơn 90mm, chiều dày riêng phần bê tông không nhỏ hơn 50mm.

- Kích thước hạt cốt liệu nhỏ hơn (0,4hc, bo/3, 31,5mm)

Cách xác định bo

- Gối tựa của sàn liên hợp phải có bề rộng nhỏ nhất là

75mm (đối với gối cánh dầm thép hoặc bê tông), và tối thiểu

100mm (đối với loại gối ít gặp như gạch hoặc đá).

II. Sự làm việc của sàn liên hợp

2.1. Một số định nghĩa

* Liên kết hoàn toàn, và không hoàn toàn:

- Liên kết hoàn toàn: liên kết bê tông với tấm tôn thép đảm bảo biến dạng dọc giữa tôn và phần bê tông tiếp xúc với tôn bằng nhau.

- Liên kết không hoàn toàn: nếu tồn tại sự trượt giữa bê

tông với tấm tôn thép theo bề mặt tiếp xúc.

Sự làm việc của sàn liên hợp

* Để hạn chế sự trượt giữa hai vật liệu, cần:

- Liên kết cơ học bằng cách tạo biến dạng trước;

- Tôn có sườn đóng vai trò liên kết ma sát;

- Neo ở đầu sàn bằng chốt hàn hoặc loại liên kết cục bộ;

- Neo ở đầu sàn bằng cách làm biến dạng các sườn tôn

ở đầu của tấm tôn.

* Trượt ở bề mặt tiếp xúc:

- Trượt cục bộ rất nhỏ: không nhìn thấy bằng mắt thường,

nhưng phân bố lại nội lực;

- Trượt tổng thể: có thể đo được hoặc nhìn được.

* Dạng làm việc:

- Tương tác hoàn toàn: trượt tổng thể bằng không

- Tương tác bằng không: trượt tổng thể không bị ngăn

cản;

- Tương tác không hoàn toàn: trượt tổng thể khác không

nhưng có giới hạn.

2.2. Các dạng phá hoại

- Phá hoại theo tiết diện I-I: Do mômen ở nhịp, xảy ra với

những sàn có nhịp lớn;

- Phá hoại theo tiết diện II-II: Do trượt dọc theo chiều dài tiếp xúc thép-bêtông, xảy ra khi liên kết giữa bêtông và thép

đạt tới khả năng chịu lực giới hạn;

III

- Phá hoại theo tiết diện III-III: Do lực cắt ở khu vực gần gối tựa, xảy ra với những sàn có nhịp nhỏ, bề dày lớn, chịu tải trọng sàn lớn.

Dạng phá hoại sàn

2.3. Tính toán sàn liên hợp

* Các giả thiết tính toán

- Sau khi uốn tiết diện vẫn phẳng, để có thể áp dụng các

giả thiết của SBVL.

- Không có sự trượt giữa bêtông và thép, các chốt liên kết vẫn còn nguyên khả năng chịu lực khi CK bị phá hoại (sàn không bị phá hoại theo tiết diện II-II).

- Biến dạng do uốn trên 1 mặt cắt ngang tỷ lệ với khoảng

cách đến trục trung hoà.

- Ở TTGH chịu lực, toàn bộ diện tích tiết diện của phần thép đều đạt đến giới hạn chảy. Ứng suất trong phần bêtông ở

vùng nén đạt đến cờng độ tính toán.

- Bỏ qua khả năng chịu lực của phần bêtông chịu kéo.

* Tải trọng tác dụng

Tải trọng tác dụng, gồm:

(a) Giai đoạn thi công;

(b) Giai đoạn sử dụng.

a) Tải trọng ở giai đoạn thi công

- Trọng lượng bản thân tôn và vữa bêtông.

- Hoạt tải thi công. Gồm trọng lượng công nhân, trọng lượng thiết bị đổ bêtông có kể đến sự va chạm hoặc rung

động khi thi công). Theo Eurocode 4, hoạt tải thi công lấy là 1,5 kN/m2 trong phạm vi diện tích bất kỳ 3x3 m ở vùng giữa bản sàn, phần diện tích còn lại lấy tải trọng là 0,75 kN/m2. Nếu diện tích bản sàn nhỏ hơn 3x3m thì lấy cho toàn bộ diện tích (hình 2.5).

- Trọng lượng của VL xếp tạm trên sàn

1,5 kN/m2

0,75

3 m

a) Để xác định mômen nhịp b) Để xác định mômen gối

Hình 2.5. Sơ đồ chất hoạt tải thi công

b) Tải trọng ở giai đoạn sử dụng

- Trọng lượng sàn (tôn, bêtông, cốt thép).

- Trọng lượng các CK không chịu lực (vữa lót, gạch lát...).

- Hoạt tải sử dụng.

- Phản lực thay đổi do dỡ bỏ các thanh chống tạm (nếu

có).

- Tác động của khí hậu (nhiệt độ, gió...).

* Tính toán

Cần kiểm tra các điều kiện:

(1) Kiểm tra khả năng chịu uốn (dạng phá hoại I)

(2) Kiểm tra khả năng chịu cắt theo phương ngang (Khả

năng liên kết của tôn với bêtông), (dạng phá hoại II)

(3) Kiểm tra khả năng chịu cắt theo phương đứng (dạng

phá hoại III)

(4) Kiểm tra võng

KKIIỂỂMM TTRRAA DDẠẠNNGG PPHHÁÁ HHOOẠẠII II ((KKhhảả nnăănngg cchhịịuu uuốốnn))

- Chắc chắn giữa tôn với bêtông hoặc với sàn nhịp lớn (mômen dương lớn). Sự phá hoại xảy ra khi tôn bị chảy dẻo hoặc khi các thớ bêtông đạt đến giới hạn chịu nén dưới tác dụng của mômen uốn lớn nhất.

- Để đơn giản hoá tính toán bỏ qua sự chịu lực của cốt

thép lớp dưới (nếu có).

- Giả thiết rằng ở trạng thái giới hạn về chịu lực, ứng suất

trong tôn và cốt thép đạt đến giới hạn đàn hồi, ứng suất trong

bêtông đạt đến giới hạn chịu nén.

* Một số ký hiệu áp dụng:

ffyp -- ggiiớớii hhạạnn đđàànn hhồồii ccủủaa tthhéépp ttôônn ((ttrrịị ssốố ttiiêêuu cchhuuẩẩnn));;

ffck -- ccưườờnngg đđộộ nnéénn ccủủaa bbêêttôônngg ((mmẫẫuu ttrrụụ,, 2288 nnggààyy ttuuổổii));;

ffsk -- ggiiớớii hhạạnn đđàànn hhồồii ccủủaa ccốốtt tthhéépp ((ttrrịị ssốố ttiiêêuu cchhuuẩẩnn));;

ggap, ggc, ggs -- ccáácc hhệệ ssốố đđộộ ttiinn ccậậyy ((xxeemm QQPP))..

* Xét 3 trường hợp sau:

(a) Trường hợp 1: Khả năng chịu lực của tiết diện trong

vùng mômen dương (Trục TH nằm trong phần bêtông phía trên sườn tôn, phá hoại theo khả năng chịu lực của tôn)

(b) Trường hợp 2: Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng mômen dương (Trục TH nằm trong sườn tôn, phá hoại theo khả năng chịu lực của bêtông)

vùng chịu mômen âm.

(a) Trường hợp 1

Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng mômen dương. Trục trung hoà nằm ttrroonngg phần bêtông phía trên sườn tôn, phá hoại theo khả năng chịu lực của tôn

- Bỏ qua khả năng chịu kéo của bêtông.

- Sơ đồ tính như hình 2.6.

HHììnnhh 22..66.. SSơơ đđồồ ttíínnhh ssàànn ởở nnhhịịpp

((TTrrụụcc TTHH nnằằmm ttrroonngg pphhầầnn bbêêttôônngg))

ĐĐiiềềuu kkiiệệnn ccâânn bbằằnngg hhợợpp llựựcc::

Ncf = Np

ởở ttrrêênn::

Ncf -- hhợợpp llựựcc ccủủaa vvùùnngg bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn,,

Ncf == xx .. bb.. 00,,8855ffcckk // ggcc

Np -- hhợợpp llựựcc ccủủaa mmiiềềnn ttôônn tthhéépp cchhịịuu kkééoo,,

Np == AApp .. ffyypp // ggaapp

xx -- cchhiiềềuu ccaaoo vvùùnngg bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn,, ttíínnhh ttừừ mmặặtt ttrrêênn ccủủaa

ssàànn;;

bb -- bbềề rrộộnngg ttíínnhh ttooáánn ccủủaa bbảảnn ssàànn ((mm));;

AApp -- ddiiệệnn ttíícchh ttiiếếtt ddiiệệnn ccủủaa ttôônn tthhéépp ttrroonngg bbềề rrộộnngg bb..

Cân bằng phương trình trên, xác định được vị trí trục TH:

A f  p yp c 0,85f b 



[M ] N z A

)





Từ đó xác định được mômen uốn giới hạn:

x 2

f yp p  ap

nh p (d p





Điều kiện chịu lực:

 M

 M max

((bb)) TTrrưườờnngg hhợợpp 22

Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng mômen dương

- Trục TH nằm trong sườn tôn, phá hoại theo khả năng chịu lực của bêtông.

- Trục TH nằm trong phần tôn thép, do đó có 1 phần tôn

thép tham gia chịu nén cùng với bêtông (hình 2.7a).

- Bỏ qua khả năng chịu nén của phần bêtông nằm trong

sóng tôn.

- Để đơn giản hoá tính toán, quy đổi hợp lực của phần tôn thép chịu nén thành mômen Mp, còn hợp lực của phần tôn thép chịu kéo là Np (hình 2.7b).

HHììnnhh 22..77.. SSơơ đđồồ ttíínnhh ssàànn ởở nnhhịịpp

((TTrrụụcc TTHH nnằằmm ttrroonngg pphhầầnn ttôônn))

bh c

N cf

0,85f 

Hợp lực của vùng bêtông chịu nén:

M 1,25M 1







N cf f yp 

      

      

Trị số của mômen phụ thêm Mp xác định từ quan hệ gần đúng với mômen dẻo Mpa của toàn bộ tiết diện tôn, xác định bằng thực nghiệm:

KKhhooảảnngg ccáácchh ggiiữữaa NNccff vvàà NNpp xxđđ tthheeoo ccôônngg tthhứứcc::

N

z



h



e



(

e



e

)

p

h c 2

yp

A

p

cf f 

ap

     

     

TTrroonngg đđóó:: ee ,, eepp -- xxeemm hhììnnhh 22..77..





[M ] N z M p

TTừừ đđóó xxáácc đđịịnnhh đđưượợcc mmôô mmeenn uuốốnn ggiiớớii hhạạnn::



 M



 max

ĐĐiiềềuu kkiiệệnn cchhịịuu llựựcc kkiiểểmm ttrraa tthheeoo ccôônngg tthhứứcc::

((cc)) TTrrưườờnngg hhợợpp 33

KKhhảả nnăănngg cchhịịuu llựựcc ccủủaa ttiiếếtt ddiiệệnn ttrroonngg vvùùnngg cchhịịuu mmôômmeenn

ââmm

-- TTrroonngg vvùùnngg ccóó mmôômmeenn ââmm ((kkhhuu vvựựcc ggốốii ttựựaa)) pphhầầnn bbêêttôônngg pphhííaa ttrrêênn ccủủaa bbảảnn ssàànn ssẽẽ cchhịịuu kkééoo ddoo đđóó ccầầnn đđặặtt tthhêêmm ccốốtt tthhéépp ââmm ((HHììnnhh 22..88))..

-- VVớớii vvùùnngg nnéénn pphhííaa ddưướớii ttrrụụcc ttrruunngg hhooàà,, ccooii nnhhưư cchhỉỉ ccóó bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn,, bbỏỏ qquuaa kkhhảả nnăănngg cchhịịuu nnéénn ccủủaa pphhầầnn ttôônn tthhéépp ((ddoo ttôônn mmỏỏnngg))..

HHììnnhh 22..88.. SSơơ đđồồ ttíínnhh ssàànn ởở ggốốii

((TTrrụụcc TTHH nnằằmm ttrroonngg pphhầầnn ttôônn))

A

HHợợpp llựựcc kkééoo ttrroonngg ccốốtt tthhéépp::

N s f sk 

HHợợpp llựựcc ccủủaa pphhầầnn bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn nnằằmm ttrroonngg ccáácc ssờờnn::

f

ck

N

c

bx c

.

85,0  c

VVớớii bbcc llàà bbềề rrộộnngg ttrruunngg bbììnnhh ccủủaa pphhầầnn bbêêttôônngg ttrroonngg ssưườờnn..

Từ điều kiện cân bằng hợp lực theo phương ngang (NS=Nc), xác định được vị trí của trục trung hoà:

 ck c s

 A f  s sk c 0,85f b

[M ] N z A

f sk 



Biết x sẽ xác định được cánh tay đòn z và từ đó xác định được mômen gối giới hạn:

KKIIỂỂMM TTRRAA DDẠẠNNGG PPHHÁÁ HHOOẠẠII IIII ((KKhhảả nnăănngg cchhịịuu ccắắtt tthheeoo pphhưươơnngg nnggaanngg))

-- SSàànn lliiêênn hhợợpp ccóó tthhểể bbịị pphháá hhooạạii ddoo ttrrưượợtt ddọọcc tthheeoo bbềề mmặặtt ttiiếếpp xxúúcc tthhéépp--bbêêttôônngg ởở kkhhooảảnngg cchhiiềềuu ddààii LLss ttíínnhh ttừừ ggốốii ttựựaa..

-- ĐĐểể kkiiểểmm ttrraa lliiêênn kkếếtt ggiiữữaa tthhéépp--bbêêttôônngg,, EEuurrooccooddee 44 ssửử ddụụnngg pphhưươơnngg pphháápp mm--kk,, llàà pphhưươơnngg pphháápp ddựựaa ttrrêênn ccáácc tthhựựcc nngghhiiệệmm vvớớii ccáácc llooạạii ttôônn tthhưườờnngg ssửử ddụụnngg ttrroonngg ssàànn lliiêênn hhợợpp..

- Bản chất của phương pháp là dùng các thực nghiệm để

xác định các hệ số m, k từ đó xác định được khả năng chịu cắt

dọc giới hạn của sàn tại bề mặt tiếp xúc thép-bêtông thông

qua lực cắt ngang.

[V]

ĐĐiiềềuu kkiiệệnn kkiiểểmm ttrraa lliiêênn kkếếtt ggiiữữaa tthhéépp vvàà bbêêttôônngg ttạạii mmặặtt ttiiếếpp xxúúcc::

max

 LR

TTrroonngg đđóó::

VVmmaaxx -- llựựcc ccắắtt nnggaanngg ttiiếếtt ddiiệệnn ssàànn;;



p bL

 bd m  p 

  









[[VV]]LLRR -- kkhhảả nnăănngg cchhịịuu ccắắtt ggiiớớii hhạạnn ccủủaa mmặặtt ccắắtt ddọọcc tthheeoo bbềề mmặặtt ttiiếếpp xxúúcc,,

ddp -- cchhiiềềuu ccaaoo ttrruunngg bbììnnhh ccủủaa ssàànn ((ttíínnhh ttừừ mmặặtt ttrrêênn ccủủaa ssàànn đđếếnn ttrrụụcc ttrrọọnngg ttââmm ccủủaa ttôônn tthhéépp));;

bb -- bbềề rrộộnngg ttíínnhh ttooáánn ccủủaa mmặặtt ccắắtt ssàànn;;

mm,, kk -- ccáácc hhệệ ssốố xxáácc đđịịnnhh bbằằnngg tthhựựcc nngghhiiệệmm,, đđưượợcc nnhhàà ssảảnn xxuuấấtt ccuunngg ccấấpp tthheeoo ccaattaallôô ttôônn;;

LLss -- cchhiiềềuu ddààii ccủủaa mmặặtt ccắắtt ddọọcc,, llấấyy bbằằnngg LL//44 vvớớii ttảảii ttrrọọnngg pphhâânn bbốố đđềềuu ttrrêênn nnhhịịpp;; hhooặặcc llấấyy bbằằnngg kkhhooảảnngg ccáácchh ttừừ đđiiểểmm đđặặtt llựựcc ttậậpp ttrruunngg đđếếnn ggốốii ttựựaa ggầầnn nnhhấấtt vvớớii ttảảii ttrrọọnngg ttậậpp ttrruunngg ttrrêênn nnhhịịpp..

GG -- hhệệ ssốố aann ttooàànn,, llấấyy bbằằnngg 11,,2255..

NNếếuu kkhhảả nnăănngg cchhịịuu ccắắtt ddọọcc ccủủaa ssàànn kkhhôônngg đđủủ tthhìì ccóó tthhểể ddùùnngg ccáácc ggiiảảii pphháápp nnhhưư bbốố ttrríí nneeoo đđầầuu nnhhịịpp ssàànn,, llààmm bbiiếếnn ddạạnngg ssóónngg ttôônn......

KKIIỂỂMM TTRRAA DDẠẠNNGG PPHHÁÁ HHOOẠẠII IIIIII ((KKhhảả nnăănngg cchhịịuu ccắắtt tthheeoo pphhưươơnngg đđứứnngg))

Trường hợp sàn liên hợp có bề dày lớn, nhịp nhỏ, chịu tải trọng lớn thì sàn có thể bị phá hoại do lực cắt lớn ở vùng gối tựa, do bêtông bị nứt như đối với dầm BTCT thông thường. Các vết nứt này thường nghiêng một góc so với mặt trung bình của sàn trong vùng chịu cắt.



k (1,2 40 ) b d    0 p Rd v

Khả năng chịu cắt theo phương đứng của sàn xác định

 VR

theo công tthhứứcc:: 

ởở ttrrêênn::

0,02

 



p b .d 0 p

(1,6 d ) 1



[[ddpp]] == mm   v

BBoo -- bbềề rrộộnngg ttrruunngg bbììnnhh ccủủaa ssưườờnn ttôônn ((hhììnnhh 22..22));;

0,25



 Rd

f ctk 

0,7f



f ctk

ctm

RRdd -- ccưườờnngg đđộộ cchhịịuu ccắắtt ccủủaa bbêêttôônngg,,

AApp -- pphhầầnn ttiiếếtt ddiiệệnn ccủủaa ttôônn tthhéépp ccóó bbềề rrộộnngg bb00..

HHììnnhh 22..99.. CCáácc ddạạnngg pphháá hhooạạii ssàànn lliiêênn hhợợpp pphhụụ tthhuuộộcc vvààoo nnhhịịpp ssàànn

KKIIỂỂMM TTRRAA ĐĐỘỘ VVÕÕNNGG CCỦỦAA SSÀÀNN LLIIÊÊNN HHỢỢPP

CCầầnn kkiiểểmm ttrraa đđộộ vvõõnngg ccủủaa ssàànn ởở 22 ggiiaaii đđooạạnn::

-- GGiiaaii đđooạạnn tthhii ccôônngg:: ĐĐộộ vvõõnngg ccủủaa ssàànn lliiêênn hhợợpp đđưượợcc ttíínnhh cchhịịuu ttrrọọnngg llưượợnngg bbảảnn tthhâânn ttôônn vvàà ttrrọọnngg llưượợnngg ccủủaa bbêê ttôônngg ưướớtt,, nnhhưưnngg kkhhôônngg kkểể đđếếnn hhooạạtt ttảảii tthhii ccôônngg..

ĐĐộộ vvõõnngg ggiiớớii hhạạnn ccủủaa ssàànn llấấyy ttrrịị ssốố nnhhỏỏ hhơơnn ttrroonngg 22 ttrrịị ssốố

((LL//118800 ;; 2200 mmmm))..

-- GGiiaaii đđooạạnn ssửử ddụụnngg:: ĐĐộộ vvõõnngg ggiiớớii hhạạnn ccủủaa ssàànn == LL//225500 kkhhii ttíínnhh vvớớii ttấấtt ccảả ccáácc llooạạii ttảảii ttrrọọnngg ttáácc ddụụnngg;; == LL//330000 kkhhii ttíínnhh vvớớii hhooạạtt ttảảii ssửử ddụụnngg vvàà ccáácc bbiiếếnn ddạạnngg pphhụụ tthhuuộộcc vvààoo tthhờờii ggiiaann ((ttừừ bbiiếếnn,, ccoo nnggóótt,, nnhhiiệệtt đđộộ,, ggiióó ......));; == LL//330000 ttrroonngg ttrrưườờnngg hhợợpp

ttrrêênn ssàànn ccóó ccáácc ccấấuu kkiiệệnn ddễễ ggããyy hhooặặcc nnứứtt nnhhưư ggạạcchh lláátt,, vváácchh nnggăănn......

 

[ ]  

ĐĐộộ vvõõnngg ccủủaa ssàànn đđưượợcc kkiiểểmm ttrraa tthheeoo ccôônngg tthhứứcc::

4 5 pL 384 EI eff

((22..1188))

VVớớii::

IIeff -- mmôômmeenn qquuáánn ttíínnhh qquuyy đđổổii ccủủaa ttiiếếtt ddiiệệnn ssàànn ((xxáácc

đđịịnnhh tthheeoo EEuurrooccooddee));;

HHệệ ssốố kk llấấyy nnhhưư ssaauu::

kk == 11,,00 -- vvớớii ttấấmm ttôônn ttựựaa đđơơnn ggiiảảnn ttrrêênn 22 ggốốii;;

kk == 00,,4499 -- vvớớii ttấấmm ttôônn lliiêênn ttụụcc 22 nnhhịịpp bbằằnngg nnhhaauu;;

kk == 00,,5522 -- vvớớii ttấấmm ttôônn lliiêênn ttụụcc 33 nnhhịịpp bbằằnngg nnhhaauu;;

kk == 00,,4411 -- vvớớii ttấấmm ttôônn lliiêênn ttụụcc 44 nnhhịịpp bbằằnngg nnhhaauu..×n

CHƯƠNG 4:

DẦM LIÊN HỢP

I. Yêu cầu cấu tạo

DDầầmm lliiêênn hhợợpp ccóó ccấấuu ttạạoo ggồồmm ddầầmm tthhéépp II ttổổ hhợợpp hhàànn ((II ccáánn)) vvàà bbảảnn ssàànn BBTTCCTT lliiêênn kkếếtt với ddầầmm bbằằnngg ccáácc mmấấuu nneeoo llàà cchhốốtt hhàànn hhooặặcc tthhéépp ggóócc đđểể bbảảoo đđảảmm ssựự llààmm vviiệệcc đđồồnngg tthhờờii ccủủaa cchhúúnngg ((HHììnnhh 33..11))..

MMộộtt kkiiểểuu ddầầmm ssàànn

TTiiếếtt ddiiệệnn ddầầmm lliiêênn hhợợpp

CCấấuu ttạạoo cchhốốtt tthhéépp

CCấấuu ttạạoo cchhốốtt tthhéépp -- tthhéépp ggóócc

HHệệ ddầầmm ssàànn lliiêênn hhợợpp

((đđaanngg tthhii ccôônngg cchhốốtt tthhéépp))

II. Tính toán

TThheeoo EEuurrooccooddee 44,, ddầầmm lliiêênn hhợợpp đđưượợcc ttíínnhh ttooáánn tthheeoo 22

đđiiềềuu kkiiệệnn::

-- ĐĐiiềềuu kkiiệệnn cchhịịuu uuốốnn ((KKhhảả nnăănngg cchhịịuu mmôômmeenn ccủủaa ttiiếếtt ddiiệệnn

ddầầmm,, ssứứcc bbềềnn cchhịịuu mmôômmeenn))..

-- ĐĐiiềềuu kkiiệệnn bbiiếếnn ddạạnngg ((đđộộ vvõõnngg))..

2.1. Điều kiện chịu uốn

KKhhii cchhịịuu uuốốnn,, 11 pphhầầnn bbảảnn bbêêttôônngg ((rrộộnngg llàà bbeeffff)) ssẽẽ tthhaamm ggiiaa llààmm vviiệệcc ccùùnngg vvớớii ddầầmm tthhéépp.. ƯƯSS pphháápp ttrroonngg bbảảnn bbêêttôônngg ttrroonngg bbềề rrộộnngg nnààyy ccooii llàà pphhâânn bbốố đđềềuu..

** ĐĐốốii vvớớii ddầầmm đđơơnn ggiiảảnn

bbeeffff == bbee11++bbee22

((bbee11 hhooặặcc bbee22 ==mmiinn {{ll00//88,, bbii}},, ll00 -- nnhhịịpp ttưươơnngg đđưươơnngg

CChhiiềềuu rrộộnngg tthhaamm ggiiaa llààmm vviiệệcc

** ĐĐốốii vvớớii ddầầmm lliiêênn ttụụcc

CCũũnngg ddùùnngg ccôônngg tthhứứcc ttrrêênn,, nnhhưưnngg ll00 llấấyy nnhhưư hhììnnhh ddưướớii

đđââyy::

CChhiiềềuu rrộộnngg tthhaamm ggiiaa llààmm vviiệệcc

CCáácc ggiiảả tthhiiếếtt ttíínnhh ttooáánn::

-- ỞỞ TTTTGGHH ggiiớớii hhạạnn cchhịịuu llựựcc,, ttooàànn bbộộ ddiiệệnn ttíícchh ttiiếếtt ddiiệệnn pphhầầnn tthhéépp ((ccủủaa ddầầmm vvàà ccủủaa ccốốtt tthhéépp ââmm)) đđềềuu đđạạtt đđếếnn ttrrịị ssốố ggiiớớii hhạạnn ((bbịị hhooáá ddẻẻoo))..

-- ỨỨnngg ssuuấấtt ttrroonngg vvùùnngg bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn ccooii llàà pphhâânn bbốố đđềềuu

vvàà đđạạtt đđếếnn ttrrịị ssốố ggiiớớii hhạạnn ttíínnhh ttooáánn (( bbằằnngg 00,,8855 ffcckk // ggcc ))

((HHệệ ssốố 00,,8855 kkểể đđếếnn ssựự ssaaii kkhháácc ggiiữữaa ccờờnngg đđộộ tthhuu đđợợcc bbằằnngg tthhíí nngghhiiệệmm mmẫẫuu vvàà ccưườờnngg đđộộ tthhựựcc,, ddoo ttáácc ddụụnngg ddààii hhạạnn ccủủaa ttảảii ttrrọọnngg,, ddoo ssựự ccóó mmặặtt ccủủaa ƯƯSS ttiiếếpp ttrroonngg ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu llựựcc ccủủaa ddầầmm......))..

-- LLiiêênn kkếếtt ggiiữữaa ssàànn bbêêttôônngg vvàà ddầầmm tthhéépp llàà hhooàànn ttooàànn,, nngghhĩĩaa llàà bbêêttôônngg kkhhôônngg bbịị ttrrưượợtt ttrrêênn tthhéépp ((CCáácc mmấấuu nneeoo ggiiữữaa ddầầmm tthhéépp vvàà bbảảnn bbêêttôônngg đđủủ đđểể cchhịịuu llựựcc ttrrưượợtt)).. VViiệệcc pphháá hhooạạii ddoo ttrrưượợtt xxảảyy rraa ssaauu kkhhii pphháá hhooạạii ddoo uuốốnn..

-- BBỏỏ qquuaa kkhhảả nnăănngg cchhịịuu llựựcc ccủủaa pphhầầnn bbêêttôônngg cchhịịuu kkééoo vvàà ccủủaa ccốốtt tthhéépp mmềềmm ttrroonngg bbảảnn bbêêttôônngg ởở vvùùnngg nnhhịịpp ddầầmm ((nnếếuu ccóó))..

XXéétt 44 ttrrưườờnngg hhợợpp ssaauu::

((aa)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ddưươơnngg -- TTrrụụcc ttrruunngg

hhooàà đđii qquuaa bbảảnn bbêêttôônngg

((bb)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ddưươơnngg -- TTrrụụcc ttrruunngg

hhooàà đđii qquuaa ccáánnhh ddầầmm tthhéépp

((cc)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ddưươơnngg -- TTrrụụcc ttrruunngg

hhooàà đđii qquuaa bbụụnngg ddầầmm tthhéépp

((dd)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ââmm -- TTrrụụcc ttrruunngg hhooàà

đđii qquuaa bbụụnngg ddầầmm tthhéépp

0,85f /  c ck

Trôc trung hoµ

aa)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ddưươơnngg -- TTrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbảảnn bbêêttôônngg

+ b eff

cF

_

z

c h

p h

2 / a h

a h

2 / a h

f t

bf

yf /  a

HHììnnhh 33..33.. BBiiểểuu đđồồ ƯƯSS ddẻẻoo kkhhii ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbảảnn bbêêttôônngg

TTừừ bbiiểểuu đđồồ ƯƯSS ởở hhììnnhh 33..33 ttaa ccóó ssứứcc bbềềnn ddẻẻoo ccủủaa ddầầmm tthhéépp ((cchhịịuu kkééoo)) vvàà ccủủaa pphhầầnn bbảảnn bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn pphhííaa ttrrêênn ttrrụụcc ttrruunngg hhooàà::

f

y



F a

((33..11))

A a  a

.  bz

F c

eff

 . f ck ((33..22))

85,0  c

TTrroonngg đđóó:: AAaa llàà ddiiệệnn ttíícchh ttiiếếtt ddiiệệnn ddầầmm tthhéépp..

TTừừ đđiiềềuu kkiiệệnn ccâânn bbằằnngg hhợợpp llựựcc tthheeoo pphhưươơnngg nnggaanngg ((FFaa == FFcc)),, xxáácc đđịịnnhh đđưượợcc vvịị ttrríí ccủủaa ttrrụụcc TTHH ((kkhhooảảnngg ccáácchh ttừừ ttrrụụcc TTHH đđếếnn mmặặtt ttrrêênn ccủủaa ssàànn))::







z

h c

f ck

((33..33)) .

b

eff

F a 85,0  c

BBiiếếtt zz ssẽẽ xxáácc đđịịnnhh đđưượợcc ccáánnhh ttaayy đđòònn ggiiữữaa 22 hhợợpp llựựcc vvàà

[M]





F a

h p

 nh

h c



ttừừ đđóó xxáácc đđịịnnhh đđưượợcc mmôômmeenn uuốốnn ggiiớớii hhạạnn::

z 2

h  a  2 

  

((33..44))

0,85f /  c ck

bb)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ddưươơnngg -- TTrrụụcc TTHH đđii qquuaa ccáánnhh ddầầmm tthhéépp

+ b eff

Trôc trung hoµ

cF

_

c h

z

p h

Fa1

_

a h

Fa2

f t

bf

f / a y

f / y a

HHììnnhh 33..44.. BBiiểểuu đđồồ ƯƯSS ddẻẻoo kkhhii ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa ccáánnhh ddầầmm tthhéépp



F a

F c



2b t f

TTrrờờnngg hhợợpp nnààyy xxảảyy rraa kkhhii FFcc << FFaa.. KKhhii đđóó kkhhooảảnngg ccáácchh zz ssẽẽ llớớnn hhơơnn bbềề ddààyy ssàànn ((hhpp ++ hhcc)).. TTuuyy nnhhiiêênn,, đđểể ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa pphhầầnn ccáánnhh ccủủaa ddầầmm tthhéépp tthhìì ccầầnn tthhooảả mmããnn tthhêêmm đđiiềềuu kkiiệệnn::

f y 

((33..55)) a

ĐĐểể đđơơnn ggiiảảnn hhooáá ttíínnhh ttooáánn,, ggiiáá ttrrịị ccủủaa ƯƯSS nnéénn ttrroonngg ccáánnhh ddầầmm đđưượợcc ttăănngg llêênn 22 llầầnn đđểể bbùù llạạii cchhoo pphhííaa ƯƯSS kkééoo ccooii nnhhưư pphhâânn bbốố ttrrêênn ttooàànn bbộộ ttiiếếtt ddiiệệnn ddầầmm..

VVớớii llậậpp lluuậậnn nnhhưư ttrrưườờnngg hhợợpp ttrrêênn,, kkhhooảảnngg ccáácchh zz xxáácc

đđịịnnhh ttừừ pphhưươơnngg ttrrììnnhh ccâânn bbằằnngg hhợợpp llựựcc::



F a

c

2  FF a 1

SSuuyy rraa::

2 y







h

)

( hzbF f c

c

p

2 F a





f ((33..66))  a

MMôômmeenn uuốốnn ggiiớớii hhạạnn xxáácc đđịịnnhh ttừừ pphhưươơnngg ttrrììnnhh ccâânn bbằằnngg

2f y









 [M] nh

F a

h p

A a1

h c 2

h a 2



  

  z ((33..77))    

  

mmôômmeenn vvớớii ttrrọọnngg ttââmm vvùùnngg bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn::

VVớớii::

-- ddiiệệnn ttíícchh ttiiếếtt ddiiệệnn pphhầầnn ddầầmm cchhịịuu nnéénn;; AAaa11

FFaa,, FFcc -- xxáácc đđịịnnhh nnhh mmụụcc ((aa)) ởở ttrrêênn..

0,85f /  c ck

cc)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ddưươơnngg -- TTrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbụụnngg ddầầmm tthhéépp

+ b eff

cF

_

c h

p h

a1F

_

w Z

a h

Trôc trung hoµ

tw

Trôc dÇm

2 / a h

F a2

f / y a

f /  y a

HHììnnhh 33..55.. BBiiểểuu đđồồ ƯƯSS ddẻẻoo kkhhii ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbụụnngg ddầầmm tthhéépp

LLậậpp lluuậậnn ttưươơnngg ttựự pphhầầnn ((bb)) xxáácc đđịịnnhh đđưượợcc cchhiiềềuu ccaaoo vvùùnngg

F c



cchhịịuu kkééoo ccủủaa bbảảnn bbụụnngg ddầầmm::

z ((33..88))

y 

BBiiếếtt zzww,, ttưươơnngg ttựự ttrrêênn,, ddễễ ddàànngg xxáácc đđịịnnhh đđưượợcc mmôômmeenn ggiiớớii hhạạnn ttừừ pphhưươơnngg ttrrììnnhh ccâânn bbằằnngg mmôômmeenn vvớớii ttrrọọnngg ttââmm vvùùnngg bbêêttôônngg cchhịịuu nnéénn..

dd)) TTrrưườờnngg hhợợpp ttiiếếtt ddiiệệnn cchhịịuu mmôômmeenn ââmm -- TTrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbụụnngg ddầầmm tthhéépp

_

b

eff

f /  sk s

sF

c h

s h

p h

F a1

w Z

a h

Trôc trung hoµ

_

tw

Trôc dÇm

2 / a h

Fa2

bf

f / y a

f / a y

HHììnnhh 33..66.. BBiiểểuu đđồồ ƯƯSS ddẻẻoo kkhhii ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbụụnngg ddầầmm tthhéépp

TTrrưườờnngg hhợợpp nnààyy ccóó tthhểể ggặặpp ttạạii ggốốii ttựựaa ttrruunngg ggiiaann.. CCốốtt tthhéépp đđưượợcc bbốố ttrríí đđểể cchhịịuu ƯƯSS kkééoo ttrroonngg bbêêttôônngg.. HHợợpp llựựcc ccủủaa ccốốtt tthhéépp ââmm cchhịịuu kkééoo xxáácc đđịịnnhh tthheeoo ccôônngg tthhứứcc::

A

f sk 

((33..99)) F s

TTrroonngg đđóó::

AAss llàà ddiiệệnn ttíícchh ttiiếếtt ddiiệệnn ccốốtt tthhéépp ttrroonngg pphhầầnn bbảảnn bbêêttôônngg

rrộộnngg llàà bbeeffff ..

KKhhooảảnngg ccáácchh zzww llàà cchhiiềềuu ccaaoo vvùùnngg cchhịịuu nnéénn ccủủaa bbảảnn

F s



bbụụnngg ddầầmm xxáácc đđịịnnhh tthheeoo ccôônngg tthhứứcc::

y 

((33..1100)) 2t

TTưươơnngg ttựự ttrrêênn,, mmôômmeenn ggiiớớii hhạạnn xxáácc đđịịnnhh ttừừ pphhưươơnngg ttrrììnnhh

mmôômmeenn llấấyy vvớớii ttrrọọnngg ttââmm ccủủaa ddầầmm tthhéépp..

2.2. Điều kiện biến dạng

-- KKhhii xxéétt đđiiềềuu kkiiệệnn bbiiếếnn ddạạnngg,, kkếếtt ccấấuu đđưượợcc ttíínnhh ttooáánn ởở

ggiiaaii đđooạạnn llààmm vviiệệcc đđàànn hhồồii..

-- TTảảii ttrrọọnngg ddùùnngg ttrroonngg ttíínnhh ttooáánn ccóó tthhểể ởở ggiiaaii đđooạạnn tthhii ccôônngg hhooặặcc ởở ggiiaaii đđooạạnn ssửử ddụụnngg.. GGiiảả tthhiiếếtt llàà tthhéépp kkhhôônngg bbịị ttrrưượợtt ttrrêênn bbêêttôônngg vvàà bbỏỏ qquuaa pphhầầnn bbêêttôônngg cchhịịuu kkééoo..

-- ĐĐặặtt mm == EEss // EEcc llàà ttỷỷ ssốố mmôôđđuunn đđàànn hhồồii ccủủaa tthhéépp vvàà bbêêttôônngg,, ccóó tthhểể xxáácc đđịịnnhh mmôômmeenn qquuáánn ttíínnhh ccủủaa ttiiếếtt ddiiệệnn hhỗỗnn hhợợpp ddầầmm tthhéépp ++ bbảảnn bbêêttôônngg nnhhưư ssaauu ((xxéétt 22 ttrrưườờnngg hhợợpp))::

aa)) KKhhii ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa pphhầầnn bbảảnn bbêêttôônngg::

TTrrụụcc TTHH đđii qquuaa bbảảnn bbêêttôônngg nnếếuu tthhooảả mmããnn đđkk::



1 2 2b h eff c

((33..1100))  mA (d h ) c

CChhiiềềuu ccaaoo vvùùnngg nnéénn yy xxáácc đđịịnnhh ttừừ pphhưươơnngg ttrrììnnhh::





1 2b y eff





((33..1111)) mA (d h ) c a

2 A (d y)

I   a

b y eff 3m

TTừừ đđóó:: ((33..1122))

A (d y)







I   a

 ((33..1133))

3 b h eff c 12m

b h eff c m

h c 2

  

  

bb)) KKhhii ttrrụụcc TTHH đđii qquuaa pphhầầnn ddầầmm tthhéépp::

VVớớii ddầầmm đđơơnn ggiiảảnn,, cchhịịuu ttảảii ttrrọọnngg pphhâânn bbốố đđềềuu,, đđộộ vvõõnngg llớớnn nnhhấấtt ởở ggiiữữaa nnhhịịpp::

4 5 pL 384 E I s

2 M L 5 max 48 E I s

   ((33..1144))

TTrroonngg ccáácc ccôônngg tthhứứcc ttrrêênn::

yy -- cchhiiềềuu ccaaoo vvùùnngg nnéénn;;

dd -- kkhhooảảnngg ccáácchh ttừừ ttrrọọnngg ttââmm ttiiếếtt ddiiệệnn ddầầmm đđếếnn mmặặtt ttrrêênn

ccủủaa ssàànn;;

AAaa -- ddiiệệnn ttíícchh ttiiếếtt ddiiệệnn ddầầmm;;

IIaa -- mmôômmeenn qquuáánn ttíínnhh ccủủaa ttiiếếtt ddiiệệnn ddầầmm;;

II -- mmôômmeenn qquuáánn ttíínnhh ccủủaa ttiiếếtt ddiiệệnn hhỗỗnn hhợợpp..

CHƯƠNG 5:

CỘT LIÊN HỢP

I. Giới thiệu chung

Cột liên hợp có thể được chia thành hai kiểu chính:

- Tiết diện thép hở, bêtông bọc một phần (hình b và hình

c) hoặc hoàn toàn (hình a),

- Tiết diện thép kín, bêtông nhồi trong tiết diện (hình d

đến f),

Tiết diện cột tiết diện chữ nhật

(tiết diện thép hở, bêtông bọc một phần hoặc hoàn toàn)

Tiết diện thép kín, bêtông nhồi trong tiết diện

II. Phương pháp tính toán

Theo Eurocode 4, có hai phương pháp tính toán:

Phương pháp thứ nhất: Phương pháp tổng quát, yêu cầu kể đến sự làm việc phi tuyến và sự chế tạo không chính xác. Phương pháp này có thể áp dụng cho cột có tiết diện không đối xứng hoặc tiết diện cột thay đổi.

Phương pháp thứ hai: Phương pháp đơn giản, là cơ sở

để thành lập tiêu chuẩn thiết kế của một số nước, Tiêu chuẩn

Eurocode, phương pháp này sử dụng đường cong uốn dọc

của cột thép có kể đến sự chế tạo không chính xác, giới hạn

cho cột tiết diện không đổi có hai trục đối xứng.

* Các giả thiết khi tính toán, cho cả hai phương pháp tính:

- Tương tác giữa thép và bêtông là hoàn toàn cho đến khi

cột bị phá hoại;

- Sự chế tạo không chính xác về hình học và kết cấu

được kể đến trong tính toán;

- Tiết diện ngang của cột luôn phẳng khi cột bị biến dạng.

III. Điều kiện để đảm bảo ổn định cục bộ của lõi thép

Sự có mặt của lớp bêtông sẽ ngăn cản hiện tượng mất

ổn định cục bộ của các bản thép, khi đảm bảo các điều kiện:

- Đối với tiết diện được bọc bêtông hoàn toàn, yêu cầu chiều dày lớp bêtông không nhỏ hơn 40mm và 1/6 bề rộng cánh của lõi thép.



2  - đối với cột rỗng tròn;

d t

- Đối với tiết diện khác:



 - đối với cột rỗng hình chữ nhật;

h t



 - đối với cột rỗng hình chữ nhật;

b t

 

trong đó:

235 f

, với là giới hạn đàn hồi của thép.

IV. Sử dụng phương pháp tính đơn giản

Cột tính theo phương pháp đơn giản, áp dụng khi thỏa

mãn điều kiện sau:

0, 2



- Cột có tiết diện không đổi và có hai trục đối xứng và tỷ

 ; 5

h / b c

f y 

 



 0, 2 0, 9

số kích thước của mặt cắt

pl.Rd

 

2, 0

- Tỷ lệ thép:

- Độ mảnh quy đổi , (  xem phần ổn định)

- Đối với cột bọc bêtông hoàn toàn, diện tích thép dọc không nhỏ hơn 0,3% diện tích bêtông bọc; chiều dày lớp

40mm c



0, 4.b

bêtông bọc không nhỏ hơn các giá trị sau:

40mm c



0, 4.h

* Trong hướng y:

* Trong hướng z:

Chú ý: diện tích cốt thép mềm chỉ được kể đến trong tính toán

sA 0, 3%

nếu diện tích bê tông, và không nên vượt quá 6%

diện tích bêtông.

V. Lực truyền giữa thép và bêtông ở mối nối dầm cột

Nội lực truyền đến từ liên kết được phân phối giữa các

phần thép và bêtông của cột liên hợp. Trong tính toán, khả năng chịu trượt ở bề mặt giữa thép và bêtông được lấy không lớn hơn các giá trị sau:

0,6 N/mm2 đối với cột được bao bọc hoàn toàn bằng

bêtông,

0,4 N/mm2 đối với cột rỗng nhồi bêtông,

0,2 N/mm2 đối với cánh cột được bao bọc hoàn toàn

bằng bêtông,

và bằng không đối với bụng cột được bao bọc không

hoàn toàn bằng bêtông,

Lực truyền trong mối nối dầm cột

VI. Tính cột liên hợp chịu nén đúng tâm

6.1. Theo điều kiện bền

Với phương pháp đơn giản, khả năng chịu nén tối đa khi bêtông, lõi thép và cốt thép mềm đều đạt tới cường độ tính toán:





0,85.A



pl.Rd

f ck 

f sk 



* Khi bêtông bọc hoàn toàn:

* Khi cấu kiện rỗng nhồi bêtông:





pl.Rd



f ck 

f sk 

aA ,

cA và

sA là diện tích tiết diện ngang của lõi thép,

trong đó:

của bê tông và của thép thanh,

yf ,

ckf

skf

và là giới hạn đàn hồi của lõi thép, cường độ

chịu nén đặc trưng của bêtông và giới hạn đàn hồi của thép

thanh,

c và

s là hệ số an toàn của lõi thép, bê tông và

Ma thép thanh,

6.2. Theo điều kiện ổn định

a) Tính độ mảnh quy đổi,  ,

crN , được xác định theo công thức:





(EI) 2 l

Lực tới hạn

(EI) là độ cứng của cột liên hợp,

l là chiều dài tính toán của cột tách ra từ kết cấu, với kết

trong đó:

cấu khung cứng có thể bằng chiều dài hình học L,

(EI)





E I a a

0,8E I cd c

E I s s

- Với tải trọng ngắn hạn lấy:

aI , cI và sI là mômen quán tính của tiết diện lõi thép, của

trong đó:



cdE là môđun đàn hồi tính toán của bêtông,

E / cm

 , c

cmE là môđun đàn hồi ban đầu của bêtông,

c là hệ số an toàn khi tính độ cứng của bêtông,

1, 35

bê tông và của thép thanh đối với trục trung hòa của tiết diện,

  c

E

- Với tải trọng dài hạn lấy:

(EI)





E I a a

0,8E I c c

E I s s

Trong công thức trên, thay



N G.Sd N

  1 0,5 

  

trong đó:

G.SdN

SdN ,

là phần dài hạn của lực nén

 theo phương mặt phẳng uốn vượt quá:

Việc điều chỉnh mô đun đàn hồi chỉ cần thiết nếu độ mảnh

2 (e là

0,8 đối với cột bọc bêtông, và

0,8/(1-) đối với cột rỗng nhồi bêtông và nếu e / d

độ lệch tâm),

 

pl.R N

Độ mảnh quy đổi trong mặt phẳng uốn đang xét:

trong đó:

pl.RN là giá trị của

pl.RdN

a ,

c và

s lấy bằng 1,

khi

b) Khả năng chịu lực của cột liên hợp theo điều kiện ổn định:

Cột liên hợp có khả năng chịu uốn dọc đối với cả hai trục

N 

pl.Rd

nếu:

 là hệ số uốn dọc theo trục đang xét, giá trị phụ thuộc

trong đó:

vào  , có thể tra theo đường cong uốn dọc Châu Âu, hoặc tính theo công thức:

 



    

 

 

với

    



 0,5 1 

 

 

0, 21

ở đây:

 

0,34

cho cột tiết diện rỗng nhồi bêtông,

cho cột thép chữ I bọc bêtông hoàn toàn hay

không hoàn toàn khi uốn theo phương trục khỏe của thép hình,

 

0, 49

cho cột thép chữ I bọc bêtông hoàn toàn hay

không hoàn toàn khi uốn theo phương trục yếu của thép hình,

Đường cong uốn dọc châu Âu:

- Đường cong a, đối với cột rỗng nhồi bêtông,

- Đường cong b, đối với cột thép chữ I được bao bọc

hoàn toàn hoặc không hoàn toàn uốn quanh trục khỏe,

- Đường cong c, đối với cột thép chữ I được bao bọc

hoàn toàn hoặc không hoàn toàn uốn quanh trục yếu,

Đường cong uốn dọc Châu Âu

VII. Tính cột liên hợp chịu nén lệch tâm, nén uốn

Cần tiến hành kiểm tra khả năng chịu lực của cột đối với

từng trục đối xứng. Khả năng chịu lực của cột dưới tác dụng của moomen và lực dọc được xác định theo đường cong tương tác M-N. Trên đường cong giới hạn:

N

- Điểm A: khả năng chịu nén

pl.Rd

AM 0

M M

0 ,

pl.Rd

- Điểm B: khả năng chịu uốn





M M

- Điểm C: cùng có khả năng chịu uốn nhưng có lực nén

pm.Rd

pl.Rd

f ck 





- Điểm D: mômen uốn đạt giới hạn lớn nhất

pm.Rd

1 2

f ck 

1 2





 M W pa

W ps

W pc

f s 

1 2

f cd 

y 

 

0,85

 

1, 0

Trong các công thức trên, đối với cột bọc bêtông,

đối với cột rỗng nhồi bêtông,

Đường cong tương tác mômen uốn và lực dọc M-N

Phân bố ứng suất tương ứng với đường cong tương tác

7.1. Ảnh hưởng của phân bố mômen

Khi tính toán, giả thiết của phương pháp đơn giản là kết

cấu cứng, nhưng không thể bỏ qua được ảnh hưởng phi tuyến hình học làm tăng mômen trong cột so với khi tính tuyến tính. Tức là phải phân tích sự làm việc của cột liên hợp kể đến hiệu ứng bậc hai.

Điều kiện cần kiểm tra cột liên hợp khi tách ra từ kết cấu



0,1

cứng:

N N

 

0, 2(2 r)



Nếu , trong đó r là tỷ số của mômen hai đầu

cột (-1r1), nếu có tải trọng ngang tác dụng lên cột thì lấy r=1,0.

Ảnh hưởng của sự làm việc phi tuyến được tính đơn giản





1, 0

bằng cách nhân mômen khi phân tích tuyến tính với hệ số k,

 N N

 

 0, 66 0, 44r

 

1, 0

Với và nếu có tải trọng ngang tác

dụng vào thân cột.

7.2. Ảnh hưởng của lực cắt

Khi tính toán coi như lực cắt chỉ do cột thép chịu.

Khi tính ảnh hưởng của lực cắt đến khả năng chịu uốn của cột, sẽ sử dụng đường cong M-V tương tự như đối với dầm liên hợp (đã trình bày ở phần dầm liên hợp).

7.3. Khả năng chịu lực của cột liên hợp chịu nén và chịu uốn theo một phương

Phương pháp tính được thể hiện:

RdN - khả năng chịu nén dọc trục tính toán của cột,

Các ký hiệu:

pl.RdN

RdM - khả năng chịu mômen tính toán của cột,

pl.RdM - khả năng chỉ chịu mômen tối đa của cột,

- khả năng chỉ chịu nén dọc trục tối đa của cột,

Phương pháp tính cột chịu nén uốn theo một phương

pl.RdN

- khả năng chỉ chịu lực nén dọc trục thực tế của

 là thông số thể hiện khả năng chịu uốn dọc của cột khi

cột, khi kể đến các sai số hình học và độ mảnh,

  d

N N

pl.Rd

chỉ chịu nén dọc trục,

SdN - lực dọc tính toán,

 - thông số thể hiện tác động dọc trục,

trong đó:

n - thông số thể hiện giá trị của

SdN ứng với khả năng

  

1-r 4

chịu mômen lớn nhất của tiết diện,

   , r là thông số kể đến ảnh hưởng của sự

Nhưng

phân bố tuyến tính của mômen đến khả năng chịu lực dọc trục

của cột.

  ,

Sự phân bố mômen không phải là tuyến tính thì

giá trị r lấy theo hình dưới đây.

Mômen bền tính toán của tiết diện ngang được lấy:



0, 9.



pl.Rd

M

Và giá trị của mômen tính toán,

)

   

    ( d   

Giá trị chiều dài  được xác định:

Hệ số 0,9 kể đến các yếu tố sau:

- Đường cong bền M-N được xác định coi như tiết diện

chảy dẻo hoàn toàn dưới tác dụng của N và M

SdM được xác định khi coi như tiết diện không bị nứt, thực tế khi mômen đủ lớn cột sẽ xuất hiện vết nứt ảnh hưởng đến độ cứng của nó.

- Mômen

7.4. Khả năng chịu lực của cột liên hợp chịu nén và chịu uốn theo hai phương

Do sự khác nhau theo hai phương về độ mảnh, về mômen uốn và khả năng chịu mômen uốn nên đại đa số rường hợp cần kiểm tra cột theo cả hai phương.

Tuy nhiên, chỉ kể đến sự chế tạo không chính xác đối với phương có thể xảy ra phá hoại. Nếu nghi ngờ về phương có

khả năng phá hoại, thì an toàn nhất là kiểm tra theo cả hai

phương.

Đường cong về khả năng chịu lực M-N thể hiện như ở

hình sau:

(a) Phương giả thiết xảy ra phá hoại và phải kể đến sự chế tạo không

chính xác, (b) Phương không kể đến sự chế tạo không chính xác

Tính toán cột chịu nén uốn theo hai phương

Biểu đồ tương tác khả năng chịu uốn theo hai phương



 0, 9 M

y.Sd

pl.y.Rd



z.Sd

 0, 9 M z

pl.z.Rd

y.Sd

z.Sd





1,0



M M

pl.y.Rd

pl.z.Rd

Điều kiện đủ khả năng chịu lực của cột:

pl.y.RdM

pl.z.RdM

, được tính toán như trên theo trục tương

ứng.

CHƯƠNG 6:

NÚT LIÊN KẾT DẦM - CỘT

I. Giới thiệu chung

Mối nối liên hợp là mối nối giữa cấu kiện liên hợp với cấu kiện khác mà cốt thép trong bêtông tham gia vào khả năng chịu lực.

* Mối nối liên hợp, gồm:

- Mối nối dầm phụ với dầm chính,

- Mối nối dầm chính với dầm chính,

- Mối nối dầm với cột.

* Mối nối có thể được xem:

- Khớp,

- Nửa cứng,

- Cứng.

* Ba đặc trưng cần xem xét sự làm việc của mối nối:

- Độ cứng,

- Khả năng chịu lực,

- Khả năng xoay.

II. Phân loại mối nối

2.1. Theo độ cứng của mối nối

Mối nối liên hợp cứng là mối nối mà biến dạng của nó không ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố nội lực trong kết cấu và đến biến dạng tổng thể của mối nối.

Mối nối liên hợp nửa cứng không thể tách rời khỏi tính

toán kết cấu vì sự phân bố trong kết cấu phụ thuộc vào độ

cứng của mối nối.

Theo tiêu chuẩn Châu Âu, phân loại mối nối là cứng, nửa

cứng trên cơ sở so sánh giữa quan hệ mômen - góc xoay của

mối nối với quan hệ mômen - góc xoay của dầm có mối nối đó.

Sự phân bố trong kết cấu phụ thuộc vào độ cứng của mối nối

Mối nối khớp

Mối nối cứng

Mối nối nửa cứng

2.2. Theo phần tử liên kết

Mối nối dầm – dầm

Mối nối dầm – cột

III. Tính các đặc trưng của mối nối

3.1. Nguyên tắc chung

Khi tính toán, giả thiết của phương pháp đơn giản là kết Mối nối liên hợp là mối nối giữa cấu kiện liên hợp với cấu kiện khác mà cốt thép trong bêtông tham gia vào khả năng chịu lực.

Mối nối không xét sự làm việc của sàn

Mối nối xét sự làm việc của sàn

3.2. Khả năng xoay của mối nối

j.ini

1   c

Khả năng xoay của mối nối được xác định:

Trong đó:

z - cánh tay đòn của nút,

ci - độ cứng tương đương của phần từ thứ i,

3.3. Mômen giới hạn của mối nối

F L,t,i,Rd

 

Mômen kháng giới hạn của mối nối được xác định:

Trong đó:

L,t,i,Rd

F

- tổng lực kéo của nút,

hi - cánh tay đòn của lực kéo thứ i,

3.2. Độ cứng khi uốn của mối nối

S 

M 

Độ cứng khi uốn của mối nối được xác định:

M - mômen tác động vào mối nối,

Trong đó:

 - góc xaoy tương ứng của mối nối,

CHƯƠNG 7:

KẾT CẤU KHUNG CHỊU LỰC NHÀ CAO TẦNG BẰNG KẾT CẤU LIÊN HỢP

I. Giới thiệu chung

Cũng như kết cấu nhà cao tầng bằng bêtông hoặc thép, kết cấu nhà cao tầng liên hợp thép – bêtông cũng có nhiều

dạng khác nhau.

Việc lựa chọn sơ đồ hợp lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố

như: Chiều cao nhà, đặc điểm tải trọng, kích thước tỷ lệ lưới

cột, các yêu cầu kiến trúc v.v…

Hệ kết cấu thép và số tầng

II. Vấn đề độ cứng ngang và chi phí thép cho kết cấu chịu lực

Kết cấu nhà nhiều tầng chịu các lực đứng, lực ngang. Với nhà khoảng 30 đến 40 tầng, trọng lượng thép gần như thay đổi tuyến tính với số tầng.

Trong nhà cao tầng, giá thành của hệ sàn chiếm trên nửa

tổng giá thành của kết cấu.

Tăng số tầng, đồng nghĩa tăng độ mảnh của kết cấu thì

các tác động ngang sẽ ảnh hưởng đến khối lượng kết cấu

(tăng nhanh hơn so với tăng tuyến tính).

Với hệ kết cấu từ 20 đến 30 tầng, ảnh hưởng của lực đứng sẽ làm giảm tác dụng của lực ngang. Khi chiều cao nhà

tăng đến mức nào đó thì biến dạng ngang trở nên nguy hiểm, lúc đó việc lựa chọn kết cấu và tổ chức không gian kết cấu là nhiệm vụ quan trọng.

2.1. Hệ sườn chịu lực dạng khung

* Cấu tạo:

Hệ khung không gian

- Một trong hai hướng chính trực giao, dầm và cột liên kết cứng với nhau tạo nên khung phẳng. Theo hướng khác, các

khung này được nối với nhau bằng dầm liên tục hoặc tựa khớp. Nếu tựa khớp cần có hệ giằng dọc.

- Thường nhà thiết kế hệ khung, chiều cao không quá 20

tầng với mặt bằng và mặt đứng cân đối.

* Đặc điểm làm việc:

- Sự làm việc của chúng với tải trọng ngang phụ thuộc

vào số nhịp, độ lớn nhịp và kích thước các dầm chính và cột. Thường nhịp 6m đến 9m.

- Khi chịu tải trọng ngang, độ siêu tĩnh càng lớn cho phép

phân bố lại nội lực trong dầm làm có lợi về mặt trọng lượng.

- Chiều dài uốn dọc của cột lớn hơn chiều cao tầng, ổn

định cột đối với uốn dọc bất lợi hơn.

- Cần tuân thủ yêu cầu về chuyển vị ngang giữa các tầng

và chuyển vị ngang tổng thể tại cao trình tầng trên cùng.

Biến dạng của khung

2.2. Hệ giằng

* Cấu tạo:

Hệ giằng

Một số kiểu giằng

- Có dầm và cột liên kết khớp với nhau, theo cách:

+ Dầm liên tục, cột ngắt quãng theo tầng,

+ Cột liên tục, dầm liên kết khớp ở hai đầu.

- Đảm bảo ổn định cho hệ kết cấu bởi hệ giằng đứng (theo một hoặc nhiều mặt phẳng), hệ giằng bố trí giữa hai hang, trục của giằng bố trí hội tụ với trục cột và trục dầm và

liên kết khớp

- Giằng có cấu tạo: chữ thập, chữ K, chữ V, chữ Z.

* Ưu điểm và nhược điểm:

- So với mối nối cứng, nút kết cấu khớp chế tạo đơn giản

và giẻ hơn,

- Lắp dựng nhanh và đơn giản, do thực hiện các mối nối

đơn giản,

- Cột chủ yếu chịu tải trọng đúng tâm, thuận lợi cho việc

thiết kế cột,

- Chiều dài uốn dọc của cột, nhỏ hơn hoặc bằng chiều

cao cột nên có lợi cho cột về mặt ổn định,

* Nhược điểm:

- Chiều cao dầm có thể lớn, do không được lien kết cứng

với cột,

- Hệ kết cấu chỉ phù hợp với nhà có chiều cao nhỏ hơn

30 tầng,

- Cần thiết phải đặt giằng công trình theo ba phương,

mâu thuẫn với yêu cầu kiên trúc về không gian sử dụng và

công năng,

2.3. Hệ hỗn hợp tương tác khung giằng

* Cấu tạo:

- Giống như khung cứng, nhưng bố trí cả hệ giằng đứng.

Hệ hỗn hợp khung giằng

* Đặc điểm làm việc:

- Khi đó tận dụng được ưu điểm của hệ khung và hệ

gằng, cho phép kết cấu tăng độ cứng ngang của khung.

- Tải trọng ngang tác dụng phân cho cả khung và giằng

theo tỷ số độ cứng của chúng.

2.4. Hệ khung có dầm rỗng (giàn) bố trí so le

Khi công trình dài, mặt bằng bố trí diện tích đều đặn đòi hỏi

khoảng cánh các cột lớn và tải trọng lớn, chiều cao kết cấu sàn trở thành nhược điểm vì nó làm tăng chiều cao công trình.

Trong khung ngang bố trí cách tầng là giàn với chiều cao giàn là theo chiều cao tầng, có nghĩa sàn nhà được tựa lên cánh trên và cánh dưới của giàn. Theo hướng dọc nhà các

giàn bố trí so le.

Theo đó, các giàn thường là cánh song song có thanh bụng

chéo chịu tác dụng của tải trọng đứng, mặt khác đảm bảo ổn

định ngang của khung.

2.5. Hệ giằng và hệ vành đai tầng

Một số công trình dài, mặt bằng bố trí diện tích đều đặn

đòi hỏi khoảng cánh các cột lớn và tải trọng lớn, chiều cao kết cấu sàn trở thành nhược điểm vì nó làm tăng chiều cao công trình.

Mặt cắt và mặt bằng

Sự làm việc

2.6. Hệ lõi

Hệ hỗn hợp với lõi bằng bêtông cốt thép (hoặc bằng thép)

và khung chịu lực, chúng mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Lõi có thể bố trí ở tâm công trình hoặc ở bên (khi có nhiều lõi). Lõi thường được kết hợp là bộ phận giao thong thẳng đứng như thang máy, thang bộ đôi khi là bộ phận phục vụ như vệ sinh, phòng kho, khu điều hành.

Chúng chịu toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng

đứng. cho phép giải phóng không gian cho các khung do

không cần bố trí giằng (thẩm mỹ về kiến trúc và dễ bố trí công

năng bên trong).

Thông thường mặt bằng hình chữ nhật hoặc hình vuông với lõi có tiết diện ngang là hình chữ nhật, tròn, đôi khi là hình

tam giác.

Hệ lõi bêtông cốt thép

Lý tưởng hóa hệ kết cấu chịu lực

2.7. Hệ ống

Khi hệ cột ở biên theo chu vi nhà đặt gần nhau và chúng

lien kết thật cứng với nhau bởi các dầm dưới dạng lanh tô (dầm có chiều cao lớn). Điều bắt buộc là phải đảm bảo tính liên tục của dầm ở chỗ các góc.

Do vậy, hệ khung tổng thể của nhà được chuyển thành dạng ống mà phần chịu lực được bố trí ở chu vi có các lỗ

thủng làm cửa sổ.

Khi cấu tạo khung biên, do kích thước cột và dầm lanh tô

lớn (thường là thép tổ hợp dùng liên kết hàn), cần cấu tạo các

môđun cấu kiện để thuận lợi cho lắp đặt tại công trường.

Phân bố lực dọc khi chịu tải trọng gió

Cấu tạo một đoạn khung

Với các nhà có chiều cao lớn, có thể tăng độ cứng ngang bằng việc bố trí hệ giằng chữ tập ở mỗi đoạn khung (thường

chiều cao 20 tầng) ở các mặt.

Công trình John Hancock Centre, 100 tầng, 337,5m

2.8. Hệ khung dạng ống bó lại

Đặt các ống liền kề nhau, chúng tương tác với nhau khi

làm việc có lợi đặc biệt có kết cấu nhà có chiều cao lớn.

Công trình Sears Tower ở Chicago

2.9. Hệ lai tạp

Với các hệ thống kết cấu chịu lực như đã nêu, chúng đều

có những ưu điểm riêng, vấn đề kết hợp để tận dụng các ưu điểm của các hệ đó.

Công trình Canadian Centre ở Calgary - Canada

III. Giải pháp kết cấu đỡ sàn

1.1. Cách sắp xếp dầm trong hệ sàn

Cách sắp xếp khác của hệ kết cấu sàn

1.2. Ảnh hưởng chịu lực do nhịp dầm và chiều cao kết cấu

1.3. Một số giải pháp kết cấu dầm trong nhà cao tầng

Như đã biết, đối với nhà cao tầng giá thành chịu lực của

hệ sàn chiếm trên nủa giá thành của kết cấu. Do vậy giải pháp kết cấu sàn liên hợp có ảnh hưởng nhiều đến giá thành của công trình.

Kết cấu nhịp đơn giản với thép hình (dùng nhịp trung bình)

Kết cấu nhịp đơn giản với thép hình (dùng nhịp lớn)

Dầm có bản bụng khoét lỗ

Dầm thay đổi tiết diện

Một số giải pháp kết cấu dầm

Dầm khoét lỗ

Giàn có khoang cứng Vierendeel

Dầm liên hợp có nách

Dầm ứng suất trước

Chi tiết neo trong dầm ứng suất trước

Các bước tạo biến dạng

Giảm chiều cao kết cấu

Liên kết dầm - vách

Liên kết dầm – vách

CÂU HỎI THU HOẠCH

1. Quy trình tính toán bản sàn liên hợp thép – bêtông theo tiêu

chuẩn Eurocode EC4.

2. Quy trình tính toán dầm liên hợp thép – bêtông theo tiêu

chuẩn Eurocode EC4.

3. Quy trình tính toán cột liên hợp thép – bêtông tiêt diện đối

xứng trục theo tiêu chuẩn Eurocode EC4.

(nộp cho giáo viên sau 7 ngày, thể hiện khổ A4 có bìa)

Bài giảng chuyên đề Kết cấu liên hợp thép-bê tông - TS. Nguyễn Hồng Sơn

CHUYÊN ĐỀ

KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG

  



N

z



h





e



(

e



e

)

p

p

h c 2

yp

A

p

cf f 

ap

     

     

f

ck

N

c

bx c

.

85,0  c

+ b eff

cF

_

z

c h

p h

2 / a h

a h

2 / a h

f t

bf

f

y



F a

A a  a

.  bz

F c

eff

85,0  c







z

h c

f ck

b

eff

F a 85,0  c

+ b eff

cF

_

c h

z

p h

_

a h

f t

bf

f / a y

f / y a



F a

c

2