Báo cáo khoa học: "ứng dụng của kết cấu ống thép nhồi bê tông trong công trình cầu"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Kết cấu ống thép nhồi bê tông có -u điểm là phát huy đ-ợc khả năng chịu lực của vật liệu thép và bê tông; đồng thời sự t-ơng tác giữa hai loại vật liệu này làm tăng độ dẻo và ổn định của kết cấu. Trên thế giới hiện nay, để tính toán loại vật liệu này có thể dùng tiêu chuẩn AISC 2005 của Mỹ, Euro Code-4 của Châu Âu, AJC của Nhật... Trong khuôn khổ bài báo, tác giả tóm tắt, phân tích và đ-a ra ví dụ minh họa cho ống thép nhồi bê...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "ứng dụng của kết cấu ống thép nhồi bê tông trong công trình cầu"

øng dông cña kÕt cÊu èng thÐp nhåi bª t«ng trong c«ng tr×nh cÇu ThS. ng« thanh thuû Bé m«n CÇu HÇm Liªn bé m«n C«ng tr×nh – C¬ së II Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: KÕt cÊu èng thÐp nhåi bª t«ng cã −u ®iÓm lμ ph¸t huy ®−îc kh¶ n¨ng chÞu lùc cña vËt liÖu thÐp vμ bª t«ng; ®ång thêi sù t−¬ng t¸c gi÷a hai lo¹i vËt liÖu nμy lμm t¨ng ®é dÎo vμ æn ®Þnh cña kÕt cÊu. Trªn thÕ giíi hiÖn nay, ®Ó tÝnh to¸n lo¹i vËt liÖu nμy cã thÓ dïng tiªu chuÈn AISC 2005 cña Mü, Euro Code-4 cña Ch©u ¢u, AJC cña NhËt... Trong khu«n khæ bμi b¸o, t¸c gi¶ tãm t¾t, ph©n tÝch vμ ®−a ra vÝ dô minh häa cho èng thÐp nhåi bª t«ng chÞu nÐn thuÇn tuý, uèn thuÇn tuý vμ nÐn uèn ®ång thêi theo quy tr×nh AISC 2005 cña Mü. Víi nh÷ng −u ®iÓm vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc cïng víi nh÷ng h−íng dÉn thiÕt kÕ t−¬ng ®èi ®Çy ®ñ cña c¸c quy tr×nh, kÕt cÊu èng thÐp nhåi bª t«ng hoμn toμn cã thÓ ¸p dông réng r·i trong c«ng tr×nh cÇu. Summary: Concrete Filled Steel Tubes (CFTs) can promote the loading capacity of both concrete and steel. In addition, the interaction between two materials lead to increase strength and ductility of CFTs. To design CFTs members, designers can use AISC 2005 (USA), or EuroCode-4 (Euro), or AJC (Japan),... In this paper, the specifications for CFTs subjected to compression, flexure, and combined compression and flexure according to AISC 2005 (USA) are introduced. An example of CFTs also presents to illutrate these specifications. The characteristics of high strength and ductility together with modern design procedures of CFTs help to widen the use of CFTs in bridge structures. theù p thanh loõi beâ toân g i. ®Æt vÊn ®Ò loõi beâ toâng loõi beâ toân g ý t−ëng dïng èng thÐp nhåi bª t«ng (h×nh 1) ®· xuÊt hiÖn tõ nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû a) OÁ ng theù p troø n b) OÁng theùp chöõ nhaät 20, nh−ng nh÷ng nghiªn cøu vµ øng dông lo¹i vËt liÖu nµy chØ xuÊt hiÖn nhiÒu trong vßng 20 a. èng thÐp trßn b. èng thÐp ch÷ nhËt n¨m trë l¹i ®©y. ë NhËt èng thÐp nhåi bª t«ng H×nh 1. C¸c d¹ng mÆt c¾t ngang ®−îc dïng réng r·i cho cét chÞu t¶i träng ®éng cña èng thÐp nhåi bª t«ng ®Êt, ®−êng kÝnh cét th−êng nhá h¬n 0.7 m vµ tû sè D/t kh«ng v−ît qu¸ 50. ë Mü, èng thÐp Së dÜ trong thêi gian gÇn ®©y èng thÐp nhåi bª t«ng chñ yÕu cho cét chÞu nÐn vµ nÐn nhåi bª t«ng ®−îc nhiÒu sù quan t©m lµ do uèn. §−êng kÝnh cña èng thÐp th−êng tõ 1 m nh÷ng −u ®iÓm næi tréi mµ nh÷ng vËt liÖu kh¸c trë lªn, lín nhÊt cã thÓ lªn ®Õn 3 m. Tû sè D/t kh«ng cã ®−îc. §Æc biÖt kÕt cÊu thÐp nhåi bª th−êng dïng kho¶ng 100.
t«ng cã kh¶ n¨ng chÞu t¶i träng ®éng ®Êt tèt ii. èng thÐp nhåi bª t«ng chÞu nÐn nh−: c−êng ®é cao, ®é dÎo lín vµ kh¶ n¨ng ®óng t©m hÊp thô n¨ng l−îng lín. Chóng ta ®Òu biÕt C−êng ®é chÞu nÐn cña èng thÐp nhåi bª r»ng kÕt hîp hai hay nhiÒu lo¹i vËt liÖu cho t«ng phô thuéc vµo giíi h¹n ch¶y cña èng. Víi mét kÕt cÊu sÏ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. èng thÐp nhåi bª t«ng cã tû sè D/t thÊp vµ Theo mét nghiªn cøu cña Zhong (1988), dïng c−êng ®é bª t«ng thÊp, c−êng ®é chÞu nÐn èng thÐp nhåi bª t«ng cã thÓ tiÕt kiÖm 60% phô thuéc vµo giíi h¹n ch¶y cña èng thÐp, æn thÐp so víi dïng kÕt cÊu thÐp. ®Þnh côc bé cña èng thÐp, giíi h¹n nøt cña lâi èng thÐp nhåi bª t«ng ph¸t huy tèi ®a −u bª t«ng vµ æn ®Þnh tæng thÓ. ®iÓm cña c¶ vËt liÖu bª t«ng vµ thÐp. Lâi bª Víi èng thÐp nhåi bª t«ng cã tû sè D/t t«ng gãp phÇn lµm t¨ng ®é cøng vµ c−êng ®é cao (lín h¬n 60) hoÆc bª t«ng c−êng ®é cao, chÞu nÐn cña èng thÐp ®ång thêi gãp phÇn sù ph¸ ho¹i th−êng x¶y ra víi mÊt æn ®Þnh côc lµm gi¶m nguy c¬ mÊt æn ®Þnh côc bé cña èng bé cña èng thÐp kÕt hîp víi ph¸ ho¹i c¾t cña thÐp. Trong khi ®ã èng thÐp ®ãng vai trß nh− lâi bª t«ng. cèt thÐp lµm t¨ng ®é cøng chÞu uèn, chÞu c¾t vµ chÞu xo¾n. MÆt kh¸c, khi chÞu nÐn èng thÐp §é cøng chÞu nÐn cña èng thÐp nhåi bª h¹n chÕ biÕn d¹ng ngang cña bª t«ng; kÕt t«ng khi chÞu nÐn ®−îc h×nh thµnh tõ lâi bª qu¶ lµ kh¶ n¨ng chÞu nÐn vµ ®é dÎo cña cét t«ng vµ sù t−¬ng t¸c gi÷a hai vËt liÖu. Quy t¨ng lªn. tr×nh AISC ®Ò nghÞ dïng ®é cøng cã hiÖu: EIeff = EsIs + EsIsr + C3EcIc (1) σ C3 = 0.6 + 2As/(As+Ac) < 0.9 (2) Theo AISC, c−êng ®é chÞu nÐn φcPn ®−îc b tÝnh theo c«ng thøc: a Khi Pe > 0.44Po; φcPn =φcPo[0.658](Po/Pe) ε (3) a. Bª t«ng kh«ng bÞ h¹n chÕ biÕn d¹ng ngang Khi Pe < 0.44Po; φcPn = φc(0.877Pe) (4) b. Bª t«ng bÞ h¹n chÕ biÕn d¹ng ngang (lâi bª trong ®ã: t«ng trong èng thÐp) Po = AsFy + AsrFyr + C2Acf’c (5) H×nh 2. Quan hÖ gi÷a øng suÊt vμ biÕn d¹ng cña bª t«ng Pe = π2(EIeff)/(KL)2 (6) C2 = 0.85 víi mÆt c¾t ch÷ nhËt vµ 0.95 Khi xuÊt hiÖn mÊt æn ®Þnh côc bé cña èng víi mÆt c¾t trßn. thÐp, lâi bª t«ng lµm cho v¸ch èng thÐp cong C−êng ®é chèng c¾t chØ ®−îc phÐp x¸c ra. KÕt qu¶ lµ t¨ng ®é cøng chèng uèn cña ®Þnh theo c−êng ®é chèng c¾t cña riªng lâi mÆt c¾t. thÐp hoÆc cña riªng lâi bª t«ng. Khi thi c«ng, èng thÐp ®ãng vai trß nh− v¸n khu«n, gãp phÇn lµm gi¶m ®¸ng kÓ chi iii. èng thÐp nhåi bª t«ng chÞu uèn phÝ x©y dùng. MÆt kh¸c, tèc ®é x©y dùng nhanh vµ liªn kÕt ®¬n gi¶n còng lµ c¸c −u èng thÐp nhåi bª t«ng chÞu uèn vµ c¾t th× ®iÓm lín cña lo¹i vËt liÖu nµy. thÐp ®ãng vai trß quan träng bëi v× èng thÐp
n»m xa trôc trung hoµ, lµ vÞ trÝ cã ¶nh h−ëng trong ®ã: lín ®Õn c−êng ®é vµ ®é cøng. Sù ph¸ ho¹i σy = fy(x)/(D - x) (7) cña dÇm èng thÐp nhåi bª t«ng phô thuéc vµo σc = (1 - t/x)σy/n (8) c−êng ®é ch¶y cña thÐp ë vïng chÞu kÐo, æn ®Þnh côc bé cña thÐp vµ nøt cña bª t«ng ë Ps1 = tÝch ph©n hai líp trªn miÒn As1 vïng chÞu nÐn vµ c¶ sù xÐ r¸ch cña thÐp trong cña σydxdy (9) vïng chÞu kÐo. Ps2 = tÝch ph©n hai líp trªn miÒn As2 Nh×n chung, vá thÐp gãp phÇn lµm t¨ng kh¶ n¨ng chÞu uèn cña bª t«ng nh−ng kh«ng cña σydxdy (10) ®¸ng kÓ. Theo nghiªn cøu cña Bridge (1976), Pc = tÝch ph©n hai líp trªn miÒn Acc víi èng thÐp h×nh ch÷ nhËt th× lâi bª t«ng chØ lµm t¨ng 7.5% kh¶ n¨ng chÞu uèn thuÇn tuý. cña σcdxdy (11) Trong mét nghiªn cøu kh¸c cña Lu vµ Ps1 + Pc - Ps2 = 0 (12) Kenedy (1994) th× gi¸ trÞ nµy tõ 10 - 30%. Dùa vµo (7), (8), (9), (10), (11), (12), ®Ó Kh¶ n¨ng chèng c¾t gi¶m khi tû lÖ D/t x¸c ®Þnh gi¸ trÞ x, Ps1, Ps2, vµ Pe. t¨ng. Khi ®ã c−êng ®é kh¸ng uèn danh ®Þnh Mn §é cøng chèn uèn tuú thuéc vµo dÝnh ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (13): b¸m gi÷a thÐp vµ bª t«ng, còng nh− t×nh tr¹ng φbMn = 0.90(Ps1z1 + Ps2z2 + Peze) (13) khu vùc ®Çu mót cña thanh. 3.2. Dïng ph−¬ng ph¸p øng suÊt dÎo AISC cho phÐp dïng mét trong ba ph−¬ng ph¸p sau ®©y ®Ó tÝnh to¸n c−êng ®é Cho mÆt c¾t thÐp bá qua phÇn bª t«ng, chèng uèn φbMn., tÊt c¶ c¸c ph−¬ng ph¸p nµy víi hÖ sè φb = 0.90. S¬ ®å tÝnh to¸n nh− h×nh ®Òu cho phÐp bá qua kh¶ n¨ng chÞu kÐo cña 4. bª t«ng. y fy 3.1. Dïng ph−¬ng ph¸p øng suÊt cho As1 P Acc phÐp s1 z1 Víi mÆt c¾t bao gåm thÐp vµ bª t«ng, víi x hÖ sè φb = 0.90. S¬ ®å tÝnh to¸n nh− h×nh 3. D z2 P As2 s2 y fy (1-t/x)σ y σc σy As1 øng suÊt trong èng thÐp Acc P (x-t) Pc s1 x z1 H×nh 4. S¬ ®å tÝnh to¸n c−êng ®é chèng uèn zc x cña èng thÐp nhåi bª t«ng D z2 As2 P As1 = As2 = π[D2 - (D - t)2]/8 s2 (14) fy Ps1 = Ps2 = fyAs1 = fyAs2 (15) a) b) φbMn = 0.90(Ps1z1 + Ps2z2) (16) a. øng suÊt trong b. øng suÊt trong èng thÐp bª t«ng NÕu neo chèng c¾t ®−îc thiÕt kÕ ®Çy ®ñ cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p øng suÊt dÎo víi H×nh 3. S¬ ®å tÝnh to¸n c−êng ®é chèng uèn cña èng thÐp nhåi bª t«ng mÆt c¾t bao gåm thÐp vµ bª t«ng, víi hÖ sè
φb = 0.85. S¬ ®å tÝnh to¸n nh− h×nh 5. NÕu: (Pr)/(φcPn) < 0.2 Th×: (Pr)/(2φcPn) + [(Mrx)/(φbMnx) + y fy 0.95f'c As1 P + (Mry)/(φbMny)] < 1.0 Acc s1 Pc z1 zc x trong ®ã: D z2 P As2 s2 Pr = lùc däc trôc do tæ hîp t¶i träng tÝnh fy to¸n; a) b) Mr = m« men uèn do tæ hîp t¶i träng tÝnh a. øng suÊt trong b. øng suÊt trong èng thÐp bªt«ng to¸n; H×nh 5. S¬ ®å tÝnh to¸n c−êng ®é chèng uèn x = trôc chÝnh cña mÆt c¾t; cña èng thÐp nhåi bª t«ng y = trôc phô cña mÆt c¾t. Ps1 = fyAs1 (17) 4.2. Ph−¬ng ph¸p dùa trªn sù t−¬ng Ps2 = fyAs2 (18) t¸c gi÷a m« men, lùc däc trôc vµ øng suÊt dÎo Pc = 0.95f’cAcc (19) N¨m ®iÓm A, B, C, D vµ E ®−îc ®Þnh Ps1 + Pc - Ps2 = 0 (20) nghÜa nh− sau: φbMn = 0.85(Ps1z1 + Ps2z2 + Pczc) * A øng víi PoA (tÝnh theo c«ng thøc (5)), (21) chÞu nÐn thuÇn tuý, kh«ng xÐt ®Õn ®é m¶nh; * B øng víi MnB (tÝnh nh− phÇn èng thÐp iv. èng thÐp nhåi bª t«ng chÞu nÐn nhåi bª t«ng chÞu uèn thuÇn tuý); uèn * C øng víi MnC vµ P0C, chÞu nÐn uèn ®ång thêi. PnC ®−îc tÝnh to¸n dùa vµo C−êng ®é tÝnh to¸n cña mÆt c¾t ngang MnC = MnB. cña èng thÐp nhåi bª t«ng chÞu nÐn uèn phô thuéc vµo tû sè D/t vµ L/D nh− tr×nh bµy ë * D øng víi P0D vµ MnD, chÞu nÐn uèn trªn. Ngoµi ra nã cßn phô thuéc vµo tû sè ®ång thêi. MnD ®−îc tÝnh to¸n dùa vµo P/Po. Tû sè nµy ¶nh h−ëng ®Õn kh¶ n¨ng chÞu PnD = PnC/2 uèn giíi h¹n vµ ®é dÎo cña mÆt c¾t. Tû sè * E (n»m gi÷a A vµ C, ®Ó ph¶n ¸nh quan P/Po lín th× kh¶ n¨ng chÞu uèn giíi h¹n gi¶m hÖ phi tuyÕn gi÷a kh¶ n¨ng uèn vµ kh¶ n¨ng nhanh, ®ång thêi mÆt c¾t cã nhiÒu nguy c¬ kh¸ng nÐn) øng víi PnE vµ MnE, chÞu nÐn uèn ph¸ ho¹i gißn. ®ång thêi. AISC cho phÐp dïng mét trong ba MÆt t−¬ng t¸c gi÷a m« men vµ lùc däc ph−¬ng ph¸p sau ®Ó tÝnh to¸n c−êng ®é cña trôc ®−îc h×nh thµnh b»ng c¸ch néi suy tuyÕn mÆt c¾t ngang: tÝnh gi÷a n¨m ®iÓm nµy. C−êng ®é tÝnh to¸n 4.1. §èi víi mÆt c¾t ngang cã hai trôc cña mÆt c¾t ngang ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®èi xøng xÐt ®Õn hÖ sè søc kh¸ng vµ ®é m¶nh cña (Pr)/(φcPn) ≥ 0.2 NÕu: thanh: (Pr)/(φcPn) + (8/9)[(Mrx)/(φbMnx) + Th×: A (P0) xÐt ®Õn ®é m¶nh => Aλ(Pn) xÐt ®Õn hÖ sè søc kh¸ng => Ad(φcPn) + (Mry)/(φbMny)] < 1.0
B(MnB) xÐt ®Õn hÖ sè søc kh¸ng 4.3. §Ó tr¸nh t×nh tr¹ng trªn, AISC cho => Bd(φbMnB) phÐp dïng ph−¬ng ph¸p thø ba võa ®¬n gi¶n vµ an toµn h¬n. Ph−¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¬ C(Mnc;Poc) h¹ xuèng AAλ => Cλ(Mnc;Pnc) së cña ph−¬ng ph¸p thø hai nh−ng chØ sö dông ba ®iÓm Ad, Bd vµ Cd. xÐt ®Õn hÖ sè søc kh¸ng => Cd(φbMnc;φcPnc) Khi ®ã, nÕu mét ®iÓm R(Pr;Mr) bÊt kú E(MnE; PoE) h¹ xuèng AAλ => Eλ(MnE; PnE) thuéc vïng OAdCdBd, th× mÆt c¾t ®ñ kh¶ n¨ng xÐt ®Õn hÖ sè søc kh¸ng => Ed(φbMnE; φcPnE) B chÞu lùc. Còng cã thÓ dïng c«ng thøc: Tuy nhiªn, khi xÐt ®Õn c¸c hiÖu øng nµy NÕu: (Pr) < (φcPnc) cho ®iÓm D, cÇn ph¶i cÈn träng. Bëi v× nÕu ta Th×: [(Mrx)/(φbMncx) + (Mry)/(φbMncy)] < 1.0 t×m ®iÓm Dλ vµ Dd t−¬ng tù nh− ®iÓm Cλ vµ Cd cã thÓ ®−a ®Õn t×nh tr¹ng kh«ng an toµn, ®iÓm NÕu: (Pr) > (φcPnc) Dλ vµ cã thÓ c¶ ®iÓm Dd n»m ngoµi vïng cho Th×: (Pr - φcPnc)/(φcPnA - φcPnc) + phÐp. Khi ®ã cÇn ®iÒu chØnh b»ng c¸ch gi¶m c−êng ®é giíi h¹n t¹i Dd. + (Mrx)/(φbMncx) + (Mry)/(φbMncy)] < 1.0 P P A A E Aλ Aλ Eλ Ad Ad C Ed C Cλ Cλ Cd Cd D Dd O Bd B Bd M O B M H×nh 7. BiÓu ®å c−êng ®é giíi h¹n cña èng thÐp a. Vïng OAdEdCdDdBd hîp lý nhåi bª t«ng chÞu nÐn uèn P A E Aλ v. VÝ dô tÝnh to¸n Eλ Ad 5.1. Sè liÖu ®Çu vµo C Ed D = 500mm; t = 10mm; L = 15m; Cλ fy = 420MPa; f’c = 28MPa; Es = 210000MPa; Cd Ec = 28000MPa CÇn ®iÒu chØnh Dd D Dd 5.2. TÝnh to¸n 5.2.1. KiÓm tra hμm l−îng thÐp Bd O B M Tû sè D/t: b. Vïng OAdEdCdDdBd cÇn ®iÒu chØnh D/t = 50 < 75 = 0.15Es/fy; => §¹t yªu cÇu B DiÖn tÝch toµn bé mÆt c¾t ngang: H×nh 6. BiÓu ®å c−êng ®é giíi h¹n cña èng thÐp = πD2/4 = 3.14(500)2/4 nhåi bª t«ng chÞu nÐn uèn Ag = 196250 mm2 NÕu mét ®iÓm (Pr;Mr) bÊt kú thuéc vïng DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang lâi bª t«ng: OAdEdCdDdBd, th× mÆt c¾t ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc B
= π(D-2t)2/4 As1= Agc - Acc Ac 2 2 DiÖn tÝch phÇn èng thÐp chÞu kÐo: = 3.14(500-20) /4 =180864 mm As2 = As - As1 DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang èng thÐp: Dùa vµo ph−¬ng tr×nh (20) ta t×m ®−îc: As = Ag - Ac x = 169 mm; Acc= 52215 mm2; 2 = 196250 - 180864 =1538 mm As1= 6039 mm2 ; As2= 9346 mm2; Hµm l−îng thÐp: zc = 147 mm; z1 = 187 mm; z2 = 121mm As/Ag = 15386/196250 = 7.8% > 1% Khi ®ã: => §¹t yªu cÇu 5.2.2. C−êng ®é chÞu nÐn ®óng t©m φcPn, Ps1 = fyAs1 = 2536KN m« men qu¸n tÝnh cña lâi bª t«ng: Ps2 = fyAs2 = 3925KN Ic = π(D - 2t)4/64 = 2604441600 mm4 Pc = 0.95f’cAcc = 1389KN Mn = (Ps1z1 + Ps2z2 + Pczc) = 1155KNm M« men qu¸n tÝnh cña èng thÐp: φbMn = 0.85(Ps1z1 + Ps2z2 + Pczc) = 982KNm Is = π(D) /64 - π(D - t) /64 4 4 4 5.2.4. C−êng ®é chÞu nÐn uèn kÕt hîp = 461964650 mm fy - σoc σoc 0.95f’c - σoc/n Y §é cøng cã hiÖu: σoc/n C3 = 0.6 + 2As/(As+Ac) = 0.757 Acc X Pc x-t As1 Z1 EIeff = EsIs + 0.757EcIc X Z2 Zc = 152216 KNm2 D As2 Ps2 Po = AsFy + 0.95Acf’c = fy + σoc σoc 11273 KN 2 = π (EIeff)/(KL) 2 Pe a. øng suÊt trong èng thÐp b. øng suÊt trong bª t«ng = 6670 KN H×nh 8. S¬ ®å tÝnh to¸n c−êng ®é chèng uèn cña èng thÐp Do Pe = 6670 KN > 4960 KN nhåi bª t«ng chÞu nÐn uèn = 0.44Po, c−êng ®é chÞu Dïng ph−¬ng ph¸p thø ba ®iÓm Ad, Bd và nÐn φcPn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: Cd. Hai ®iÓm Ad vµ Bd ®· ®−îc x¸c ®Þnh nh− B = Po[0.658](Po/Pe) Pn trªn. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n c−êng ®é chÞu nÐn φbMnc gièng nh− uèn thuÇn tuý, chØ thay =(11273)(0.658)(11273/6670) c¸c gi¸ trÞ sau: = 5556 KN σoc = Poc/(Acc + As) φcPn = 0.75(5556) = 4167 KN (24) Ps1 = (fy - σoc)As1 5.2.3. C−êng ®é chÞu uèn thuÇn tuý φbMn (25) Ps2 = (fy + σoc)As2 (26) Gi¶ sö neo chèng c¾t ®−îc thiÕt kÕ ®Çy = (0.95f’c - σoc/n)Acc ®ñ, dïng ph−¬ng ph¸p øng suÊt dÎo víi mÆt Pc (27) c¾t bao gåm thÐp vµ bª t«ng, víi hÖ sè Mnc =(Ps1z1 + Ps2z2 + Pczc) φb = 0.85. = Mn = 1155KNm (28) Gäi chiÒu cao vïng chÞu nÐn lµ x, ®Æt Dùa vµo ph−¬ng tr×nh (20) vµ (28) víi hai α = x/(D/2); β = (x - t)/(D/2 - t) Èn x vµ P0c, ta t×m ®−îc x = 241.3 mmm DiÖn tÝch phÇn bª t«ng chÞu nÐn: vµ Poc = 2150KN Acc= (D/2 - t)2{arcsin[β(2 - β)]1/2 - (1-β)(2-β)]1/2} Khi ®ã ta cã: φbMnc = φbMn = 982KNm DiÖn tÝch toµn bé phÇn chÞu nÐn: Agc= (D/2) {arcsin[α(2-α)] - (1-α)(2-α)] } 1/2 1/2 2 Pnc = Poc - (Po - Pn) DiÖn tÝch phÇn èng thÐp chÞu nÐn: = 2150 - (11273 - 5556) = -3567KN
11273(A) Ec = m« ®un ®µn håi cña bª t«ng Es = m« ®un ®µn håi cña thÐp f’c = c−êng ®é chÞu nÐn cña bª t«ng 5556(Aλ) Fy = c−êng ®é ch¶y cña èng thÐp 4157(Ad) Fy = c−êng ®é ch¶y cña thanh thÐp C 2150 Ic = m« men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t I ngang bª t«ng M(KNm) O Bd(982) B(1155) Is = m« men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t ngang èng thÐp -3567 Cλ Isr = m« men qu¸n tÝnh cña c¸c thanh H×nh 9. BiÓu ®å c−êng ®é giíi h¹n cña èng thÐp thÐp nhåi bª t«ng chÞu nÐn uèn K = hÖ sè chiÒu dµi cã hiÖu Do Pnc < 0, tøc lµ cÊu kiÖn chÞu kÐo; ë ®©y L = chiÒu dµi tù do cña thanh ta kh«ng xÐt kh¶ n¨ng chÞu nÐn nªn t¹i C nhËn Pnc = 0, tõ ®ã φcPnc = 0. Nh− vËy Bd = Cd . MnB, Mnc, MnD, MnE = m« men kh¸ng uèn B danh ®Þnh t¹i c¸c ®iÓm B, C, D, E. Gäi I lµ giao ®iÓm AλCλ víi trôc hoµnh (AAλ = CCλ), khi ®ã, nÕu mét ®iÓm R(Pr; Mr) PoA, PoB, Poc, POd = c−êng ®é kh¸ng nÐn bÊt kú thuéc vïng OAdIBdO th× mÆt c¾t ®ñ kh¶ (ch−a xÐt ®Õn ®é m¶nh) t¹i c¸c ®iÓm A, B, C, D. n¨ng chÞu lùc. PnA, PnB, Pnc, PnD = c−êng ®é kh¸ng nÐn danh ®Þnh t¹i c¸c ®iÓm A, B, C, D. vi. KÕt luËn Do kh¶ n¨ng chÞu nÐn vµ nÐn uèn tèt, Tµi liÖu tham kh¶o èng thÐp nhåi bª t«ng cã thÓ øng dông cho trô [1]. American Institude of Steel Construction, cÇu, cäc, thanh trong dµn, cÇu vßm vµ ®Æc Specification for Structural Steel Buildings, 2005. biÖt thÝch hîp cho kÕt cÊu chÞu t¶i träng ®éng [2]. Aval et al, Comprehensive Composite Inelastic ®Êt do cã c−êng ®é cao vµ ®é dÎo lín. ë Fiber Element for Cyclic Analysis of Concrete Filled NhËt, lµ lo¹i vËt liÖu rÊt phæ biÕn dïng cho kÕt Steel Tube Columns, Jounal of Engineering cÊu nhµ cöa, víi ®−êng kÝnh cét nhá (d−íi Mechanics, 2002. 1m). ë Mü èng thÐp nhåi bª t«ng còng ®−îc [3]. Caner et al, Lateral Confinement Needed to dïng cho cÊu kiÖn chÞu nÐn uèn víi ®−êng Suppress Softening of Concrete in Compression, Journal of Engineering Mechanics, 2002. kÝnh lín h¬n (trªn 1m). ë ViÖt Nam mét sè c«ng tr×nh cÇu vßm èng thÐp nhåi bª t«ng ®· [4]. Fam et al, Concrete Filled Steel Tubes Subjected to Axial Compression and Lateral Loads, ®−îc x©y dùng nh−: cÇu Xãm Cñi, cÇu ¤ng Journal of Structural Engineering, 2004. Lín – Thµnh phè Hå ChÝ Minh (v−ît nhÞp lín [5]. Hajjar, Concrete Filled Steel Tube Columns h¬n 90m). Lo¹i kÕt cÊu èng thÐp nhåi bª t«ng under Earthquake Loads, Prog. Struct. Engng ch¾c ch¾n trong t−¬ng lai sÏ ®−îc sö dông Mater, 2000. phæ biÕn h¬n n÷a trong c«ng tr×nh cÇu khi ®· [6]. Heng-zhi et al, Numerical Analysis of Ultimate cã nh÷ng nghiªn cøu ®Çy ®ñ. Strength of Concrete Filled Steel Tubular Arch C¸c ký hiÖu ®−îc dïng: Bridges, Journal of Zhejiang University Science, 2005. φc = hÖ sè kh¸ng nÐn (0.75) [7]. Laura De Lorenzis, A Comparative Study of φb = hÖ sè søc kh¸ng uèn (0.90) Models on Confinement of Concrete Cylinders with FRP Composites, Devision of Building Technology, As = diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng thÐp Chalmers University of Technology, 2001. Ac = diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña lâi bª t«ng [8]. Roeder et al, Composite Action in Concrete Filled Asr = diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña thanh thÐp Tubes, Journal of Structural Engineering, 1999♦