Ebook Tính toán kết cấu liên hợp thép - bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (Tái bản): Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ebook "Tính toán kết cấu liên hợp thép - bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (Tái bản): Phần 2" tiếp tục hướng dẫn tính toán kết cấu liên hợp, bổ sung lời giải, hướng dẫn và đáp số chi tiết cho các bài tập. Phần này tập trung vào tính toán kết cấu dầm liên hợp liên tục và kết cấu cột liên hợp, dựa trên tiêu chuẩn Eurocode 4. Ebook cung cấp các ví dụ minh họa cụ thể, giúp người đọc hiểu rõ hơn về ứng dụng thực tiễn của các phương pháp tính toán. Đây là tài liệu bổ trợ không thể thiếu cho Phần 1, giúp củng cố kiến thức và kỹ năng tính toán.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ebook Tính toán kết cấu liên hợp thép - bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (Tái bản): Phần 2

C h iro n g 3 TÍNH T O Á N D ẦM LIÊN H Ọ P LIÊN T Ụ C ĩ . I . M Ó 1)ẢU Khác với dầm gian dơn, dầm liên tục c ơ chế làm việc phức tạp hơn do xuấl hiện cá m ô m en âm lần m ô m en dương. D iều dó dẫn lới việc thiết kế dầm liên tục cần chú ý tới nhiều kha năng phá hoại khác nhau như sự m ất ốn định cục bộ cùa bàn chịu nén. m ât ôn dịnh do xoắn ngang, nứt bê tông hay khà năng bị lật trong vùng m ô m en âm. Mô m e n âm Mô men âm al Tải trọng phản bố đéu b) Tải trọng (rên một nhịp H ìn h 3-1. Biêu đô mó men uốn 3.2. T H IÈ T K É C Ứ N G D ẺO 3.2.1. 1’h â n tích c ứ n g - dèo Phân lích cứng - dẻo được sừ dụng phồ biến đối với thiết kế dầm liên tục. Phân tích dựa trên giá thiết rằng vùng dèo và khớp dẻo phát triền trên to àn chiều dài hữu hạn cúa dầm . Các khớp dẻo có khả năng chống xoay của tiế t diện liên quan và sự phân phối lại mô m en. Đố sứ dụng dược phươ ng pháp phân tích này, cần có các diều kiện: - C ác tiết diện nguy hiềm phải có khá năng hình thành và chịu m ô m en kháng dẻo cho den khi dủ khớp dẻo đế hình thành cơ cấu; - C ơ cấu xuất hiện như là kết quá cùa sự phân bố lại mô m en; - D ộ m ánh của các cấu kiện chịu nén phải được giới hạn; - Cìiơi hạn dộ m ánh cúa cánh và bụng của tiết diện lấy ihco tiêu chuẩn E urocode 3; - I ici diện loại I có khả năng hình thành khớp deo với khá nàng xoay yêu cầu; - 1 ici diện loại 2 có thể hình thành mô m en kháng deo mặc dù m al ồn dịnh cục bộ uiới hạn khá năng xoay và ngăn can sự phân phối lại m ô men. 83
3. 2.2. M ô m cn k h á n g g iới h ạ n dẻo De thiết kế chính xác tiế t diện chịu uốn, cần xác định được sự phân bố lại của m ô m en do tái trọng tác dụng. G ọi Vị/ là ti số giữa m ô m cn âm giới hạn v à m ô m cn dương giới hạn của tiết diện: 3.1) vMp = M l p, H ình 3-2. Khớp dẻo và sự phân bố mô m en ớ nhịp biên T rong trường hợp nhịp biên, chịu tải trọ n g phân bố W |, biểu dồ m ô m en được thề hiện tại H ình 3-2. Ta có thề thực hiện phân tích khi: » - 4 ^ 0.2) Với g iá trị Mpị xác định bởi: w fP2L2 (3.3) Đối với nhịp giữa, với m ô m en các gối là như nhau, sẽ có: w fL M (3.4) pl 8(1+ ¥ ) w, H ình 3-3. Khớp deo và sự phân bó mô m en ớ nhịp giữa. Đối với sơ dồ phân bố tái trọng khác, ti số sức kháng m ô m en khác thi s ứ ; kháng dẻo đều có thể xác dịnh theo cách thức tư ơ ng tự. 84
3.2.3. P h â n loại tiế t d iện th eo ticu c h iiân E u ro c o d e 4 Các ticu ehuấn H urocode 3 và E urocodc 4 dưa ra nguyên tắc phân loại tiết diện đê xác dịnh kha năng m ất ốn định cục bộ anh hưởng '.ới sự làm việc của kếl cấu. Tiết diện loại 1 là m ặt cal có khá năng phát triển mô inen kháng deo và khá năng xoay đê hình thành khớp dco. T iết diện loại 2 có khá nàng phái trièn m ô m cn kháng đéo như ng với sự hạn chế của khà năng xoay. T iết diện loại 3 va loại 4 lư ơ ng ứng nhũng m ặt CUI m à ứng suất lớn nhấl Irong các thở không vượ t quá g iá trị dàn hôi (do hiện tượng m ất ốn dịnh cục bộ). irtn li 3-4. Phân loại nết diện dầm lỉáng 3-1 và Iĩản g 3-2 thế hiện giới hạn về độ m ành được quy định trong lỉurocodc 3 và Iìurocode 4. T rong bảng này, các g iá trị đối với tiết diện loại 3 và 4 cùng dược giới thiệu tro n g trư ờng hợp thiết kế ở giai doạn đàn hồi. Băng 3-1. G iói hạn độ mănh cho phcp của bản cánh Dầm hinh Dầm tổ hợp ~ T I~ I 235N / ram J ủ 4, Phàn loại Dạng Bán bụng không ngàm Bàn bụng ngàm ề •v Phàn bố ứng suất (nén m ang dấu cộng) + + r Dầm hình c / 1 < 9e c / 1 < 1 Oe 1 Dầm tố hợp c / 1 < 9e c / 1 < 9c Dầm hinh c / 1 < 1 Oc c / 1 < 1 5e 2 Dầm tổ hợp c / 1 < 1 Oe c / t
B án g 3-2. G iới hạn độ m á nh cho phcp củ a bán bụng Phân loại Bàn bụng chịu uốn Bản bụng chịu nén Bàn bụng chịu uốn và nén Ị Phân bố ứng suất (nén mang dấu cộng) Khi a > 0.5: d/t 0 ,5 : d / 1 < 4 5 6 e / ( I 3 a - 1) d / 1 < 83e d / 1 -1 : ị» d / 1 < 4 2 e / (0,67 + 0,33i)/) d / 1 < 1 24e d / 1 < 42e Khi d / 1 < 62 e.(1 - Do giữa tiết diện loại 2 và loại 3 chi có sự khác biệt nhò ờ m ột vài trường hợp, Eurocode 4 cho phcp phân loại lại tiết diện bán cánh dầm thuộc loại 1 và 2 (B ảng 3-2) với những nguyên tắc n hư sau: - Bản bụng tiết diện loại 3 được bọc bê tông coi như bản bụng loại 2 có mặ: cắt tương tự. 86
- C huycn ban bụng loại 3 không dược học bẽ lông sanii loại 2 tương đươ ng bằng cách lay chiều cao hữu hiệu chịu nén bao gồm 2 phàn cùng có chiêu cao 20et cạnh nhau, ờ hán bụng chịu nén và ớ trục truna hòa dco mới (I linh 3-4). 'sk ■ IS ♦ ị— ! t T ruc tru n q hóa dẻo . " f 3 ỉ J _ fy 'v a L b' .1 I M ì H ình 3-5. S u dụng một phân liêt diện hiệu qua cùa bán bụng loại 2 khi chịu mô men âm 3.2.4. M ô m cn giói h ạ n tín h to á n dẻo Sức kháng của m ột m ặt cắt liên hợp chịu m ô men âm được tính toán bằng cách coi Ihcp hinh và các cốt thép nằm trong phần bề rộng có hiệu bcfl của bàn sàn. Với dạng tiết diện liên hợp thông thường, bàn sàn bê tòng dược giả thiết sẽ bị nứt trên suối chiều dày và trục trung hòa dẻo nằm ờ phần dầm thép. Hai trư ờng hợp được xem xét là trục trung hòa dẻo sẽ nằm trong bàn cánh hoặc bàn bụng. C ác ký hiệu được sử dụng ờ phần tính toán gồm: A s - tồng hiện tích cốt thép nằm trong phần bề rộng có hiệu beir; h 5 - vị trí cùa Irọng tâm cốt thép với mặt cùa bàn cánh trên dầm thép. Trường hợp 1- Trục trung hòa dẻo năm trong bàn cánh cùa dâm thép (kéo) r ^5 T rụ c T H déo VYa 4' yva ("é") H ình 3-6. Phán bo ứng suất pháp khi trục trimẹ hòa déo nằm ờ bàn cánh 87
Sức kháng dẻo Fs của các cốt thép: FS = A S^ 3.5) Ys Trục trung hòa dẻo nằm trong bàn cánh của dầm thép khi F a> Fs và: Fa - F s < 2 b rt , . ị -3.6) C ũng tương tự như ớ trường hợ p chịu m ô m en dương, chiều dày Z| của phần cánh chịu kéo được xác dịnh qua phương trình cân bằng: F a= F s + 2 b fz f - l ĩ Ya (3.7) 2b,.zr ' Suy ra. m ô men giới hạn tính toán được xác định với trục trọng tâm cúa lớp cốt thép: M p iR d = - y ( h a - z r ) + Fs ( ^ 1 + h s) F s và: Fa - F s > 2 b rt f ^ (3.9) C ũng tương tự như ờ trường hợp chịu m ô m en dương, ta có: (3 10) Ya 88
VIÒ m en giới hạn tính toán âm dược lấv với trọng tâm dầm thép: M p i Rd = M ap| K,| + l's ( - ^ - ’ h. --ị ) (3 .1 1 ) tionu dó: M»pi K • m ô m en giới hạn cùa riêng tiết diện dầm thcp. d Vơi chiều cao bán bụng d thì chiều cao được tính khi chịu nén cần nhân them hệ số: ad = z . + ^ (3.12) tiong dó: a
WCabe|fy WCsSe|fy ( 3. 13) Ya Vs với: Wcabci - m ô men kháng uốn đàn hồi cùa m ặt cắt liên hợp lấy với thớ dướ cùa dầm thép; W C.SS C | - m ô men kháng uốn đàn hồi cùa m ặt cắl lấy với cốt thép lớp trên. Trường hạp 2- Thi công không có thanh chông Đồ xác định sức kháng đàn hồi đối với tiế t diện loại 3 trong trư ờ ng hợp này, bước đầu tiên cần tính toán các giá trị ứng su ất tại các thớ trên cùng và dưới cùng của dầm thép: M, M .sd (3.14) với: Wa.ab.ci - mô m en kháng uốn đàn hồi của riêng tiết diện thép lấy đối vớ) thớ dưới cùng cùa dầm thép; ab ti - m ô m en kháng uốn đàn hồi cùa tiết diện liên họp lấy đoi với 'h ớ dưới cùng cùa dầm thép; Wa aici * m ô men kháng uốn đàn hồi của riêng tiết diện thép lấy đối với thớ trên cùng của dầm thép; w c,at„ - m ô m en kháng uốn đàn hồi của tiết diện liên hợp lấy đối với thớ trên cùng cùa dầm thép. B ước tiếp theo, xác định tỉ số ứng suất trong tiết diện thép: Ya^ai V , V (3.15) với: ra < 1 ứ n g suất và ti số ứng suất với cốt thép cũng được tính: (3.16) W.. YS S ° : (3.17. trong dó: rs < 1 và WC | - m ô m en kháng uốn đàn hồi cúa tiết diện liên hợp lâ) đôi với SSC cốt thép; 90
Mô mcn giới hạn dàn hôi âm dược lây theo: M S| h M S| M M pl Rd ‘ min I -■ :\-1, (3.18 ) 3.3.3. P h â n bồ và p h â n bô lại m ô m cn uốn V iệt giám dộ cứng dam do bê tông nứt trong vùng đ ì.u mô m en âm gây ánh hưởng khá nhiều đến phân bố m ô m en uốn dối với dầm liên hợp liên tục (so với dâm liên tục IỈTCT). Các con số tính toán sơ bộ cho thấy ớ trạng thái giới hạn sứ dụng, m ò mcn uốn ở bên phai gối trung gian cua dầm liên tục có thê giảm lừ 15 đến 30% so với linh loán dàn hồi. ơ irạng thái tơi hạn, việc phàn bố lại m ô m en cũng ánh Inrưng bởi sự chay dẻo của thép. S ự phân phối lại mô m cn không the xác dịnh được chính xác tuyệt dối bởi ứng suất pháp trong bán bè tông phụ thuộc vào quá trình thi công, nhiệl dộ, kích thước dầm liên h ợ p ... T rong tiêu chuấn Eurocode 4, hai phương pháp phân tích dàn hồi dược áp dụng ở trạng thái tới hạn là phân tích với tiết diện nứt và tiết diện không nứt. Hai phương pháp có thề dược sử dụng đồng thời đế xác định phân phối lại m ô m en ở gối phụ thuộc vào độ m ành cục bộ. 'n iô n g thường trong các tiêu chuẩn tính toán dều chấp nhận mô m en âm tại gối bị giám bằng cách phân phối lại cho nhịp giữa trừ trường hợp dầm công xon. G iá trị phân phoi phụ thuộc và phương pháp phân tích và loại tiết diện ở gối (B ảng 3-3). Băng 3-3. Sự phân phối lại mô mcn (% ) so vói mô mcn âm tại gối Loại tiết diện 1 2 3 4 Phân tích đàn hồi tiết diện không nứt 40 30 20 10 Phân tích đàn hồi tiết diện nứt 25 15 10 0 Với tiết diện loại 4, khả năng m ất ồn định cục bộ có thể ngăn cán dầm dạt tới sức kháng uốn giới hạn. N ếu việc phân bố lại mô m en thực nhỏ hơn thiết kế thì bàn bụng hoặc bản cánh nén của m ặt cắt tại gối sẽ bị m ất ổn định sớm. Dể an toàn trong irưòng hợp này, phần trăm phân b ố lại mô m en về nhịp giữa không được vượt quá phần trăm phân bố lại m ô m en trong thực tế. N ói cách khác, sự phân bố lại m ô m en sẽ k iô n g được sừ dụng khi phân tích đàn hồi nứt. Các nghiên cứu về dầm liên hợ p cho thấy với các tiết diện nguy hiểm thuộc loại 3 và loại 4 có ít nhất 10% nhịp bị nứt cũng như sự giảm m ô men ở gối do nứt vượt quá 8%. D o v ậ), sẽ là hợp lý nếu lấy g iá trị làm tròn để xác định sự khác nhau giữa sự phân phối lại m ô m en của 2 phương pháp phân tích tương đương 10% như ờ báng 3. Nớ i tiết diện loại 3: có thề đạt sức kháng thiết ke. với m ất ôn dịnh chi ngăn cản sự dạt Jược mò m en dẻo toàn phần. Phân tích m ất ốn định cục bộ của công son có tiết diệr loại 3, xác nhận rằng cho phcp sự phân bố lại đến 20%. 91
Với tiết diện loại 2 sức kháng m ô m en dẻo có thể đạt dược. C hấp nhận phân bố lại 30% từ phân tích “ không nứt” và cho phép cháy cục bộ tại các gối và nứt trong bê tông. So sánh với các kết quả thí nghiệm , tiết diện có thề đạl m ô m en k háng dẻo tại các gối. Dầm có tiết diện loại 2 (hoặc loại 1) tại gối sẽ có trục trung hòa khá thấp. Vì vậy chi cốt ihép chịu kéo ít có thế được thêm vào và tỉ số độ cứng c hống uốn của “ không nứt” và "n ứ t" ( 11/I 2 ) có thể vướt quá 3,0. Đối với nhữ ng dầm n hư vậy, m ô m en uốn tại gối giữa khi phân tích có xét đến nứt có thể bé hơn 70% giá trị khi phân tích không xct đến nứl và hầu như luôn luôn nhỏ hơn 85% của g iá trị khi phân tích không xét den nứt. Đ iều này ngược lại với nghiên cứu đã đề cập, trong đó dối với tì so 11/12 gần 2 hơn 3. T heo đó tiết diện loại 2 và loại 1, sự khác nhau 25% g iữ a phân tích không xcl den nứt và có xét đến nứt là chính xác hơn sự khác nhau 10% dược chấp nhận đối với dầm có tiết diện loại 3 hoặc loại 4. Sự khác nhau 15% cho trong bàng 3 dối với tiết diện loại 2 và loại 1. T iết diện loại 1 là tiết diện không chi có thề đạt được sứ c k háng m ô m en dẻo m à còn chịu được m ột m ức dộ nào đó của m ô m en trong khi sự xoay vẫn xảy ra. T rong kết cấu thép, giới hạn dộ m ành cùa cánh và bụng để cho phép phân tích tổ n g thề dẻo m à không cần kiểm tra thêm khả năng xoay. Đ iều này không đúng đối với dầm liên hợp, m ột phần vì m ức dộ phân phối lại được yêu cầu để đạt c ơ cấu khớp d ẻ o sẽ cao hơn do sức kháng m ô m en lớn hơn tại g iữ a nhịp. Sự phân phối lại của m ô m en gối cho phép tro n g B ảng 3-3 đối với tiết diện loại 1 dựa trên việc th ừ a nhận rằng khả năng xoay tồn tại tro n g các tiết diện đó. 3.4. SỨ C K H Á N G C Ắ T Tại vùng lân cận c ủ a các gối trung gian, các m ặt cắt ngang chịu đồng thời lực cắt V Sd và m ô m en uốn M sd. T hực nghiệm đã chứ ng m inh sự g iảm m ô m en uốn là không dáng kề do lực cắt theo phương thẳng đứng v sđ k h ô n g vư ợ t quá — giá trị v sd. Trong trư ờng hợ p ngượ c lại, cần phải tính toán đến tác động đồng thời này. N ếu sức kháng cắt k h ô n g bị khống chế bởi độ m ảnh, tác động đồng th ờ i giữ a lực cắt theo phư ơ ng thẳng đứ ng và m ô m en uốn được thề hiện trên H ình 3-9. Biếu dồ cho thấy: - Khi lực cắt bé, giá trị m ô m en kháng uốn k hông ành hường; - Khi loàn bộ bản bụng được sừ dụng chịu cắt (đoạn C B ), khả năng c h ịu m ô men cùa bán bụng sẽ giám . - G iữa các vị trí cực trị (đoạn A B), phươ ng trình đư ờ n g cong như quan hệ giữa lực cắt và m ô m en có dạng: 92
M vRd- M r M + ( M Rd M. |j.j) 1 (3 .1 9 ) ơ phươ ng trinh này, M ÍKd là m ô m cn uốn giới hạn cua .¡ốt diện chi tinh với các cánh (cua ca dam thcp và thcp ban). vSd M v Rơ Ilìn lì 3-9. Biêu đõ lương lác M-V 3.5. s i c KHÁNG OẢN DO XOẤN NGANG 3.5.1. G iớ i th iệ u T rong dầm liên hợp, thông thư ờng bán cánh trên cùa dầm thép được g iữ chặt với ban sàn bê tông, tránh hiện tượng oằn đo xoắn ngang. Khi ấy liên k ết g iữ a bàn thép và sàn cần dáp ứng m ột số điều kiện nhất định cũng như khoảng cách g iữ a 2 m ép bán sàn phải lớn hơn ch iều cao dầm thép. Ờ giai doạn thi công với dầm có sàn liên hợp, lớp tôn giúp dầm ư án h oằn và có thể coi n hư ổn định Irong quá trình đổ bê tông. Hiện tượng oăn do xoắn n g an g thư ờng xuất hiện trước khi tôn được cổ định. Đ iều đó đồng nghĩa với việc kiểm tra oàn cần thực hiện trong trướng hợp sàn là B Í C T thuần túy (không có lớp lòn phía trên). Dạrtg phò biến của biếu đồ m ô m en uốn trong dầm liên tục cho biết bản cánh dưới c u a dầm thép sẽ chịu nén trong vùng chịu m ò m en âm (quanh gối tru n g gian). Một số trư ờng hợp đặc biệt khi tải trọng thay đồi giữa các nhịp thì k hoảng ch ịu m ô men âm là khá lớn. Vì vậy, hiện tư ợ ng m ất ổn định cúa bàn cánh dưới rất dễ xảy ra, kéo theo hiện tượng oàn do xoắn ngang của dầm. Lúc này, dầm thép của tiết diện liên hợ p k h ông thề quay như m ột vật cứng quanh trọng lâm xoắn của n ó và g iữ chặt xới sàn bè tông. T rong quá trình kiểm tra, cần kể dến dộ cứng c hống xoắn ở khía cạnh n ó làm giảm chiều cao tính toán của dầm , ánh hương đến độ m ành dầm và kéo n e o là sức kháng oằn. M ặt khác, biến dạng ngang của bàn cánh dưới bao gồm m ột cạnu nử a sóng ớ mỗi phía của gối trung gian vì gối luôn dược g iữ chặl theo phươ ng rganíì. M ột nửa sóng có chiều dài lớn hưn chiều dái vùng m ô m cn âm và k hông có c.ạng hình sin thôrm thướng. B iến dạng n ean g lớn nhất nằm ớ vị trí cách gối tựa khoang 2 dên 3 lân chiều cao dầm . C ơ sơ lv thuyết cua hiện tượng oằn là k h á phức
tạp. Vì thế trong khuôn khố nội dung dược trình bày chi nêu m ột số vấn đ ề cần lưu ý trong tính toán đối với dầm liên hợp, đặc biệt với công trình nhà dân dụng. Trọng lượng bản thản ĩ Ị Vùng mô men âm irtnli 3-10. Vùng mô men có khá năng làm dám căn 3.5.2. K iếm tr a đ o n giản Dối với tiết diện loại 1 v à 2, độ m ành quy đối do oằn XlT được xác định theo: M p, (3 .2 0 ) ^•I.T MI trong đó: M cr - giá trị mô m en oằn giới hạn tại gối. M p) - g iá trị lấy từ biểu thức tính M p| Rd với hệ số an toàn bằng 1. Với tiết diện loại 3 và 4, độ m ảnh quy đồi được xác dịnh tương ứng vớ: sức kháng m ô m en ở giai doạn đàn hồi. G iá trị của mô m en giới hạn do oằn tính theo công thức: M h I - Xlt^ r (3.21) Với yRd là an toàn từng phần lấy theo E urocode 3 (yM|) - Ớ tiết diện loại 1 và 2: M Rd ■: M pi Rd ■Y / y R a - Ở tiết diện loại 3: - Ở tiết diện loại 4: H ệ số suy giảm do oằn X i.T được biểu diễn bởi: X lt ,< 1 + a LT ( ^ L l -0 ,2 ) + V r 2] Irong dó: 0C| I 0.21 - dối với thép cán nóng (đường cong dộ m ánh 'a ' iheo tiéu ciuần Hurocode 3); tt| 1 = 0,49 - với tiết diện tồ hợp hàn (đường cong độ m ánh 'c ' theo Itiéu ciuẩn E urocode 3). 94
IX’ tính toán m ô m en tới hạn do oằn M ,r . tiêu chuân K urocode 4 sư dụng lý thuyổl khung r ngược nhim g chi áp dụni; với những diều kiện nhat dinh. Ncu đầm không thoa m ãn các điều kiện này thì M a phái xác định từ LÚ C tài liệu dặc biệt hoặc phàn tích m ô phòng hay m ột cách chắc chan hơn là xác dịr.h m ô m en giới hạn oằn cua riêng dầm thóp. Khi độ m anh qu> đối do oan Ằ I nho lum 0,4 thì không cán phai kicm tra oằn cua .| dam . I ương tự. các trường h ạ p dưới dây dược thoa mãn cùng cho phép không kiêm tra oãn: - C hiều dài các nhịp lãn cận gần bằng nhau; - l ai trọng phân bố dều trôn các nhịp; - Có licn kết chịu cắt giữa ban cánh trên dầm thóp và sàn bẽ tông; - Có cấu kiện dỡ bàn sàn; - I.iên kct ngám theo phương ngang và bán gia cường bụng dối với dầm thép; - C hiều cao dam ihcp thỏa m ãn B áng 3-4. Báng 3-4. Chicu cao lởn nhất ha (mm) cua dầm thép nhằm chống oằn Loại dầm thcp S235 S275 S355 S420 hoặc S460 IPI-: 600 550 400 270 HL- 800 700 650 500 IPL dược bọc bê tông một phần 750 700 550 420 HH được bọc bè tông một phần 950 850 800 650 3.6. T H IẾ T KẼ LIÊN KÈT ĐÒI VỚI DẰM LIÊN Tực TIẺT DIỆN LOẠI 1 VÀ 2 T hiết kế liên kết đối với dầm liên hợp liên tục phức lạp hơn so với dầm giàn đơn do ánh hườ ng của m ô m en âm ở các gối trung gian. Các mật cắt tại gối là đối tượng cần phái kiểm tra bồ sung do sự giảm độ cứng chống uốn bới nứt trong bàn bê tông và vị trí trục trung hòa có xu hướng tiến lên phía trên cùa bụng. N hững nguyên nhân đó cùng với sự có m ặt cùa cốt thép trong bản bê tông có thổ làm thay dổi loại tiết diện dầm thép. Vì vậy việc sừ dụng phương pháp phân tích dẻo cũng sẽ bị giới hạn. Đối với dầm liên tục, sự phân phối lại m ô m en chi xét đến với các liên kết hoàn toàn. M ột số điểm lưu ý khi thiết kể liên kết dầm liên tục: - N gay củ khi dà có phân tích đàn hồi dầm liên tục. việc tính toán dẻo với liên kết cũng dược sử dụng nếu các tiết diện ớ biên dược xếp ít nhất là loại 2. N hững tiết diện này có kha năng hình ihành khớp déo m à khòng sợ bị phá hoại do điều kiện dộ mảnh; - T rong vùng chịu m ô m en âm. cẩn sư dụng liên kết chịu cắt hoàn toàn; - Trong vùng chịu m ô m en dương, có thè sử dụng liên kết m ột phẩn. 95
3.6.1. D ầm tiết d iện loại 1 G iá thiết với trư ờ ng hợp đơn gián nh ư trên H ình 3-11. Phư ơng pháp thiết kế có the áp dụng dối với cá liên kết m ột phần và liên kết hoàn toàn. Ở trạn g thái phá hoại, cơ cấu đéo xuát hiện đối với dầm tiết diện loại 1, m ô m en uốn đại giá irị tới hạn trong từng khớp dco đã hình thành: d ( I .- d ) trong dó: M¡,rcd) và M'u - m ô m en dẻo giới hạn dương và âm. M n h 3-11. Dầm liên tục chịu tài trọng lập trung. Bien đồ m ô men ử trạng thái p h á hoại G iá trị M (™ phụ thuộc vào sự phân bố cùa liên k ết chịu cắt. N ếu coi N (liu là số d) Hên kết dẻo phân bố đều suốt chiều dài nguy hiểm BC, ta có điều kiện cân bằng (H ình 3-11): V (BC) = N (BC)PRd = F 'rcd) + Fs (3.24) trong đó: V!(BC) - lực cắt theo phư ơ ng dọc trong cả chiều dài nguy hiểm ; pycd) - lực nén tro n g bản ờ phíá trên m ặt cắt B; Fs= A sfsk/ys Có thể suy ra từ phư ơ ng trình cân bằng trên giá trị F^rcđ) = N
l'ai trọng tới hạn cúa có the dược tinh toán như một hàm ua số liên kết N với nhịp sẽ xuất hiện cư cấu dco. Dối với liên két hoàn toàn, so liên kết NỊ'*1 * trên đoạn IK ' d ư ợ c xác định theo: I c' A 1 0 . 8 5 h . h 1', Ị t A J 4 ' min - - . ---------——L- 1 (3.27) N I’, l Y » Yt Ị Ỵ àÚ ị M • (reơ) Mo, Ra i © © A _p{ređ) . . dq © +V(BC) ♦ p(rea) . — • _ J ___________ lỉìn li 3-12. Đ iều kiện cân bằng cùa ban Q u an hệ giữa Q và N (H ình 3-13) lương tự như sự thay đổi của sứ c kháng m ô m en với m ức độ liên kết trong dầm gián đơn nghĩa là toàn bộ dưỡ ng cong k h ông thể sứ dụng. C ần phải dưa ra m ột giới hạn với mức dộ liên kết và dánh giá từ nhữ ng c ô n g thức áp dụng với dầm giàn đơn. N hững công thức này được xem x ét ờ khía c ạn h th ận trọng, ớ dó liên kết m ột phần chi gắn tới vùng chịu m ô m en dư ơ n g nghĩa là có ch iều dài bc hơn nhịp L. D ư ờng cong M (rcd*theo hàm N là dường cong lồi. Có thể xem x ét sử dụng u p h ư ơ n g pháp dơn gián đc biểu thị tái trọng Q theo hàm cùa m ức độ liên kết, c ủ a tái Irọng giới hạn riêng dam thép và tái trọng tới hạn Q„. T a cỏ: Q = Q ap, + ^ L ( Q „ - Q . 1pl ) (3.28) N h ư dù thấy, Q có Ihc dược tính toán bằng cách ấn định số liên kết cũng n h ư sự phân bò cùa liên kết. N gược lại. lừ giá trị () cho trước cùng có thổ xác định dược so liê n k ct. 97
Các tính toán Irình bày ở trên được Ihực hiện cho m ột trư ờng hợp đơn gián nhưng nguyên tắc dó có the áp dụng với các trường hợp phức tạp hơn. B iếu Ihức sư dụng đế tính toán tái trọng tới hạn sẽ thay đồi và định ng h ĩa về chiều dài nguy h iếm cũng không rõ ràng như Irường hợp đơn giản này. H ình 3-13. Quan hệ Q -N 3.6.2. D ầm tiế t d iện loại 2 Đối với dầm tiết diện loại 2, phương pháp phân tích đàn hồi có tính đến s ự phân phối lại m ô m en sẽ dược sử dụng. G iá trị m ô m en tới hạn không xuất hiện ở n hịp và vì thế cần thiết liên kết m ột phần. Đ ường cong Q theo hàm N sẽ không giống như ở dầm tiết diện loại 1 suy ra từ phân tích dẻo. T rong thực hành, có thế sứ dụng dường thẳng gần đúng A 'C ' theo xu hướng an toàn. M ức độ liên kết lúc này được biểu diễn bởi: — = —apl (3.29) N, Qu-Qapi trong dó: Qu và Qapi - được xác định bằng phân tích dàn hồi tồng quát. 3.7. T R Ạ N G T IIÁ I G IỚ I HẠ N s ử DỤNG Đ Ố I V Ớ I NỦvr BÊ T Ò N G Dối với dầm liên tục ờ trạng thái giới hạn sừ dụng, cần kiểm tra nứt bê tô n g cùng với kiếm tra độ võng và dao động. Việc kiểm tra nứt như đã biết cùng cần thiết đối với dầm gián dơn bới quá trình co ngót bê tông khiến những vết nứt vi m ô xuất hiện. Trong vùng chịu m ô m cn âm của dầm liên tục, vết nứt xuất hiện do bc tô n g chịu kéo. Vì thế cần phái bố trí dù cốt thép như dối với dầm giản dơn. Độ m ớ (bề ròng) vết nứt có thế dược hạn chế bằng cách tuân thú quy định về khoảng các h g iữ a các cốt ihcp. 98
0 B ang 3-5, khoáng cách lớn nhất giữa các cốt thcp phụ thuộc và ứng suấl trong cốt thép rr và độ m ở (chiều rộng) vét nứt cho phép w v l íng suất trong cốt thcp xác định lir phân tích đàn hồi với tồ hợp cúa hầu hối các tai trọng thường xuyên có xét tiến nút trong bẽ tông (phân tích tiến diện nứt) và sức kháng kéo của của bê tông g iữ a các vết nứt. 1 rừ khi dược tính toán bới m ộl phương pháp chinh xác hơn, ứng suất ơ 5dược c ộ n g thêm số gia A a s với ứng suất trong cốt thép Cĩs tính toán bang cách bỏ qua phần bê lõrm chịu kco. s ố gia A a s này kê đến phần bô tông chịu kéo nh ư sau: 0 4 r ... A ơs = (3 .3 0 ) tro n g dỏ: rcun - cường dộ chịu kco trung binh cua bc tòng; pS - 1 lệ cốt thép: I 1 Psi = A s / A u A tl - diện lích phần tham gia cùa bàn bê tông chịu kéo; A„ - diện lích tông cua cốt thép nam trong phạm vi A a ; utst - ti số giữ a A I/ A aIa với A và I lần lượt là diện tích và m ô m en quá tính cùa m ặt cắt liên hợp bó qua phần bè tông chịu kéo cũng n h u tôn. A a, Ia là diện tich và m ô m en quá tính của riêng tiết diện thép. Bảng 3-5. K h o ả n g cách lớn nhất giữa các cốt thcp ú ng suất Irong cốt thép ơs, (MPa) W = 0,4 mm k W|( = 0,3mm W |s= 0,2 mm 160 300 300 200 200 300 250 150 240 250 200 100 280 250 150 50 320 150 100 - 360 100 50 - 3.8. VÍ DỤ Á P DỤNG Xét dầm licn hợp thcp - bc tông cốt thép như hình vẽ:
Các thông số dầu vào: Chiều dài mồi nhịp: L = 7m K hoáng cách giữa các dâm chinh: B = lOm N hịp dầm sàn: Ldp = B =10m , khoảng cách giữa các dầm sàn: L 7 Bd = — = —= 3,5m. 2 2 Kích thước bán sàn liên hợp: ỉn g)10a100 © 0a100 1 hs = 100 h5, = 90 c? U-i» ' * ■ Ẩ ■ .m — - .» ■, • « •' » • ••■ • _* _ •!_ Ịc -~n T Chi nết cố! thép sàn I 651 I^ 85 ^I ^ 115 75 Chi liếl tôn - Dầu m ũ tôn vuông góc với dầm. - C hiều dày bán bê tông: hc = 75m m - C hiều cao m ũ tôn: hp = 55m m - K hoảng cách giữa các m ũ tôn: e0 = 200m m - C hiều rộng nhỏ nhất giữa các mũ: b| = 65m m - C hiều rộng lớn nhất giữa các mũ: b2 = 85mm 100
- C hiêu rộng Irung bình giữa các mũ: , _ b, + b , b0 = — - - = 75mm - C h icu dày tôn: tp = 1m m - X ác định bề rộng có hiệu cùa dầm: vùng 1 vùng 2 vùng 3 vung 2 vùng 1 M X * X © 0 0 © Các vùng khác nhau trẽn dầm liữn lục ■ KLhi chịu m ô m cn dươ ng cùa các nhịp biên (vùng l ): b'.(r ,x, = m in ^ B ;0 ,8 x — j = m in ^ l0 m ;0 ,8 x ^ — ^m j = min (10 m ;l,4 m ) = > b cn\cx.* = 1 - 4 m I K.hi chịu m ô m cn dươ ng cùa nhịp g iữ a (vùng 3): b !n ,X = m in ^ B ;0 ,7 x — j = m in ^ l0 m ;0 ,7 x — m j = m in (l0 m ;l,2 2 5 m ) 1 —— => b cir.c*i’ =1.22501 * K.hi chịu m ô m en âm (v ù n g 2): b jir U | = m in ^ B ;0 ,5 x — j = m in ^ l0 m ;0 ,5 x ^ -í-^ m j = min (10 m ;0,875m ) V = 0 ,8 7 5 m C ốt th ép dọc trong bàn sàn là các thanh ộ 1Oa 100 sứ dụng dể chịu m ô m en âm. Diều n à y tư ơ ng ứng có 8 thanh cốt thép trong vùng bề rộng có hiệu của gối trung gian c h ịu m ô m en âm. lô n g điện tích cốt thcp tro n g vùng bề rộng có hiệu: n x (1 0 )2 , A = 8 x — i — = 6 2 8 .32m nr 4 Hồ dày lớp bê tông báo vệ c s = 25m m suy ra khoáng cách g iữ a lớp thép dọc và mặt trên t ủ a dầm là h s = lOOmm. Cốt thép n gang trong bàn sàn là các thanh ộ]O a 100 làm việc th eo phư ơ n g vuông góc vói dâm . bao gôm ] 0 thanh trên 1m dài của dầm. 101
Tống diện tích cốt Ihcp ngang trên m ỗi m ét đài của bản sàn: nx(]0)2 , A = lO x — i _ z _ = 785,4mm 4 K hoáng cách giữa lớp cốt thép này với m ặt trên của dầm thép là: hs, = 90m m Các đặc trưng của thép hình IPE360: ha = 360m m ; bf = 170m m; tw = 8m m ; t|-= 12,7mm ; r = 18mm; d„ = 3 3 4 ,6m m . Các kích thước của thép hình IP E ĩótì Diện tích của thép hình: A a = 7 ,2 7 3 x l(T 3m 2 Diện tích phần thép hình chịu cắt: A v = A a - 2 b ft f + ( t w + 2 r ) t r A v = 7 ,2 7 3 x l0 ~ 3 - 2 x 0 ,1 7 x 0 ,0 1 27 + ( 0,008 + 2 x 0 ,0 1 8 ) x 0,0127 A v = 3 ,5 1 4 x l0 _3m 2 M ô men quán tính của m ặt cắt thép hinh th eo trục khỏe (trục y): L v = 1,627 X 10“4m 4 M ô m en quán tính của m ặt cắl thép hình th eo trục y ế u (trục z): Ia / = 1,0 4 3 x 1 0 5m 4 Mô mcn quán tính chống xoan cua m ặt cắt thép hình: Ial = 3 ,7 4 x 1 0 7m 4 102