Slide kết cấu liên hợp chuong 1va 2

KÕt cÊu liªn hîp thÐp - bª t«ng

dïng trong nhµ cao tÇng

Hà Nội, 2012

 Chương I: Tổng quan về kết cấu liên hợp Thép - Bê tông

 Chương II: Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp

 Chương III: Sàn liên hợp

 Chương IV: Dầm liên hợp

 Chương V: Cột liên hợp

 Chương VI: Ứng dụng kết cấu liên hợp trong nhà cao tầng

2

ThÐp b¶n

4

5

4

1 Giới thiệu về kết cấu liên hợp

 Hệ thống tiêu chuẩn kết cấu liên hợp

- Tiêu chuẩn Mỹ AASHTO

- Tiêu chuẩn Đức DIN

- Tiêu chuẩn Anh BIST

- Tiêu chuẩn Châu Âu EC4

5

1 Giới thiệu về kết cấu liên hợp

 Tiêu chuẩn Châu Âu EC4 gồm có 9 tập theo số thứ tự như sau:

- Eurocode 1: Cơ sở tính toán và các tác động lên công trình;

- Eurocode 2: Kết cấu bê tông cốt thép;

- Eurocode 3: Kết cấu thép;

- Eurocode 4: Kết cấu liên hợp Thép – Bê tông;

- Eurocode 5: Kết cấu Gỗ;

- Eurocode 6: Kết cấu gạch đá;

- Eurocode 7: Tính toán địa chất công trình;

- Eurocode 8: Tính toán kết cấu công trình chịu động đất;

- Eurocode 9: Tính toán kết cấu bằng hợp kim nhôm;

5

2 Ưu điểm của kết cấu liên hợp

 Tăng khả năng chịu lực của vật liệu (do thép chịu lực là chính) làm giảm kích thước của các cấu kiện, kết cấu thanh mảnh hơn so với kết cấu bêtông cốt

thép thông thường, làm tăng không gian sử dụng và hiệu quả kiến trúc tăng;

 Tăng khả năng chống ăn mòn của thép;

 Tăng khả năng chịu lửa;

 Tăng độ cứng của kết cấu;

 Phù hợp khi chịu tải trọng động đất;

 Có thể tạo kết cấu ứng lực trước, tăng hiệu quả sử dụng vật liệu;

 Có thể áp dụng phương pháp thi công hiện đại (ván khuôn trượt, lắp ghép ), tăng tốc độ thi công;

 Đạt hiệu quả kinh tế cao;

9

2 Ưu điểm của kết cấu liên hợp

10

2 Ưu điểm của kết cấu liên hợp

11

3 Nhược điểm của kết cấu liên hợp

 Các ưu điểm kể trên chỉ phát huy với công trình cao tầng, chưa phù hợp với công trình có quy mô nhỏ

 Trong điều kiện Việt Nam, đây là loại hình kết cấu mới nên sẽ gặp nhiều khó khăn trong giai đoạn ứng dụng ban đầu

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1 Bê tông

1.1 Theo TCXD 356:2005 (mẫu thử lập phương)

 Giá trị cường độ trung bình Rm = (Ri /n) (áp dụng khi có n mẫu thử)

 Giá trị cường độ đặc trưng Rch = Rm(1- S.)

Trong đó:  là hệ số biến động cường độ các mẫu thử,  = 0.135;

S là hệ số lấy phụ thuộc vào xác suất bảo đảm Với xác suất bảo đảm 95% thì S=1,64

 Giá trị cường độ tiêu chuẩn về nén Rbn = KC Rch =(0.7 – 0.8).Rch

 Giá trị cường độ tính toán về nén Rb = (bi Rbn )/bc

Trong đó: bc là hệ số độ tin cậy của bê tông khi chịu nén lấy theo bảng 2.3

trang 30 sách KCLH

bi là hệ số điều kiiện làm việc của bê tông Tra bảng 2.7 trang 34 sách

KCLH

21

1.1 Theo TCVN 356:2005 (mẫu thử lập phương)

22

1.1 Theo TCVN 356:2005 (mẫu thử lập phương)

23

24

25

Rbn Cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bêtông khi tính theo trạng thái giới hạn 2

Rb Cường độ chịu nén tính toán của bêtông khi tính theo trạng thái giới hạn 1

Rbtn Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bêtông khi tính theo trạng thái giới hạn 2

Rbt Cường độ chịu kéo tính toán của bêtông khi tính theo trạng thái giới hạn 1

Eb Modun đàn hồi

1 Bê tông

1.1 Theo TCVN 356:2005 (mẫu thử lập phương)

 Tương quan giữa mác M và cấp độ bền B của cùng một loại bê tông được thể hiện bằng biểu thức sau:

B = 0,1 (1- S.).MTrong đó: M là mác bê tông lấy bằng cường độ trung bình của mẫu thử chuẩn,

1.1 Theo TCVN 356:2005 (mẫu thử lập phương)

28

fcm Cường độ chịu nén trung bình của mẫu trụ ở 28 ngày tuổi

fck Cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu hình trụ ở 28 ngày tuổi

fctm Cường độ chịu kéo trung bình của mẫu trụ ở 28 ngày tuổi

Fctk,0.05 Cường độ chịu kéo đặc trưng của mẫu hình trụ ở 28 ngày tuổi

Ecm Môđun đàn hồi cát tuyến có kể đến ảnh hưởng của tác động ngắn hạn

Các đặc trưng cơ học của bê tông theo EC4

fcm - cường độ trung bình chịu nén đối vói mẫu trụ của bê tông ở tuổi 28 ngày;

cc(t) - hệ số phụ thuộc tuổi t của bê tông;

t - tuổi của bê tông tính theo ngày;

s - hệ sô phụ thuộc loại xi măng sử dụng, s = 0,2 - 0,38; 30

281

exp

t

s t

cc



1.2 Theo EC (mẫu thử hình trụ)

 Cường độ tính toán chịu nén: fcd = cc.fck/c

Trong đó:

-cc là hệ số kể đến tác động lâu dài đến sức bền nén và các tác động bất lợi

của các tải trọng tác dụng; giá trị cc =0,8 – 1,0 thường dùng cc =1

- c là hệ số điều kiện làm việc của bê tông lấy theo bảng 2.2 trang 27 sách

KCLH;

- fck là cường độ chịu nén đặc trưng của bê tông mẫu trụ ở 28 ngày tuổi, tra

bảng 2.1 trang 25 KCLH;

31

-ct là hệ số kể đến tác động lâu dài đến sức bền kéo và các tác động bất lợi

của các tải trọng tác dụng; giá trị thường dùng ct =1;

- fctk,0.05 là cường độ chịu kéo đặc trưng của mẫu trụ ở 28 ngày tuổi, tra bảng 2.1 trang 25 sách KCLH;

32

1.2 Theo EC

 Mô đun đàn hồi:

- Hệ số tương đương thép - bê tông:

n = Ea/Ecm (n = 6)Trong đó: Ea Môđun đàn hồi của thép kết cấu Ea=210 kN/mm2;

Ecm Môđun đàn hồi cát tuyến của bê tông lấy bảng 2.1

- Khi xét đến hiện tượng mỏi của bê tông dưới tác dụng của tải trọng dài hạn

n’ = 3n

- Hệ số trung gian dùng chung cho cả tải trọng dài hạn và ngắn hạn để đơn

giản hóa trong việc phân tích

33

1 Bê tông

1.3 So sánh giữa 2 tiêu chuẩn TCVN và EC

 Chuyển đổi các giá trị của mẫu hình trụ (EC) về mẫu lập phương (TCVN)

1 Bê tông

1.3 So sánh giữa 2 tiêu chuẩn TCVN và EC

 Khi thiết kế kết cấu liên hợp thép bê tông theo Tiêu chuẩn Eurocode 4

có thể lấy các mác bê tông theo TCXDVN tương đương với lớp độ bền của bê tông theo Eurocode 4 rồi sử dụng lý thuyết thiết kế theo

Eurocode 4

 Cần lưu ý rằng theo qui định của Eurocode 4 thì để chế tạo kết cấu liên hợp

thép-bê tông chỉ được dùng thép-bê tông có Mác 350 (B27,5) trở lên theo TCXDVN.

35

2.1 Thép thanh theo Eurocode 4

 Tiêu chuẩn Châu Âu EN 10080-3 đã đưa ra ba mác thép dùng cho kết cấu liên hợp: S220; S400 và S500, các con số ở ký hiệu chỉ giới hạn đàn hồi của từng loại fsk (N/ mm2)

 Mác S220 là thép tròn trơn cán nóng, các mác S400 và S500 là thép thanh và tròn có gai ( kể cả lưới thép hàn) cho tính ma sát lớn

 Môđun đàn hồi Es của cốt thép thanh giao động từ 190 đến 200 kN/ mm2 Để đơn giản tính toán, trong kết cấu liên hợp cho phép lấy giá trị của

Es = Ea = 210 kN/ mm2 của thép kết cấu

36

2.2 Thép thanh theo TCXDVN 356:2005

 TCXDVN qui định dùng thép thanh cho kết cấu bê tông cốt thép nêu ở

bảng 2.11, ký hiệu cường độ chịu kéo tiêu chuẩn Rsn và cường độ chịu

kéo tính toán khi tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai Rs,ser.

37

2.3 Thép kết cấu theo Eurocode 4

 Trong tiêu chuẩn ENV 1994 - 1-1 Eurocode 4 trình bầy cách tính toán các kết cấu liên hợp được sản xuất từ thép mác thông thường S235, S275 và S355

(các con số chỉ giới hạn chảy N/mm2), xác định trong Tiêu chuẩn EN 10025 và

EN 10113

 Để có các giá trị tiêu chuẩn của giới hạn đàn hồi fy và sức bền kéo đứt fu của các cấu kiện bằng thép cán nóng phụ thuộc vào chiều dầy, đã thành lập các bảng tra

38

2 Cốt thép

40

Thép thanh S220/S400, S500 CI/CII, CIII, CIV

AI/AII, AIII, AIVThép Kết cấu S235, S275, S355 CT34, CT38, CT42, CT52