Sàn liên hợp

SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP 3 dạng ứng xử: Tương tác hoàn toàn: • Không có trượt tổng thể tại mặt tiếp xúc thép-BT • Phá hoại: giòn / dẻo load P P u Tương tác không hoàn toàn: • Tồn tại

KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG

Chương 3

SÀN LIÊN HỢP

I SÀN LIÊN HỢP

II YÊU CẦU CẤU TẠO

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

IV TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN, TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG

I SÀN LIÊN HỢP

• Phương pháp xây dựng nhanh, đơn giản

• Sàn công tác an toàn bảo vệ công nhân bên dưới

• Nhẹ hơn so với sàn truyền thống

khi đổ bê tông

• Cốt thép chịu kéo khi bản

sàn đưa vào sử dụng

Khi BT đông cứng

 ứng xử như một cấu kiện liên hợp thép-BT

• Chiều dày sàn liên hợp h ≥ 80 mm

• Chiều dày phần BT trên sườn

hc ≥ 40 mm

• Cốt liệu ≤ min(0,4hc; bo/3; 31,5mm)

• Gối tựa có bề rộng 70÷100 mm

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

2 Cốt thép trong sàn

• Phân phối tải

• Cốt thép lớp trên chịu mômen âm

• Khống chế nứt do co ngót BT

Lưới cốt thép đặt phía trên

sườn tấm tôn thép

giữa tấm tôn và BT tiếp xúc

như nhau  tương tác hoàn

toàn

• Tồn tại sự trượt dọc tương

đối  tương tác không

hoàn toàn

load P

P u

L

L =s L4 L =L

4 s b

h t

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

3 dạng ứng xử:

Tương tác hoàn toàn:

• Không có trượt tổng thể tại

mặt tiếp xúc thép-BT

• Phá hoại: giòn / dẻo

load P

P u

Tương tác không hoàn toàn:

• Tồn tại nhưng có giới hạn trượt tổng thể tại mặt tiếp xúc

• Không hoàn toàn truyền lực cắt dọc

• Phá hoại: giòn / dẻo

4 Độ cứng sàn liên hợp

 Độ dốc của phần đầu đường cong P-δ

 Tương tác hoàn toàn cho độ cứng lớn nhất

 3 loại liên kết giữa thép và BT:

1 Liên kết lý-hóa: yếu nhưng luôn tồn tại cho tất cả các loại tấm tôn thép

2 Liên kết ma sát: phát triển ngay khi xuất hiện trượt

3 Liên kết neo cơ học:

+ tác động sau lần trượt đầu + phụ thuộc dạng mặt tiếp xúc giữa thép-BT

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

load P

P u

giữa thép và BT là liên kết lý-hóa

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

4 Độ cứng sàn liên hợp

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

5 Các dạng phá hoại sàn liện hợp:

• Dạng I: phá hoại do mômen giữa nhịp lớn hơn M pl.Rd

 Sàn nhịp lớn, bậc liên kết cao giữa thép-BT

II

Shear span L s

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

5 Các dạng phá hoại sàn liện hợp:

• Dạng II: phá hoại do trượt dọc

 Đạt khả năng chịu lực giới hạn liên kết thép-BT

 Phá hoại dọc theo chiều dài trượt Ls

II

Shear span L s

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

5 Các dạng phá hoại sàn liện hợp:

• Dạng III: phá hoại do trượt ngang tại gối tựa do lực cắt

 Sàn nhịp bé, dày, chịu tải lớn

II

Shear span L s

III SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

6 Phá hoại giòn / dẻo

• Giảm ứng xử giòn bằng biện

pháp cơ học: tạo gờ, tạo lỗ, …

Load P

deflection δ Brittle behaviour Ductile behaviour

IV TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,

TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG

Điều kiện thiết kế

• Kho chứa tạm (nếu có)

• Tăng bề dày BT bù vào

độ võng

IV TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,

TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG

Hệ số vượt tải cho các trường hợp tổ hợp tải trọng theo ULS

Tổ hợp Tĩnh tải Hoạt tải Gió

Tĩnh tải + Hoạt tải 1,35 1,5

Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió 1,35 1,35 1,35

Hệ số vượt tải cho các trường hợp tổ hợp tải trọng theo SLS

Tổ hợp Tĩnh tải Hoạt tải Gió

Tĩnh tải + Hoạt tải 1 1

Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió 1 0,9 0,9

IV TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,

TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG

 Độ trượt ở đầu nhịp

• Nhịp biên: độ trượt ở đầu nhịp ảnh hưởng đến độ võng

• Ứng xử của sàn liên hợp làm việc nửa dẻo:

- Sự trượt và phá hoại có thể trùng nhau

- Độ trượt làm tăng độ võng

• Kể đến sự trượt ở đầu nhịp nếu nó > 0,5mm

• PP đơn giản hóa: sàn liên tục tính như sàn kê đơn giản

 A s chống nứt > 0,2% A c trên sóng tôn khi không có thanh chống

 A s chống nứt > 0,4% A c khi có thanh chống

V XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

1 Tấm tôn thép sử dụng như cốp pha khi thi công

• Tấm tôn là cấu kiện thành mỏng

 mất ổn định cục bộ trong giai đoạn làm việc đàn hồi

 dùng phương pháp phân tích đàn hồi

• Mômen quán tính là hằng số

- được tính với toàn bộ bề ngang tấm tôn

 dùng phân tích tổng thể

V XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

2 Sàn làm việc liên hợp

• Phân tích đàn hồi tuyến tính:

- không phân bố lại mômen ở gối trung gian nếu kể ảnh hưởng vết nứt

- có phân bố lại mômen ở gối trung gian (tối đa 30%) không kể ảnh hưởng vết nứt

• Phân tích cứng-dẻo: mặt cắt xuất hiện khớp dẻo phải đủ khả năng xoay

• Phân tích đàn-dẻo: kể đến đặc tính phi tuyến của vật liệu

V XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

• Phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính: ULS và SLS

• Phương pháp phân tích dẻo: ULS

• Thiết kế sàn liên tục như sàn bản kê đơn giản

 bố trí cốt thép tại các gối trung gian

2

R = Sd− red +

V XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

b/ Chiều rộng hữu ích của sàn với tải tập trung và tuyến tính

• Tải phân bố đều: chiều rộng hữu ích = chiều rộng sàn

• Tải tập trung hoặc phân bố song song nhịp sàn  phân bố trên

bề rộng bm = bp + 2(hc+hf)

V XÁC ĐỊNH NỘI LỰC

• Phân bố trên chiều rộng ảnh hưởng

 đặt cốt thép ngang bảo đảm sự phân bố

• Tải tác động < (7,5 kN; 5,0 kN/m²)

 bố trí: A cốt thép ngang > 0,2%.A BT trên sườn tôn

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

1 Kiểm tra tấm tôn thép khi thi công

a/ Theo ULS

• Tải trọng khi thi công: tải nguy hiểm

• Tôn thép: cấu kiện thành mỏng

 ổn định tiết diện chịu nén

 tiết diện hiệu quả

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

• Hệ số giảm bề rộng khi

Độ mảnh của thành mỏng dưới tác dụng của σcom

Độ mảnh cho phép ứng với giới hạn đàn hồi f y

σcom = σcγa , σc - ứng suất nén hiệu quả trên tiết diện hiệu quả

1 6

, 0

18 , 0

1 22

pd

λ

λ λ

λ ρ

673 ,

Ek t

bp y

pu = 1 , 052

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

• Chi tiết sườn cứng

+ Chia thành mỏng thành nhiều phần+ Điều kiện độ cứng

Is - mômen quán tính sườn cứng

As - diện tích hiệu quả sườn cứng

bp - bề rộng lớn nhất của 2 thành mỏng 2 bên sườn

• Mômen giới hạn tính toán:

3 2

f A

Rd

W f

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

1 Kiểm tra tấm tôn thép khi thi công

(3 gối)

k = 0,52 : 3 nhịp bằng nhau

k = 0,49 : 4 nhịp bằng nhau

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

2 Kiểm tra tiết diện sàn làm việc liên hợp

a/ Theo ULS

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

• Dưới tác dụng của mômen lớn nhất, phá hoại xảy ra khi:

 Tấm tôn bị chảy dẻo hoặc BT đạt giới hạn chịu nén

 Hệ có liên kết chắc chắn giữa thép-BT hoặc hệ nhịp lớn

• Ứng xử vật liệu xem như cứng dẻo

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

• Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng mômen dương,

có 2 trường hợp:

 Trục trung hòa dẻo (plastic neutral axis – PNA) nằm trong phần BT trên sườn tôn

 phá hoại theo khả năng chịu lực của tôn

 PNA nằm trong sườn tôn

 phá hoại theo khả năng chịu lực của BT

• Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng mômen âm

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

PNA nằm trên sườn tôn

• Bỏ qua khả năng chịu kéo của BT

c ck ap

yp pe

f A x

γ

γ

85 , 0

(

.

x d

f A

z N

ap

yp pe

p Rd

γ

ap

yp pe

p

f A

cf

f bx

N

γ

85 ,

f yp

γap

centroidal axis of profiled steel sheeting

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

PNA nằm trong sườn tôn

• Bỏ qua phần BT chịu kéo và phần BT nằm trong sườn tôn

z Np

Rd

ps N z M

yp p

cf p

p c

N e

e e

h h

z

γ

− +

−

−

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

)(

,

ap

yp p

cf

pa pr

f A

N M

0

Tests envelope curve

Na

A p fyp

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

Khả năng chịu lực của tiết diện trong vùng mômen âm

• BT phía trên sườn và tôn thép không tham gia chịu lực

X pl Ns

s ys

c c

f x

s

ys s

b

f A x

γ

γ

85 , 0

=

z

f

A M

s

ys

s Rd

ph. = γ

c

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

 Kiểm tra liên kết trong sàn (dạng phá hoại II)

• Đánh giá khả năng chịu lực trung bình dưới tác dụng của lực cắt τu dọc theo chiều dài cắt Ls,τu phụ thuộc loại tôn

 Phương pháp nửa thực nghiệm – Phương pháp m-k

- Sử dụng lực cắt ngang Vt để tính thay cho lực cắt dọc trên chiều dài Ls III I

II

0

( N / mm )2

t p

đến gối tựa gần nhất

VS s

p p

Rd

bL

A m bd

V

γ

1 ) (

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

Phương pháp m-k

Phụ thuộc vào nhịp của sàn, 3 dạng phá hoại

Gia tăng khả năng chịu lực cắt dọc bằng neo ở đầu sàn (đinh tán, biến dạng cục bộ tấm tôn đầu sàn, …)

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

 Kiểm tra khả năng chịu lực cắt ngang

(dạng phá hoại III)

• Xảy ra khi tấm tôn có hệ gờ khá hoàn chỉnh

• Lực cắt ngang gây nứt BT 1 góc 45o

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

nhất đối với sườn đóng)

Rd p

o Rd

1 6

1

1 = ( , − d p ) ≥

k

ρ +

2 ,

k

020,/ <

=

ρ A p b o d p

bo

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

Kiểm tra khả năng chịu chọc thủng của sàn

p Rd

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

2 Kiểm tra tiết diện sàn làm việc liên hợp

b/ Theo SLS

Kiểm tra độ võng: dùng phương pháp phân tích đàn hồi

Compression zone E.N.A.

Steel sheeting centroid axis

Steel sheeting centroid axis

p c

p p

c c c

n

x bx n

bx

I = + + − 2 +

2 3

2

) (

) (

'

3 2

cm

a cm

a

E E

E E

E n

p

p p

c

nA

bd b

nA x

VI KIỂM TRA TIẾT DIỆN

Compression zone E.N.A.

Steel sheeting centroid axis

Steel sheeting centroid axis

p u

p p

p u

t

p m p

m

c u

c c

n

h

b n

h

b n

h x

bh n

bh

3

2 3

) (

) 2 (

12

.

) 2

( 12

A

z A x

VII HỆ DẦM SÀN LIÊN HỢP

• Xem giáo trình

• Hình 3.23, 3.24, 3.25, 3.26