Thuyết Minh Tính Toán Dầm Sàn Kết Cấu Liên Hợp Thép - Bê Tông.pdf

NATIONAL UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING TECHNOLOGY DEVELOPMENT AND INVESTMENT JOINT STOCK COMPANY 1 THUYẾT MINH TÍNH TOÁN Hạng Mục Dầm Sàn Liên Hợp Tên dự án Eurowindow Nghệ An Địa Điểm Thành Phố Vin[.]

Trang 1

NATIONAL UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING TECHNOLOGY DEVELOPMENT AND INVESTMENT JOINT STOCK COMPANY

Trang 2

2

I TIÊU CHUẨN & TÀI LIỆU TÍNH TOÁN

- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam 1997

- TCXDVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXDVN 356: 2005 Kết cấu Bê tông và Bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXDVN 45 : 78 Nền nhà và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế

- TCXDVN 198 - 1997 Nhà cao tầng - Hướng dẫn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối

- EN 1993 Eurocode 3: Thiết kế kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế

- Đặc biệt các công thức tính toán, kiểm tra được tuân thủ theo tiêu chuẩn EN

1994 Eurocode 4: Thiết kế kết cấu bê tông và thép liên hợp - Tiêu chuẩn thiết

Thép thanh trong sàn AII (D ≤ 10mm); AIII (D>10mm)

3 Thép bản và thép hình

- Tôn Deck:

+ Chiều dày tôn: 1.2mm ±0.01mm

+ Chiều dày tính toán: 1.15mm

+ Cường độ giới hạn chảy fy= 300 Mpa

+ Kích thước hình học được mô tả như hình vẽ với sai số ±5mm

Trang 3

- Sơ đồ kết cấu là sơ đồ hỗn hợp kết hợp giữa khung, vách, lõi cùng chịu lực Cột vách sàn cùng tham gia chịu lực theo phương đứng, còn tải trọng theo phương ngang là do Cột, vách, lõi cùng chịu

- Dầm Ubeam và sàn tôn Deck được tính toán theo hai giai đoạn

+ Giai đoạn thi công: dầm Ubeam và tấm tôn Deck được coi như cốp pha chịu lực, chịu tải trọng thi công và bê tông ướt, làm việc như kết cấu thép thuần túy + Giai đoạn khai thác: dầm Ubeam và sàn Deck làm việc liên hợp với phần bê tông sàn thông qua các neo liên kết, tuân thủ Eurocode 4

IV MÔ TẢ CẤU KIỆN (Dầm Ubeam và Sàn Deck điển hình)

- Áp dụng đồng thời Dầm Ubeam và Sàn Deck giúp tận dụng triệt để ưu điểm của kết cấu liên hợp làm việc hai giai đoạn Việc ứng dụng này sẽ giúp giảm chi phí cốp pha, và rút ngăn tiến độ dự án

- Mô hình tổng thể áp dụng giaỉ pháp Dầm Ubeam và Sàn Deck cho dự án Tòa nhà văn phòng – số 2 Tôn Thất Tùng được mô tả như hình vẽ:

Trang 4

4

Trang 5

5

Trang 6

6

V KIỂM TRA CÁC CẤU KIỆN ĐÃ CHỌN

1 Tải trọng tác dụng

1.1 Tĩnh tải

- Phòng ngủ,thương mại phòng khách, bếp ăn:

Tĩnh tải phân bố đều trên sàn

Hệ

số

Tải trọng tính toán

BD230

Hệ

số

Trang 7

- Hành lang, ban công:

Tĩnh tải phân bố đều trên sàn

Hệ

số

SD120

Hệ

số

Trang 8

Trang 9

Trang 10

Hệ

số

Tải trọng tiêu chuẩn

Hệ

số

- Kết quả tính toán được thể hiện cụ thể trong phần phụ lục tính toán kèm theo

- Tính toán cho ô sàn điển hình có kích thước lớn nhất của tầng điển hình

- Với mỗi loại tiết diện dầm, ta tính toán cho một trường hợp nguy hiểm nhất

(nhịp và diện chịu tải lớn nhất) cho tầng điển hình, các trường hợp còn lại tính toán tương tự

VI Phụ Lục

Trang 11

TÍNH TOÁN SÀN LIÊN HỢP THEO EUROCODE 4

Công trình : Tòa tháp EUROWINDOW - TP Vinh - Nghệ An

Hệ số an toàn (Chương 4 - GT Kết cấu liên hợp Thép - Bêtông)

- Diện tích hữu hiệu:

- Khoảng cách từ trọng tâm tới mặt dưới:

- Mômen quán tính đàn hồi:

- Mômen chống uốn dương tới hạn:

- Đặc trưng của sàn:

+ Chiều dày hs =

2 Vật liệu

+ Chiều dày lớp bê tông ho =

Đặc trưng của tấm tôn trên 1m chiều rộng:

1 Tiết diện

- Đặc trưng tôn sóng:

+ Chiều cao hp =

+ Chiều dày thô:

+ Chiều dày tinh t =

(Đã trừ đi lớp mạ kẽm dày 0,025mm mỗi bên)

+ Giới hạn đàn hồi fyp = fy =

+ Số sóng tôn /1m dài:

+ Chiều dài tấm tôn:

Sàn căn hộ - tầng điển hình

Trang 12

- Vật liệu: Bêtông: gc = 1.5 Tấm tôn: gap = 1.1

(Bỏ qua trọng lượng tấm tôn trong nhịp không được chất tải)

- Trường hợp 1a: trạng thái giới hạn về cường độ (ULS)

G x gG + S1 x gQ =

S2 x gQ =

0,096L2Sp1 +0.092L2Sp2

-0,123L2Sp1 - 0,059L2Sp2

- Tải trọng trong quá trình thi công phân bố đều:

- Tải trọng trong quá trình thi công trên diện tích 3x3m:

Phân tích tổng thể, tính toán nội lực:

- Chiều rộng dầm: bdp =

- Nhịp tính toán: L =

* Trường hợp 1: Mômen uốn trong bản lớn nhất:

- Cắt 1 dải bản có bề rộng b = 1m và tiến hành tính toán cho dải này

Tải trọng tác dụng lên tôn:

- Trọng lượng bản thân của bản:

+ Tôn định hình: Gap =

+ Trọng lượng bản thân của vữa bê tông:

=> Tổng trọng lượng bản thân của bản:

Cốt liệu: (Chương 3 - GT Kết cấu liên hợp Thép - Bêtông)

- Giá trị cực tiểu:

3 TÍNH TOÁN SÀN LIÊN HỢP TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG

Trang 13

- Diện tích tiết diện tôn hình trên 1m chiều dài:

- Mômen tĩnh nguyên so với mặt dưới S0:

- Trọng tâm so với mặt dưới ZG:

- Mômen quán tính nguyên so với mặt dưới I0:

- Mômen quán tính nguyên đối với trọng tâm:

Tính toán tiết diện hiệu quả đối với trạng thái giới hạn biến dạng.

IG = I0 - ApZ2G =

0,626LSp1 + 0,475LSp2

Tính toán mômen quán tính nguyên của tiết diện

- Khi tính, bỏ qua phần gân nổi không liên tục

* Tính toán trọng tâm G so với mặt trong của tôn định hình

Trang 14

- Giả sử toàn bộ sườn phía dưới là hiệu quả:

=> Tiết diện hoàn toàn hiệu quả.

- Giả sử toàn bộ sườn phía trên là hiệu quả:

=>Cần tính toán tiết diện hiệu quả

Trang 15

G = 262.72 daN/m2;

46.11 mm; Với L= 8300 mm;

6168939 mm4

/mL/250 = 33.20 mm;

Kiểm tra tấm tôn theo trạng thái giới hạn về biến dạng

- Việc tính toán độ võng phải xét đến hiệu ứng võng (võng trước) Tải trọng duy nhất được đưa vào tính toán là tải trọng bản thân: gG = 1;

Trang 16

Kết quả nội lực và phản lực sau khi phân bố lại mômen gối:

1.1 Kiểm tra khả năng chịu uốn của sàn liên hợp, dạng phá hoại I

- Mômen giảm yếu M

Trang 17

Điều kiện thỏa mãn.

- Cánh tay đòn của nội lực:

z =hs - a - x/2 =

- Mômen bền âm cực hạn:

- Kiểm tra lại:

- Hợp lực trong bê tông:

Nc = xbc0,85fck/gc

bc - bề rộng trung bình phần bê tông trong sườn bc =

- Hợp lực trong cốt thép:

Ns = Asfsk/gs

Cân bằng lực theo phương ngang, ta có: Ns = Nc

- Kiểm tra lại:

Điều kiện bền thỏa mãn.

b) Mômen cực hạn gối tựa trung gian

- Giả thiết chỉ bê tông chịu nén Trục cốt thép nằm cách mép trên của sàn:

- Tiết diện thép:

- Trục trung hòa dẻo tính toán nằm phía trên tấm tôn

- Khoảng cách từ trọng tâm tấm tôn đến mặt dưới:

Trang 18

- Tiết diện không nứt:

(Với k f = 0,41 là hệ số siêu tĩnh cho 2 nhịp)

(Chương III_GT Kết cấu liên hợp Thép - Bêtông)

Tính toán độ võng và kiểm tra theo SLS

- Tải trọng dài hạn sau khi xây dựng: G2 =

dG2 = kf.5G2L4/(386EIm) = 0,0053G2L4/(EIm)

Tại các gối tựa biên:

Điều kiện được thỏa mãn.

tRd = 0,25fckt/gc: Cường độ chịu cắt

kv = 1,6 - dp(m)  1 =

r = Ap/b0dp < 0,2 (Ap là diện tích hữu hiệu của tấm tôn chịu kéo)

+ Trên các gối tựa trung gian: Ap =+ Trên nhịp và trên gối tựa 2 đầu mút: Ap =

1.2 Kiểm tra liên kết trong sàn, dạng phá hoại II

- Với loại tôn sử dụng, ta có:

Tính toán độ bền chịu cắt theo phương đứng:

Trang 19

Điều kiện thỏa mãn.

Vậy môđun quán tính trung bình:

3

12𝑛 + 𝑏ℎ𝑐 𝑥𝑢 −

ℎ𝑐2 2

𝑛 + 𝑏0 ℎ𝑝3

12𝑛 + 𝑏0 ℎ𝑝

𝑛 (ht - xu - ℎ𝑝

Trang 20

TÍNH TOÁN DẦM UBEAM U20x30

Tòa tháp EUROWINDOW - TP Vinh - Nghệ An

TÍNH TOÁN KIỂM TRA UBEAM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ CƯỜNG ĐỘ ULS

Cốt thép trong bản bêtông:

Đặc trưng của Ubeam

Xác định nội lực tác dụng:

- Mômen dương

Trang 21

Dầm chịu mô men dương

- Sức bền dẻo của thép hình khi chịu kéo Fa: 1483500 N

- Sức bền dẻo của bê tông sàn khi chịu nén Fc1: 793333.3333 N

- Sức bền dẻo bê tông trong khoảng hp Fc2: 387600 N

- Sức bền dẻo của cánh thép hình: 138000 N

- Hiệu số Fa-Fc1-Fc2: 302566.6667 N

=> Trục trung hòa đi qua bản bụng dầm

- Giả sử trục trung hòa cách mép dưới cánh dầm 1 đoạn z:

- Ta có:

+ Sức bền dẻo của bê tông từ mép U đến P.N.A Fc3: 16573.4 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép trên U đến P.N.A Fa1: 147303.31 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép dưới U đến P.N.A Fa2: 1336196.69 N

- Lấy mô men với trọng tâm vùng bê tông chịu nén ta có:

Ẩn dòng này Mô men bền dẻo M+

pl,Rd: 40069.25494 daNm > M+sd,red

=> Điều kiện thỏa mãn

Dầm chịu mô men âm

- Sức bền dẻo của cốt thép Fs: 665881.0 N

- Hiệu số Fa - Fs: 817619.0 N

=> Trục trung hòa đi qua bụng dầm

- Ta có:

+ Sức bền dẻo của bê tông từ mép trong U đến P.N.A Fc: 347113.5 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép trên U đến P.N.A Fa1: 582366.2 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép dưới U đến P.N.A Fa2: 901133.8 N

- Lấy mô men với trọng tâm cốt thép ta được:

Mô men bền dẻo 39662.2 daNm > M-sd

Trang 22

- Tại gối tựa trung gian lực cắt Vsd = 30130.2 daN

- Sức bền dẻo chịu cắt Vpl,Rd = 58759.8 daN > Vsd

- Diện tích bê tông Acs = 117200 mm2;

- Chiều dày sàn tương đương htd: 83.71428571 mm

- Trục trung hòa đàn hồi A.N.E qua tung độ y = 236.79 mm

- Mô men quán tính hình học của tiết diện Composite I = 321490486.3 mm4

7551 daN/m

- Độ võng tính theo SLS (dầm liên tục 2 nhịp) δ = 11.5 mm

=> Thỏa mãn điều kiện

- Tần số dao động riêng của dầm đơn giản: 5.3 Hz

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT CHO UBEAM

Sức bền chịu cắt tính toán của đinh chịu cắt

Chọn tiết diện đinh chịu cắt d= 10 mm

+ Mô men quán tính Ic =

Kiểm tra độ võng của Ubeam

TÍNH TOÁN KIỂM TRA UBEAM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ SỬ DỤNG SLS

+ Số sóng trên beff

- Hệ số quy đổi cho bê tông n" =

+ Diện tích Ac =

- Tải trọng tiêu chuẩn p =

Kiểm tra tần số dao động của Ubeam

- Diện tích tương đương của tiết diện Composite Aqu =

Thỏa mãn điều kiện

Trang 24

TÍNH TOÁN DẦM UBEAM U20x13

Tòa tháp EUROWINDOW - TP Vinh - Nghệ An

TÍNH TOÁN KIỂM TRA UBEAM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ CƯỜNG ĐỘ ULS

Cốt thép trong bản bêtông:

Đặc trưng của Ubeam

Xác định nội lực tác dụng:

- Tải trọng tác dụng:

Trang 25

Dầm chịu mô men dương

- Sức bền dẻo của thép hình khi chịu kéo Fa: 897000 N

- Sức bền dẻo của bê tông sàn khi chịu nén Fc1: 340000 N

- Sức bền dẻo bê tông trong khoảng hp Fc2: 387600 N

- Sức bền dẻo của cánh thép hình: 138000 N

- Hiệu số Fa-Fc1-Fc2: 169400 N

=> Trục trung hòa đi qua bản cánh

- Ta có:

+ Sức bền dẻo của bê tông từ mép U đến P.N.A Fc3: -15100.3 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép trên U đến P.N.A Fa1: 96556.81 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép dưới U đến P.N.A Fa2: 800443.19 N

- Lấy mô men với trọng tâm vùng bê tông chịu nén ta có:

Ẩn dòng này Mô men bền dẻo M+

pl,Rd: 15232.61203 daNm > M+sd,red

Dầm chịu mô men âm

- Sức bền dẻo của cốt thép Fs: 665881.0 N

- Hiệu số Fa - Fs: 231119.0 N

=> Trục trung hòa đi qua cánh dầm

Trang 26

z = 23.58 mm

- Ta có:

+ Sức bền dẻo của bê tông từ mép trong U đến P.N.A Fc: 207614.6 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép trên U đến P.N.A Fa1: 219366.8 N+ Sức bền dẻo của thép từ mép dưới U đến P.N.A Fa2: 677633.2 N

- Lấy mô men với trọng tâm cốt thép ta được:

Mô men bền dẻo 21527.5 daNm > M-sd

- Tại gối tựa trung gian lực cắt Vsd = 10775.1 daN

- Sức bền dẻo chịu cắt Vpl,Rd = 24898.2 daN > Vsd

- Diện tích bê tông Acs = 78800 mm2;

- Chiều dày sàn tương đương htd: 131.3333333 mm

- Trục trung hòa đàn hồi A.N.E qua tung độ y = 152.27 mm

- Mô men quán tính hình học của tiết diện Composite I = 143625663.4 mm4

1969 daN/m

- Độ võng tính theo SLS (dầm liên tục 2 nhịp) δ = 17.6 mm

- Tần số dao động riêng của dầm đơn giản: 4.2 Hz

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT CHO UBEAM

Sức bền chịu cắt tính toán của đinh chịu cắt

Chọn tiết diện đinh chịu cắt d= 10 mm

+ Mô men quán tính Ic =

Kiểm tra độ võng của Ubeam

TÍNH TOÁN KIỂM TRA UBEAM THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN VỀ SỬ DỤNG SLS

+ Số sóng trên beff

- Hệ số quy đổi cho bê tông n" =

+ Diện tích Ac =

- Tải trọng tiêu chuẩn p =

Kiểm tra tần số dao động của Ubeam

- Diện tích tương đương của tiết diện Composite Aqu =

Kiểm tra khả năng chịu cắt của Ubeam

Thỏa mãn điều kiện

Trang 27

Chiều cao đinh h= 100 mm

Trang 28

Công trình : Tòa tháp EUROWINDOW - TP Vinh - Nghệ An

Tiêu đề	Thuyết Minh Tính Toán Dầm Sàn Kết Cấu Liên Hợp Thép - Bê Tông
Tác giả	PGS.TS. Phan Ý Thuận, TH.S. Vũ Duy Vui, KS. Đào Mạnh Tuấn
Trường học	National University of Civil Engineering
Chuyên ngành	Civil Engineering
Thể loại	Thuyết Minh
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Vinh

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,89 MB