Đ ề t à i ố n g t h é p n h ồ i b ê t ô n G

Khái niệm ống thép nhồi bêtông Hệ thống kết cấu liên hợp ống thép nhồi bêtông Concrete -Filled Steel Tube - viết tắt tiếng Anh là CFST là một hệ thống gồm các cấu kiện chịu lực chính là

ĐỀ TÀI : ỐNG THÉP NHỒI BÊTÔNG

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

BÁO CÁO THÉP LIÊN HỢP

S I N H V I Ê N T H Ự C H I Ệ N :

N G U Y Ễ N T H Ế Q U Ố C - 0 9 1 1 4 2 2 7

N G U Y Ễ N K H Ắ C H U Y - 0 9 1 1 4 1 6 6

T R Ầ N V Ũ N G H I Ê M - 0 9 1 1 4 1 8 5

G V H D : P H A N Đ Ứ C H Ù N G

Đề tài : ống thép nhồi bêtông

1 Khái niệm ống thép nhồi bêtông

2 Kết cấu ống thép liên hợp

3 Vật liệu của kết cấu ống thép nhồi bêtông

4 Khả năng áp dụng

1 Khái niệm ống thép nhồi bêtông

 Hệ thống kết cấu liên hợp ống thép nhồi bêtông (Concrete -Filled Steel Tube - viết tắt tiếng Anh là CFST) là một hệ thống gồm các cấu kiện chịu lực chính là các ống thép được nhồi đặc bằng bêtông cường độ cao hoặc trung bình Thông thường dùng ống tròn, nhưng các ống vuông cũng có thể được áp dụng

 Kết cấu ống thép nhồi bêtông là một kết cấu liên hợp bao gồm ống thép vỏ và bêtông lõi cùng làm việc chung

 Ngoài kết cấu ống thép mặt cắt đặc như trên còn có loại ống thép tròn nhồi bêtông mặt cắtrỗng với 2 lớp vỏ thép bọc mặt ngoài và mặt trong, kẹp giữa là lớp lõi bêtông

1 Khái niệm ống thép nhồi bêtông

Ưu điểm của kết cấu :

• Độ bền của lõi bêtông tăng khoảng 2 lần so với độ bền của bêtông thông thường

• Tạo ra cơ cấu chịu lực chung giữa lõi bêtông và vỏ thép nhờ hiệu ứng nở hông của bêtông khi chịu nén Sự cách ly của bêtông với môi trường xung quanh tạo ra những điều kiện tốt hơn cho sự làm việc của bêtông khi chịu tải trọng

• Trong bê tông được cách ly vết nứt xuất hiện ít hơn

• Tính phi tuyến của biến dạng từ biến trong bê tông được cách ly xảy ra nhanh

hơn bê tông không được cách ly (2-7 ngày so với 20 – 30 ngày)

• Việc nhồi bêtông vào ống thép đã nâng cao độ bền chống ăn mòn mặt trong của ống thép, làm giảm độ mảnh của cấu kiện, làm tăng độ ổn định cục bộ của thành ống và làm tăng khả năng chống móp, méo (biến dạng) của vỏ ống thép khi bị va đập

1 Khái niệm ống thép nhồi bêtông

Ưu điểm của kết cấu :

 Diện tích bề mặt ngoài của kết cấu ống thép nhồi bêtông chỉ nhỏ bằng khoảng một nửa so với của kết cấu thép cán có cùng khả năng chịu lực  chi phí về sơn phủ và bảo dưỡng cũng ít hơn

 Trên bề mặt của ống hình trụ sẽ đọng lại rất ít bụi và chất bẩn  độ bền chống rỉ cao

 Khối lượng của kết cấu ống thép nhồi bêtông nhỏ hơn so với kết cấu bêtông cốt thép  vận chuyển và lắp ráp dễ dàng hơn

 Vì không cần ván khuôn, giá vòm, đai kẹp và các chi tiết đặt sẵn, nó có sức chịu đựng tốt hơn, ít hư hỏng do va đập Do không có cốt chịu lực và cốt ngang nên

có thể đổ bêtông với cấp phối hỗn hợp cứng hơn (tỷ lệ nước/xi măng có thể lấy nhỏ hơn) và sẽ dễ dàng đạt chất lượng bê tông cao hơn

1 Khái niệm ống thép nhồi bêtông

Ưu điểm của kết cấu :

• Ống thép sản xuất bằng thép cán uốn tròn rồi được hàn nối theo dọc ống

thường có độ chính xác cao về bề dày, đường kính, độ ovan do đó thoả mãn các điều kiện lắp dựng và khai thác Loại ống thép hàn xoắn có thể được chế tạo bằng cách uốn các tấm thép hẹp theo đường xoắn ốc rồi hàn lại dọc theo đường nối xoắn ốc là kinh tế nhất

 Mặt cắt ngang của cột trong hệ thống kết cấu ống thép nhồi bêtông có thể được giảm do tăng cường độ vật liệu

 Các nguyên nhân dao động kết cấu do động đất và gió có thể được giảm do nó được tăng cường độ cứng hơn kết cấu thép thông thường

 Ảnh hưởng của sự cố cháy có thể được giảm hoặc bỏ qua do hiệu ứng của

bêtông nhồi đặc trong ống thép

2 Kết cấu ống thép liên hợp

Việc ứng dụng các kết cấu liên hợp thép - bêtông là một xu hướng tất yếu và ngày cángđược cải tiến trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt trong xây dựng công

nghiệp, nhà cửa và cầu đường

Các kết cấu ống thép liên hợp trong xây dựng dân dụng thường là kết cấu cột liên hợp, đó là một kết cấu chỉ chịu nén dọc trục Nhưng trong thực tế, các cột

không chỉ chịu nén mà còn chịu uốn do lực nén đặt lệch tâm Tiêu chuẩn chung của cột liên hợp là phần tử thép có tác động liên hợp với phần tử bêtông, vì vậy cả hai phần tử thép và bêtông đều tham gia kháng lại lực nén Cột liên hợp gồm các thành phần kết cấu thép ở bên trong được bọc bằng bêtông ở bên ngoài đã tận dụng hiệu quả về mặt cường độ của 2 loại vật liệu và đồng thời còn tạo thành các kết cấu kiện

có tính kháng cháy cao Chính vì vậy, các kiểu cột liên hợp đã phát triển sớm trong Thế kỷ 20 như một cách thức bảo vệ chống cháy Bê tông bọc bên ngoài thép, tạo ra lớp vỏ bảo vệ chống cháy bên ngoài cho lõi thép

2 Kết cấu ống thép liên hợp

Trong xây dựng dân dụng, thay vì sử dụng cốt thép như thông thường, người ta cũng đã đưa ra được khả năng sử dụng ống thép mỏng như cốt thép trong cột

2 Kết cấu ống thép liên hợp

 Các cột liên hợp CFST ngày càng được áp dụng nhiều trên thế giới Dạng cột này có nhiều lợi thế như cường độ cao, tính mềm dẻo, và khả năng chịu nhiệt lớn, giảm thời gian xây dựng,tăng độ an toàn, và sử dụng các kiểu liên kết đơn giản được tiêu chuẩn hoá Ngày nay, các tiếnbộ công nghệ đã cho phép sản xuất bêtông cường độ chịu nén cao nên cho phép thiết kế cột mảnh hơn, cho phép có được các sàn rộng hơn

 Các kết quả nghiên cứu kết hợp các thí nghiệm và phân tích băng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) đối với các cột CFST cho thấy có thể sử dụng bêtông cường độ cao và vẫn đạt được một trạng thái kết cấu mềm dẻo Tuy nhiên, ống thép dày hơn là cần thiết cho bêtông cường độ cao nếu mục đích

là đảm bảo tính mềm dẻo

2 Kết cấu ống thép liên hợp

Có thể so sánh một cách đơn giản các kết cấu bêtông cốt

thép thường (RC), bêtông cốt thép thường có lõi bằng thép cứng (SRC), thép (S) với kết cấu ống thép nhồi bêtông (CFST

hoặcCFT) như trong bảng sau

2 Kết cấu ống thép liên hợp

Trong xây dựng dân dụng, các liên kết trong hệ thốn g kết cấu CFST yêu cầu tính lưu động của bêtông tươi cao (độ sụt hỗn hợp

BT lớn) và sự truyền ứng suất êm thuận từ các dầm vào các cột Trạng thái liên kết đã được chứng minh trong các thử nghiệm số hoá với các thiết kế khung ngang khác nhau

Một số dạng liên kết giữa dầm và cột trong xây dựng dân dụng

3 Vật liệu của kết cấu ống thép nhồi bêtông

Bêtông

Các cấp bê tông nêu ra ở đây áp dụng theo Tiêu ch uẩn mới nhất 22TCN 272-05 của BộGTVT ban hành tháng 7-2005 Nói chung để chọn cấp bêtông làm lõi bêtông

trong kết cấucầu vòm ống thép nhồi bê tông thì cần tuân theo giá trị nêu trong Hợp đồng của Dự án cụ thểvà cần có thí nghiệm kiểm chứng cụ thể cho mỗi công trình

Thép

Cốt thép thường sử dụng trong cầu vòm CFST phải áp dụng các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05, phải có thí nghiệm cụ thể và được Chủ đầu tư chấp thuận

4 Khả năng áp dụng

Các kết cấu nhịp cầu

4 Khả năng áp dụng

Các kết cấu xây dựng dân dụng và công nghiệp

Được hoàn thành năm 1994

Thiết kế: Công ty Takenaka

Tổng không gian sàn: 20,642 m 2

Toà nhà gồm 2 tầng ngầm, 12 tầng trên

4 Khả năng áp dụng

Các kết cấu xây dựng dân dụng và công nghiệp

Được hoàn thành năm 1995

Thiết kế: Công ty Takenaka

Tổng không gian sàn: 35,787 m 2

Toà nhà gồm 3 tần ngầm, 12 tầng trên

Thank you !