Một vài công trình dùng kết cấu dầm liên hợp .... DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ac Diện tích tiết diện bê tông Af Diện tích tiết diện cánh As Diện tích cốt thép trong bản sàn Aap
Trang 1LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc
Hải Phòng, ngày 10 tháng 9 năm 2015
Người làm luận văn
Trần Thế Duy
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Thứ là người thầy
đã tận tình, hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn
Tôi vô cùng biết ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, Viện Sau đại học, Khoa Xây dựng Công trình thủy, nơi tôi đã học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn
Tôi chân thành cảm ơn Công ty Cổ phần Nạo vét và Xây dựng đường thủy I, nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ kinh phí, thời gian để tôi hoàn thành tốt luận văn
Cuối cùng tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã động viên, khích lệ, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này
Trân trọng cám ơn!
Trang 3MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP 4
1.1 Tổng quan về kết cấu liên hợp thép - bê tông 4
1.2 Một số ưu nhược điểm của kết cấu liên hợp Thép - Bêtông 6
1.2.1 Ưu điểm 6
1.2.2 Nhược điểm 7
1.3 Một vài công trình dùng kết cấu dầm liên hợp 7
1.3.1 Kết cấu liên hợp thép - bê tông tại Việt Nam 10
1.4 Sự so sánh khi sử dụng dầm liên hợp trong kết cấu 11
CHƯƠNG 2: VẤN ĐỀ XÁC ĐỊNH NỘI LỰC DẦM LIÊN TỤC LIÊN HỢP 13
THÉP – BÊ TÔNG 13
2.1 Cơ sở lý thuyết 13
2.1.1 Vật liệu dùng trong kết cấu liên hợp 13
2.1.2 Phân loại tiết diện ngang 18
2.1.3 Xác định chiều rộng ảnh hưởng của bản BTCT 19
2.1.4 Liên kết giữa dầm thép và bản bê tông cốt thép 21
2.2 Tính toán khi coi độ cứng của dầm là không đổi 26
2.2.1 Xác định độ cứng chống uốn của dầm 26
Trang 42.3.2 Ổn định ngoài mặt phẳng 38
2.4 Tính chính xác bằng phương pháp lặp, giải dần 42
2.4.1 Xác định mô men quán tính của dầm 42
2.4.2 Tính nội lực dầm liên hợp liên tục 43
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH VÀ CÁC VÍ DỤ KHẢO SÁT 46
3.1 Sơ đồ tính 46
3.2 Phương pháp tính 49
3.3 Các ví dụ khảo sát 54
3.4 Tổng hợp kết quả phân tích 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
Trang 5DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Ac Diện tích tiết diện bê tông
Af Diện tích tiết diện cánh
As Diện tích cốt thép trong bản sàn
Aap Diện tích tính toán của bản tôn
Aw Diện tích tiết diện bản bụng
Aa Diện tích tiết diện thép
bo Chiều rộng phần nhô ra của cánh
h Chiều cao của tiết diện
ha Chiều cao tiết diện thép hình
hw chiều cao của bản bụng
hc Chiều cao của vùng bê tông chịu nén tính từ mặt trên của sàn tới
đỉnh sườn của tấm tôn
hp Chiều cao của sườn tấm tôn
hs Khoảng cách từ trọng tâm các lớp cốt thép chịu kéo tới mặt trên
bản cánh của tiết diện thép hình
tf Bề dày của bản cánh
tw Bề dày của bản bụng
d Chiều cao tính toán của bản bụng
lo Chiều dài tính toán của dầm
Trang 6ix, iy Bán kính quán tính của tiết diện tương ứng các trục x-x, y-y
Ix Mômen quán tính của tiết diện nguyên đối với trục tương ứng x-x
Wx Môđun chống uốn của tiết diện nguyên đối với trục x-x
Mx , My Mômen uốn đối với các trục tương ứng x-x, y-y
M0P Mômen uốn do tải trọng gây ra trong hệ cơ bản
Nf Số liên kết chống trượt theo tính toán trên chiều dài L
Nr Số chốt trong một gân của tấm tôn tại điểm cắt dầm
N Số liên kết bố trí trên chiều dài L
V1 Lực trượt giữa dầm thép và bản sàn liên hợp
PRd Khả năng chống trượt của một liên kết
wz Khoảng cách từ trục trung tâm của tiết diện thép tới trục trung hòa
Trang 7
DANH MỤC CÁC BẢNG
1.1 So sánh trọng lƣợng thép của một số loại dầm 11 1.2 So sánh sự làm việc của dầm liên hợp có và không có liên
kết cắt
12
2.1 Các đặc trƣng cơ học của bê tông theo Erocode4 13 2.2 Giá trị f cm của bê tông ở tuổi 28 ngày theo Erocode4 14 2.3 Lớp độ bền bê tông giữa Erocode với TCXDVN 356:2005 14 2.4 Thép thanh dùng cho kết cấu BTCT theo TCXDVN
356:2005
15
2.5 Các chi tiết cơ học của thép cacbon cán nóng theo TCVN
5709
16
2.6 Một số dạng tôn hình của Steel Deck Institute (SDI) 17
2.9 Chiều cao lớn nhất h(mm) của tiết diện dầm thép không bao
bọc bê tông
41
3.3 Tỉ lệ % của chiều dài mô men âm và chiều dài nhịp dầm 54
Trang 8DANH MỤC CÁC HÌNH
1.1 Tháp thiên niên kỷ (Viên - Áo) và quá trình xây dựng (55
tầng)
8
1.6 Trung tâm thương mại tài chính Bitexco tại Hồ Tùng Mậu,
Hải Triều Quận 1,TP Hồ Chí Minh
10
2.1 Chiều rộng tham gia làm việc liên hợp của tấm đan với dầm 20 2.2 Nhịp quy đổi Lo chiều rộng tính toán của bản cánh 20 2.3 Các kiểu liên kết giữa dầm thép với bản BTCT 21
2.5 Biểu đồ ứng suất với vị trí trục trung hòa nằm trong bản sàn 27 2.6 Phân bố ứng suất khi trục trung hòa nằm trong phần cánh
của dầm thép
28
2.7 Phân bố ứng suất khi trục trung hòa đi qua phần bụng dầm
thép
29
2.8 Phân bố ứng suất với trục trung hòa đi qua cánh thép hình 31 2.9 Phân bố ứng suất với trục trung hòa đi qua bụng dầm thép 32 2.10 Tính toán dầm liên tục theo phương pháp ba moment 33
2.12c Hiện tượng oằn của dầm liên hợp liên tục 39
Trang 93.1 Sơ đồ kết cấu dầm liên hợp liên tục 46 3.2 Mô hình hóa dầm liên hợp liên tục với độ cứng thay đổi 46
3.4 Biểu đồ moment đơn vị do lực X=1 gây ra 47 3.5 Biểu đồ moment do lực q gây ra trên hệ cơ bản 47 3.6 Biểu đồ khoảng cách treo của moment của lực P gây ra trên
hệ cơ bản
48
Trang 10
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài:
Trong những thập niên gần đây, sự phát triển của ngành công nghiệp xây dựng đặc biệt trong xây dựng cao ốc, yêu cầu về mặt kiến trúc, kỹ thuật, kinh tế rất cao Nên việc lựa chọn giải pháp kiến trúc, kết cấu là một vấn đề lớn đặt ra cho ngành thiết kế xây dựng
Giải pháp sử dụng kết cấu bê tông cốt thép cổ điển không đáp ứng được yêu cầu, việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép thông thường sẽ làm kích thước của tiết diện quá to, hàm lượng thép cũng rất lớn
Cùng với sự phát triển của thép và bê tông cường độ cao thì việc sử dụng kết cấu liên hợp thép-bê tông đã đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong xây dựng Ngày nay, chúng được sử dụng rộng rãi trong kết cấu hiện đại và đã thể hiện được những ưu điểm trong quá trình sử dụng Đặc biệt với các nhà có chiều cao lớn (khoảng > 40 tầng), biên độ giao động ở đỉnh nhà sẽ lớn, đòi hỏi khả năng biến dạng đàn hồi của kết cấu tăng theo, kết cấu thép dễ đáp ứng yêu cầu này
Kết cấu liên hợp thép - bê tông (LHT-BT) đã được nghiên cứu, ứng dụng và phát triển từ hơn 100 năm nay và đã thể hiện những ưu điểm của nó về khả năng chịu lực, thời gian thi công, ứng dụng vào các công trình cao tầng, công trình nhịp lớn
Khi kết cấu có biến dạng quá lớn sẽ ảnh hưởng tới việc sử dụng kết cấu một cách bình thường: hình thái kiến trúc (làm mất mỹ quan, bong lớp ốp, trát, làm hỏng trần treo), gây tâm lý sợ hãi cho người sử dụng Do đó, người ta sử dụng kết cấu liên hợp cho phép giảm kích thước tiết diện mà vẫn đảm bảo được yêu cầu chịu lực và làm việc bình thường trong quá trình sử dụng
Kết cấu liên hợp thép - bê tông có một số đặc điểm trong quá trình chịu lực như: thép chủ yếu làm việc chịu kéo, bê tông chủ yếu làm việc chịu nén; thép giữ vai trò chịu lực và độ bền kết cấu còn bê tông giữ vai trò tăng khả năng ổn định tổng thể cho kết cấu và chống ăn mòn thép dưới tác động của môi trường Đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, bê tông đóng vai trò lớp bảo vệ giảm sự truyền nhiệt