Luận án thạc sĩ kinh tế so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép bê tông kể đến ảnh hưởng của liên kết

Triệu Quốc Hiệp * BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ Triệu Quốc Hiệp * Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình Dân dụng & Công nghiệp * năm-2015 SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN TRONG DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình Dân dụng & Cơng nghiệp * Năm-2016 Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Triệu Quốc Hiệp SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN TRONG DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình Dân dụng & Cơng nghiệp Mã số: 60580208 Cán hướng dẫn: GS.TS Phạm Văn Hội Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình TÁC GIẢ LUẬN VĂN Triệu Quốc Hiệp LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành GS.TS Phạm Văn Hội tận tình giúp đỡ, hướng dẫn đưa nhiều ý kiến quý báu, tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu động viên q trình hồn thành luận văn Tơi xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo, cán khoa Sau đại học, khoa Xây dựng trường Đại học Xây dựng bạn đồng nghiệp giúp đỡ, dẫn trình học tập nghiên cứu TÁC GIẢ LUẬN VĂN Triệu Quốc Hiệp i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG iii DANH MỤC HÌNH iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP THÉP- BÊ TÔNG .3 1.1 Tổng quan 1.1.1 Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bê tông (LHT-BT) .3 1.1.2 Sự hình thành kết cấu liên hợp .5 1.2 Một số giải pháp kết cấu dầm liên hợp 1.3 Ưu nhược điểm kết cấu LHT-BT 1.3.1 Ưu điểm 1.3.2 Nhược điểm CHƯƠNG VẬT LIỆU SỬ DỤNG, CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN DẦM LHT-BT 10 2.1 Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp 10 2.1.1 Bê tông 10 2.1.2 Cốt thép 12 2.2 Dầm liên hợp thép - bê tông 17 2.2.1 Tính tốn dầm liên hợp theo hai giai đoạn 18 2.2.2 Phương pháp tính tốn kiểm tra 20 2.2.3 Chiều rộng tham gia làm việc sàn 21 2.2.4 Phân loại tiết diện ngang thép kết cấu 22 2.2.5 Sức bền tiết diện mômen uốn 25 2.2.6 Tính tốn trạng thái giới hạn sử dụng dầm liên hợp 30 2.2.7 Sự phân bố lại mômen dầm liên hợp 34 2.2.8 Liên kết kết cấu liên hợp 38 2.2.9 Các nút liên kết khung 40 2.2.10 Bài tốn tính tốn kết cấu dầm liên hợp so sánh hiệu phân phối lại mô men nội lực cho dầm liên tục nhịp 52 ii CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TỐN DẦM LHT-BT LIÊN TỤC & SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT 54 3.1 Sơ đồ 54 3.2 Kích thước vật liệu 54 3.2.1 Kích thước 54 3.2.2 Vật liệu: 55 3.3 Tải trọng tác dụng & tổ hợp tải trọng:55 3.3.1 Tác dụng lên dầm phụ: .56 3.3.2 Tác dụng lên dầm chính: 56 3.4 Tính tốn dầm có phân phối lại mơ men 57 3.4.1 Tính tốn nội lực 57 3.4.2 Tính mơ men bền dẻo 61 3.4.3 Thiết kế liên kết 64 3.4.4 Kiểm tra khả xoay mối nối 66 3.4.5 Tính tốn mơ men giới hạn mối nối 67 3.5 Tính tốn dầm khơng phân phối lại mơ men 68 3.5.1 Tính tốn mơ men bền dẻo 68 3.5.2 Tính tốn mơ men giới hạn mối nối 69 3.6 So sánh hiệu phân phối lại mô men 70 3.6.1 So sánh yếu tố kỹ thuật 70 3.6.2 So sánh yếu tố kinh tế 71 KẾT LUẬN 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .75 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Bảng so sánh tương đương .10 Bảng 2.2 Hệ số đặc tính riêng bê tông 11 Bảng 2.3 Thép dùng cho kết cấu bêtông cốt thép theo TCVN 5574:2012 13 Bảng 2.4 Giới hạn chảy thép kết cấu .14 Bảng 2.4 Giới hạn chảy thép kết cấu (tiếp) .15 Bảng 2.5 Giới hạn bền chốt chịu cắt .16 Bảng 2.6 Trọng lượng đường kính chốt chịu cắt 17 Bảng 2.7 Bản cánh dầm thép chịu nén không giữ ổn định sàn 24 Bảng 2.8 Giá trị giới hạn độ võng thẳng đứng cho dầm sàn 31 Bảng 2.9 Ứng suất cho phép lớn cốt thép .34 Bảng 2.10 Tỉ lệ phần trăm lớn phân phối lại mômen gối 38 Bảng 2.11 Loại liên kết giả thiết phân tích tổng thể 43 Bảng 3.1 Bảng tổng hợp mô men bền dẻo mô men giới hạn trường hợp 2A, 2B, 2C .70 Bảng 3.2 So sánh yếu tố kỹ thuật 71 Bảng 3.3 So sánh thép .71 Bảng 3.4 So sánh bu lông 71 Bảng 3.5 So sánh thép hình 71 Bảng 3.6 So sánh kinh tế thép 72 Bảng 3.7 So sánh kinh tế bu lông 72 Bảng 3.8 So sánh kinh tế thép hình 72 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp yếu tố kinh tế 72 Bảng 3.10 So sánh hiệu kinh tế .72 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Kết cấu thép nhồi bê tơng Hình 1.2 Kết cấu thép bọc bê tông Hình 1.3 Một số tiết diện cột liên hợp Hình 1.4 Một số tiết diện dầm liên hợp .4 Hình 1.5 Hệ dầm có bụng khoét lỗ .6 Hình 1.6 Hệ dầm với mố dầm (Stub girder) Hình 1.7 Hệ dầm gia cường nách .8 Hình 1.8 Hệ giàn liên hợp Hình 1.9 Biểu đồ so sánh khả vượt nhịp giải pháp dầm Hình 2.1 Chi tiết chốt chịu cắt 16 Hình 2.2 Dầm liên hợp thép bêtơng 18 Hình 2.3 Tải trọng tác dụng lên tôn 19 Hình 2.4 Chiều rộng tham gia làm việc sàn dầm 22 Hình 2.5 Nhịp tương đương l0 để xác định beff 22 Hình 2.6 Sử dụng phần tiết diện hiệu bụng loại (mômen uốn âm) 24 Hình 2.7 Biểu đồ ứng suất dẻo trục trung hòa qua bê tơng (uốn dương) .26 Hình 2.8 Biểu đồ ứng suất dẻo trục trung hòa qua cánh dầm thép 27 Hình 2.9 Biểu đồ ứng suất dẻo trục trung hòa qua bụng dầm thép .28 Hình 2.10 Biểu đồ ứng suất dẻo trục trung hòa qua cánh dầm thép (mô men uốn âm) 29 Hình 2.11 Sự phân bố ứng suất dẻo trục trung hịa qua bụng (mơ men uốn âm) 30 Hình 2.12 Xác định mơmen qn tính tiết diện liên hợp 31 Hình 2.13 Phương pháp đơn giản để kiểm tra độ võng 32 Hình 2.14 Khớp dẻo phân bố mơmen nhịp biên 36 Hình 2.15 Sự phân bố lại mômen uốn dầm liên tục 37 v Hình 2.16 Liên kết liên hợp dầm - cột dầm - dầm 40 Hình 2.17 Các giới hạn phân loại liên kết (kết cấu có giằng) .41 Hình 2.18 Liên kết liên hợp dầm - dầm .43 Hình 2.19 Liên kết dầm - cột 44 Hình 2.20 Phân loại liên kết dầm - cột theo độ cứng chống xoay ban đầu 45 Hình 2.21 Mối nối sườn đầu dầm .48 Hình 2.22 Mơ hình mối nối ba lị xo 49 Hình 2.23 Dầm liên tục nhịp chịu tải trọng phân bố 52 Hình 2.24 Các bước tính tốn, so sánh hiệu phối lại mơ men 53 Hình 3.1 Mặt bố trí dầm 54 Hình 3.2 Mặt cắt A-A B-B 54 Hình 3.3 Mặt cắt sàn bê tơng .55 Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn dầm phụ .57 Hình 3.5 Hệ 57 Hình 3.6 Biểu đồ mơ men uốn ngoại lực tác dụng lên hệ 57 Hình 3.7 Biểu đồ mơ men chịu tải trọng phân bố 59 Hình 3.8 Biểu đồ mơ men vị trí mơ men lớn 59 Hình 3.9 Tính phản lực gối tựa 59 Hình 3.10 Biểu đồ mơ men phân phối lại nội lực 63 Hình 3.11 Xác định lực trượt dọc nhịp biên .65 Hình 3.12 Tính tốn mối nối dầm phụ (trường hợp 1) .67 Hình 3.13 Tính tốn mối nối dầm phụ (trường hợp 2) .68 Hình 3.14 Biểu đồ so sánh chênh lệch tổng giá thành yếu tố 73 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, kết cấu dầm sàn liên hợp sử dụng nhiều nước Mỹ Anh, Pháp, Nhật Bản, Úc … nước phát triển Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapore…Ở Việt Nam loại kết cấu sử dụng nhiều lý do, nhiên vơi tốc độ phát triển nay, ưu điểm kết cấu liên hợp, tương lai loại kết cấu chắn sử dụng rộng rãi Việc tính tốn, so sánh, nhận xét hiệu thiết kế dầm sàn liên hợp có phân phối lại mô men nội lực vấn đề cần quan tâm tìm hiểu Vì vậy, lựa chọn đề tài: “So sánh hiệu phân phối lại mô men dầm liên hợp thép-bê tông kể đến ảnh hưởng liên kết” nhằm đưa sở cho phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý kinh tế 2.Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài đưa sở cho phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý kinh tế, ưu nhược điểm áp dụng Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu so sánh hiệu phân phối lại mô men dầm liên hợp thép-bê tông kể đến ảnh hưởng liên kết tiêu chuẩn Eurocode 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Dầm sàn bê tông cốt thép liên hợp Phạm vi nghiên cứu với trường hợp dầm liên tục liên kết theo tiêu chuẩn châu âu Eurocode Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp phân tích so sánh - Tính tốn với ví dụ cụ thể Cơ sở khoa học thực tiễn pháp lý đề tài - Dựa lý thuyết tính tốn kết cấu liên hợp thép bê tông - Dựa kết nghiên cứu đề tài khoa học có liên quan ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Triệu Quốc Hiệp SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN TRONG DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng... vậy, lựa chọn đề tài: ? ?So sánh hiệu phân phối lại mô men dầm liên hợp thép- bê tông kể đến ảnh hưởng liên kết? ?? nhằm đưa sở cho phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý kinh tế 2.Mục đích nghiên cứu... cho phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý kinh tế, ưu nhược điểm áp dụng Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu so sánh hiệu phân phối lại mô men dầm liên hợp thép- bê tông kể đến ảnh hưởng liên kết tiêu