Tính toán kết cấu liên hợp thép - bê tông theo tiêu chuẩn châu Âu (Cơ sở lý thuyết và ví dụ áp dụng) - Đại học Thuỷ lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ MÔN XÂY DựNG DÃN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP CHU TUẤN LONG (Chủ biên) NGUYỆN ANH DŨNG - PHẠM NGUYỄN HOÀNG - ĐOÀN XUÂN QUÝ NGUYỄN DUY CƯỜNG - BÙI sĩ MƯỜI TÍNH TỐN KẾT CẤU LIÊN HỌP THÉP-BÊTÔNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU Âu co sỏ LÝ THUYẾT VÀ ví DỤ ÁP DỤNG NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢl Bộ MÔN XÂY DỰNG DÃN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP CHU TUẤN LONG (Chủ biên) NGUYỆN ANH DŨNG - PHẠM NGUYỄN HOÀNG - ĐOÀN XUÂN QUÝ NGUYỄN DUY CƯỜNG - BÙI sĩ MƯỜI TÍNH TỐN KẾT CÁU LIÊN HOP THEO TIÊU CHUẨN CHÂU Âu CO SỎ LÝ THUYẾT VÀ ví DỤ ÁP DỤNG NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG LỊÌ NĨI DÀU Két cáu liên họp thép - hè tông loại kết càu sữ dựng kết hợp tòng thép kèt cầu dị có nhiêu ưu diêm so vời kết cừu tịng CỎI thép thõng thường kích thước hay trọng lượng han thân công trinh nho hun đáng kẽ so với kết cấu thép kha náng chong cháy, chơng ủn mịn Trong nám gằn dãy kef cấu liên hụp - thép tòng ngày sư dụng nhiêu Việt Nam Một so trưởng dụi học dủ dưa môn học "Kêt cầu liên hợp thép - tịng" vào chương trình giang dạy bậc dại học sau dại hục Cuốn sách rư đời nhám đáp ừng nhu cầu tài liệu tham kháo vi dụ áp dụng tính tốn thief kẽ kết cấu Hèn hợp thép - tông Sách nhảm cung cáp cảc kiên thức tông hợp vé lý thuyêl tinh tốn hệ thịng vi dụ tính tồn đa dạng câu kiện chịu lực cư bàn cứa két câu liên hợp cho kỹ sư, sinh viên ngành xảy dựng cò thè thièt kè loại két câu Phân tỏng hợp lý thuyết hiên soạn dựa trẽn tiêu chuừn Eurocode (Design of Composite Steel and Concrete Structure - 2004/ cập nhật ví dụ tinh toàn tham khao từ tài liệu Composite structures according lo Eurocode cùa nhóm lức gia D D Dujmovic ị!j sò tài liệu khác Cưu trúc cuồn sách gom chuông: Chương I: Dại cương vê kêt càu liên hợp; Chương 2: Cư sơ thiết kề kết câu theo Tiêu chuấn Châu Au; ('hương ỉ: Sàn Hèn hợp; chương 4: Dâm liên hụp: Chương 5: Cột liên hụp Cuốn sách hiên soạn bời cức cún hộ giáng dạy cùa Bộ mòn Xây Dựng Dân Dụng vị Cơng Nghiệp - Trưởng Dại học Thúy lợi 'IS chu Tuan Long chu hiên tham gia hiên soạn chương I 5; PGS TS Nguyễn Anh Dùng tham gia hiên soạn chương I TS Phạm Nguyễn Hoàng tham gia hiên soạn cảc chương 5; ThS Đoàn Xuân Quỷ biên soựn chương i 2; TS Nguyễn Duy Cường Ths Bùi Sì Mười tham gia hiên soạn Chương Sách dược dùng làm tài liệu tham kháo cho môn học Kết cẩu Liên lụrp Thép - Bè tòng cho Ngành Kỹ Thuật Xây Dựng trường Dại học Thủy lợi Trong quà trình biên soạn, dủ có nhiều co gắng, tài liệu hiên soạn lằn dầu nén không tránh khôi nhùng thiêu sót Rãi mong nhặn dược trân trọng nhừng ý kiên dõng góp cùa hựn dọc đẽ cuồn sách ngây đươc hoàn thiên Các tác già CÁC KÝ HIỆU CÁC CHÌ LA TINH VIẾT HOA A Diện tích tiềt diện liên hợp hữu hiệu bõ qua phàn bé tơng chịu kéo; A, Diện tích liet diện thép kết câu; A» Diện tích tiết diện cốt thép ngang dưới; Aw Diện tích tiêt diện côt thép ngang vùng vút bê tông (cho sóng tơn); Diên tich tiết diện bé tơng: Au Diện tích tiết diện vũng bê tơng chịu kéo; Afv Diộn tích liet diộn bân cánh chiu nén; Ap Diện tich tièt diện thép tơn sóng; Apc Diện lích tiết diện hừu hiệu cùa thép tịn sóng; Diện tích liet diộn cơt thép; Au Diện tích tiết diện cốt thép ngang; Diộn lích liet diộn cơt thép hàng r; A< Diện tích tiết diện cốt thép ngang lớp trên; A, Diện lích chịu cầt tiết diện thép kết cấu; A; E Diện chịu tái ban mã; Ecxff Mơ đun đàn tinh tốn cùa bê tơng; Mõ đun đàn hồi thép kết cấu; Mỏ đun đàn hỏi cát tuyên cua bẽ tỏng; E, Mõ đun đàn hồi tinh toán cùa cốt thép; (EI)eff Độ cứng n tinh tốn dé tinh dộ manh quy dơi; (El)ert.ll Độ cứng uốn tinh toán đế sử dụng phương pháp phân tích bậc 2; (Elh Độ cứng n bè tòng bi nứt đơn vị bè rộng cùa sân bè tông hay sàn liên hợp; Fự,wc>i-.R|) Khã nâng chịu nén ngang tính tốn cùa vũng bê tơng bục bân bụng cột; Lực căt dọc tính tốn cùa chơt; F Lực cắt ngang tinh tốn cùa chốt; F« Lực kéo tinh tốn cua chơt; G Mỏ đun trượt thép két cầu; Ge Mô đun trượt cùa bè lơng; Mị men qn tinh cua tiêt diện liên hợp tính tốn bó qua vùng bê tơng chịu kéo; I Mị men qn tinh cùa tiết diện thép kết cấu; Ui Hãng sị xỗn Saint Vcnant cùa tict diện thép kct câu; L Mỏ men quán tinh cua tiết diện bê lỏng chưa bị nứt; L lằng số xoắn Saint Vcnanl cũa vũng bè tông hao bọc chưa bị núi; 1, Mò men quán tinh cùa tict diện côt thcp; Mỏ men quán tinh cùa liet diện hữu hiệu đả nhẩi hóa thành thép tưưng đương với vũng bê tòng chịu kéo chưa bị nứt; Mó men quán tinh cùa liet diện hữu hiệu dã dược dồng hóa thành thép tương đương bo qua vùng bẽ tông chịu kéo, trử cốt thép; 1’ K, K JI Các hộ sổ điều chinh tinh tốn cột liên hụp: K« Độ cứng tương ứng với lien kêt chịu cãt: K, Thông số; Ko Hệ số điều chinh theo kích cỡ thiết ke cột liên hợp; L Chiêu dãi; nhịp; nhịp tinh toán; Le Nhịp tương đương; Li Nhịp i; Lo Chicu dâi đua ra; Lp Khoáng cách tir tàm cùa tai trọng tập trung đên gổi tựa gân nhất; L Nhịp cát; L« Khống cách lữ tiết diện khão sát đen gối tựa gần nhất; M Mỏ men uốn; m4 Kha chịu uốn dẽo tinh toán cùa tiết diện thép kết cấu tiết diện liên hụp; Mj.Ed Mỏ men uỏn tính tốn cho tiẻt diện thép kểt câu; Mb Rd Khá chịu uốn ồn tinh tốn cùa dằm liên hợp; M.-.hd Phân mị men n tinh tốn tác dụng vảo phân bè tông cùa tièt diện hên hợp: Me Mu MÔ men uốn oản ngang tới hụn đàn hồi dằm liên hụp; Muj Mơ men uốn tính toán cho nũt liên két liên hựp I: M —1 ■Z —— —— o >é ó X X O Ể Q —— Ể Q —— X X —— —— —— = " O Í2 r- ẵ O ''í rĩ 8 p *" I 00 I ễ ■X •t — o X ị i § X " - ỉ ọ •C Ị X CS X V 1 J X ífi r ẹ >ẹ i I ĩ — C-I c — O ọ Ĩ •ú f*í Q Ĩ —• s ! Q -i r< X 51 5t 5t 5t ot ot ot ot ot r* ọ x’ X ễ O ãn rô ô — S ' X ■ 8 —• — '1 r—• ẹ —• *rì —— VỊ F-’ r'i f*í —’ í Z 30 X ĩ - - oe - X /' >• fi 471 TÀI LIỆU THAM KHÁO ị I] D Dujmovic, B Androié and I Lukacevic Composite structures according to Eurocode 4: worked examples Berlin: Emst/Wilcy, 2015 [2] R I’ Johnson Composite structures of steel and concrete: beams, slabs, columns, and frames for buildings Norwich NY: Knovel, 2007- [3] p Vãn Hội Két Câu Liền Hợp Thép - Bè tông Nhà xuàt bân khoa học kỷ thuật 2006 [-4J R I* Johnson Designers' guide to Eurocode 4: design of composite Steel and concrete structures: EN 1994-1-1 edition London: ICE Publishing 2012 ị5] Bộ Môn Xây Dựng Dàn Dụng Còng nghiộp, Đụi học Thủy lợi "Bài giàng kct câu liên hợp thép bè tông." 2013 |6) N Xn Huy Tính Tốn Két cấu Liên Họp Thép - Bê Tỏng cốt Thép Theo Tiêu Chuẩn Eurocodc Nhà xuắt ban Xây Dựng, 201X [7] British Standards Institution Eurocode: basis of structural design London: BSI, 2006 [8] British Standards Institution Eurocodc I: Actions on structures Part 1-1 General actions: densities, self-weight, imposed loads for buildings Part 1-1 General actions: densities, self-weight, imposed loads for buildings London: BSL 2010 ị 9] British Standards Institution, Eurocode - design of concrete structures: part I - general rules and rules for buildings (together with United Kingdom National Application Document) British Standards Institution 1992 110] British Standards Institution and European Committee for Standardization Eurocode design of steel structures Part I-10 Part 1-H), London: British Standards Institution 2005 111 ] British Standards Institution Eurocode 4: design of composite Steel and concrete structures London: BSI 2004 112] British Standards Institution (BS1) BS EN 206-1: 2000 Concrete - Part I: Specification, performance, production and conformity London: BSI, 2004 472 [131 E Standards “BS EN ISO 13918:2018 Welding Studs and ceramic ferrules for arc stud welding." https://www.en-standard.eu https://www.en-standard.eu/ bs-cn-iso-13918-2018-welding.-studs-and-ceramic-femiles-for-arc-stud-weldiiig/ (accessed Jan 19 2021) 114] E Standards "BS EN 10080:2005 Steel for the reinforcement of concrete Weldable reinforcing steel General." https://www.en-standard.eu https://www.cn-standard.eu/bs-en-10080-2005-stcel-for-thc-reinforcement-ofconcrete.-weldable-reinforcing-sleel.-general/ (accessed Jan 19, 2021) 115] D J Oehlers and M A Bradford Composite steel and concrete structural members: fundamental behaviour 1st ed Kidlington Oxford U.K.: Tarrytown, N.Y: Pergamon, 1995 116] E Pelke and K.-E Kuner "On The Evolution Of Steel-Concrete Composite Construction." 51CCH Proceedings [Volume 3Ị 2015 https://structurae.net/en/ literdtureConfcrcncc-paperon-thc-cvolution-of-steel-concrctc-composite-constniction (accessed Jun 09 2020) 117] s Erkan, "Lecture 1.1: Composite Construction." European Steel Computer Aided Learning, Apr 2005 ị 18] Nguyen Thị Tuyết Trinh and Mạc Ván Hà "Phân tích ứng xử cùa cầu dầm liên hợp kiêu khơng có dân) ngang trung gian." Tạp chí Giao thơng 2015 473 MỤC LỤC Trang Lời nôi đầu Các ký hiệu Chương I Dại cương kết cấu lien hợp thép bê (ông 1.1 Khái quát vê kêt câu lien hợp thép bè tơng 15 1.1.1 Khái niệm 15 1.1.2 Các hình thức sử dụng KCL11 xây dụng 17 1.1.3 Liên kèt thành phân thép thành phân bê tỏng 19 1.1.4 Dạng mặt cắt cùa KCLII 21 1.2 Lịch sừ hình thảnh phát triền cùa KCL1I 22 1.2.1 Giai đoạn sơ khai (1850 - 1900): dầm liên hợp 23 1.2.2 Giai đoạn xây dựng (1900 - 1925): sụ phân biụt thành phân mặt cát ngang KCLII 2.3 1.2.3 Giai đoạn thiết lập (1925 - 1950): Liên kết kết cấu thành phân thép bẽ tông tiêt diện liên hợp Liên kết chịu cát xuất tử yêu cầu kiềm chế chuyển vị 24 1.2.4 Giai đoạn phân loại (1950 - 1975): Định lượng kct nôi cũa thành phân cùa mặt cãt ngang quan trọng cùa việc xây dựng kết cắu liên hợp thép - bê tỏng 1.2.5 Giai đoạn mớ rộng (1975 đẽn nay): phát trièn mờ rộng cùa KCLH đại 1.3 Ưng dụng cùa kêt cầu lien hợp 474 25 26 27 1.3.1 KCLĨ1 công trình dân dụng 27 1.3.2 KCL11 cơng trình giao thơng 32 1.3.3 KCL11 cơng trình cơng nghiệp 34 Chương Cơ sơ thiết kề kềt cầu theo tiêu chuân châu Âu 2.1 Giới thiệu vê ticu chuân châu Au (Eurocodc) 37 2.2 Cơ sờ thiết kê kèt câu theo tiêu chuân châu Au 38 2.3 Tái trọng lác động 39 2.4 Giã trị thiết ké cùa ảnh hưởng tảc động 42 2.5 Cường độ 42 2.6 TỒ hợp úc động 43 2.6.1 Khi tinh toán theo trạng thái giói hạn bền 43 2.6.2 Khi tinh toán theo trạng thái giới hạn sử dụng 44 2.7 Vật liệu 45 2.7.1 Belong 45 2.7.2 Cốt thép 48 2.7.3 Thcp kết cấu 51 2.7.4 Chốt chịu cát 52 2.7.5 Tịn sóng 53 Chương Sản liên họp A Cơ sờ lý thuyết 3.1 Yêu cầu cấu tạo 56 3.2 Đặc trưng vật liệu 57 3.3 Tai trọng tác động 58 3.4 Phân lích xác định nội lục 60 3.5 Kiêm tra tơn sóng lãm việc ván khuôn theo trạng thái giới hạn VC bên 61 3.6 Kiêm ira tịn sóng dùng làm ván khn theo trạng thâi giới hạn điều kiện sử dụng 61 3.7 Kiếm tra sàn lien họp theo trạng thái giới hạn bền 62 3.8 Kiểm tra sàn liên hợp theo trạng thái giới hạn điều kiện sứ dụng 72 B Vi dụ áp dụng Vi dụ I Sàn liên hợp hai nhịp khơng bố trí chống giai đoạn thi cóng 74 74 Ví dụ Sàn liên họp ba nhịp có bố tri chóng giai đoạn thi công 92 Vi dụ Sàn liên hợp ba nhịp bô tri chông giai đoạn thi công, sàn 111 475 Chương Dâm liên họp A Cơ sở lý thuyết 144 4.1 Bồ rộng hữu hiệu cánh bê tỏng 145 4.2 Phán loại tiết diện ngang dầm liên hợp 147 4.3 Liên kết chịu căc kểt câu liên hợp 152 4.4 Khã nâng chịu lục dầm liên hợp 163 B Vi dụ áp dụng Vi dụ I Xác định bề rộng hừu hiệu cánh dầm chừ t 194 Vi dụ Bơ tri chịi chịu cãt dâm liên hợp đỡ sàn bê tông đặc 198 Ví dụ Dầm phụ liên hợp đơn gián đờ sàn liên họp bé tỏng lỏn sóng 208 Ví dụ Đằm phụ liên hợp theo độ bền đàn hồi cúa tiết diện 234 Ví dụ Tính toán dâm lien hợp don gian theo cường dộ ben deo cùa tièt diện 264 Chương Cột liên hụp A Cơ sở lý thuyết 5.1 Giới thiệu chung 284 5.2 Phương phảp tính tốn đơn gián hóa EN 1994-1-1 điều kiện áp dụng 285 5.3 Tỷ lộ tham gia làm việc cùa thcp kct câu 286 5.4 ớn định cục cùa tiết diện thép hình 286 5.5 Khả náng chịu nén déo tâm cũa tiết diện 287 5.6 Khá nâng chịu nen tâm cùa càu kiện 289 5.7 Khá chịu nén uốn phương 292 5.8 Khá chiu nén uốn theo hai phương 296 5.9 Liên kểt chịu cât phản phối tai trọng thép - bê tông 298 5.10 Quy định câu tạo 303 B Vi dụ áp dụng 476 284 304 Vi dụ I Cột liên hợp trịn rồng nhồi bê tơng chịu nên tâm 304 Vi dụ Cột liên hợp rỗng hình vành khản nhồi bê tông chiu nén uốn theo phương 318 Vi dụ Cột lien họp liet diện thép chữ H bọc bê lông phân chịu nén lệch tâm phăng 350 Phụ lục đặc trưng hình hục cùa tiết diện định hình Phụ lục 1.1 Chữ phơ thông (UB) Kich thước (Theo ỉiS EN 10365:201 7) 403 Phụ lục 1.2 Chữ I phố thòng (UB) - Các đặc trưng (Theo BS EN 10365:2017) 411 Phụ lục 1.3 Chữ H phồ thơng (UC) - Kích thước (77»eo BS EN 10365: 2017) Phụ lục 1.4 Chữ H phô thòng (UC) - Các đặc trưng tiết diện (Theo BS EN 10365:2017) 419 423 Phụ lục 1.5 ỏng tròn cán nóng - Kích thước đặc trưng tiết diện (rôéo ns EN 10365:2017) 427 Phụ lục 1.6 Ỏng vuông cán nóng - Kích thước đặc trưng tiết diện (Theo BS EN 10365:2017) 438 Phụ lục 1.7 ủng chừ nhật cán nóng - Kích thước đặc trung tiết diện (Theo BS EN 10365:2017) 450 Tài liệu tham khảo 472 477 478 TÍNH TỐN KẾT CẤU LIÊN HỌP THÉP - BÊ TÔNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU Âu CO SỚ LÝ THUYẾT VÀ ví DỤ ÁP DỤNG Chịu trách nhiệm xuãt han: Giâm đôc Tông Biên tập NGỎ DỬC VINH Biên tập: Chi hán điện từ: Sứa hán in: Trình háy bìa: TƠNG ĐỨC PHONG ĐẶNG HUN TRANG TƠNG ĐỨC Pl1ONG vũ THỊ BÍNH MINH 479 In 110 cuồn khỏ 19x27cm, xương in Nhà xuổt bàn Xây dựng số 10 Hoa Lư - Hà Nội Sả xác nhận dâng ký xuất bán: 3656-2022/CXBIPH/02-351/XD ngày 17/10/2022 ISBN: 978-604-82-7012-4 Quyết đinh xuất ban số: 198-2022/QĐ-XBXD ngày 27/10/2022 In xong nộp lưu chiểu quý IV năm 2022 480