Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường: Nghiên cứu cơ chế làm việc và khả năng ứng dụng của giải pháp "Metal-Road" trong việc nâng cấp và mở rộng đường sườn dốc ở khu vực miền núi

Phương phápmetalroad, để đáp ứng nhu cầu xã hội như: [1] Một kết cau đáp ứng địa hình dốc của cácngọn núi, [2] Dé cải thiện giao thông và xây dựng các cau kiện đúc sẵn thành các thànhpha

TRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA

SAOCR

BAO CAO TONG KET KET QUADE TAI KHCN CAP TRUONG

Tén dé tai:Nghiên cứu cơ chế làm việc và kha năng

ứng dụng của giải pháp “METAL-ROAD”trong việc nâng cap va mở rộng đường sườn

dốc ở khu vực miên núi

Mã số đề tài: T-KTXD-2013-54Thời gian thực hiện: từ tháng 05/2013 đến tháng 05/2014

Trước hết nhóm nghiên cứu đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cácđồng nghiệp ở bộ môn Cau Đường, khoa Kỹ thuật Xây dựng, Phong Khoa họcCông nghệ và Dự án trường Dai học Bách Khoa TP Hồ Chi Minh đã hỗ trợ nhómnghiên cứu trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài này.

Nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn tới Viện Nghiên Cứu Thép, Tập đoàn

JFE Steel Nhật Bản hỗ trợ tài liệu phục vụ cho quá trình nghiên cứu.

MUC LUC

CHƯƠNG MỞ ĐẦUU 5° 2° s9 033272771198 07.08prenreprseeorseoree 6CHƯƠNG 1 TONG QUAN PHƯƠNG PHÁP METALROAD 91.1) Lịch sử ra đời cœœ œ0 6G 665555999 9.9.9.9 000889 90088999999949499666006666668886688000996 91.2 Khả năng ứng dụng s-s se 12.01 303080100000000000 108 91.2.1 Trường hợp dé tránh tác động và bao vệ bờ sÔng: -c 91.2.2 Các ví dụ sử dụng trong các CầU: G cờ 9I.2.3 Trường hợp dam bao giao thông đường bộ hiện hành: - 10124 Trường hợp vung mặt trượt: 9191111111141 101 te 101.2.5 Trường hợp sử dụng không gian trên dÔC: -c-5- 5+2 II1.2.6 Trường hợp của phía làn đường cao tÔC: -ccc+ccccsceeceeee 111.2.7 Truong hợp khắc phục thảm họa: - 5G Ăn 1 ng II1.2.8 Trường hợp cung đường có bán kính nhỏ cong: -c-+ 121.2.9 Trường hợp đê bảo vệ mặt đường hiện hữu: - 555 sss 131.2.10 Trường hợp vượt qua thung lỗng sâu: - - - ĂĂ 1S he 131.3 Cấu tạo của phương pháp Metalroad .s.s5 5 sssssssssssessssssessssssese 13

1.4 Phạm Vi công ng ệ d œ5 6 6999999 99.9 89999.968.949 9606 668699495066596 16

1.5 Phương pháp thi CÔINg s- << 55 << 5 2< 599 9.9009 00990080950008899608894006 884 17

CHUONG 2 SỨC KHANG CUA COT ONG THÉP NHOI BE TONG TRONG

GIAI PHAP KET CÂU “METALROAD?” cccscsssssssssscsccscscsacssccsacsacecceceacencecees 20

2.1 Giới hiỆU oœ- <6 5< 5 90.99009609 094.0009400894950080940080996.06889096088886 202.2 Cơ sở thiết kế cho kết cau trụ ông thép nhôi bê tông .- « s- 222.2.1 Tiêu chuân thiệt kê 22TCN 272-05 (2005Š): GG ST ray 222.2.2 Các tiêu chuẩn tham Khao? - ¿5-6 + 2 2 +E+E+E+£z££ezeresree HH 232.2.3 Cở sở lý thuyêt xác định sức kháng nén dọc trục và sức kháng uôn: 262.3 Phân tích ứng sứ bang mô hình phần tử hữu hạn . -s -s< 28

CHUONG 3 PHAN TICH TINH KHA THI CUA PHUONG PHAPMETALROAD TRONG XÂY DUNG DUONG MIEN NUI Ở VIỆT NAM 353.1 Điều kiện tự MhiGN .ccccsseccssssecssnsessssneecssnccssnsecsssnescsaneccssnsecsssneessaneeesanecesenseeees 353.1.1 Dieu kién 0i 2 - aa 4ẦẢ 353.1.2 Điều kiện địa chất: cccerirerrrriirrrrrrrrirrrrrrrrirrrrrrrrrioe 353.1.3 Điêu kiện khí tượng thủy VĂN: G cờ 363.2 Chọn phương án: -e<s<5<sses S915 1 30800040403000000403000000040300 363.2.1 Binh đồ tuyến hiện hữu: HH ng 373.2.2 Mat cat Sh¡à 0177 11 373.23 Mặt cắt ngang: Mạn 2991122122010 383.24 Phương án 1: Dao dap truyền thông: -G Ăn, 383.2.5 Phương án 2: Phương pháp metalroad: - «<< + «51s eseesss 403.2.6 Nghiên cứu phân tÍCH: - - - << <5 E000 9.00 ngờ 423.3 Một số vấn dE lưu ý << << << E9 933311 ưng 60 50505556 433.4 Nhận xét đánh giá cGc S5 0 9 Họ 0.00 00 000040060000040660800906 44

CHƯƠNG 4 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ <5 5° 5 sssSssesssesesss 48

DANH SACH CAC HINH VE

Hình 0-1: Một số hình ảnh về metalroad coccccccccccccscsecscsscscsscscscsscsesscsesscsesscsesscsevscsessesscaes ổHình 1-1: Trường hop dé tránh tác động bảo vệ bờ sông c-¿-¿-cc+cse+e+eseseseseee 9Hình 1-2: Các ví dụ sử dung trong COC CẨM - -c- + c+cE+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEetsrsrsrerree 10Hình 1-3: Trưởng hợp dam bao giao thông đường bộ hiện hành - «<5: 10

Hình 1-4: Trưởng hợp vùng HỘI ÍHQÍ TT TT ng nh re 10Hình 1-5: Trường hợp sử dụng không gian trên đỐC ¿-c-c+c+e+esesEeEerererereeeeed 11Hình 1-6: Trong trường hộ của phía làn đường CAO OC vercecccecesesesseverererststsstststsesevees 11Hình 1-7: Trong trường hợp khắc phục thảm NOdcecccccccccesssssvevsvsvsesesssssscscsesvsvevenenees 12Hình 1-8: Trong trưởng hop cung đường có bán kính nhỏ CONG «< 55: 12

Hình 1-9: Trưởng hop bảo vệ mặt đường hiện HiữU - cv 31 %2 13

Hình 1-10: Trưởng hợp vượt qua thung [Un SỐU -ccĂ Ăn 11 %2 13Hình 1-11: Cầu tao của phương pháp elqÏrOddẢ + s+k‡E+E+EsEeEeEerererereeeeed 14Hình 1-12: Loại tiêu CRUGN ceccccccccscsccscsccscsssscscsscscsscsssscsssscsssscsesscsesscsesscsesscsesscsesacseescaees 15Hình 1-13: Loại kiểu hiẴHg, - - St kEEEEEEEESESEEEEEEEEEEEEEESEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrkrkrkd 16Hình 1-14: Loại kiểu WGN ceccecccccscscscsscsesescscsvsvccscsssssvevevsvscsvscsvesessasasavsvavavsvsustsvsvenenenees 160.800 bu an, no can <e 17

Hình 1-16: Phương pháp thi CONG c1 000111111111 1111111 T100 111kg 19Hình 2-1: Giải pháp "Metalroad" cho đường miỄn niúi: - 2c se +e+e+eeesesese 20

Hình 2-6: Đường cong ứng suất biến dạng cua vật liệu thép SM490Y dùng cho cọc711 ::ỞÕ-ồó 29Hình 2-7: Quan hệ ứng suất biến dạng cua bê tông khi chịu kéo và nén 29Hình 2-8: Mô hình phần tử hữu hạn cọc ống thép nhôi bê tÔng - - cccscs: 30Hình 2-9: Anh hưởng chiêu dài cọc thép nhoi bê tông lên sức chịu tải: 33Hình 2-10: So sánh giữa kết quả phân tích PTHH và tiêu chuẩn thiết kế: 34Hình 3-1: Bình đô đoạn mở 77-88777887 37Hình 3-2: Mặt cắt dọc đoạn mở HỘ Ăn ke 37Hình 3-3: Mặt cắt ngang điển lhình - - tk SkEkEEEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkrerree 38Hình 3-4: Bồ trí chung phương pháp Metalroddicccccccccsscscsssvevsrsvsvssssssssscscsvsvevenenees 40Hình 3-5: MẶT CỐ NAN g eccccccccccscsessssssesescsvsvscscscsssssvevsvsvscscsvsvenessasasavavavavsvsvsessnenenenees 4]Hình 3-6: Mặt cắt AOC seesseessesssessesssesssessnessessnesssessecsnesseessecsneessesuecsneeseesnessneeieesneesneensenes 4]Hình 3-7: Chỉ tiết mối 10d c.sceeseecseesessesssesssesseesnessessecsneeseeesecsneesneeneesneeseeneesneeneeeneenneen 42Hinh E.180:1812.8/:).81:,NNNNHẠNaẢÝầÁảẳảảẢÔÁỒẢÔÃỶẢ 42

DANH SACH BANG BIEU

Bang 2-1: Thông số hình học của các mẫu phân tihiceecececccecccccscesvsesessssssescsesvsvevenenees 30Bảng 2-2: Kết qua tính toán và phán tích trưởng hợp chịu nén doc truc có xét sự én

;//1REEEEEEEEEERE œŒ3 31Bang 3-1: Khối lượng của phương pháp truyen thong eccccccccescsescsseresessssserststsesevevees 45Bảng 3-2: Khối lượng của phương pháp MeldlfrOddd -c-c-cc+e+esesesEeEererrereeeeed 45

CHUONG MO DAU

TINH CAP THIET VA MUC TIEU NGHIEN CUU CUA DE TAI

1 TINH CAP THIET CUA DE TÀI

Tốc độ phát triển kinh tế của nước ta trong những năm qua khá nhanh Nhu cầuđi lại và vận chuyển hàng hoá giữa các vùng miễn tăng cao Vì vậy xây dựng giao thônglà yếu tố quan trọng nhất cho sự phát triển của đất nước Theo quan sát bản đô Việt Namthì địa hình Việt Nam gồm 4 dạng (núi, cao nguyên, bình nguyên và đồng băng) trongđó đổi núi chiếm ưu thé với 85% hay 3⁄4 diện tích lảnh thô Vì vậy xây dựng các tuyếnđường trên miên núi là một yêu câu trong xây dựng giao thông của dat nước.

Phương pháp xây dựng đường miễn núi ở nước ta hiện nay như đào chỗ cao vàdap chỗ thấp; dao ham hoặc bat cầu cạn [1] Phương pháp đào chỗ cao và đắp chỗ thấpsẽ dẫn đến khối lượng đảo đắp lớn, dễ bị sạt lở và ảnh hưởng nhiều đến môi trường xungquanh Dé giảm khối lượng đào dap trong phương pháp này người thiết kế thường tăngđộ dốc của đường lên rất nhiều và điều chỉnh bán kính cong nam nhỏ lại, điều này làmtuyến không được đẹp và rất dễ gây nguy hiểm cho phương tiện lưu thông [2] Phươngpháp đào ham rất tốt cho khu vực miễn núi vì tuyến sẽ ngắn hơn nhiều tat cả các chỉ tiêukỹ thuật được đảm bảo nhưng chỉ phí xây dựng và duy tu rất cao [3] Phương pháp bắtcầu cạn làm cho tuyến ngắn hơn nhiều nhưng rất khó thi công trong địa hình đôi núi (vìkhông có đủ mặt bang) và chi phí thì rất cao

Xuất phát từ những khó khăn khác nhau của các phương pháp xây dựng đườngmiễn núi ở nước ta hiện nay một phương pháp xây dựng đường miễn núi có điểm vượttrội hon cho những địa hình đôi núi tương đối phức tap “Metal Road Method” đượctác giả quan tâm.

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CUA DE TÀI

Nội dung báo cáo tập trung giải quyét các van đề sau:

- Nghién cứu phân tích co chế làm việc của kết cau trong giải pháp Roađd'"'.

“Metal _ Định hướng va dé xuất ứng dụng giải pháp kết cầu “Metal“Metal Road” trongđiều kiện ở khu vực miễn núi

Tìm hiểu một phương pháp xây dựng mới có tính ưu việt hơn so với phươngpháp xây dựng truyền thống đường miễn núi ở nước ta hiện nay

3 HẠN CHE CUA ĐÈ TÀI

Báo cáo này dự định đưa ra 2 phương pháp (Đào đắp truyền thống và phươngpháp Metalroad) dé so sánh tuy nhiên do thời gian hạn chế nên tác giả chỉ tập trung đánhgiá ưu điểm phương pháp Metal Road va mô hình băng phần mém Abacus

Đề tài cũng không đi sâu về lý thuyết tính động đất của phương pháp Metalroad

CHUONG 1 TONG QUAN PHUONG PHAP METALROAD

1.1 Lịch sw ra đời.

Phương pháp metal-road là công nghệ xây đường cua Nhật Công nghệ nay đãđược hội đồng thành viên công nghệ xây dựng đánh giá và chứng nhận - Trung tâmCông nghệ Quỹ bảo trì đường chứng nhận ngày 31 tháng 3 năm 2010 Phương phápmetalroad, để đáp ứng nhu cầu xã hội như: [1] Một kết cau đáp ứng địa hình dốc của cácngọn núi, [2] Dé cải thiện giao thông và xây dựng các cau kiện đúc sẵn thành các thànhphan nhỏ hơn và nhẹ hon, [3] Giảm thiểu các tác động đến môi trường tự nhiên, changhạn như địa hình và thảm thực vật, đã được phát triển như một phương pháp mở rộngxây dựng đường.

1.2 Khả năng ứng dung.

Phương pháp Metal road (MMA 2000) thích hợp cho xây dựng mới, mở rộng

cũng như sửa chữa đường miễn núi Áp dụng cho những địa hình phức tạp và có máidốc lớn (50 <0 < 90) Một số trường hop cụ thé áp dụng phương pháp Metalroad:1.2.1 Trường hợp để tránh tác động và bảo vệ bờ sông:

estatue

cae

Hình 1-1: Trường hợp dé tránh tác động bảo vệ bờ sông

Hình 1-2: Các vi dụ sử dung trong các cầu

1.2.3 Trường hop dam bảo giao thông đường bộ hiện hành:

: ¬—— ` 2

TY im =a et pee ~— is.

Hình 1-3: Truong hợp dam bao giao thông đường bộ hiện hành

1.2.4 Trường hợp vùng mặt trượt:

Hình 1-5: Trường hợp sử dụng không gian trên dốc1.2.6 Trường hop của phía làn đường cao tốc:

Hình 1-6: Trường hợp mở rộng một phía làn đường cao tốc1.2.7 Trường hợp khắc phục thám họa:

Trường hợp thảm họa Sau khi khắc phục

Truong hợp thảm họa Sau khi khắc phục

bà mô xa tgà V

S4-Bs re

Hình 1-7: Trong trường hop khắc phục thảm hoa

1.2.8 Trường hợp cung đường có bán kính nhỏ cong:

1.2.9 Trường hợp dé bao vệ mặt đường hiện hữu:

Hình 1-9: Trưởng hợp bao vệ mặt đường hiện hữu

1.2.10 Trường hợp vượt qua thung lũng sâu:

Hình 1-10: Trường hợp vượt qua thung lũng sâu1.3 Cấu tạo của phương pháp Metalroad

Metalroad có kết cau được tích hợp gắn cứng móng cọc ống thép và cau trúcthượng tang bao gồm dam I (xà ngang và dam chính) tạo nên khung không gian 3chiều Cũng giống như câu bê tông bản mặt cầu bằng bê tông cốt thép

Xu ^

I-beam grid girder slab >>

: : Main girder a /SI —% ray Stringer /= a fl te fhe fo “} lÌ LIÊN Tế <0

+ Tải trong từ cau trúc thượng tang sẽ truyền đến mặt đất thông qua sự hỗ trợ cọcống thép nhdi bê tông, không có ảnh hưởng đến sự 6n định của mặt dốc hiện tai Trongtrường hợp của một lớp sụp đồ, nó sẽ chứng tỏ vượt trội nếu lớp đất mặt không quá dày

+ Kết cau có thé được mở rộng trong khi duy trì đáng ké thảm thực vật và hiện trạngđịa hình, gần như không có bất kỳ chất thải và đất dư thừa Bảo vệ môi trường tốt hơnso với các phương pháp xây dựng đào đắp trong quá khứ.

+ Trong quá trình xây dựng không cần xây dựng đường tạm mà vẫn duy trì đượcgiao thông hiện có.

+ Điều kiện xây dựng ít ảnh hưởng đến các cau trúc như công, bức tường chôn cat,đảm bảo độ rộng cần thiết cho giao thông đường bộ hiện tại Ngoài ra, đường liên kếtphù hợp địa hình và tình trạng phức tạp hiện tại cụ thể của miễn núi, băng cách đặt cọcvà dầm thích hợp, chúng ta có thể bố trí mở rộng hình dạng linh hoạt

+ Phương pháp metalroad có 3 loại mặt cắt (Miyakawa 2002) pho bién:+ Loại tiêu chuẩn:

New road + _ Existing road

Steel pipe pile

(a) Standard type

Hình 1-12: Loại tiêu chuẩn

+ Loại kiểu hãng:

,New road , Existing road ,

e #SO8mZ—%

SEE 9 (i)O 30 60 90

Hình 1-15: Pham vi thi công (MMA 2000)

Phương pháp thi công.Điểm đặc biệt của phương pháp metalroad là quá trình thi công sẽ không ảnh hưởngđến sự đi lại của các phương tiện lưu thông (trong trường hợp mở rộng đường) và luônđảm bảo mặt bằng xây dựng, không phải tốn kém xây dựng mặt băng vì quá trình xâydựng hoàn tòan nằm trên mặt đường (xây dựng mới) Quá trình xây dựng của phương

[ 4.Tháo øỡ các tam thép tam va thi công ban mat

“+ KHOAN, ĐÀO DAT(1) ›

Búa đóng [

đà ỳ Cẩu50tấnKhung dẫn hướng QS /

— 5,

-_= “ Coc ống thép— _—” ^ _——”

- Xác định vị trí tìm cọc, thiết lập khung dẫn hướng.- Khoan đào.

- Khoan đào xong, bơm vữa xi măng, đóng cọc ống thép

NS,THI CONG DAY NAP DAU COCTHI CONG LAP DAMTHI CONG DAT TAM THEP

CHƯƠNG2 SỨC KHANG CUA COT ONG THÉP NHOI BE

TONG TRONG GIAI PHAP KET CAU

công, độ ô ồn định cao, nên giải pháp “Metal Road” rất phù hợp cho các dự án đường khu

vực miền núi ở Việt Nam, đặc biệt các khu vực có danh lam thăng cảnh, khu bảo tồnthiên nhiên Trong giải pháp này, kết cau cọc ống th p nhỏi bê tông giữ vai tr rất quantrong vì vừa là hệ móng cọc, vừa là trụ đỡ kết cau phan trên Vi vậy, trước khi nghiêncứu va đánh giá khả nang ứng dụng của giải pháp này vào thực te Ở Việt Nam, qui trìnhvà các hướng dẫn thiết kế cần được xem x t và dé xuất cho kết cau ống th p nhỏi bê tông.

Kết cau ống th p nhồi bê tông đang được sử dụng nhiều trong xây dựng như cọc,cột, và trụ cầu Kết cau ống th p nhồi bê tông có những ưu điểm như sức kháng uốn van n cao, dé thi cong, khong cần ván khuôn, và kích thước cau kiện nhỏ hơn so với kếtcầu bê tông cốt th p Ngoài ra, 1 1 bê tông c_n có tác dụng chồng mất ôn định cục bộ làmgia tăng sức kháng cho kết câu Đồng thời, phương pháp phan tử hữu hạn có x t đến

những ứng xử phi tuyến hình học cũng như phi tuyến vật liệu sẽ được sử dụng nhăm khảosát ứng xử cua tru ông th p nhdi bê tông dưới tác dụng của momen uốn cũng như là lựcnn Anh hưởng của chiều dài tự do đến sức chịu tải cực hạn cũng được khảo sát Trườnghợp kết cấu chịu tác động đồng thời của luc n_n dọc trục va momen uỗn cũng được nghiêncứu Từ kết quả phân tích cho thấy các tiêu chuẩn thiết kế tham khảo hiện hành đánh giátốt sức kháng của kết cau ống th p nhồi bê tông khi chịu n n cũng như khi chịu uốn.

Rất nhiều nghiên cứu về kết cau ông th p nhồi bê tông đã được tiến hành và cũngcó một số kết quả được công bồ trên các tạp chí khoa học uy tín Một số nghiên cứu trướchết tập trung vào việc phân tích ứng xử va sức kháng chịu n n dọc trục của kết cầu ốngth p nhồi bê tông (Schneider 1998; Giakoumelis & Lam 2004) Bên cạnh đó, một sénghiên cứu lại tập trung khảo sat ứng xử của loại kết cau này khi chịu uốn Khả năng chịutải và ứng xử biến dang của ống th p tr n nhôi bê tông dưới tác dụng của momen uốnthuần tu đã được giới thiệu (Elchalakani 2002) Mô hình phân tích của kết cầu ống th pnhôi bê tông chịu uốn cũng đã được nghiên cứu và đề xuất cho kết cầu dam liên hợp ốngth p nhỏi bê tông (Moon 2012) Cùng với các nghiên cứu về sức kháng n n dọc trục vàuốn đọc trục riêng rễ, ứng xử chịu n n dọc trục va uôn đồng thời cũng được nghiên cứuvà đã có những kết quả đáng tin cậy Mục đích của các nghiên cứu này chủ yếu phát triểncơ sở thuyết va dé xuất giải pháp thiết kế cho kết cầu ống th p nhỏi bê tông Choi(2006) đã giới thiệu va dé xuất b6 sung vảo tiêu chuẩn AISC biểu dé tương tác giữa lựcn n dọc trục va momen uốn của kết cấu th p nhồi bê tông Moon (2013) tiếp tục pháttriển cơ sở Ì thuyết dé tính toán sức kháng cho kết cau ống th p nhồi bê tông có su dụngthêm cốt th p tăng cường dọc dưới tac dụng đồng thời của lực n n và momen uốn.

Có thé thay răng, kết cau ông th p nhồi bê tông đã được nghiên cứu khá hoàn thiệnvề ứng xử cũng như là cơ sở | thuyết Tuy nhiên, việc áp dụng kết quả từ các nghiên cứunày để làm cơ sở thiết kế vẫn c n hạn chế Trong các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành, hướng

dẫn thiết kế loại kết cau này vẫn chưa cụ thé và thiếu nhiều thông tin Do đó, công tácthiết kế đ ¡ hỏi phải kết hợp nhiều tiêu chuân đồng thời tham khảo nhiều kết quả nghiêncứu Bài báo này sẽ tập trung nghiên cứu ứng xử và giải pháp thiết kế cho kết cau trụ th ptr n nhỏi bê tông được sử dụng để làm hệ móng cọc và đỡ kết cầu phần trên giải pháp“Metal Road” Trụ ô ông th p nhdi bê tông là một loại kết cau liên hợp bao gém trụ th p

val i bê tông Ưu điểm chính của kết cau ống th p nhồi bê tông là có khả năng chịu lực

lớn va sự 6n định cục bộ của ống th p cao từ đó làm tăng sức kháng và khả năng biếndạng phi dan hồi của kết cấu (Marson & Bruneau 2004; Roeder 2010)

Trước hét 1 thuyết tính toán sức kháng n n dọc trục va sức kháng uốn của kết cấu ôngth p nhồi bê tông theo phương pháp phân tích ứng suất d o (Plastic Stress Distribution

kha hợp | va độ an toàn cao Sức chịu tải ước tinh từ tiêu chuẩn thiết kê luôn nhỏ hơnso với sức chịu tải cực hạn xác định từ phân tích phan tử hữu han.

2.2 Cơ sở thiết kế cho kết câu trụ ông thép nhôi bê tông.Hướng dẫn thiết kê kết câu trụ ông th p nhôi bê tông đã được nghiên cứu và cậpnhật trong một sô tiêu chuẩn thiết kế như ACI (2008), AISC (2010), AASHTO LRFD(2010), và cũng như 22TCN 272-05 (2005) Irong phân này, nghiên cứu sẽ trình bày cácCƠ SỞ thiết kê cho kết câu ông th p nhôi bê tông, dong thời nghiên cứu cũng nêu ra mộtsố hạn chế của các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.

2.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế 22TCN 272-05 (2005):¬ Tiêu chuẩn thiết kê cầu 22TCN 272-05 được ban hành dựa trên tiêu chuân thiếtkê câu của Hoa Ky AASHTO (1998) Phiên bản tiêu chuân này đã có đê cap đên ket cauliên hợp chịu n n như trụ ông th p nhôi bê tông Theo 22TCN 272-05, sức khang n nđược phân loại dựa trên điêu kiện làm việc của kết cau và được qui định trong Mục 6.9như sau:

2.2.1.1 Sức kháng nén doc trục:Sức kháng n n dọc trục tính toán được xác định theo công thức sau:

VỚI A= At —; ra) £, ; mw A, i n )\ A, }|F =F +CF,| — |+Cf.| —|3 va E=E|1+ © |2 (4)

trong đó, A, là diện tích mặt cat ngang của ông th p; A là diện tích phan bê tông; A, làtông diện tích cốt th p doc; F, là cường độ chảy cua ông th p; F„ là cường độ chảy củacốt th p; f là cường độ chịu n n 28 ngày của bê tông; E là mô đun đàn hôi của th p; /là chiêu dài tự do của ông th p; & là hệ so chiêu dài hiệu dụng; n là ti so mô đun đàn hoigiữa th p và bê tông; r là ban kính quan tính cua ông th p trong mặt phang uôn; và

C,=1.0, C, =0.85, C,=04 là các hăng sô cột liên hợp được qui định cho kết câu ông th p

nhôi bê tông

2.2.1.2 Sức kháng nén dọc trục và uốn kết hop:

Tai trọng nén dọc trục P, , và các mômen xảy ra đông thời, M„ và M,, , tính toánđôi với các tai trọng tính toán băng các phương pháp giải tích đàn hôi phải thỏa man môiquan hệ sau đây:

trong đó, P là tải trọng n n dọc trục tính toán; P là sức kháng n n tính toán dọc trục;

M„ và M„ là momen uốn tính toán tương ứng theo hai phương: M,, va M,, là sức kháng

uốn tính toán tương ứng theo hai phương Các công thức (Š) và (6) tương tự các công

thức (HI-1a) và (HI-1b) trong tiêu chuẩn AISC (2010) cho kết cau chịu đồng thời n ndọc trục và uốn có tiết diện đối xứng một trục và hai trục.

2.2.2 Các tiêu chuẩn tham khảo:2.2.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế kết cau thép nhà cao tang (AISC 2010):2.2.2.1.1 Suc kháng nén doc truc:

Sức khang n n dọc trục của ống th p nhồi bê tông có x t đến tinh ồn định được xác địnhnhư sau:

trong đó, E, và E, lần lượt là mô đun dan hồi của th p va của bê tông: J, J,, và J, lầnlượt là momen quán tính của phan ống th p, cot th p dọc, val ¡ bê tông C, là hệ số triếtgiảm được lấy như sau: