CHƯƠNG 3 - LIÊN KẾT CHỊU CẮT VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU

1 LIÊN KẾT CHỊU CẮT VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CHƯƠNG 3 2 1.1 Đại cương 1. Liên kết chịu cắt 3 1. Liên kết chịu cắt 4 1.1.1 Lực tác dụng lên liên kết T (lực trượt trên đơn vị chiều dài), giữa bản bê tông và tiết diện thép có thể được tính: 1. Liên kết chịu cắt I VS T = Với V – lực cắt theo phươn đứng tại điểm tính toán I – moment quán tính của tiết diện tương đương S – moment tĩnh của tiết diện bản bê tông và tiết diện thép lấy đối với trục trung hòa (1.1) 5 1. Liên kết chịu cắt 1.1.2 Các dạng liên kết 6 1. Liên kết chịu cắt 1.1.3 Phân loại liên kết 7 1. Liên kết chịu cắt 1.1.4 Biến dạng của liên kết 8 1. Liên kết chịu cắt 1.1.5 Tiêu chuẩn dùng trong EC4 9 1. Liên kết chịu cắt 1.2 Khả năng chịu lực tính toán của liên kết chịu cắt thông thường 1.2.1 Chốt có đầu trong bản bê tông đặc Đối với bản bê tông đặc, khả năng chịu cắt tính toán P Rd của chốt hàn với đai hàn được xác định: ( ) )2()1( ,min RdRdRd PPP = v uRd d fP g p 4 8.0 2 )1( = v cmck Rd Ef dP g a 2)2( 29.0= (1.2) (1.3) (1.4) P Rd (1) tương ứng với phá hoại của chốt P Rd (2) tương ứng với phá hoại của bê tông bị vỡ xung quang chốt chịu cắt. 10 1. Liên kết chịu cắt d đường kính thân chốt (d ≤ 25 mm) h tổng chiều cao chốt f u cường độ chịu kéo tới hạn tính toán của vật liệu làm chốt nhưng không lớn hơn 500 N/mm 2+ f ck cường độ tiêu chuẩn của bê tông (mẫu hình trụ) tại thời điểm đang xét E cm modun đàn hồi cát tuyến của bê tông (ngắn hạn) α hệ số hiệu chỉnh bằng với: 1 nếu h/d >4 0.2 [(h/d) + 1] nếu 3 ≤ h/d ≤ 4 γ v = 1.25 hệ số an toàn từng phần của liên kết 1.2.2 Chốt có đầu với thép tấm định hình Đối với thép tấm có sườn ngang với bụng dầm chịu bản composite (hình 7), khả năng chịu cắt tính toán được tính như bản đặc được nhân với hệ số hiệu chỉnh k t cho bởi biểu thức sau: 11 1. Liên kết chịu cắt Công thức hệ số hiệu chỉnh chỉ có giá trị nếu thỏa các điều kiện sau: d ≤ 20 mm h p ≤ 8.5 mm b 0 ≥ h p N r là số chốt trong 1 sường tại vị trí giao nhau của dầm, trong tính toán N r ≤ 2 ngay cả khi số chốt bố trí lớn hơn 2 (1.5) ÷ ÷ ø ö ç ç è æ -= 1 7.0 0 pp r t h h h b N k 12 1. Liên kết chịu cắt Đối với chốt hàn qua thép tấm định hình có chiều dày t > 1mm, k t nên lấy không lớn hơn 1.0 khi N r = 1 và không lớn hơn 0.8 khi N r ≥ 2 để giữa mức an toàn đồng nhất. Đối với thép tấm định hình có lỗ để chốt hàn qua thép tấm với chiều dày t ≤ 1.0mm hệ số giảm k t nên lấy lớn hơn giá trị cho trong bảng 1. Đối với thép tấm định hình có sườn song song với dầm đỡ (như dầm biên) hệ số k t bằng: 116.0 0 £ ÷ ÷ ø ö ç ç è æ -= pp l h h h b k (1.6) Hệ số k t và k l là do lớp vỏ của chốt bé hơn và khó hàn hơn, 13 1. Liên kết chịu cắt 1.2.3 Liên kết thép góc hàn Khả nang chịu lực tính toán của thép góc hàn (hình 8) được xác định từ công thức: v ck Rd fhl P g 3/24/3 10 = (1.7) Với: P rd đơn vị N l chiều dài thép góc (mm) h bề rộng thép góc (mm) f ck cường độ tiêu chuẩn của bê tông (N/mm 2 ) γ v hệ số an toàn từng phần Để ngăn cản võng ngược cảu bản trong khi dầm chịu uốn, cốt thép nên chạy qua chân thép góc và đường kính đảm bảo điều kiện sau: A e f sk /γ s ≥ 0.1P Rd (1.8) 14 1. Liên kết chịu cắt Với A e diện tích tiết diện ngang của thanh thép πΦ 2 /4 f sk giới hạn chảy tiêu chuẩn của cốt thép γ v = 1.15 hệ số an toàn từng phần cùa cốt thép 15 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.1 Phân tích tổng thể đối với trạng thái giới hạn tới hạn a. Phân tích cứng dẻo: được sử dụng chỉ đối với các công trình có yêu cầu kiểm tra. Việc phân tích này dựa vào khái niệm khớp dẻo, cho phép xác định dạng phá hủy của dầm đối với tải trọng tới hạn. b. Phân tích đàn hồi: có thể sử dụng trong tất cả các trường hợp, miễn là tiết diện đồng nhất được định nghĩa với sự trợ giúp của hệ số tính đổi giữa thép và bê tông. Sự khác nhau giữa phân tích có xét đến nứt và không xét đến nứt là giảm độ cứng đáng kể do bê tông nứt trong vùng moment âm. Nhưng đối với thiết kế, việc tính đến từ biến bằng cách thy diện tích bê tông Ac bằng diện tích thép tương đương bằng Ac/n. Hệ số tính đổi n = E a /E’ c với E a là modun đàn hồi của thép và E’ c là modun tính toán (hữu hiệu) của bê tông. Hai giá trị danh nghĩa E’ c được sử dụng: Một bằng E cm đối với ảnh hưởng ngắn hạn, và một bằng E cm /3 đối với ảnh hưởng dài hạn. 16 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite 17 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.1.1 Phân tích nội lực và moment a. Phân tích bậc nhất: 1.0£ cr Sd V V b. Phân tích bậc hai: V Sd tổng tải đứng tính toán V cr tải đàn hối tới hạn 1.0> cr Sd V V 18 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.1.2 Phân tích cứng dẻo: - Biến dạng đàn hồi, bỏ qua biếng dạng của cấu kiện, liên kết và của móng. Biến dạng dẻo được xem tập trung tại các vị trí khớp dẻo - Các tiết diện nguy hiểm có khả năng hình thành khớp dẻo và chịu moment dẻo cho đến khi cơ cấu phá hoại dẻo xảy ra. Khi cơ cấu hình thành thì có sự phân phối lại moment giữa các tiết diện nguy hiểm, quá trình phân phối này làm xuất hiện dần dần các khớp dẻo. - Phân tích dẻo không được sử dụng trừ khi: + Khung không chuyển vị ngang hay khung không giằng ít hơn hai tầng + Tất cả các cấu kiện và mối nối của khung là thép hay composite + Tiết diện của cấu kiện thép thỏa mãn nguyên tắc 5.1.6.4 và 5.2.3 của EC3 + Vật liệu thép thỏa mãn 3.2.3 của EC3 19 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite - Tại mỗi vị trí khớp dẻo: + Tiết diện ngang đối xứng qua mặt phẳng song song mặt phẳng của bụng cấu kiện. + Không xảy ra mất ổn định do xoắn ngang + Cánh chịu nén phải được ngàm theo phương ngang tại các khớp hoặc giữa các khớp nơi góc xoay dẻo có thể hình thành khi chịu tải trọng. + Nơi góc xoay không được tính toán, tất cả các cấu kiện có khớp dẻo phải tính với tiết diện tính toán (hữu hiệu) tại vị trí khớp dẻo là tiết diện loại 1. - Đối với dầm liên hợp trong công trình, góc xoay được xem là đủ khi: + Mác thép không vượt quá S355 + Tất cả tiết diện tính toán tại vị trí khớp dẻo là tiết diện loại 1, và tất cả các tiết diện khác là loại 1 và loại 2. + Mối nối dầm và cột có khả năng xoay hay có moment kháng tính toán bằng ít nhất 1.2 lần moment kháng dẻo tính toán của dầm được liên kết 20 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite + Các nhịp lân cận nhau có chiều dài không chênh nhau quá 50% của nhịp ngắn và các nhịp biên không vượt quá 115% chiều dài của nhịp lân cận. + Trong mỗi nhịp có hơn một nửa tải thiết kế cho nhịp đó đặt tập trung trong khoảng 1/5 nhịp thì tại mỗi vị trí khớp nơi bản bê tông chịu nén, không quá 15% tổng chiều cao của cấu kiện là chịu nén (để tránh phá hoại sớm do bê tông bị vỡ). + Cánh chịu nén của thép tại vị trí khớp dẻo được ngăn cản chuyển vị ngang [...]... Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.1 .3 Phân tích đàn hồi: - Phân tích đàn hồi có thể được áp dụng thuận lợi đối với dầm liên tục bất kể loại tiết diện nào Dựa vào giả thiết rằng quan hệ ứng suất biến dạng của vật liệu là tuyến tính với bất cứ mức ứng suất nào - EC4 cho phép hai loại phân tích đàn hồi được trình bày như hình 10 21 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite - Đối với kết cấu giằng, phân. .. ( 2-2 ) 23 và nếu moment uốn dương bé hơn moment kháng tương ứng 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite EC4 đưa ra các giá trị của p Các giá trị này phụ thuộc vào loại phân tích đàn hồi được sử dụng và phụ thuộc vào loại tiết diện tại gối, xem bảng 4 24 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.2 Phân tích tổng thể đối với trạng thái giới hạn sử dụng 2.2.1 Phân tích tổng thể - Biến dạng và nội lực và. .. + b ú d =df da ê ú -1 ú ê df ë û Với ( 2-4 ) N/Nf ≥ 0.4 δ độ võng của dầm composite với liên kết hoàn toàn δa độ võng của chỉ dầm thép có cùng tải trọng δ độ võng thực β = 0 .3 khi thi công không có thanh chống và 0.5 khi thi công có thanh chống N và Nf là số liên kết chịu cắt thực tế và cần thiết cho liên kết hoàn toàn 30 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.2 .3 Nứt của bê tông - Cần khống chế nứt... hạn tới hạn, ngoại trừ phân tích với tiết diện loại 3 và loại 4 22 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite - Sự phân bố moment uốn khi phân tích đàn hồi có thể được hiệu chỉnh theo phương pháp thỏa mãn cân bằng, và có xét đến ảnh hưởng của nứt bê tông, làm việc không đàn hồi của vật liệu và tất cả các dạng mất ổn định - Tính toán sự phân phối lại moment uốn tại cuối giai đoạn phân tích đàn hồi không được... lập và gối tựa đơn trên các gối 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite 29 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite - Một tham số khác được xét đến: ảnh hưởng động học lên độ võng do của sự trượt tại mặt tiếp xúc của thép và bê tông Trong liên kết hoàn toàn, ảnh hưởng này hoàn toàn bỏ qua (độ võng được ký hiệu là δf) Đối với liên kết một phần, sự gia tăng của độ võng không thể bỏ qua và phụ thuộc vào... Bảng liên quan đến chi tiết thép thanh có độ bám dính cao, giá trị chấp nhận đối với σs là hàm số của đường kính thép thanh và bề rộng cho phép của vết nứt wk (giữa 0.3mm và 0.5mm) 32 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite k hệ số cho phép ảnh hưởng không đều của tự cân bằng ứng suất, k = 0.8 ks hệ số cho phép ảnh hưởng giảm lực dọc của bản bê tông do nứt ban đầu và trượt cục bộ của liên kết chịu cắt, ... hành), và 0.5 khi sự làm việc dẻo đã được hình thành do trọng lượng của bê tông đã được đổ - Độ võng giữa nhịp của một dầm bất kỳ có thể được tính theo công thức: [ d f = d 0 1 - C ´ f 1 ´ f 2 ´ (M A + M B )/ M 0+ M-A và M-B ] (2 -3 ) moment uốn tại các gối (lấy giá trị tuyệt đối) từ phân tích đàn hồi không nứt C = 0.6 đối với tải phân bố đều C = 0.75 đối với tải tập trung giữa nhịp Δ0 và M+0 độ võng và. .. năng và độ bền của kết cấu - Khi không thông qua đo đạc để giới hạn bề rộng vết nứt trong bê tông tại mặt trên bản của dầm composite, cốt thép dọc bố trí tối thiểu bằng: 0.4% diện tích bê tông đối với kết cấu có thanh chống 0.2% diện tích bê tông của kết cấu không có thanh chống - Các thanh thép được kéo dài qua ¼ nhịp cả hai phía của gối giữa hay ½ nhịp đối với console Đối với bản composite, diện tích. .. ½ cốt thép bé nhất theo yêu cầu đặt giữa chiều cao bản và bề mặt chịu biến dạng kéo lớn hơn - Cốt dọc bé nhất đối với bê tông nằm hoàn toàn trong bụng thép tiết diện chữ 33 I được xác định theo công thức 2.5 với kc = 0.6 và k = 0.8 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.2.4 Dao động - Để phân tích tần số và dạng dao động của bản composite, cho phép sử dụng tiết diện composite đặc trưng với modun... bên gối 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite + Đối với dầm có tiết diện nguy hiểm là tiết diện loại 1, 2 hay 3 phương pháp sau đây được sử dụng Tại mỗi gối giữa nới σct vượt quá 0.15fck thì moment uốn được nhân với hệ số giảm f1 cho trong hình 11 và sự tăng lên tương ứng được thưc hiện đối với moment trong các nhịp lân cận 26 2 Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.2.2 Tính toán độ võng - Tính toán . 1 LIÊN KẾT CHỊU CẮT VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU CHƯƠNG 3 2 1.1 Đại cương 1. Liên kết chịu cắt 3 1. Liên kết chịu cắt 4 1.1.1 Lực tác dụng lên liên kết T (lực trượt trên đơn. tông và tiết diện thép lấy đối với trục trung hòa (1.1) 5 1. Liên kết chịu cắt 1.1.2 Các dạng liên kết 6 1. Liên kết chịu cắt 1.1 .3 Phân loại liên kết 7 1. Liên kết chịu cắt 1.1.4 Biến dạng của liên. chống và 0.5 khi thi công có thanh chống N và N f là số liên kết chịu cắt thực tế và cần thiết cho liên kết hoàn toàn 31 2. Phân tích tổng thể kết cấu composite 2.2 .3 Nứt của bê tông - Cần khống