CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN KHUNG LIÊN HỢP THÉP - BÊ TÔNG CỐT THÉP

GVHD: PGS.TS Bùi Công Thành SVTH: Lê Lương Bảo Nghi Các lý thuyết tính toán và công thức xem trong Lý Thuyết Tính Toán- Chương 4- Dầm đơn giản; Chương 5- Dầm liên tục; Chương 6- Liên kế

Trang 1

GVHD: PGS.TS Bùi Công Thành SVTH: Lê Lương Bảo Nghi

Các lý thuyết tính toán và công thức xem trong Lý Thuyết Tính Toán-

Chương 4- Dầm đơn giản; Chương 5- Dầm liên tục; Chương 6- Liên kết chống trượt; Chương7-Cột liên hợp thép-bê tông cốt thép

Chọn khung trục 6&C để tính toán

Kết quả nội lực xuất ra trên Access sẽ được xử lý bằng các Querry để tiện quản lý, tìm ra nội lực cực trị của một phần tử khung và các giá trị nội lực tương ứng

Sẽ chọn ra một dầm, cột để tính toán như mẫu, các dầm hay cột còn lại được trình bày dưới dạng bảng tính

Trang 2

TẦNG HẦM TẦNG 1 TẦNG 2

TẦNG 3 TẦNG 4 TẦNG 5 TẦNG 6 TẦNG7 TẦNG 8 TẦNG 9

TẦNG 11 TẦNG 12 TẦNG 13 TẦNG 14 TẦNG 15 TẦNG 16 TẦNG 17 TẦNG 18 TẦNG 19

TẦNG 10 TẦNG ST

Hình 6.1: Tiết diện dầm, cột khung trục 6

G9 IPE 600 G10 IPE 450 RG3 IPEO 600 G20 IPE 600 G21 IPE 450

Trang 3

Trang 4

Rd của một dầm liên hợp thép-bê tông cốt thép thường khả năng chịu momen âm M-

Rd

• Nhưng do sự giảm độ cứng cứng do bêtông nứt vùng chịu momen âm, nút khung không tuyệt đối cứng, sự ứng xử không đàn hồi trong vật liệu hay do sự hình thành khớp dẻo khi mômen âm đạt tới khả năng chịu lực (đối với tiết diện loại 1, 2) nên sẽ có sự phân phối lại nội lực từ nội lực phân tích đàn hồi

• Không có sự tính toán chính xác cho sự phân phối lại này Eurocode 4 cho phép phân phối lại như sau: Nếu momen âm có độ lớn lớn nhất M-

Sd.max > M

-Rd thì giảm M-

Sd.max đi một lượng (pM

-Sd.max) sao cho (1-p) M

-Sd.max = M

-Rd, đồng thời tăng momen dương lên sao cho vẫn phù hợp với lực tác dụng và p bé hơn giá trị cho phép tùy loại tiết diện của dầm và phương pháp phân tích nội lực

• Trong phạm vi đồ án, để đơn giản và an toàn trong quá trình kiểm tra, nếu momen âm lớn nhất(về độ lớn) lớn hơn khả năng chịu mômen âm M-

Sd.max >

M

-Rd ta phân phối lại như sau:

− Sau khi tìm được momen âm lớn nhất M

-Sd.max và momen dương lớn nhất

M+

Rd.max từ việc phân tích mô hình không gian, ta xem một cách gần đúng

M

-Rd.max xuất hiện cùng lúc ở hai đầu dầm và M+

Rd.max.xuất hiện tại giữa

nhịp (hình 6.1a)

− Giảm M

-Sd.max đi một lượng (pM

-Sd.max) sao cho (1-p) M

-Sd.max = M

-Rd đồng thời tăng M+

Rd.max lên một lượng (pM

-Sd.max) (hình 6.1b) Vì các tiết diện

dầm ta chọn chủ yếu là loại 1 và phương pháp phân tích nội lực là đàn hồi

nên tra Bảng 5.4 –Phần A: Lý Thuyết Tính Toán ta được p ≤ 40%

Hình 6.1 Momen trong dầm trước và sau khi phân phối lại

M

-Sd.max

M + Sd.max

(1-p)M Sd.max = M -

-Rd (1-p)M

-Sd.max

M + Sd.max + pM -

Sd.max

Trang 5

1.TÍNH TOÁN DẦM G9

a Đặc điểm dầm:

Vị trí: Tầng: Trệt, 5-19/Nhịp:AB, CD

• Lực cắt lớn nhất (độ lớn): VSd.max = 592.89 kN

b Cấu tạo dầm liên hợp

IPE600

96 y

z

Hình 6.3: Cấu tạo composite G9

Thép hình IPE 600

Giới hạn chảy: fy = 235N/mm2

Hệ số an toàn: γa = 1.1

Chiều cao: ha = 600 mm

Bề rộng: bf = 220 mm

Bề dày bản bụng: tw =12 mm

Trang 6

Bề dày bản cánh: tf = 19 mm

Diện tích: Aa = 15600 mm2

Diện tích chịu cắt Avz = 8378 mm2

Moment kháng uốn dẻo:Wpl.y= 3512*103 mm3

Khả năng chịu uốn dẻo của tiết diện thép Mapl.Rd = 750.29 kNm

Cánh bêtông

Cường độ chịu nén trụ của bêtông C30 fck=30N/mm2

Hệ số an toàn: γap = 1.1

Chiều cao bê tông bên trên tấm thép sóng hc = 65 mm

Chiều cao tấm thép sóng hp = 55 mm

Bề rộng hiệu quả cánh bê tông khi chịu momen dương:

(với L và L’ là nhịp dầm đang xét và nhịp kề nó)

*) Cách xác định bề rộng hiệu quả cánh bê tông xem trong Lý Thuyết Tính Toán

-Chương2-Phần 2.4

Cốt thép Gr 460A

Giới hạn chảy: fsk = 460N/mm2

Hệ số an toàn: γs = 1.1

Bố trí: 6Ø18

Diện tích: As = 6*(π*182/4)=1527 mm2

Lớp bê tông bảo vệ a = 20 mm

Neo chống trượt:(loại headed stud)

Chiều dài trước khi hàn: hosc=111 mm

Chiều dài sau khi hàn: hsc =100 mm

Giới hạn chảy: fu = 415 N/mm2

c Khả năng chịu lực của các thành phần trong cấu kiện composite

Khả năng chịu lực dọc của dầm thép

1.1

235

*15600

=

a

y a

* 85 0 (

* 65

* 1890 )

/ 85 0

c ck c

Trang 7

e Khả năng chịu momen dương

ta có: Ncf < Npla< Ncf + 2Nf = 4002.97*103 N=> TTH qua cánh dầm thép

Hình 6.4: Sơ đồ ứng suất trong tiết diện dầm

Vị trí trục trung hoà dẻo so với mép trên cánh bê tông suy từ công thức sau:

= 1274.32*106 Nmm = 1274.32 kNm

f Khả năng chịu momen âm

Ta có: Npla >Ns + 2Nf= 2396.726*103 =>TTH qua bụng dầm thép

Trang 8

fsk / γ s

N sP.N.A.

Hình 6.5: Tiết diện dầm, cột khung trục C

Vị trí trục trung hoà dẻo

119mm235

*12

*2

10

*610.726

*1.1f

w

s a

Lấy mômen với trọng tâm thép hình ta được khả năng chịu mômen âm là:

w s s

a s apl.Rd

Rd f.Rd

V

2V1)M(MM

VớiM−f.Rd khả năng chịu momen âm của tiết diện chỉ bao gồm các cánh thép và cốt thép trong bản sàn (tính như trường hợp trục trung hoà dẻo qua cánh thép nhưng thay tiết diện thép Aa bằng tiết diện của hai cánh thép Af= 2bftf) Khả năng chịu lực dọc của dầm thép khi bỏ bản bụng

Npl.f =2Nf=1786*103 N<Ns+2Nf => TTH qua cánh thép

Vị trí TTH dẻo so với mép trên cánh thép

1033.37

592.89

*21584.03)(952.71

584.03M

M

2 v.Rd

=

Trang 9

Momen nội lực sau khi phân phối lại là:

Sd.max=M+

Sd.max.Re=951.18 kNm≤M+

pl.Rd =1274.32 kNm =>THOẢ Momen âm M-

Sd.max= M+

Sd.max.Re =M

-pl.Rd = 944.69 kNm =>THOẢ Lực cắt thẳng đứng: VSd.max = 579.02 kN < Vpl.Rd = 1033.37 kN=>THOẢ

Trường hợp M

-Sd.maxMomen dương M+

Sd.max=M+

Sd.max.Re=1209.48kNm≤M+

pl.Rd =1274.32 kNm =>THOẢ Momen âm M-

Sd.max= M+

Sd.max.Re =M

-pl.Rd = 944.69 kNm =>THOẢ Lực cắt thẳng đứng: VSd.max = 592.89 kN < Vpl.Rd = 1033.37 kN=>THOẢ

i Tính toán số lượng neo chống trượt

Lực cắt gây phá hoại neo là:

v u

Trang 10

v cm ck

Rd

(1) Rd

Hệ số giảm khả năng chịu lực khi sử dụng tấm thép sóng

Do tấm thép sóng song song với dầm nên, hệ số giảm tính theo công thức:

51

100 51

152 6 , 0 1

h 6 ,

h h

Số lượng neo để liên kết một phần:

tính đến liên kết một phần nhằm tiết kiệm số lượng neo

Số lượng neo liên kết một phần tính theo công thức sau:

−

− +

+

−

−+

−

apl.Rd pl.Rd

apl.Rd Sd.max

f apl.Rd pl.Rd

apl.Rd sd.max

)M(M

N)M(M

)M(M

với Le(m) là khoảng cách trong vùng momen dương giữa các điểm

có moment uốn bằng zero lấy bằng 0.7L

=> Số lượng neo để đạt liên kết một phần

Trường hợp M+

Sd.max

Trang 11

−

− +

+

−

−+

−

apl.Rd pl.Rd

apl.Rd Sd.max

f apl.Rd pl.Rd

apl.Rd sd.max

)M(M

N)M(M

)M(M

N

−

−+

−

)29.75069.944(

)29.75069.944(46.55

*)29.75032.1274

(

)29.75032.874

+

−

−+

−

apl.Rd pl.Rd

apl.Rd Sd.max

f apl.Rd pl.Rd

apl.Rd sd.max

)M(M

N)M(M

)M(M

N

−

−+

−

)29.75069.944(

)29.75069.944(46.55

*)29.75032.1274

(

)29.75048.1209

Vậy số lượng neo cần thiết nằm trong khoảng 65->72 neo

Trang 12

Tầng Trệt, 5->19 Trệt1, 5->19 2->4

Nhịp dầm AB, CD BC AB, CD

Giới hạn chảy fy N/mm2 235 235 235 Hệ số an toàn γa 1.1 1.1 1.1

Bề rộng b f mm 220 190 220 Bề dày bản bụng tw mm 12 9.4 12 Bề dày bản cánh t f mm 19 14.6 19 Diện tích Aa mm2 15600 9882 15600 Diện tích chịu cắt A vz mm 2 8378 5085 8378 Moment kháng uốn dẻo Wpl.y mm3 3512000 1702000 3512000

KN chịu uốn của tiết diện M pla.Rd kNm 750.29 363.61 750.29

eff mm 1890 1365 1890 Bề rộng hiệu quả chịu M - b -

eff mm 1162.5 1162.5 1162.5

Cốt thép chịu momen âm Gr 460A Gr 460A Gr 460A

Giới hạn chảy f sk N/mm 2 460 460 460 Hệ số an toàn γs 1.15 1.15 1.15

Diện tích As mm2 1527 1527 1527

Trang 13

Lớp BT bảo vệ a mm 20 20 20

Neo chống trượt headed stud headed stud headed stud

Đường kính thân dsc mm 19 19 19 Chiều dài sau khi hàn h sc mm 100 100 100 Cường độ chịu kéo tới hạn fu N/mm2 415 415 415 Hệ số an toàn γv 1.25 1.25 1.25

Khả năng chịu lực của các thành phần trong tiết diện composite

Lực nén dọc của cánh bê tông Ncf N 2088450 1508325 3373650 Lực kéo dọc của cốt thép N s N 610726 610726 610726 Lực dọc của cánh dầm thép N f N 893000 592627 893000 Lực dọc của toàn bộ dầm thép N pla N 3332727 2111155 3332727

Khả năng chịu lực cắt thẳng đứng

Khả năng chịu lực cắt thẳng đứng V pl.Rd kN 1033.37 627.20 1033.37

Khả năng chịu momen dương

So sánh N cf , N pla , N f Ncf ≤Npla ≤Ncf+2Nf Ncf ≤Npla ≤Ncf+2Nf Npla ≤Ncf

TTH dẻo qua Cánh dầm thép Cánh dầm thép Cánh bêtông

Bụng dầm thép

Vị trí trục TTH dẻo zw mm 119 152 119 Khả năng chịu momen âm M -

0.5V pl.Rd ≤V Sd ≤V pl.Rd ?, Tính lại M

bỏ qua bản bụng Nplf N 1786000 1185255 1786000

Lượng phân phối lại

p ≤ 40% % 14.43 _ 12.98 Momen dương sau khi pp M +

SdRe kNm 951.18 _ 940.90 Momen âm sau khi pp M -

SdRe kNm 944.69 _ 971.72

Trang 14

Mômen dương cuối cùng M +

Sd kNm 951.18 273.98 940.90 Momen âm cuối cùng M -

Sd kNm 944.69 319.22 971.72 Trường hợp M -

Sd.max

M

-Sd.max >M

p ≤ 40% % 35.69 _ 32.13 Momen dương sau khi pp M +

SdRe kNm 1209.48 _ 1209.25 Momen âm sau khi pp M -

SdRe kNm 944.69 _ 971.72

Sd kNm 944.69 355.92 971.72 Kiểm tra khả năng chịu lực

Tính số lượng neo chống trượt

Lực cắt gây phá hoại neo P (1)

Rd kN 75.305 75.305 75.305 Lực cắt gây phá hoại BT quanh neo P (2)

Rd kN 82.060 82.060 82.060

HS giảm do dùng tấm thép sóng k l 1.0 1.0 1.0

Khả năng chịu lực cắt của một neo PRd kN 75.305 75.305 75.305 Tổng lực cắt giữa bản bt và dầm thép V L kN 2699.18 2119.05 3943.45

Số lượng neo liên kết hoàn toàn N f neo 72 57 105 Số lượng neo liên kết mộït phần

Mức độ liên kết bé nhất ηmin 0.4 0.4 0.4

Trang 15

Giới hạn chảy f y N/mm 2 235 235 Hệ số an toàn γa 1.1 1.1

Bề rộng b f mm 190 224

Bề dày bản bụng tw mm 9.4 15

Bề dày bản cánh t f mm 14.6 24

Diện tích A a mm 2 9882 19680

Diện tích chịu cắt A vz mm 2 5085 10440

Moment kháng uốn dẻo Wpl.y mm3 1702000 4471000

KN chịu uốn của tiết diện M pla.Rd kNm 363.61 955.17

Cường độ chịu nén trụ fck N/mm2 30 30 Hệ số an toàn γc 1.5 1.5

Chiều cao bê tông trên tấm thép hc mm 85 85

Chiều cao tấm thép sóng h p mm 55 55

Bề rộng hiệu quả chịu M + b +

eff mm 1365 1890 Bề rộng hiệu quả chịu M - b -

eff mm 1162.5 1162.5

Cốt thép chịu momen âm Gr 460A Gr 460A

Giới hạn chảy fsk N/mm2 460 460 Hệ số an toàn γs 1.15 1.15

Diện tích A s mm 2 1527 1527

Trang 16

Lớp BT bảo vệ a mm 20 20

Neo chống trượt headed stud headed stud

Đường kính thân dsc mm 19 19

Chiều dài sau khi hàn h sc mm 100 100

Cường độ chịu kéo tới hạn fu N/mm2 415 415 Hệ số an toàn γv 1.25 1.25

Lực nén dọc của cánh bê tông Ncf N 1972425 2731050

Lực kéo dọc của cốt thép N s N 610726 610726

Lực dọc của cánh dầm thép N f N 592627 1148509

Lực dọc của toàn bộ dầm thép N pla N 2111155 4204364

Khả năng chịu lực cắt thẳng đứng V pl.Rd kN 627.20 1287.70

So sánh N cf , N pla , N f Ncf ≤Npla ≤Ncf+2Nf Ncf ≤Npla ≤Ncf+2Nf TTH dẻo qua Cánh dầm thép Cánh dầm thép

Bụng dầm thép

bỏ qua bản bụng Nplf N 1185255 2297018

p ≤

Momen dương sau khi pp M +

SdRe kNm _ 1073.27 Momen âm sau khi pp M -

SdRe kNm _ 992.28

Trang 17

Sd kNm 258.61 1073.27 Momen âm cuối cùng M -

p ≤

Momen dương sau khi pp M +

SdRe kNm _ 1215.48 Momen âm sau khi pp M -

SdRe kNm _ 992.28

Sd kNm 201.33 1215.48 Momen âm cuối cùng M -

Rd kN 75.305 75.305 Lực cắt gây phá hoại BT quanh neo P (2)

Rd kN 82.060 82.060

HS giảm do dùng tấm thép sóng k l 1.0 1.0

Khả năng chịu lực cắt của một neo PRd kN 75.305 75.305

Tổng lực cắt giữa bản bt và dầm thép VL kN 2583.15 3341.78

Số lượng neo liên kết hoàn toàn N f neo 69 89

Số lượng neo liên kết mộït phần

Mức độ liên kết bé nhất ηmin 0.4 0.4

Trang 18

Giới hạn chảy f y N/mm 2 235 235 235 Hệ số an toàn γa 1.1 1.1 1.1

Bề rộng b f mm 170 170 200 Bề dày bản bụng tw mm 8 8 10.2 Bề dày bản cánh t f mm 12.7 12.7 16 Diện tích A a mm 2 7273 7273 11770 Diện tích chịu cắt A vz mm 2 3514 3514 5940 Moment kháng uốn dẻo Wpl.y mm3 903600 903600 2046000

KN chịu uốn của tiết diện M pla.Rd kNm 193.04 193.04 437.10

eff mm 770 1540 2170 Bề rộng hiệu quả chịu M - b -

eff mm 550 1100 1325

Cốt thép chịu momen âm Gr 460A Gr 460A Gr 460A

Giới hạn chảy fsk N/mm2 460 460 460 Hệ số an toàn γs 1.15 1.15 1.15

Diện tích A s mm 2 509 509 509

Trang 19

Lớp BT bảo vệ a mm 20 20 20

Neo chống trượt headed stud headed stud headed stud

Đường kính thân dsc mm 19 19 19 Chiều dài sau khi hàn h sc mm 100 100 100 Cường độ chịu kéo tới hạn fu N/mm2 415 415 415 Hệ số an toàn γv 1.25 1.25 1.25

Lực nén dọc của cánh bê tông Ncf N 850850 1701700 2397850 Lực kéo dọc của cốt thép N s N 203575 203575 203575 Lực dọc của cánh dầm thép N f N 461241 461241 683636 Lực dọc của toàn bộ dầm thép N pla N 1553777 1553777 2514500

Khả năng chịu lực cắt thẳng đứng V pl.Rd kN 433.43 433.43 732.66

So sánh N cf , N pla , N f Ncf ≤Npla ≤Ncf+2Nf Npla ≤Ncf Ncf ≤Npla ≤Ncf+2Nf

TTH dẻo qua Cánh dầm thép Cánh bêtông Cánh dầm thép

Bụng dầm thép

Vị trí trục TTH dẻo zw mm 60 60 47 Khả năng chịu momen âm M -

0.5V pl.Rd ≤V Sd ≤V pl.Rd ?, Tính lại M

bỏ qua bản bụng Nplf N 922482 922482 1367273

p ≤ 40% % _ 26.33 35.19 Momen dương sau khi pp M +

SdRe kNm _ 371.81 792.12 Momen âm sau khi pp M -

SdRe kNm _ 242.11 501.44

Trang 20

Sd kNm 226.60 242.11 501.44 Trường hợp M -

Sd.max

M

-Sd.max >M

p ≤ 40% % 18.86 35.60 35.85 Momen dương sau khi pp M +

SdRe kNm 171.49 399.16 769.38 Momen âm sau khi pp M -

SdRe kNm 242.15 242.11 501.44

Sd kNm 242.15 242.11 501.44 Kiểm tra khả năng chịu lực

Rd kN 75.305 75.305 75.305 Lực cắt gây phá hoại BT quanh neo P (2)

Rd kN 82.060 82.060 82.060

HS giảm do dùng tấm thép sóng k l 1.0 1.0 1.0

Khả năng chịu lực cắt của một neo PRd kN 75.305 75.305 75.305 Tổng lực cắt giữa bản bt và dầm thép VL kN 1054.43 1757.35 2601.43

Số lượng neo liên kết hoàn toàn N f neo 29 47 70 Số lượng neo liên kết mộït phần

Mức độ liên kết bé nhất ηmin 0.4 0.4 0.4

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	651,05 KB