THIẾT KẾ KẾT CẤU LIÊN HỢP BTCT và THÉP TỔ HỢP( THÉP TIỀN CHẾ)

NỘI DUNG TỔNG QUAN CÁC KHÍA CẠNH SỬ DỤNG KẾT CẤU LIÊN HỢP PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG PHẦN TỬ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH Hai loại vật liệu hỗ trợ lẫn nhau:Hai loại vật liệu hỗ trợ lẫn nhau: Bê tông chịu nén và thép chịu kéoBê tông chịu nén và thép chịu kéo Bê tông bọc lõi thép chống ăn mòn và chịu nhiệt Bê tông nhồi thép ống tăng độ ổn định của kết cấu Thép giúp tăng độ dẻo của kết cấu

KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chương TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TƠNG NỘI DUNG  TỔNG QUAN  CÁC KHÍA CẠNH SỬ DỤNG KẾT CẤU LIÊN HỢP  PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG  PHẦN TỬ KẾT CẤU  CƠNG TRÌNH TỔNG QUAN Hai loại vật liệu hỗ trợ lẫn nhau:  Bê tông chịu nén thép chịu kéo  Bê tông bọc lõi thép  Bê tông nhồi thép ống  Thép giúp tăng độ dẻo kết cấu  chống ăn mòn chịu nhiệt  tăng độ ổn định kết cấu Ưu điểm điểm::  Kiến trúc  Kinh tế  Chức  Độ linh hoạt  Lắp ráp ƯU ĐIỂM  Kiến trúc  Nhịp dầm dài  Sàn mỏng  Cột mảnh  Linh hoạt thiết kế  Kinh  tế Giảm chiều cao kết cấu   tiết kiệm diện tích bao che Nhịp dài với chiều cao  không gian rộng  Tăng số tầng với chiều cao tòa nhà  Thời gian lắp ráp nhanh  tiết kiệm chi phí phí,, hồn thành sớm đưa cơng trình vào sử dụng  Chức  Phòng cháy vật liệu bê tông bảo vệ lõi thép  Độ linh hoạt Khả thích nghi kết cấu  Điều chỉnh q trình sử dụng cơng trình  Hiệu chỉnh khơng ảnh hưởng thành phần khác  Không gian thiết bị: trần trần,, sàn giả, giả, …  Lắp ráp  Sàn công tác  Cốp pha cố định  Cốt thép chịu mơmen dương, chống co ngót BT  Thi cơng nhanh chóng tiện lợi  Đảm bảo chất lượng sản phẩm PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG Phương pháp xây dựng truyền thống  Kết cấu Bê tông  Kết cấu Thép + kích thước, hình dạng tự + tỷ số cường độ/trọng lượng cao + dễ khống chế + chế tạo sẵn + chống nhiệt + độ xác cao - cốp pha tạm thời - chịu nhiệt - nhạy với lực kéo - kỹ cao Kết cấu liên hợp thép - BT (Composite) Kết hợp phương pháp truyền thống  phương pháp kinh tế + khả chịu lực cao + độ cứng cao + phân phối dẻo So sánh phương pháp Dầm liên hợp Tiết diện thép Dầm thép liên kết chịu cắt IPE 400 IPE 550 HE 360 B 560 710 520 Tải trọng 100% 100% 100% Trọng lương thép 100% 159% 214% Tổng chiều cao 100% 127% 93% Độ cứng 100% 72% 46% Chiều cao (mm) Liên hợp Bê tơng cốt thép Cột Kích thước (cm) 70/70 80/120 160/40 160/120 Dầm Kích thước (cm) PHẦN TỬ KẾT CẤU composite slab composite column composite beam floor = beam + slab PHẦN TỬ KẾT CẤU Citibank Duisburg, Germany Sàn liên hợp  Sàn bê tông cốt thép in-situ concrete on shuttering partially prefabricated slabs  Sàn bê tông ứng suất trước  Tấm tôn thép fully prefabricated slabs Liên kết thép bê tông Ma sát Cơ học Neo đầu sàn Dầm liên hợp  Các loại neo chịu cắt Cột liên hợp  Các loại cột liên hợp Nút – Liên kết  Truyền lực cắt thẳng đứng dầm cột  Độ cứng bracket for the lower flange reinforcement M  Độ bền chống uốn  Khả xoay weld seam moment resistance (strength) removed after concreting contact piece bracket with shear connectors shot-fired nails  M initial stiffness rotation capacity  10 Conc N Sec Rft Npl.Rd A Npl.Rd 0,85fck/gc fy/gMa fsk/gs Điểm A: Khả chịu nén  Kiểm tra khả chịu lực cột M trục đối xứng TÍNH CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN Conc N 2hn A Sec Rft + + Npl.Rd 0,85fck/gc + Mpl.Rd fy/gMa fsk/gs Điểm B: Khả chịu uốn trục B Mpl.Rd M 122 Conc Sec Rft N A Npm.Rd 2hn Điểm C: Khả chịu uốn trục kèm lực nén Npl.Rd + Npm.Rd Mpl.Rd fy/gMa fsk/gs 0,85fck/gc N C  N pm.Rd  Ac C + f ck gc b  = 0,85 - cột bọc BT  = - thép ống nhồi BT B M Mpl.Rd b   c Đường tương tác đơn giản N Conc Sec Rft Mmax.Rd A + Npl.Rd + 0,85fck/gc Npm.Rd ND  C 0,5Npm.Rd M Mpl.Rd Mmax.Rd Npm.Rd/2 fy/gMa fsk/gs f 1 N pm Rd  Ac ck b gc 2 M D  W pa D B t f y - cột tròn d f ck rỗng nhồi BT fy f f  W pc cd  W ps s ga gc gs Điểm D: Khả chịu uốn lớn 123 Đường tương tác phúc tạp N Conc A Sec Rft Mpl.Rd/2 N + + Npl.Rd E 0,85fck/gc + fy/gMa fsk/gs Điểm E: 50% khả chịu uốn trục C Npm.Rd D 0,5Npm.Rd B Mpl.Rd Mmax.Rd M Đường cong tương tác thực N A Npl.Rd AECDB xác ACDB lực nén lớn E C D B Mpl.Rd M 124 NSd Hiệu ứng bậc Ảnh hưởng bậc xảy khi: M N Sd / N cr  0,1   0,22  r  Mômen uốn bậc r - tỷ số mômen đầu cột -1 ≤ r ≤ Mômen uốn bậc r = có tải trọng ngang b= 0,66 + 0,44r chịu mô men đầu cột Hệ số khuếch đại b= 1,0 có tải trọng ngang k b  NSd / Ncr  1,0 NSd rM Ảnh hưởng lực cắt • Giả thiết lực cắt Vsd cột thép chịu • Ảnh hưởng lực cắt ảnh hưởng đến khả chịu cắt tương tự Dầm liên hợp 125 Khả chịu nén uốn theo phương N/ Npl.Rd Đường cong tương tác theo tiết diện ngang 1,0 Hệ số 0,9 kể đến: d=NSd/Npl.Rd • Tiết diện chảy dẻo hoàn toàn tác dụng M N Giá trị giới hạn MSd/Mpl.Rd ≤ 0,9md • MSd xác định coi tiết diện không bị nứt md=MRd/Mpl.Rd M/ Mpl.Rd 1,0 N Nén uốn theo phương My • (y-y) - trục “mất ổn định” My • (z-z) - trục “khỏe” N y Mz N Mz N z z y 126 N/Npl.Rd Trục “mất ổn định”: My khuếch đại 1,0 NSd Npl,Rd N/Npl.Rd 0,9mdy 1,0 mdy My/Mpl.y.Rd Trục “khỏe” 1,0 NSd Npl,Rd 0,9mdz My.Sd/Mpl.y.Rd mdz 1,0 Mz /Mpl.z.Rd My 0,9mdz mdz Mz Mdz.Sd/Mpl.z.Rd Tại giá trị lực nén NSd không đổi Mômen thiết kế 0,9mdy m dy My.Sd/Mpl.y.Rd My.Sd  0,9m dyMpl.y.Rd 0,9 m dz m dz Mdz.Sd/Mpl.z.Rd My.Sd m dyMpl.y.Rd  Mz.Sd  1,0 m dzMpl.z.Rd Mz.Sd  0,9m dzMpl.z.Rd 127 SỰ LÀM VIỆC CHỊU TRƯỢT GIỮA THÉP VÀ BÊ TÔNG TRONG CỘT Khả chịu trượt thép BT: Cột bọc BT khơng hồn tồn 0,2 N/mm2 cánh N/mm2 bụng Chiều dài truyền lực p < 2,5d Cột bọc BT hoàn toàn 0,6 N/mm2 d Cột thép rỗng nhồi BT 0,4 N/mm2 Bản mã hàn vào cột thép mPRd/2 PRd ≤ 300mm Nếu khả chịu trượt không đủ  dùng chốt hàn (PRd) vào bụng: Tăng lực ma sát vào cánh = mPRd/2 Hệ số ma sát thép BT, phụ thuộc độ đặc BT Lấy m = 0,5 128 mPRd/2 PRd mPRd/2 PRd PRd ≤ 400mm PRd PRd ≤ 600mm VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN • • Cột thép cao 5m  HEB 200 hình S355  bọc BT BT C25/30 khơng hồn toàn  tăng cường 4Ø10 4Ø10 S500 Lực tác dụng:  NSd = 991 kN  NSd,g = 665 kN (tĩnh tải)  NSd,q = 326 kN (hoạt tải)  đầu liên kết khớp  Msy = 90 kN.m  Theo phương trục yếu:  Msz = 45 kN.m • Liên kết: neo nửa chiều cao 129 Yêu cầu cầu:: Kiểm tra khả chịu lực cột Quy trình tính tốn tốn::  Kiểm tra điều kiện áp dụng phương pháp tính đơn giản  Kiểm tra điều kiện ổn định cục  Tính hiệu ứng thứ cấp  Tính kiểm tra khả chịu lực cột chịu nén tâm  Tính kiểm tra truyền lực tác dụng cột  Tính kiểm tra khả chịu nén uốn Kiểm tra tổng thể theo phương uốn • Tính tỷ số phân phối cốt thép 2  12 4  3,14cm 4  Diện tích thép thanh: As   Diện tích thép hình HEB 200: Aa = 78,08 cm2  Diện tích BT: Ac = 202 – 78,08 – 3,14 = 319 cm2  Lực dọc tới hạn dẻo N pl Rd  Aa fy  0,85 Aa f ck  As f sk ga gc gs Kiểm tra tổng thể theo 355 phương uốn 25 500  7808  , 85 31900  314  3108 A f 7808.355 a phối y cốt • Tỷ số phân 1,1thép 1,5 1,15 g 1,1