Tính toán nội lực dầm liên tục liên hợp thép bê tông

1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hải Phòng, ngày 10 tháng năm 2015 Người làm luận văn Trần Thế Duy LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Thứ người thầy tận tình, hướng dẫn, giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi vơ biết ơn giúp đỡ nhiệt tình cán Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam, Viện Sau đại học, Khoa Xây dựng Cơng trình thủy, nơi tơi học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tôi chân thành cảm ơn Công ty Cổ phần Nạo vét Xây dựng đường thủy I, nơi công tác tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ kinh phí, thời gian để tơi hồn thành tốt luận văn Cuối tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, khích lệ, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trân trọng cám ơn! MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt Ac Af As Aap Aw Aa b bf bo h hw hc Giải thích Diện tích tiết diện bê tơng Diện tích tiết diện cánh Diện tích cốt thép sàn Diện tích tính tốn tơn Diện tích tiết diện bụng Diện tích tiết diện thép Chiều rộng Chiều rộng cánh Chiều rộng phần nhô cánh Chiều cao tiết diện Chiều cao tiết diện thép hình chiều cao bụng Chiều cao vùng bê tông chịu nén tính từ mặt sàn tới đỉnh sườn hp hs tôn Chiều cao sườn tôn Khoảng cách từ trọng tâm lớp cốt thép chịu kéo tới mặt cánh t tf tw d L lo S λi Δip tiết diện thép hình Bề dày Bề dày cánh Bề dày bụng Chiều cao tính tốn bụng Chiều dài nhịp dầm Chiều dài tính tốn dầm Mơmen tĩnh Chiều dài quy ước nhịp i Góc xoay tương đối hai tiết diện hai bên gối tựa thứ i tải ix, iy Ix Wx Mapl.Rd Mx , My M0P Nf Nr N V1 PRd wz trọng gây hệ Bán kính quán tính tiết diện tương ứng trục x-x, y-y Mơmen qn tính tiết diện nguyên trục tương ứng x-x Môđun chống uốn tiết diện nguyên trục x-x Mômen dẻo tiết diện dầm thép Mômen uốn trục tương ứng x-x, y-y Mômen uốn tải trọng gây hệ Số liên kết chống trượt theo tính tốn chiều dài L Số chốt gân tôn điểm cắt dầm Số liên kết bố trí chiều dài L Lực trượt dầm thép sàn liên hợp Khả chống trượt liên kết Khoảng cách từ trục trung tâm tiết diện thép tới trục trung hòa 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Tên bảng So sánh trọng lượng thép số loại dầm So sánh làm việc dầm liên hợp có khơng có liên kết cắt So sánh trọng lượng dầm sàn Các đặc trưng học bê tông theo Erocode4 Giá trị fcm bê tông tuổi 28 ngày theo Erocode4 Lớp độ bền bê tông Erocode với TCXDVN 356:2005 Thép dùng cho kết cấu BTCT theo TCXDVN 356:2005 Các chi tiết học thép cacbon cán nóng theo TCVN 5709 Một số dạng tơn hình Steel Deck Institute (SDI) Phân loại tiết diện Giới hạn phân phối mô men gối Chiều cao lớn h(mm) tiết diện dầm thép không bao bọc bê Trang 11 12 12 13 14 14 15 16 17 18 37 41 3.1 3.2 3.3 tông Đối với thép hình H300x150x8x13 Đối với thép hình H350x150x9x15 Tỉ lệ % chiều dài mô men âm chiều dài nhịp dầm 54 54 54 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Tên hình Tháp thiên niên kỷ (Viên - Áo) trình xây dựng (55 tầng) Hệ khung thép trước đổ bê tơng sàn Hệ dầm sàn q trình thi cơng Đổ bê tông sàn Liên kết sàn dầm chốt Trung tâm thương mại tài Bitexco Hồ Tùng Mậu, Hải Triều 8 9 10 10 1.7 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Quận 1,TP Hồ Chí Minh Diamond Palaza – TP Hồ Chí Minh Chiều rộng tham gia làm việc liên hợp đan với dầm Nhịp quy đổi Lo chiều rộng tính tốn cánh Các kiểu liên kết dầm thép với BTCT Mặt cắt dầm sàn Biểu đồ ứng suất với vị trí trục trung hòa nằm sàn Phân bố ứng suất trục trung hòa nằm phần cánh dầm thép 11 20 20 21 24 27 28 Trang 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.12c 2.13 2.14 2.15 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Phân bố ứng suất trục trung hòa qua phần bụng dầm thép Phân bố ứng suất với trục trung hòa qua cánh thép hình Phân bố ứng suất với trục trung hòa qua bụng dầm thép Tính tốn dầm liên tục theo phương pháp ba moment Biểu đồ moment gây hệ Phân bố moment uốn Hiện tượng oằn dầm liên hợp liên tục Tính tốn tiết diện quy đổi Dầm liên tục có độ cứng thay đổi Biểu đồ momet gây lên hệ Sơ đồ kết cấu dầm liên hợp liên tục Mơ hình hóa dầm liên hợp liên tục với độ cứng thay đổi Mô hình hóa dầm đối xứng hệ Biểu đồ moment đơn vị lực X=1 gây Biểu đồ moment lực q gây hệ Biểu đồ khoảng cách treo moment lực P gây hệ 29 31 32 33 35 39 39 43 44 44 46 46 46 47 47 48 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trong thập niên gần đây, phát triển ngành công nghiệp xây dựng đặc biệt xây dựng cao ốc, yêu cầu mặt kiến trúc, kỹ thuật, kinh tế cao Nên việc lựa chọn giải pháp kiến trúc, kết cấu vấn đề lớn đặt cho ngành thiết kế xây dựng Giải pháp sử dụng kết cấu bê tông cốt thép cổ điển không đáp ứng yêu cầu, việc sử dụng kết cấu bê tông cốt thép thông thường làm kích thước tiết diện to, hàm lượng thép lớn Cùng với phát triển thép bê tơng cường độ cao việc sử dụng kết cấu liên hợp thép-bê tông đáp ứng yêu cầu đặt xây dựng Ngày nay, chúng sử dụng rộng rãi kết cấu đại thể ưu điểm trình sử dụng Đặc biệt với nhà có chiều cao lớn (khoảng > 40 tầng), biên độ giao động đỉnh nhà lớn, đòi hỏi khả biến dạng đàn hồi kết cấu tăng theo, kết cấu thép dễ đáp ứng yêu cầu Kết cấu liên hợp thép - bê tông (LHT-BT) nghiên cứu, ứng dụng phát triển từ 100 năm thể ưu điểm khả chịu lực, thời gian thi cơng, ứng dụng vào cơng trình cao tầng, cơng trình nhịp lớn Khi kết cấu có biến dạng q lớn ảnh hưởng tới việc sử dụng kết cấu cách bình thường: hình thái kiến trúc (làm mỹ quan, bong lớp ốp, trát, làm hỏng trần treo), gây tâm lý sợ hãi cho người sử dụng Do đó, người ta sử dụng kết cấu liên hợp cho phép giảm kích thước tiết diện mà đảm bảo yêu cầu chịu lực làm việc bình thường trình sử dụng Kết cấu liên hợp thép - bê tơng có số đặc điểm q trình chịu lực như: thép chủ yếu làm việc chịu kéo, bê tông chủ yếu làm việc chịu nén; thép giữ vai trò chịu lực độ bền kết cấu bê tơng giữ vai trò tăng khả ổn định tổng thể cho kết cấu chống ăn mòn thép tác động môi trường Đặc biệt điều kiện nhiệt độ cao, bê tơng đóng vai trò lớp bảo vệ giảm truyền nhiệt từ môi trường đến kết cấu thép Việc kết hợp loại vật liệu phát huy ưu điểm khắc phục nhược điểm loại vật liệu từ tạo dạng kết cấu liên hợp có khả chịu lực tốt, vượt nhịp lớn, thi cơng nhanh, có khả ứng dụng rộng rãi loại cơng trình Qua nghiên cứu hồ sơ thiết kế sử dụng thực tế, tính tốn thiết kế dầm liên tục thơng thường tính theo phương pháp sau: Đối với số toán đơn giản, người ta thường coi dầm liên tục kết cấu liên hợp có độ cứng khơng đổi, sau tính tốn dầm liên tục Hoặc người ta ấn định trước vùng nứt bê tơng sàn, xác định khoảng cách đổi dấu moment theo tính toán theo Eurocode Các nghiên cứu nội lực dầm liên tục kết cấu liên hợp trước tính tốn gần nội lực mà chưa đưa cách xác định xác thay đổi phân phối lại nội lực dầm liên tục Trong phạm vi cho phép, luận văn trình bày phương pháp giải lặp để “Tính tốn nội lực dầm liên tục liên hợp thép - bê tông” Mục đích nghiên cứu luận văn * Mục đích luận văn: - Kết hợp ưu điểm dầm liên hợp Thép - Bê tơng phương pháp tính tốn nội lực dầm liên hợp để có phương án kết cấu có hiệu cao * Để đạt mục đích nhiệm vụ luận văn đề là: - Nghiên cứu, thiết lập cơng thức tính tốn kết cấu dầm liên hợp Thép - Bê tông để áp dụng vào thực tế - Xây dựng trình tự tính tốn kết cấu dầm Liên hợp Thép - Bê tông để hỗ trợ tính tốn thiết kế, khảo sát ứng dụng Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Tính tốn nội lực kết cấu Liên hợp Thép - Bê Tơng tốn lớn, đa dạng phức tạp, luận văn này, tác giả lựa chọn đối tượng nghiên 10 cứu “Tính tốn nội lực dầm liên tục liên hợp thép - bê tông” phương pháp lặp Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu lý thuyết phương pháp tính kết cấu Liên hợp Thép - Bê Tông thành tựu ứng dụng kết cấu giới Việt Nam - Nghiên cứu lý thuyết tính tốn nội lực dầm liên hợp Thép - Bê Tơng, từ thiết lập lý thuyết tính tốn nội lực dầm liên hợp Thép - Bê Tông phương pháp lặp Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu - Về ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tính tốn nội lực dầm liên hợp Thép - Bê Tông áp dụng lĩnh vực xây dựng công nghiệp, sử dụng vào Việt Nam - Về ý nghĩa thực tiễn: Hiện kết cấu dầm liên hợp Thép - Bê Tông bắt đầu sử dụng Việt Nam số cơng trình cao tầng nhịp lớn, đề tài tính tốn nội lực dầm dầm liên hợp Thép - Bê Tơng đem lại hiệu cao cho loại kết cấu 10 90 90/PL2 91 91/PL2 92 92/PL2 93 93/PL2 94 94/PL2 95 95/PL2 96 96/PL2 97 97/PL2 98 98/PL2 99 99/PL2 100 100/PL2 101 101/PL2 102 102/PL2 103 103/PL2 104 104/PL2 ... Tính tốn nội lực dầm liên tục liên hợp thép - bê tông Mục đích nghiên cứu luận văn * Mục đích luận văn: - Kết hợp ưu điểm dầm liên hợp Thép - Bê tông phương pháp tính tốn nội lực dầm liên hợp. .. cứu - Tính tốn nội lực kết cấu Liên hợp Thép - Bê Tơng tốn lớn, đa dạng phức tạp, luận văn này, tác giả lựa chọn đối tượng nghiên 10 cứu Tính tốn nội lực dầm liên tục liên hợp thép - bê tông ... pháp tính kết cấu Liên hợp Thép - Bê Tông thành tựu ứng dụng kết cấu giới Việt Nam - Nghiên cứu lý thuyết tính tốn nội lực dầm liên hợp Thép - Bê Tơng, từ thiết lập lý thuyết tính tốn nội lực dầm