ống thép nhồi bê tông

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	4,47 MB

Nội dung

Kết cấu ống thép nhồi bê tông (CFST Concrete filled tubula steel) là một kết cấu hỗn hợp gồm ống thép và lõi bê tông cùng làm việc. Khi chịu cùng ứng suất như nhau thì kết cấu bê tông nhồi trong ống thép

GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM LỜI MỞ ĐẦU Do tình hình xã hội phát triển ngày nhanh, những đòi hỏi của người ngày càng cao, những công trình cao tầng, siêu cao tầng, những cầu vượt nhịp cần được đời Vì những yêu cầu đó, người đã nghiên cứu nhiều phương án thiết kế mới, những công nghệ mới, nhằm đáp ứng cho nhu cầu của xã hội Hiện nay, các công trình nhà cao tầng được sử nhiều thế giới, đó có Việt Nam vẫn chưa được phổ biến Việc sử dụng kết cấu hợp lý sẽ đem lại hiệu quả cao về mặt kết cấu cũng khả khai thác cho công trình Kết cấu cột ống thép nhồi bêtông (CFST) được sử dụng phổ biến kết cấu nhà cửa ở nhiều nước thế giới và tiến đến thay thế cho cột bêtông cốt thép truyền thống vì những tính vượt trội về mặt kỹ thuật có độ cứng lớn, cường độ cao, độ dẻo, khả phân tán lượng tốt và chống cháy cao Về mặt công nghệ cột ống thép nhồi bêtông dễ thi công, không cần hệ thống coffa nên rút ngắn được thời gian thi công xây dựng công trình, đặc biệt loại cột này sẽ phát huy hiệu quả thi công tầng hầm bằng phương pháp top – down Do đó kết cấu cột ống thép nhồi bêtông là giải pháp thích hợp cho việc thay thế cột bêtông cốt thép truyền thống kết cấu nhà cao tầng Trong bài thuyết trình này, nhóm xin phép được phép trình bày và giới thiệu các vấn đề bản về kết cấu ông thép nhồi bêtông Và chúng ta có phần cần quan tâm : - Đầu tiên, chúng ta tiềm hiểu về các khái niệm bản, ưu nhược điểm của kết cấu - Thứ hai, chúng ta sẽ tìm hiều về tính chất liên kết của bêtông và thép - Thứ ba, sẽ tìm hiểu về trạng thái ứng suất - Cuối cùng sẽ tìm hiểu về cách tính toán kết cấu ông thép nhồi bêtông theo tiêu chuẩn VN và EC4 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KẾT CẤU ỐNG THÉP NHỒI BÊ TÔNG I Đặc điểm chung 1.1.Khái niệm đặc điểm: Hệ thống kết cấu liên hợp ống thép nhồi bê tông(Concrete-Filled teel Tube- viết tắt tiếng anh là CFTS) là một hệ thống gồm các cấu kiện chịu lực chính là các ống thép được nhồi đặc bằng bê tông cường độ cao hoặc trung bình Hệ thống kết cấu ống thép nhồi bê tông có nhiều ưu thế:độ cứng,cường độ,khả chống biến dạng và khả chống cháy.Việc nhồi bê tông vào ống thép đã nâng cao độ bền chống ăn mòn mặt của ống thép,làm giảm độ mảnh của cấu kiện, làm tăng độ ổn định cục bộ của thành ống và làm tăng khả chống móp,méo của vỏ ống thép bị va đập 1.2.Cấu tạo: Kết cấu ống thép nhồi bê tông là một cấu kiện liên hợp bao gồm ống thép vỏ và bê tông lõi cùng làm việc chung 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM   - Ưu điểm: Độ bền của lõi bê tông tăng khoảng lần so với bê tông thường Bê tông không bị co ngót lại mà nó trương nở Sau 2-3 ngày thì không xuất hiện thêm vết nứt Không cần ván khuôn thi công Chịu va đập tốt,không có cốt thép dọc và cốt thép đai Nhược điểm: Tiết kiệm một khối lượng đơn vị thép tương đối lớn giá thành một đơn vị thép - lại rất cao Bê tông phải có độ sụt cao Công nghệ thi công mặc dù không phức tạp lắm nhiên quá trình đổ bê tông đòi hỏi chất lượng bê tông phải đồng đều, công nghệ phải chuẩn xác II.Đặc điểm chịu lực kết cấu ống thép nhồi bê tông: - Ống thép nhồi bê tông làm việc hiệu quả chịu nén Khi chịu kéo khả chịu lực của nó nhỏ nhiều Thuy nhiên một số trường hợp cũng có thể dùng ống thép nhồi bê tông chịu kéo để chống gỉ cho bề mặt ống,tăng độ cứng chống uốn hay tăng trọng lượng bản thân - Tăng khả chống biến dạng của ống thép có sự liên kết với lõi bê tông Khả chịu nhiệt tốt Trong thực tế thường có cách lập sơ đồ chịu lực: 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM + Thứ nhất: sử dụng ống thép nhồi bê tông các sơ đồ kết cấu truyền thống của công trình mà có những cấu kiện chịu nén là chủ yếu đó là cột, trụ, biên cột điện, các chịu nén của giàn và vòm + Thứ hai: lập các sơ đồ kết cấu mới mà đó các tải trọng tính toán chủ yếu ống thép nhồi bê tông chịu III Kết cấu ống thép liên hợp: - Các kết cấu ống thép liên hợp xây dựng dân dụng thường là kết cấu cột liên hợp, đó là một kết cấu chịu nén dọc trục.Cột liên hợp là phần tử thép có tác động liên hợp với phần tử bê tông nên cả thép và bê tông đều kháng lại lực nén - Việc sử dụng cột ống thép nhồi bê tông là sử dụng bê tông để chống lại gỉ bên của cột ống thép - Các cột liên hợp ống thép nhồi bê tông áp dụng càng nhiều vì dạng cột này có lợi thế như: cường độ cao, tính mềm dẻo, khả chịu nhiệt lớn, giảm thời gian xây dựng tăng độ an toàn và sử dụng các loại kiểu liên kết đơn giản IV So sánh kết cấu ống thép nhồi bê tông với kết cấu khác: a So sánh với kết cấu bê tông cốt thép thông thường(BTCT) 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM - Giá thành tổng thể của công trình làm bằng kết cấu ống thép nhồi bê tông nói chung nhỏ - nhiều so với giá thành của công trình tương tự làm bằng kết cấu BTCT Khối lượng kết cấu ống thép nhồi bê tông nhỏ so với kết cấu BTCT đó vận - chuyển và lắp ráp dễ dàng Kết cấu ống thép nhồi bê tông kinh tế so với kết cấu BTCT vì không cần ván khuôn Có tính dẻo BTCT nên khả kháng chấn công trình nó sẽ tốt Việc tư bảo dưỡng đơn giản vì nếu hỏng lớp sơn chống gỉ mặt ngoài vỏ thép thì cần sơn bảo vệ lại - Chịu tải trọng nhịp lớn BTCT b So sánh với kết cấu bê tông cốt cứng(BTCC) - Trong kết cấu ống thép nhồi bê tông,thép được bố trí ở ngoài nên phát huy được hết khả chịu lực của thép còn BTCC thì thép được đặt giữa tiết diện nên không phát huy hết - khả chịu lực, bê tông dễ bị nứt So sánh cùng điều kiện tải trọng và cùng tiết diện bê tông thì sử dụng kết cấu ống thép nhồi bê tông giảm được 50%,trong đó việc thi công BTCC lại khó khăn nhiều c So sánh với kết cấu thép - Cùng với một loại tiết diện tương đương chịu lực thì kết cấu ống thép nhồi bê tông có độ - ổn định tốt hơn, giá thành nhỏ so với kết cấu thép Việc nhồi bê tông vào ống thép đã nâng cao được độ bền ăn mòn, chống gỉ mặt trong, làm giảm độ mảnh của cấu kiện, làm tăng độ ổn định cục bộ của thành ống, tăng khả - chống biến dạng của vỏ Diện tích bề mặt ngoài của kết cấu ống thép nhồi bê tông nhỏ bằng khoảng một nửa so với kết cấu thép có cùng khả chịu lực, đó chi phí về sơn phủ và bảo dưỡng cũng ít 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM V Vật liệu kết cấu ống thép nhồi bê tông: Bê tông: Thép: VI Khả áp dụng: Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, loại kết cấu áp dụng rất nhiều với những công trình có nhịp lớn lên đến hàng trăm mét,đáp ứng được yêu cầu về chịu lực cao-độ cứng lớn vừa đáp ứng được trọng lượng bản thân kết cấu nhẹ Ví dụ: tòa nhà được xây dựng bằng kết cấu ống thép nhồi bê tông ở thành phồ Kobe(Nhật Bản) để chống lại động đất,tòa nhà thí nghiệm của Viện Nghiên cứu khoa học thành phố Olinoe(Pháp) sử dụng ống thép nhồi bê tông D=216mm Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, ngành công nghiệp thép xây dựng là xu hướng toàn cầu Là một cấu trúc hỗn hợp mới, ống thép bê tông (CFST) chủ yếu được sử dụng cho các kết cấu khung nhà xưởng và nhà cao tầng Sự phát 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM triển nhanh chóng của cấu trúc ống thép nhồi bê tông là tính chất học tốt và hiệu suất xây dựng của nó Là một cấu trúc hỗn hợp mới nổi, ống thép bê tông (CFST) chủ yếu được sử dụng cho các thành viên nén với ứng suất trục tương đối thấp và lực lệch tâm và được sử dụng rộng rãi các kết cấu khung (như nhà xưởng và nhà cao tầng) Sự phát triển nhanh chóng của cấu trúc ống thép đầy bê tông là tính chất học tốt và hiệu suất xây dựng của nó, được thể hiện các khía cạnh sau: Khả chịu lực cao, độ dẻo tốt, hiệu suất địa chấn tuyệt vời truyền thống Cầu Đông Trù cầu vòm ống thép nhồi bê tơng liền với dự án đường kéo dài Cầu nối từ xã Đông Hội, huyện Đông Anh sang phường Ngọc Thụy, quận Long Biên (Hà Nội) cách cầu Đuống cũ khoảng 4,5km Một số ví dụ điển hình đã sử dụng loại kết cấu này như: Tòa nhà được xây dựng bằng kết cấu ống thép nhồi bê tông ở thành phố Kobe (Nhật Bản) để chống lại động đất,tòa nhà thí nghiệm của Viện Nghiên cứu khoa học thành phố Olinoe(Pháp) sử dụng ống thép nhồi bê tông D=216mm Tháp Poly Diamond Lantern , Bắc Kinh, Trung Quốc (2016); Trung tâm Triển lãm và Hội nghị Quốc tế Sinh thái Guiyang - Tháp 201 (2011), Quế Dương, Trung Quốc; Canton tower (2010), Quảng Châu, Trung Quốc,… 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Tháp Poly Diamond Lantern (2016), Bắc Kinh, Trung Quốc Dử dụng cấu trúc ống ống, khung ngoài là ống thép nhồi bê tông, cột BTCT làm khung ống bên 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM SEG Plaza , xây dựng năm 2000 Tại Thâm Quyến, TQ Tại thời điểm xây dựng, trung tâm thương mại SEG Plaza ở Thâm Quyến, Trung Quốc là tòa nhà cao nhất thế giới sử dụng các cột ống thép đầy bê tông Nó có 76 tầng với bốn tầng hầm, tầng hầm có diện tích 9653m Cấu trúc chính là cao 291,6m với một tính mái bổ sung cho tổng chiều cao 361m Các ống bê tông đầy được sử dụng các cột bên ngoài của khung cũng bên là tường cắt bê tông Đường kính của các cột được sử dụng tòa nhà dao động từ 900mm đến 1600mm Họ đã được đưa đến các trang web chiều dài của ba tầng và bê tông được đổ từ cùng của cột Các tải trọng thiết kế quan trọng cho tòa nhà SEG Plaza là tải trọng địa chấn và gió Do đó, các kết nối cứng cáp giữa các dầm thép và các ống bê tông được sử dụng 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Trung tâm Triển lãm Hội nghị Quốc tế Sinh thái Guiyang - Tháp 201 (2011), Quế Dương, Trung Quốc Là tòa siêu cao tầng áp dụng khung cột ống thép nhồi bê tông - hệ thống treo thép, với chiều cao 201 m 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM thông thường thì bêtông đặt tải ở tuổi sớm thì từ biến bêtông xả nhiều bêtông đặt tải muộn 4.2.3 Co ngót, từ biến cột ống thép nhồi bêtông Từ biến và co ngót kết cấu có thể là nguyên nhân phân bố lại nội ứng suất, sự phân bố lại hợp lực của ứng suất đã gây bởi các tải trọng ngoài, và việc giảm cường độ biến dạng Hơn nữa, từ biến là được liên quan với tăng biến dạng của kết cấu bêtông Tác dụng của từ biến tronng sự phân bố lại ứng suất, và độ lớn của tổng hợp ứng suất, hầu hết dễ thấy các thành phần bao gồm các vật liệu với tầm quan trọng khác các đặc tính của từ biến, kết cấu nơi mà các điều kiện biên hoặc các điều kiện chính đã thay đổi vòng đời của kết cấu, hoặc nơi mà lực phát triển đã áp đặt sự biến dạng Ví dụ nơi phân bố lại ứng suất quan trọng có thể xuất hiện đặc tính từ biến khác các cấu kiện liên hợp bêtông – thép, các cột CSFT, tại đó thép và bêtông liên kết chịu tải trọng Tuy nhiên, đó là nghiên cứu rất nhỏ liên quan tới các hiệu ứng dài hạn cột CSFT Ichiose (2001) đã thực hiện các thí nghiệm các mẫu thử gồm có ống thép dài 1.0m, có đường kính ngoài 165.2mm, được nhồi đặc bằng bêtông Từ việc đo co ngót của bêtông, đã tìm thấy rằng biến dạng co ngót các cột CFST là khoảng 9% của các giá trị được đo các cột bêtông; (xem hình 4.2) GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Hình 4.2 Biến dạng co ngót bêtơng theo thí nghiệm Ichinose Terrey (1994) và Uy (2001) đã cho thấy, kinh nghiệm nghiên cứu các hiệu ứng biến dạng dài hạn cột CSFT, biến dạng co ngót cột CSFT là nhiều cột bêtông Hơn nữa, bêtông trương nở nhiều ống thép dưới biến dạng dọc lớn; vì vậy, sự co ngót của lõi bêtông ảnh hưởng nhiều sức kháng tải trọng của các cột CSFT; xem Shams và Saadeghvaziri (1997) Do đó, trường hợp một cấu kiện được nhồi đặc bêtông mà bêttông được tách biệt với điều kiện môi trường, quá trình co ngót rất chậm và có thể bỏ qua thiết kế; (xem Terrey – 1994) Tuy nhiên có thể thấy rằng co ngót đó chống lại tác dụng sự phát triển cường độ dính bám giữa ống thép và lõi bêtông Điều này có thể dẫn đến việc giảm chất lượng những diện tích nơi mà truyền lực cắt được coi dính bám tự nhiên Hơn nữa, nếu tải trọng đã được đưa vào bằng sự tiếp xúc với thép và phần mặt cắt bêtông, co ngót có thể gây nguyên nhân không mong muốn dưới một bản đặt tải Mặt cắt thép có thể liên quan tới được đặt quá tải, mà có thể ảnh hướng tới chất lượng của cột Ichinose (2001) cũng đã thực hiện các thí ngiệm để nghiên cứu hiệu ứng từ biến Ba điều kiện tải trọng khác đã nghiên cứu bằng việc thay đổi điều kiện biên tải hai đầu của mẫu thử Tải trọng mặt cắt bêtông, tải trọng mặt cắt thép và tải trọng toàn bộ mặt cắt Họ đã tổ hợp các biến dạng từ biến bằng cách đo các mẫu thửu chịu các tải trọng dọc trục được trì liên tục, sau loại trừ các biến dạng co ngót và GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM hiệu ứng nhiệt độ Với hiện tượng từ biến các kết cấu liên hợp hiện tại, nơi mà tải trọng tác dụng thay đổi theo thời gian biến dạng từ biến bản thân nó, được tổ hợp với sự giảm nhẹ hiệu ứng của các cấu kiện thép, tải trọng tác dụng đã cho phép hư hỏng theo thời gian, không có một vài tải trọng điều chỉnh đo, có thể xảy quy ước thí nghiệm từ biến Nó cho thấy rằng hiện tượng từ biến dẫn đến làm ổn định nhanh các cột CSFT là cho các cột bêtông thô (đơn giản) Hệ số từ biến được đánh giá cho các cột CFST xấp xỉ 0.1, 0.3 và 0.4 cho tải trọng mặt cắt thép, tải trọng toàn bộ mặt cắt và tải trọng mặt cắt bêtông tương ứng Điều này sẽ được so sánh với một giá trị 1.2 cho các mẫu bêtông thô Vì vậy, ảnh hướng của bêtông lớn hơn, hiệu ứng từ biến lớn Các hệ số từ biến này rất thấp, mà có thể giải thích phần nào bởi thực tế đó là tải trọng đã cho phép hư hỏng theo thời gian Như vậy, ống thép đã ngăn cản khô bề mặt của lõi bêtông, giảm hiệu ứng của co ngót khô và cả một vài khu vực từ biến khô Tuy nhiên, quan trọng nhất là ngăn cản hiệu ứng của ống thép bọc lõi bêtông, dẫn tới phân bố lại ứng suất từ bêtông tới thép, mà giảm hiệu ứng từ biến và co ngót của các cột CSFT Mặc dù, đó là có chú thích rằng phân bố lại tải trọng từ lõi bêtông tới ống thép sẽ tăng ứng suất chịu nén ống thép, điều này có thể làm giảm vị trí oằn ống thép thành mỏng Hơn nữa, theo EC4 việc giảm cường độ bêtông xuống 0.85 các hiệu ứng dài hạn có thể đã bỏ qua cho các cột CSFT phát triển của cường độ bêtông đạt được tốt so với sự bảo vệ chống lại mơi trường 4.7 TÍNH TỐN THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM 22TCN 272-05 4.7.1 Cường độ kháng nén Đối với mặt cắt đối xứng ít nhất qua mặt phẳng chịu nén thuần túy hay dồng thời vừa nén vừa uốn mặt phẳng đối xứng Sức kháng tính toán của cấu kiện chịu nén Pr, phải lấy sau : Pr = Pn.(6.9.2.1.-1-22TCN 272 -05) Trong đó: Pn – sức kháng nén danh định theo quy định ở các điều 6.9.4 và 6.9.5 -22TCN27205 (N) GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM – hệ số sức kháng đối với nén theo quy định điều 6.5.4.2-22TCN272-05, = 0.9; 4.7.2 Cường độ kháng uốn Sức kháng uốn tính toán đối với mômen và ứng suất phải được lấy sau: Mr = Mn .(610.4-1 -22TCN 272 -05) Trong đó: – hệ số kháng uốn được quy định ở điều 6.5.4.2-22TCN272-05 Mn – sức kháng uốn định danh (N-mm) 4.7.3 Cường độ kháng nén - uốn kết hợp Tải trọng nén dọc trục, Pu và các mômen xảy đồng thời, Mux và Muy, tính toán đối với các tải trọng tính toán bằng phương pháp giải tích đàn hồi phải thỏa mãn mối quan hệ sau : Nếu < 0.2, thì : +( + ) ≤ 1,0 (6.9.2.2-1-22TCN272-05) Nếu 0.2, thì : +( + ) ≤ 1,0 (6.9.2.2-2-22TCN272-05) Trong đó: – sức kháng nén tính toán theo quy định Điều 6.9.2.1 (N) – sức kháng uốn tính toán theo theo trục x theo quy định các Điều 6.10.6.1 và 6.12 (N-mm) GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM – sức kháng uốn tính toán theo theo trục y theo quy định các Điều 6.10.6.1 và 6.12 (N-mm) – sức kháng uốn tính toán theo theo trục x được tính toán theo quy định ở bên dưới (N-mm) – sức kháng uốn tính toán theo theo trục y được tính toán theo quy định ở bên dưới (N-mm) Các mômen và theo các trục đối xứng, có thể được xác định bằng hoặc: Sự phân tích đàn hồi bậc hai, có tính đến độ khuyết đại mômen gây bởi tải trọng trục tính toán, hoặc Sự điều chỉnh gần đúng một bước quy định Điều 4.5.3.2.2b-22TCN27205 4.8 TÍNH TỐN THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE 4, NĂM 1994 Tiêu chuẩn Eurocode 1994(EC4) đưa điều kiện giới hạn sau đối với kết cấu ống thép nhồi bê tông: Tỷ lệ tham gia của thành phần thép( steel contribution ratio), δ phải thỏa mãn điều kiện 0.2 ≤ δ ≤ 0.9 δ= = + [1+] e= Với ≤ e ≤ d/10: = (1- ) = (1-) Với e > d/10: =1 = 4.9 -18.5λ + 17λ = 0.25(3+2λ) =0 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Nhưng lớn và nhỏ Trong đó: Aa - diện tích phần ống thép; Fy - cường độ chảy của thép; Fyd = fy /γMa Fcd = fc/γc γMa,γc – hệ số an toàn lấy theo Eurocode 2; Msd – mômen tính toán; Nsd – lực dọc trục tính toán; – Hệ số độ mảnh λ = giới hạn bởi các giá trị số sau : Đối với cấu kiện có chống mặt phẳng tính toán(braced non-sway frames) λ ≤ 0.8/(1- δ) Đối với cấu kiện không có chống mặt phẳng tính toán(sway frames and/or unbraced frames) và không vượt quá trị số sau Trong đó: Ncr – tải trọng uốn Euler Ncr = = EaIa + 0.6EcmIc Es – môđun đàn hồi của thép; Ecm – môđun đàn hồi của bê tông; Is – Mômen quán tính phần tiết diện ống thép; Ic – Mômen quán tính phần tiết diện bê tông ; l – chiều dài uốn tính toán; – Tỷ số d/t ≤ 90 (235/fy) Trong đó: d – đường kính ống thép; GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM t – chiều dày ống thép 4.8.1 Kết cấu chịu nén dọc trục Khả chịu lực dọc trục của cấu kiện được tính bằng công thức sau : Np = + 1+ ()() Công thức kiểm toán có dạng : Nsd = χNp χ- hệ số xét đến độ mảnh của kết cấu kiện và điều kiến thi công: 4.8.2 Kết cấu chịu nén uốn Eurocode sử dụng biểu đồ quan hệ mômen uốn lực dọc để xác định khả chịu lực của cấu kiện dưới tác dụng của lực dọc trục và mơmen Cơng thức kiểm toán: Mf ≤ 0.9µMp Mp được tính từ biểu đồ quan hệ mômen uốn lực dọc hình 4.10; µ - hệ sớ triết giảm được xác định từ biểu đồ hình 4.10 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Hình 4.10 Biểu đồ quan hệ mômen lực dọc mặt cắt cấu kiện ống thép nhồi bê tơng Hình 4.11 Biểu đồ xác định hệ số triết giảm ỡ Các điểm A,B,C,D hình được xác định sau : MA = MD = Zs 0.5Zc MB = MC = MD -2(t.) - 0.5[(D-2t)] hn = Trong đó: ZS – mômen kháng uốn của tiết diện ống thép; Zc – mômen kháng uốn của tiết diện ống thép; Từ biểu đồ hệ sớ µ được xác định sau: µ = - () = = χ0.25(1-r) GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Trong đó : r – tỷ lệ giữa trị số mômen nhỏ/lớn ở hai đầu cấu kiện ống thép CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU Có phương pháp tính toán ; - - Phương pháp thứ nhất là phương pháp tổng quát, yêu cầu tính đến ảnh hưởng của sự làm việc phi tuyến và sự chế tạo không chính xác.Phương pháp này có thể áp dụng cho tiết diện không đối xứng và cột có tiết diện thay đổi Phương pháp thứ hai là phương pháp sử dụng các đường cong uốn dọc Châu Âu của cột thép có kể đến sự chế tạo không chính xác Chúng được giới hạn cho cột liên hợp có tiết diện không đổi và có hai trục đối xứng Cả hai phương pháp đều dựa các giả thiết bản sau: - Tương tác giữa thép và bê tông là hoàn toàn cho đén cột bị phá hoại Sự chế tạo không chính xác về hình học và kết cấu được kể đến tính toán Tiết diện ngang nhẳng cột bị biến dạng 5.1 Điều kiện ổn định cục tiết diện thép Cột rỗng nhồi bê tông: - Cột rỗng tròn (hình e và f) : ≤ 90 - Cột rỗng hình chữ nhật( hình d): ≤ 52 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM Trong đó = 5.2 Tính tốn theo điều kiện bền Cợt rỗng nhời bê tơng Npl.Rd = Aa + Ac + As Diện tích cốt thép mềm kể đến quá trình tính toán nếu As ≥ 0.3% thể tích bê tông và khồn nên dùng vượt quá 4% diện tích bê tông * Các điều kiện áp dụng công thức xác định khả chịu nén của côt : - Cột có tiết diện không đổi và có hai trục đối xứng; Tỷ lệ lượng thép: δ = = 0.2 – 0.9 Độ mảnh quy đởi λ ≤ 2.0; - 5.3 Tính tốn theo điều kiện ổn định tổng thể - Lực tới hạn Ncr Ncr = đó là độ cứng của cột liên hợp = EaIa + 0.8 Ic + EsIs Đối với tải trọng ngắn hạn = EaIa + 0.8 Ic + (1+0.5 Ic EsIs Đối với tải trọng dài hạn Với là phần dài hạn của Nsd + Ia,Ic,Is lần lượt là momen quán tính của tiết diện lõi thép, bê tông và cốt thép với trục hòa của tiết diện liên hợp; + I là chiều dài tính toán của cột tách từ kết cấu, với kết cấu khung nút cứng có thể bằng chiều dài hình học cột; - Độ mảnh quy đổi mặt phẳng uốn xét λ= = Aa + 0.85Ac + As - Khả chịu lực của cột liên hợp theo điều kiện ổn định: GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM ≤χ Trong đó: χ= ≤1 = 0.5(1+α(-0.2) + ) α = 0.21 với cột tiết diện rỗng nhồi bê tông 5.4 Đường cong tương tác M-N GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM *Ảnh hưởng sự phân bố mômen Điều kiện cần kiểm tra cột liên hợp tách từ hệ kết cấu: ≥0.1 và > 0.2(2-r) Với r là tỷ số mômen ở hai đầu cột ( -1 ≤ r ≤ 1) Nếu có tải trọng ngang tác dụng lên cột thì lấy r-1.0; *Ảnh hưởng sự làm việc phi tuyết được tính đén một cách đơn giản bằng cánh nhân giá trị của momen tính được theo phân tích tuyến tính với hệ số k: k= ≥1 với = 0.66 + 0.44r 5.5 Khả chịu lực cột chịu nén uốn theo phương GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM - NRd là khả chịu nén dọc trục tính toán cột; - Npl.Rd là khả chịu nén dọc trục tối đa của cột( theo điều kiện bền); - MRd là khả chịu mômen tối đa của cột; - χ là khả chịu lực nén dọc trục thực tế của cột kể đến sai số hình học và độ mảnh, χ là thông số thể hiện khả chịu uốn dọc của cột có lực nén dọc trục; - χd = Nsd/Npl.Rd - Nsd là lực dọc tính toán - χd là thông số thể hiện tác động dọc trục (khi có cả momen MRd); - µk là giá trị tương ứng của momen sai số hình học dưới tác dụng của χ - µd là giá trị tương ứng của momen dưới tác dụng của χd - µ là giá trị tương ứng của momen dưới tác dụng NSd *Giải thích đồ thị : - Khi chịu lực dọc, dựa theo đường cong Châu Âu tìm được lực tới hạn thực tế tương ứng giá trị χ - Với lực nén bằng hoặc lớn χ không thể tác dụng momen lên cột liên hợp được nữa - Giá trị tương ứng của momen ́n (µk) là giá trị lớn nhất của momen uốn bậc hai sai số hình học gây nên dưới tác dụng của lực dọc χ( thực chất là lượng momen bị giảm ảnh hưởng của sai số hình học) - Sử giảm momen này theo giả thiết tuân theo quy luật bậc nhất theo đường thẳng OB Tuy nhiên ảnh hưởng khác của sự phân bố moemn nên lấy là giảm theo quy luật của đường thẳng χnB Như vậy với một mức χd nào đó của lực dọc NSd ta sẽ có giá trị của momen tính toán tương ứng µMpl.Rd GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM χn là thông số thể hiện giá trị của ứng với khả chịu momen lớn nhất của tiết diện χn = χ đó : r là thông số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố momen đến khả chịu lực dọc trục của cợt µ = µdMSd ≤ MRd = 0.9µMpl.Rd Hệ sớ 0.9 kể đến các yếu tố sau: + Đường cong bền M-N được xác định coi tiết diện chảy dẻo hoàn toàn dưới tác động của M và N Điều này không phù hợp hoàn toàn với thực tế; + Momen MSd được xác định coi tiết diện không bị nứt, thực tế momen đủ lớn cột sẽ xuất hiện vết nứt, ảnh hưởng đế độ cứng của nó 5.6 Khả chịu lực cột chịu nén uốn theo phương GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM - My.Sd ≤ My.Rd= 0.9µyMpl.y.Rd - Mz.Sd ≤ Mz.Rd= 0.9µzMpl.z,Rd + ≤1 NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN EC4 -Kết quả tính toán là xấp xỉ vì biểu đồ tương tác được thiết lập dựa điểm -Việc tính toán khả chịu lực tương ứng với các vị trí khác của trục trung hòa gặp nhiều khó khăn xác định moomen khán uốn của tiết diện -Để tính toán cho tiết diện lệch tâm xiên, việc tính toán lại dựa kết quả của việc tính toán tiết diện chịu nén lệch tâm phẳng ... hợp với phần tử bê tông nên cả thép và bê tông đều kháng lại lực nén - Việc sử dụng cột ống thép nhồi bê tông là sử dụng bê tông để chống lại gỉ bên của cột ống thép... phải đồng đều, công nghệ phải chuẩn xác II.Đặc điểm chịu lực kết cấu ống thép nhồi bê tông: - Ống thép nhồi bê tông làm việc hiệu quả chịu nén Khi chịu kéo khả chịu lực của... phủ và bảo dưỡng cũng ít 63 GVHD:TRẦN VĂN PHÚC NHÓM V Vật liệu kết cấu ống thép nhồi bê tông: Bê tông: Thép: VI Khả áp dụng: Trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, loại

Ngày đăng: 22/01/2019, 22:58