TIẾT DIỆN HỢP LÝ CỦA DẦM THÉP TRONH DẦM LIÊN HỢP THÉP-BÊTÔNG THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE. TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐỖ NGỌC LINH - BÊTÔNG THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE Chun ngành: Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số: 60.58.20 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2014 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Viên Giáo viên phản biện 1: GS.TS Phạm Văn Hội Giáo viên phản biện 2: TS Huỳnh Minh Sơn Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 26 tháng năm 2014 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài - công tăn - LHT-BT - rong dầm LHT-BT, dựa tiêu chí đủ khả chịu lực giai đoạn chịu tải, có trọng lượng thép bé - bêtơng theo Eurocode 4” đáp ứng nhu cầu công năng, kỹ thuật kinh tế xây dựng Mục tiêu nghiên cứu - bêtông dầm LHT-BT Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Dầm thép dầm LHT-BT - Phạm vi nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu - LHT-BT - Dựa quy định tiêu chuẩn châu Âu thiết kế kết cấu LHT-BT Eurocode 4, thiết kế kết cấu thép Eurocode 3, thiết kế kết cấu bêtông cốt thép Eurocode diện riêng dầm thép đủ chịu tải trọng giai đoạn thi công; tiết diện liên hợp đủ chịu tải trọng giai đoạn sử dụng tính toán theo hai trạng thái tới hạn bền biến dạng - Với dầm đơn giản, có nhịp, bước tải trọng xác định; thay đổi tiết diện cánh dưới, cánh trên; thay đổi chiều dày bêtơng; mác thép Tính tốn số tốn, lập biểu đồ để xét xem phương án có trọng lượng thép bé Sản phẩm dự kiến LHT-BT ứng dụng cho nhà cao tầng; sản phẩm làm tài liệu tham khảo thiết kế xây dựng nhà cao tầng Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận Luận văn gồm chương: CHƢƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊTÔNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LHT-BT 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng kết cấu LHT-BT Gần Uỷ ban cộng đồng Châu Âu CEC (The Commission of the European Communities) thấy cần thiết phải có tiêu chuẩn thống chung cho quốc gia Châu Âu không kết cấu liên hợp mà kết cấu xây dựng nói chung; tiêu chuẩn đời, gọi European Codes (EuroCodes hay EC) EuroCodes gồm tập, EuroCodes tiêu chuẩn Kết cấu LHT-BT Ở Việt Nam, năm 2006 lý thuyết tính tốn “Kết cấu liên hợp thép - bêtông dùng nhà cao tầng” xuất bản, nhằm cung cấp kiến thức kết cấu liên hợp cho kỹ sư, cán kỹ thuật, nghiên cứu giảng dạy bậc cao học ngành xây dựng 1.1.2 Khái niệm kết cấu LHT-BT - Một cấu kiện gọi liên hợp tạo hai loại vật liệu có đặc tính khác Mục đích kết cấu liên hợp tận dụng mặt học đặc tính tốt loại vật liệu Trường hợp phổ biến xây dựng kết cấu LHT-BT - Khác với kết cấu bê tông cốt thép thông thường, có cốt chịu lực thép trịn, kết cấu LHT-BT kết cấu mà thép chịu lực có tiết diện lớn dạng thép tấm, thép hình, thép ống Nó nằm ngồi bê tơng (gọi kết cấu thép nhồi bê tông) hay nằm bê tông (gọi kết cấu thép bọc bê tông), nằm cạnh liên kết với để làm việc 1.1.3 Đặc điểm kết cấu LHT-BT - Khả chống ăn mòn thép tăng cường - Khả chịu lửa tốt - Tăng độ cứng kết cấu - Khả chịu biến dạng lớn kết cấu bê tông cốt thép - Có thể tạo kết cấu ứng lực trước thi cơng - Có thể dễ dàng dùng phương pháp thi công đại - So với kết cấu bê tơng thơng thường, kích thước kết cấu LHT-BT bé hơn, tăng khơng gian sử dụng - Có thể đạt hiệu kinh tế cao 1.1.4 Sự làm việc kết cấu LHT-BT Bê tông thép vật liệu khác nhau, nhiên kết cấu LHT-BT chúng hồn tồn tương hợp bổ sung cho Chúng có hệ số dãn nở nhiệt gần tạo nên tổ hợp lý tưởng mặt độ bền Bê tông làm việc hiệu chịu nén, ngược lại thép có khả chịu kéo tốt Bê tơng có khả chống ăn mịn tốt chất cách nhiệt tốt cho thép nhiệt độ cao 1.2 VẬT LIỆU CHO KẾT CẤU LHT-BT 1.2.1 Bê tông - Theo EC4 dùng mác bê tông từ C20/25 đến C50/60 1.2.2 Cốt thép Tiêu chuẩn EC4: S220, S400 S500 1.2.3 Thép kết cấu Tiêu chuẩn EC4: S235, S275 S355 Theo TCXDVN mác thép từ XCT38 trở lên Sử dụng tiêu chuẩn Châu Âu EN 10147: + Giới hạn đàn hồi fyp từ 220 đến 350 N/mm2; + Chiều dày tôn từ 0,7 đến 1,5mm, mạ kẽm nóng; + Mơđun đàn hồi Ea = 210 kN/mm2; + Có số qui định kỹ thuật riêng (sóng, ma sát…) 1.2.5 Chốt liên kết Trong cơng trình xây dựng dân dụng, chốt hàn có mũ sử dụng phổ biến kỹ thuật chế tạo, lắp đặt nhanh, khả chịu lực tốt hướng theo trục chốt 1.3 PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ DẦM LHT-BT THEO EC4 1.3.1 Phƣơng pháp tiêu chuẩn tính tốn a Phương pháp chung Một hệ dầm sàn liên hợp tính tốn theo bước, đầu tiên, ta thiết kế sàn liên hợp, nhà sản xuất tôn thép cung cấp tải trọng giới hạn theo bề dày tôn, bề dày sàn nhịp sàn Sau đó, ta tính tốn dầm liên hợp hình thành từ liên kết sàn bê tơng với dầm với dầm phụ b Tiêu chuẩn tính tốn Tiêu chuẩn tính toán tiêu chuẩn kết cấu xây dựng quốc gia Châu Âu, gồm tập gọi European Codes (Eurocodes - EC): Eurocode 1: Cơ sở tính tốn tác động lên cơng trình Eurocode 2: Kết cấu bê tông cốt thép Eurocode 3: Kết cấu thép Eurocode 4: Kết cấu liên hợp Thép - Bê tông Eurocode 5: Kết cấu gỗ Eurocode 6: Kết cấu gạch đá Eurocode 7: Tính tốn địa chất cơng trình Eurocode 8: Tính tốn kết cấu cơng trình chịu động đất Eurocode 9: Tính tốn kết cấu hợp kim nhơm 1.3.2 Phƣơng pháp thi công dầm LHT-BT a Phương pháp thi cơng khơng chống đỡ • Giai đoạn 1- giai đoạn thi cơng: • Giai đoạn - giai đoạn sử dụng: Khi bê tông đủ cường độ b Phương pháp thi cơng có chống đỡ • Giai đoạn - giai đoạn thi cơng: • Giai đoạn - giai đoạn sử dụng: Khi bê tông đủ cường độ, bỏ hệ chống đỡ; 1.3.3 Nguyên tắc thiết kế dầm liên hợp a Giải pháp dầm liên hợp (đơn giản liên tục) b Tiết diện tính tốn dầm liên hợp c Phân loại tiết diện dầm liên hợp d Phương pháp phân tích xác định nội lực thiết kế e Xác định khả chịu uốn f Xác định khả chịu cắt 1.3.4 Kiểm tra dầm LHT-BT theo giai đoạn a Giai đoạn thi công Trong giai đoạn này, tiết diện làm việc tiết diện dầm thép, kiểm tra theo TCVN 5575:2012 b Giai đoạn sử dụng Trong giai đoạn này, sàn BTCT đủ cứng, tiết diện làm việc tiết diện LHT-BT, kiểm tra theo EC4 NHẬN XÉT CHƢƠNG Phần mở đầu chương luận văn xác định vấn đề phương pháp luận nghiên cứu: Từ tình hình nghiên cứu ứng dụng thực tế tính cấp thiết đề tài, luận văn xác định đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu, lựa chọn phương pháp giả thiết sử dụng nghiên cứu Chương giới thiệu trình phát triển lý thuyết tính tốn ứng dụng kết cấu liên hợp thép - bê tông giới Việt Nam Đồng thời làm rõ vấn đề tổng quan đặc điểm làm việc kết cấu LHT-BT; quan niệm phương pháp thiết kế dầm liên hợp thép - bê tơng theo EC4 cơng trình xây dựng dân dụng Kết khảo sát chương sở để thực nhiệm vụ nghiên cứu chương sau CHƢƠNG - BÊTƠNG THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EC4 2.1 TÍNH TỐN THEO TRẠNG THÁI PHÁ HỎNG CỦA DẦM LIÊN HỢP (TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 1) n = Ea/Ecm Trong đó: (2.1) Ea môđun đàn hồi thép kết cấu; Ecm mô đun đàn hồi bê tông 2.1.3 Chọn kích thƣớc tơn hình Chiều dày tơn dùng từ 0,75 đến 1,5mm Thường dùng từ 0,75 đến 1mm Chiều cao thông thường mặt cắt từ 40 đến 80mm Để chống ăn mịn, tơn mạ kẽm hai mặt Giới hạn đàn hồi tôn vào khoảng 300 N/mm2 bp b eff /2 Sườn bp b eff /2 b eff /2 Phần diện tích tạo nhám không liên tục (bỏ đi) b eff /2 Phần chịu nén phần hiệu hc Phần chịu kéo tồn hiệu Hình 2.1 - Tiết diện hiệu chịu mơmen dương Hình 2.2 - Chiều rộng tham gia làm việc đan dầm - Đối với dầm đơn giản: beff = be1 + be2 (2.2) Với bei = min(lo/8; bi); lo nhịp dầm - Đối với dầm liên tục: dùng công thức (2.2) Lo lấy theo hình 2.3, chia theo vùng mơmen dương (ở nhịp) mơmen âm (ở gối tựa) Hình 2.3 - Nhịp tương đương để xác định bề rộng hiệu 2.1.5 Phân loại tiết diện ngang Khi khảo sát làm việc dầm liên hợp tải trọng, tùy theo khả xoay tiết diện chịu uốn mà chia làm bốn loại 2.1.6 Khả chịu mơmen uốn tiết diện a Các giả thiết tính tốn b Khả chịu mơmen uốn tiết diện, dùng dầm thép tiết diện chữ I không đối xứng Trường hợp - Trục trung hoà nằm bê tông Gọi Fc Fa sức bền dẻo bê tông dầm thép tổ hợp Fc 0,85 f ck hc beff (2.14) c Fa Aa f y a (2.15) 10 2.1.7 Khả chịu cắt (sức bền chịu cắt) tiết diện a Sức bền tiết diện chịu cắt túy Điều kiện bền tiết diện chịu lực cắt có dạng: VSd Vpl.Rd (2.45) Trong đó: Sức bền dẻo Vpl.Rd tính theo cơng thức: Vpl.Rd = Av(fy/ ) a (2.46) b Sức bền TD chịu lực cắt, có tác dụng đồng thời với mơmen VSd 0,5Vpl Rd (2.53) 2.2 TÍNH TỐN THEO TRẠNG THÁI TỚI HẠN SỬ DỤNG CỦA DẦM LIÊN HỢP (TRẠNG THÁI TỚI HẠN 2) Việc kiểm tra võng dầm liên hợp tính tốn theo cơng thức sau: (2.56) max 2.3 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU LIÊN HỢP 2.3.1 Sức bền tính tốn liên kết truyền thống a Chốt hàn có mũ sàn đặc PRd(2) 0,29 d f ck Ecm / PRd(1) 0,8 fu d (2.58) (2.57) / b Chốt hàn có mũ sàn liên hợp c Liên kết hoàn toàn liên kết khơng hồn tồn Xét dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố pd tải trọng tập trung Qd Ta có lực cắt dọc tác dụng lên chiều dài tới hạn sau: Vlf min( Aa f y / a ;0,85beff hc fck / c ) (2.61) Các liên kết dẻo giả thiết thực tế tiếp nhận nội lực PRD, từ số lượng liên kết cần thiết chiều dài tới hạn cuối nhận liên kết hoàn toàn: Nf Vlf PRD (2.62) 11 Khi chiều dài tới hạn có số lượng liên kết N chọn bé Nf đoạn chiều dài dầm coi liên kết khơng hồn tồn: N Nf Vlf (2.63) PRD Kết lực trượt dài truyền qua liên kết chiều dài tới hạn trạng thái giới hạn phá hỏng đạt đến giá trị: Vl(red) = NPrd < Vlf (2.64) Cũng mômen bền mà tiết diện tới hạn tiếp nhận có giá trị bé sau: M Rd( red ) < M+pl.rd Mômen bền suy giảm M Rd( red ) cho phép xác định giống ( red ) mômen bền dẻo M pl.Rd Xác định mômen bền suy giảm quan hệ tuyến tính: ( red ) M pl.Rd Mapl.Rd ( N / N f ) M pl.Rd Mapl.Rd f y Wxpl / Mapl.Rd (2.65) a NHẬN XÉT CHƢƠNG Trong chương đã: Đưa sở lý thuyết tính tốn kiểm tra dầm liên hợp thép bê tông theo trạng thái giới hạn phá hỏng trạng thái giới hạn sử dụng theo tiêu chuẩn Eurocode Trong đề cập đưa cơng thức tính tốn tiết diện dầm thép chữ I không đối xứng đối xứng Vấn đề đặt chương cần tính tốn kiểm tra dầm liên hợp, lập chương trình tính để làm cơng cụ tính tốn, đưa số ví dụ để minh họa kiểm chứng lý thuyết Từ khảo sát với dầm đơn giản, có nhịp, bước tải trọng xác định; thay đổi tiết diện cánh dưới, cánh trên, chiều cao dầm thép; thay đổi chiều dày bêtơng Tính tốn số toán, lập biểu đồ để xét xem phương án có trọng lượng thép bé 12 CHƢƠNG MỘT SỐ KHẢO SÁT BẰNG SỐ 3.1 XÂY DỰNG THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH 3.1.1 Xác định thuật tốn Bước 1: Xác định số liệu tính tốn Chọn loại tơn: Các đặc trưng hình học: Ap, Zg, hp, Ea, Ip, M+pl,rd, Vrd Chọn dầm thép hình: ha, bft, tft, bfb, tfb, Aa, hw, tw, Ia, Wx Đặc trưng hình học sàn: Chiều rộng sàn L, chiều cao BTCT hc, khoảng cách dầm b Đặc trưng vật liệu: Vật liệu thép Ea, fy, fsk, vật liệu bê tông, chốt liên kết, cốt mềm Độ võng cho phép [ ] (theo quy phạm) Chọn tải trọng sử dụng q (kN/m2) Bước 2: Tính tốn kiểm tra dầm thép hình giai đoạn thi cơng Kiểm tra trạng thái giới hạn phá hoại: - Xác định tải trọng tác dụng lên dầm thép thi cơng - Tính toán nội lực M sd , - Kiểm tra: M apl , Rd M sd Kiểm tra độ võng dầm thép: a 5.g.L4 384.Ea I L 250 Bước 3: Tính tốn, kiểm tra dầm LHT-BT giai đoạn sử dụng Kiểm tra trạng thái giới hạn phá hoại: - Xác định tải trọng tác dụng lên dầm LH-TBT - Tính tốn nội lực M sd , Vsd - Kiểm tra: M sd M pl , Rd ; Vsd V pl , Rd Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng: p.L4 384.Ea I L 250 13 Bước 4: Tính tốn liên kết chốt (1) Tính tốn sức bền cắt chốt: PRd = min( PRd , PRd( 2) ) Aa f y Xác định tổng nội lực cắt dọc tính tốn Vlf: Vlf a Số lượng chốt cần thiết để có liên kết hồn tồn: Vlf N Nf PRd 3.1.2 Lập chƣơng trình Từ trình tự tính tốn kiểm tra, lập nên chương trình tính tốn kiểm tra dầm LH-TBT 3.2 THÍ DỤ TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT 3.2.1 Số liệu đầu Kiểm tra dầm liên hợp đơn giản chịu tải trọng phân bố có sơ đồ hình vẽ theo trạng thái giới hạn cường độ sử dụng, chịu tải trọng sử dụng 3,0 kN/m2, xét dầm phụ dầm đơn giản nhịp L = 10m, khoảng cách dầm b = 3,0m, chiều dày sàn liên hợp hs = 13cm Xét liên kết bê tông dầm thép hình liên kết hồn tồn Liên kết sử dụng chốt hàn có mũ, đường kính thân d = 19mm, chiều cao 450N / mm2 3,0 m 3,0 m h = 95mm, làm thép với cường độ bền đứt fu 10,0 m 10,0 m Hình 3.1 - Xét ô sàn liên hợp thép bê tông 3.2.2 Kiểm tra điều kiện chịu lực dầm thép thi công 14 a Kiểm tra theo trạng thái giới hạn (cường độ) - Điều kiện kiểm tra: M sd M apl.Rd ; b Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (độ võng dầm) a p.L4 384.Ea I 1,928cm [ ] L 1000 250 250 4cm Đảm bảo yêu cầu độ võng 3.2.3 Trạng thái làm việc liên hợp - Kiểm tra điều kiện chịu lực sử dụng a Trạng thái giới hạn cường độ (ULS-TTGH1) MSd = 451,5kN.m < M+pl.Rd = 868,46 kN.m Dầm liên hợp thỏa mãn điều kiện chịu mômen theo TTGH1 b Trạng thái giới hạn sử dụng (SLS-TTGH2) p.L4 384.Ea I 2, 44cm [ ] L 1000 250 250 4cm Dầm liên hợp thỏa mãn trạng thái giới hạn sử dụng TTGH2 3.2.4 Tính tốn liên kết chốt a Sức bền cắt tính tốn chốt ( 2) Ta chọn PRd = PRd r = 73,13 kN b Xác định tổng nội lực cắt dọc tính toán Vlf Vlf Aa f y 74,64.355 2523,5 kN 1,05 a c Số lượng chốt cần thiết cho ½ nhịp dầm để có LKHT N Nf Vlf PRd 2523,5 73,13 34,51 Chọn N=36 liên kết (nghĩa 72 liên kết nhịp dầm) 3.3 KHẢO SÁT QUAN HỆ GIỮA MÔMEN Mpl.Rd , ĐỘ VÕNG VỚI TỶ SỐ bfb/bft VÀ CHIỀU DÀY BẢN SÀN BT 15 - Giảm tiết diện cánh (bft) bù cho cánh (bfb) (Trọng lượng thép khơng đổi) Từ việc thay đổi xác định MplRd; xác định độ dầm thép liên hợp; vẽ biểu đồ xem trường hợp võng trường hợp có giá trị MplRd, lớn MplRd(kN.m) 1200 1000 800 hs=110 600 hs=120 hs=130 400 200 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.2 2.4 bfb/bft Hình 3.4 - Biểu đồ quan hệ mômen Mpl.Rd với tỷ số bfb/bft hs 42 f(cm) 40 38 hs=110 36 hs=120 hs=130 34 32 30 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.2 2.4 bfb/bft Hình 3.5 - Biểu đồ quan hệ độ võng với tỷ số bfb/bft hs 3.4 KHẢO SÁT CHỌN PHƯƠNG ÁN DẦM LHT-BT HỢP LÝ 3.4.1 Ảnh hƣởng tiết diện dầm a Trường hợp 16 - Ứng với hoạt tải q; độ võng cho phép [ ], khoảng cách dầm b, loại tơn sóng, chiều dày bản, chiều cao dầm cho trước; ta có tỷ số bfb/bft Ta lập bảng đồ thị quan hệ hoạt tải với tỷ số cánh trên, cánh để lựa chọn phương án hợp lý 640.0 Q(kG) 620.0 600.0 580.0 560.0 540.0 520.0 500.0 10 547.8 569.0 634.2 PA2 545.0 553.6 570.2 PA3 571.52 576.6 619.84 PA1 q(kN/m2) Hình 3.6 - Biểu đồ quan hệ khối lượng Q với tỷ số bfb/bft q * Nhận xét: - Khi tải trọng bé (q = 8kN/m2; kN/m2) chênh lệch trọng lượng thép dầm đối xứng dầm không đối xứng 0,52% 2,7% - Khi tải trọng lớn (q = 10kN/m2) sử dụng dầm đối xứng cho trọng lượng thép 634,2 kG, dầm không đối xứng cho trọng lượng thép 611,2 kG Sự chênh lệch trọng lượng thép dầm đối xứng dầm không đối xứng 3,63% - Việc sử dụng dầm không đối xứng cho hiệu cao so với dầm tiết diện đối xứng Khi tải trọng tác dụng nhỏ, chênh lệch trọng lượng thép dầm đối xứng không đối xứng không đáng kể; tải trọng lớn chênh lệch trọng lượng thép dầm đối xứng không đối xứng lớn 17 b Trường hợp - Chiều dày sàn bê tông, tôn, bề dày cánh trên, cánh dưới, bề dày bụng, bề rộng cánh không đổi - Thay đổi bề rộng cánh bft; chiều cao dầm hw Nhiệm vụ: Từ việc thay đổi xác định MplRd theo giá trị cho trước để xác định trường hợp có trọng lượng thép bé 640 Q(kG) 630 620 610 600 590 580 570 560 550 540 400 410 420 PA1 634.24 621.4 604.8 PA2 611.2 592.6 575.0 PA3 620.8 616.6 599.0 ha(mm) Hình 3.7 - Biểu đồ quan hệ khối lượng Q với tỷ số bfb/bft * Nhận xét: - Chiều cao = 400mm PA1 dầm đối xứng cho ta trọng lượng thép bé Q = 634,24 kG; PA dầm không đối xứng cho ta trọng lượng thép bé Q = 611,2 kG; chênh lệch trọng lượng thép phương án 3,63%; - Chiều cao = 410mm PA1 dầm đối xứng cho ta trọng lượng thép bé Q = 621,4 kG; PA dầm không đối xứng cho ta trọng lượng thép bé Q = 592,6 kG; chênh lệch trọng lượng thép phương án 4,63%; 18 - Chiều cao = 420mm PA1 dầm đối xứng cho ta trọng lượng thép bé Q = 604,8 kG; PA dầm không đối xứng cho ta trọng lượng thép bé Q = 575 kG; chênh lệch trọng lượng thép phương án 4,92%; - Sự chênh lệch trọng lượng thép phương án = 400mm là: 23,04 kG; = 410mm là: 28,8 kG; = 420mm là: 29,8 kG; - Dầm có chiều cao lớn cho ta lượng thép dầm hơn; đồng thời dầm có chiều cao lớn việc sử dụng dầm thép khơng đối xứng có tỷ số bfb/bft lớn cho trọng lượng thép bé Do chiều cao dầm tăng nên khả chịu lực dầm tăng, độ võng dầm giảm xuống ta giảm bề rộng cánh nhiều 3.4.2 Ảnh hƣởng chiều dày bêtông a Trường hợp 1: Thay đổi chiều dày sàn hs = 100mm, hs = 110mm, hs = 120mm, hs = 130mm khảo sát xem trường hợp có trọng lượng thép dầm bé theo tỷ số bfb/bft; tải trọng q = 10kN/m2, hp = 50mm, chiều cao dầm = 400mm, bề dày bụng tw = 8mm, bề dày cánh tft = 12mm cánh tfb = 12mm không đổi Bảng 3.14 - Sự chênh lệch trọng lượng thép dầm Chiều Trọng lượng thép Q (kG) dày sàn Dầm không đối Chênh lệch trọng lượng hs (mm) Dầm đối xứng 100 669.4 628.5 41.0 110 636.2 613.1 23.0 120 605.44 598.72 9.6 130 599.68 593.84 5.8 xứng Q (kG) 19 680.0 669.4 658.2 660.0 648.6 640.0 636.2 Q(kG) 620.0 616.0 614.08 598.72 600.0 599.68 628.5 624.6 605.44 593.84 595.84 643.8 636.16 632.3 629.44 613.1 610.24 598.72 580.0 560.0 540.0 hs=100 1.00 1.05 1.10 1.24 1.40 669.4 658.2 648.6 628.5 643.8 hs=110 636.2 624.6 616.0 613.1 632.3 hs=120 605.44 598.72 595.84 614.08 629.44 hs=130 599.68 593.84 598.72 610.24 636.16 bfb/bft Hình 3.8 - Biểu đồ quan hệ khối lượng Q với tỷ số bfb/bft hs * Nhận xét: - Chiều dày sàn bê tơng lớn trọng lượng thép dầm giảm Trong trường hợp khảo sát hs = 130mm sử dụng dầm có tiết diện khơng đối xứng cho trọng lượng thép 593,84kG Chiều dày sàn BT lớn chênh lệch trọng lượng thép dầm đối xứng không đối xứng giảm dần (Bảng 3.14) - Sự chênh lệch trọng lượng thép dầm có tiết diện khơng đối xứng với bê tơng có chiều dày 100 110 2,1%; 110 120 2,6%; 120 130 0,8% b Trường hợp 2: Thay đổi chiều dày sàn hs = 100mm, hs = 110mm, hs = 120mm, hs = 130mm ; khảo sát xem trường hợp có trọng lượng thép dầm bé theo tỷ số bfb/bft tft ; tải trọng q = 10kN/m2, hp = 50mm, chiều cao dầm = 400mm, bề dày bụng tw = 8mm, cánh tfb = 12mm không đổi 20 640 628.48 630 622.56 620 613.12 Q(kG) 623.52 610 611.52 608.16 609.76 600.08 604.64 595.84 597.36 593.84 600 590 580 570 100 110 120 130 tft=10 622.56 611.52 608.16 604.64 tft=11 623.52 609.76 600.08 597.36 tft=12 628.48 613.12 595.84 593.84 hs(mm) Hình 3.9 - Biểu đồ quan hệ khối lượng Q với tỷ số bfb/bft hs Bảng 3.16 – So sánh trọng lượng thép với tỷ số Afb/Aft Chiều dày Trọng lượng thép sàn (hs) bé mm TT Tỷ số Aft Afb kG mm2 mm2 100 622.6 2070 2688 1.30 110 609.8 2134 2472 1.16 120 595.84 2112 2328 1.10 130 593.84 2160 2256 1.04 Afb/Aft Nhận xét: - Dựa vào bảng 3.16 cho thấy chiều dày sàn BT bé sử dụng tỷ số Afb/Aft lớn (dầm không đối xứng) cho trọng lượng thép bé tỷ số Afb/Aft giảm dần chiều dày sàn BT tăng lên 3.4.3 Ảnh hƣởng mác thép Thay đổi mác thép dầm thép (S275; S355) khảo sát trường hợp chiều dày sàn hs = 100mm, hs = 110mm, hs = 120mm, hs = 130mm xem trường hợp có trọng lượng thép dầm bé theo tỷ số bfb/bft bề dày cánh tft ; tải trọng q = 10(kN/m2), chiều cao dầm = 400(mm), bề dày bụng tw = 8(mm), cánh tfb= 12(mm) 21 Bảng 3.16 - Các đại lượng xác định Q theo tỷ số b fb b ft mác thép S275 q S275 hs tft tfb bfb bft b fb Q kN/m2 N/mm2 mm mm mm mm mm mm b ft kG 10 275 100 400 10 12 330 180 1.83 702.7 10 275 110 400 10 12 304 182 1.67 679.4 10 275 120 400 10 12 293 183 1.60 669.6 10 275 130 400 10 12 287 181 1.59 663.0 T T Bảng 3.17 - Các đại lượng xác định Q theo tỷ số b fb b ft mác thép S355 b fb q S355 hs tft tfb bfb bft kN/m2 N/mm2 mm mm mm mm mm mm 10 355 100 400 10 12 224 207 1.08 622.6 10 355 110 400 11 12 206 194 1.06 609.8 10 355 120 400 12 12 194 176 1.10 595.8 10 355 130 400 12 12 188 180 1.04 593.8 T b ft Q kG 720.0 700.0 702.72 679.36 680.0 669.6 660.0 Q(kG) T 663.04 640.0 620.0 622.6 609.8 600.0 595.8 593.8 580.0 560.0 540.0 520.0 100 110 120 130 Dầm thép(S355) 622.6 609.8 595.8 593.8 Dầm thép(S275) 702.72 679.36 669.6 663.04 hs(mm) Hình 3.10 - Biểu đồ quan hệ khối lượng Q; hs ; mác thép 22 * Nhận xét: - Mác thép có ảnh hưởng đến trọng lượng dầm thép Sự chênh lệch trọng lượng thép dầm không đối xứng với mác thép S275 S355 11,4% sàn có chiều dày 100mm 10,4% sàn có chiều dày 130mm NHẬN XÉT CHƢƠNG Chương lập chương trình tính tốn kiểm tra dầm liên hợp Excel, từ khảo sát ảnh hưởng thơng số hình học, hoạt tải đến khả chịu lực dầm liên hợp Trong chương đã: Tính tốn kiểm tra dầm liên hợp giai đoạn thi cơng sử dụng; tính tốn số liên kết sàn liên hợp với dầm thép; áp dụng tiêu chuẩn Eurocode để tính tốn dầm liên hợp, đưa số ví dụ để minh họa kiểm chứng lý thuyết Từ tiến hành thiết lập khảo sát để tìm ảnh hưởng hình dạng tiết diện dầm thép: tỷ số bfb/bft, chiều dày cánh tft, chiều cao dầm (ha); ảnh hưởng chiều dày BT; ảnh hưởng mác thép đến trọng lượng dầm thép Qua biểu đồ, thấy việc lựa chọn kiểu tiết diện dầm thép, chọn chiều dày sàn BT, mác thép dầm thép hợp lý cho ta trọng lượng thép dầm bé 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đánh giá chung: Luận văn hoàn thành mục tiêu nghiên cứu: - Làm rõ làm việc phương pháp tính tốn dầm liên hợp thép - bê tơng Áp dụng thực ví dụ minh họa số cách tính tốn dầm liên hợp thép bê tông theo EC4 dầm liên hợp thép - bêtông Kết luận Dựa vào kết nghiên cứu phạm vi khảo sát luận văn, kết luận sau: - Sử dụng dầm thép tiết diện chữ I không đối xứng (cánh nhỏ cánh dưới) cho ta khả chịu lực dầm tốt tiết diện đối xứng; tỷ số bfb/bft lớn khả chịu lực dầm tăng Tuy nhiên, sàn bê tơng khơng đổi mà tỷ số bfb/bft lớn độ võng dầm tăng theo Khi tăng chiều dày sàn bê tơng khả chịu lực dầm tăng lên, độ võng dầm thép giảm Do đó, q trình thiết kế cần lưu ý đến việc chọn tiết diện không đối xứng chiều dày sàn bê tông cho hiệu để thỏa mãn điều kiện cường độ độ võng - So sánh phương án cho thấy: nói chung sử dụng dầm thép khơng đối xứng cho trọng lượng thép bé dầm đối xứng Trọng lượng dầm thép không đối xứng phụ thuộc vào tỷ số bfb/bft, vào chiều dày cánh dầm, chiều cao dầm ha; vào giá trị 24 hoạt tải tác dụng Hiệu lớn sử dụng với dầm có hoạt tải lớn - Đối với sàn có chiều dày bé chênh lệch trọng lượng thép dầm không đối xứng dầm đối xứng lớn, chênh lệch giảm dần chiều dày sàn tăng lên - Sử dụng mác thép lớn cho trọng lượng thép dầm thép giảm; chênh lệch trọng lượng thép dầm không đối xứng giảm dần chiều dày bê tông tăng Kiến nghị - Khi thiết kế, cần lựa chọn dầm tiết diện không đối xứng có tỷ số bfb/bft hợp lý Với dầm vượt nhịp lớn, có chiều cao dầm lớn, tăng bề dày sàn chọn tiết diện dầm hợp lý đạt trọng lượng thép dầm bé - Mác thép dầm thép lớn cho trọng lượng thép dầm thép bé Tuy nhiên, thiết kế thực tế cần phải kể đến yếu tố tăng chi phí cho thép cường độ cao Hƣớng phát triển đề tài - Khảo sát làm việc ảnh hưởng cốt thép sàn bê tông đến trọng lượng dầm thép, với dầm liên tục - Khảo sát ảnh hưởng tương tác khơng hồn tồn đến làm việc dầm thép dầm liên hợp thép bê tông - Ảnh hưởng tải trọng khác đến làm việc tính tốn dầm liên hợp ứng xử dầm thép trường hợp này; ví dụ lực tập trung tác dụng thẳng đứng lực ngang truyền tải trọng gió, tác dụng mặt phẳng sàn