Bài giảng toàn tập: Vật liệu xây dựng, Thiết kế thi công

Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: VẬT LIỆU SỬ DỤNG Chương 3: SÀN LIÊN HỢP Chương 4: DẦM LIÊN HỢP Chương 5: CỘT LIÊN HỢP Chương 6: SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG CHỊU LỰC Chương 7: LIÊN KẾT3 KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG 1. Eurocode 4 2. Phạm văn Hội, “Kết cấu liên hợp thép – bê tông”, NXB Khoa học Kỹ thuật, 20064 KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG5 NỘI DUNG I. TỔNG QUAN II. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG III. PHẦN TỬ KẾT CẤU IV. CÔNG TRÌNH6 TỔNG QUANHai loại vật liệu hỗ trợ lẫn nhau:  Bê 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 7 TỔNG QUANƯu điểm:  Kiến trúc  Kinh tế  Chức năng  Độ linh hoạt  Lắp ráp 8 TỔNG QUAN Kiến trúc  Nhịp dầm dài hơn  Sàn mỏng hơn  Cột mảnh hơn  Linh hoạt hơn trong thiết kế 9 ƯU ĐIỂM Kinh tế  Giảm chiều cao kết cấu  tiết kiệm diện tích bao che  Nhịp dài hơn với cùng 1 chiều cao  không gian rộng hơn  Tăng số tầng với cùng chiều cao tòa nhà  Thời gian lắp ráp nhanh hơn  tiết kiệm chi phí, hoàn thành sớm đưa công trình vào sử dụng 10 ƯU ĐIỂM Chức năng  Phòng cháy bằng vật liệu bê tông bảo vệ lõi thép  Độ linh hoạt Khả năng thích nghi của kết cấu  Điều chỉnh trong quá trình sử dụng công trình  Hiệu chỉnh không ảnh hưởng thành phần khác  Không gian của các thiết bị: trên trần, trong sàn giả, … 11 ƯU ĐIỂM Lắp ráp  Sàn công tác  Cốp pha cố định  Cốt thép chịu mômen dương, chống co ngót BT  Thi công nhanh chóng và tiện lợi  Đảm bảo chất lượng sản phẩm 12 ƯU ĐIỂM13  Kết cấu Bê tông  Kết cấu Thép + kích thước, hình dạng tự do + dễ khống chế + chống nhiệt cốp pha tạm thời nhạy với lực kéo + tỷ số cường độtrọng lượng cao + chế tạo sẵn + độ chính xác cao chịu nhiệt kém kỹ năng cao PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG Phương pháp xây dựng truyền thống14 Kết cấu liên hợp thép BT (Composite) Kết hợp 2 phương pháp truyền thống  phương pháp kinh tế + khả năng chịu lực cao hơn + độ cứng cao hơn + phân phối dẻo PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG15 So sánh các phương pháp PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG Dầm liên hợp Dầm thép không có liên kết chịu cắt Tiết diện thép IPE 400 IPE 550 HE 360 B Chiều cao (mm) 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%16 So sánh các phương pháp PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG Liên hợp Bê tông cốt thép Cột Kích thước (cm) 7070 80120 Dầm Kích thước (cm) 16040 16012017 composite column floor = beam + slab composite beam composite slab PHẦN TỬ KẾT CẤU18 PHẦN TỬ KẾT CẤU Citibank Duisburg, Germany19 Sàn liên hợp  Sàn bê tông cốt thép insitu concrete on shuttering partially prefabricated slabs fully prefabricated slabs PHẦN TỬ KẾT CẤU  Sàn bê tông ứng suất trước20  Tấm tôn thép Liên kết giữa tấm thép và bê tông Ma sát Cơ học Neo đầu sàn PHẦN TỬ KẾT CẤU Sàn liên hợp21 Dầm liên hợp PHẦN TỬ KẾT CẤU22  Các loại neo chịu cắt

1 KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG GV PHAN ĐỨC HÙNG KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: VẬT LIỆU SỬ DỤNG Chương 3: SÀN LIÊN HỢP Chương 4: DẦM LIÊN HỢP Chương 5: CỘT LIÊN HỢP Chương 6: SƠ ĐỒ KẾT CẤU KHUNG CHỊU LỰC Chương 7: LIÊN KẾT KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Eurocode Phạm văn Hội, “Kết cấu liên hợp thép – bê tông”, NXB Khoa học & Kỹ thuật, 2006 KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chương TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG NỘI DUNG I TỔNG QUAN II PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG III PHẦN TỬ KẾT CẤU IV CƠNG TRÌNH TỔNG QUAN TỔNG QUAN Hai loại vật liệu hỗ trợ lẫn nhau:  Bê tông chịu nén thép chịu kéo  Bê tông bọc lõi thép  chống ăn mòn chịu nhiệt  Bê tông nhồi thép ống  tăng độ ổn định kết cấu  Thép giúp tăng độ dẻo kết cấu TỔNG QUAN Ưu 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 ƯU ĐIỂM 10  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, hồn thành sớm đưa cơng trình vào sử dụng VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 52 Kiểm tra truyền lực tác dụng • Xác định lực truyền qua thành phần cột liên hợp • Phân bố theo độ cứng Chiều dài truyền lực p < 2d d Bản mã hàn vào cột thép VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 53 Kiểm tra truyền lực tác dụng • Diện tích BT quy đổi Ec 30500 A  Ac  319  46,3cm Es 210000 eq c • Lực truyền qua tiết diện quy đổi BT cốt thép • 46,3  3,14 FSd  N Sd  0,388.991  385kN 46,3  3.14  78,08 Chiều dài truyền lực p  2b  200  400 mm • Cột bọc BT khơng hồn toàn  khả chịu trượt bề mặt thép BT = 0,2 N/mm2 VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 54 Kiểm tra truyền lực tác dụng • Lực ma sát BT cánh thép hình FRd  2.200   2.18 .400.0,2  24,8kN  FSd  385kN  • bố trí chốt hàn để truyền lực Bố trí chốt hàn d = 19mm, fu = 450N/mm2, h = 60mm h / d  60 / 19  3,16     0,2h / d  1  0,83 • Khả chịu cắt tính tốn chốt  d  PRd  0,8 f u ;0,29d  4 v  f ck Eck v     VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 55 Kiểm tra truyền lực tác dụng • Khả chịu cắt tính toán chốt  f ck Eck   d  PRd   0,8 f u ;0,29d     v v     19 25.30500    60,8kN   0,8.450 ;0,29.0,83.19  , 25 , 25   • Chiều cao thép hình = 200mm < 300mm  bố trí chốt hàn • Gọi n số chốt hàn cần bố trí theo phương dọc cột • Hệ số ma sát thép BT:  = 0,5 VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 56 Kiểm tra truyền lực tác dụng • Lực truyền chốt: PRd  24,8  n PRd  2      385 / 2kN  n  1,84  bố trí chốt phía bụng với khoảng 5d = 95mm VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 57 Khả chịu nén uốn theo phương trục Đường cong tương tác N A Npl.Rd E C Npm.Rd D 0,5Npm.Rd B Mpl.Rd Mmax.Rd M VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 58 Khả chịu nén uốn theo phương trục Đường cong tương tác • Điểm A: NA = Npl.Rd = 3108 kN; • Điểm D: MD = Mmax.Rd trục trung hòa qua MA = bụng thép hình 1 0,85 f ck 0,85.25 N D  N pm Rd  Ac f cd  Ac  31900  226kN 2 c 1,5 Mômen kháng uốn thép hình: Wpa = 642,5 cm3 (HEB 200) Mômen kháng uốn cốt thép dọc:  10  200  W ps   30   22cm    VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 59 Mơmen kháng uốn phần BT c c bh 20.20 W pc   W pa  W ps   642,5  22  1335,5cm 4 M max Rd  W pa f yd  W ps f ys  W pc f yc / 355 500 25  642,5  22  1335,5  226,4kN.m 1,1 1,15 1,5.2  ND = 226 kN; Conc Sec Rft Mmax.Rd MD = 226,4 kN.m + + 0,85fck/c fy/Ma Npm.Rd/2 fsk/s VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 60 • Điểm B: NB = 0; MB = Mpl.Rd Giả thiết trục trung hòa qua bụng cột 1 2hn t w f ya  Ac f cd  b  t w hn f cd  N pm Rd  b  t w hn f cd 2 N pm Rd 200  hn   26,5mm   30  70mm 2bc f cd  2t w 2 f ya  f cd   vùng có chiều cao 2hn Conc Sec Rft chịu lực kéo, khơng có cốt thép dọc vùng 2hn + + 0,85fck/c + Mpl.Rd fy/Ma fsk/s VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 61 Mômen kháng uốn phần BT có chiều cao 2h n W pcn  bc hn2  t w hn2  20.2,65  6,32  134,1cm  M n.Rd  W pm.n f yd  W psn f sd  W pcn f cd / 355 25  6320   134100.0,85  3kN m 1,1 1,5.2  M pl Rd  M max Rd  M n Rd  226,4   223,4 kN m  Conc NB = 0; MB = 223,4 kN.m 2hn Sec Rft + + 0,85fck/c + Mpl.Rd fy/Ma fsk/s VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 62 • Điểm C: NC = Npm.Rd = 452 kN; MC = Mpl.Rd = 223,4 kN.m Conc Sec Rft Npm.Rd 2hn + 0,85fck/c + Mpl.Rd fy/Ma fsk/s VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 63 • Điểm E: chọn vị trí trục trung hịa nằm sát mép cánh thép hình N E  Ac f cd  Aa  2bt f  f yd  As f sd 355  d 500  452.10  7808  2.200.2,5 4  1172kN 1,1 1,5 M E  bt f f yd  h  t f  355  200.15  200  15  1,1  179kN m Conc Sec Rft Mpl.Rd/2 N + 0,85fck/c + fy/Ma fsk/s VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 64 Khả chịu nén uốn theo phương trục Đường cong tương tác 3500 N Sd  991kN N (kN) 3000  M Rd  190kN.m 2500 2000 M Sd  0,9 M Rd  90kN.m  0,9.190  171kN.m  thỏa 1500 1000 500 0 50 100 150 200 250 M (kN.m) VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 65 Khi kể đến chế tạo khơng xác hình học, kết cấu 1 r n   d  n   d  k   n M Rd  0,9  M pl Rd M Sd  M Rd NRd/ Npl.Rd 1,0 B  d  n MRd/ Mpl.Rd k d 1,0 VÍ DỤ TÍNH TỐN CỘT LIÊN HỢP CHỊU NÉN UỐN 66 Khả chịu nén uốn theo phương trục yếu Đường cong tương tác Kiểm tra  Tương tự tính tốn với phương trục ... TƠNG 38 CƠNG TRÌNH HOÀN THI? ??N 39 ĐƯA VÀO SỬ DỤNG 40 KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG Chương VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO KẾT CẤU LIÊN HỢP NỘI DUNG I BÊ TƠNG II CỐT THÉP III PHÂN TÍCH KẾT CẤU IV TRẠNG THÁI... định kết cấu  Thép giúp tăng độ dẻo kết cấu TỔNG QUAN Ưu điểm:  Kiến trúc  Kinh tế  Chức  Độ linh hoạt  Lắp ráp ƯU ĐIỂM  Kiến trúc  Nhịp dầm dài  Sàn mỏng  Cột mảnh  Linh hoạt thi? ??t kế. .. Độ Phòng cháy vật liệu bê tông bảo vệ lõi thép linh hoạt Khả thích nghi kết cấu  Điều chỉnh q trình sử dụng cơng trình  Hiệu chỉnh không ảnh hưởng thành phần khác  Không gian thi? ??t bị: trần,