III. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
4. Ví dụ tính toán và các lư uý khi tính toán thiết kế
Dầm liên hợp với nhịp 10m, bước dầm 3m, tải trọng phân bố đều 5kN/m2, tải trọng hoàn thiện, sửa chữa 1.3kN/m2.
Có bố trí 04 lỗ mở như sau:
- Lỗ mở số 01 và số 2: Chiều dài 500mm, chiều rộng 300mm, khoảng cách từ đầu dầm đến lỗ mở số 01 là 1.8m; khoảng cách lỗ mở 01 và 02 là 400mm.
- Lỗ mở số 03 và 04: Chiều dài 300mm; chiều rộng 300mm, khoảng cách từ đầu dầm tới cạnh lỗ mở 04 là 1.8m; khoảng cách lỗ mở số 03 và 04 là 150mm.
Kết quả tính toán thiết kế:
- Thông số kỹ thuật và vật liệu sử dụng - Kích thước hình học cơ bản:
Tổng chiều cao sàn: hs = 130mm Chiều cao tôn sàn: hs = hp = 60mm Chiều rộng của sóng tôn: 150mm Chiều dày tôn: t = 0.9mm
Hình 7. Sơ đồ khối các bước tính toán thiết kế (Đ: Đạt; K: Không đạt)
KHOA H“C & C«NG NGHª
Chiều cao bê tông phía trên tôn sàn hc = 70mm - Chốt liên kết:
Đường kính danh nghĩa: d = 19mm Chiều cao danh định: hsc = 100mm
Khoảng cách chốt theo phương ngang dầm: bo = 100mm Số chốt trong một sóng tôn: nr = 2
Khoảng gối tựa tới chốt đầu tiên: 300mm
Khoảng cách giữa các chốt trong 02 sóng tôn liền kề: 300mm
- Các lỗ mở: Theo thông số đầu bài - Tiết diện dầm:
Thép cán nóng với kích thước như sau: Chiều cao dầm: h = 457mm
Chiều rộng bản cánh: bf = 190mm Chiều dày bản cánh: tf = 14.5mm Chiều dày bản bụng: tw = 9.0mm Bán kính góc tiết diện: r = 10.2mm Diện tích tiết diện: A = 94.6cm2
Momen quán tính theo phương Y: Iy = 33300cm4
Momen kháng uốn theo phương Y: Wpl,y = 1650cm3
- Cơ lý vật liệu:
Thép S355: fy = 355N/mm2
Bê tông C30/37: fck = 30N/mm2
Modul đàn hồi của bê tông: Ecm = 33kN/mm2 Cốt thép: Lưới thép A252: Asl = 252N/mm2 Chốt liên kết: fu = 450N/mm2
5. Kết luận
Trong bối cảnh các công trình xây dựng ngày càng tối ưu hóa về chiều cao sử dụng thì việc sử dụng kết cấu dầm liên hợp bụng rỗng nhằm tích hợp hệ thống kỹ thuật vào bụng dầm là một giải pháp ưu việt. Việc tính toán thiết kế dầm liên hợp bụng rỗng theo tiêu chuẩn châu Âu hoàn toàn có thể áp dụng với chi tiết cấu tạo, phương pháp chế tạo và lý thuyết tính toán, các bước tính toán đã nêu. Kèm theo đó, các lưu ý trong quá trình tính toán cũng được rút ra như sau:
Hình 8. Chi tiết dầm
Bảng 1. Bảng kết quả tính toán
Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Kết quả
Khả năng chịu uốn
tại giữa nhịp kNm 873
Khả năng chịu lực
tại vị trí lỗ mở Lỗ mở số 01 Lỗ mở số 02 Lỗ mở số 03 Lỗ mở số 04 Khả năng chịu uốn
tại vị trí lỗ mở kNm 590 627 615 590
Khả năng chịu cắt
tại vị trí lỗ mở kN 372 374 374 372
Khả năng chịu uốn
tiết diện chữ T trên kNm 11.4 11.4 11.4 11.4
Khả năng chịu uốn tiết diện chữ
T dưới kNm 8.8 7.1 8.1 8.97 Khả năng chịu lực của bản bụng giữa các lỗ mở Giữa lỗ mở số 01 và 02 Giữa lỗ mở số 03 và 04
Khả năng chịu uốn kNm 85.2 12
Khả năng chịu cắt kN 738 277 Khả năng chịu mất ổn định kN 317 244 Độ võng Độ võng của dầm liên hợp thường mm 18.4 Tỷ số add b w w Lỗ mở số 01 Lỗ mở số 02 Lỗ mở số 03 Lỗ mở số 04 0.039 0.035 0.022 0.024 Độ võng bổ sung do ảnh hưởng lỗ mở mm 2.21 Tổng độ võng mm 20.61
- Việc chọn sơ bộ kích thước tiết diện của dầm liên hợp có bản bụng rỗng được thực hiện giống như với dầm liên hợp bình thường.
- Khả năng chịu cắt của dầm tại vị trí lỗ mở chủ yếu phụ thuộc vào sức kháng cắt của tiết diện chữ T trên và dưới lỗ mở của dầm thép, không chịu ảnh hưởng nhiều của hình dạng và chiều dài lỗ mở.
- Sự tham gia chịu cắt của sàn bê tông trong dầm liên hợp bụng rỗng là không nhiều.
- Khả năng chịu uốn cục bộ của tiết diện chữ T chủ yếu
phụ thuộc vào diện tích tiết diện chữ T và ảnh hưởng của lực dọc.
- Khả năng chịu mất ổn định của bản bụng giữa các lỗ mở chỉ phụ thuộc vào kích thước, hình dạng thanh bản bụng, không phụ thuộc vào vị trí.
- Khi tính toán theo các tiêu chuẩn khác thì cần chuyển đổi về vật liệu cho phù hợp.
Nội dung bài báo là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho các kỹ sư thiết kế cũng như các nghiên cứu sau này./.
T¿i lièu tham khÀo
1. GS. TS Phạm Văn Hội, TS. Nguyễn Ngọc Linh, TS. Vũ Anh Tuấn, ThS. Hàn Ngọc Đức, ThS. Phạm Thị Ngọc Thu, ThS. Nguyễn Minh Tuyền (2016) “Kết cấu liên hợp thép – bê tông trong nhà cao tầng và siêu cao tầng”, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.
2. Darwin. D, “Design of steel and composite beams with web openings”, Steel Design Guide Series 2, American Institute of Steel Construction, 1990.
3. Eurocode 3, (16 April 2004) “Design of steel structures”, European Committee for Standardization (CEN).
4. Eurocode 4, ( 4 November 2004) “Design of composite steel and concrete structures”, European Committee for Standardization (CEN).
5. Lawson. R. M (1987), “Design of openings in the webs of composite beams, SCI/CIRIA (P068)”.
6. Lawson. R. M, Lim. J, Hicks. S. J, Simm. W. I, (June 2006) “Design of composite asymmetric cellular beams and beams with large web openings”, Journal of Constructional Steel Research, Vol. 62, No.6. 7. Ward. J. K, “Design of composite and non-composite cellular beams”,
(1990) The Steel Construction Institute - (P100).
vùng Kalachevski trên nền đất sét. Tải trọng được đặt lên móng với bước tăng chậm đều 2kN. Từ các giá trị đo được của máy đo độ lệch và chuyển dịch của thân móng xác định giá trị của tọa độ tương đối trục quay tức thời cho trên bảng 5.
Bảng 5. Giá trị tọa độ tương đối trục quay tức thời móng trụ đường kính d=50 cm, độ sâu h=180 cm; độ lệch tâm tương đối e0 =0,4
Tải trọng F, kN
Tọa độ tương đối trục quay tức thời
xc zc 10 8,1 0,7 12 7,6 0,7 14 5,6 0,69 16 6,4 0,68 18 5,2 0,66 20 4,8 0,66
Sự tăng tải trọng ảnh hưởng nhiều đến tọa độ tương đối theo trục x hơn theo trục z. Điều này được giải thích là do ảnh hưởng của mômen do tải trọng lệch tâm.
Từ các kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tải trọng thẳng đứng lên vị trí tâm quay tức thời của móng cho phép tác giả xây dựng phương trình gần đúng xác định sự phụ thuộc của tọa độ tương đối tâm quay tức thời vào giá trị của tải trọng bằng đa thức nội suy Lagrange có dạng sau:
xc = -0,006F2 + 0,091F + 0,287;
z = -0,003F3 + 0,167F2 -3,020F+25,02
5. Kết luận
- Các kết quả thí nghiệm cho thấy độ sâu chôn móng càng tăng tọa độ tương đối theo phương zc càng giảm và theo phương xc càng tăng.
- Với cùng một giá trị lực dọc F và độ sâu chôn móng h, tọa độ tương đối theo trục xc tăng và theo trục zc giảm khi tăng độ lệch tâm tương đối từ 0,4 đến 0,5 và 0,8. Điều này ứng với độ lệch tâm tăng làm tăng mô men tác dụng lên móng làm tăng độ lún.
- Sự tăng tải trọng ảnh hưởng nhiều đến tọa độ tương đối theo trục x- tương ứng dịch chuyển theo phương dọc hơn theo trục z do ảnh hưởng của mômen do tải trọng lệch tâm.
- Nghiên cứu này xác định mối liên hệ giữa vị trí trục quay tức thời và độ sâu chôn móng, độ lệch tâm tương đối của tải trọng đứng tác dụng lên móng trụ tròn và thiết lập phương trình gần đúng xác định tọa độ tương đối của trục quay tức thời dựa trên phương pháp bình phương bé nhất và đa thức nội suy Lagrange./.
T¿i lièu tham khÀo
1. Glushkov G.I. Calculation of structures, depth under the ground: monograph.Moscow: Stroyizdat.1977. 295 pages. 2. Ledenev V.V. Strength and deformability of the ground of deep
foundations. Voronezh, Voronezh State University, 1990. 224 pages.
3. Ledenev V.V. Experimental study of the ground of deep foundations. Voronezh: Publishing House of the VSU, 1985.156 pages.
4. Ledenev V.V., Chu Thi Hoang Anh. Affecting of load and the depth on the relative coordinates of the instantaneous rotational axis of the foundation. Voronezh. Structural Mechanics and Design. Scientific and Technical journal.2013. №1 (7).Page 73-80.