Luận án thạc sĩ so sánh hiệu quả phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép-bê tông - Triệu Quốc Hiệp, ĐH Xây dựng

Triệu Quốc Hiệp * BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ Triệu Quốc Hiệp * Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng & Công nghiệp SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN TRONG DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT * năm-2015 LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng & Công nghiệp * Năm-2016 Hà Nội - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Triệu Quốc Hiệp SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN TRONG DẦM LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng & Công nghiệp Mã số: 60580208 Cán bộ hướng dẫn: GS. Phạm Văn Hội Hà Nội - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Triệu Quốc Hiệp LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với GS.

Phạm Văn Hội đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và đưa ra nhiều ý kiến quý báu, cũng như tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu và động viên trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ khoa Sau đại học, khoa Xây dựng trường Đại học Xây dựng cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ, chỉ dẫn trong quá trình học tập và nghiên cứu. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Triệu Quốc Hiệp i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG.iii DANH MỤC HÌNH.iv MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP THÉP- BÊ TÔNG.

Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bê tông (LHT-BT). Sự hình thành kết cấu liên hợp. Một số giải pháp kết cấu dầm liên hợp. Ưu nhược điểm của kết cấu LHT-BT.

Nhược điểm. VẬT LIỆU SỬ DỤNG, CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT. Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp. Dầm liên hợp thép - bê tông.

Tính toán dầm liên hợp theo hai giai đoạn. Phương pháp tính toán và kiểm tra. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn. Phân loại tiết diện ngang của thép kết cấu.

Sức bền của tiết diện đối với mômen uốn. Tính toán trạng thái giới hạn khi sử dụng của dầm liên hợp. Sự phân bố lại mômen trong dầm liên hợp. Liên kết trong kết cấu liên hợp.

Các nút liên kết của khung. Bài toán tính toán kết cấu dầm liên hợp so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men nội lực cho dầm liên tục 4 nhịp.52 ii CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT LIÊN TỤC & SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT.2 Kích thước và vật liệu 54 3. Kích thước.3 Tải trọng tác dụng & tổ hợp tải trọng:55 3. Tác dụng lên dầm phụ:.

Tác dụng lên dầm chính:.4 Tính toán khi dầm có sự phân phối lại mô men 57 3.1 Tính toán nội lực. Tính mô men bền dẻo. Thiết kế liên kết. Kiểm tra khả năng xoay của mối nối.5 Tính toán mô men giới hạn của mối nối.5 Tính toán khi dầm không phân phối lại mô men 68 3.1 Tính toán mô men bền dẻo.2 Tính toán mô men giới hạn của mối nối.

So sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men 70 3. So sánh các yếu tố kỹ thuật. So sánh các yếu tố kinh tế.74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.75 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Bảng so sánh tương đương.

Hệ số đặc tính riêng của bê tông. Thép thanh dùng cho kết cấu bêtông cốt thép theo TCVN 5574:2012. Giới hạn chảy của thép kết cấu. Giới hạn chảy của thép kết cấu (tiếp).

Giới hạn bền của chốt chịu cắt. Trọng lượng và đường kính chốt chịu cắt. Bản cánh dầm thép chịu nén không được giữ ổn định bởi tấm sàn. Giá trị giới hạn của độ võng thẳng đứng cho dầm và sàn.

Ứng suất cho phép lớn nhất trong cốt thép.10 Tỉ lệ phần trăm lớn nhất khi phân phối lại mômen gối.11 Loại liên kết và giả thiết phân tích tổng thể. Bảng tổng hợp mô men bền dẻo và mô men giới hạn các trường hợp 2A, 2B, 2C. So sánh các yếu tố kỹ thuật. So sánh thép bản.

So sánh bu lông. So sánh thép hình. So sánh kinh tế thép bản. So sánh kinh tế bu lông.

So sánh kinh tế thép hình. Bảng tổng hợp các yếu tố kinh tế. So sánh hiệu quả kinh tế.72 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1. Kết cấu thép nhồi bê tông.

Kết cấu thép bọc bê tông. Một số tiết diện cột liên hợp. Một số tiết diện dầm liên hợp. Hệ dầm có bản bụng khoét lỗ.

Hệ dầm với các mố dầm (Stub girder). Hệ dầm gia cường nách. Hệ giàn liên hợp. Biểu đồ so sánh khả năng vượt nhịp các giải pháp dầm.

Chi tiết chốt chịu cắt. Dầm liên hợp thép bêtông. Tải trọng tác dụng lên tấm tôn. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn đối với một dầm.

Nhịp tương đương l0 để xác định beff. Sử dụng một phần tiết diện hiệu quả của bản bụng loại 2 (mômen uốn âm). Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản bê tông (uốn dương). Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản cánh dầm thép.

Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản bụng dầm thép. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua cánh dầm thép (mô men uốn âm). Sự phân bố ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản bụng (mô men uốn âm). Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp.

Phương pháp đơn giản để kiểm tra độ võng. Khớp dẻo và sự phân bố mômen ở nhịp biên. Sự phân bố lại mômen uốn trong dầm liên tục. Liên kết liên hợp dầm - cột và dầm - dầm.

Các giới hạn phân loại liên kết (kết cấu có giằng). Liên kết liên hợp dầm - dầm. Liên kết dầm - cột. Phân loại liên kết dầm - cột theo độ cứng chống xoay ban đầu.

Mối nối bằng sườn đầu dầm. Mô hình mối nối ba lò xo. Dầm liên tục 4 nhịp chịu tải trọng phân bố đều. Các bước tính toán, so sánh hiệu quả khi phối lại mô men.1 Mặt bằng bố trí dầm.2 Mặt cắt A-A và B-B.3 Mặt cắt sàn bê tông.4 Sơ đồ tính toán dầm phụ.6 Biểu đồ mô men uốn do ngoại lực tác dụng lên hệ cơ bản.7 Biểu đồ mô men khi chịu tải trọng phân bố đều.8 Biểu đồ mô men và các vị trí mô men lớn nhất.9 Tính phản lực gối tựa 0 và 1.10 Biểu đồ mô men khi phân phối lại nội lực.

Xác định lực trượt dọc trong nhịp biên. Tính toán mối nối dầm phụ (trường hợp 1). Tính toán mối nối dầm phụ (trường hợp 2). Biểu đồ so sánh chênh lệch tổng giá thành các yếu tố.

Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, kết cấu dầm sàn liên hợp được sử dụng nhiều ở các nước như Mỹ Anh, Pháp, Nhật Bản, Úc … và nhất là các nước đang phát triển như Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapore…Ở Việt Nam loại kết cấu này ít được sử dụng vì nhiều lý do, tuy nhiên vơi tốc độ phát triển như hiện nay, do các ưu điểm của kết cấu liên hợp, trong tương lai loại kết cấu này chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi. Việc tính toán, so sánh, nhận xét hiệu quả khi thiết kế dầm sàn liên hợp có sự phân phối lại mô men nội lực là một vấn đề cần được quan tâm và tìm hiểu. Vì vậy, lựa chọn đề tài: “So sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép-bê tông kể đến ảnh hưởng của liên kết” nhằm đưa ra cơ sở cho những phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý và kinh tế.Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là đưa ra cơ sở cho những phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý và kinh tế, ưu nhược điểm và áp dụng. Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép-bê tông kể đến ảnh hưởng của liên kết tiêu chuẩn Eurocode 4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu: Dầm sàn bê tông cốt thép liên hợp. Phạm vi nghiên cứu với trường hợp dầm liên tục và liên kết theo tiêu chuẩn châu âu Eurocode 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp phân tích so sánh.

- Tính toán với 1 ví dụ cụ thể. Cơ sở khoa học thực tiễn và pháp lý của đề tài - Dựa trên lý thuyết tính toán kết cấu liên hợp thép bê tông - Dựa trên kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học có liên quan. 2 - Đây là đề tài nghiên cứu hoàn toàn mới, chưa có đề tài nào nghiên cứu về nội dung trên. Kết quả đạt được - Về mặt lý thuyết: Chỉ ra được khi nào dầm có thể phân phối lại mô men, hiệu quả khi dầm có phân phối lại mô men.

- Về mặt thực tế thi công : Áp dụng vào thực tế thi công các công trình dân dụng ở Việt Nam hiện nay. TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP THÉP- BÊ TÔNG 1. Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bê tông (LHT-BT). Không như kết cấu bê tông cốt thép thông thường, có cốt thép chịu lực là các thanh thép tròn, kết cấu LHT-BT là kết cấu mà thép chịu lực là thép hình, thép ống hoặc thép tổ hợp.

+ Thép chịu lực có thể nằm ngoài bê tông ( kết cấu thép nhồi bê tông) Hình 1. Kết cấu thép nhồi bê tông + Thép chịu lực có thể nằm bên trong bê tông ( kết cấu thép bọc bê tông). Kết cấu thép bọc bê tông - Ban đầu, các dạng liên hợp trên thường dùng cho kết cấu cột, được thiết kế với mục đích lớp bảo vệ chịu lửa cho cột thép, khi tính toán bỏ qua sự làm việc của bê tông. 4 - Qua phát triển và thực tiễn, người ta nhận thấy lớp bê tông trong kết cấu liên hợp có tác dụng giảm được độ mảnh của cột thép và tăng được lực tới hạn.

+ Một số hình dạng tiết diện liên hợp Hình 1. Một số tiết diện cột liên hợp Hình 1. Một số tiết diện dầm liên hợp. Dầm bọc bê tông; B.

Dầm nhồi bê tông; C. Dầm thép được liên kết với sàn.