Slide kết cấu liên hợp chuong 4 1

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP

1


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP

Dầm liên hợp thép bêtông được tạo bởi một dầm thép cán nóng hoặc dầm
thép tổ hợp hàn và một tấm đan bêtơng cốt thép (bình thường hay ứng suất
trước).
Tấm đan được liên kết với dầm thép bằng các liên kết để đảm bảo sự làm việc
đồng thời của chúng.
Dầm liên hợp được kiểm tra theo hai trạng thái giới hạn:
TTGH1:Trạng thái phá hỏng (trạng thái giới hạn về cường độ - ULS)
TTGH2: Trạng thái giới hạn khi sử dụng (SLS).

2


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP

TTGH1: Trạng thái phá hỏng (trạng thái giới hạn về cường độ - ULS):
Khi khảo sát theo trạng thái giới hạn về phá hoại cho một tiết diện ngang của một
cấu kiện hay một liên kết yêu cầu:
Sd  Rd

Trong đó:

Sd - giá trị tính tốn của các tác động. Khi xác định Sd phải kể đến các tổ hợp tải
trọng nguy hiểm khi sử dụng cũng như khi thi cơng, dựng lắp.
Rd - sức bền tính tốn tuơng ứng của tiết diện kiểm tra.

3


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP

TTGH1: Trạng thái phá hỏng (trạng thái giới hạn về cường độ - ULS):
Sd  Rd
Rd phụ thuộc vào cường độ đặc trưng của các loại vật liệu trên tiết diện:
Rd = Rd (fy/a , fck/c , fys/s , fyp/ap )
Các ký hiệu như sau:
- fy : giới hạn chảy của vật liệu thép;
- a : hệ số an toàn vật liệu cho thép, thường a =1, trừ trường hợp kiểm
tra ổn định của phần thép (oằn, cong vênh) được điều chỉnh bằng hệ số Rd = 1,10;
- fck : cường độ chịu nén của bêtông;
- c : hệ số an tồn vật liệu của bê tơng, c = 1,50;
- fys: giới hạn chảy của vật liệu cốt thép thanh;
- s : hệ số an toàn vật liệu của cốt thép thanh, s = 1,15;
- fyp : giới hạn chảy của vật liệu làm tôn sàn;
- ap : hệ số an tồn vật liệu của tơn sàn, ap = 1,10;
Khi tính liên kết dùng hệ số an tồn vật liệu làm chốt V=1,25;
4

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP

TTGH2: Trạng thái giới hạn khi sử dụng (SLS):
Tính tốn theo trạng thái giới hạn sử dụng của dầm liên hợp gồm:
+ Kiểm tra về độ võng;
+ Kiểm tra sự nứt của bê tông
Giá trị của độ võng giới hạn của dầm liên hợp cũng lấy như đối với dầm thép
theo bảng 4.5.

5


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
1. Các khái niệm chung

1.1. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn
 Đối với dầm đơn giản

beff = be1 + be2
bei = min (lo/8, bi)
trong đó: lo là nhịp dầm
6

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
1. Các khái niệm chung

1.1. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn
 Đối với dầm liên tục trong đó Lo được lấy theo hình 4.2, chia ra theo vùng

mơmen dương (ở nhịp) và mơmen âm (ở gối tựa)

Hình 4.2. Nhịp tương đương để xác định chiều rộng
tham gia làm việc của tấm đan

7


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
1. Các khái niệm chung

1.2. Phân loại tiết diện ngang
Khi khảo sát sự làm việc của dầm liên hợp dưới tải trọng, tuỳ theo khả năng
xoay của tiết diện khi chịu uốn mà chia ra làm 4 loại:


Loại 1: có khả năng phát triển mơmen bền dẻo với khả năng xoay đủ để hình
thành khớp dẻo;



Loại 2: có khả năng phát triển mơmen bền dẻo, nhưng với khả năng xoay hạn
chế;



Loại 3 hoặc 4: không có khả năng phát triển mơmen bền dẻo, ứng suất
khơng vượt qua giới hạn đàn hồi của vật liệu

Ta sẽ chỉ khảo sát tiết diện loại 1 và 2 hay gặp trong xây dựng nhà cửa

8


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1

1.2. Phân loại tiết diện ngang
Khi tiết diện chịu uốn với mômen âm (MSd<0) bảng 4.1 đưa ra các giá trị giới hạn
của độ mảnh của bản cánh và bản bụng dầm thép cho các loại tiết diện 1 và 2
với cánh nén không được giữ ổn định bởi tấm đan bêtông cốt thép.

  235 / f y

9

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1

1.2. Phân loại tiết diện ngang
Khi tiết diện chịu mômen dương (MSd > 0) sự có mặt của tấm đan sẽ đóng vai trị
khi phân loại như sau:
 Tất cả các cánh chịu nén của dầm thép nếu được liên kết với tấm đan bằng các

liên kết được bố trí theo các khoảng cách thích hợp (nhỏ hơn 20t đối với tấm
đan đặc và 5t đối với tấm đan có sườn vng góc với dầm), có thể được coi

như tiết diện loại 1;
 Khi trục trung hoà dẻo nằm trong tấm đan hay trong bản cánh dầm mà bản cánh

này có độ mảnh thuộc loại 1 và được liên kết với tấm đan thì có thể coi cả tiết
diện liên hợp là loại 1 bởi vì khi đó bản bụng hồn tồn chịu kéo. Trong trường
hợp trục trung hoà đi qua bản bụng tiết diện liên hợp được coi như loại 2 vì sự
tăng ép mặt của tấm đan gây nén phần trên của tiết diện làm hạn chế khả năng
quay của tiết diện.
10


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
1. Các khái niệm chung

1.3. Các giả thiết khi tính dầm theo TTGH1


Liên kết giữa sàn và dầm là liên kết hoàn toàn



Tất cả các thớ của dầm thép đều hóa dẻo do kéo hoặc nén khi chịu lực



Ứng suất trong vùng bê tông chịu nén là phân bố đều và bằng 0,85fck/ c.



Bỏ qua khả năng chịu kéo của bê tông;



Cốt thép của tấm đan khi chịu kéo sẽ bị chảy và đạt đến cường độ tính tốn
fsk / s.



Bỏ qua khả năng chịu nén của cốt thép và tấm tôn

13

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

Khảo sát trường hợp bản sàn liên hợp bêtông với tôn sóng định hình, sóng tơn
vng góc với trục của dầm thép.
Chiều cao lớn nhất có thể của vùng bêtơng chịu nén là chiều dầy hc của tấm đan
tính từ đỉnh của sóng tơn, chiều cao của sóng ký kiệu hp.
Để đơn giản hố khi thiết lập cơng thức giả thiết rằng dầm thép có dạng chữ I
đối xứng;

14


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.1. Dầm chịu mơmen dương, trục trung hịa nằm trong bản sàn
 Điều kiện áp dụng: Fc  F a


eff

Fc  hc .b

Fa 
Fa
z
 hc
0
,
85
.
f

ck
(beff
.
)

c

 ha

M pl , Rd  F a 

2

 hc  h p 

z

2

0,85. f ck

c

Aa . f y

a

15


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.2. Dầm chịu mơmen dương, trục trung hịa đi qua bản cánh dầm thép
 0,85 . f ck
 Điều kiện áp dụng: F a  Fc  2 bf t f f y /  a
Fc  hc .beff

c

Fa 
Fa  Fc  2 bf z  hc  h p f y /  a

 ha

M pl , Rd  F a 

2



Aa . f y

a

 hp z 
hc

 h p   F a  Fc 
 
2
2

2

16


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.3. Dầm chịu mơmen dương, trục trung hịa đi qua bản bụng dầm thép
 Điều kiện áp dụng: F a  Fc  2 bf t f f y /  a

zw

Fc

2 tw f y /  a

M pl , Rd  M apl , Rd

h
h
 F z
 Fc  a  c  h p   c w
2
2
2


trong đó Mapl,Rd là mômen bền dẻo của tiết diện dầm thép

M apl. Rd  W pl .

17

fy

a


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.4. Dầm chịu mơmen âm, trục trung hịa đi qua bản cánh dầm thép
 Điều kiện áp dụng: F a  F s  2 bf t f f y /  a

Fs  As
Fa 

F a  F s  2 bf z f f y /  a

f sk

s

Aa . f y

a

 ha

z 


 h s   F a  F s  h s  f 
2 

2


M pl , Rd  F a 

18


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.4. Dầm chịu mơmen âm, trục trung hịa đi qua bản bụng dầm thép
 Điều kiện áp dụng: F a  F s  2 bf t f f y /  a

zw 

Fs
2 tw f y /  a

M


pl. Rd

 M apl.Rd

Fs .z w
ha
 Fs (hs  ) 

2
2

19


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.5. Dầm chịu đồng thời mômen và lực cắt


Khi tiết diện chỉ chịu lực cắt thuần túy, giả thiết lực cắt được tiếp nhận bởi
bản bụng của tiết diện dầm thép, công thức kiếm tra:

VSd  V pl , Rd  Av

fy

 a. 3

Trong đó: Av là diện tích chịu cắt của dầm thép được lấy như sau:
 Dầm tổ hợp hàn: Av=Aw=hw.tw


Dầm thép hình:

Av  Aa  2 bf t f  ( t w  2 r ) t f

r là bán kính cong chỗ tiếp giáp giữa cánh và bụng dầm

20


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.5. Dầm chịu đồng thời mômen và lực cắt
VSd  V pl , Rd  Av


fy

 a. 3

Điều kiện áp dụng:
- Bản bụng dầm thép đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ
- Khi bố trí sườn đứng với khoảng cách a, chiều cao bản bụng d thì ứng suất
tiếp tới hạn được tính theo cơng thức:

2
fy
4  5.34 /( a / d ) 2 khi a/d <=1
 2E a

 tw 
 cr  k 
 
k  
2 
khi a/d >1
12 ( 1   )  d 
3
5.34  4 ( a / d ) 2
 = 0,3 là hệ số Poisson; Tỉ số d/a thể hiện dạng ô bản; thay vào ta được điều

kiện áp dụng sau:

d
 30 k .
tw

21


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.5. Dầm chịu đồng thời mômen và lực cắt
VSd  V pl , Rd  Av


fy

 a. 3

Điều kiện áp dụng:
- Khi bản bụng khơng có các sườn tăng cường đứng trung gian (trừ các sườn
gối), điều kiện áp dụng có dạng:

d
 69
tw

- Trường hợp dầm thép được bọc bê tông phần bản bụng, có cốt dọc và cốt
đai thì điều kiện áp dụng:

d
 124
tw

22


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
2. Kiểm tra tiết diện

2.5. Dầm chịu đồng thời mômen và lực cắt
Trong truờng hợp dầm liên hợp liên tục, ở chỗ gối trung gian thường có lực cắt

VSd và mơmen MSd tác dụng.
Các thí nghiệm cho thấy mômen bền của tiết diện M-pl . Rd sẽ không giảm nếu
lực cắt không vượt quá giá trị

VSd  0,5V pl , Rd

23


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
3. Phân phối nội lực trong dầm liên tục

Để xác định giá trị của mômen uốn MSd và lực cắt VSd tác động trên tiết diện do
tổ hợp các tải trọng khác nhau gây nên trong dầm liên tục có hai phương
pháp phân tích chính:
 Phân tích cứng - dẻo (đàn - dẻo), dựa trên khái niệm khớp dẻo, cho phép

hình thành khớp dẻo dẫn tới phá hoại dầm gây bởi các tải trọng tới hạn.
 Phân tích đàn hồi, dựa theo các lý thuyết đàn hồi cổ điển của dầm, có dự

trữ an tồn khi đồng nhất hố của tiết diện bê tơng- thép bằng các hệ số
tương đương n và n' tuỳ theo dạng tác động hoặc hệ số chung n''.
Kể đến ảnh hưởng lớn của sự mất tính cứng của bê tơng do hình thành các vết
nứt ở vùng mơmen âm trong dầm hỗn hợp, sẽ có hai phương pháp phân tích
đàn hồi là: tính theo khơng nứt hoặc hình thành vết nứt.
24

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
3. Phân phối nội lực trong dầm liên tục

3.1. Phân tích cứng – dẻo (đàn dẻo)
Các điều kiện để có thể áp dụng phân tích cứng - dẻo khi dựa theo các kết quả
thí nghiệm mẫu các dầm như sau:

a) Các tiết diện hình thành khớp dẻo phải thuộc tiết diện loại 1 còn tất cả các
tiết diện còn lại thuộc loại 1 hoặc 2;
b) Hai nhịp cạnh nhau của dầm liên tục, nhịp dài không vượt quá 50% nhịp

ngắn; chiều dài của nhịp biên không vượt quá 15% nhịp bên cạnh;
L 2 - L 1 < 0,50 L 1

L 1< L 2

L2

L 1 < 1,15 L 2

L1

L2

c) Dầm phải đảm bảo ổn định tổng thể;
25

Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
3. Phân phối nội lực trong dầm liên tục

3.1. Phân tích cứng – dẻo (đàn dẻo)
Các điều kiện để có thể áp dụng phân tích cứng - dẻo khi dựa theo các kết quả
thí nghiệm mẫu các dầm như sau:

d) Trong một nhịp nào đó, hơn một nửa của toàn bộ tải trọng của nhịp này tập
trung tác dụng trên một đoạn chiều dài ít hơn hoặc bằng một phần năm của
nhịp, thì khoảng cách từ trục trung hoà đến mặt trên của tấm đan khơng
được vượt q 15 % chiều cao của tồn bộ tiết diện liên hợp nơi hình thành
khớp dẻo dưới tác dụng của mômen dương, điều này để tránh sự phá hoại
sớm tiết diện do ép mặt bê tông;
e) Dầm thép cần có liên kết ngang ở tất cả các chỗ hình thành khớp dẻo.

26


Bộ mơn Cơng trình Thép - gỗ

CHƯƠNG IV. DẦM LIÊN HỢP
§1. Tính tốn dầm theo TTGH1
3. Phân phối nội lực trong dầm liên tục

3.1. Phân tích đàn hồi

 Ưu điểm của phân tích đàn hồi là có thể sử dụng cho tất cả các dầm liên tục,

không phụ thuộc vào loại tiết diện.
 Nhược điểm của phân tích đàn hồi là chủ yếu chỉ kể đến là sự mất tính cứng
của vùng bê tơng chịu mơmen âm do sự hình thành vết nứt, gây nên sự phân
bố lại mômen trước khi dầm đạt trạng thái giới hạn sử dụng (trạng thái giới
hạn 2).
Eurocode cho phép hai dạng phân tích đàn hồi như thể hiện trên hình

27