TÓM tắt LUẬN văn lựa chọn giải pháp hợp lý về chiều cao dầm thép trong hệ sàn nhà cao tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LÊ THANH NAM

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ
VỀ CHIỀU CAO DẦM THÉP
TRONG HỆ SÀN NHÀ CAO TẦNG

Chun ngành: Xây dựng cơng trình DD&CN
Mà số: 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2016

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


Cơng trình được hồn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Quang Viên

Phản biện 1: PGS.TS. Trương Hồi Chính
Phản biện 2: TS. Lê Anh Tuấn

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 09
tháng 01 năm 2016.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


1
MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ trên mọi lĩnh vực của
nền kinh tế quốc dân, các nhu cầu về nhà ở, văn phịng, nhà máy và
các cơng trình cơng cộng khác cũng tăng lên; địi hỏi ngành Xây
dựng cũng phải phát triển toàn diện về mọi mặt. Các cơng trình xây
dựng khơng chỉ thỏa mãn các u cầu về kiến trúc, về kỹ thuật, công
năng mà phải có thời gian thi cơng và giá thành đầu tư nhỏ nhất.
Trong xây dựng nhà cao tầng thì khối lượng tiêu tốn vật liệu
và công việc của sàn chiếm tỷ trọng lớn trong tổng kinh phí xây
dựng. Tìm cách để giảm khối lượng sàn là tiêu chí mong đợi của các
nhà đầu tư. Trọng lượng và khối lượng XD của một tòa nhà tập trung
chủ yếu là ở các sàn tầng. Trong hệ kết cấu sàn thì giải pháp bố trí
dầm và chiều cao của dầm là yếu tố quyết định chiều cao kiến trúc
của sàn. Việc chọn được hệ dầm hợp lý, có chiều cao dầm nhỏ, sẽ
đem lại không gian sử dụng lớn hơn cho các tầng.
Với dầm thép tiết diện chữ I, chiều cao hmin quy định khi
thiết kế tiết diện dầm thường là khá lớn do xuất phát từ điều kiện làm
việc của dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều. Thực tế thì dầm
thép trong khung thường liên kết cứng với nút khung hoặc có thể là
dầm liên tục nhiều nhịp, hoặc cùng kết hợp cùng làm việc với bản
sàn. Với sơ đồ như vậy, chiều cao của dầm có thể bé hơn các giá trị
quy định này.
Đề tài này tìm hiểu sự làm việc thực tế của dầm trong khung

và xem xét các giải pháp có thể, nhằm giảm được chiều cao dầm mà
vẫn thỏa các yêu cầu chịu lực và công năng của cơng trình.

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


2
CHƢƠNG 1
ĐẠI CƢƠNG VỀ DẦM, HỆ DẦM
1.1. ĐẠI CƢƠNG VỀ DẦM, HỆ DẦM
1.1.1. Phân loại dầm
Dầm là cấu kiện chịu uốn, là cấu kiện cơ bản trong xây
dựng. Nhờ chế tạo và lắp dựng đơn giản (do có rất ít phân tố tạo
thành), chi phí cho gia cơng chế tạo không lớn nên được sử dụng khá
phổ biến trong các kết cấu cơng trình xây dựng: dầm dùng làm dầm
đỡ sàn nhà; sàn công tác, đỡ mái nhà (xà gồ, dầm cái nóc); cầu
đường sắt, cầu đường bộ; nhà cơng nghiệp (cầu trục, sườn tường);
cửa van, cửa cống các công trình thủy điện, thủy lợi.
- Theo sơ đồ chịu lực có là dầm đơn giản, dầm cơng xơn hay
dầm liên tục. Trong những kết cấu thép, thì phổ biến nhất là dầm đơn
giản đặt tự do (không bị ngàm). Những dầm liên tục và dầm ngàm
một nhịp kinh tế về chi phí kim loại, nhưng khác phức tạp về chế tạo
và đặc biệt là trong lắp ráp.
- Theo đặc điểm cấu tạo tiết diện, chia dầm thép làm hai loại:
dầm hình và dầm tổ hợp. Dầm hình rẻ và đơn giản cho thi công, chế
tạo, lắp dựng. Tuy nhiên, do hạn chế về kích cỡ của dầm hình, nên
những dầm lớn thường dùng tổ hợp.
1.1.2. Hệ dầm thép
Việc bố trí, sắp đặt các dầm theo một trật tự, quy luật nào đó,
tạo thành hệ dầm để chịu và truyền tải trọng. Tuỳ theo mặt bằng sàn

và cách sắp xếp, tổ hợp các dầm trong hệ, người ta chia hệ dầm làm
ba loại: hệ dầm đơn giản, hệ dầm phổ thông, hệ dầm phức tạp.
1.2. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN DẦM THÉP THEO MỘT
SỐ TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ
1.2.1. Tính tốn dầm thép theo TCVN
a. Thiết kế dầm thép hình
Dầm hình thường được sử dụng khi vượt nhịp nhỏ hoặc chịu
tải trọng bé. Thiết kế dầm hình bao gồm các cơng việc: chọn tiết diện

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


3
dầm (chọn loại thép hình làm dầm), kiểm tra tiết diện đã chọn về độ
bền, kiểm tra ổn định tổng thể, cấu tạo và tính tốn các chi tiết của
dầm.
b. Thiết kế dầm tổ hợp
Dầm tổ hợp được sử dụng khi yêu cầu chịu lực vượt quá khả
năng của dầm thép cán lớn nhất. Những cơng trình chịu tải trọng lớn
(q > 20kN/m) hoặc vượt nhịp lớn (l >12m) như sàn nhà luyện tập thể
thao, giảng đường, cầu… thì giải pháp thường lựa chọn là dầm tổ
hợp. Việc lựa chọn hình dạng tiết diện, kích thước các bản thép, cấu
tạo chi tiết… cần lưu ý đến tính khả thi và hiệu quả kinh tế ngay từ
đầu giai đoạn thiết kế.
Thiết kế dầm tổ hợp bao gồm các công việc: chọn tiết diện
dầm; thay đổi tiết diện theo chiều dài dầm; kiểm tra các tiết diện và
kiểm tra dầm theo các điều kiện về bền, biến dạng, ổn định; cấu tạo
và tính tốn các chi tiết của dầm.
1.2.2. Tính tốn dầm thép tổ hợp theo tiêu chuẩn Mỹ
AISC

a. Dầm và cấu kiện chịu uốn
- Sự làm việc của dầm khi chịu tải.
- Ứng suất cho thép của dầm được tựa đỡ theo phương ngang
- Sự oằn bên kèm xoắn
- Dầm chịu cắt
b. Dầm bản tổ hợp
Dầm bản là dầm có chiều cao lớn, bản bụng là mảnh; mảnh
hơn so với dầm thường. Quy phạm AISC cho phép xét khả năng chịu
lực sau tới hạn đối với uốn và cắt.
1.2.3. Tính tốn cấu kiện chịu uốn (dầm thƣờng), theo
tiêu chuẩn Anh và Châu Âu
Một cấu kiện chịu uốn phải thỏa mãn các điều kiện chịu lực
sau:

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


4
- Tại các tiết diện nguy hiểm, cần kiểm tra sự chịu lực kết
hợp chịu mô men uốn max và lực cắt tương ứng hoặc lực cắt max và
mô men uốn tương ứng ;
- Bản bụng dầm phải thỏa điều kiện ổn định cục bộ và chịu
lực tập trung;
- Phải kiểm tra điều kiện của sự oằn bên của dầm, trừ khi
cánh nén được kiềm chế ngang hoàn toàn;
- Phải kiểm tra độ võng lớn nhất của dầm, không được vượt
quả độ võng cho phép.
1.2.4. Tính tốn dầm liên hợp thép - bê tông theo Tiêu
chuẩn châu Âu EC4
Dầm liên hợp thép bêtơng được tạo một dầm thép cán nóng

hoặc dầm thép thép tổ hợp hàn và tấm sàn bê tơng cốt thép (bình
thường hay ứng suất trước). Tấm sàn được liên kết với dầm thép
bảng các liên kết để đảm bảo sự làm việc đồng thời của chúng.
Dầm liên hợp được kiểm tra theo hai trạng thái giới: Trạng thái
phá hỏng và trạng thái sử dụng. Khác với dầm bình thường, cách
tính tốn dầm liên hợp phụ thuộc vào một số yếu tố: loại tiết diện
(chia theo độ mảnh của bản cánh, bản bụng dầm thép), phương
pháp thi công (có gối đỡ tạm hay khơng), hình thức liên kết
giữa tấm đan với dầm thép (liên kết hoàn toàn hay khơng hồn tồn),
vị trí trục trung hịa trên tiết diện ngang.
a) Trường hợp tiết diện chịu mômen dương
- Trường hợp 1 — trục trung hịa nằm trong bản bêtơng thì
Fa và Fc là sức bền dẻo của thép hình khi chịu kéo và của bản bêtông
khi chịu nén
- Trường hợp 2 — trục trung hòa đi qua cánh của dầm thép
khi Fc < Fa rõ ràng khi đó khoảng cách của trục trung hòa dẻo z sẽ
lớn hơn chiều dày toàn bộ của tấm đan (hc + hp).
- Trường hợp 3 — trục trung hòa đi qua bản bụng của dầm
thép khi : Fc  Fa và Fa  Fc  2b f t f f y /  a thì trục trung hịa dẻo

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


5
sẽ đi qua bản bụng dầm thép
b) Trường hợp tiết diện chịu mômen âm
- Trường hợp 1 — trục trung hòa nằm trong bản cánh của
dầm thépn khi: Fa  Fs và Fa  Fs  2b f t f f y /  a
- Trường hợp 2 — trục trung hòa đi qua bản bụng khi:

Fa  Fs và Fa  Fs  2b f t f f y /  a
1.2.5. Nhận xét bình luận về quan niệm và phƣơng pháp
tính tốn dầm thép giữa TCVN và EC, AISC
Phần mở đầu và chương 1 của luận văn đã xác định được các
vấn đề về phương pháp luận nghiên cứu: Từ tính cấp thiết và tình
hình nghiên cứu ứng dụng thực tế của đề tài, luận văn đã xác định
được mục tiêu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi, giả thiết và phương
pháp nghiên cứu. Đồng thời làm rõ các vấn đề tổng quan về sự làm
việc của hệ dầm thường và dầm sàn LH-TBT trong cơng trình xây
dựng dân dụng. Kết quả đạt được là cơ sở để thực hiện nhiệm vụ
nghiên cứu ở các chương 2 và 3.

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


6
CHƢƠNG 2
GIẢI PHÁP GIẢM CHIỀU CAO TIẾT DIỆN DẦM THÉP
2.1. THAY ĐỔI CHIỀU CAO BỤNG DẦM
2.1.1. Thiết kế chiều cao tiết diện dầm theo TCVN
Chiều cao tiết diện là thông số cơ bản khi thiết kế dầm.
Chiều cao tiết diện vừa phải đảm bảo yêu cầu sử dụng: dầm phải
thỏa yêu cầu chịu lực, phải đủ cứng để không bị võng quá độ võng
giới hạn; nhưng cao độ mặt trên, mặt dưới sàn lại bị khống chế bởi
yêu cầu công nghệ, đồng thời phải thoả mãn yêu cầu kinh tế.
2.1.2. Chiều cao tiết diện dầm theo Tiêu chuẩn Mỹ AISC
Các tiêu chí để chọn chiều cao dầm của các tiêu chuẩn nước
ngoải cũng không khác với quy định của TCVN. Trong đó điều kiện
sử dụng ln ln được quan tâm. Chiều cao được chọn của dầm là
để đủ chịu lực, thỏa công năng và tiết kiệm nhất ; khi dầm có h =

min, sẽ cho cơng năng tối ưu.
2.2. THAY ĐỔI SƠ ĐỒ KẾT CẤU – CHIỀU CAO CỦA DẦM
THÉP TRONG KHUNG
Nhận thấy rằng: với nhịp và tải trọng xác định thì muốn
giảm độ võng  , giảm chiều cao dầm h=min, cần tiến hành một
trong hai cách:
- Cách thứ nhất: Tăng độ cứng EI của tiết diện, cụ thể là cần
tăng mơmen qn tính I, trong khi khơng tăng chiều cao tiết diện h.
Đối với dầm thép tiết diện chữ I, có thể làm được là tăng bản cánh
dầm theo cách rộng hơn hoặc dày hơn hoặc tiến hành cả hai. Cho dù
hiệu quả về kinh tế có thể là thấp, nhưng hiệu quả về không gian sử
dụng chắc chắn là sẽ lớn.
- Cách thứ 2: Tìm cách giảm mômen tác dụng, trong khi
nhịp dầm, giá trị và phân bố tải trọng khơng đổi. Điều này có thể đạt
được bằng giải pháp thay đổi liên kết của dầm sàn: nếu dầm một
nhịp thì cần liên kết cứng dầm với cột; nếu dầm nhiều nhịp thì tiến

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


7
hành giải pháp cấu tạo tại gối, để nó như một dầm liên tục. Với 2 giải
pháp này, mô men nhịp sẽ bé hơn mô men nhịp của dầm đơn giản.
Hiệu quả của mỗi giải pháp sẽ khác nhau và phụ thuộc vào chiều dài
và số lượng nhịp liên tục.
2.3. KẾT HỢP SỰ CÙNG LÀM VIỆC CỦA HỆ DẦM VÀ SÀN,
HÌNH THÀNH KẾT CẤU DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊTƠNG
Dầm liên hợp được kiểm tra theo hai trạng thái giới: Trạng
thái phá hỏng và trạng thái sử dụng.
CHƢƠNG 3

MỘT SỐ KHẢO SÁT BẰNG SỐ
Ví dụ: Khảo sát nhà cao tầng bằng khung thép, gồm 11
tầng: chiều cao tầng 1 = 4,5m, các tầng còn lại = 3,3m; nhịp, bước
khung như hình vẽ. Dầm phụ bằng thép định hình IPE100 đến
IPE180, đặt trực tiếp lên dầm chính. Bản sàn bằng Cemboard hoặc
bê tông cốt thép. Sàn chịu hoạt tải tiêu chuẩn psc = 440 daN/m2. Vật
liệu thép CCT38, có cường độ tính tốn chịu kéo f =2300 daN/cm2;
cường độ chịu cắt fv =1325 daN/cm2, E=2,1x106 daN/cm2. Hệ số
điều kiện làm việc của kết cấu γc =1.0. Độ võng tương đối cho phép
của dầm phụ  / L =1/250, của dầm chính  / L =1/400.
1

2

3

4
A

B

C

D

E

F

G

H

Hình 3.1. Mặt bằng sàn cơng tác

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


8

Hình 3.2. Sơ đồ tính khung khơng gian
3.1. CHỌN KÍCH THƢỚC HÌNH HỌC CỦA KHUNG NHÀ
Để xác định đước nội lực của dầm có moment và lực cắt lớn
nhất, ta lập sơ đồ và chọn hình thức, kích thước của các tiết diện cột,
dầm thép; sử dụng phần mềm SAP 2000 để tính trọng lượng bản thân
của tịa nhà, xuất moment và lực cắt của dầm có giá trị lớn nhất để
tính tốn.

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


9
20

20

20

+37.50

20

20

20

+34.20

+30.90
G

G

H

F

G

E

F

D

E

H

G

G

F

F

E

E

D

G

H

F

G

E

F

D

E

H

E

G

D

F

C

E

B

E

H

D

G

C

F

B

E

H

90

90

90

90

90

+24.30

90

+27.60

+21.00
F

G

90

90

90

90

90

+14.40

90

+17.70

F

90

90

90

90

+7.80

90

E

90

+11.10

+4.50
D

E

+0.00
C1

C2

C3

C4

C5

C6

Hình 3.3. Sơ đồ bố trí cột khung thép

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


10
400

430
400

15

15

370

15

20

20

15

t=10 mm
2PL430*20

430

470

20

20

460

2PL460*20

2PL400*20

2PL430*20

B

A

SCALE 1:20

SCALE 1:20
340

370
340

15

15

15

370

t=10 mm
2PL370*20

20

20

410

20

t=10 mm
2PL400*20

400

440

310

20

15

2PL340*20

2PL370*20

C

D
SCALE 1:20

SCALE 1:20

310
280

280
15

15

250

15

320

t=8 mm
2PL320*15

20

15

340

t=10 mm
2PL340*20

350

15

20

15

2PL280*15

2PL310*20

F

E

SCALE 1:20

SCALE 1:20

250
220
15

220

15
190

15

260

290

t=8 mm
2PL260*15

15

15

290

t=8 mm
2PL290*15

15

15

15

320

380

500

t=10 mm

2PL220*15

2PL250*15

H

G
SCALE 1:20

SCALE 1:20

Hình 3.4. Tiết diện cột thép

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


11
B2

1

B2

B2

B2

B2

B2

2
B2

B2

B2

B2

B

A

C

B2

B2

B2

B2

B2

B2

D

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

4

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

B2

3

B2

B2

B2

E

F

B2

G

H

Hình 3.5. Sơ đồ bố trí dầm thép tầng 1;2
B3

1

B2

B3

B2
B3

2
B2

B2

B2

A

B2

B2

B2

B2

B2

E

B2
B3

B2
B3

F

B2
B3

B3

B3

D

B2

B2

B2

B3

B3

B3

B3

C

B2

B3

B3

B3

B3

B

B2

B2

B2

B3

B3

B3

B3

4

B2
B3

B3

3

B3

B2
B3

G

H

Hình 3.6. Sơ đồ bố trí dầm thép tầng 3;4

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a

12
B4

1
B3

B4

B3
B4

2
B3

B3

B3

C

B3

E

B3

B4

B4

B3

B4

D

B4

B3

B4

B4

B3

B4

B3

B3

B4

B3

B4

B4

B4

B4

B3

B3

B3

B3

B

A

B3

B3

B3

B4

B4

B4

B4

4

B3
B4

B4

3

B4

B3

B4

F

B4

G

H

Hình 3.7. Sơ đồ bố trí dầm thép tầng 5;6;7

B6

1

B5

B6

B5
B6

2
B5

B5

B5

A

B5

B5

B5

B5

B5

E

B5
B6

B5
B6

F

B5
B6

B6

B6

D

B5

B5

B5

B6

B6

B6

B6

C

B5

B6

B6

B6

B6

B

B5

B5

B5

B6

B6

B6

B6

4

B5

B6

B6

3

B6

B5
B6

G

H

Hình 3.8. Sơ đồ bố trí dầm thép tầng 8;9;10;11

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


13
PL 250*20

250

PL 200*20

200

PL 200*20

20

20

20

200

t=8 mm
t=8 mm

260

PL 310*10

PL 260*10

20

20

20

310

310

t=8 mm
PL 310*10

B2

B1

PL 150*20

SCALE 1:10

PL 150*12

276

276

20

12

PL 276*8

B4

PL 276*8

12

260
20

t=6 mm

t=6 mm

t=8 mm
PL 260*10

PL 120*12

120

12

150

12

150

B3
SCALE 1:10

SCALE 1:10

B6

B5
SCALE 1:10

SCALE 1:10

SCALE 1:10

Hình 3.9. Tiết diện dầm thép
3.2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TẢI TRỌNG TÁC DỤNG
3.2.1. Tải trọng tĩnh
Theo cấu tạo bản thân của tòa nhà, Máy sẽ tự động tính tốn
thành phần này.
3.2.2. Tải trọng gió
Theo TCVN 2737 : 1995 thành phần động của tải trọng gió
phải được kể đến khi tính tốn cơng trìng tháp trụ, các nhà nhiều tầng
cao hơn 40m và tỉ số độ cao trên bề rộng H/B > 1,5.
Bảng 3.1. Bảng tổng hợp hành phần tĩnh của áp lực gió theo phương
X
Tầng

Đ
cao

Hệ số k

bX (m)

Gió WX
(Kg/m)

bX (m)

Gió WX
(Kg/m)

1

4,5

0,8600

4,9

673

2,45

336

2

7,8

0,9472

4,9

741

2,45

370

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a

14

Tầng

Đ
cao

Hệ số k

bX (m)

Gió WX
(Kg/m)

bX (m)

Gió WX
(Kg/m)

3

11,1

1,0176

4,9

796

2,45

398

4

14,4

1,0704

4,9

837

2,45

419

5

17,7

1,1070

4,9

866

2,45

433

6

21,0

1,1390

4,9

891

2,45

445

7

24,3

1,1687

4,9

914

2,45

457

8

27,6

1,1984

4,9

937

2,45

469

9

30,9

1,2344

4,9

965

2,45

483

10

34,2

1,2872

4,9

1.007

2,45

503

11

37,5

1,3400

4,9

1.048

2,45

524

Bảng 3.2. Bảng tổng hợp hành phần tĩnh của áp lực gió theo phương
Y
bY

(m)

Gió
WY

bY

WY

bY

WY

bY

WY

bY

WY

(Kg/m)

4,50

618 5,25

721 2,25 309 1,80 247 4,05 556

4,50

680 5,25

794 2,25 340 1,80 272 4,05 612

4,50

731 5,25

853 2,25 365 1,80 292 4,05 658

4,50

769 5,25

897 2,25 384 1,80 308 4,05 692

4,50

795 5,25

928 2,25 398 1,80 318 4,05 716

4,50

818 5,25

954 2,25 409 1,80 327 4,05 736

4,50

839 5,25

979 2,25 420 1,80 336 4,05 755

4,50

861 5,25 1.004 2,25 430 1,80 344 4,05 775

4,50

887 5,25 1.034 2,25 443 1,80 355 4,05 798

4,50

924 5,25 1.079 2,25 462 1,80 370 4,05 832

4,50

962 5,25 1.123 2,25 481 1,80 385 4,05 866

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


15
3.3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỢP LÝ VỀ CHIỀU CAO DẦM
THÉP
3.3.1. Phƣơng án sử dụng dầm thép sàn Cemboard
Bản sàn Cemboard (gồm: tấm Smartboard dày 16mm mặt
trên bố trí lưới thép tơ tường cán vữa dày 4cm, lót gạch men, tựa lên

đà phụ vuông 6cm dày 1,4mm, khoảng cách 60cm) tương đương với
trọng lượng sàn bằng bê tông cốt thép dày 6cm.
- Sơ đồ dầm liên kết cứng với cột và làm việc trong khung.
Dùng phần mềm giải khung: biểu đồ mơmen và lực cắt có kết quả
như hình vẽ.
- Do tải trọng dầm phụ của ô sàn 6m tác dụng và khung trục
D có thay đổi tiết diện lớn nhất, nên ta chọn khung trục D để tính
tốn.
a. Tính tốn dầm chính:
- Nội lực tính tốn
Mmax = 2235697 daNcm; Nmax = 2233,56 daN; Qmax =
12626,87 daN
- Tiết diện dầm B2: I350x200x20x10
Ta có:
 A  A f  Aw  2b f t f  h1t w
 Af  b f t f
 Aw  h1t w
Sx  bf t f
 S xc  b f t f
Ix 

t w h13
12

I y 

3
tw
h1
12

t h2
h2
 w 1
2
8
h2
2
 b f t 3f
h2
 2
 2 bf t f
 12
4

3
bf t f

6






N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


16
uốn:  x 

Kiểm

tra

độ

bền

theo

điều

kiện

chịu

N M

 f . c
A Wx

- Kiểm tra bền theo điều kiện chịu cắt:  

VS
 f v c
I xtw

- Kiểm tra tiết diện chịu đồng thời Mômen và lực cắt

1 

VS f
M ho M h  2t f

(
); 1 
Wx h Wx
h
I xtw

  tđ   12  3 12  1.15 f  c
- Kiểm tra độ võng

I xyc 

5.M .l 2
5  2235697  4902

 21735,94cm4
6
48.E.   48  2,110 1, 225

Wxyc 

M
2235697

 972, 04cm3
f . c 2300 1

với [/l] = 1/400; l= 4,9m; [] = 1,225cm
So sánh, ta thấy Ix, Wx của tiết diện đều lớn hơn các giá trị

I xyc ,Wxyc tương ứng. Do đó, dầm thoả mãn điều kiện võng
- Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ
Ta có:  cb 

F
 f c
tw * lz

- Kiểm tra điều kiện bền chịu đổng thời mômen M, lực cắt
V, và lực tập trung F

 td   2   c2   c  3 2  1,15 f  c
Trong đó:  

VS f
M
 y ; 
I xt f
Ix

- Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh và bản bụng của dầm:
Ta có:

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a

17

b0 1 E

tf 2 f

;

hw
E
 3, 2
tw
f

hw
E
 5,5
tw
f
hw
E
 2,5
tw
f

và
b. Tính toán dầm phụ dài 6m:

Mmax = 297284 daNcm; Nmax = 8,43 daN; Qmax = 2002,3 daN
* Bảng tổng hợp kiểm tra điều kiện theo các trạng thái giới hạn

Các điều kiện kiểm tra

STT
1
2
3
4
5
6

Tiết diện (cm )
Kiểm tra bền theo điều kiện
chịu uốn (daN/cm2)
Kiểm tra bền theo điều kiện
chịu cắt (daN/cm2)
Kiểm tra tiết diện chịu đồng
thời Mômen và lực cắt
(daN/cm2)
Kiểm tra độ võng (cm4)
2

Kiểm tra ổn định cục bộ bản
cánh và bản bụng của dầm

23,25
2.103,09

2.185,00

Thỏa

238,80

1.258,75

Thỏa

975,80

2.512,75

Thỏa

1.272,45

1.012

Thỏa

16,4

75,54

Thỏa

3.3.2. Phƣơng án sử dụng dầm thép sàn Cemboard (tăng
chiều dày bản cánh dầm thép để tiết điện có Ix lớn hơn): Thay đổi
hình dạng tiết diện dầm bằng cách thay đổi bản cánh có chiều dày
lớn hơn để tiết diện có Ix lớn hơn, các bước tính tốn tương tự, ta
được bảng tổng hợp sau:

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


18

TT
1
2

3

4

5
6

7

8

Các điều kiện kiểm
tra

Giảm chiều cao dầm, tăng bề rộng bản cánh
I350x200x20x10

I320x230x20x8

I300x360x14x8

111,00

114,40

122,56

2

Diện tích A (cm )
Kiểm tra bền theo
điều kiện chịu uốn
(daN/cm2)
Kiểm tra bền theo
điều kiện chịu cắt
(daN/cm2)
Kiểm tra tiết diện
chịu đồng thời
Mômen và lực cắt
(daN/cm2)
Kiểm tra độ võng
(cm4)
Kiểm tra bản bụng
dầm chịu ứng suất
cục bộ (daN/cm2)
Kiểm tra điều kiện
bền chịu đổng thời
mômen M, lực cắt
V, và lực tập trung
F (daN/cm2)

Kiểm tra ổn định
cục bộ bản cánh và
bản bụng của dầm

1630,90

2185,00

Thỏa

1631,27

2185,00

Thỏa

1544,60

2185,00

Thỏa

405,55

1258,75

Thỏa

546,46

1258,75

Thỏa

570,91

1258,75

Thỏa

1467,40

2512,75

Thỏa

1493,20

2512,75

Thỏa

1477,60

2512,75

Thỏa

24289,25

21735,94

Thỏa

22194,13

21735,94

Thỏa

21970,63

21735,94

Thỏa

107,30

1258,75

Thỏa

119,20

1258,75

Thỏa

82,90

1258,75

Thỏa

1407,89

2512,75

Thỏa

1396,62

2512,75

Thỏa

1438,73

2512,75

Thỏa

31,00

96,70

Thỏa

35,00

96,70

Thỏa

34,00

96,70

Thỏa

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


19
3.3.3. Phƣơng án sử dụng dầm liên hợp thép - bê tông
Bản sàn bằng bê tông cốt thép, cấp độ bền B15, dày 10cm liên kết
với dầm phụ và truyền tải vào dầm chính theo tải tập trung.
a. Tính tốn dầm phụ dài 6m
* Nội lực tính tốn
Mmax = 297284 daNcm ; Nmax = 8,43 daN ; Qmax = 2002,3 daN

- Tính tốn mơmen bền (uốn dương)

6000
 1500mm
8
0,85  fck /  c  be xc  Aa f y /  a  0,85  25 /1,51500 xc  2750  230
be  2 

Vậy, xc = 29,76mm, và xc < hc

Momen bền dẻo được tính khi hp  0

M pl .Rd  ( Aa f y /  a )(ha / 2  hc  xc / 2)  (2750  230)(100  100  29,76 / 2)
M pl .Rd  117086912 N .mm  1170869,12Kg.cm
- Tính tốn hoạt tải lớn (kiểm tra trạng thái giới hạn 1)
Ta có:

Vpl .Rd  Av ( f y / 3) /  a  1,04hwtw ( f y / 3) /  a

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


20

Vpl .Rd  1,04 183  5,6  230 / 3  141527,12 N  14152,7 Kg

Vpl .Rd  14152,7 Kg  2002,3 Kg
Hơn nữa, nguy cơ bi vênh do lực cắt bị loại bỏ bởi độ mảnh
của bản bụng (chiều cao 183mm trong phần thẳng) là:

d
183

 32, 68  69
 tw 1 5, 6
- Xác định hoạt tải sử dụng (kiểm tra trạng ở trạng thái
giới hạn sử dụng)
Mô đun đàn hồi của bê tông là:

n"  Ea / Ec'  2Ea / Ecm  2  210 / 30,5  13,8

Diện tích tương đương của tiết diện tổ hợp là:

Aeq  Aa  Ab / n"  2750  (1500 100) /13,8  13619,56mm2
Và trục trung hòa đàn hồi qua độ cao y ở bên trọng tâm Ga
thép hình là:

Ab / n" ha  hc (1500 100) /13,8 200  100
y



 119,71mm
Aeq
2
13619,56
2
Tính mơmen qn tính hình học của tiết diện tổ hợp:

Ib
h  h

 Aeq y  a c  y 
"
n
 2

1500

100
I  1845,59 104 

 13619,56 119, 7 2  21463 104 mm4
2 13,8
I  Ia 

Độ võng ở trạng thái giới hạn sử dụng là:

5.M .l 2
5  297284000  60002

 23, 73mm
48.E.I 48  210 103  21463 104
L
L

Vây:  
253 250
I xyc 

d. Thiết kế liên kết

PRd  min( PRd(1) , PRd(2) )  7313,3Kg

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


21
Với:

PRd(1)  0,8 fu

PRd(2)

d2

/  v  0,8  450 

 .192

/1, 25  8165, 6 Kg
4
4
 0, 29 d 2 fck Ecm /  v  0, 29 1192 25  30500 /1, 25  7313,3Kg

Vlf 

Aa f y

a

N  Nf 



2750  230
 632500N = 63250Kg
1

Vlf
PRd



63250
 8,65
7313,3

Lấy N = 9 liên kết (có nghĩa là 18 liên kết trên một nhịp
dầm)
b. Tính tốn dầm chính
- Nội lực tính toán
Mmax = 2328676 daNcm ; Nmax = 2199,07 daN ; Qmax =
13208,24 daN
- Tiết diện dầm B2: I350x200x20x10
Các bước kiểm tra thực hiện tương tư như mục 3.3.1.1, ta
được bảng tổng hợp năm trong 3.3.4.
3.3.4. Phƣơng án sử dụng dầm liên hợp thép - bê tông
(tăng chiều dày bản cánh dầm thép để tiết điện có Ix lớn hơn): Thay
đổi hình dạng tiết diện dầm bằng cách thay đổi bản cánh có chiều
dày lớn hơn để tiết diện có Ix lớn hơn, các bước tính tốn tương tự, ta
được bảng tổng hợp sau:

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a


22

TT Các điều kiện kiểm tra
1
2

3

4
5
6

7

8

Giảm chiều cao dầm, tăng bề rộng bản cánh
I350x200x20x10

I320x300x16x8

I300x405x13x6

111,00

119,04

121,74

2

Diện tích A (cm )
Kiểm tra bền theo điều
kiện chịu uốn
(daN/cm2)
Kiểm tra bền theo điều

kiện chịu cắt
(daN/cm2)
Kiểm tra tiết diện chịu
đồng thời Mômen và
lực cắt (daN/cm2)
Kiểm tra độ võng
(cm4)
Kiểm tra bản bụng
dầm chịu ứng suất cục
bộ (daN/cm2)
Kiểm tra điều kiện bền
chịu đổng thời mômen
M, lực cắt V, và lực
tập trung F (daN/cm2)
Kiểm tra ổn định cục
bộ bản cánh và bản
bụng của dầm

1.697,58

2.185,00

Thỏa

1.697,58

2.185,00

Thỏa

1.697,58

2.185,00 Thỏa

424,23

1.258,75

Thỏa

424,23

1.258,75

Thỏa

424,23

1.258,75 Thỏa

1.528,70

2.512,75

Thỏa

1.528,70

2.512,75

Thỏa

1.528,70

2.512,75 Thỏa

24.289,25 22.639,91 Thỏa 24.289,25

22.639,91

Thỏa 24.289,25 22.639,91 Thỏa

107,30

1.258,75

Thỏa

107,30

1.258,75

Thỏa

107,30

1.258,75 Thỏa

1.468,66

2.512,75

Thỏa

1.468,66

2.512,75

Thỏa

1.468,66

2.512,75 Thỏa

31,00

96,70

Thỏa

31,00

96,70

Thỏa

31,00

96,70

Thỏa

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


23
3.4. NHẬN XÉT KẾT QUẢ TÍNH TỐN
Qua các ví dụ trên, lập bảng so sánh về các giá trị như sau:
S
T
T

1

2

3

4

Phƣơng án

Tiết diện
sàn (cm)

Tiết diện
dầm
thép
(cm)

Phương án sử
dụng dầm thép
sàn Cemboard

490x600
x6

I35x20x2
x1

Phương án sử
dụng dầm thép
sàn Cemboard
(tăng chiều dày
bản cánh dầm
thép để tiết điện
có Ix lớn hơn)
Phương án sử
dụng dầm liên
hợp thép - bê
tông
Phương án sử
dụng dầm liên
hợp thép - bê
tông (tăng chiều
dày bản cánh
dầm thép để tiết
điện có Ix lớn
hơn)

Trọng
lƣợng
(Kg)

Nhận xét

871,35

Thời gian thi công
nhanh, tải trọng
bản thân của sàn
nhẹ

490x600
x6

I30x36x1
,4x0,8

962,1

Thời gian thi công
nhanh, tải trọng
bản thân của sàn
nhẹ, giảm được
chiều cao của dầm

490x600
x10

I35x20x2
x1

871,35

Thời gian thi công
lâu, tải trọng bản
thân của sàn nặng

955,66

Thời gian thi công
lâu, tải trọng bản
thân của sàn nặng,
giảm được chiều
cao của dầm

490x600
x10

I30x40,5
x1,3x0,6

Dựa vào bảng so sánh cho thấy rằng:
- Phương án tăng chiều dày của bản cánh cho chiều cao dầm
bé hơn so với phương án truyền thống;
- Phương án thay đổi kết cấu dầm sàn bằng Cemboard là
thoả mãn nhất về yêu cầu hạn chế chiều cao tiết diện dầm, lại cho
trọng lượng dầm là bé nhất: hd = 30 ÷ 35cm.

N CHAT LUONG download : add luanvanchat@a