Sàn liên hợp

1
KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG
KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG
Chương 3
Chương 3
SÀN LIÊN HỢP
SÀN LIÊN HỢP
I.
I.
SÀN LIÊN HỢP
SÀN LIÊN HỢP
II.
II.
YÊU CẦU CẤU TẠO
YÊU CẦU CẤU TẠO
III.
III.
SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
IV.
IV.
TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN, TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN, TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
V.
V.
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
XÁC ĐỊNH NỘI LỰC
VI.
VI.
KIỂM TRA TIẾT DIỆN
KIỂM TRA TIẾT DIỆN

VII.
VII.
HỆ DẦM SÀN LIÊN HỢP
HỆ DẦM SÀN LIÊN HỢP
VIII.
VIII.
VÍ DỤ TÍNH TOÁN
VÍ DỤ TÍNH TOÁN
2
NỘI DUNG
NỘI DUNG
3
I. SÀN LIÊN HỢP
I. SÀN LIÊN HỢP
•
Sàn làm việc 1 phương
•
Nhịp điển hình 3,5 m
 Sàn không có thanh chống
trong giai đoạn xây dựng
•
Gác trên dầm liên hợp phụ
•
Dầm phụ gác lên dầm chính
•
Dầm chính gác lên cột
 Lưới chữ nhật
 Nhịp lớn 12, 15, 20 m
4
I. SÀN LIÊN HỢP

I. SÀN LIÊN HỢP
•
Phương pháp xây dựng nhanh, đơn giản
•
Sàn công tác an toàn bảo vệ công nhân bên dưới
•
Nhẹ hơn so với sàn truyền thống
•
Thường sử dụng BT nhẹ
 Giảm trọng lượng
bản thân
•
Tấm tôn và dầm sản xất
tại nhà máy
 Dể kiểm soát sai số
Sàn bê tông
đổ tại chỗ
Cốt thép
Dầm đỡ
II. YÊU CẦU CẤU TẠO
II. YÊU CẦU CẤU TẠO
Dầm đỡ
•
Tấm tôn hình dập nguội
Tấm tôn hình dập nguội
•
Cốt thép
Cốt thép
•
Bê tông đổ tại chỗ

Bê tông đổ tại chỗ
Tấm tôn hình dập nguội:
Tấm tôn hình dập nguội:
•
Sàn công tác và
Sàn công tác và
ván khuôn
ván khuôn
khi
khi
đổ bê tông
đổ bê tông
•
C
C
ốt thép
ốt thép
chịu kéo khi bản
chịu kéo khi bản
sàn đưa vào sử dụng
sàn đưa vào sử dụng
Khi BT đông cứng
Khi BT đông cứng




ứng xử như một cấu
ứng xử như một cấu
kiện liên hợp thép-BT

kiện liên hợp thép-BT
6
II. YÊU CẦU CẤU TẠO
II. YÊU CẦU CẤU TẠO
Tấm tôn hình dập nguội
Tấm tôn hình dập nguội
Nhiều loại với sự khác biệt:
Nhiều loại với sự khác biệt:
•
Hình dạng
Hình dạng
•
Chiều sâu và khoảng cách
Chiều sâu và khoảng cách
giữa các sườn
giữa các sườn
•
Chiều rộng và chiều dài bao
Chiều rộng và chiều dài bao
phủ
phủ
•
Độ cứng trong mặt phẳng
Độ cứng trong mặt phẳng
7
II. YÊU CẦU CẤU TẠO
II. YÊU CẦU CẤU TẠO
Tấm tôn hình dập nguội
Tấm tôn hình dập nguội
•

Bề dày tấm tôn: 0,75÷1,5 mm
Bề dày tấm tôn: 0,75÷1,5 mm
•
Chiều sâu: 40÷80 mm
Chiều sâu: 40÷80 mm
•
Mạ kẽm 2 mặt
Mạ kẽm 2 mặt
•
Giới hạn đàn hồi ~ 300 N/mm
Giới hạn đàn hồi ~ 300 N/mm
2
2
•
Chiều dày sàn liên hợp h ≥ 80 mm
Chiều dày sàn liên hợp h ≥ 80 mm
•
Chiều dày phần BT trên sườn
Chiều dày phần BT trên sườn
h
h
c
c
≥ 40 mm
≥ 40 mm
•
Cốt liệu
Cốt liệu
≤ min(0,4h
≤ min(0,4h

c
c
; b
; b
o
o
/3; 31,5mm)
/3; 31,5mm)
•
Gối tựa có bề rộng 70÷100 mm
Gối tựa có bề rộng 70÷100 mm
8
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
1. Liên kết
1. Liên kết
Ma sát
Ma sát
Cơ học
Cơ học
Neo đầu sàn
Neo đầu sàn
9
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
2. Cốt thép trong sàn
2. Cốt thép trong sàn
•
Phân phối tải
Phân phối tải

•
Cốt thép lớp trên chịu mômen âm
Cốt thép lớp trên chịu mômen âm
•
Khống chế nứt do co ngót BT
Khống chế nứt do co ngót BT
Lưới cốt thép đặt phía trên
Lưới cốt thép đặt phía trên
sườn tấm tôn thép
sườn tấm tôn thép
10
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
2. Cốt thép trong sàn
2. Cốt thép trong sàn
•
Bố trí cốt thép gia cường
Bố trí cốt thép gia cường
tại lỗ mở
tại lỗ mở
11
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
3. Ứng xử bản sàn liên hợp
3. Ứng xử bản sàn liên hợp
•
Liên kết giữa BT và tấm tôn
Liên kết giữa BT và tấm tôn
thép đảm bảo biến dạng dọc
thép đảm bảo biến dạng dọc

giữa tấm tôn và BT tiếp xúc
giữa tấm tôn và BT tiếp xúc
như nhau
như nhau


tương tác hoàn
tương tác hoàn
toàn
toàn
•
Tồn tại sự trượt dọc tương
Tồn tại sự trượt dọc tương
đối
đối


tương tác không
tương tác không
hoàn toàn
hoàn toàn
load P
P
u
P
f
0
deflection
δ
First crack load

P : complete interaction
u
P : partial interaction
u
P : no interaction
u
P
P
δ
P
h
c
h
p
P
L
L =
L
4
s
L =
L
4
s
b
h
t
12
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

3 dạng ứng xử:
3 dạng ứng xử:
Tương tác hoàn toàn:
Tương tác hoàn toàn:
•
Không có trượt tổng thể tại
Không có trượt tổng thể tại
mặt tiếp xúc thép-BT
mặt tiếp xúc thép-BT
•
Phá hoại: giòn / dẻo
Phá hoại: giòn / dẻo
load P
P
u
P
f
0
deflection
δ
First crack load
P : complete interaction
u
P : partial interaction
u
P : no interaction
u
P
P
δ

Tương tác không hoàn toàn:
Tương tác không hoàn toàn:
•
Tồn tại nhưng có giới hạn
Tồn tại nhưng có giới hạn
trượt tổng thể tại mặt tiếp xúc
trượt tổng thể tại mặt tiếp xúc
•
Không hoàn toàn truyền lực
Không hoàn toàn truyền lực
cắt dọc
cắt dọc
•
Phá hoại: giòn / dẻo
Phá hoại: giòn / dẻo
Tương tác bằng không:
Tương tác bằng không:
•
Không giới hạn trượt tổng
Không giới hạn trượt tổng
thể tại mặt tiếp xúc
thể tại mặt tiếp xúc
•
Không truyền lực cắt dọc
Không truyền lực cắt dọc
•
Phá hoại xảy ra từ từ
Phá hoại xảy ra từ từ
4. Độ cứng sàn liên hợp
4. Độ cứng sàn liên hợp


Độ dốc của phần đầu đường cong P-
Độ dốc của phần đầu đường cong P-
δ
δ

Tương tác hoàn toàn cho độ cứng lớn nhất
Tương tác hoàn toàn cho độ cứng lớn nhất

3 loại liên kết giữa thép và BT:
3 loại liên kết giữa thép và BT:


1. Liên kết lý-hóa:
1. Liên kết lý-hóa:
yếu nhưng luôn tồn tại cho tất cả các loại
yếu nhưng luôn tồn tại cho tất cả các loại
tấm tôn thép
tấm tôn thép


2. Liên kết ma sát:
2. Liên kết ma sát:
phát triển ngay khi xuất hiện trượt
phát triển ngay khi xuất hiện trượt


3. Liên kết neo cơ học:
3. Liên kết neo cơ học:

+ tác động sau lần trượt đầu
+ tác động sau lần trượt đầu


+ phụ thuộc dạng mặt tiếp xúc giữa thép-BT
+ phụ thuộc dạng mặt tiếp xúc giữa thép-BT
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
load P
P
u
P
f
0
deflection
δ
First crack load
P : complete interaction
u
P : partial interaction
u
P : no interaction
u
P
P
δ
Độ cứng phụ thuộc
hiệu quả loại kết nối
Sau vết nứt đầu,

tương tác ma sát
và cơ học phát
triển do sự trượt
xảy ra
Từ 0 đến P
f
, tương tác chủ yếu
giữa thép và BT là liên kết lý-hóa
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
4. Độ cứng sàn liên hợp
4. Độ cứng sàn liên hợp
15
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
5. Các dạng phá hoại sàn liện hợp:
5. Các dạng phá hoại sàn liện hợp:
•
Dạng I:
Dạng I:
phá hoại do mômen giữa nhịp lớn hơn
phá hoại do mômen giữa nhịp lớn hơn
M
M
pl.Rd
pl.Rd

Sàn nhịp lớn, bậc liên kết cao giữa thép-BT
Sàn nhịp lớn, bậc liên kết cao giữa thép-BT
III

I
II
Shear span L
s
16
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
5. Các dạng phá hoại sàn liện hợp:
5. Các dạng phá hoại sàn liện hợp:
•
Dạng II:
Dạng II:
phá hoại do trượt dọc
phá hoại do trượt dọc

Đạt khả năng chịu lực giới hạn liên kết thép-BT
Đạt khả năng chịu lực giới hạn liên kết thép-BT

Phá hoại dọc theo chiều dài trượt L
Phá hoại dọc theo chiều dài trượt L
s
s
III
I
II
Shear span L
s
17
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP

5. Các dạng phá hoại sàn liện hợp:
5. Các dạng phá hoại sàn liện hợp:
•
Dạng III:
Dạng III:
phá hoại do trượt ngang tại gối tựa do lực cắt
phá hoại do trượt ngang tại gối tựa do lực cắt

Sàn nhịp bé, dày, chịu tải lớn
Sàn nhịp bé, dày, chịu tải lớn
III
I
II
Shear span L
s
18
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
III. SỰ LÀM VIỆC CỦA SÀN LIÊN HỢP
6. Phá hoại giòn / dẻo
6. Phá hoại giòn / dẻo
•
Phụ thuộc tính chất liên kết
Phụ thuộc tính chất liên kết
giữa thép-BT
giữa thép-BT
•
Sàn với tấm tôn có
Sàn với tấm tôn có

sườn mở

sườn mở


ứng xử giòn
ứng xử giòn

sườn đóng
sườn đóng


ứng xử dẻo
ứng xử dẻo
•
Giảm ứng xử giòn bằng biện
Giảm ứng xử giòn bằng biện
pháp cơ học: tạo gờ, tạo lỗ, …
pháp cơ học: tạo gờ, tạo lỗ, …
Load P
deflection
δ
Brittle behaviour
Ductile behaviour
19
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
Điều kiện thiết kế
Điều kiện thiết kế


Khi thi công,
Khi thi công,
t
t
ấm tôn thép sử dụng như ván khuôn
ấm tôn thép sử dụng như ván khuôn



Khi sàn làm việc liên hợp
Khi sàn làm việc liên hợp
20
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
1. Tấm tôn thép sử dụng như cốp pha khi thi công
1. Tấm tôn thép sử dụng như cốp pha khi thi công
a/ Tải trọng (ULS):
a/ Tải trọng (ULS):
•
Trọng lượng bản thân
Trọng lượng bản thân
BT và cốt thép
BT và cốt thép
•
Tải trọng thi công: công
Tải trọng thi công: công

nhân và thiết bị
nhân và thiết bị
•
Kho chứa tạm (nếu có)
Kho chứa tạm (nếu có)
•
Tăng bề dày BT bù vào
Tăng bề dày BT bù vào
độ võng
độ võng
21
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
( b )
( b )
( a )
( c )
3000
( b )
( b )
( a )
( c )
3000
moment over support
Moment in mid-span
( a ) Concentration of construction loads 1,5 kN / m²
( b ) Distributed construction load 0,75 kN / m²
( c ) Self weight

22
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
b/ Độ võng khi thi công (SLS):
b/ Độ võng khi thi công (SLS):
•
Do trọng lượng bản thân BT và cốt thép
Do trọng lượng bản thân BT và cốt thép
•
Độ võng
Độ võng
δ
< (L/180; 20mm)
•
Khi
Khi
δ
> (L/250; 20mm)  tăng chiều dày BT 0,7
δ
trên
toàn bộ nhịp sàn
•
Dùng thanh chống tạm (gối tựa) để giảm độ võng
Dùng thanh chống tạm (gối tựa) để giảm độ võng
23
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG

TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
2. Sàn làm việc liên hợp
2. Sàn làm việc liên hợp
a/ Tải trọng tác dụng:
a/ Tải trọng tác dụng:
•
Trọng lượng bản thân
Trọng lượng bản thân
•
Tải trọng thường xuyên (trọng lượng các cấu kiện không
Tải trọng thường xuyên (trọng lượng các cấu kiện không
chịu lực)
chịu lực)
•
Phản lực thay đổi do gỡ bỏ thanh chống tạm (nếu có)
Phản lực thay đổi do gỡ bỏ thanh chống tạm (nếu có)
•
Hoạt tải
Hoạt tải
•
Từ biến, co ngót, biến dạng
Từ biến, co ngót, biến dạng
•
Tác động của khí hậu (nhiệt độ, gió, …)
Tác động của khí hậu (nhiệt độ, gió, …)
24
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG

Hệ số vượt tải cho các trường hợp tổ hợp tải trọng theo ULS
Hệ số vượt tải cho các trường hợp tổ hợp tải trọng theo ULS
Tổ hợp Tĩnh tải Hoạt tải Gió
Tĩnh tải + Hoạt tải 1,35 1,5 -
Tĩnh tải + Gió 1,35 - 1,5
Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió 1,35 1,35 1,35
Hệ số vượt tải cho các trường hợp tổ hợp tải trọng theo SLS
Hệ số vượt tải cho các trường hợp tổ hợp tải trọng theo SLS
Tổ hợp Tĩnh tải Hoạt tải Gió
Tĩnh tải + Hoạt tải 1 1 -
Tĩnh tải + Gió 1 - 1
Tĩnh tải + Hoạt tải + Gió 1 0,9 0,9
25
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
IV. TRẠNG THÁI TÍNH TOÁN,
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
TÁC ĐỘNG VÀ ĐỘ VÕNG
b/ Trạng thái giới hạn khi sử dụng (SLS)
b/ Trạng thái giới hạn khi sử dụng (SLS)
•
Độ võng
Độ võng
•
Độ trượt ở đầu nhịp
Độ trượt ở đầu nhịp
•
Vết nứt của BT
Vết nứt của BT