CHUYÊN ĐỀ THIẾT KẾ SÀN LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG (COMPOSITE STRUCTURE)

ĐỀ TÀI
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ SÀN LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG
THIẾT KẾ SÀN LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG
(COMPOSITE STRUCTURE)
(COMPOSITE STRUCTURE)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HCM
KHOA: XÂY DỰNG
GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN GIANG
NHÓM SVTH : 03
+ TRẦN THANH HIẾU ©
+ CHU QUYẾT THẮNG
+ TRẦN XIN
+ PHAN QUỐC LUÂN
+ LÂM PHÚ QUÍ
+ TRẦN VĂN TÌNH
+ ĐẶNG HOÀNG LINH
MỤC LỤC
MỤC LỤC
PHẦN I
PHẦN I
: GIỚI THIỆU CHUNG
: GIỚI THIỆU CHUNG
PHẦN II
PHẦN II
: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT CẤU SÀN
: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT CẤU SÀN
LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG
LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG
PHẦN III

PHẦN III
: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN
: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN
HỢP THÉP – BÊ TÔNG
HỢP THÉP – BÊ TÔNG
PHẦN IV
PHẦN IV
: CẤU TẠO
: CẤU TẠO
- Sàn liên hợp ( sàn composite ) là dạng kết cấu hỗn hợp
giữa bê tông và sàn thép, trong đó sàn thép có cấu tạo dạng
tấm gấp nếp, nên đã giảm bớt chiều dày và trọng lượng
sàn đến mức tối đa. Ưu điểm của loại sàn này là không cần
sử dụng ván khuôn. Lớp bê tông đúc tại chỗ trên mặt sàn
thép tương đối mỏng. Kết cấu sàn như vậy sẽ tương đối
nhẹ và cũng có ảnh hưởng tích cực đến sự làm việc của
khung sườn và nền móng công trình. Ngoài ra, cấu kiện
của sàn liên hợp dễ gia công, vận chuyển, lắp ráp đơn giản,
tốc độ thi công nhanh, phòng hỏa tốt, có khả năng chịu lửa
đến 2 giờ không cần lớp bảo vệ đặc biệt và 4 giờ nếu bọc
thêm lớp chống cháy.
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
- Để có ảnh hưởng tích cực đến sự làm việc của nền móng,
cũng như giảm dao động của công trình, tôi lựa chọn giải
pháp thiết kế tối ưu là khối lượng của sàn nhỏ nhất bằng
phương pháp quy hoạch toán học.
PHẦN II: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
PHẦN II: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP

THÉP-BÊ TÔNG
PHẦN II: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
PHẦN II: MỘT SỐ HÌNH ẢNH KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
- Để tính toán sàn liên hợp thép-bê tông, ta sử dụng các
giả thiết tính toán của TS . Arda và C. Yorgun:

Biểu đồ ứng suất có dạng chữ nhật.

Bỏ qua sự làm việc của bê tông vùng kéo, ứng suất kéo chỉ
do bản thép và cốt thép chịu.

Cắt một dải bản rộng 1m vuông góc với dầm. Bản sàn được
tính toán tại 2 vị trí, tại giữa nhịp có M
max
và tại gối có M
min
.
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1.1.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:

1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
Thớ dưới chịu kéo, thớ trên chịu nén. Khi đó biểu đồ ứng
suất như hình vẽ.
1.1.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
-Vị trí trục trung tâm tiết diện được xác định từ phương:
(1)
-Trong đó:
D
c
: lực nén trong bê tông.
Z
a1
: lực kéo trong cánh dưới của bản thép.
Z
a2
: lực kéo trong cánh trên của bản thép.
Z
a3
: lực kéo trong phần bụng của bản thép.
-Với: (2)
(3)

1 2 3c a a a
D Z Z Z= + +
. .
c c
D b y R
=
1 1 1
. . .
a s
Z n b t R
=
1.1.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
(4)
(5)
2 2 2
. . .
a s
Z n b t R
=
3 1 2
( ). . .

sin
a
a s
d
Z n n t R
α
= +
Trong đó:
R
s
: cường độ thép bản
R
c
: cường độ chịu nén của bê tông.
b : chiều rộng của bản.
t: chiều dày tấm thép.
1.1.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
Trong đó:
n
1
: số sóng thép trên.

n
2
: số sóng thép dưới.
b
1
,b
2
: chiều rộng sóng thép trên và sóng thép dưới.
Thay vào ta có phương trình:
1 1 s 2 2 s 1 2 s
. . . . . . . . ( ). . .
sin
a
c
d
b y R n b t R n b t R n n t R
α
= + + +
1 1 2 2 1 2 s
. . ( . . ( ). ).
sin
a
c
d
b y R n b n b n n R t
α
⇒ = + + +
1.1.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
s s 0
A . < b.d .

c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
s
1 1 2 2 1 2
( . . ( ). ).
sin .
a
c
d R t
y n b n b n n
R b
α
⇒ = + + +
1 1 2 2 1 2 s
. . ( . . ( ). ).
sin
a
c
d
b y R n b n b n n R t
α
⇒ = + + +
-Khả năng chịu lực của tiết diện được tính theo công thức:
(6)
( )

( )
1 2 0 3 0
. . . .
2 2
a
giua c a a a
d
y
M D Z h y Z d y Z d y
 
 
= + − + − + − +
 ÷
 
 
-Điều kiện kiểm tra:
[ ]
axm giua
M M
 
<
 
(7)
(8)
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔

PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
-Thớ dưới chịu nén, thớ trên chịu kéo.
-Để tăng khả năng chịu mômen âm của bản, tại gối có tăng
cường thêm cốt thép tròn. Trong trường hợp này, ngoài các
giả thiết trên, ta có sử dụng thêm một giả thiết nữa trong
tính toán:
+ Tính tới sự làm việc chịu nén của toàn bộ bê tông
nằm tring vung sóng thép với mọi vị trí của trục trung
hòa. Biểu đồ ứng suất như trong hình:
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG

1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
-Vị trí trục trung tâm tiết diện được xác định từ phương:
(9)
-Trong đó:
D
c1
: lực nén trong bê tông nằm trong phần sóng thép.
D
c2
: lực nén trong bê tông nằm ngoài phần sóng thép.
D
a1
: lực nén trong cánh dưới của bản thép.
D
a2
: lực nén trong cánh trên của bản thép.
D
a3
: lực nén trong phần bụng của bản thép.
1 2 3 1 2a a a c c r
D D D D D Z+ + + + =
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG

1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
Z
r
: lực kéo trong cốt thép của bản.
Với:
1
. . .
c c
D b y R
β
=
(10)
2
( )
c a c
D b y d R
= −
(11)
1 1 1
. . .
a s
D n b t R
=
(11’)
2 2 2
. . .
a s
D n b t R
=

(12)
3 1 2
( ). . .
sin
a
a s
d
d n n t R
α
= +
(13)
r r r
Z R A
=
(14)
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
Trong đó:
R
s
: cường độ thép bản.
R
r

: cường độ cốt thép tròn chịu kéo.
R
c
: cường độ chịu nén của bê tông.
A
s
: diện tích thép.
A
r
: diện tích cốt thép tròn chịu kéo.
b: chiều rộng của bản, b = 1m = 100cm.
t: chiều dày tấm thép.
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
Trong đó:
n
1
: số sóng thép trong vùng chịu nén.
n
2
: số sóng thép trong vùng chịu kéo.

b
1
,b
2
: chiều rộng sóng thép dưới và sóng thép trên.
or
0
t
b
b
β
=
(15)
1
or
2
u
t
b b
b
+
=
(16)
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG

1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
Trong đó:
b
0
: bước sóng thép.
b
u
: khoảng cách giữa hai sóng thép trên.
Thay vào ta có phương trình:
1 1 s 2 2 s 1 2 s
. . . .( ) . . . . . . ( ). . .
sin
a
c a c r r
d
b y R b y d R n b t R n b t R n n t R R A
β
α
+ − + + + + =
[ ]
1 1 2 2 1 2 s
1 1 2 2 1 2
. . yR ( . . ( ). ). d
sin
(1 ) . . .sin ( )sin ( ) ( d )sin
a
c c r r a c
c a s r r a c

d
b y R b n b n b n n R t R A b R
y b R n b n b n n d R t R A b R
β
α
β α α α
⇒ + = + + + + +
⇔ + = + + + + +
s s 0
A . < b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.1 Trường hợp 1: trục trung hòa đi qua phần bê tông
1.1.2 Xét tại tiết diện trên gối:
[ ]
1 1 2 2 1 2
( )sin ( ) ( d )sin
(1 ). . .sin
a s r r a c
c
n b n b n n d R t R A b R
y
b R
α α
β α
+ + + + +

⇒ =
+
(17)
-Khả năng chịu lực của tiết diện được tính theo công thức:
1 2 1 2 3 0
. ( ) ( ) ( )
2 2 2
a a
goi c c a a a a r
y d d
y
M D D D y D y d D y Z h y
−
 
= + + + − + − + −
 
-Điều kiện kiểm tra:
[ ]
min goi
M M
 
<
 
(18)
(19)
s s 0
A . >b.d .
c
R R
⇔

PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.2 Trường hợp 2: trục trung hòa đi qua phần sóng thép.
1.2.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
Thớ dưới chịu kéo, thớ trên chịu nén. Khi đó biểu đồ ứng
suất như hình vẽ.
s s 0
A . >b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.2 Trường hợp 2: trục trung hòa đi qua phần sóng thép.
1.2.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
-Vị trí trục trung tâm tiết diện được xác định từ phương:
(20)
-Trong đó:
D
c
: lực nén trong bê tông.
D
a1
: lực nén trong cánh trên của bản thép
D
a2
: lực nén trong phần bụng của bản thép.
Z

a1
: lực kéo trong cánh dưới của bản thép.
Z
a2
: lực kéo trong phần bụng của bản thép.
1 2 1 2c a a a a
D D D Z Z+ + = +
s s 0
A . >b.d .
c
R R
⇔
PHẦN III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU SÀN LIÊN HỢP
THÉP-BÊ TÔNG
1. Lý thuyết tính toán:
1.2 Trường hợp 2: trục trung hòa đi qua phần sóng thép.
1.2.1 Xét tại vị trí giữa nhịp:
Với:
0
. .
c c
D b d R
=
(21)
1 2 2
. . .
a s
D n b t R
=
(22)

2 2
'
2 . .
sin
a
a s
d y
D n t R
α
−
=
(23)
1 1 1
. . .
a s
Z n b t R
=
(24)
2 1
'
2 . . .
sin
a s
y
Z n t R
α
=
(25)