Phân Tích Ứng Xử Của Dầm Cao Liên Tục_Xây Dựng Mô Hình Dàn Ảo _Tính toán dầm cao liên tục bằng phần mềm CAST_Kết cấu BTCT nâng cao_Cao học xây dựng Đại học Bách khoa TP.HCM

LOGO


NỘI DUNG TRÌNH BÀY
I.

SƠ BỘ VỀ DẦM CAO

II. GiỚI THIỆU VỀ DẦM CAO LIÊN TỤC
III. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA DẦM CAO LIÊN
TỤC TRONG QUÁ TRÌNH CHỊU LỰC
IV. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÀN ẢO CHO DẦM CAO
LIÊN TỤC
V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ DẦM CAO
LIÊN TỤC
VI. TÍNH TOÁN DẦM CAO LIÊN TỤC BẰNG PHẦN
MỀM CAST
VII.KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
VIII.TÀI LIỆU THAM KHẢO


I. SƠ BỘ VỀ DẦM CAO
Hiện nay, đa số nhà nhiều tầng đều là một công trình phức hợp :
+Thương mại, dịch vụ ở tầng dưới
+ Văn phòng làm việc
+ Căn hộ ở các tầng bên trên.
Đặc trưng của hệ kết cấu :
+ Các nhịp khung lớn ở bên dưới
+ Các nhịp khung nhỏ ở các tầng trên
Kết cấu dầm “Deep Beam” là một giải pháp tuyệt vời giải
quyết được bài toán nói trên.

Công trình tiêu biểu: Hùng vương Plaza(37 tầng), Petro
Landmark (39 tầng), Sealing Tower (26 tầng) ...


I. SƠ BỘ VỀ DẦM CAO (tt)
Theo ACI 318-08: deep beam là dầm có tỷ số: nhịp / chiều cao <4


I. SƠ BỘ VỀ DẦM CAO (tt)
1. Sự phân phối ứng suất không như dầm thông thường, các đường đồng
ứng suất trong dầm cao thay đổi gấp (hình 1)
2. Biến dạng dọc và biến dạng cắt trong dầm cao sẽ lớn hơn nhiều so với
biến dạng uốn. Lực cắt dọc trong dầm cao phải được tính toán và kiểm
tra.
3. Tại giữa nhịp và ở gối tựa của dầm cao giá trị ứng suất gần bằng nhau,
do đó bố trí thép chịu kéo trong dầm cao phải bố trí suốt chiều dài
nhịp


II. GIỚI THIỆU VỀ DẦM CAO LIÊN TỤC
Cho 1 khung nhà như hình vẽ
Các kết cấu mà có thể xem như
deep beam :
+ Dầm chuyển là một dầm mà
chịu tất cả tải đứng mà tại vị trí
đó không có kết cấu phương
đứng ở dưới dầm chuyển.
+ Đệm đầu cọc là bộ phận công
trình mà liên kết các tải kết cấu
phương đứng với móng sâu như

cọc khoan nhồi .
+ Tường đứng và tường sàn hầm
dưới tải đứng có thể được thiết
kế như deep beam


II. GIỚI THIỆU VỀ DẦM CAO LIÊN TỤC


III. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA DẦM CAO
LIÊN TỤC TRONG QUÁ TRÌNH CHỊU LỰC
Khi lực tác dụng là 25% của lực tới hạn: ban đầu là sự xuất hiện
của những vết nứt nhỏ tại giữa nhịp, sau đó xuất hiện những vết
nứt phía moment âm tại bề mặt trên của gối tựa ở giữa.


III. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA DẦM CAO
LIÊN TỤC TRONG QUÁ TRÌNH CHỊU LỰC (tt)
Khi tải trọng tác dụng đạt 50% tải trọng tới hạn: vết nứt quan
trọng đầu tiên xuất hiện tạo thành 1 đường chéo đi từ điểm tác
dụng lực đi đến gối tựa, những vết nứt này có khuynh hướng tạo
ra những thanh dàn, đây cũng chính là kiểu ứng xử.


III. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA DẦM CAO
LIÊN TỤC TRONG QUÁ TRÌNH CHỊU LỰC (tt)
Khi tải trọng tác dụng đạt 50% của tải trọng tới hạn: các vết nứt
đường chéo này mở rộng, kèm theo đó là sự phát triển nhanh các
vết nứt tại giữa nhịp làm cho cốt thép bắt đầu chảy dẻo

III. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA DẦM CAO
LIÊN TỤC TRONG QUÁ TRÌNH CHỊU LỰC (tt)
Khi so sánh ứng xử của dầm cao liên tục và dầm mỏng liên tục
(continuous shallow beams) ta thấy có sự khác biệt như sau.
Trong dầm mỏng liên tục, lực cắt được truyền đi tạo thành 1 vùng
hình quạt, phía dưới điểm đặt lực và phía trên gối tựa. Còn ở dầm
cao liên tục, bằng một cách nào đó lực đã được truyền trực tiếp từ
điểm đặt lực đến gối tựa thông qua các thanh dàn chịu nén.


III. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA DẦM CAO
LIÊN TỤC TRONG QUÁ TRÌNH CHỊU LỰC (tt)
Hệ quả của việc xem
dầm cao liên tục ứng xử
như một hệ dàn là các
thanh thép chịu uốn
chính sẽ mang lực kéo
trong suốt chiều dài của
nó và phải tạo ra các
điểm neo tại các nút dàn


IV. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÀN ẢO CHO
DẦM CAO LIÊN TỤC
Đến lúc này, thì ta xem như dầm cao liên tục ứng xử như 1 dàn
ảo. Ta bắt đầu đi xây dựng một dàn ảo gồm các thanh chống và
thanh giằng nối với nhau tại các nút.
Một vài mô hình dàn ảo có thể được phát triển, các mô hình này
được vẽ ra và thể hiện như trong hình 6. Câu hỏi được đặt ra để

thảo luận tại đây là làm sao chọn được mô hình tối ưu.


IV. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÀN ẢO CHO
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)


IV. XÂY DỰNG MÔ HÌNH DÀN ẢO CHO
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
Thông thường mô hình tối ưu là mô hình có các tải trọng theo đường truyền
với độ lớn nhỏ nhất và biến dạng ít nhất. Vì các thanh giằng có thể biến
dạng lớn hơn các thanh chống bê tông, một mô hình có số lượng các thanh
giằng ít nhất và chiều dài ít nhất có vẻ là mô hình tốt nhất. Schlaich và cộng
sự đề xuất biểu thức đơn giản sau để thực hiện nhận xét ở trên:
∑Filiεmi=minimum,Fi: lực trong các thanh chống hoặc giằng,li: chiều dài của
thanh thứ i, εmi: biến dạng dài của thanh thứ i. Bên cạnh đó ACI 318 cũng
đề nghị góc hợp bởi 2 thanh dàn bất kỳ tại một nút thì không nhỏ hơn 250
Dựa vào các yêu cầu đó thì mô hình dàn ảo hình 5c sẽ được lựa chọn làm
mô hình tính cho dầm cao liên tục.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC
A. DỮ KIỆN VỀ LỰC VÀ VẬT LIỆU:
Lực tác dụng, chiều dài nhịp và kích thước dầm cao liên tục cho việc phân
tích và tính toán được thể hiện như trên hình, f’c= 24 Mpa, fy = 415 Mpa


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)

A. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG CÁC THANH DÀN:

B

A

C

E

D


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
A. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG CÁC THANH DÀN (tt):

Để tận dụng hoàn toàn khả năng chịu lực của dầm, điều bắt buộc là các nút
A, E, D nằm càng gần mặt dưới dầm càng tốt. Tương tự như vậy, các nút B,
C nằm càng gần mặt trên của dầm càng tốt.
Khi đó, ta giả định các trục của các thanh giằng BC, AE và DE nằm cách mặt
trên và mặt dưới dầm một khoảng 75 mm tương ứng. Từ đó, chiều rộng khả
dụng của các thanh giằng BC, AE, DE là 75 x2 = 150 mm. Với chiều rộng
này, ta có thể bố trí ít nhất 2 lớp cốt thép giằng mà vẫn đảm bảo chiều dày
lớp bê-tông bảo vệ. Bề rộng giả định này của các thanh giằng sẽ được kiểm
tra đầy đủ tương ứng với nội lực tính toán trong các thanh giằng và ứng suất
cho phép trong bê-tông tại các nút mà các thành giằng neo tại đó.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ

DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
B. THIẾT KẾ TẤM ĐỠ CHỊU TẢI:
Các tấm đỡ được dùng để mang các tải trọng tập trung và làm các gối đỡ dầm.
Các phản lực gối tựa đã được xác định giá trị là 623 và 873 kN tại các gối biên
và 2004 kN tại gối giữa.
Kích thước các tấm đỡ được xác định sau.
Các tấm đỡ chịu tác dụng của tải tập trung được đặt tựa trên nút C-C-T của mô
hình chống và giằng. Ứng suất tác dụng bởi các tấm đỡ trên bề mặt cấu kiện
gần nút nên nhỏ hơn ứng suất cho phép trong nút.
Tương tự, các tấm đỡ tại các gối đặt dưới các nút C-C-T của mô hình chống và
giằng, và ứng suất của tấm đỡ trên bề mặt nút phải nhỏ hơn ứng suất cho phép
trong các nút.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
B. THIẾT KẾ TẤM ĐỠ CHỊU TẢI (tt):
Giả định kích thước các gối đỡ là 600 x 500 mm.
Từ các phản lực gối tựa lớn nhất tại gối giữa, ta xác định kích thước tấm đỡ
cho gối này và nếu để đảm bảo an toàn ta dùng kích thước tấm đỡ này cho các
gối tại biên
Do đó, ứng suất tại gối đỡ giữa là: 2004×103/(500×600) = 6.68 Mpa.
Theo quy định tại khoản A.5.2 eq. (A-8) of [3] ứn suất hiệu quả chịu nén của
nút C-C-T là = fcu = 0,85×βn×f’c . Và theo khoản A.5.2.3 of [3], khi nút C-C-T
có hơn 2 thanh giằng neo trở lên thì βn = 0.60.
Do đó, fcu = 0,85 × 0,60 × 24 = 12,24 Mpa.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)

B. THIẾT KẾ TẤM ĐỠ CHỊU TẢI (tt):
Ứng suất cho phép tại các tấm đỡ = Φfcu , ở đây = Φ là hệ số giảm ứng suất
cho mô hình chống – giằng, và theo khoản 9.3.2.6 of [3], = 0,75.
Do đó, ứng suất cho phép tại các tấm đỡ là = Φfcu = 0,75 × 12,24 = 9,18 > 6.68
MPa, ok.
Do đó, kích thước tấm đỡ đã chọn là đủ KNCL
Ta sử dụng tấm đỡ tải có kích thước 600×500 mm cho tất cả các gối và các
điểm đặt tải.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
C. THIẾT KẾ THANH GIẰNG:
Khả năng chịu lực của thang Giằng có sẵn trong thép cốt và bê tông giả định là
không được tính toán để chịu kéo
Diện tích cốt thép cần thiết của thanh giằng được tính theo phương trình

Với Ast là diện tích cốt thép thanh giằng
φ là hệ số giảm cường độ của thép kéo lấy bằng 0.75
φψ là cường độ của thép kéo
Lấy thép trong thanh giằng BC là 4 φ16 có As = 804> 640 mm2
Lấy thép trong thanh giằng AE là 9 φ16 có As = 1809> 1607.7 mm2
Lấy thép trong thanh giằng DE là 12 φ16 có As = 2412>2250.28 mm2


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
C. THIẾT KẾ THANH GIẰNG (tt):
Để đảm bảo sự liên tục của cốt thép phía dưới thanh giằng trong điểm E, cốt
thép của thanh AE đổi lại 12φ16

Theo khoản11.9.5 [3] thì diện tích cốt thép chịu kéo nhỏ nhất của thanh giằng
yêu cầu để ngăn ngừa khả năng phá hủy đột xuất dưới tác dụng của momen
uốn :
Ta thấy cốt thép trong thang giằng BC và AE đều nhỏ hơn cốt thép yêu cầu
nên đề nghị chọn cốt thép thanh giằng BC và AE là 12φ16 có As = 2412 >
2226.5 mm2.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
D. KIỂM TRA VÙNG NÚT VÀ NEO:
Vùng nút tại các điểm A,B,C,D và E. Kích thước của vùng nút được xem như
ứng suất tác dụng và bề mặt của vùng nút trong giới hạn cho phép. Vì cốt thép
trong dầm cao liên tục chạy dọc theo toàn bộ chiều dài dầm như trong hình 4,
độ neo thích hợp của thanh thép được thể hiện trong mỗi thanh thép. Việc
kiểm tra độ dài neo thanh thép trong cùng nút rất quan trọng.
Điểm A và điểm D là CCT( nén-nén-kéo). Nếu có 1 lực nào trong nút là lực
kéo thì bề rộng nhỏ nhất của mặt tiếp xúc nút được tính toán bằng bề rộng giả
thiết của tấm đệm chịu lực neo vào điểm cuối thanh giằng với giả thiết là gây
ra áp lực tương tự ở phía mặt sau của nút. Bề rộng của tấm đệm giả thiết bằng
bề rộng cần thiết của của thanh giằng neo vào nút.


V. VÍ DỤ PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
DẦM CAO LIÊN TỤC (tt)
D. KIỂM TRA VÙNG NÚT VÀ NEO (tt):
Theo khoản A.5.2 thì ứng suất nén hữu hiệu tại mặt nút = fcu = 0.85bnf’c
Giá trị thông số bn thiết lập trong khoảnA.5.2.1, A.5.2.2 và A.5.2.3 of [3].
Với fcu = 0.85bnf’c = 0.85*0.8*24=16.32 Mpa
Ứng suất của tấm đệm bằng φfcu với φ là hệ số giảm cường độ = 0.75

φfcu = 0.75*16.32=12.24 Mpa
Bề rộng cần thiết của thang giằng AE neo vào nút A = 81.76
Mà bề rộng của giằng = 75*2=150>81.76
Bề rộng cần thiết của thang giằng DE neo vào nút A = 114.44
Mà bề rộng của giằng = 75*2=150>114.44