THIẾT KẾ KẾT CẤU LIÊN HỢP BTCT và THÉP TỔ HỢP( THÉP TIỀN CHẾ)

KẾT CẤU LIÊN HỢP
THÉP – BÊ TÔNG

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ
KẾT CẤU LIÊN HỢP
THÉP – BÊ TÔNG

1


NỘI DUNG


TỔNG QUAN



CÁC KHÍA CẠNH SỬ DỤNG KẾT CẤU LIÊN HỢP



PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG



PHẦN TỬ KẾT CẤU



CÔNG TRÌNH

TỔNG QUAN

2


Hai loại vật liệu hỗ trợ lẫn nhau:


Bê tông chịu nén và thép chịu kéo



Bê tông bọc lõi thép



Bê tông nhồi thép ống



Thép giúp tăng độ dẻo của kết cấu



chống ăn mòn và chịu nhiệt


tăng độ ổn định của kết cấu

Ưu điểm
điểm::
 Kiến

trúc

 Kinh

tế

 Chức
 Độ

năng

linh hoạt

 Lắp

ráp

3


ƯU ĐIỂM
 Kiến

trúc



Nhịp dầm dài hơn



Sàn mỏng hơn



Cột mảnh hơn



Linh hoạt hơn trong thiết kế

8

 Kinh


tế

Giảm chiều cao kết cấu




tiết kiệm diện tích bao che

Nhịp dài hơn với cùng 1 chiều cao

 không

gian rộng hơn



Tăng số tầng với cùng chiều cao tòa nhà



Thời gian lắp ráp nhanh hơn


tiết kiệm chi phí
phí,, hoàn thành sớm đưa công

trình vào sử dụng

4


 Chức


năng

Phòng cháy bằng vật liệu bê tông bảo vệ lõi thép

 Độ

linh hoạt

Khả năng thích nghi của kết cấu


Điều chỉnh trong quá trình sử dụng công trình



Hiệu chỉnh không ảnh hưởng thành phần khác



Không gian của các thiết bị: trên trần
trần,, trong sàn giả,
giả, …

 Lắp

ráp



Sàn công tác



Cốp pha cố định



Cốt thép chịu mômen dương, chống co ngót BT



Thi công nhanh chóng và tiện lợi



Đảm bảo chất lượng sản phẩm

PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG
Phương pháp xây dựng truyền thống


Kết cấu Bê tông



Kết cấu Thép

+ kích thước, hình dạng tự
do

+ tỷ số cường độ/trọng lượng
cao

+ dễ khống chế

+ chế tạo sẵn

+ chống nhiệt

+ độ chính xác cao

- cốp pha tạm thời

- chịu nhiệt kém

- nhạy với lực kéo

- kỹ năng cao

5


Kết cấu liên hợp thép - BT (Composite)
Kết hợp 2 phương pháp truyền thống



phương pháp

kinh tế
+ khả năng chịu lực cao hơn
+ độ cứng cao hơn
+ phân phối dẻo

So sánh các phương pháp

Dầm liên hợp
Tiết diện thép

Dầm thép không có liên kết chịu cắt

IPE 400

IPE 550

HE 360 B

560

710

520

Tải trọng

100%

100%

100%

Trọng lương thép

100%

159%

214%

Tổng chiều cao

100%

127%

93%

Độ cứng

100%

72%

46%

Chiều cao (mm)

Liên hợp

Bê tông cốt thép

Cột

Kích thước (cm)

70/70

80/120

160/40

160/120

Dầm

Kích thước (cm)

6


PHẦN TỬ KẾT CẤU

composite slab

composite column

composite beam
floor = beam + slab

PHẦN TỬ KẾT CẤU

Citibank Duisburg,
Germany

7

Sàn liên hợp


Sàn bê tông cốt thép

in-situ concrete on shuttering partially prefabricated slabs



Sàn bê tông ứng suất trước



Tấm tôn thép

fully prefabricated slabs

Liên kết giữa tấm thép và bê tông

Ma sát

Cơ học

Neo đầu sàn

8


Dầm liên hợp



Các loại neo chịu cắt

9


Cột liên hợp


Các loại cột liên hợp

Nút – Liên kết


Truyền lực cắt thẳng đứng giữa dầm và cột



Độ cứng

bracket for the lower flange
reinforcement

M



Độ bền chống uốn



Khả năng xoay
weld seam
moment resistance (strength)

removed after concreting

contact piece
bracket with shear connectors

shot-fired nails



M

initial stiffness

rotation
capacity



10


CÔNG TRÌNH
Diamond Plaza

21 tầng + 2 tầng hầm

Millennium Tower (Vienna - Austria)


55 tầng



Tổng chiều cao: 202 m



Tổng diện tích sàn:
38000 m2



Thời gian thi công:
8 tháng



Hoàn thành: 1999



Tốc độ tối đa: 2 ÷ 2.5
tầng/tuần

11


Millennium Tower (Vienna - Austria)
42,342,3
m m

Concrete slab
Concrete core

Composite Slim floor beams
Composite frame
Composite columns

Citibank Duisburg (Duisburg - Germany)





15 tầng
Tổng chiều cao: 72 m
Tổng diện tích sàn:14500 m2

12


Parking deck “DEZ” (Innsbruck - Austria)





4 tầng
Kích thước sàn: 60 x 30 m
Nhịp dài nhất 10.58 m với sàn mỏng 26 cm (= l/40)

Parking deck “DEZ” (Innsbruck - Austria)

Lắp ráp sàn và cột liên hợp

13


CÔNG TRÌNH HOÀN THIỆN

KHUNG NHÀ

14


TẤM SÀN THÉP

KHUNG LẮP TẤM SÀN THÉP

15


LẮP ĐẶT TẤM SÀN THÉP

HOÀN TẤT LẮP ĐẶT TẤM SÀN THÉP

16


SÀN NHÌN TỪ BÊN DƯỚI

LẮP ĐẶT CỐT THÉP SÀN

17


ĐỔ BÊ TÔNG

ĐƯA VÀO SỬ DỤNG

18


Chương 2
VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO
KẾT CẤU LIÊN HỢP

NỘI DUNG


BÊ TÔNG



CỐT THÉP



PHÂN TÍCH KẾT CẤU



TRẠNG THÁI GIỚI HẠN TỚI HẠN



TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG



NÚT LIÊN HỢP



SÀN LIÊN HỢP

19


BÊ TÔNG
EC2 & EC4
Bê tông thông thường:


Bê tông nặng:

1800 <  ≤ 2500 kg/m3



Bê tông nhẹ:

1600 <  ≤ 1800 kg/m3



Cường độ đặc trưng: C20/25 ÷ C50/60

Các đặc trưng cơ học của BT theo EC4
Lớp độ bền

C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60

fck (N/mm2)

20

25

30

35

40

45

50

fctm (N/mm2)

2,2

2,6

2,9

3,2

3,5

3,8

4,1

fcm (N/mm2)

28

33

38

43

48

53

58

fctk,0,05 (N/mm2)

1,5

1,8

2,0

2,2

2,5

2,7

2,9

Ecm (kN/mm2)

29

30,5

32

33,5

35

36

37

20


Cường độ chịu nén đặc trưng của BT



f ck t   f cm t   8MPa  với 3 < t < 28 ngày
f ck t   f ck

với t ≥ 28 ngày

f cm t    cc t  f cm
 
28  
 cc t   exps 1 

t
 
 


s = 0,2 ÷ 0,38
tùy thuộc loại ximăng

Cường độ chịu kéo khi uốn của BT

f ctm, fl  max1,6  h / 1000 f ctm ; f ctm 
với h - chiều cao cấu kiện
kiện,, mm


Cường độ chịu kéo theo thời gian của BT
 = 1 với t < 28 ngày



f ctm t    cc t  f ctm

 = 2/3 với t ≥ 28 ngày



Cường độ tính toán chịu nén của BT

f cd   cc f ck /  c



Cường độ tính toán chịu kéo của BT

f ctd   ct f ctk ,0,05 /  c

fctk,0,05 - giá trị dưới của sức bền đặc trưng khi kéo
cc, ct - hệ số kể những tác động lâu dài và các tác động bất
lợi của tải trọng tác dụng, = 1
Hệ số 
Bê tông, c

Thép thanh và
thép ứng suất trước, S

Cơ bản

1,5

1,15

Đặc biệt (trừ động đất)

1,3

1,0

Tổ hợp tải trọng

21


Ecm t  f cm t / f cm



Mô đun đàn hồi riêng của BT



Mô đun đàn hồi của tiết diện liên hợp thép - BT



Hệ số tương đương thép - BT

n


0 ,3

Ecm

Ea
Ecm

Kể đến hiện tượng mỏi của tải trọng dài hạn, Ecm  Ecm/3

n '  3n


Đơn giản hóa trong phân tích:

n ''  2 n

TCXDVN 356:2005


BT nặng: 2200 <  ≤ 2500 kg/m3



BT hạt nhỏ:



BT nhẹ, cấu trúc đặc và rỗng



Chỉ tiêu chất lượng của BT

 > 1800 kg/m3



Cấp độ bền chịu nén B



Cấp độ bền chịu kéo dọc trục Bt



Mác theo khả năng chống thấm W



Mác theo khối lượng thể tích trung bình D



Mác theo khả năng tự gây ứng suất Sp

22




Đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán của BT



Cường độ tiêu chuẩn



•

Nén dọc trục
trục::

Rbn

•

Kéo dọc trục
trục::

Rbtn

Cường độ tính toán
•

Trạng thái giới hạn I:

Rb, Rbt

•

Trạng thái giới hạn II
II::

Rb,ser, Rbt,ser

Cường độ tính toán = Cường độ tiêu chuẩn / hệ số độ tin cậy

Hệ số độ tin cậy khi nén bc và khi kéo bt
Trạng thái giới hạn
Thứ nhất

Loại BT
bc

Thứ hai

bt tương ứng với cấp
độ bền của BT
Chịu nén

Chịu kéo

bc , bt

BT nặng, BT hạt
nhỏ, BT tự ứng
suất, BT nhẹ và BT
rỗng

1,3

1,5

1,3

1,0

BT tổ ong

1,5

2,3

-

1,0

23


Cường độ tiêu chuẩn của BT Rbn, Rbtn và cường độ tính toán
của BT khi tính theo TTGH II Rb,ser, Rbt,ser, MPa

Cường độ tiêu chuẩn của BT Rbn, Rbtn và cường độ tính
toán của BT khi tính theo TTGH II Rb,ser, Rbt,ser, MPa

24


Cường độ tính toán của BT Rb, Rbt khi tính theo TTGH I, MPa

Cường độ tính toán của BT Rb, Rbt khi tính theo TTGH I, MPa

25