So sánh khả năng ổn định tổng thể của cột thép và cột liên hợp thép bê tông theo ec3 và ec4

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI MINH ĐẠO

SO SÁNH KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA
CỘT THÉP VÀ CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG
THEO EC3 VÀ EC4

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÙI MINH ĐẠO

SO SÁNH KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA
CỘT THÉP VÀ CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG
THEO EC3 VÀ EC4

Chuyên ngành
Mã số

: Xây dựng Cơng trình DD&CN
: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. PHẠM VĂN HỘI

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài: “So sánh khả năng ổn định tổng thể của cột thép và cột
liên hợp thép bê tông theo EC3 và EC4” là của riêng tôi, do tôi trực tiếp làm dƣới sự
hƣớng dẫn của thầy giáo GS.TS. Phạm Văn Hội.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực, không sao chép, trùng lặp
với các luận văn đã đƣợc bảo vệ.

Tác giả

Bùi Minh Đạo


TÓM TẮT LUẬN VĂN
SO SÁNH KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA CỘT THÉP VÀ
CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG THEO EC3 VÀ EC4

Học viên: Bùi Minh Đạo
Chuyên ngành: Xây dựng Cơng trình DD&CN
Mã số: 110160030 Khóa: K32 Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép bê tông đang là xu hƣớng phát triển
trong xây dựng hiện nay vì có nhiều ƣu điểm hơn các loại kết cấu khác, trong điều kiện Việt

Nam chƣa ban hành tiêu chuẩn thiết kế riêng về kết cấu liên hợp thép bê tơng thì việc tính
tốn đều dựa trên tiêu chuẩn nƣớc ngồi, trong luận văn tác giả tính tốn dựa trên tiêu chuẩn
EURO CODE 3 và EURO CODE 4 là hai tiêu chuẩn thiết kế về kết cấu thép và kết cấu liên
hợp thép bê tông. Tuy nhiên kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép bê tông là hai loại kết cấu
khác nhau về vật liệu, để so sánh hai kết cấu này thì ta phải đƣa về cùng một loại vật liệu dựa
trên Mô đun dàn hồi của chúng. Từ đó tính tốn so sánh nhằm lựa chọn phƣơng án toán ƣu về
phƣơng diện kinh tế và khả năng chịu lực dựa trên khả năng ổn định tổng thể. Tác giả đã trình
bày cơ sở lý thuyết, trình tự tính tốn và kết quả đạt đƣợc sau đó đƣa ra các hƣớng phát triển
tiếp theo
Từ khóa – So sánh cột thép và cột liên hợp theo tiêu chuẩn Châu Âu; Khả năng ổn
định tổng thể của cột thép theo EC3;

COMPATIBILITY OF TOTAL STABILITY OF STEEL AND
CONCENTRATE STEEL JOINTS BY EC3 AND EC4
Abstract – Steel structure and reinfoced concrete structure is a trend in construction
today because if has move advantages than other types of construction in the condition that
Vietnam has not issued the standard design of composite steel composite structure the
calculation is based on foreign standards in the author's treatise calculated based on EC3 and
EC4 are two criteria standard design of steel structure and composite stell structure. However
the stell structure and composite concrete structure are two different types of materials, to
compare these two structures form that caculation to compare the choise of mathe matical
advantage in ferms of economic and bearing capacity.
The author presents the theoretical foundations, compatation sequences and the results
obtained an then present the following development directions.
Key words – Comparing steel columns and steel standard columns according to European standard - The
overall stability of steel cotinous according to EC3 standard EC4


MỤC LỤC
Trang phụ bìa

Lời cam đoan
Tóm tắt luận văn
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 1
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................... 2
5. Bố cục luận văn .................................................................................................. 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP, KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP
BÊ TÔNG VÀ ỔN ĐỊNH KẾT CẤU .......................................................................... 3
1.1. Tổng quan về kết cấu thép ....................................................................................... 3
1.1.1. Khái niệm...................................................................................................... 3
1.1.2. Ƣu nhƣợc điểm ............................................................................................. 3
1.1.2.1. Ưu điểm ..................................................................................................... 3
1.1.2.2. Nhược điểm ................................................................................................ 4
1.1.3. Phạm vi ứng dụng ......................................................................................... 4
1.1.4. Vật liệu và phôi chế tạo ............................................................................... 6
1.1.4.1. Phân loại thép xây dựng ............................................................................ 6
1.1.4.2. Cấu trúc và thành phần hóa học của thép ................................................. 8
1.2. Tổng quan về kết cấu liên hợp thép bê tông ............................................................ 9
1.2.1. Khái niệm...................................................................................................... 9
1.2.2. Ƣu nhƣợc điểm ........................................................................................... 11
1.2.2.1. Ưu điểm ................................................................................................... 11
1.2.2.2. Nhược điểm .............................................................................................. 13
1.2.3. So sánh kết cấu liên hợp thép bê tông với các loai kết cấu khác................ 13
1.3. Khái niệm về ổn định kết cấu ................................................................................ 15
1.3.1. Khái niệm chung ......................................................................................... 15

1.3.2. Các dạng mất ổn định ................................................................................. 15
1.3.2.1. Hiện tượng mất ổn định vị trí .................................................................. 16
1.3.2.2. Hiện tượng mất ổn định về dạng cân bằng trong trạng thái biến dạng .. 16


1.3.3. Các tiêu chí về sự cân bằng ổn định ........................................................... 16
1.3.3.1. Tiêu chí dưới dạng tĩnh học ..................................................................... 16
1.3.3.2. Tiêu chí dưới dạng năng lượng ............................................................... 17
1.3.3.3. Tiêu chí dưới dạng động lực học ............................................................. 17
1.3.4. Các phƣơng pháp nghiên cứu ổn định ........................................................ 17
1.3.4.1. Các phương pháp tĩnh học ...................................................................... 17
1.3.4.2. Các phương pháp năng lượng ................................................................. 18
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ............................................................................................. 18
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TỐN CẤU KIỆN CỘT THÉP VÀ CỘT LIÊN HỢP
THÉP BÊ TÔNG THEO EC3 VÀ EC4 .................................................................... 19
2.1. Khái quát về tiêu chuẩn eurocodes ........................................................................ 19
2.2. Tính tốn cột thép chịu nén đúng tâm và lệch tâm theo EC3 ................................ 24
2.2.1. Phân lớp tiết diện ........................................................................................ 24
2.2.2. Tính tốn độ bền ......................................................................................... 27
2.2.2.1. Những quy định chung ............................................................................. 27
2.2.2.2. Đặc trưng của tiết diện ............................................................................ 27
2.2.2.3. Cấu kiện chịu nén .................................................................................... 28
2.2.2.4. Cấu kiện chịu mômen .............................................................................. 28
2.2.2.5. Cấu kiện chịu cắt ..................................................................................... 29
2.2.2.6. Cấu kiện nén uốn ..................................................................................... 29
2.2.3. Tính tốn ổn định của cấu kiện theo EN 1993-1-1:2005............................ 30
2.2.3.1. Cấu kiện tiết diện không đổi chịu nén ..................................................... 30
2.2.3.2. Cấu kiện tiết diện không đổi chịu uốn ..................................................... 33
2.2.3.3. Cấu kiện tiết diện không đổi chịu nén uốn .............................................. 39
2.3. Tính tốn cột liên hợp thép bê tơng chịu nén đúng tâm và lệch tâm theo EC4..... 41

2.3.1. Tính tốn cột LHTBT chịu nén đúng tâm .................................................. 41
2.3.1.1. Sức kháng của cột LHTBT chịu nén đúng tâm ........................................ 41
2.3.1.2. Tính toán cột LHTBT theo điều kiện ổn định .......................................... 43
2.3.2. Tính tốn cột LHTBT chịu nén lệch tâm (nén - uốn) ................................. 46
2.3.2.1. Sức kháng của cột LHTBT chịu nén và chịu uốn theo một phương ........ 46
2.3.2.2. Vị trí trục trung hòa của một số dạng tiết diện ....................................... 47
2.3.2.3. Ảnh hưởng của hiệu ứng bậc hai ............................................................. 50
2.3.2.4. Ảnh hưởng của lực cắt ............................................................................. 51
2.3.2.5. Tính tốn cột LHTBT chịu nén và chịu uốn theo một phương ................ 52
2.3.2.6. Sức kháng của cột LHTBT chịu nén và chịu uốn theo hai phương ......... 53
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ............................................................................................. 55


CHƢƠNG 3. VÍ DỤ TÍNH TỐN ............................................................................ 56
3.1. Chọn kích thƣơc hình học cho tiết diện cột thép và cột liên hợp thép bê tông ..... 56
3.1.1. Chọn tiết diện cột thép ................................................................................ 56
3.1.2. Chọn tiết diện cột liên hợp thép bê tông ..................................................... 56
3.1.3. Quy đổi tiết diện ......................................................................................... 58
3.2. Ví dụ 1 so sánh khả năng chịu nén đúng tâm của cột thép và cột liên hợp thép bê
tông .............................................................................................................................. 58
3.2.1. Cột thép ....................................................................................................... 58
3.2.2. Cột liên hợp ................................................................................................ 60
3.2.3. Lập biểu đồ so sánh .................................................................................... 64
3.3. Ví dụ 2 so sánh khả năng chịu nén lệch tâm của cột thép và cột liên hợp thép bê
tông theo phƣơng trục chính ......................................................................................... 65
3.3.1. Cột thép ....................................................................................................... 65
3.3.2. Cột liên hợp ................................................................................................ 66
3.3.3. Lập biểu đồ so sánh .................................................................................... 70
3.4. So sánh về kinh tế .................................................................................................. 71
3.4.1. Dự toán chi phí thi cơng cột thép ................................................................ 72

3.4.2. Dự tốn chi phí thi cơng cột liên hợp ......................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 76
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Các ký hiệu chính
- Diện tích tiết diện nguyên C -

A

Hệ số - với giá trị cố định E

-

Môđun

đàn hồi
F

- Lực tác dụng

G

- Mơ đun trƣợt

I

- Mơmen qn tính

K

- Hệ số độ cứng

L

- Chiều dài

M

- Mơmen uốn

MRd

- Giá trị tính tốn của momen bền của tiết diện khi uốn

Msd

- Giá trị tính toán của momen ngoại lực

N

- Lực dọc

Q

- Hoạt tải

VRd

- Sức bền chịu cắt tính tốn của tiết diện

Sd

- Nội lực tính tốn do tải trọng gây ra

V

- Lực cắt

W

- Mơmen kháng uốn

e

- Độ lệch tâm

f

- Cƣờng độ của vật liệu

fck

- Cƣờng độ đặc trƣng khi nén của bê tông

fsk

- Giới hạn đàn hồi đặc trƣng khi kéo của thép thanh

fy

- Giá trị tiêu chuẩn của giới hạn đàn hồi khi kéo của thép kết cấu

h

- Chiều cao

i

- Bán kính quán tính

t

- Chiều dày


- Hệ số an toàn
- Độ võng, tỷ lệ lƣợng thép
- Biến dạng, hệ số
- Độ mảnh
- Tỷ số giữa các mô men
- Khối lƣợng riêng, hàm lƣợng cốt thép, %
- Ứng suất pháp
- Ứng suất tiếp
Φ

- đƣờng kính cốt thép thanh
- Hệ số uốn dọc

Các ký hiệu dƣới đi kèm theo

a

- Lõi thép hình

c

- Bê tơng

s

- Cốt thép thanh

cr

- Tới hạn

f

- Bản cánh

w

- Bản bụng

pl

- Dẻo

y

- Trục khỏe của tiết diện ngang

z

- Trục yếu của tiết diện ngang

Chữ viết tắt
LHTBT:

- Liên hợp thép bê tông

EC3:

- Eurocode 3

EC4:

- Eurocode 4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. So sánh kích thƣớc của dầm liên hợp với dầm không liên hợp khi khả
năng chịu lực nhƣ nhau (EUROCODE) ....................................................................14
Bảng 1.2. So sánh kích thƣớc của dầm và cột liên hợp với dầm và cột bê tông cốt
thép thƣờng khi khả năng chịu lực nhƣ nhau (EUROCODE) ..................................14
Bảng 1.3. So sánh trọng lƣợng thép và giá thành tổng thể cho khung nhà năm tầng
một nhịp.....................................................................................................................15
Bảng 1.4. So sánh trọng lƣợng thép và giá thành tổng thể cho khung nhà sáu tầng

ba nhịp .......................................................................................................................15
Bảng 1.5. So sánh trọng lƣợng thép dầm sàn ...........................................................15
Bảng 2.1. Tỷ số bề rộng trên bề dày lớn nhất của bộ phận chịu nén ........................25
Bảng 2.2. Tỷ số bề rộng trên bề dày lớn nhất của bộ phận chịu nén ........................26
Bảng 2.3. Hệ số khơng hồn chỉnh đối với các dạng đƣờng cong ............................31
Bảng 2.4. Chọn đƣờng cong oằn cho tiết diện ..........................................................32
Bảng 2.5. Hệ số khơng hồn chỉnh đối với các dạng đƣờng cong oằn bên kèm xoắn
...................................................................................................................................35
Bảng 2.6a. Giới thiệu về các loại đƣờng cong oằn ...................................................35
Bảng 2.6. Giá trị các hệ số C1, C2 và C3 .................................................................37
Bảng 2.7. Gới thiệu về các loại đƣờng cong oằn ......................................................38
Bảng 2.8. Hệ số điều chỉnh kc...................................................................................39
Bảng 2.9. Giá trị NRk = fy Ai, Mi,Rk = fi Wi và ΔWi,Ed ..............................................40
Bảng 2.10. Hệ số tƣơng tác kij cho cấu kiện không chịu biến dạng xoắn ................40
Bảng 2.11. Hệ số tƣơng tác kij cho cấu kiện chịu biến dạng xoắn ...........................40
Bảng 2.12. Hệ số khuyết tậc đối với các đƣờng cong uốn dọc .................................44
Bảng 2.13. Các loại tiết diện cột và đƣờng cong uốn dọc tƣơng ứng .......................45
Bảng 3.1. Bảng dự toán chi phí thi cơng cột thép .....................................................71
Bảng 3.2. Bảng dự tốn chi phí thi cơng cột thép .....................................................72


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Dự án tái định cƣ Phƣờng 11 - Quận 6 - Thành phố HCM ........................6
Hình 1.2. Các dạng kết cấu liên hợp thép – bê tơng ...................................................9
Hình 1.3. Tịa nhà Diamond Plaza, TP HCM ...........................................................10
Hình 1.4. Dự án toà nhà hoạt động đa năng 169 Nguyễn Ngọc Vũ .........................11
Hình 2.1. Bản bụng tính tốn loại 2 ..........................................................................27



Hình 2.2. Giá trị hệ số giảm
đối với hệ số độ mảnh tƣơng đƣơng  ................32
Hình 2.3. Hiện tƣợng kiềm chế bê tơng ....................................................................42
Hình 2.4. Đƣờng cong tƣơng tác M-N ......................................................................46
Hình 2.5. Sự phân bố ứng suất tƣơng ứng đƣờng cong tƣơng tác ............................46
Hình 2.6. Sự phân bố mơ men dọc theo trục cột .......................................................51
Hình 2.7. Phƣơng pháp tính toán cột liên hợp chịu nén và chịu uốn theo một phƣơng
...................................................................................................................................52
Hình 2.8. Cách xác định χn .......................................................................................53
Hình 3.1. Tiết diện cột thép .......................................................................................56
Hình 3.2. Tiết diện cột liên hợp thép bê tơng............................................................57
Hình 3.3. Biểu đồ so sánh khả năng chịu nén đúng tâm theo phƣơng yy .................64
Hình 3.4. Biểu đồ so sánh khả năng chịu nén đúng tâm theo phƣơng zz .................64
Hình 3.5. Đƣờng cong tƣơng tác M-N theo phƣơng trục chính yy ..........................69
Hình 3.6. Biểu đồ so sánh khả năng chịu nén lệch tâm ............................................70


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nhu cầu xây dựng nhà cao tầng, nhà siêu cao tầng cũng nhƣ nhà có
khung nhịp lớn đã và đang phát triển mạnh để phần nào đáp ứng đƣợc nhu cầu phát triển cơ
sở vật chất của đất nƣớc, đặc biệt ở các khu đô thị lớn nhƣ Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh và Đà
Nẵng thì vấn đề này càng thể hiện rõ hơn.
Khi cơng trình sử dụng các giải pháp kết cấu bê tơng cốt thép thơng thƣờng thì
có thể địi hỏi kích thƣớc các cấu kiện rất lớn, nặng, dẫn đến tốn kém, khó khăn trong
thi cơng, giảm khơng gian sử dụng và giảm tính thẩm mỹ. Để khắc phục các nhƣợc
điểm kể trên, giải pháp kết cấu thép và kết cấu thép liên hợp thép bê tông đã đƣợc đƣa
vào vận dụng rộng rãi ở nƣớc ta cung nhƣ trên tồn thế giới.

Mục đích của giải pháp này là tận dụng các ƣu điểm riêng về đặc trƣng cơ lý giữa
vật liệu thép và bê tông để tạo ra kết cấu thép và kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực và
độ tin cậy cao, đồng thời tăng cƣờng khả năng chống cháy.
Qui chuẩn Việt Nam cho phép áp dụng 7 Tiêu chuẩn thiết kế của nƣớc ngồi để
thiết kế các cơng trình xây dựng tại Việt Nam, trong đó có Tiêu chuẩn Eurocode. Ngồi
ra rất nhiều cơng ty nƣớc ngồi sử dụng Tiêu Chuẩn Mỹ, Úc, Nhật, Eurocode... để thiết
kế các cơng trình của họ tại Việt Nam. Trƣớc tình hình trên việc tìm hiểu các Tiêu chuẩn
trong đó có tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép và kết cấu thép liên hợp theo tiêu chuẩn
Eurocode là điều cần thiết.
Trong điều kiện Việt Nam chƣa có tiêu chuẩn thiết kế riêng về kết cấu liên hợp
thép bê tơng thì đề tài: “So sánh khả năng ổn định tổng thể của cột thép và cột liên hợp
thép bê tông theo EC3 và EC4” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học thực tiển nhằm
tính tốn chọn ra phƣơng án tối ƣu.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Luận văn nghiên cứu tìm hiểu sự làm việc, cơ sở khoa học tính tốn và kiểm tra
ổn định tổng thể của cấu kiện cột thép và cột liên hợp thép bê tông, dƣới tác dụng của
lực nén đúng tâm và lực nén lệch tâm, áp dụng cụ thể trên cấu kiện cột với các thơng
số hình học và vật liệu khác nhau;
- Kết quả nghiên cứu s nhằm so sánh khả năng ổn định tổng thể của cấu kiện cột
thép và cột liên hợp thép bê tông, làm rõ sự làm việc khi chịu nén đúng tâm và nén
lệch tâm của cột, làm rõ và áp dụng phƣơng pháp tính tốn kiểm tra cột theo EC3 và
EC4;
- So sánh khả năng ổn định tổng thể của của cấu kiện cột thép và cột liên hợp thép
bêtông khi chịu nén đúng tâm và nén lệch tâm theo tiêu chí trọng lƣợng vật liệu nhỏ


2
nhất, chi phí gia cơng thấp nhất mà vẫn đảm bảo hiệu quả về mặt kết cấu. Từ đó, đề xuất
phƣơng án lựa chọn cấu kiện cột cho từng trƣờng hợp cụ thể.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Cấu kiện cột thép
- Cấu kiện cột liên hợp thép bêtông;
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Cấu kiện cột thép và cột liên hợp thép bêtơng có gối tựa trung gian
- Cấu kiện cột thép có tiết diện chữ I và cột liên hợp thép bêtơng có tiết diện chữ nhật.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Dựa trên cơ sở lý thuyết về kết cấu thép và kết cấu liên hợp thép bê tông, áp
dụng cho việc so sánh hai cấu kiện cột thép và cột thép liên hợp dƣới tác dụng của lực
nén đúng tâm và lệch tâm theo tiêu chuẩn EC3 và EC4;
- Áp dụng tính tốn minh họa bằng các ví dụ số từ đó tổng hợp so sánh phân tích
và đánh giá kết quả.
5. Bố cục luận văn
A. MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
5. Bố cục luận văn
Gồm mở đầu, nội dung chính và kết luận.Nội dung chính 3 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan về kết cấu thép, kết cấu liên hợp thép bê tông và ổn định
kết cấu
Chƣơng 2: Cơ sở tính tốn cấu kiện cột thép và cột liên hợp thép bê tông theo
tiêu chuẩn EC3 và EC4
Chƣơng 3: Ví dụ tính tốn


3
CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP, KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP
BÊ TÔNG VÀ ỔN ĐỊNH KẾT CẤU
1.1. Tổng quan về kết cấu thép
1.1.1. Khái niệm
Kết cấu thép là kết cấu chịu lực của các cơng trình xây dựng đƣợc thiết kế và cấu
tạo bởi thép. Đây là loại kết cấu đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt
là trong các cơng trình xây dựng có quy mơ lớn (Nhà thép tiền chế) bởi những đặc tính
hữu ích của thép.
Cùng với nhịp độ phát triển mạnh m của công nghiệp xây dựng ở nƣớc ta hiện
nay, việc xây dựng các cơng trình bằng thép đã và đang phát triển rộng rãi.Trong
tƣơng lai, kết cấu thép s là loại kết cấu chủ yếu trong xây dựng hiện đại.
Khác với kết cấu bê tông cốt thép truyền thống sử dụng cốt thép chịu kéo kết hợp
với bê tông chịu nén cấu tạo lên các cấu kiện chịu lực chính của cơng trình. Kết cấu
thép sử dụng hồn tồn thép làm kết cấu chịu lực. (cột thép, dầm thép hình) Tùy vào
từng dạng cơng trình, u cầu khơng gian, tải trọng... mà sử dụng những hệ kết cấu
phù hợp.
1.1.2. Ưu nhược điểm
1.1.2.1. Ưu điểm
Kết cấu thép có những ƣu điểm sau khiến nó đƣợc sử dụng rộng rãi trong các
cơng trình xây dựng
- Tính cơng nghiệp hóa cao do sự sản xuất vật liệu (cán thép) hoàn toàn nằm
trong các nhà máy luyện kim và sự chế tạo kết cấu thép đƣợc làm chủ yếu trong các
nhà máy chuyên ngành hoặc dùng những loại máy móc thiết bị chuyên dụng. Kết cấu
thép thích hợp nhất với điều kiện xây dựng cơng nghiệp hóa.
- Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp. Do trọng lƣợng nhẹ, độ cứng lớn nên
việc vận chuyển và lắp ráp kết cấu thép dễ dàng và nhanh chóng. Kết cấu thép dễ sửa
chữa, thay thế, tháo dỡ, di chuyển. Điều kiện này đặc biệt quan trọng khi cần cải tạo
các cơ sở sản xuất cho phù hợp với dây chuyền cơng nghệ mới, các cơng trình di
chuyển khi cần thiết, hoặc dễ khôi phục, sửa chữa nhƣ: cầu, nhà máy… đã bị hƣ hỏng,
xuống cấp

- Khả năng chịu lực lớn, độ tin cậy cao. Kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn do
vật liệu thép có cƣờng độ lớn, lớn nhất trong các loại vật liệu xây dựng, có độ tin cậy
cao là do cấu trúc thuần nhất của vật liệu, sự làm việc đàn hồi và dẻo của vật liệu thép


4
gần sát với giả thiết tính tốn.
- Trọng lƣợng nhẹ. Kết cấu thép nhẹ nhất trong số các kết cấu chịu lực nhƣ: Bê
tơng cốt thép, gạch, đá, gỗ
- Tính kín. Vật liệu và liên kết kết cấu thép có tính kín khơng thấm nƣớc, khơng
thấm khí
1.1.2.2. Nhược điểm
Ngồi các ƣu điểm nhƣ trên, kết cấu thép cịn có một số khuyết điểm hạn chế
việc sử dụng sau
- Chịu lửa kém. Thép không chảy nhƣng ở nhiệt độ từ 500 đến 600oC thì thép
chuyển sang dẻo, mất khả năng chịu lực, kết cấu bị sụp đổ dễ dàng. Độ chịu lửa của
kết cấu thép thậm chí kém hơn cả kết cấu gỗ dán. Bởi vậy đối với các cơng trình nguy
hiểm về phòng cháy nhƣ: Kho chất cháy, nhà ở, nhà công cộng, khung thép nhà cao
tầng… thép phải đƣợc bọc bằng lớp chịu lửa (bê tông, tấm gốm, sơn phịng lửa…)
- Bị ăn mịn. Trong mơi trƣờng khơng khí ẩm, nhất là môi trƣờng xâm thực, thép
bị gỉ, từ gỉ bề mặt cho đến phá hoại hồn tồn có thể chỉ sau vài năm. Bởi vậy cần phải
bảo vệ, chống ăn mòn cho thép nhất là ở những nơi ẩm ƣớt, có hàm lƣợng các chất ăn
mịn cao. Tùy mức độ ăn mòn mà sử dụng các lớp bảo vệ khác nhau cho thép: Sơn
thông thƣờng, sơn tĩnh điện, mạ k m, mạ crơm… Chi phí bảo dƣỡng kết cấu thép là
khá cao.
1.1.3. Phạm vi ứng dụng
Do có các đặc điểm trên, kết cấu thép thích hợp với những cơng trình lớn (Nhịp
rộng, chiều cao lớn, chịu tải trọng nặng), các cơng trình cần trọng lƣợng nhẹ, các cơng
trình cần độ kín khơng thấm nƣớc hoặc khí. Phạm vi ứng dụng của kết cấu thép rất
rộng, có thể chia làm các loại cơng trình sau:

- Khung nhà nhiều tầng, đặc biệt các kiểu nhà dạng tháp ở các thành phố khi nhà
trên 20 – 30 tầng nội lực trong cột s rất lớn, yêu cầu độ cứng cao, dùng khung thép s
có lợi hơn khung bê tơng cốt thép. Với các nhà siêu cao tầng thì kết cấu thép chịu lực
chính là duy nhất. Hiện nay đối với nhà cao tầng thƣờng dùng kết cấu liên hợp thép bê
tông (cột thép hình bọc hoặc nhồi bê tơng cùng chịu lực, sàn liên hợp dầm thép cùng
làm việc với bản sàn bê tơng), loại kết cấu này có nhiều ƣu điểm khi chịu lực và có
khả năng chống cháy tốt.
- Nhà cơng nghiệp, khung nhà cơng nghiệp đƣợc làm tồn bộ bằng thép khi nhà
cao, cầu trục nặng, hoặc có thể là hỗn hợp bê tông cốt thép, dàn và dầm thép.
- Các loại kết cấu di động nhƣ cần trục, cửa van, gƣơng ăngten parabol… cần
trọng lƣợng nhẹ để có thể di chuyển nâng cất thật dễ dàng.


5
Ngày nay kết cấu thép còn đƣợc ứng dụng trong cơng trình của một số ngành
cơng nghiệp hiện đại nhƣ dàn khaon dầu trên biển, kết cấu lò phản ứng hạt nhân…
- Nhà nhịp lớn, là những loại nhà do yêu cầu sử dụng cần phải có nhịp khá lớn
trên 30 – 40 mét, nhƣ nhà biểu diễn ca nhạc, nhà thi đấu thể dục thể thao, nhà triển
lãm, nhà chứa máy bay, cung hội nghị… dùng kết cấu thép là hợp lý nhất. Có những
trƣờng hợp nhịp đặc biệt lớn, ví dụ trên 100 mét thì kết cấu thép là duy nhất áp dụng
đƣợc. Có thể giảm trọng lƣợng kết cấu chịu lực nhà nhịp lớn nhờ dùng thép cƣờng độ
cao hoặc sử dụng ứng suất trƣớc.
- Cầu đƣờng bộ, cầu đƣờng sắt, làm bằng thép khi nhịp vừa, nhịp lớn, khi cần thi
công nhanh. Cầu treo bằng thép có thể vƣợt đƣợc nhịp rất lớn, trên 100 mét.
- Kết cấu tháp cao, nhƣ các loại cột điện, cột ăngten tháp trắc đạc, hoặc một số
loại kết cấu đặc biệt nhƣ tháp khoan dầu. Sử dụng dụng ở đây có lợi vì kết cấu nhẹ, dễ
vận chuyển, dễ lắp dựng.
- Kết cấu bản, nhƣ các loại bể chứa dầu, bể chứa khí, các thiết bị của lị cao, của
nhà máy hóa chất, các nhà máy lọc dầu. Đây là phạm vi ứng dụng đặc biệt có lợi,
nhiều khi là duy nhất của kết cấu thép, vì tính kín, chống thấm của kết cấu thép, vì khả

năng làm việc trong những điều kiện bất lợi về nhiệt độ và áp suất.
Nói chung, đối với nhiều nƣớc trên thế giới, thép là vật liệu quý và hiếm, vì thép
cần dùng cho mọi ngành của nền kinh tế quốc dân. Do đó trong những trƣờng hợp có
thể, ngƣời ta vẫn tìm cách thay thế bằng những vật liệu khác nhƣ bê tông cốt thép, gỗ dán.
Ở nƣớc ta, phần lớn thép xây dựng là phải nhập ngoại nên việc sử dụng kết cấu thép hay
bằng vật liệu khác lại càng phải cân nhắc, so sánh trong từng trƣờng hợp cụ thể.
Xét riêng về mặt giá vật liệu thì kết cấu thép đắt hơn kết cấu bê tông cốt thép
khoảng ba lần: Một đơn vị thể tích thép đắt hơn một đơn vị bê tông khoảng 70 lần,
trong khi cƣờng độ thép cao hơn bê tông khoảng hơn 20 lần. Tuy nhiên, nếu xét toàn
diện giá thành xây dựng, kể cả hiệu quả kinh tế của việc thi cơng nhanh thì nhiều
trƣờng hợp dùng kết cấu thép có lợi hơn ngay cả những cơng trình nhỏ. Các tiêu chuẩn
thiết kế của nƣớc ta chƣa có quy định cụ thể về việc sử dụng thép trong kết cấu xây
dựng; việc chọn dùng vật liệu nào là do ngƣời thiết kế và thi công quyết định trong
từng trƣờng hợp trên cơ sở so sánh toàn diện các phƣơng án thiết kế.
Một số hình ảnh cơng trình sử dụng kết cấu thép tại Việt Nam


6

Hình 1.1. Dự án tái định cư Phường 11 - Quận 6 - Thành phố HCM
1.1.4. Vật liệu và phôi chế tạo
1.1.4.1. Phân loại thép xây dựng
Thép và gang là hợp kim đen của sắt (Fe) và cacbon (C), ngoài ra cịn một số các
chất khác có tỷ lệ khơng đáng kể, nhƣ oxy (O), phôtpho (P), silic (Si),... Từ quặng sắt,
thành phần chính là sắt oxyt (Fe2O3, Fe3O4) ngƣời ta luyện trong lò cao đƣợc gang là
hợp kim Fe và C, trong đó lƣợng C chiếm trên 1,7%. Qua lò luyện thép để khử bớt C
trong gang, ngƣời ta thu đƣợc thép. Có rất nhiều loại thép khác nhau do thành phần
hóa học, do phƣơng pháp luyện, phƣơng pháp rót. Dƣới đây ta chỉ nêu một số phƣơng
pháp chính đối với thép dùng trong xây dựng.
a. Theo thành phần hóa học của thép

Thép đƣợc chia ra các loại sau:
- Thép cacbon, với lƣợng cacbon dƣới 1,7%, khơng có các thành phần hợp kim
khác. Tùy theo hàm lƣợng cacbon, lại chia ra: thép cacbon cao, thép cacbon vừa, thép


7
cacbon thấp. Thép xây dựng là loại thép cacbon thấp, với hàm lƣợng cacbon dƣới
0,22%, đó là loại thép mềm, dẻo, dễ hàn. Thép cacbon vừa và cao là loại thép sử dụng
trong các ngành công nghiệp khác.
- Thép hợp kim, có thêm thành phần kim loại khác nhƣ crơm (Cr), kền (Ni),
mangan (Mn), … nhằm nâng cao chất lƣợng thép nhƣ tăng độ bền, tăng độ chống gỉ.
Thép hợp kim thấp là thép có tỷ lệ của tổng các nguyên tố phụ thêm dƣới 2,5%, đây là
loại thép đƣợc dùng trong xây dựng. Thép hợp kim vừa và hợp kim cao không dùng
làm kết cấu xây dựng.
b. Theo phương pháp luyện thép
Luyện thép từ gang là nhằm khử bớt cacbon và các chất phụ khác trong gang để
đƣa về hàm lƣợng yêu cầu đối với thép. Có hai phƣơng pháp luyện chính: bằng lị
quay và bằng lị bằng
- Luyện bằng lò quay. Lò quay là một cái bầu, quay xung quanh một trục nằm
ngang. Khơng khí đƣợc thổi qua đáy vào nƣớc gang lỏng để oxy hóa các hợp chất cần
khử của gang (C, Si, Mn, P). Tùy theo thành phần của quặng làm gang mà có ít hay
nhiều phơtpho, mà cấu tạo lị quay khác nhau: lị Bessmer – Lớp lót lị gạch silic, có
tính axit; lị Thomas – lớp lót lị đơlơmit có tính kiềm, nên có thể dùng vơi để khử
phơtpho của gang.
Luyện bằng lị quay có năng suất cao, thời gian luyện mỗi mẻ chỉ chừng 30 phút,
nhƣng chất lƣợng thép khơng tốt vì nitơ của khơng khí hịa tan trong thép thành những
bọt khí làm thép giịn. Ngồi ra khơng thể khử hết hồn tồn phơtpho là thành phần có
hại làm cho thép bị già.
Phƣơng pháp luyện bằng lò quay tiên tiến mới đƣợc áp dụng trong mấy chục
năm gần đây là lò thổi oxy. Oxy nguyên chất đƣợc thổi với áp lực cao từ trên xuống.

Ngồi ra có thể trộn thêm bột vơi để khử phôtpho trong gang. Thép đƣợc sản xuất theo
phƣơng pháp này có chất lƣợng tốt tƣơng đƣơng nhƣ thép lị bằng, nhƣng rẻ hơn nhiều
vì năng suất cao, thời gian luyện nhanh (40 đến 50 phút) nên ngày càng đƣợc sử dụng
nhiều. Thực tế hiện nay, các lò Bessmer và lị Thomas hầu nhƣ khơng đƣợc dùng nữa.
- Luyện bằng lò bằng (lò Martin). Trong lò bằng, nƣớc gang lỏng đƣợc trộn lẫn
với thép vụn và đƣợc đốt nóng bằng khí đốt (hoặc bằng điện trong lị điện). Các chất
của gang đƣợc oxy hóa bằng các sắt oxyt trong thép vụn. Thời gian luyện một mẻ từ 8
đến 12 giờ, do luyện lâu nên năng suất thấp, giá thành thép cao. Nhƣng thép có chất
lƣợng tốt cấu trúc thuần nhất và thành phần thép có thể điều chỉnh đƣợc trong quá
trình luyện.
Với các phƣơng pháp sản xuất hiện nay, khơng cần phân biệt thép lị bằng hay
thép lị quay thổi oxy, hai loại thép này coi nhƣ có chất lƣợng tƣơng đƣơng.


8
c. Theo mức độ khử oxy
Thép lỏng từ lò luyện đƣợc rót vào các khn và để nguội cho kết tinh lại. Tùy
theo phƣơng pháp để lắng nguội, chia ra các loại sau:
- Thép sôi: Thép khi nguội, bốc ra nhiều bọt khí oxy, cacbon oxyt (nên trơng nhƣ
sơi); các bọt khí tạo thành những chỗ khơng đồng nhất trong cấu trúc của thép, khiến
thép sơi có chất lƣợng khơng tốt, dễ bị phá hoại giịn và bị lão hóa.
- Thép tĩnh (thép lặng): Thép tĩnh trong quá trình nguội khơng có hơi bốc ra cuồn
cuộn nhƣ thép sơi, do đã đƣợc thêm những chất khử oxy nhƣ silic, nhôm, măngan.
Những chất này khử hết oxy có hại và những tạp chất phi kim loại khác tạo nên xỉ nổi
trên mặt. Phần xỉ này đƣợc loại bỏ đi, thép còn lại trở nên đồng nhất, chịu lực động tốt,
khó bị phá hoại giịn. Thép tĩnh đắt hơn thép sơi, đƣợc dùng trong những cơng trình
quan trọng hoặc chịu tải trọng động.
- Thép nửa tĩnh (nửa lặng): Là trung gian giữa thép tĩnh và thép sơi, trong đó oxy
khơng đƣợc khử hoàn toàn. Về chất lƣợng thép cũng nhƣ về giá thành thì thép nửa tĩnh
là trung gian giữa hai loại thép trên.

1.1.4.2. Cấu trúc và thành phần hóa học của thép
a. Cấu trúc của thép
Thép có cấu trúc tinh thể. Quan sát một mẫu thép dƣới kính hiển vi ta thấy thép
gồm có hai tổ chức chính
(1) Ferit, các hạt màu sáng, chiếm tới 99% thể tích (Ferit là sắt ngun chất), có
tính mềm dẻo;
(2) Xenmentit là hợp chất sắt cacbua (Fe3C), rất cứng và giòn
Ở thép cacbon thấp, xenmentit hỗn hợp với ferit thành peclit, là lớp mỏng màu
thẫm nằm giữa các hạt ferit. Cƣờng độ peclit là trung gian giữa xenmentit và ferit. Các
lớp peclit bao quanh các hạt ferit mềm dèo nhƣ một màng đàn hồi, quyết định sự làm
việc dƣới tải trọng và các tính chất dẻo của thép. Thép càng nhiều cacbon thì màng
peclit càng dày và thép càng cứng, kém dẻo.
b. Thành phần hóa học của thép
Thép cacbon, ngồi hai thành phần chính là sắt và cacbon, cịn có các thành phần
phụ khác nhƣ măngan, silic, lƣu huỳnh, phôtpho.
- Mangan (Mn), làm tăng cƣờng độ dai của thép, làm giảm ảnh hƣởng có hại của
lƣu huỳnh, nên thƣờng đƣợc cho thêm vào thép lỏng, nhất là trong thép hợp kim. Nếu
hàm lƣợng Mn lớn quá 1,5%, thép trở nên giòn
- Silic (Si) là chất khử oxy nên cũng đƣợc cho thêm vào đối với thép tĩnh. Silic
làm tăng cƣờng độ của thép nhƣng làm giảm tính chống gỉ, tính dễ hàn, cho nên hàm
lƣợng cũng cần hạn chế.


9
Những hợp chất sau đây có hại, làm ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng thép:
- Phơtpho (P), làm giảm tính dẻo và độ dai va chạm của thép, đồng thời làm thép
trở nên giòn nguội (giòn ở nhiệt độ thấp).
- Lƣu huỳnh (S), làm cho thép giịn nóng (giịn ở nhiệt độ cao), nên dễ bị nứt khi
hàn và rèn.
- Các khí nitơ (N), oxy (O2), trong khơng khí hịa tan vào kim loại lỏng và không

đƣợc khử hết, làm cho thép bị giòn, làm giảm cƣờng độ thép. Do đó cần phải khử hết các
khí này, và ngăn khơng cho kim loại lỏng tiếp xúc với khơng khí.
1.2. Tổng quan về kết cấu liên hợp thép bê tông
1.2.1. Khái niệm
Kết cấu liên hợp thép và bê tông (composite steel and concrete structures) là bộ
phận kết cấu đƣợc chế tạo từ 2 thành phần bê tông và thép kết cấu, đƣợc liên kết với
nhau bằng các liên kết chống cắt nhằm hạn chế sự trƣợt dọc giữa 2 vật liệu cũng nhƣ
hạn chế sự phân tách giữa 2 thành phần.

Hình 1.2. Các dạng kết cấu liên hợp thép – bê tông
a, b) Kết cấu thép nhồi bê tông;
c, d, g) Kết cấu thép vừa bọc vừa nhồi bê tông;
h, i, k) Kết cấu thép bọc bê tông;
e, f, l, m) Thép bản và bê tông liên kết với nhau.
Trên thế giới, các cơng trình xây dựng đã áp dụng rộng rãi dạng kết cấu liên hợp
thép-bê tông. Hiện nay, nhiều nƣớc trên thế giới đã đƣa và tiêu chuẩn thiết kế kết cấu
liên hợp, ví dụ
- Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures - Part 1-1:
General rules and rules for buildings.
- AS 2327.1-2003: Composite structures - Part 1: Simply supported beams


10
- AS 5100.6-2004 - Bridge design - Steel and composite construction
- AISC. (2000). Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges.
American Institute of Steel Construction, Inc. Chicago, IL
- American National standards institute/ steel deck institute - C - 2011 Standard
for Composite Steel Floor Deck – Slabs.
- …
Tại Việt Nam, kết cấu liên hợp cũng đƣợc sử dụng từ lâu trong các cơng trình

dân dụng. Trƣớc 1975, khu chung cƣ Nguyễn Kim đƣợc thiết kế và xây dựng bằng
hình thức kết cấu này. Vài năm trƣớc đây, cao ốc Diamond Plaza là cơng trình cao
tầng rất nổi tiếng tại Tp Hồ Chí Minh cũng đƣợc xây dựng hồn chỉnh bằng kết cấu
liên hợp thép bê tơng. Gần đây, cơng trình Bitexco Financial Tower cũng áp dụng
dạng kết cấu khung, cột, sàn liên hợp thép - bê tông cho khối đế (podium) .Bitexco
Financial Tower hiện đang giữ kỉ lục là tòa nhà cao nhất Thành phố Hồ Chí Minh.
Một số hình ảnh cơng trình sử dụng kết cấu liên hợp thép bê tơng:

Hình 1.3. Tịa nhà Diamond Plaza, TP HCM


11

Hình 1.4. Dự án tồ nhà hoạt động đa năng 169 Nguyễn Ngọc Vũ
1.2.2. Ưu nhược điểm
1.2.2.1. Ưu điểm
a. Về kiến trúc
Kết cấu liên hợp có phép sự đa dạng trong kiến trúc bằng cách kết hợp các cấu
kiện liên hợp theo nhiều kiểu
Ngoài ra, với tiết diện nhỏ của dầm cho phép tạo ra:
- Nhịp lớn hơn
- Sàn mỏng hơn
- Cột mảnh hơn
Những yếu tố trên tạo điều kiện thuận lợi cho thiết kế không gian kiến trúc.
b. Về kinh tế
Tiết kiệm đƣợc nhiều chi phí do sử dụng cấu kiện có tiết diện nhỏ hơn (độ cứng


12
lớn có khả năng vƣợt nhịp lớn, giảm độ võng, giảm chiều cao tiết diện) và lắp đặt

nhanh trong thi cơng
Lợi ích tỷ số nhịp và chiều cao (l/h=35) thể hiện:
- Giảm chiều cao tiết diện dẫn đến giảm chiều cao tồn bộ cơng trình và tiết kiệm
đƣợc diện tích bao che
- Nhịp lớn hơn so với các kết cấu khác có cùng chiều cao dẫn đến tạo ra những
khơng gian rộng lớn, giảm số lƣợng cột trong mặt bằng
- Nhiều tầng hơn so với các kết cấu khác có cùng chiều cao Kết cấu liên hợp
đƣợc lắp đặt dễ dàng và nhanh hơn nên:
- Tiết kiệm chi phí thi cơng, thời gian hồn thành cơng trình sớm
- Đƣa cơng tình vào sử dụng dần đến thu hồi vốn nhanh hơn
c. Về khả năng chịu nhiệt
Các cơng trình kết cấu thép cổ điển tốn rất nhiều chi phí để bảo vệ thép kết cấu
dƣới tác dụng nhiệt của lửa. Các kết cấu hiện đại và kết cấu liên hợp có thể chịu lửa
bằng cách kết hợp với bê tông cốt thép, bê tông s bảo vệ thép do bê tông có khối
lƣợng lớn và dẫn nhiệt kém
Các dầm và cột thép s đƣợc bao bọc hoàn toàn hoặc một phần. Điều này khơng
chỉ giúp duy trì nhiệt độ thấp trong thép mà còn tăng khả năng chịu lực, tăng độ ổn
định của cấu kiện.
d. Về thi công
Ngày nay sàn composite đƣợc sử dụng rộng rãi trong các cơng trình do các tiện
lợi đem đến cho chủ đầu tƣ và đơn vị thầu :
- Sàn công tác: Trƣớc khi đổ bê tơng, các tấm tơn sóng phục vụ nhƣ một sàn
cơng tác rất an tồn
- Coppha cố định: Các tấm tơn sóng đƣợc phủ lên các dầm theo một phƣơng, các
tấm tơn đóng vai trị coppha trong q trình đổ bê tơng, có thể khơng cần các cây
chống phụ trong khi thi cơng, ngồi ra tấm tơn cịn giữ nƣớc rất tốt trong q trình đổ
bê tơng
- Mặt dƣới tấm thép vẫn giữ đƣợc sạch s sau khi đổ bê tông và nếu sử dụng các
tấm thép màu s tăng tính thảm mỹ.
- Cốt thép trong sàn: Cốt thép đƣợc đặt trong sàn s tăng khả năng chịu momen

dƣơng, chống co ngót, nút do nhiệt độ, chịu momen âm là bản liên tục.Sự làm việc liên
hợp đạt đƣợc khi sử dụng tấm thép sóng.
- Tốc độ thi cơng nhanh, đơn giản: Thép tấm có trọng lƣợng nhẹ thuận lợi vận
chuyển và cât giữ ở cơng trƣờng. Một xe có thể vận chuyển 1500m2 thép tấm làm
sàn, một đội có thể lắp đặt 400m2 thép tấm trong ngày


13
- Chất lƣợng cấu kiện: các cấu kiện bằng thép đƣợc chế tạo tại nhà máy dƣởi sự
quản lí nghiêm ngặt, giảm thiểu đƣợc các yếu tố phát sinh, tăng độ chính xác cao
Thi cơng, xây lắp một cơng trình kết cấu liên hợp thép – bê tông rất nhanh và
kinh tế chia ra thành các quá trình sau:
- Đầu kiên khung thép có giằng hoặc khơng giằng s đƣợc lắp dựng, nếu các ống
thép đƣợc lắp vào trong kết cấu thì các lồng cốt thép đã đƣợc lắp đặt cố định ở xƣờng
sản xuất
- Các chi tiết truyền lực giữa bê tông và cốt thép nhƣ bracket, tấm thép đệm, neo
chống trƣợt đã đƣợc chuẩn bị tại công xƣởng để tăng tốc độ xây lắp và phải đƣợc lên
kế hoạch chi tiết.Sau khi lắp đặt các cột xong, các dầm thép s đƣợc lắp vào giữa các
cột (có thể chỉ gác lên các cột)
- Sàn bê tông đúc sẵn hoặc tấm thép tôn để làm sàn đƣợc gác lên phục vụ nhƣ
sàn công tác, tấm coppha
- Cuối cùng đúc bê tông sàn và cột cùng một lúc. Sau khi bê tông đông cứng, độ
cứng và khả năng chịu lực của cột và dầm s tăng lên, liên kết s tự động chuyển sang
liên kết nửa cứng.
1.2.2.2. Nhược điểm
Ngoài những ƣu điểm kể trên thì kết cấu liên hợp thép bê tơng cịn có một số
nhƣợc điểm sau:
- Kết cấu liên hợp thép bê tơng địi hỏi sự làm việc gắn kết giữa hai loại vật liệu
bê tông và cốt thép. Chính vì thế việc tính tốn và thi cơng phức tạp hơn, địi hỏi thời
gian nhiều hơn.

- Chi phí gia công và chế tạo các liên kết cũng tăng lên.
1.2.3. So sánh kết cấu liên hợp thép bê tông với các loai kết cấu khác
Kích thƣớc của cấu kiện khi sử dụng kết cấu liên hợp nhỏ hơn nhiều so với kết
cấu không liên hợp. Điều này thể hiện rõ qua kết quả so sánh thể hiện ở bảng
1.1 và bảng 1.2. Bảng tổng hợp này là tham khảo từ giáo trình thuộc chƣơng
trình châu Âu về chuyển giao kỹ thuật ở Việt Nam
Kết cấu liên hợp thép bê tơng có thể đạt hiệu quả kinh tế cao, so với kết cấu bê
tơng cốt thép thơng thƣờng thì lƣợng thép dùng trong kết cấu liên hợp lớn hơn , nhƣng
đôi khi chƣa hẳn là đắt hơn. Nếu đánh giá hiệu quả kinh tế một cách tồn diện, có thể
chi phí vật liệu cao nhƣng bù lại bởi tốc độ thi cơng nhanh, sớm quay vịng vốn thì rất
có thể cơng trình s rẻ hơn.
Để có thể so sánh định lƣợng, tác giả P. R. Knowles đã lập bảng so sánh trọng
lƣợng thép và giá thành tổng thể cho khung nhà 5 tầng một nhịp thiết kế ở hai giai


14
đoạn đàn hồi và dẻo cho hai loại khung : Loại khung thép hoàn toàn và Khung thép
liên hợp thép bê tông (bảng 1.3)
Bảng 1.4 là bảng so sánh trọng lƣợng thép và giá thành toàn bộ cho khung sáu
tầng ba nhịp đƣợc thiết kế ở hai giai đoạn đàn hồi và đàn dẻo cho hai loại khung :
Loại khung thép hoàn toàn và Khung thép liên hợp thép bê tơng .
Bảng 1.5 là bảng so sánh chi phí thép cho dầm khung của nhà khi thiết kế bằng
thép, bằng liên hợp thép – bê tông và bằng liên hợp thép bê tơng có dùng biện pháp thi
cơng tạo ứng lực trƣớc trong dầm thép.
Bảng 1.1. So sánh kích thước của dầm liên hợp với dầm không liên hợp khi khả năng
chịu lực như nhau (EUROCODE)

Tiết diện thép
Chiều cao (mm)
Tải trọng

Trọng lƣợng thép
Tổng chiều cao
Độ cứng

Dầm liên hợp
IPE400
560
100%
100%
100%
100%

Dầm thép không có liên kết cắt
IPE500
IPE360B
710
520
100%
100%
159%
214%
127%
93%
72%
46%

Bảng 1.2. So sánh kích thước của dầm và cột liên hợp với dầm và cột bê tông cốt thép
thường khi khả năng chịu lực như nhau (EUROCODE)
Liên hợp

Bê tơng cốt thép

70/70

80/120

160/40

160/10

Cột

Kích thƣớc (cm)

Dầm

Kích thƣớc