Luận án thạc sĩ kinh tế so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép bê tông kể đến ảnh hưởng của liên kết

Tài liệu nghiên cứu Luận án thạc sĩ kinh tế so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép bê, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu

• Tác giả: Triệu Quốc Hiệp
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Văn Hội
• Trường học: Trường Đại Học Xây Dựng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Dân dụng & Công nghiệp
• Đề tài: So Sánh Hiệu Quả Của Sự Phân Phối Lại Mô Men Trong Dầm Liên Hợp Thép Bê Tông Kể Đến Ảnh Hưởng Của Liên Kết
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP THÉP- BÊ TÔNG
• 1.1. Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bê tông (LHT-BT)
• 1.2. Sự hình thành kết cấu liên hợp
• 1.3. Một số giải pháp kết cấu dầm liên hợp
• 1.4. Ưu nhược điểm của kết cấu LHT-BT
• 1.4.1. Ưu điểm
• 1.4.2. Nhược điểm
• 2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG, CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT
• 2.1. Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp
• 2.1.1. Bê tông
• 2.1.2. Thép kết cấu
• 2.1.3. Chốt chịu cắt theo tiêu chuẩn EN 1994.1
• 2.2. Dầm liên hợp thép - bê tông
• 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT LIÊN TỤC & SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT
• 3.1. Kích thước và vật liệu
• 3.2. Tải trọng tác dụng & tổ hợp tải trọng
• 3.2.1. Tác dụng lên dầm phụ
• 3.2.2. Tác dụng lên dầm chính
• 3.3. Tính toán khi dầm có sự phân phối lại mô men
• 3.3.1. Tính toán nội lực
• 3.3.2. Tính mô men bền dẻo
• 3.3.3. Thiết kế liên kết
• 3.3.4. Kiểm tra khả năng xoay của mối nối
• 3.3.5. Tính toán mô men giới hạn của mối nối
• 3.4. Tính toán khi dầm không phân phối lại mô men
• 3.4.1. Tính toán mô men bền dẻo
• 3.4.2. Tính toán mô men giới hạn của mối nối
• 3.5. So sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men
• 3.5.1. So sánh các yếu tố kỹ thuật
• 3.5.2. So sánh các yếu tố kinh tế
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về dầm liên hợp thép bê tông

Kết cấu dầm liên hợp thép-bê tông (LHT-BT) là một trong những giải pháp xây dựng hiện đại, kết hợp giữa thép và bê tông để tối ưu hóa khả năng chịu lực và độ bền. Kết cấu này không chỉ giúp giảm kích thước cấu kiện mà còn tăng cường khả năng chịu lực và ổn định. Việc sử dụng mô men uốn trong thiết kế dầm LHT-BT cho phép phân phối lại lực một cách hiệu quả, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu. Theo nghiên cứu, các kết cấu LHT-BT có thể chịu tải trọng động đất tốt hơn so với các kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Tuy nhiên, việc áp dụng kết cấu này tại Việt Nam vẫn còn hạn chế do chi phí thi công cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp.

1.1. Giới thiệu kết cấu liên hợp thép bê tông

Kết cấu LHT-BT được hình thành từ việc kết hợp thép và bê tông, trong đó thép có thể nằm bên ngoài hoặc bên trong bê tông. Việc sử dụng thép bọc bê tông không chỉ giúp bảo vệ thép khỏi các tác động bên ngoài mà còn tăng cường khả năng chịu lực của kết cấu. Các nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng các chi tiết neo giữa bê tông và thép là rất quan trọng để tăng cường lực dính kết, từ đó nâng cao hiệu quả làm việc của kết cấu. Kết cấu này đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia phát triển và đang dần được chú ý tại Việt Nam.

II. Phân tích hiệu quả phân phối mô men trong dầm liên hợp

Phân phối lại mô men trong dầm liên hợp là một yếu tố quan trọng trong thiết kế kết cấu. Việc phân phối lại mô men giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực của dầm, từ đó giảm thiểu kích thước và trọng lượng của kết cấu. Nghiên cứu cho thấy, khi dầm có sự phân phối lại mô men, khả năng chịu lực của dầm tăng lên đáng kể, đồng thời giảm thiểu nguy cơ hư hỏng do ứng suất quá lớn. Các phương pháp tính toán hiện đại cho phép xác định chính xác mô men uốn và khả năng chịu lực của dầm, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý và kinh tế hơn.

2.1. Tính toán mô men bền dẻo

Tính toán mô men bền dẻo là một phần quan trọng trong việc thiết kế dầm liên hợp. Mô men bền dẻo được xác định dựa trên các thông số vật liệu và hình dạng của dầm. Việc xác định chính xác mô men bền dẻo giúp đảm bảo rằng dầm có thể chịu được các tải trọng tác dụng mà không bị hư hỏng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc áp dụng tiêu chuẩn Eurocode 4 trong tính toán mô men bền dẻo mang lại kết quả chính xác và đáng tin cậy, từ đó giúp các kỹ sư có thể đưa ra các quyết định thiết kế hợp lý.

III. Ứng dụng thực tiễn và giá trị của nghiên cứu

Nghiên cứu về hiệu quả phân phối mô men trong dầm liên hợp thép bê tông không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong xây dựng. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại giúp các kỹ sư có thể thiết kế các kết cấu an toàn và hiệu quả hơn. Hơn nữa, nghiên cứu này còn góp phần nâng cao nhận thức về việc sử dụng kết cấu LHT-BT tại Việt Nam, từ đó thúc đẩy sự phát triển của ngành xây dựng. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong các công trình dân dụng và công nghiệp, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.

3.1. Tác động đến ngành xây dựng

Việc áp dụng kết cấu dầm liên hợp thép-bê tông trong xây dựng có thể giúp giảm thiểu chi phí và thời gian thi công. Các kết cấu này có khả năng chịu lực tốt hơn, từ đó giảm thiểu nguy cơ hư hỏng trong quá trình sử dụng. Hơn nữa, việc sử dụng các phương pháp tính toán hiện đại giúp các kỹ sư có thể đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và giảm thiểu lãng phí. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong lý thuyết mà còn có thể áp dụng rộng rãi trong thực tiễn xây dựng tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Kết cấu dầm liên hợp thép - bê tông (LHT-BT) là một giải pháp kỹ thuật tiên tiến được ứng dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Nhật Bản và các nước đang phát triển như Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapore. Tại Việt Nam, mặc dù loại kết cấu này chưa được sử dụng phổ biến, song với tốc độ phát triển xây dựng hiện nay, dự kiến sẽ ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng và công nghiệp. Theo ước tính, việc áp dụng kết cấu LHT-BT giúp tăng khả năng chịu lực, giảm kích thước cấu kiện, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và không gian kiến trúc.

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép - bê tông, đặc biệt khi xét đến ảnh hưởng của liên kết theo tiêu chuẩn Eurocode 4. Mục tiêu cụ thể là so sánh hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của các phương án phân phối lại mô men trong dầm liên hợp liên tục 4 nhịp, từ đó đề xuất các phương án thiết kế hợp lý và tiết kiệm chi phí. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dầm liên hợp thép - bê tông trong các công trình dân dụng tại Việt Nam, với dữ liệu và tính toán dựa trên tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 4, trong khoảng thời gian nghiên cứu từ năm 2015 đến 2016.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc thiết kế và thi công dầm liên hợp, góp phần nâng cao chất lượng công trình, giảm chi phí vật liệu và tăng hiệu quả thi công. Các chỉ số đánh giá hiệu quả bao gồm mô men bền dẻo, mô men giới hạn của mối nối, độ võng, và chi phí tổng hợp của kết cấu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết kết cấu liên hợp thép - bê tông: Phân tích sự làm việc đồng thời của thép hình và bê tông trong tiết diện dầm liên hợp, bao gồm các giả thiết về ứng suất phân bố, vị trí trục trung hòa dẻo, và mô men bền dẻo theo tiêu chuẩn Eurocode 4.

• Phân tích phân phối lại mô men uốn trong dầm liên tục: Áp dụng phương pháp phân tích cứng - dẻo và phân tích đàn hồi (có và không nứt) để xác định mức độ phân phối lại mô men tối đa cho phép, dựa trên khả năng hình thành khớp dẻo và sự mất ổn định cục bộ của bê tông.

• Khái niệm liên kết dẻo và không dẻo trong kết cấu liên hợp: Đánh giá ảnh hưởng của các loại liên kết (chốt chịu cắt, mối nối dầm - cột, dầm - dầm) đến khả năng phân phối lại mô men và hiệu quả chịu lực của dầm.

Các khái niệm chính bao gồm: mô men bền dẻo, mô men giới hạn của mối nối, chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn (beff), trạng thái giới hạn sử dụng và phá hủy, cũng như các loại tiết diện thép (loại 1 và 2).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các tiêu chuẩn kỹ thuật như Eurocode 4, TCVN 5574:2012, các tài liệu nghiên cứu khoa học và kết quả thí nghiệm thực tế về dầm liên hợp thép - bê tông. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, bao gồm:

• Phân tích lý thuyết: Xây dựng mô hình tính toán dầm liên hợp theo hai giai đoạn (thi công và làm việc), áp dụng các công thức tính toán mô men bền dẻo, mô men giới hạn, và phân phối lại mô men theo tiêu chuẩn Eurocode 4.

• Phân tích so sánh: Thực hiện tính toán với ví dụ cụ thể về dầm liên tục 4 nhịp, so sánh hiệu quả kỹ thuật và kinh tế giữa các phương án phân phối lại mô men có và không xét đến ảnh hưởng của liên kết.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2015-2016, với các bước chính gồm thu thập tài liệu, xây dựng mô hình tính toán, thực hiện phân tích số liệu, và tổng hợp kết quả.

Cỡ mẫu nghiên cứu là một ví dụ điển hình về dầm liên hợp thép - bê tông liên tục 4 nhịp, được lựa chọn do tính đại diện và khả năng áp dụng trong các công trình dân dụng phổ biến tại Việt Nam. Phương pháp chọn mẫu dựa trên tính khả thi và mức độ phổ biến của loại kết cấu này trong thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả phân phối lại mô men trong dầm liên hợp: Kết quả tính toán cho thấy, khi áp dụng phân phối lại mô men theo phân tích đàn hồi có nứt, tỉ lệ phân phối lại mô men gối tối đa đạt khoảng 25% đối với tiết diện loại 1 và 15% đối với tiết diện loại 2. Trong khi đó, phân tích không nứt cho phép tỉ lệ này cao hơn, lần lượt là 40% và 30%. Điều này chứng tỏ ảnh hưởng rõ rệt của sự nứt bê tông đến khả năng phân phối lại mô men.

2. Ảnh hưởng của liên kết đến mô men giới hạn và khả năng xoay của mối nối: Liên kết dẻo với độ trượt lớn hơn hoặc bằng 6 mm giúp tăng khả năng phân phối lại mô men, đồng thời giảm nguy cơ phá hoại sớm tại mối nối. Mối nối cứng hoặc nửa cứng có sức bền mô men giới hạn cao hơn, nhưng khả năng xoay bị hạn chế, ảnh hưởng đến sự phân bố nội lực trong dầm.

3. So sánh các yếu tố kỹ thuật và kinh tế: Phân phối lại mô men giúp giảm trọng lượng thép sử dụng từ 5% đến 10%, đồng thời giảm chi phí vật liệu và thi công khoảng 7% so với thiết kế không phân phối lại mô men. Tuy nhiên, chi phí cho các mối nối và chốt chịu cắt tăng nhẹ do yêu cầu liên kết dẻo và khả năng xoay cao.

4. Độ võng và sự nứt của bê tông: Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng cho thấy độ võng của dầm liên hợp khi phân phối lại mô men vẫn nằm trong giới hạn cho phép (L/250 đối với sàn và L/200 đối với mái). Hàm lượng cốt thép dọc tối thiểu 0.4% diện tích bê tông giúp hạn chế bề rộng vết nứt, đảm bảo độ bền và độ bền lâu dài của kết cấu.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt trong tỉ lệ phân phối lại mô men giữa phân tích có nứt và không nứt là do sự mất tính cứng của bê tông khi xuất hiện vết nứt, làm giảm khả năng chịu kéo của phần bê tông chịu kéo trong tiết diện liên hợp. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về kết cấu liên hợp thép - bê tông, đồng thời khẳng định tính cần thiết của việc xét đến ảnh hưởng của liên kết và trạng thái nứt bê tông trong thiết kế.

Việc áp dụng liên kết dẻo giúp tăng khả năng phân phối lại mô men, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và giảm chi phí tổng thể. Tuy nhiên, cần cân nhắc chi phí thi công và kiểm soát chất lượng mối nối để tránh các nguy cơ phá hoại sớm. Các biểu đồ mô men uốn và biểu đồ so sánh chi phí được sử dụng để minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các phương án thiết kế.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc thiết kế các công trình dân dụng và công nghiệp tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh phát triển các công trình cao tầng và có nhịp lớn, nơi mà kết cấu liên hợp thép - bê tông phát huy tối đa ưu điểm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phân phối lại mô men trong thiết kế dầm liên hợp: Khuyến nghị sử dụng tỉ lệ phân phối lại mô men tối đa theo phân tích đàn hồi có nứt (25% cho tiết diện loại 1, 15% cho loại 2) nhằm tối ưu hóa vật liệu và chi phí, đồng thời đảm bảo an toàn kết cấu.

2. Tăng cường liên kết dẻo giữa tấm sàn và dầm thép: Đề xuất sử dụng chốt chịu cắt có mũ hàn theo tiêu chuẩn EN 1994.1 với độ trượt tối thiểu 6 mm để đảm bảo khả năng phân phối lại mô men và giảm nguy cơ phá hoại mối nối.

3. Kiểm soát hàm lượng cốt thép dọc trong tấm sàn bê tông: Đề nghị bố trí tối thiểu 0.4% diện tích bê tông cốt thép dọc để hạn chế bề rộng vết nứt, nâng cao độ bền và độ bền lâu dài của kết cấu.

4. Thực hiện kiểm tra độ võng và vết nứt theo trạng thái giới hạn sử dụng: Khuyến khích áp dụng các phương pháp tính toán độ võng và kiểm tra vết nứt theo tiêu chuẩn Eurocode 4 để đảm bảo kết cấu hoạt động ổn định trong suốt vòng đời công trình.

5. Chủ thể thực hiện: Các kỹ sư thiết kế, nhà thầu thi công và cơ quan quản lý xây dựng cần phối hợp chặt chẽ trong việc áp dụng các giải pháp trên, đồng thời đào tạo nâng cao năng lực chuyên môn về kết cấu liên hợp thép - bê tông.

6. Timeline thực hiện: Các giải pháp nên được áp dụng ngay trong các dự án xây dựng mới trong vòng 1-3 năm tới, đồng thời tiến hành nghiên cứu bổ sung và cập nhật tiêu chuẩn thiết kế phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp tính toán chi tiết giúp kỹ sư thiết kế lựa chọn phương án phân phối lại mô men tối ưu, đảm bảo an toàn và tiết kiệm vật liệu.

2. Nhà thầu thi công xây dựng: Thông tin về liên kết dẻo, chốt chịu cắt và các yêu cầu kỹ thuật giúp nhà thầu kiểm soát chất lượng thi công, đảm bảo kết cấu đạt hiệu quả kỹ thuật và kinh tế.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về kết cấu liên hợp thép - bê tông, đặc biệt trong lĩnh vực phân phối lại mô men và liên kết kết cấu.

4. Cơ quan quản lý và ban hành tiêu chuẩn xây dựng: Kết quả nghiên cứu hỗ trợ trong việc cập nhật, hoàn thiện các tiêu chuẩn thiết kế và thi công kết cấu liên hợp phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Phân phối lại mô men là gì và tại sao quan trọng trong dầm liên hợp?
   Phân phối lại mô men là sự điều chỉnh lại nội lực uốn trong dầm liên tục nhằm tận dụng khả năng chịu lực dẻo của tiết diện. Điều này giúp giảm trọng lượng thép và chi phí xây dựng mà vẫn đảm bảo an toàn kết cấu. Ví dụ, phân phối lại mô men tối đa 25% theo phân tích đàn hồi có nứt giúp tối ưu thiết kế.

2. Ảnh hưởng của liên kết dẻo đến hiệu quả phân phối lại mô men như thế nào?
   Liên kết dẻo với độ trượt đủ lớn (≥6 mm) cho phép mối nối có khả năng biến dạng, giúp phân phối lại mô men hiệu quả hơn, giảm nguy cơ phá hoại sớm. Ngược lại, liên kết cứng hạn chế khả năng xoay, làm giảm hiệu quả phân phối lại mô men.

3. Tiết diện loại 1 và loại 2 khác nhau ra sao trong thiết kế dầm liên hợp?
   Tiết diện loại 1 có khả năng phát triển mô men bền dẻo với góc xoay lớn, phù hợp cho phân phối lại mô men cao hơn. Tiết diện loại 2 có khả năng xoay hạn chế hơn, do đó tỉ lệ phân phối lại mô men được phép thấp hơn (15% so với 25%).

4. Làm thế nào để kiểm soát bề rộng vết nứt trong bê tông của dầm liên hợp?
   Bố trí hàm lượng cốt thép dọc tối thiểu 0.4% diện tích bê tông đối với kết cấu có chống đỡ, đồng thời kéo dài cốt thép ra ngoài vùng chịu mô men âm giúp hạn chế bề rộng vết nứt, đảm bảo độ bền lâu dài.

5. Phương pháp phân tích nào phù hợp để tính toán phân phối lại mô men trong dầm liên hợp?
   Phân tích đàn hồi có nứt được khuyến nghị vì tính thực tiễn và an toàn, cho phép xác định tỉ lệ phân phối lại mô men phù hợp với trạng thái thực tế của bê tông đã bị nứt, giúp thiết kế chính xác và hiệu quả hơn.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chỉ ra tỉ lệ phân phối lại mô men tối đa trong dầm liên hợp thép - bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode 4, với 25% cho tiết diện loại 1 và 15% cho loại 2 khi xét đến ảnh hưởng của vết nứt bê tông.
• Liên kết dẻo đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả phân phối lại mô men và đảm bảo an toàn kết cấu.
• Việc áp dụng phân phối lại mô men giúp giảm chi phí vật liệu và thi công từ 5% đến 10%, đồng thời duy trì độ võng và bề rộng vết nứt trong giới hạn cho phép.
• Các giải pháp đề xuất cần được áp dụng trong thiết kế và thi công các công trình dân dụng tại Việt Nam trong vòng 1-3 năm tới để nâng cao hiệu quả và chất lượng công trình.
• Khuyến khích các kỹ sư, nhà thầu và cơ quan quản lý phối hợp triển khai, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng để hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế kết cấu liên hợp phù hợp với điều kiện thực tế.

Hãy áp dụng các kết quả và giải pháp nghiên cứu này để tối ưu hóa thiết kế và thi công kết cấu dầm liên hợp thép - bê tông, góp phần phát triển ngành xây dựng bền vững và hiệu quả tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP THÉP- BÊ TÔNG. Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bê tông (LHT-BT). Sự hình thành kết cấu liên hợp.

Một số giải pháp kết cấu dầm liên hợp. Ưu nhược điểm của kết cấu LHT-BT. Nhược điểm. VẬT LIỆU SỬ DỤNG, CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT.

Vật liệu sử dụng cho kết cấu liên hợp. Dầm liên hợp thép - bê tông. Tính toán dầm liên hợp theo hai giai đoạn. Phương pháp tính toán và kiểm tra.

Chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn. Phân loại tiết diện ngang của thép kết cấu. Sức bền của tiết diện đối với mômen uốn. Tính toán trạng thái giới hạn khi sử dụng của dầm liên hợp.

Sự phân bố lại mômen trong dầm liên hợp. Liên kết trong kết cấu liên hợp. Các nút liên kết của khung. Bài toán tính toán kết cấu dầm liên hợp so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men nội lực cho dầm liên tục 4 nhịp.52 ii CHƯƠNG 3: VÍ DỤ TÍNH TOÁN DẦM LHT-BT LIÊN TỤC & SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA SỰ PHÂN PHỐI LẠI MÔ MEN KỂ ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA LIÊN KẾT.2 Kích thước và vật liệu 54 3.

Kích thước.3 Tải trọng tác dụng & tổ hợp tải trọng:55 3. Tác dụng lên dầm phụ:. Tác dụng lên dầm chính:.4 Tính toán khi dầm có sự phân phối lại mô men 57 3.1 Tính toán nội lực. Tính mô men bền dẻo.

Thiết kế liên kết. Kiểm tra khả năng xoay của mối nối.5 Tính toán mô men giới hạn của mối nối.5 Tính toán khi dầm không phân phối lại mô men 68 3.1 Tính toán mô men bền dẻo.2 Tính toán mô men giới hạn của mối nối. So sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men 70 3. So sánh các yếu tố kỹ thuật.

So sánh các yếu tố kinh tế.74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.75 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 2. Bảng so sánh tương đương. Hệ số đặc tính riêng của bê tông. Thép thanh dùng cho kết cấu bêtông cốt thép theo TCVN 5574:2012.

Giới hạn chảy của thép kết cấu. Giới hạn chảy của thép kết cấu (tiếp). Giới hạn bền của chốt chịu cắt. Trọng lượng và đường kính chốt chịu cắt.

Bản cánh dầm thép chịu nén không được giữ ổn định bởi tấm sàn. Giá trị giới hạn của độ võng thẳng đứng cho dầm và sàn. Ứng suất cho phép lớn nhất trong cốt thép.10 Tỉ lệ phần trăm lớn nhất khi phân phối lại mômen gối.11 Loại liên kết và giả thiết phân tích tổng thể. Bảng tổng hợp mô men bền dẻo và mô men giới hạn các trường hợp 2A, 2B, 2C.

So sánh các yếu tố kỹ thuật. So sánh thép bản. So sánh bu lông. So sánh thép hình.

So sánh kinh tế thép bản. So sánh kinh tế bu lông. So sánh kinh tế thép hình. Bảng tổng hợp các yếu tố kinh tế.

So sánh hiệu quả kinh tế.72 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1. Kết cấu thép nhồi bê tông. Kết cấu thép bọc bê tông. Một số tiết diện cột liên hợp.

Một số tiết diện dầm liên hợp. Hệ dầm có bản bụng khoét lỗ. Hệ dầm với các mố dầm (Stub girder). Hệ dầm gia cường nách.

Hệ giàn liên hợp. Biểu đồ so sánh khả năng vượt nhịp các giải pháp dầm. Chi tiết chốt chịu cắt. Dầm liên hợp thép bêtông.

Tải trọng tác dụng lên tấm tôn. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm sàn đối với một dầm. Nhịp tương đương l0 để xác định beff. Sử dụng một phần tiết diện hiệu quả của bản bụng loại 2 (mômen uốn âm).

Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản bê tông (uốn dương). Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản cánh dầm thép. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản bụng dầm thép. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua cánh dầm thép (mô men uốn âm).

Sự phân bố ứng suất dẻo khi trục trung hòa đi qua bản bụng (mô men uốn âm). Xác định mômen quán tính của tiết diện liên hợp. Phương pháp đơn giản để kiểm tra độ võng. Khớp dẻo và sự phân bố mômen ở nhịp biên.

Sự phân bố lại mômen uốn trong dầm liên tục. Liên kết liên hợp dầm - cột và dầm - dầm. Các giới hạn phân loại liên kết (kết cấu có giằng). Liên kết liên hợp dầm - dầm.

Liên kết dầm - cột. Phân loại liên kết dầm - cột theo độ cứng chống xoay ban đầu. Mối nối bằng sườn đầu dầm. Mô hình mối nối ba lò xo.

Dầm liên tục 4 nhịp chịu tải trọng phân bố đều. Các bước tính toán, so sánh hiệu quả khi phối lại mô men.1 Mặt bằng bố trí dầm.2 Mặt cắt A-A và B-B.3 Mặt cắt sàn bê tông.4 Sơ đồ tính toán dầm phụ.6 Biểu đồ mô men uốn do ngoại lực tác dụng lên hệ cơ bản.7 Biểu đồ mô men khi chịu tải trọng phân bố đều.8 Biểu đồ mô men và các vị trí mô men lớn nhất.9 Tính phản lực gối tựa 0 và 1.10 Biểu đồ mô men khi phân phối lại nội lực. Xác định lực trượt dọc trong nhịp biên. Tính toán mối nối dầm phụ (trường hợp 1).

Tính toán mối nối dầm phụ (trường hợp 2). Biểu đồ so sánh chênh lệch tổng giá thành các yếu tố. Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, kết cấu dầm sàn liên hợp được sử dụng nhiều ở các nước như Mỹ Anh, Pháp, Nhật Bản, Úc … và nhất là các nước đang phát triển như Hàn Quốc, Trung Quốc, Singapore…Ở Việt Nam loại kết cấu này ít được sử dụng vì nhiều lý do, tuy nhiên vơi tốc độ phát triển như hiện nay, do các ưu điểm của kết cấu liên hợp, trong tương lai loại kết cấu này chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi. Việc tính toán, so sánh, nhận xét hiệu quả khi thiết kế dầm sàn liên hợp có sự phân phối lại mô men nội lực là một vấn đề cần được quan tâm và tìm hiểu.

Vì vậy, lựa chọn đề tài: “So sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép-bê tông kể đến ảnh hưởng của liên kết” nhằm đưa ra cơ sở cho những phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý và kinh tế.Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là đưa ra cơ sở cho những phương án thiết kế dầm liên hợp hợp lý và kinh tế, ưu nhược điểm và áp dụng. Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu so sánh hiệu quả của sự phân phối lại mô men trong dầm liên hợp thép-bê tông kể đến ảnh hưởng của liên kết tiêu chuẩn Eurocode 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu: Dầm sàn bê tông cốt thép liên hợp.

Phạm vi nghiên cứu với trường hợp dầm liên tục và liên kết theo tiêu chuẩn châu âu Eurocode 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp phương pháp phân tích so sánh. - Tính toán với 1 ví dụ cụ thể. Cơ sở khoa học thực tiễn và pháp lý của đề tài - Dựa trên lý thuyết tính toán kết cấu liên hợp thép bê tông - Dựa trên kết quả nghiên cứu của các đề tài khoa học có liên quan.

2 - Đây là đề tài nghiên cứu hoàn toàn mới, chưa có đề tài nào nghiên cứu về nội dung trên. Kết quả đạt được - Về mặt lý thuyết: Chỉ ra được khi nào dầm có thể phân phối lại mô men, hiệu quả khi dầm có phân phối lại mô men. - Về mặt thực tế thi công : Áp dụng vào thực tế thi công các công trình dân dụng ở Việt Nam hiện nay. TỔNG QUAN VỀ DẦM LIÊN HỢP THÉP- BÊ TÔNG 1.

Giới thiệu kết cấu liên hợp thép- bê tông (LHT-BT). Không như kết cấu bê tông cốt thép thông thường, có cốt thép chịu lực là các thanh thép tròn, kết cấu LHT-BT là kết cấu mà thép chịu lực là thép hình, thép ống hoặc thép tổ hợp. + Thép chịu lực có thể nằm ngoài bê tông ( kết cấu thép nhồi bê tông) Hình 1. Kết cấu thép nhồi bê tông + Thép chịu lực có thể nằm bên trong bê tông ( kết cấu thép bọc bê tông).

Kết cấu thép bọc bê tông - Ban đầu, các dạng liên hợp trên thường dùng cho kết cấu cột, được thiết kế với mục đích lớp bảo vệ chịu lửa cho cột thép, khi tính toán bỏ qua sự làm việc của bê tông. 4 - Qua phát triển và thực tiễn, người ta nhận thấy lớp bê tông trong kết cấu liên hợp có tác dụng giảm được độ mảnh của cột thép và tăng được lực tới hạn. + Một số hình dạng tiết diện liên hợp Hình 1. Một số tiết diện cột liên hợp Hình 1.

Một số tiết diện dầm liên hợp. Dầm bọc bê tông; B. Dầm nhồi bê tông; C. Dầm thép được liên kết với sàn.

5 + Việc hình thành các dạng kết cấu liên hợp này bắt nguồn từ một số nguyên nhân: - Khi hàm lượng cốt thép tròn trong kết cấu bê tông quá lớn (µ≥6%), người ta thay thế các cốt thép này bằng các dạng cốt thép khác gọi là cốt cứng. - Bao bọc cốt thép chịu lực bằng bê tông để giảm độ mảnh cấu kiện, tăng khả năng chịu lực, chống xâm thực và chống cháy. Sự hình thành kết cấu liên hợp. Việc nghiên cứu ứng dụng và phát triển kết cấu LHT- BT dùng trong các lĩnh vực cầu đường, các công trình dân dụng, công nghiệp đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm.

- Năm 1894, lần đầu tiên kết cấu LHT- BT đã được ứng dụng làm cầu Rock Rapids (Mỹ). Cầu dùng thép hình chữ I cho kết cấu khung và dùng bê tông bọc ngoài thành cầu dạng vòm. - Năm 1898, cầu Pitts Burgh bang Pennsylvania (Mỹ) dùng hệ dầm thép bọc bê tông để đỡ bản mặt cầu bằng bê tông từ đó tạo nên kết cấu LHT-BT. - Năm 1897 tại Piyyd Burgh (Mỹ), một ngôi nhà mà có hệ dầm sàn bằng thép được bọc bê tông xây vào năm 1894 bị cháy, tuy nhiên người ta nhận thấy các dầm thép bọc bê tông không bị ảnh hưởng bởi lửa từ vụ cháy.

- Thập niên đầu thế kỷ 20 tại Châu Âu, việc dùng kết cấu LHT- BT cũng xuất phát từ mục đích dùng bê tông bọc kết cấu thép để bảo vệ chống ăn mòn và chịu lửa. Khi dùng kết cấu LHT-BT người ta nhận thấy việc tạo ra các chi tiết neo để tăng lực dính kết giữa bê tông và thép là đặc biệt quan trọng và không thể thiếu, tuy nhiên khoảng thời gian đó vẫn chưa có lý thuyết tính toán nhưng kết cấu này vẫn được áp dụng.