1. Tính cấp thiết của đề tài
Sử dụng kết cấu bêtông cốt thép (BTCT) thông thường với nhà cao từ 30 tầng trở lên thường nặng nề, khó hợp lý về mặt chịu lực và cấu tạo kiến trúc. Người ta đã đưa ra các hướng giải quyết chính sau:
– Dùng kết cấu thép thay thế cho kết cấu BTCT thông thường;
– Dùng kết cấu liên hợp thép – bêtông;
Kết cấu liên hợp thép – bêtông có những ưu điểm nổi bật sau:
– Khả năng chịu lực của vật liệu tăng, giảm kích thước của cấu kiện.
– Tăng độ cứng của kết cấu.
– Khả năng biến dạng lớn hơn kết cấu BTCT.
– Khả năng chống ăn mòn của thép được tăng cường.
– Khả năng chịu lửa tốt.
– Có thể dễ dàng dùng phương pháp thi công hiện đại, giảm thời gian thi công sớm đưa công trình vào sử dụng.
– Có thể tạo kết cấu ứng lực trước trong khi thi công, tăng hiệu quả sử dụng vật liệu, nhất là vật liệu cường độ cao.
– Kết cấu liên hợp thép – bêtông có thể đạt hiệu quả kinh tế cao.
2. Mục tiêu nghiên cứu.
- – Mục tiêu nghiên cứu: so sánh độ cứng của khung nhà cao tầng BTCT và khung bằng kết cấu liên hợp thép bê tông trong cùng một nhà cao tầng có cùng kích thước, cùng chịu tải trọng như nhau.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Lý luận đưa ra phương pháp chuyển đổi độ cứng tương đương của khung BTCT bằng kết cấu liên hợp Thép – Bê tông.
– Tính toán và so sánh một khung bằng BTCT và một khung bằng kết cấu liên hợp Thép-bê tông chịu lực như nhau.
– Đưa ra kết luận và kiến nghị trong thiết kế nhà cao tầng, ta nên quan tâm lựa chọn kết cấu liên hợp thép – bê tông làm kết cấu chịu lực chính, đặc biệt với công trình cao trên 30 tầng.
4. Phương pháp nghiên cứu
– Dựa trên nền tảng cơ sở lý thuyết đã được kiểm chứng của các tác giả đi trước (kết cấu BTCT, kết cấu thép và kết cấu LH-TBT); lý thuyết kết hợp áp dụng tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (EC3) và lý thuyết kết hợp tiêu chuẩn thiết kế kết cấu liên hợp (EC4);
– Áp dụng tính toán minh họa bằng các ví dụ số trên công trình giả định và từ đó tổng hợp so sánh phân tích và đánh giá kết quả.
5. Một số công trình tiêu biểu sử dụng kết cấu liên hợp
Tại Hà Nội đang thi công dự án Tòa nhà văn phòng Hud Tower đường Lê Văn Lương (Hà Nội) sử dụng cột liên hợp thép – bê tông.
Tại thành phố Hồ Chí Minh đã xây dựng toà nhà Diamond Plaza, ngoài ra còn một số công trình khác như tháp tài chính Bitexco (cao 300m, gồm 68 tầng).
6. Bố cục luận văn
Gồm mở đầu, nội dung chính và kết luận.
Chương 1: Sơ đồ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng
Chương 2: Cấu tạo các cấu kiện chịu lực liên hợp bằng thép – bêtông
Chương 3: Cách chuyển đổi độ cứng khung ngang bằng kết cấu liên hợp thép – bêtông
Chương 4: So sánh độ cứng của khung bằng btct và khung bằng kết cấu liên hợp thép – bêtông tương đương về khả năng chịu lực
Kết luận và kiến nghị
CHƯƠNG 1
SƠ ĐỒ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ CAO TẦNG
1.1. HỆ KẾT CẤU KHUNG
Kết cấu khung được tạo thành từ các phần tử thanh liên kết với nhau tại nút, các thanh nằm ngang được gọi là dầm, các thanh thẳng đứng được gọi là cột. Tại các nút có thể có liên kết cứng, nửa cứng hoặc liên kết khớp. Dưới tác dụng của tải trọng, các thanh cột và dầm của khung vừa chịu uốn, cắt vừa chịu nén hoặc kéo
1.2. CÁC DẠNG SƠ ĐỒ KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA NHÀ CAO TẦNG
Hệ khung chịu lực là một loại kết cấu chịu lực truyền thống. Hệ khung chịu lực thường có độ cứng ngang bé, khả năng chịu tải ngang không lớn. Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, trong nhà cao tầng, hệ khung chịu lực thường dùng kết hợp với các hệ chịu lực khác (như vách, lõi…) để phù hợp và mang lại hiệu quả cao hơn.
1.2.1. Hệ sườn chịu lực dạng khung
1.2.2. Hệ giằng
1.2.3. Hệ hỗn hợp tương tác khung- giằng
1.2.4. Khung có dầm rỗng (giàn) bố trí so le
1.2.5. Hệ giằng và hệ vành đai tầng
1.2.6. Hệ lõi (bằng bêtông cốt thép hoặc bằng kết cấu kim loại)
1.2.7. Hệ ống
1.2.8. Khung dạng ống bó lại với nhau
1.2.9. Hệ hỗn hợp
CHƯƠNG 2
CẤU TẠO CÁC CẤU KIỆN CHỊU LỰC LIÊN HỢP
2.1. SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
2.1.1. Cấu tạo và yêu cầu chung của sàn liên hợp
Sàn liên hợp gồm tấm tôn hình dập nguội và tấm đan bằng bêtông cốt thép đổ liền.
2.1.2. Liên kết giữa thép và bêtông trong sàn
Khi chịu tác dụng của tải trọng ngoài, tấm sàn bị biến dạng uốn và sinh ra ứng suất trượt tại bề mặt giữa thép và bêtông.
2.2. DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
2.2.1. Cấu tạo dầm liên hợp thép – bêtông
Dầm liên hợp được tổ hợp từ các thành phần: 1 – dầm thép cán nóng hoặc dầm thép tổ hợp hàn, 2- cốt thép thanh ( gọi là cốt mềm), 3- phần bêtông, 4- chốt liên kết phần bêtông và dầm thép.
2.2.2. Phân loại tiết diện ngang.
Khi tiết diện dầm I chịu nén, cánh hoặc bụng dầm có thể bị oằn cục bộ ảnh hưởng đến khả năng chịu nén của các thành phần tiết diện dầm I như bản cánh, bụng
2.2.3. Liên kết bản sàn với dầm
Theo tiêu chuẩn Eurocode 4, có hai loại liên kết:
a. Liên kết dẻo
b. Liên kết không dẻo
2.2.4. Phân tích đàn hồi dầm liên tục liên hợp
Phân tích đàn hồi có thể sử dụng cho tất cả các dầm liên tục liên hợp, không phụ thuộc loại tiết diện.Trong EC4 có hai dạng phân tích đàn hồi
a. Phân tích không nứt
b. Phân tích nứt
2.2.5. Phân tích đàn hồi dẻo (cứng dẻo) dầm liên tục liên hợp
Phương pháp phân tích đàn dẻo dựa trên giả thiết rằng vùng chảy dẻo tập trung tại một vài tiết diện có mômen lớn hình thành khớp dẻo.
2.2.6. Ổn định tổng thể của dầm liên hợp
Trong dầm liên hợp, khi làm việc các cánh trên của dầm thép được giữ khỏi oằn do được liên kết với bản sàn bêtông cốt thép, tuy nhiên cần thoả mãn điều kiện là các liên kết được thiết kế phù hợp và khoảng cách giữa hai mép của bản sàn (của các ô) không quá nhỏ.
2.3. CỘT LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
Cột liên hợp thép – bêtông là cấu kiện gồm: 1-thép cán nóng hoặc thép tổ hợp (gọi là cốt cứng), 2-phần bêtông, 3-phần cốt thép thanh (gọi là cốt mềm).Cột có tiết diện đa dạng: hình tròn, hình chữ nhật, hình vuông hoặc hình đa giác.
2.4. MỐI NỐI LIÊN HỢP
2.4.1. Phân loại mối nối
a. Theo độ cứng của mối nối
b. Theo phần tử liên kết
2.4.2. Sự làm việc chịu trượt tại chỗ liên kết cột với dầm
Nội lực truyền đến từ liên kết được phân phối giữa các phần thép và bêtông của cột liên hợp.
2.4.3. Nguyên tắc chung thiết kế mối nối
– Khả năng chịu lực của mối nối được xác định trên cơ sở khả năng chịu lực của từng chi tiết cấu tạo nên mối nối.
– Thiết kế đảm bảo khả năng chịu lực của cột lớn hơn của dầm tức là các khớp dẻo hình thành ở dầm, bên cạnh các mối nối.
– Phần tiết diện thép của dầm liên hợp tính toán theo quá trình thi công.
– Trong trường hợp ta sử dụng mối nối đơn giản (khớp), toàn bộ mối nối thuộc phần tiết diện thép, bằng thép góc liên kết ở bụng và, hoặc các bản thép tựa đơn giản liên kết ở cánh dưới dầm.
– Với mối nối truyền mômen (cứng hoặc nửa cứng), kích thước tiết diện thép được tính toán khi thi công và mối nối nói chung là khớp đơn giản trong quá trình này
SO SÁNH ĐỘ CỨNG CỦA KHUNG NHÀ CAO TẦNG BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ KHU
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN LOP K26 XDDD\PHAM ANH TUAN
