TÍNH TOÁN HỆ DẦM SÀN LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG SLIMDEK
Hiện nay, giải pháp kết cấu liên hợp thép bê tông đã và đang được sử dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt cho các công trình nhà cao tầng, siêu cao tầng và các công trình công cộng… Giải pháp này tận dụng các ưu điểm riêng về đặc trưng cơ lý giữa vật liệu thép và bê tông để tạo ra kết cấu liên hợp có khả năng chịu lực và độ tin cậy cao. Nếu so sánh với giải pháp kết cấu thép thuần túy thì việc sử dụng kết cấu liên hợp thép bê tông ngoài việc làm tăng khả năng chịu lực còn tăng độ cứng ngang, tăng khả năng ổn định và nâng cao tính chịu lửa. Cấu kiện trong kết cấu liên hợp thanh mảnh hơn so với kết cấu bê tông cốt thép thông thường. Không gian sử dụng được tăng lên, đồng thời tạo không gian nhẹ nhàng thông thoáng.
Nhiều giải pháp kết cấu dầm sàn liên hợp đã được nghiên cứu và ứng dụng, trong đó phải kể đến một giải pháp mới đó là tính toán dầm sàn liên hợp slimdek trong công trình cao tầng.
- Mục tiêu nghiên cứu
Tính toán 2 giải pháp dầm sàn liên hợp slimdek và dầm sàn liên hợp thông thường, sau đó đưa ra nhận xét và kiến nghị.
Tính toán dầm sàn liên hợp slimdek.
Phân tích lý thuyết
Áp dụng tính toán
So sánh, đánh giá
Trong thực tế đối với những công trình cao tầng việc giảm chiều cao của hệ thống dầm sàn là vấn đề cần thiết. Có nhiều phương pháp để giảm chiều cao của hệ thống dầm sàn, trong đó phải nói đến phương pháp hệ dầm sàn liên hợp có chiều cao nhỏ (slimdek)
Nhằm đưa ra một cách so sánh tổng quan về giải pháp hệ dầm sàn liên hợp thông thường và hệ dầm sàn liên hợp slimdek (về sự giảm chiều cao hệ dầm sàn, trọng lượng tấm tôn, khả năng chịu lực….), đưa ra kết luận và kiến nghị đến các kỹ sư, kiến trúc sư nên chọn giải pháp nào cho hợp lý hơn.
7. Bố cục luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về kết cấu liên hợp thép – bê tông
Chương 2: Tổng quan về lý thuyết tính toán dầm liên hợp nói chung và dầm liên hợp có chiều cao nhỏ (slimdek)
Chương 3: Ví dụ tính toán
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG
Trong kết cấu công trình xây dựng, sự kêt hợp giữa các loại vật liệu khác nhau thường thấy nhất là giữa thép và bê tông, mặc dù tính chất có khác nhau nhưng hai loại vật liệu này lại bổ trợ cho nhau:
- Bê tông chịu kéo kém nhưng chịu nén tốt
- Thép chịu kéo và nén tốt
- Cấu kiện thép thường tương đối mảnh và có xu hướng mất ổn định, nếu kết hợp với bê tông sẽ tăng cường độ ổn định
- Bê tông có thể chống được sự ăn mòn và có thể chịu được nhiệt độ cao, trong khi thép rất dễ bị rỉ sét và dễ dàng biến dạng dưới tác động của nhiệt độ và dẫn đến mất khả năng chịu lực
b. Đặc tính của kết cấu liên hợp
Khi thiết kế một công trình, ngoài việc đảm bảo khả năng chịu lực, độ cứng dẻo của kết cấu mà còn phải đảm bảo các yêu cầu về kiến trúc, kinh tế, thi công, chịu nhiệt.
* Kiến trúc
Kết cấu liên hợp cho phép sự đa dạng trong kiến trúc bằng cách kết hợp các cấu kiện liên hợp theo nhiều kiểu.
* Kinh tế
Tiết kiệm được nhiều chi phí do sử dụng cấu kiện có tiết diện nhỏ hơn (độ cứng lớn có khả năng vượt nhịp lớn, giảm độ võng, giảm chiều cao tiết diện) và lắp đặt nhanh trong thi công.
* Chịu nhiệt
Các công trình kết cấu thép cổ điển tốn rất nhiều chi phí để bảo vệ thép kết cấu dưới 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 sẽ bảo vệ thép do bê tông có khối lượng lớn và dẫn nhiệt kém
Các dầm và cột thép sẽ được bao bọc hoàn toàn hoặc một phần. Điều này không chỉ giúp duy trì nhiệt độ thấp trong thép mà còn tăng khả năng chịu lực, tăng độ ổn định của cấu kiện.
* Thi công
Ngày nay sàn composite được sử dụng rộng rãi trong các công trình do các tiện lợi đem đến cho chủ đầu tư và đơn vị thầu.
- Sàn công tác: Trước khi đổ bê tông, các tấm tôn sóng phục vụ như một sàn công tác rất an toàn.
- Coppha cố định: Các tấm tôn sóng được phủ lên các dầm theo một phương, các tấm tôn đóng vai trò coppha trong quá trình đổ bê tông, có thể không cần các cây chống phụ trong khi thi công, ngoài ra tấm tôn còn giữ nước rất tốt trong quá trình đổ bê tông.
Mặt dưới tấm thép vẫn giữ được sạch sẽ sau khi đổ bê tông và nếu sử dụng các tấm thép màu sẽ tăng tính thẩm mỹ.
c. So sánh với các phương pháp khác
Bảng 1.1. So sánh dầm liên hợp và dầm thép thông thường
Khả năng chịu lực ba loại dầm tương đương nhau nhưng khác nhau về độ cứng và chiều cao công trình, diện tích tiết diện dầm liên hợp có thể nói là tiết kiệm hơn dầm thép bình thường.
Việc nghiên cứu ứng dụng và phát triển kết cấu LHT- BT dùng trong các lĩnh vực cầu đường, nhà cửa và các công trình đã và đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm.
Khả năng chịu lực của cấu kiện tăng do kết hợp được các ưu điểm của thép và bê tông, giảm kích thước cấu kiện từ đó tăng không gian sử dụng và hiệu quả kiến trúc.
Có độ cứng lớn hơn so với kết cấu thép, giảm độ mảnh, tăng khả năng ổn định tổng thể cũng như ổn định cục bộ.
Khả năng chịu lửa, chống ăn mòn tốt.
Chịu tải trọng động đất tốt hơn so với kết cấu bê tông.
Rút ngắn thời gian thi công.
Các ưu điểm trên chỉ phát huy với các công trình siêu (cao) tầng, nhịp lớn, chưa phù hợp với công trình nhỏ.
Độ võng dài hạn tăng.
Tăng chi phí thi công do hàn các chốt chịu cắt tại hiện trường.
Tốn chi phí nhân công do việc thi công, chế tạo cấu kiện phức tạp.
Trong chương này tác giả chủ yếu giới thiệu về kết cấu liên hợp thép bê tông như đặc tính (kinh tế, kiến trúc, chịu nhiệt thi công)…., so sánh với các phương án khác, cũng như nêu lên những ưu nhuợc điểm của kết cấu liên hợp thép – bê tông.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM LIÊN HỢP NÓI CHUNG VÀ DẦM LIÊN HỢP CÓ CHIỀU CAO NHỎ (SLIMDEK)
2.1. TÍNH TOÁN DẦM LIÊN HỢP NÓI CHUNG
2.1.1. Giới thiệu chung về dầm liên hợp
Dầm liên hợp thép – bê tông gồm hai phần chính: Dầm thép dạng chữ I, H và phần cánh bê tông là bản sàn bê tông cốt thép, sàn liên hợp hoặc bản sàn lắp ghép.
+ Tỉ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông
Tỉ số mô đun ne được xác định từ các tỉ số mô đun thành phần tương ứng với phần dài hạn và ngắn hạn của tải trọng, được biểu diễn theo công thức sau:
Bề rộng hiệu quả của sàn bê tông làm việc cùng dầm thép
Bề rộng tổng cộng phần sàn bê tông tham gia làm việc cùng với dầm thép beff bao gồm mỗi phần bề rộng be của sàn hai bên dầm và được xác định theo điều kiện sau:
+ Đối với ô sàn có phương làm việc chính vuông góc với dầm, be= L0/8 nhưng không lớn hơn bi ;
+ Đối với ô sàn có phương làm việc chính song song với dầm, be=L0/ 8 nhưng không lớn hơn 0,8bi.
Theo sự phân loại trong tiêu chuẩn Eurocode 3 thì:
– Tiết diện loại 1: được coi là có khả năng xoay để hình thành nên khớp dẻo;
– Tiết diện loại 2: có khả năng phát triển mô men bền dẻo nhưng kém hơn tiết diện loại 1;
– Tiết diện loại 3: khi có sự cong vênh cục bộ thì ứng suất thớ nén cực hạn có thể đạt đến cường độ tính toán nhưng tiết diện không thể phát triển mô men bền dẻo;
– Tiết diện loại 4: sự cong vênh cục bộ xảy ra ngay khi trong giai đoạn làm việc dẻo, tiết diện không đạt đến được mô men giới hạn dẻo. Khi tính toán loại tiết diện này thì phải tính đến sự cong vênh cục bộ đối với khả năng chịu lực của tiết diện.
2.1.2. Kiểm tra dầm liên hợp theo trạng thái giới hạn về cường độ
Nhịp tính toán của dầm được lấy bằng khoảng cách tâm giữa các gối đỡ nhưng không lớn hơn khoảng cách thông thuỷ giữa các gối đỡ cộng thêm bề rộng dầm.
Nhịp tính toán của dầm công xôn được lấy từ trọng tâm gối đỡ đến đầu tự do của dầm nhưng không lớn hơn khoảng cách từ mặt gối đỡ cộng thêm nửa bề rộng dầm.
b. Phân tích dầm liên hợp
Đối với dầm liên hợp liên tục có thể sử dụng phương pháp sau:
– Phân tích đàn hồi;
– Phân tích dẻo.
+ Phương pháp phân tích đàn hồi
c. Phương pháp phân tích dẻo
Phương pháp phân tích dẻo được dùng để xác định mô men uốn của hệ dầm liên tục.
2.1.3. Sức bền của tiết diện đối với mô men uốn
a. Mô men bền dẻo
Giá trị mô men bền dẻo được áp dụng cho dầm liên hợp có tiết diện dầm thép thuộc loại 1 hoặc 2. Do tính chất không đối xứng của tiết diện dầm liên hợp nên tồn tại hai giá trị mô men bền dẻo dương và mô men bền dẻo âm.
b. Khả năng chịu uốn của dầm liên hợp khi lực cắt lớn
Từ kết quả thí nghiệm cho thấy, một phần lực cắt tại tiết diện dầm liên hợp do bản sàn chịu, tuy nhiên vẫn chưa có một mô hình tính toán khả năng chịu cắt của sàn do khả năng này bị ảnh hưởng bởi sự liên tục của sàn, độ nứt và số lượng liên kết chịu cắt được bố trí. Vì vậy khả năng chịu cắt của dầm liên họp là hoàn toàn do dầm thép chịu. Chiều dày của bụng dầm phải đủ để tránh mất ổn định do lực cắt.
c. Kiểm tra dầm tổ hợp bị oằn ngang
Các kết quả nghiên cứu và thí nghiệm cho thấy khi dầm có tiết diện thuộc loại 1, 2 hoặc 3, khi kiểm tra có thể bỏ qua ảnh hưởng do oằn ngang nếu dầm thoả mãn các điều kiện sau:
+ Sai khác giữa hai nhịp liền kề nhau không vượt quá 20% chiều dài nhịp ngắn. Khi có nhịp công xôn, thì chiều dài nhịp công xôn không vượt quá 15% chiều dài nhịp liền kề;
+ Tải trọng phân bố đều trên các nhịp, tải trọng thường xuyên chiếm ít nhất 40% tải trọng thiết kế;
+ Chi tiết liên kết giữa bản cánh trên của dầm thép với sàn thoả mãn các yêu cầu của Eurocode 4 (mục 6.6) về kích thước, khoảng cách phân bố trên chiều dài nhịp dầm. Nếu dùng chốt có đường kính d, chiều cao h thì khoảng cách giữa các chốt:
(2.28)
+ Bản sàn có ít nhất hai dầm thép nhằm đảm bảo tạo nên một hệ sườn chữ U ngược;
+ Tại các gối tựa, cánh dưới của dầm thép phải được liên kết theo phương ngang và bụng dầm có sườn gia cường;
+ Độ cứng uốn ngang của bản bê tông (đặc hoặc liên hợp) phải đủ so vói độ cứng của bản bụng vói điều kiện như sau:
Trong đó:
a: khoảng cách giữa các dầm thép;
I: mô men quán tính của bản sàn trên một đơn vị chiều dài dầm, bỏ qua vùng bê tông chịu kéo;
Ecm : xác định theo bảng 1.1
g. Chiều cao ha của dầm thép không được vượt quá giới hạn phụ thuộc loại thép và dầm thép có hay không có lóp bê tông bọc cục bộ. Giới hạn này được quy định trong bảng 6.1 Eurocode 4.
2.1.4. Tính toán chi tiết liên kết chịu cắt
Dưới tác dụng của tải trọng, dầm thép và bản sàn có xu hướng trượt tương đối với nhau. Chi tiết liên kết chịu cắt được sử dụng để neo bản sàn, ngăn cản chuyển vị tương đối này để hình thành nên sự làm việc liên hợp giữa sàn và dầm thép. Do vậy chi tiết liên kết chịu cắt phải có khả năng truyền lực cắt dọc theo sàn và dầm thép và không gây hư hại cho sàn khi dầm liên hợp làm việc.
Tiêu chuẩn Eurocode 4 phân chia liên kết thành hai loại với khái niệm “dẻo” và “không dẻo”.
b. Sức bền chịu cắt của chi tiết liên kết dạng chốt trong sàn bê tông
Sức bền tính toán của chốt có mũ trong bản sàn bê tông cốt thép lấy theo giá trị nhỏ trong hai giá trị sau (phá hoại của chốt và phá hoại của bê tông xung quanh chốt):
c. Chi tiết liên kết chịu cắt dạng chốt có mũ trong sàn liên hợp
+ Khi tấm tôn thép bố trí vuông góc với dầm
Khi tấm tôn vuông góc với dầm liên hợp, sức bền chịu cắt của chốt có mũ xác định bằng sức bền chịu cắt của chốt có mũ trong bản sàn bê tông cốt thép nhân với hệ số kt xác định theo biểu thức sau:
+ Khi tấm tôn thép bố trí song song với dầm
Khi tấm tôn song song với dầm liên hợp, sức bền chịu cắt của chốt có mũ xác định bằng sức bền chịu cắt của chốt có mũ trong bản sàn bê tông cốt thép nhân với hệ số k xác định theo biểu thức sau:
k=0,6 x x ≤ 1,0
d. Bố trí chi tiết liên kết chịu cắt
Chi tiết liên kết có thể được bố trí trên chiều dài dầm với khoảng cách phù hợp với lực cắt dọc xác định từ phân tích đàn hổi. Tuy nhiên có thể bố trí các chi tiết liên kết đều nhau trên toàn bộ nhịp dầm.
2.1.5. Tính toán cốt thép cho phương vuông góc với trục dầm
Cốt thép được bố trí trong phần cánh bê tông và theo phương vuông góc với nhịp của dầm liên hợp để có thể chịu lực cắt dọc được truyền thông qua chi tiết liên kết chịu cắt.
2.1.6. Kiểm tra dầm liên hợp đặc tại trạng thái giới hạn sử dụng
a. Đại cương
Tại trạng thái giới hạn sử dụng, dầm được kiểm tra về độ võng, bề rộng vết nứt của phần cánh bê tông và đôi khi cả rung động. Trong đó, việc kiểm tra độ võng là quan trọng nhất, kiểm tra rung động chỉ áp dụng đối với những dầm có nhịp lớn.
Độ võng của dầm liên hợp được xác định theo giá trị tải trọng tại trạng thái sử dụng của công trình, đó là giá trị tải trọng tiêu chuẩn.
b. Tính toán độ võng của dầm đơn giản
+ Tỷ số mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông
Đối với tải trọng ngắn hạn: n =
Đối với tải trọng dài hạn: n’ = 3
Để đơn giản, đối với cả hai loại tải trọng ngắn hạn và dài hạn:
n”= 2 (2.44)
+ Mô men quán tính của tiết diện tại giữa nhịp dầm
Mô men quán tính của tiết diện liên hợp khi coi bê tông không nứt, bằng:
(2.45)
+ Độ võng của dầm khi liên kết giữa dầm thép và bản sàn là hoàn toàn
(2.46)
Trong đó: p : tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều trên dầm;
L : nhíp tính toán của dầm;
Ea : mô đun đàn hồi của thép;
+ Độ võng của dầm khi liên kết là không hoàn toàn
(2.47)
c. Giới hạn vết nứt trong dầm liên hợp
Vết nứt trong dầm liên hợp xảy ra do tải trọng ngoài tác động và do sự ngăn cản những biến dạng mà dầm phải chịu (ví dụ trong trường hợp dầm có các gối tựa lún không đều nhau).
Cần phải tiến hành kiểm tra ảnh hưởng của vết nứt đến sự làm việc cũng như tính bền vững của kết cấu.
2.2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊ TÔNG CÓ CHIỀU CAO NHỎ (SLIMDEK)
2.2.1. Tổng quan về giải pháp sàn mảnh
Sàn mảnh là một giải pháp tích hợp dầm thép trong khoảng chiều cao của một tấm sàn. Hệ thống sàn mảnh được tạo ra nhằm giảm chiều cao của hệ thống dầm sàn.
Hình 2.16. Hình cắt đứng của một hệ thống sàn mảnh.
Hai hệ dầm thường gặp trong sàn mảnh:
- Hệ dầm không đối xứng: Được sản xuất bằng phương pháp cán nóng. Mức độ bất đối xứng của mặt bích trên và dưới thường là 60%.
- Hệ dầm thép hộp: Hệ dầm này có cấu trúc đối xứng nhằm tránh lực xoắn gây ra bởi các tải trọng đặc biệt.
a. Hệ dầm không đối xứng (Asymmetric slimfloor beams)
b. Hệ dầm hộp (Rectangular beams)
Hình 2.17. Các dạng dầm trong hệ sàn mảnh
2.2.2. Đặc điểm làm việc
Việc thiết kế dầm đều được tính toán trong hai giai đoạn:
- Giai đoạn xây dựng: Xảy ra trong quá trình dầm và tấm sàn chống đỡ các tải trong: Bê tông ướt cộng với tải trọng do người và thiết bị. Trong giai đoạn này dầm được giả thiết là không được liên kết xung quanh bởi bê tông và chịu xoắn do việc chỉ đặt bê tông vào một bên của dầm.
- Giai đoạn liên hợp: Các thành phần dầm, sàn, bê tông liên kết với nhau cùng chống đỡ các tải trọng công trình cộng với tải trọng bản thân của chúng. Giai đoạn này dầm được cố định xung quanh bởi bê tông.
2.2.3. Tính toán kiểm tra tiết diện
* Dầm trong giai đoạn không liên hợp
– Hiệu ứng ứng suất phẳng ở mặt bích.
– Sự mất cân bằng do tải trọng ở sàn.
– Độ bền uốn của dầm trong giai đoạn chưa liên hợp.
* Dầm trong giai đoạn làm việc liên hợp
b. Hệ dầm không đối xứng
* Dầm trong giai đoạn thi công
– Kiểm tra khả năng uốn ở bản cánh dưới.
– Kiểm tra khả năng uốn ở bụng: Tương tự như ở bản cánh
– Kiểm tra sự xoắn
* Kiểm tra trong giai đoạn liên hợp
– Kiểm tra về khả năng chịu cắt
– Kiểm tra sự uốn của tiết diện
Trường hợp 1: Trục trung hòa nằm ở cánh trên của dầm thép:
Hình 2.27. Trục trung hòa nằm cánh trên dầm thép
Trường hợp 2: Trục trung hòa nằm ở bản bụng của dầm thép nhưng nằm ở vùng bê tông của bản:
Hình 2.28. Trục trung hòa nằm ở bản bụng dầm thép và vẫn nằm vùng bê tông của bản
Trường hợp 3: Trục trung hòa đi qua bản bụng phía bên dưới của bản bê tông.
Hình 2.29. Trục trung hòa nằm ở bản bụng phía dưới bản bê tông
2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Ở chương 2 tác giả tập trung vào lý thuyết tính toán dầm liên hợp có chiều cao nhỏ (slimdek), đặc biệt là hệ dầm không đối xứng, qua đó cũng sơ lược lý thuyết tính toán của dầm liên hợp nói chung.
CHƯƠNG 3
VÍ DỤ TÍNH TOÁN
Ở chương này sẽ xét 2 ví dụ, thứ nhất là tính toán hệ dầm sàn có chiều cao nhỏ (slimdek), Sau thí dụ này tính 1 dầm sàn liên hợp bình thường (tấm bê tông trên dầm, có chốt chìm liên kết) kích thước và tải trong tương tự như slimdek, rồi so sánh các chỉ tiêu kinh tế và chiều cao sàn, đưa ra nhận xét và kết luận.
3.1. VÍ DỤ 1: VÍ DỤ TÍNH TOÁN VỀ HỆ DẦM SÀN CÓ CHIỀU CAO NHỎ (SLIMDEK)
Chọn sàn ComFlor 225
Hình 3.1. Cấu tạo sàn liên hợp CF225
3.1.2. Kiểm tra trong giai đoạn thi công
Tải trọng bản
Tải lượng bản thân của dầm: =100.3×9.81/6/1000 = 0.16kN/m2
Tải lượng của bê tông đổ tại chỗ: 2.39kN/m2
Tải trọng bản thân của sàn tôn thép: 0.2kN/m2
Tổng tải trọng: (1.4x(0.16+2.39+0.2)+1.6×0.5)x7x6=195.6kN
Kiểm tra khả năng uốn ở cánh dưới
Tổng hợp tải trọng tác dụng lên cánh: = 1.4x(2.39+0.2)+1.6×0.5)x3x7=92.98kN
Hình 3.4. Bề rộng hiệu quả của dầm (Ví dụ 1)
Kiểm tra khả năng uốn ở bụng
Toàn bộ moment gây uốn bản bụng:
Mp,w =1.2xPyxZ = 1.2xPyx bxd2/6
= 1.2x7x1000x344/600×19^2/6x345x10^6
= 99.97kN.m (2.2.15)
Hệ số uốn dọc: =11.34/99.97 = 0.11<0.3 (thỏa mãn) (2.2.16)
Kiểm tra sự xoắn.
Tải trọng tập trung: = 108.50kN
Moment lớn nhất ở giữa dầm:
Mmax = P.l/8 = 108.5×7/8 = 94.94kN.m (2.2.17)
Ứng suất:
(2.2.18)
Moment xoắn là: (1.4×2.39+1.6×0.5)x3x7)x0.122 =10.63kN.m
Để tính góc xoắn ta cần có tỉ số L/a và GJ/Tqa
a = (EH/GJ)0.5
3.1.3. Kiểm tra trong giai đoạn liên hợp
Tải trọng bản:
Tĩnh tải:
Của bản thân dầm: =0.16kN/m2
Bê tông đổ tại chỗ: = 2.39×1800/1900 = 2.27kN/m2
Tải trọng bản thân bản thép: = 0.2kN/m2
Hoạt tải:
Hoạt tải thường xuyên: = 3.5kN/m2
Hoạt tải tạm thời: 1kN/m2
Tổng hoạt tải : 4.5kN/m2
Tải trọng khác: = 0.5kN/m2
Toàn bộ hoạt tải tập trung
=(1.4x(0.16+2.27+0.2)+1.6×4.5+1.4×0.5x6x7x1.4×7 = 486.4kN
Kiểm tra về khả năng chịu cắt
Khả năng chịu cắt:
Npl,R = 0.6xfyxAw = 0.6x345x19x276/1000 = 1085.5kN (2.2.21)
Hệ số lực cắt: = 243.2/1085.5=0.22 (2.2.22)
Kiểm tra sự uốn của tiết diện
Moment bền dẻo tổng cộng sẽ là:
Mp = Mcánh trên + Mcánh dứoi + Mbêtong + Mbụng (2.2.34)
Với: Mcánh trên = Rt x (ys + tt/2) (2.2.35)
Mcánh dứoi = Rb x (d – ys + tb/2) (2.2.36)
Mbêtong = Rc x (ys + tt + dc –ds/2) (2.2.37)
Mbụng (2.2.38)
Kiểm tra độ võng
Vậy độ võng tổng cộng sẽ là:
= 34.09mm <7000/200 = 35mm (thỏa mãn)
3.2. VÍ DỤ 2: VÍ DỤ TÍNH TOÁN VỀ HỆ DẦM SÀN THƯỜNG
Ta lấy tải trọng và kích thương dầm tương tự như hệ dầm sàn slimdek.
Sử dụng tấm tôn thép Comflor 46 có dạng như sau :
Hình 3.5. Cấu tạo sàn liên hợp CF46/1.2 (Ví dụ 2)
3.2.2. Chiều rộng tham gia làm việc của sàn
Tại vị trí giữa nhịp :
Hình 3.6. Sơ đồ tính chiều rộng tham gia làm việc của sàn (Ví dụ 2)
Bản cánh: -> tiết diện loại 1
Bản bụng: -> tiết diện loại 1
Tải trọng: Lấy theo ví dụ 1
Khả năng chịu cắt của bản thân dầm thép.
Vậy: Mmax < Mpl,rd (thỏa mãn)
Vmax < Vpl,rd (thỏa mãn)
Sức bền tiết diện chịu mômen dương
Khả năng chịu mômen dương của tiết diện dầm liên hợp:
= 3685.20x(0.5×276+0.5×64+46)-0.5(3685.2-1283.40)(126.75+46) = 588.55 kN.m
Sức bền tiết diện chịu mômen âm
Khả năng chịu mômen âm của tiết diện :
= 400.52 + 272.8x (0.5×276+0.5×64+46)-0.5×272.8×32.92 = 461.12kN.m
- Thiết kế liên kết chống trượt cho dầm
Giá trị phá hoại của chốt :
Giá trị phá hoại của bê tông bao xung quanh chốt :
Khi sườn tấm tôn đặt song song với trục dầm hệ số hiệu chỉnh k1 tính như sau:
Khi đặt 1 chốt: Nr = 1, .
>1
Do đó ta lấy k1 = 1
Lực cắt dọc trục :
= min( 2702.24,3852.71) + 392.40 = 2659.64 kN
Lượng chốt hàn trên nửa dầm cần để liên kết hoàn toàn (trên nửa dầm) :
Số chốt có thể bố trí được thực tế trên nửa dầm là :
N = 7000/2/100 = 35
Vậy đủ chỗ để bố trí liên kết để đạt được liên kết hoàn toàn
Kiểm tra độ võng
Vậy độ võng của dầm sẽ là.
<7000/25 = 280 (thỏa mãn)
Bảng 3.1. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu so sánh qua 2 ví dụ
| Chỉ tiêu so sánh | Hệ dầm sàn liên hợp slimdek | Hệ dầm sàn liên hợp thường |
| Chiều cao toàn dầm | 306mm | 396mm |
| Trọng lượng tôn | Chọn CF 225 | Chọn CF46/1.2 |
| 0.17kN/m2 | 0.13kN/m2 | |
| Thể tích bê tông trên 1 đơn vị diện tích | 0.121(m3/m2) | 0.101(m3/m2) |
| Độ bền chịu moment dương | 554.13 KN.m | 588.55kN.m |
| Độ võng | 34.09mm | 27.94mm |
- NHẬN XÉT CHƯƠNG 3
Qua 2 ví dụ ở chương 3 có thể rút ra nhận xét sau đây.
– Về chiều cao toàn dầm: Phương án dầm sàn slimdek giảm chiều cao đi nhiều (cụ thể là 386-306 = 80mm) so với dầm thường, chiều cao dầm giảm dẫn đến chiều cao thông thủy của tầng tăng lên, nếu so sánh cùng một chiều cao thông thủy của của công trình, thì cứ mỗi tầng, dùng hệ dầm sàn slimdek giảm được 80mm, vậy ví dụ chiều cao công trình được thiết kế cho một tầng điển hình là 2800mm, thì với công trình cao 35 tầng, khi dùng hệ dầm sàn slimdek ta đã giảm đi được 1 tầng.
– Về trọng lượng tôn: Đối với phương án hệ dầm sàn liên hợp slimdek thì trọng lượng tôn nặng hơn so với phương án hệ dầm sàn thường, tuy nhiên chênh lệnh là không lớn (0.17kN/m2 so với 0.13kN/m2).
– Về thể tích bê tông: Thể tích bê tông của phương án hệ dầm sàn slimdek nhiều hơn hệ dầm sàn thông thường đáng kể (0.121m3/m2 so với 0.101 m3/m2, tăng 0.02 m3/m2, chiếm 16.5%)
– Về độ bền chịu moment: Đối với hệ dầm sàn slimdek thì độ bền chịu moment uốn nhỏ hơn hệ dầm sàn thông thường nhưng không đáng kể (554.13 kN.m so với 588.55kN.m)
– Về độ võng: Độ võng của hệ dầm sàn slimdek cao hơn độ võng của hệ dầm sàn thông thông thường nhưng không nhiều. (34.09mm so với 27.94mm)
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
– Với moment bền dẻo là tương đương thì giải pháp hệ dầm sàn liên hợp thép bê tông có chiều cao nhỏ (slimdek) làm giảm đi chiều cao hệ thống dầm sàn, làm tăng chiều cao thông thủy của tầng là đáng kể so với giải pháp hệ dầm sàn liên hợp thông thường.
– Khi sử dụng hệ dầm sàn slimdek thì bê tông nhiều hơn, trọng lượng của tấm tôn nặng hơn nhưng không đáng kể, bù lại ta không cần thiết kế các chốt liên kết như hệ dầm sàn thường và dẫn tới việc thi công cũng nhanh hơn.
Cần có sự đánh giá về hiệu quả kinh tế một cách cụ thể, rõ ràng cho việc lựa chọn giải pháp hệ dầm sàn nào là hợp lý hơn.
E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LY LUAN VA PHUONG PHAP DẠY HOC VAT LY\XAY DUNG CONG TRINH DD&DN\NGUYEN CHI THANH
