HỢP LÝ HÓA TIẾT DIỆN DẦM LIÊN TỤC LIÊN HỢP THEO MÔMEN BỀN DẺO 9c6abdb2

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRỊNH HÙNG MẠNH
HỢP LÝ HÓA TIẾT DIỆN DẦM LIÊN TỤC
LIÊN HỢP THEO MÔMEN BỀN DẺO
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP
ĐÀ NẴNG, 2017

2. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRỊNH HÙNG MẠNH
HỢP LÝ HÓA TIẾT DIỆN DẦM LIÊN TỤC
LIÊN HỢP THEO MÔMEN BỀN DẺO
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số : 60 58 02 08
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học
GS.TS PHẠM VĂN HỘI
ĐÀ NẴNG, 2017

3. LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong Luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
T¸c gi¶ luËn v¨n
TrÞnh Hïng M¹nh

4. LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với Đề tài “Hợp lý hóa tiết diện dầm liên tục liên
hợp theo mômen bền dẻo” được thực hiện với kiến thức thu thập trong suốt quá
trình học tập tại trường. Cùng với sự cố gắng của bản thân là sự giúp đỡ, động viên
của các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô bộ môn Xây dựng dân dụng và công
nghiệp, những người đã cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt
quá trình học tập và công tác.
Xin gửi lời cảm ơn đến các học viên chuyên ngành Xây dựng dân dụng và
công nghiệp khóa 31 năm 2015, những người bạn đã đồng hành và giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến GS.TS Phạm Văn Hội, Người thầy
đã nhiệt tình hướng dẫn, động viên Tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn đến Sư đoàn Không quân 372, nơi tôi công tác, đã tạo điều
kiện rất nhiều về thời gian để tôi hoàn thành quá trình học tập.
Cuối cùng, Tôi xin cảm ơn Gia đình đã động viên và tạo điều kiện tốt nhất cho
tôi tinh thần và thời gian trong những năm tháng học tập tại trường. Luận văn được
hoàn thành nhưng không thể tránh được những thiếu sót và hạn chế. Rất mong
nhận được sự đóng góp của quý Thầy Cô, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được
hoàn thiện hơn.
T¸c gi¶ luËn v¨n
TrÞnh Hïng M¹nh

5. MỤC LỤC
MỞ ĐẦU........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................ 1
2. Mục đích nghiên cứu............................................................................. 1
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu............................................................. 1
4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................. 2
6. Bố cục của Luận văn ............................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG 3
1.1. Kết cấu liên hợp Thép – Bêtông........................................................................3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp Thép – Bêtông... 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp ở Việt Nam........ 6
1.1.3. Đặc điểm của kết cấu liên hợp Thép – Bêtông ............................... 7
1.2. Dầm liên hợp Thép – Bêtông.............................................................................8
1.2.1. Ưu và nhược điểm của dầm liên hợp Thép- Bêtông....................... 9
1.2.2. Phân loại tiết diện dầm thép hình..................................................12
1.3. Tình hình ứng dụng kết cấu liên hợp thép bêtông trong công trình xây dựng
dân dụng ...................................................................................................................15
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1................................................................................20
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM LIÊN HỢP THÉP –
BÊTÔNG.....................................................................................................................21
2.1. TÍNH TOÁN DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG THEO TIÊU CHUẨN
EUROCODE 4.........................................................................................................21
2.1.1. Trạng thái giới hạn khi kiểm tra Dầm thép liên hợp.....................21
2.1.2. Khảo sát khả năng chịu lực của dầm với mômen uốn ..................23
2.1.3. Kiểm tra trạng thái sử dụng của dầm thép ....................................30
2.1.4. Tính toán chốt liên kết...................................................................31

6. 2.1.5. Phân tích sự phân bố nội lực trong dầm liên tục...........................32
2.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG KẾT CẤU LIÊN HỢP..............................34
2.2.1. Cốt thép .........................................................................................34
2.2.2. Bê tông...........................................................................................35
2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2................................................................................38
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN HỢP LÝ HÓA TIẾT DIỆN DẦM LIÊN TỤC
LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG THEO MÔMEN BỀN DẺO..........................39
3.1. Đặt vấn đề..........................................................................................................39
3.2. Xác định mômen bền dẻo của dầm liên tục liên hợp .....................................40
3.2.1. Các giả thiết khi tính toán mômen bền dẻo theo Eurocode 4 .......40
3.2.2. Thiết lập công thức tính toán cho dầm liên tục.............................40
3.3. Ví dụ tính toán...................................................................................................46
3.3.1. Vật liệu ..........................................................................................46
3.3.2. Đặc trưng hình học của dầm thép hình .........................................47
3.3.3. Tính toán mômen bền dẻo với các nhịp dầm khác nhau...............48
3.4. Nhận xét kết quả ...............................................................................................63
3.5. Kết luận chương................................................................................................63
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .......................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................65
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

7. HỢP LÝ HÓA TIẾT DIỆN DẦM LIÊN TỤC LIÊN HỢP
THEO MÔMEN BỀN DẺO
Học viên: Trịnh Hùng Mạnh Chuyên ngành: Kỹ thuật XDCT DD&CN
Mã số: 60 58 02 08 Khóa: 31.XDD Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Cùng với xu thế hội nhập Quốc tế của Việt Nam, những năm gần đây nhu
cầu xây dựng nhà cao tầng, các công trình thể thao văn hóa có nhịp lớn đang bùng
nổ mạnh mẽ ở Nước ta, đặc biệt ở các khu đô thị lớn như Hà Nội, Đà Nẵng và thành
phố Hồ Chí Minh.
Khi thiết kế đòi hỏi Người thiết kế phải nghiên cứu đưa ra giải pháp kết cấu hợp lý
cho kích thước các cấu kiện kết cấu. Trong Eurocode 4 thường thiết kế cho dầm thép
hình đối xứng không đổi từ đó dẫn đến khi chịu mômen dương trong dầm liên tục
thường thừa khả năng chịu lực mà mômen âm lại không đủ khả năng chịu lực. Khi
chịu mômen âm thì cốt thép trong bản bêtông. Vấn đề đặt ra cần phần cấu tạo tiết
diện sao cho ở nhịp cũng như ở gối mômen bền dẻo sát với nội lực tính toán.
Luận văn “Hợp lý hóa tiết diện dầm liên tục liên hợp theo mômen bền dẻo” tập
trung vào việc khảo sát tính toán mômen bền dẻo dầm liên tục liên hợp thép –
bêtông trên cơ sở tính toán theo Tiêu chuẩn Eurocode 4 với mong muốn tìm ra giải
pháp hợp lý cho việc lựa chọn tiết diện dầm.
Từ khóa - Tiêu chuẩn Eurocode 4, TCVN 5574-2012, dầm liên hợp liên tục,
Mômen bền dẻo;
RATIONALIZATION OF CONTINUOUS COMPOSITE BEAM
CROSS-SECTION BASED ON THE PLASTICITY MOMENT
Abstract - Along with the trend of international integration of Vietnam, in recent
years, the demand for building high-rises, cultural and sports buildings with great
spans is booming in our country, especially in large urban areas such as Ha Noi, Da
Nang and HCMC.
When designing, the designer must research to provide a reasonable structural
solution for the size of structural components. Eurocode 4 is typically designed for
constant symmetric steel beams, which leads to excessive bearing capacity under
positive moments and inadequate bearing capacity under negative moments onto the
steel rod in the concrete slab of the continuous beams. It is necessary to design the
section structure to have the plasticity moment at both spans and bridge bearing
pads close to the internal force calculation.
The thesis “Rationalization of continuous composite beam cross-section based
on the plasticity moment” focuses on investigating the calculation of plasticity
moment in continuous composite steel-concrete beam based on the calculation in
accordance with Eurocode 4 to draw a logical solution for selecting beam sections.
Key words - Eurocode 4; TCVN 5574-2012; Continuous composite beam; plasticity
moment.

8. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu Nội dung
Aa Diện tích thép hình
As Diện tích cốt thép thanh
Aeq Diện tích tương đương của tiết diện liên hợp
Abn Diện tích thực của thân bulông
Ared Diện tích quy đổi của tiết diện
Es Mô đun đàn hồi thép hình
Eb Mô đun đàn hồi cát tuyến của bê tông
Fa Sức bền dẻo của thép hình khi chịu kéo
Fc Sức bền dẻo của bản bê tông khi chịu nén
Ia Mômen quán tính uốn thép hình
Ld Chiều dài dầm
M+
pl.Rd Mômen bền theo hợp lực của vùng bêtông chịu nén
Mapl, Rd Mômen bền dẻo của tiết diện dầm thép
b+
eff Bề rộng hiệu quả của bản sàn tại tiết diện chịu mômen dương
bbf Bề rộng cánh dưới tiết diện thép hình
fck Cường độ đặc trưng khi nén của bêtông
fct Cường độ trung bình của bê tông ở tuổi 28 ngày
fys Giới hạn chảy của vật liệu cốt thép thanh
fyp Giới hạn chảy của vật liệu làm tôn sàn
fu Sức bền kéo đứt của thép làm chốt
fbt Cường độ tính toán chịu kéo của bulông.
h Chiều cao tổng thể tiết diện liên hợp
ha Chiều cao tiết diện thép hình
hc Chiều dày bê tông sàn
hp Chiều cao sóng tôn
h1 Khoảng cách từ trọng tâm thép hình đến mép ngoài cánh trên
h2 Khoảng cách từ trọng tâm thép hình đến mép ngoài cánh dưới
hf
yc
Chiều cao cần thiết của các đường hàn liên kết

9. lw Chiều dài tính toán đường hàn phía cánh ngoài
ttf Chiều dày cánh trên tiết diện thép hình
Ia Momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa
Sf Momen tĩnh đối với trục trung hòa của phần tiết diện bị trượt
tbf Chiều dày cánh dưới tiết diện thép hình
δf Độ võng dầm do tải trọng ngoài gây ra
λ Độ mảnh
λLT
Độ mảnh tính toán của tiết diện dầm thép khi kiểm tra
z Khoảng cách từ trục trung hòa tới mặt trên của bản sàn
zw Khoảng cách từ trục trung hòa của tiết diện tới trọng tâm dầm thép
γc Hệ số an toàn của vật liệu bêtông
γa Hệ số an toàn vật liệu cho thép hình
γs Hệ số an toàn vật liệu cho thép thanh
γap Hệ số an toàn cho vật liệu của tôn sàn
μs Hàm lượng cốt thép
Prd Sức bền của một chốt liên kết

10. DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
1.1 Bảng phân loại tiết diện 15
2.1. Giá trị giới hạn của độ võng thẳng đứng cho dầm và sàn 23
2.2. Ứng suất cho phép lớn nhất trong cốt thép 31
2.3. Tỷ lệ phần trăm lớn nhất khi phân phối lại mômen gối 34
2.4.
Giá trị giới hạn chảy fy, giới hạn bền fu đặc trưng của thép
cán nóng
35
2.5. Giá trị fcm của bê tông ở tuổi 28 ngày theo Eurocode 4 37
2.6 Lớp độ bền bê tông giữa E4 với TCVN 5574: 2012 37
2.7. Hệ số đặc tính riêng của bê tông γc 37
3.1. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm thép hình 49
3.2. Lựa chọn thép tròn trong bản bêtông 50
3.3. Xác định vị trí trục trung hòa dẻo 50
3.4. Tính toán mômen bền dẻo tại tiết diện gối tựa 50
3.5. Bảng mối quan hệ giữa dầm thép hình, thép tròn với mômen 51
3.6. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm thép hình 52
3.7. Tính toán mômen bền dẻo tại nhịp dầm 52
3.8. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm thép hình 54
3.9. Lựa chọn thép tròn trong bản bêtông 54
3.10. Xác định vị trí trục trung hòa dẻo 54
3.11. Tính toán mômen bền dẻo tại tiết diện gối tựa 55
3.12. Bảng mối quan hệ giữa dầm thép hình, thép tròn với mômen 55
3.13. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm thép hình 56
3.14. Tính toán mômen bền dẻo tại nhịp dầm 57
3.15. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm thép hình 58
3.16. Lựa chọn thép tròn trong bản bêtông 58
3.17. Kiểm tra vị trí trục trung hòa dẻo nằm trong bản bụng dầm thép 59
3.18. Tính toán mômen bền dẻo tại tiết diện gối tựa 59
3.19. Bảng mối quan hệ giữa dầm thép hình, thép tròn với mômen 60
3.20. Lựa chọn kích thước tiết diện dầm thép hình 62
3.21. Tính toán mômen bền dẻo tại nhịp dầm 62

11. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hiệu hình Tên hình Trang
1.1. Một số kiểu tiết diện cột liên hợp 3
1.2. Bãi để để xe DEZ (Innsbruck - Austria) 4
1.3. Tháp trung tâm quốc tế Finance 5
1.4. So sánh kích thước dầm liên hợp với dầm không
liên hợp
7
1.5. Dầm liên hợp thép bê tông 8
1.6. Liên kết dầm sàn liên hợp 8
1.7. Tháp thiên niên kỷ 55 tầng (Viên – Áo) 15
1.8. Kết cấu LHT-BT trong công trình nhà cao tầng ở
Châu Âu
16
1.9. Diamond Plaza- TP Hồ Chí Minh 17
1.10. Trung tâm thương mại tài chính Bitexco TP Hồ Chí
Minh
17
1.11. Nhà ga hành khách T1 Sân bay Nội Bài TP Hà Nội 18
1.12. Khách sạn JW Marriott, Hà Nội 18
1.13. Thi công sàn liên hợp 19
1.14. Thi công chốt hàn dầm liên hợp Thép- Bêtông 19
1.15. Thi công dầm, cột liên hợp Thép- Bêtông 20
2.1. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm đan đối với
dầm đơn giản
22
2.2 Chiều rộng tham gia làm việc của tấm đan đối với
dầm liên tục
22
2.3. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTH đi qua bản bê tông
(uốn dương)
24
2.4. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTH đi qua bản cánh dầm
thép (uốn dương)
25
2.5. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTH đi qua bản bụng dầm
thép (uốn dương)
26
2.6. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hoà đi qua cánh
dầm thép (uốn âm)
27

12. Số hiệu hình Tên hình Trang
2.7. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa qua bụng
dầm thép (uốn âm)
28
2.8. Ảnh hưởng của lực cắt đến sức bền khi uốn 29
2.9. Sự phân bố lại mômen trong dầm liên tục 33
3.1. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTH đi qua bản bê tông
(uốn dương)
41
3.2. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hoà đi qua cánh
dầm thép (uốn âm)
42
3.3. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTH đi qua bản cánh dầm
thép (uốn dương)
43
3.4. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa qua bụng
dầm thép (uốn âm)
44
3.5. Biểu đồ ứng suất khi TTHD đi qua bản bụng dầm
thép (uốn dương)
45
3.6. Sơ đồ khối tính toán mômen bền dẻo 46
3.7. Đặc trưng hình học tiết diện dầm thép hình 48
3.8. Sơ đồ tính toán dầm 49
3.9. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng thép tròn và
mômen gối
51
3.10. Biểu đồ quan hệ sự thay đổi tiết diện dầm thép và
mômen gối
51
3.11. Sơ đồ tính toán dầm 53
3.12. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng thép tròn và
mômen gối
55
3.13. Biểu đồ quan hệ sự thay đổi tiết diện dầm thép và
mômen gối
56
3.14. Sơ đồ tính toán dầm 57
3.15. Biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng thép tròn và
mômen gối
60
3.16. Biểu đồ quan hệ sự thay đổi tiết diện dầm thép và
mômen gối
61

13. 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với xu thế hội nhập Quốc tế của Việt Nam, những năm gần đây nhu cầu
xây dựng nhà cao tầng, nhà siêu cao tầng, các công trình thể thao văn hóa có kích
thước nhịp lớn đang bùng nổ mạnh mẽ ở Nước ta, đặc biệt ở các khu đô thị lớn như
Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh.
Khi thiết kế các công trình như trên đòi hỏi Người thiết kế phải nghiên cứu đưa
ra giải pháp kết cấu hợp lý cho kích thước các cấu kiện kết cấu, trong đó có việc lựa
chọn tiết diện dầm hợp lý nhằm thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật đồng thời giảm chi phí tối
đa cho công trình mà vẫn bảo đảm không gian sử dụng, tính thẩm mỹ và mục tiêu cần
đạt được khi đưa vào khai thác sử dụng công trình.
Từ trước đến nay, đã có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới cũng như trong
Nước về vấn đề đưa ra giải pháp hợp lý trong lựa chọn kích thước tiết diện nhằm
giảm trọng lượng bản thân của dầm, cũng như chi phí vật liệu chi phí nhân công
thấp nhất mà vẫn bảo đảm tiêu chí khả năng chịu lực.
Trong Eurocode 4 thường thiết kế cho dầm thép hình đối xứng không đổi từ
đó dẫn đến khi chịu mômen dương trong dầm liên tục thường thừa khả năng chịu
lực mà mômen âm lại không đủ khả năng chịu lực. Khi chịu mômen âm thì cốt thép
trong bản bêtông. Vấn đề đặt ra cần phần cấu tạo tiết diện sao cho ở nhịp cũng như
ở gối mômen bền dẻo sát với nội lực tính toán.
Luận văn “Hợp lý hóa tiết diện dầm liên hợp liên tục theo mômen bền dẻo”
tập trung vào việc khảo sát tính toán mômen bền dẻo dầm liên tục liên hợp thép-
bêtông trên cơ sở tính toán theo Tiêu chuẩn Eurocode 4 với mong muốn tìm ra giải
pháp hợp lý cho việc lựa chọn tiết diện dầm.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu đưa ra giải pháp hợp lý hóa tiết diện dầm liên tục liên hợp Thép –
Bêtông theo mômen bền dẻo dựa trên lý thuyết tính toán của tiêu chuẩn Eurocode 4.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cư
́ u: Dầm liên tục liên hợp Thép-Bêtông.
3.2. Phạm vi nghiên cư
́ u:
- Sự làm việc của dầm liên hợp liên tục Thép-bêtông theo Tiêu chuẩn
Eurocode 4.
- Cơ sở lý thuyết, tính toán mômen bền dẻo trong dầm liên hợp liên tục.

14. 2
- Hợp lý hóa tiết diện dầm liên hợp liên tục theo mômen bền dẻo.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Dựa trên cơ sở lý thuyết về kết cấu bê tông cốt thép, kết cấu thép và kết cấu
liên hợp thép bêtông, áp dụng các Tiêu chuẩn Châu Âu (EC3; EC4) để nghiên cứu
sự làm việc và tính toán hợp lý hóa tiết diện dầm liên hợp theo mômen bền dẻo.
Phương pháp này có thể tin cậy trong điều kiện Việt Nam chưa có tiêu chuẩn thiết
kế kết cấu liên hợp và đang chuyển dịch tiếp cận các Tiêu chuẩn Châu Âu.
4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Áp dụng tính toán minh họa bằng các ví dụ và khảo sát đối tượng nghiên cứu
bằng chương trình Exel từ đó tổng hợp so sánh phân tích và đánh giá kết quả rút ra
kết luận.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề xuất một số kiến nghị trong việc hợp lý hóa tiết diện dầm liên hợp liên tục
Thép – bêtông theo Mômen bền dẻo.
6. Bố cục của Luận văn
Luận văn gồm có phần mở đầu, kết luận và 03 chương, cụ thể như sau:
Chương 1: Tổng quan kết cấu liên hợp Thép – Bê tông.
Chương này trình bày khái quát về quá trình phát triển, đặc điểm của kết cấu
liên hợp Thép- Bêtông trên Thế giới và tại Việt Nam. Trình bày khái quát về đặc
điểm, phân loại, hiệu quả của việc sử dụng dầm liên hợp Thép- Bêtông.
Chương 2: Cơ sở tính toán thiết kế dầm liên hợp Thép – Bêtông.
Chương này trình bày vật liệu sử dụng trong kết cấu liên hợp, cơ sở lý thuyết
tính toán Dầm liên hợp Thép – Bêtông theo Tiêu chuẩn Eurocode 4.
Chương 3: Tính toán hợp lý hóa tiết diện dầm liên tục liên hợp theo mômen
bền dẻo.
Chương này trình bày cụ thể quá trình thiết lập công thức tính toán hợp lý hóa
tiết diện dầm liên tục liên hợp Thép- bêtông. Ví dụ tính toán cụ thể với từng trường
hợp, từ đó đưa ra nhận xét về việc áp dụng tiết diện hợp lý khi thiết kế dầm liện tục
liên hợp thép bêtông trong công trình dân dụng và công nghiệp.
Kết luận và kiến nghị

15. 3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
1.1. KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp Thép – Bêtông
Quá trình phát triển của việc dùng kết cấu liên hợp Thép-bêtông (LHT-BT)
được gắn liền với sử phát triển kết cấu Bê tông cốt thép, bởi thực chất loại kết cấu
này là một trường hợp riêng biệt của kết cấu Bê tông cốt thép.
Do tính chất cấu tạo của “Cốt thép” khác so với kết cấu Bê tông cốt thép thông
thường, nó có thể ở dạng thép tấm, thép hình, thép ống, thép ở dạng khung, nó có
thể nằm ngoài (kết cấu thép nhồi bê tông), hay có thể nằm bên trong bê tông (kết
cấu thép bọc bê tông), hoặc có thể nằm ở hai thớ khác nhau của tiết diện nên tính
chất làm việc, sự tương tác giữa bêtông và thép không giống như bê tông cốt thép
thông thường (dùng cốt tròn), do vậy việc thiết kế loại kết cấu này cũng mang tính
chất hoàn toàn khác.
Hình 1.1. Một số kiểu tiết diện cột liên hợp
Mặc dù ra đời muộn hơn một số kết cấu truyền thống như kết cấu thép, kết cấu
bê tông, kết cấu gỗ...nhưng dạng kết cấu này đã được sử dụng từ hơn 100 năm nay
và càng ngày càng thấy có nhiều ưu việt cần thiết được khai thác.
Đầu những năm 1950, ứng dụng kết cấu liên hợp Thép-Bêtông trong công
trình xây dựng thường không có tính kinh tế cao, do lượng ván khuôn, hệ đỡ đáng
kể phải sử dụng trong quá trình thi công bản bêtông, cùng với việc mất nhiều thời

16. 4
gian để hàn các neo thép vào dầm. Trải qua nhiều nghiên cứu, nhiều hội nghị khoa
học về kết cấu liên hợp ở tầm cỡ Quốc tế đã được tổ chức như: Hội nghị lần thứ
nhất tại Tokyo nhật bản năm 1978, hội nghị lần thứ hai đã tổ chức tại Seattle
Washington Mỹ năm 1984, hội nghị lần thứ ba đã tổ chức ở New England College
tại Henniker, New Hamshire năm 1987..Đến thời điểm này, kết cấu LHT-BT được
sử dụng rộng rãi trong thi công cầu, công trình có kích thước nhịp dầm lớn.
Hình 1.2. Bãi để để xe DEZ (Innsbruck - Austria)
Việc sử dụng kết cấu liên hợp Thép – Bêtông đã trải qua một quãng đường dài
nhưng chính thức đưa vào tiêu chuẩn quốc gia thì gần đây mới được quan tâm rõ
rệt. Ngay cả ở Mỹ, việc nghiên cứu ứng dụng bắt đầu từ Thế kỷ 20 mà mãi đến năm
1944, lần đầu tiên mới được đưa vào Tiêu chuẩn quốc gia AASHO (The American
Association of Highway Officials).
Một số Nước khác ở Châu Âu rất quan tâm đến kết cấu liên hợp thép bêtông
như Đức đã ban hành Tiêu chuẩn quốc gia DIN 1078 từ rất sớm. Tiếp sau đó hàng
loạt các Quốc gia khác dựa vào đó soạn thảo Tiêu chuẩn cho nước mình. Gần đây
Ủy ban cộng đồng Châu Âu CEC (The Commission of the European Communities)
thấy rằng cần thiết phải có Tiêu chuẩn thống nhất chung cho các Quốc gia Châu Âu
không chỉ về kết cấu hỗn hợp mà về kết cấu xây dựng nói chung. Bộ tiêu chuẩn về

17. 5
kết cấu liên hợp Thép- Bêtông (Eurocode 4) đã được đưa vào sử dụng năm 1996.
Trong đó ENV 1994-4-1 là Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu liên hợp cho xây dựng dân
dụng. Toàn bộ gồm 268 trang, trong đó đầy đủ các phần gồm vật liệu đến thiết kế
sàn, dầm, cột…. bằng kết cấu liên hợp thép- bêtông.
Hình 1.3. Tháp trung tâm quốc tế Finance
Ở Nga, các nghiên cứu về kết cấu liên hợp thép bêtông cũng được tiến hành từ
rất sớm. Năm 1936, dưới sự chỉ đạo của Viện sĩ G.P. Pêrêddeerri người Nga đã xây
dựng xong chiếc cầu nhịp 110m qua song Nêva ở Xanh Pêtecbua. Kết cấu dạng
giàn với cánh trên là bó 40 ống thép đường kính 140x5mm nhồi bêtông. Trong
những năm 40 của thế kỷ 10 Giáo sư V.A.Rasnôpsski đã dùng ống thép mỏng nhồi
bêtông làm kết cấu chịu lực của nhiều đồ án thiết kế.
Tại Nhật Bản, việc nghiên cứu kết cấu liên hợp Thép- Bêtông cũng được quan
tâm rất sớm. Theo báo cáo của giáo sư Minoru Wakabayashi, Tổng giám đốc liên
đoàn nghiên cứu nhà cửa của Nhật Bản tại hội nghị Quốc tế về kết cấu liên hợp thép
bêtông tháng 6 năm 1987 tại Anh cho biết: Kết cấu liên hợp Thép- bêtông xuất hiện

18. 6
ở Nhật Bản từ năm 1910, được ứng dụng rộng rãi làm nhà cao tầng. Sau chiến tranh
Thế giới lần thứ hai một vấn đề đặt ra đối với các kỹ sư Nhật Bản là cần thiết phải
tìm ra một loại vật liệu nhẹ, chịu lửa tốt để có thể làm nhà cao tầng thích ứng với
nhịp độ xây dựng nhanh chóng. Khi đó hàng loạt các nhà cao tầng bằng thép được
xây dựng và cũng từ đó vấn đề dùng bêtông để bọc thép được áp dụng rộng rãi.
Năm 1958, Nhật Bản ban hành tiêu chuẩn thiết kế hỗn hợp lần đầu tiên, gọi là SRC
Standrd (Steel Reinforced Concrete).
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng kết cấu liên hợp ở Việt Nam
Ở Việt Nam, lý thuyết tính toán cấu kiện liên hợp Thép- Bêtông đã được đưa
vào giáo trình bậc Đại học từ năm 1995, dựa theo lý thuyết tính toán của Nga và
còn khá đơn giản. Trong thực tế, kết cấu liên hợp đã được sử dụng từ thời Pháp
thuộc trong các sàn nhà dạng khối xây lõi thép.
Vào những năm 1900 các kỹ sư người Pháp thiết kế dầm liên hợp trong tòa
nhà Phủ Thống sứ Pháp nay là Bộ lao động thương binh xã hội (sàn BTCT và
bêtông gạch vỡ kê lên các dầm thép chữ I). Sàn nhà làm việc Tòa soạn báo Hà Nội
mới, Nhà khách Chính phủ là sàn hỗn hợp Thép-gạch văng. Trong cuốn “Thiết kế
cầu kim loại–tập II” do GS.TS Nguyễn Như Khải và PGS.TS Lê Đình Tâm đã đưa
ra phương pháp tính toán của hệ liên hợp dầm thép và bản bêtông cốt thép khi chịu
lực bình thường và cả khi kể đến sự co ngót của bêtông và thay đổi nhiệt độ.
Các nghiên cứu về sự làm việc của hệ sàn liên hợp các cấu kiện thành kết cấu
không gian có độ cứng cũng được nhiều tác giả quan tâm. Vào năm 1979 trong báo
cáo khoa học thanh niên của trường đại học xây dựng đã xây dựng mô hình tính
toán mái nhà công nghiệp trên cơ sở các giả thiết: Bê tông chèn khe panen đủ chịu
nén và coi panen như các khung ngang có chiều cao bằng chiều cao panen cùng làm
việc với dàn mái. Các tính toán đã chứng minh có thể giảm tiết diện thanh cánh
thượng của dàn mái đến 50-60% và không cần phần nhỏ hệ. Năm 2006 lý thuyết
tính toán “Kết cấu liên hợp Thép – Bêtông dùng trong nhà cao tầng” được xuất bản,
nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về kết cấu liên hợp cho kỹ sư, cán bộ kỹ thuật,
nghiên cứu và giảng dạy ở bậc cao học của ngành xây dựng, trên cơ sở đó có thể đi
đến thiết kế loại kết cấu này khi thực tế xây dựng yêu cầu.
Nhìn chung ở nước ta đã có các nghiên cứu quan tâm đến lĩnh vực kết cấu liên
hợp, tuy nhiên vẫn phải dùng các Tiêu chuẩn thiết kế của nước ngoài. Cho đến nay
chúng ta đang tiến hành hoàn thiện Bộ Tiêu chuẩn tính toán kết cấu liên hợp Thép-
Bê tông.

19. 7
1.1.3. Đặc điểm của kết cấu liên hợp Thép – Bêtông
Khả năng chống ăn mòn của thép được tăng cường. Đặc điểm này được áp
dụng đối với công trình xây dựng ở vùng khí hậu có độ ẩm cao, công trình ven biển,
các cấu kiện bị tiếp xúc với môi trường ăn mòn.
Tăng độ cứng của kết cấu, đối với các cột LHT-BT kể cả bọc ngoài hay nhồi
trong đều làm giảm độ mảnh của cột thép làm tăng khả năng ổn định cục bộ cũng
như tổng thể của thép.
Khả năng biến dạng lớn hơn kết cấu bê tông cốt thép, đó là ưu điểm lớn trong
việc chịu tải trọng động đất.
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.
Có thể dễ dàng dùng phương pháp thi công hiện đại (phương pháp thi công
ván khuôn trượt, thi công lắp ghép) làm tăng tốc độ thi công, sớm đưa công trình
vào sử dụng. So với kết cấu bê tông thông thường, kích thước của kết cấu liên hợp
thép bê tông bé hơn, do đó tăng được không gian sử dụng.
Hình 1.4. So sánh kích thước dầm liên hợp với dầm không liên hợp
Có thể đạt hiệu quả kinh tế cao: So với kết cấu bê tông cốt thép thông thường
thì lượng thép dùng trong kết cấu liên hợp thép bêtông lớn hơn, nhưng đôi khi chưa
hẳn là đắt hơn. Nếu đánh giá hiệu quả kinh tế một cách toàn diện, có thể chi phí vật
liệu cao nhưng bù lại bởi tốc độ thi công nhanh, sớm quay vòng vốn và đưa vào sử
dụng sớm thì rất có thể công trình sẽ rẻ hơn.

20. 8
1.2. DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
Dầm liên hợp thép bêtông được tạo bởi một dầm thép cán nóng hoặc dầm thép
tổ hợp hàn và một tấm đan bêtông cốt thép (bình thường hay ứng suất trước). Tấm
đan được liên kết với dầm thép bằng các liên kết để đảm bảo sự làm việc đồng thời
của chúng.
Hình 1.5. Dầm liên hợp Thép- bêtông
Hình 1.6. Liên kết dầm sàn liên hợp

21. 9
1.2.1. Ưu và nhược điểm của dầm liên hợp Thép- Bêtông
1.2.1.1. Ưu điểm
Dầm liên hợpThép- Bêtông có nhiều ưu điểm nhờ kế thừa các ưu điểm của các
vật liệu thành phần liên hợp như thép là loại kết cấu có nhiều ưu việt, thoả mãn
được các tiêu chí cơ bản đối với vật liệu nhà cao tầng, tuy nhiên giá thành tương đối
cao. Dầm liên hợp Thép- bêtông cũng hội đủ những ưu điểm cơ bản của kết cấu liên
hợp như:
- Khả năng chống ăn mòn của thép được tăng cường, đặc biệt đối vùng khí
hậu có độ ẩm cao. Khả năng chịu lửa tốt do thép được bọc bêtông.
- Tăng độ cứng của kết cấu, do cột hỗn hợp làm giảm độ mảnh của cột thép và
làm tăng khả năng ổn định cục bộ cũng như tổng thể của thép.
- Dễ dàng dùng phương pháp thi công hiện đại như thi công lắp ghép, thi công
ván khuôn trượt để tăng tốc độ thi công.
a. Về phương diện kết cấu.
* Dầm liên hợp Thép- Bêtông có những ưu điểm chung của kết cấu liên
hợp Thép- Bêtông.
- Khi xây dựng các công trình nhà cao tầng, nội lực tính toán trong cột của
khung nhà sẽ rất lớn. Việc sử dụng kết cấu bêtông cốt thép thông thường sẽ không
còn hợp lý nữa. Để thoả mãn yêu cầu chịu lực, kích thước tiết diện các cấu kiện sẽ
quá to hoặc hàm lượng thép lớn, vượt quá phạm vi dùng của lý thuyết tính toán bê
tông cốt thép thông thường. Có hai giải pháp đề ra:
+ Dùng kết cấu chịu lực bằng thép thay cho bêtông cốt thép và tính theo lý
thuyết kết cấu thép.
+ Thay các cốt thanh chịu lực bằng thép hình hoặc các thép bản tổ hợp. Các
cấu kiện loại này là cấu kiện tổ hợp thép - bêtông. Khi cấu kiện chịu lực, cả thép và
bêtông cùng tham gia làm việc. Tuy nhiên để bêtông không bị tách lớp, hàm lượng
thép không nên vượt quá 15%.
- Một trong những nghiên cứu hiệu quả đã đạt được khi dùng kết cấu liên hợp
thép bêtông là điều chỉnh nội lực để huy động hết khả năng chịu lực của kết cấu khi
làm việc.
- Dầm liên hợp Thép- bêtông có thể phát huy khả năng làm việc đồng thời của
dầm thép và bản sàn bêtông cốt thép.
+ Với tiết diện khi chịu mômen dương, phần bêtông và dầm thép nếu được
liên kết tốt sẽ tạo thành tiết diện tổ hợp tương hỗ chịu lực rất tốt (sàn bêtông tham

22. 10
gia chịu nén, phần thép tham gia chịu kéo), trong tiết diện tổ hợp thép bêtông sẽ
phát huy được ưu điểm đặc trưng của mình tại những thớ nén và kéo của tiết diện.
+ Với tiết diện khi chịu mômen âm (gây ứng suất kéo ở vùng bản sàn bêtông)
thì tiết diện liên hợp tỏ ra không hiệu quả nhiều lắm. Trong thực tế kết cấu siêu tĩnh
có các giá trị mômen âm rất lớn, thậm chí lớn hơn nhiều giá trị của mômen dương.
Để ứng dụng hiệu quả kết cấu liên hợp thép- bêtông phải có biện pháp làm sao có
thể bậc siêu tĩnh của kết cấu không giảm mà giảm được giá trị mômen âm để phù
hợp với sự làm việc của kết cấu là vấn đề cần quan tâm nghiên cứu.
* Dầm liên hợp Thép- bêtông có những ưu điểm nhờ sự làm việc liên hợp
Thép- bêtông.
Dầm liên hợp Thép- bêtông gồm dầm thép, bản bêtông từ lâu đã được coi là
dạng kết cấu đạt hiệu quả kinh tế nhất trong các hệ dầm sàn liên hợp. Do tận dụng
những ưu điểm của vật liệu bêtông và thép như: Tỉ số độ cứng trên trọng lượng
tương đối cao, độ bền, đặc tính chống cháy tốt nên khi kết hợp lại với nhau chúng
trở thành một loại vật liệu lý tưởng.
Bản sàn trong kết cấu liên hợp không đơn giản chỉ là cấu kiện chịu tải trọng
mà cũng là một thành phần chịu lực cùng dầm. Thực chất nó là một tấm đặt ở cánh
trên dầm thép, có tác dụng tăng khả năng chịu lực của dầm một cách đáng kể.
Một ưu điểm nổi bật của sàn là được làm bằng bêtông; một vật liệu có cường
độ chịu nén cao nên phần lớn sàn trong kết cấu liên hợp là chịu nén. Bởi thế trong
kết cấu liên hợp, dầm thép làm việc ở trong vùng kéo nhiều hơn so với trong kết cấu
dầm khung thép bình thường.
Do có sự làm việc cùng nhau của cả dầm, sàn dẫn đến tiết diện thép hình trong
dầm liên hợp giảm hơn so với các dầm thép thông thường vượt cùng một nhịp, chịu
cùng một tải trọng nghĩa là với cùng một tiết diện ngang thì dầm liên hợp có thể
vượt nhịp dài hơn so với tiết diện không liên hợp, tiết diện liên hợp có độ cứng lớn
hơn, biến dạng nhỏ hơn khoảng 20-30%.
Một ưu điểm nữa của kết cấu liên hợp là chiều dày sàn có thể giảm nhỏ hơn so
với các sàn bình thường, đây cũng là một yếu tố đặc biệt quan trọng đối với nhà cao
tầng. Bởi vì giảm chiều dày sàn thì cho phép giảm độ cao từng tầng dẫn đến giảm
chi phí móng, tường bao che, hệ thống đường ống, dây dẫn.
* Dầm liên hợp Thép bêtông có những ưu điểm nhờ vào việc sử dụng tấm
thép dập nguội.
Sự phát triển của hệ thống hệ dầm sàn liên hợp thép-bêtông có sử dụng tấm

23. 11
thép dập nguội là một bước ngoặt lớn lao về khả năng cạnh tranh và tính hữu dụng
trong việc xây dựng các nhà cao tầng dùng khung thép. Việc sử dụng tấm thép sóng
dập nguội như một ván khuôn vĩnh cửu thì không mới, song dùng nó như một cốt
thép chịu kéo thì chỉ được phát triển một cách đầy đủ trong những năm gần đây.
Sự phát triển nhanh chóng của hệ thống sàn này ở Anh gần đây đã chứng minh
những ưu điểm nổi bật. Bằng các kết quả nghiên cứu của mình, Harding (1986)
nghiên cứu và đã chứng minh những ưu điểm sau:
- Tấm thép dập nguội có tác dụng như một ván khuôn vĩnh cửu cho sàn bêtông
đúc tại chỗ, vì vậy không cần phải lắp dựng và tháo dỡ ván khuôn, điều này đã tiết
kiệm được nhiều thời gian và nhân lực thi công.
- Tấm thép dập nguội khi lắp dựng sẽ tạo ra ngay sau 01 sàn thao tác và đỡ các
tải trọng thi công. Vì không cần cốp pha đỡ nên các công việc hoàn thiện có thể
được thực hiện trên sàn ngay dưới một sàn đang thi công.
- Tấm thép dập nguội có vai trò như cốt thép chịu kéo vì vậy giảm thời gian
thao tác lắp đặt cốt thép cho sàn.
- Hình dạng hình học của sàn có thể dẫn tới kết quả là giảm 30% lượng bê
tông, kết quả là tiết kiệm vật liệu, giảm đáng kể trọng lượng bản thân sàn, làm giảm
nhẹ hơn tổng khối lượng của kết cấu phần trên vì thế giảm tải cho móng.
- Hình dạng sóng của tấm thép cho phép tạo ra các ô rỗng cho sàn, các đường
ống có thể bố trí trong chiều sâu của rãnh. Điều này đã làm tăng chiều cao hiệu
dụng cho mỗi tầng và giảm chiều cao của mỗi tầng nhà.
- Vì sàn được tạo ra từ các tấm thép mỏng, nhẹ và rất thuận lợi trong quá trình
lắp đặt, thêm nữa hàng trăm mét vuông sàn có thể chuyên chở đến công trường chỉ
bằng một xe tải.
b. Về phương diện kiến trúc
- Sử dụng kết cấu liên hợp Thép- bêtông có ưu điểm về mặt kiến trúc là tiết
kiệm chiều cao công trình vì:
+ Tiết diện dầm thép nhỏ hơn tiết diện dầm bê tông cốt thép và có khả năng
vượt nhịp lớn.
+ Có thể bố trí đường ống kỹ thuật xuyên qua lỗ mở bụng của dầm thép.
- Kết cấu liên hợp với khả năng vượt nhịp lớn nên thích hợp cho các công
trình bước cột lớn để bố trí không gian lớn, linh hoạt....
c. Về phương diện công nghệ
- Dầm liên hợp với đặc điểm nổi bật có thể cơ động tối đa trong quá trình thi

24. 12
công (phân chia dây chuyền đứng). Có thể lắp ghép khung thép sẵn sau đó tiến hành
song song thi công các sàn khác nhau mà không sợ chồng chéo...
- Việc thi công sàn liên hợp theo quy trình hợp lý sẽ cho phép giảm thời gian
thi công nhờ việc sử dụng tấm thép dập nguội (tiết kiệm coppha, thời gian tháo dỡ)
và sử dụng được các phương pháp thi công hiện đại (lắp ghép, ván khuôn trượt).
1.2.1.2. Nhược điểm
Bên cạnh đó việc áp dụng công nghệ dầm liên hợp thép bêtông trong các công
trình nhà cao tầng cũng đặt ra khá nhiều vấn đề cần lưu ý để khắc phục một số hạn
chế cơ bản sau:
+ Dầm liên hợp đòi hỏi chất lượng vật liệu cao và khả năng chịu lực lớn.
+ Việc tính toán áp dụng công nghệ dầm liên hợp thép bêtông đòi hỏi công
nghệ thi công hiện đại, tương thích với các yêu cầu đòi hỏi nghiêm ngặt của các quy
định, tiêu chuẩn về quản lý tương ứng.
+ Việc tính toán dầm liên hợp là phức tạp hơn so với dầm bêtông cốt thép
thông thường do sự có mặt của cốt cứng trong các cấu kiện dầm; sự có mặt của tấm
tôn định hình trong bản sàn và cơ bản là do sự phân chia các giai đoạn tính toán
theo quá trình thi công kết cấu.
+ Khi nghiên cứu kết cấu liên hợp, quan niệm cấu tạo và tính toán liên kết
giữa các biện pháp của khung cũng đặt ra khá nhiều vấn đề cần lưu ý. Với sự đa
dạng khác nhau phụ thuộc vào loại liên kết.
+ Nhược điểm của hệ dầm sàn liên hợp thép bêtông là chi phí cho chế tạo lắp
đặt các liên kết chống trượt tương đối cao. Đối với sàn có nhịp ngắn, tải trọng nhẹ
thì chi phí này tốn kém hơn so với chi phí tiết kiệm được vật liệu của sàn liên hợp.
Do đó dầm liên hợp chỉ đạt hiệu quả cao trong phạm vi nhịp và tải trọng lớn.
1.2.2. Phân loại tiết diện dầm thép hình
Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 4 đưa ra khái niệm phân loại tiết diện để xác
định khả năng tăng sức bền dẻo và sự xoay yêu cầu trong quá trình phân bố lại
mômen trong trường hợp có hoặc không sự xoắn cục bộ giới hạn. Những giới hạn
đưa ra trong tiêu chuẩn có tính đến thực tế rằng sự giảm khả năng xoay sau khi tiết
diện bị vênh cục bộ được bù lại nhờ tác dụng tích cực của sự biến cứng nguội.
Để tính toán tiết diện dầm liên hợp Thép- bêtông, EC4 chia thành 4 loại:
- Loại 1: Tiết diện có khả năng phát triển mômen bền dẻo (M+
pl.Rd do mômen
uốn dương hoặc M-
pl.Rd do mômen uốn âm), khả năng xoay đủ hình thành khớp dẻo.
Tiết diện loại 1 được coi là có khả năng tăng đồng thời mômen bền dẻo và khả năng

25. 13
xoay cần thiết trước khi hiện tượng oằn cục bộ xảy ra.
- Loại 2: Tiết diện loại 2 có khả năng tăng mômen bền dẻo nhưng khả năng
xoay thì bị hạn chế do hiên tượng cong vênh cục bộ.
- Loại 3 và 4: Do hiện tượng cong vênh cục bộ đàn dẻo trong vùng chịu nén
trên tiết diện dầm thép (bản bụng hoặc bản cánh) diễn ra trước khi đạt đến giới hạn
đàn hồi trong thớ chịu lực nhiều nhất nên ứng suất của các thớ chịu tải lớn không
thể vượt quá giới hạn đàn hồi tính toán (fy/a) đối với tiết diện loại 3, hoặc nhỏ hơn
giá trị này đối với tiết diện loại 4. Giá trị của mômen bền của tiết diện không thể đạt
đến giá trị dẻo nhưng vượt quá giá trị đến giới hạn đàn hồi của một trong các thớ
ngoài cùng của tiết diện thép.
Việc phân loại một tiết diện được thực hiện theo việc phân loại những bản
chịu nén và dựa vào việc đánh giá độ mảnh của chúng (tỷ lệ giữa bề rộng và chiều
dày). Ta sẽ chỉ khảo sát tiết diện loại 1 và 2.
Trong Eurocode 4, các giới hạn độ mảnh của cánh nén và của bụng (lần lượt là
c/t và d/t) của dầm thép tương tự Eurocode 3. Một tiết diện được phân loại theo cấp
thấp nhất của cấu kiện thép chịu nén.
Với một dầm liên hợp thép bê tông đơn giản có tựa (kiềm chế ngang), vấn đề
là cánh trên dầm thép hay là bản bụng của tiết diện dầm.
Khi tiết diện chịu uốn với mômen âm (MSd < 0) và cánh nén không được giữ
ổn định bởi tấm đan bêtông cốt thép, bảng 1.1 đưa ra các giá trị giới hạn của độ
mảnh của bản cánh và bản bụng dầm thép cho các loại tiết diện 1 và 2.
Khi tiết diện chịu mômen uốn dương (MSd >0) tấm bản sàn bê tông sẽ đóng
vai trò như sau:
+ Tất cả các cánh chịu nén của dầm thép nếu được liên kết với tấm đan bằng
các liên kết được bố trí khoảng cách thích hợp (nhỏ hơn 20t đối với tấm đan đặc và
5t đối với tấm đan có sườn vuông góc với dầm) có thể coi như tiết diện loại 1.
+ Khi trục trung hoà dẻo nằm trong tấm đan hay trong bản cánh dầm mà bản
cánh có độ mảnh thuộc loại 1 được liên kết với tấm đan thì có thể coi cả tiết diện
liên hợp là loại 1 bởi vì khi đó bản bụng hoàn toàn chịu kéo.
+ Trong trường hợp ngược lại (trục trung hoà dẻo đi qua bản bụng), tiết diện
liên hợp được coi như loại 2 vì sự tăng ép mặt của tấm đan gây nén phần trên của
tiết diện làm hạn chế khả năng xoay của tiết diện.
Ta chỉ khảo sát dầm có tiết diện 1 hoặc 2 là loại thường gặp.

26. 14
Bảng 1.1 Bảng phân loại tiết diện
Thép hình tiết diện chữ I hoặc H Loại 1 Loại 2
Cánh
10
(10 )
c
t


 11
(15 )
c
t



9
(9 )
c
t


 10
(14 )
c
t



Bụng
Nếu 0,5
 
396
13 1
d
t




Nếu 0,5
 
36
d
t



Nếu 0,5
 
456
13 1
d
t




Nếu 0,5
 
41,5
d
t



Trong đó:
+ c: khoảng cách giữa bụng và đầu cánh
+ t: bề dày cánh
+ y
f
/
235


Hệ số y
f
/
235

 cho phép kể đến các loại thép khác nhau (fy tính theo
N/mm2
). Trong ngoặc chỉ các giới hạn bất lợi có thể chấp nhận được khi dầm thép
không được bọc hoàn toàn (bêtông chỉ bọc ở khu vực giữa các bản cánh và bụng).
- Ảnh hưởng của tấm đan đối với việc phân loại tiết diện dầm như sau:
+ Nếu bố trí đủ liên kết dầm thép với tấm đan thì tấm đan có vai trò chống mất
ổn định cục bộ bản cánh trên kể cả khi bản cánh trên chịu nén.
+ Khi chịu moment dương, nếu trục trung hòa dẻo nằm trong bê tông hoặc
cánh trên thì tiết diện là loại 1 do bản bụng và cánh chịu kéo hoàn toàn. Trường hợp
ngược lại, trục trung hòa dẻo nằm trong bản bụng thì tiết diện là loại 2 do sự tăng ép

27. 15
mặt của tấm đan làm hạn chế khả năng quay của tiết diện.
Lưu ý trên có ý nghĩa là nếu tiết diện dầm không thỏa bảng 1.1 thì cũng chưa
thể khẳng định tiết diện không phải là loại 1 hoặc 2 do phải xét đến ảnh hưởng của
tấm đan nữa.
Đối với dầm cán nóng, các lưu ý về loại tiết diện trên không có ý nghĩa lắm vì
thông thường các tiết diện đều là loại 1.
1.3. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊTÔNG
TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG DÂN DỤNG
Trên thế giới, việc ứng dụng và thiết kế cấu kiện liên hợp thép bêtông vào
trong công trình dân dụng bắt đầu vào những năm 1980. Cấu kiện liên hợp thép bê
tông được thiết kế chủ yếu chịu tải trọng đứng và ngang.
Hình 1.7. Tháp thiên niên kỷ 55 tầng (Viên – Áo)

28. 16
- Tháp Thiên niên kỷ Viên – Áo (Hình 1.7): Tòa nhà cao 55 tầng (hơn 202m,
bao gồm cả ăngten); với diện tích mặt bằng khoảng 1000m2
. Tiến độ thi công 8
tháng (tháng 5 đến tháng 9/1998), tương đương từ 2 đến 2,5 tầng/tuần.
- Tòa nhà Major Bank ở Dallas, Tiểu bang Texas, 35 tầng (237m), tổng diện
tích khoảng 185.800m2
, chi phí thép cho nhà tính bình quân khoảng 78kg/m2
.
- Trụ sở của Citibank ở Duisburg (Đức), cao 15 tầng (72m), diện tích mặt
bằng 14.500m2
. Tiến độ thi công theo chiều cao là 3m/tuần.
- Tòa nhà Atlantic Centre Project ở Atlantic cao 275 feet (221 m) là một ví dụ
tiêu biểu cho loại kết cấu này, ở đó hệ khung lõi cứng của nhà thi công theo phương
pháp ván khuôn trượt.
Hình 1.8. Kết cấu LHT-BT trong công trình nhà cao tầng ở Châu Âu
Ở Việt Nam, trong thời gian gần đây tại thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí
Minh cũng đã ứng dụng kết cấu liên hợp Thép – Bêtông cho các công trình nhà cao
tầng như:
+ Công trình Diamond Plaza được xây dựng tại thành phố Hồ Chí Minh, tòa
nhà này cao 21 tầng, xây xong vào năm 1999. Tòa nhà sử dụng cột lõi thép bọc vật
liệu chống cháy là sỉ lò cao.

29. 17
Hình 1.9. Diamond Plaza- TP Hồ Chí Minh
+ Công trình Hud Tower - 24 đường Lê Văn Lương – Thanh Xuân – Hà Nội
do công ty tư vấn KYTA – Singapore thiết kế. Công trình gồm 32 tầng và 3 tầng
hầm, tổng diện tích sàn là 70000m2
, khởi công năm 2009.
Hình 1.10. Trung tâm thương mại tài chính Bitexco TP Hồ Chí Minh
+ Công trình mở rộng nhà ga T1- Sân bay Nội Bài – Hà Nội do tổng công ty
tư vấn xây dựng Việt Nam VNCC thiết kế. Công trình sử dụng sàn liên hợp thép-
bêtông, khởi công năm 2011.

30. 18
Hình 1.11. Nhà ga hành khách T1 Sân bay Nội Bài TP Hà Nội
+ Công trình 23 tầng (2 tầng hầm) cốt thép bọc bêtông, sàn bêtông tại phố
Nguyễn Ngọc Vũ, Hà Nội đang thi công.
Hình 1.12. Khách sạn JW Marriott, Hà Nội

31. 19
 Một số hình ảnh về thi công kết cấu liên hợp Thép- Bêtông
Hình 1.13. Thi công sàn liên hợp
Hình 1.14. Thi công chốt hàn dầm liên hợp Thép- Bêtông

32. 20
Hình 1.15. Thi công dầm, cột liên hợp Thép- Bêtông
1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
- Chương này đã trình bày khái quát về quá trình phát triển, đặc điểm của kết
cấu liên hợp Thép- Bêtông trên Thế giới và tại Việt Nam.
- Trình bày khái quát về đặc điểm, phân loại, hiệu quả của việc sử dụng dầm
liên hợp Thép- Bêtông.

33. 21
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG
2.1. TÍNH TOÁN DẦM LIÊN HỢP THÉP – BÊTÔNG THEO TIÊU CHUẨN
EUROCODE 4.
2.1.1. Trạng thái giới hạn khi kiểm tra Dầm thép liên hợp
2.1.1.1. Trạng thái giới hạn 1 (TTGH1)
a. Điều kiện an toàn
Trạng thái phá hỏng (trạng thái giới hạn về cường độ - ULS). Khi khảo sát
theo trạng thái giới hạn về phá hoại cho một tiết diện ngang của một cấu kiện hay
một liên kết yêu cầu:
Sd  Rd (2.1)
Trong đó:
+ Sd: Giá trị tính toán của các tác động. Khi xác định Sd phải kể đến các tổ hợp
tải trọng nguy hiểm khi sử dụng cũng như khi thi công, lắp dựng.
+ Rd: Sức bền tính toán tương ứng của tiết diện kiểm tra.
+ Rd: Phụ thuộc vào cường độ đặc trưng của các loại vật liệu trên tiết diện:
Rd = Rd ( fy/γa , fck/γc, fys/γs , fyp/γap ) (2.2)
Các ký hiệu như sau:
+ fy: Giới hạn chảy của vật liệu thép.
+ γa: Hệ số an toàn vật liệu cho thép, trừ trường hợp kiểm tra ổn định của phần
thép (Oằn, cong vênh) được điều chỉnh bằng hệ số γRd = 1,1.
+ fck: Cường độ chịu nén của bêtông.
+ γc: Hệ số an toàn của vật liệu bêtông, γc = 1,5.
+ fys: Giới hạn chảy của vật liệu cốt thép thanh.
+ γs: Hệ số an toàn vật liệu cốt thép thanh, γs = 1,15.
+ fyp: Giới hạn chảy của vật liệu làm tôn sàn.
+ γap: Hệ số an toàn vật liệu của tôn sàn, γap = 1,1.
+ Khi tính liên kết dùng hệ số an toàn vật liệu làm chốt γv = 1,25.
b. Các giả thiết tính toán:
- Liên kết giữa sàn và dầm là liên kết hoàn toàn.
- Tất cả các thớ của dầm thép đều hóa dẻo do kéo hoặc nén khi chịu lực.
- Ứng suất trong phần bêtông chịu nén là phân bố đều và bằng 0,85.fck/γc

34. 22
- Bỏ qua khả năng chịu kéo của bêtông.
- Cốt thép của tấm đan khi chịu kéo sẽ bị chảy đồng thời sẽ đạt đến cường độ
tính toán fsk/γs.
- Bỏ qua khả năng chịu nén của cốt thép và tấm tôn.
c. Chiều rộng tham gia làm việc của bản bê tông cốt thép
Khi chịu uốn, một phần tấm đan của sàn bêtông sẽ tham gia làm việc cùng với
dầm thép để tạo thành tiết diện dạng chữ T. Để kể đến sự làm việc của sàn tham gia
với dầm thép như một tổng thể dầm liên hợp Thép- Bêtông tiết diện chữ T, ta đưa
vào khái niệm bề rộng tham gia làm việc của tấm đan beff.
Đối với mỗi dầm thép sẽ có một phần chiều rộng của tấm đan cùng tham gia
làm việc chịu uốn chung với dầm, trên bề rộng tham gia làm việc beff này, ứng suất
pháp sẽ coi như phân bố đều  Eurocode 4 cho công thức tính đối với 2 sơ đồ sau:
b b b
be1 be2
b
eff
2
1
1
Hình 2.1. Chiều rộng tham gia làm việc của tấm đan đối với dầm đơn giản
nh-ng
nh-ng
Hình 2.2 – Chiều rộng tham gia làm việc của tấm đan đối với dầm liên tục

35. 23
Việc xác định chiều rộng beff là phức tạp, phụ thuộc tỉ số khoảng cách 2b1 với
nhịp L của dầm, dạng chất tải, loại liên kết, tính chất làm việc (đàn hồi hay dẻo), và
các yếu tố khác. Các tiêu chuẩn thiết kế thường xác định beff với mục đích thiên về
an toàn. Theo Eurocode 4 (phần ENV 1994-1-1) beff được tính:
- Đối với dầm đơn giản:
beff = be1 + be2
với bei = min (l0/ 8, bi); l0 là nhịp dầm. (2.4)
- Đối với dầm liên tục:
Cũng dùng công thức (2.3) nhưng lo được lấy theo hình 2.2, chia ra theo vùng
mômen dương (ở nhịp) và mômen âm (ở gối tựa).
+ Đối với mômen dương, l0 gần bằng khoảng cách giữa các tiết diện có
mômen bằng không,
+ Đối với mômen âm (ở gối tựa) l0 sẽ lớn hơn khoảng cách của các vùng có
mômen âm.
2.1.1.2. Trạng thái giới hạn 2 (TTGH2)
- Trạng thái giới hạn khi sử dụng (SLS):
- Tính toán theo trạng thái giới hạn sử dụng của dầm liên hợp gồm:
+ Kiểm tra về độ võng
+ Kiểm tra sự nứt của bêtông
- Giá trị của độ võng giới hạn của dầm liên hợp cũng lấy như đối với dầm thép
theo bảng 2.1
Bảng 2.1. Giá trị giới hạn của độ võng thẳng đứng cho dầm và sàn
Trong các loại kết cấu Giá trị của độ võng giới hạn
Mái ngói chung L/200
Mái chịu tải trọng người thường xuyên hay sửa
chữa, bảo dưỡng
L/250
Sàn nói chung L/250
Sàn và mái chịu tải trọng tường ngăn bằng
thạch cao hoặc kính
L/250
Sàn đỡ cột L/400
2.1.2. Khảo sát khả năng chịu lực của dầm với mômen uốn
2.1.2.1. Tiết diện dầm chịu momen dương (tại nhịp)
Khảo sát trương hợp hay gặp trong các công trình nhà, tấm đan liên hợp

36. 24
bêtông với tôn sóng định hình, sóng vuông góc với trục của dầm thép.
Chiều cao lớn nhất có thể của vùng bêtông chịu nén là chiều dầy hc của tấm
đan tính từ đỉnh của sóng tôn, chiều cao của sóng ký hiệu là hp.
Để đơn giản hóa khi thiết lập công thức ta giả thiết rằng dầm thép có dạng chữ
I đối xứng. Nguyên tắc tính toán sẽ tương tự cho các trường hợp khác như: Thép
hình có các cánh không đối xứng, tấm đan đặc hoặc tấm đan liên hợp với tấm tôn có
sóng đặt song song với trục của dầm thép.
- Trường hợp 1: Trục trung hòa dẻo nằm trong bản bêtông.
Trường hợp này xảy ra khi: Fc > Fa
Hình 2.3. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTHD đi qua bản bê tông (uốn dương)
Fa =
γ
.f
A
a
y
a
Fc = hc.b+
eff.(
γc
ck
f
.
0,85
) (2.5)
Trong đó:
+ Fa: Sức bền dẻo của thép hình khi chịu kéo.
+ Fc: Sức bền dẻo của bản bêtông khi chiu nén.
+ Aa: Diện tích tiết diện thép hình.
+ b+
eff : Bề rộng tham gia làm việc của tấm đan.
Vị trí của trục trung hòa dẻo so với mặt trên của bản sàn z được tính:
z = Fa/ (b+
eff .
γ
0,85
c
ck
f
. ) hc (2.6)

37. 25
Tính toán mômen bền theo hợp lực của vùng bêtông chịu nén:
M+
pl. Rd = Fa(
2
ha
+ hc + hp -
2
z
) (2.7)
- Trường hợp 2: Trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh của dầm thép.
Trường hợp này xảy ra khi Fc < Fa, khi đó khoảng cách của trục trung hòa dẻo
z sẽ lớn hơn chiều dày toàn bộ của tấm đan (hc+hp); nhưng để trục trung hòa nằm
trong bản cánh dầm thép (chiều dầy tf và chiều rộng bf) cần thỏa mãn điều kiện:
Fa–Fc  2.bf .tf .fy.
γa
1
Hình 2.4. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTHD qua bản cánh dầm thép (uốn dương)
Khoảng cách z rút ra từ phương trình cân bằng:
Fa = Fc +
γ
h
h
b
2
a
p
c .f
z
. y
f )
( 

(2.8)
=> z = (hc + hp) + (
b
f
2.
F
F
γ
.
y f
c
a
a
)
.( 
) (2.9)
Để tính momen bền dẻo của tiết diện ta lập phương trình mômen với trọng tâm
vùng bêtông chịu nén:
M+
pl.Rd = Fa .(
2
ha
+
2
hc
+ hp) – (Fa - Fc).(
2
z
+
2
hp
) (2.10)
- Trường hợp 3: Trục trung hòa dẻo đi qua bụng của dầm thép.
Trường hợp này xảy ra khi:
Fa – Fc > 2.bf. tf. fy.
γ
1
a

38. 26
Hình 2.5. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTHD qua bản bụng dầm thép (uốn dương)
Khoảng cách:
zw =
f
.
t
.
γ
1
2.
F
y
w
a
c
(2.11)
Mômen bền dẻo lấy với trọng tâm của dầm thép:
M+
pl.Rd = M apl,Rd + Fc .(
2
ha
+
2
hc
+ hp) -
2
.z
Fc w
(1.12)
+ Mapl,Rd là mômen bền dẻo của tiết diện dầm thép.
+ Mapl, Rd = Wpl x γ
f
a
y
+ Wpl = Ia/ya
(Wpl: Mômen kháng uốn của dầm thép)
2.1.2.2. Tiết diện dầm chịu momen âm (tại gối)
Tiết diện liên hợp chịu mômen âm thì thép hình và các cốt thép nằm trong
phần bề rộng tham gia làm việc b-
eff của bản bêtông (trên gối tựa trung gian) sẽ chịu
mômen này, với điều kiện được neo đủ trong bêtông. Các cốt thép phải có tính dẻo
cao để phù hợp với tính toán mômen bền dẻo của tiết diện. Thực chất với dạng tiết
diện liên hợp thông thường, tấm đan sẽ bị nứt trên toàn bộ chiều dày của nó và trục
trung hòa sẽ nằm trong bản cánh hoặc bản bụng của dầm thép.
As là diện tích của toàn bộ các cốt thép tham gia làm việc, hs là khoảng cách từ
lớp cốt thép so với mặt trên của bản cánh dầm thép (khi có 2 lớp cốt thép thì hs tính
theo trọng tâm 2 lớp).

39. 27
- Trường hợp 1: Trục trung hòa dẻo đi qua bản cánh của dầm thép
Trường hợp xảy ra khi:
Fa > Fs và Fa - Fs  γ
2
a
y f f
t
b
f .
.
.
Hình 2.6. Biểu đồ ứng suất dẻo khi TTHD qua cánh dầm thép (uốn âm)
Sức bền dẻo của các cốt thép:
Fs =
γs
sk
s f
A .
(2.13)
Chiều dày của cánh chịu kéo được xác định theo điều kiện cần bằng:
Fa = Fs +
γ
z
b
2.f
a
y f f
=> zf =
.b
2.f
F
F
γ
y f
s
a )
.(
a

(2.14)
Mômen bền được tính khi lấy tổng mômen với trục trọng tâm của lớp cốt thép:
M-
pl,Rd = Fa (
2
ha
+ hs ) – (Fa – Fs)( hs +
2
zf
) (2.15)
- Trường hợp 2: Trục trung đi qua bản bụng của dầm thép
Trường hợp này xảy ra khi:
Fa > Fs và Fa - Fs >
γ
2
a
y f f
t
b
f .
.
.

40. 28
Hình 2.7. Biểu đồ ứng suất dẻo khi trục trung hòa qua bụng dầm thép (uốn âm)
Chiều cao của bản bụng chịu nén nằm trên trọng tâm của tiết diện dầm thép:
Zw =
γ
2
a
.t
.f
F
y w
s
(2.16)
Mômen bền lấy với trọng tâm của dầm thép:
M-
pl,Rd = M apl, Rd + Fa (
2
ha
+ hs ) -
γ
f
4.t
f
a
2
.
w y
s
(2.17)
Lưu ý: Chiều cao của bản bụng được ký hiệu là d, phần chiều cao chịu nén
của bản bụng có khả năng bị cong vênh do mất ổn định cục bộ: αd = d/2 + 2zw
zw tính theo công thức (2.16) được áp dụng với trường hợp α = 1. Các công
thức (2.15), (2.17) chỉ dùng được khi đổ mảnh bản bụng d/tw đảm bảo ít nhất là
thuộc loại 2. Nếu bản bụng thuộc loại 3, khi có 1 cánh chịu nén thuộc loại 1 hoặc 2,
có thể xác định mômen bền của tiết diện theo tính toán dẻo khi bỏ qua một phần của
bản bụng chịu nén bị cong vênh do mất ổn định cục bộ.
2.1.2.3. Kiểm tra độ bền tiết diện khi chịu cắt tác dụng đồng thời với mômen
Một số tiết diện ngang có thể chịu cắt thuần túy, như ở gối dầm. Các nghiên cứu
cho thấy một phần lực cắt do tấm đan chịu, tuy nhiên không thể lập mô hình tính đơn
giản để thể hiện sự phân phối lực cắt này. Sự phân phối đó phụ thuộc vào vị trí của các
liên kết và việc hình thành các vết nứt trong tấm đan ở gối tựa trung gian của các dầm
liên tục. Vì vậy trong thực tế giả thiết rằng lực cắt chỉ tiếp nhận bởi bản bụng của dầm

41. 29
thép, giống như tiết diện không phải là liên hợp. Điều kiện bền của tiết diện khi chỉ
chịu lực cắt này có dạng:
Vsd  Vpl,Rd = Av.
.γ
3
f
a
y
(2.18)
Trong đó:
Av là diện tích của dầm thép chịu cắt được lấy như sau:
+ Dầm tổ hợp hàn: Av = Aw = hw. tw
+ Dầm thép hình: Av = Aa – 2bf .tf + (tw + 2r ).tf
(r là bán kính cong chỗ tiếp xúc giữa cánh và bụng).
- Trường hợp khi bản bụng không có sườn tăng cường đứng trung gian (trừ
các sườn gối), điều kiện áp dụng:
t
d
w
69ε
- Trường hợp dầm thép được bọc bê tông phần bụng, có cốt dọc và cốt đai thì
điều kiện áp dụng:
t
d
w
124.ε
* Khi các điều kiện để xảy ra các trường hợp trên không thỏa mãn thì sẽ tính
toán khả năng chịu lực theo ổn định cục bộ do cắt thay cho Vpl.Rd. Trong trường hợp
dầm liên hợp liên tục, ở vị trí gối tựa trung gian thường có lực cắt và mômen Msd tác
dụng, mômen bền của tiết diện M-
pl.Rd sẽ không giảm nếu lực cắt không vượt quá
giá trị:
Vsd 0,5Vpl.Rd (2.19)
Khi điều kiện trên không thảo mãn, thì cần kiểm tra điều kiện bền của tiết diện
khi tác dụng đồng thời cả lực cắt và mômen, điều kiện này được thể hiện trên đường
cong của biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lực cắt đến sức bền khi uốn.
Hình 2.8. Ảnh hưởng của lực cắt đến sức bền khi uốn

42. 30
Đoạn BC tương ứng với sức bền khi Vsd = Vpl.Rd và đoạn cong AB tuân theo
phương trình đường cong:
M-
Rd = M-
f.Rd + (M-
pl.Rd - M-
f.Rd



















1
2
1
.
2
V
V
Rd
pl
Sd
(2.20)
Trong đó: M-
f.Rd là mômen bền dẻo của tiết diện liên hợp khi chỉ gồm các cánh
(bản cánh dầm thép và tấm đan, tấm đan có cốt thép hạn chế). Cuối cùng điều kiện
thỏa mãn là:
│ MSd ≤ M-
Rd│ Khi 0,5Vpl.Rd < Vsd ≤ Vpl.Rd
2.1.2.4. Kiểm tra oằn cho tiết diện dầm thép
- Xác định mômen bền khi oằn tại gối: M-
b.Rd = χ LT .M-
Rd (2.21)
Trong đó:
M-
Rd = M-
b.Rd .(
γ
γ
Rd
a
) (2.22)
χ LT =
λ
1
2
LT
2
LT
LT

 

 1 (2.23)
+ αLT = 0,49 đối với thép tổ hợp hàn; αLT = 0,21 đối với dầm thép cán.
+ hs: khoảnh cách giữa 2 cánh của dầm thép.
λ LT = 5.( 1 +
.b
4.t
.t
h
f f
w w
). [(
.C
E
f
a 4
y
)2
.( )
t
h
w
w 3
.(
b
t
f
f
)]1/4
(2.24)
Khi λ LT  0,4 (theo TC Eu 4) thì Dầm không có khả năng bị oằn.
2.1.3. Kiểm tra trạng thái sử dụng của dầm thép
2.1.3.1. Kiểm tra độ võng
Độ võng lớn nhất của dầm:δf
< [f] (2.25)
Trong đó:
-δf
là độ võng lớn nhất của dầm.
- [f] là độ võng cho phép của dầm.
Tính toán độ võng đối với dầm liên tục:
δf
= δ0
[1-C.r1.r2.(M-
A+M-
B) ]/M+
0 (2.26)
Trong đó:
+ M-
A và M-
B là momen tại các gối tựa (tính theo giá trị tuyệt đối) không kể

43. 31
đến các hệ số suy giảm theo bảng tổ hợp nội lực.
+ C= 0.6 chịu tải phân bố đều
+ r1: hệ số giảm mômen âm, để an toàn ta lấy r1= 0.6
+ r2: hệ số giảm momen dương, để an toàn ta lấy r2= 0.7
+ M+
0 : Mômen dương ở nhịp khi coi gối là khớp.
2.1.3.2. Kiểm tra nứt trong bêtông
a. Kiểm tra hàm lượng thép tối thiểu chịu momen tại gối trên bề rộng beff

- Hàm lượng cốt thép tại gối:
 s =
.h
b
A
eff c
s

.100%
- Điều kiện kiểm tra:
 s >  min = 0,4% (Hàm lượng cốt thép tối thiểu)
b. Kiểm tra hàm lượng cốt thép để hạn chế sự mở rộng của vết nứt
As > Asmin =
σ
.k
.A
k.f
s
ct c
ct
(2.27)
Trong đó:
+ Asmin : Hàm lượng cốt thép tối thiểu.
+ k = 0,8 : Hệ số làm giảm sức bền của bê tông khi chịu kéo.
+ kc= 0,9: Hệ số kể đến sự phân phối dạng tam giác của biến dạng trong tiết
diện liên hợp khi nứt.
+ fct = 3 N/mm2
: Cường độ trung bình của bê tông lấy ở tuổi 28 ngày.
+ Act: Diện tích bản bê tông chịu kéo: Act = hc x b-
eff
+ σs: Ứng suất cho phép của thép ngay khi hình thành vết nứt (bảng 2.2)
Bảng 2.2. Ứng suất cho phép lớn nhất trong cốt thép
Đường kính max (mm) thanh thép 6 8 10 12 16 20 25 32
Chiều rộng tính toán của vết nứt Ứng suất lớn nhất của thépσs
(N/mm2
)
Wk = 0,3 mm
Wk = 0,5 mm
450
500
400
500
360
500
320
450
280
380
240
340
200
300
160
260
2.1.4. Tính toán chốt liên kết
- Tính toán sức bền của một chốt Prd:
Prd= min( P1
rd ; P2
rd ) (2.28)

44. 32
+ Phá hoại của chốt bao xung quanh:
P1
rd = 0,8.fu.(
γ
.
d
υ
π
4
2
) (2.29)
+ Phá hoại của bê tông bao xung quanh chốt:
P2
rd = 0,29. .d2
.
γυ
F
E .
cm ck (2.30)
Trong đó:
- d và h: Đường kính và chiều cao của chốt.
- fu : Sức bền kéo đứt của thép làm chốt (không quá 500 N/mm2
).
- fck: Sức bền chịu nén của bê tông theo mẫu trụ.
- Ecm: Giá trị trung bình của mođun đàn hồi tuyến tính của bê tông.
- a: Hệ số điều chỉnh (a =1 khi
d
h
> 4 và a = 0,2.(
d
h
+1 ) nếu 3 
d
h
 4)
- Số chốt liên kết: n =
P
.F
rd
a
2
(2.31)
- Bố trí chốt liên kết:
+ Tại gối:
3
n
số chốt bố trí trong đoạn
4
l
nhịp.
+ Tại nhịp:
3
n
số chốt bố trí trong đoạn
2
l
nhịp.
2.1.5. Phân tích sự phân bố nội lực trong dầm liên tục
Đối với dầm liên tục, khi tiến hành kiểm tra sức bền của tiết diện ngang cần
biết giá trị của mômen uốn MSd và lực cắt VSd tác động trên tiết diện tổ hợp các tải
trọng khác nhau gây nên ở trạng thái tối hậu. Để xác định sự phân bố và phân bố lại
nội lực trong dầm liên tục ta có hai phương pháp phân tích chính là phân tích cứng
dẻo (đàn -dẻo) và phân tích đàn hồi.
2.1.5.1. Phân tích cứng dẻo (đàn dẻo)
Cách phân tích này chỉ có giá trị khi tiết diện khảo sát có khả năng phát triển
và bền dẻo dưới tác dụng của tải trọng tăng dần khi tạo thành số lượng vừa đủ các
khớp dẻo. Các khớp này gây nên các góc xoay của các tiết diện có liên quan và có
sự phân phối lại mômen uốn cùng với quá trình hình thành các khớp dẻo. Khi tính
toán đưa ra các điều kiện cụ thể để có thể áp dụng phân tích cứng -dẻo, các điều
kiện cụ thể như sau:
+ Các tiết diện hình thành khớp dẻo phải thuộc tiết diện loại 1 còn tất cả các

45. 33
tiết diện còn lại thuộc loại 1 hoặc 2, quy định này kể đến việc phát triển của các
vùng dẻo thực tế.
+ Hai nhịp cạnh nhau của dầm liên tục, nhịp dài không vượt quá 50% nhịp
ngắn; chiều dài của nhịp biên không vượt quá 15% nhịp bên cạnh.
+ Dầm phải đảm bảo ổn định tổng thể.
+ Nếu trong một nhịp nào đó, hơn một nửa của toàn bộ tải trọng của nhịp này
tập trung tác dụng trên một đoạn chiều dài ít hơn hoặc bằng 1/5 của nhịp, thì
khoảng cách từ trục trung hòa đến mặt trên của bản sàn không vượt quá 15% chiều
cao của toàn bộ tiết diện liên hợp nơi hình thành khớp dẻo dưới tác dụng của
mômen dương, điều này để tránh sự phá hoại sớm tiết diện do ép mặt bêtông.
+ Với dầm thép cần có liên kết ngang ở tất cả các chỗ hình thành khớp dẻo.
2.1.5.2. Phân tích đàn hồi
Eurocode cho phép hai dạng phân tích đàn hồi:
+ Phân tích không nứt tiến hành với mômen quán tính uốn I1 không đổi trên
nhịp, được tính toán khi giả thiết rằng bêtông chịu kéo không bị nứt (với sự đồng
nhất hóa tiết diện theo tỉ lệ thép) và lấy bề rộng tham gia làm việc của tấm đan b+
eff
ở giữa nhịp.
+ Phân tích nứt lấy theo mômen quán tính uốn I2 trên khoảng cách 15% của
mỗi nhịp ở hai nhịp bên gối tựa trung gian, mômen quán tính I1 trên các nhịp còn lại
mỗi nhịp. Mômen quán tính I2 được tính khi bỏ qua phần bêtông chịu kéo nhưng
đến các cốt thép bố trí trong chiều rộng tham gia làm việc của tấm đan b-
eff trên gối.
+ Tính toán một cách chính xác sự phân bố lại mômen là một điều vô cùng
khó khăn, vì vậy ta chấp nhận áp dụng cách phân tích đàn hồi. Sự phân bố lại giảm
mômen trong tiết diện ở những nơi mà tỉ số giữ mômen tác dụng và mômen bền là
lớn nhất (chủ yếu ở gối tựa trung gian) và tăng mômen dấu ngược lại (chủ yếu ở
trong nhịp) với mục đích giữ sự cân bằng của các tác động tác dụng và mômen uốn.
Hình 2.9. Sự phân bố lại mômen trong dầm liên tục
Tải bản FULL (87 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

46. 34
Nếu p là tỉ lệ phân phối lại lớn nhất dự định, thì có thể chuyển mômen âm đàn
hồi ở đỉnh M-
pic thành mô men bền M-
sd với mức độ an toàn theo điều kiện:
M-
Rd ≤ │M-
pic │≤ M-
Rd / (1- p/100)
Và không vượt quá sức bền của vùng mômen dương khi phân phối lại.
Eurocode 4 đã cho giá trị của P , phụ thuộc vào phương pháp phân tích đàn hồi (nứt
hay không nứt) và loại tiết diện trên gối tựa.
Bảng 2.3. Tỷ lệ phần trăm lớn nhất khi phân phối lại mômen gối
Loại tiết diện (trong vùng mômen âm) Loại 1 Loại 2
Phân tích đàn hồi không nứt 40 30
Phân tích đàn hồi nứt 25 15
2.2. VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG KẾT CẤU LIÊN HỢP
2.2.1. Cốt thép
2.2.1.1. Cốt thép thanh
Tiêu chuẩn Châu âu EN100803 đã đưa ra ba mác thép dùng cho kết cấu liên
hợp: S220; S400 và S500. Mác S220 là thép tròn trơn cán nóng, mác S400 và S500
la thép thanh và tròn có gai cho tính ma sát lớn. Ta chỉ tính toán dẻo mở mức cho
phép chủ yếu đối với các mác thép S400, S500 loại có tính dẻo dai lớn.
Theo tiêu quy định của Eurocode 2 nếu fs
(u)
là sức bền kéo đứt của thép và
εsk
(u)
là biến dạng tương đối khi bị đứt thì yêu cầu về tính yêu cầu về tính dẻo dai
như sau:
εsk
(u)
> 5% và fs
(u)
> 1,08 (2.32)
Mô đun đàn hồi Es của cốt thép giao động từ 190 kN/cm2
đến 200 kN/cm2
. Để
đơn giản tính toán, trong kết cấu liên hợp cho phép lấy giá trị của Es là giá trị của
Ea= 210 kN/mm2
của thép kết cấu.
Có thể nhận thấy các đặc trưng cơ học: Giới hạn chảy, mô dun đàn hồi, tính
dẻo…. theo tiêu chuẩn của Eurocode có sự tương đồng với tiêu chuẩn TCVN 5575:
2012. Khi thiết kế có thể sử dụng các loại thép có các đặc tính theo TCVN để làm
cơ sở tính toán theo các công thức của tiêu chuẩn Eurocode 4.
2.2.1.2. Thép kết cấu (thép trong kết cấu liên hợp)
Trong tiêu chuẩn EN 1994 – 1 – 1 Eurocode 4 trình bầy cách tính toán các kết
cấu liên hợp được sản xuất từ mác thép thông thường S235, S275, S355 và S400,
xác định trong Tiêu chuẩn EN 10023 và EN 10113.
Tải bản FULL (87 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

47. 35
Để có các giá trị tiêu chuẩn của giới hạn đàn hồi fy và sức bền kéo đứt của các
cấu kiện bằng thép cán nóng phụ thuộc vào chiều dầy và đã thành lập bảng tra.
So với Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5709–1993 ta nhận thấy ta nên dùng các
loại thép Việt Nam có các mác thép từ XCT38 trở lên cho thép làm lõi của kết cấu
liên hợp.
Bảng 2.4. Giá trị giới hạn chảy fy, giới hạn bền fu đặc trưng của thép cán nóng
Tiêu chuẩn và
ký hiệu
t ≤ 40 mm
Chiều dày danh nghĩa của cấu kiện t [mm]
t ≤ 40 mm 40 mm < t ≤ 80 mm
F[N/mm2] f [N/mm2] F [N/mm2] F [N/mm2]
S 235
S 275
S 355
S 450
235
275
355
440
360
430
510/490
550
215
255
335
410
360
410
470
550
2.2.1.3. Thép dầm
Theo tiêu chuẩn ENV 1994 – 1 -1, kết cấu liên hợp sử dụng thép S235, S275,
S355 và S450 có giới hạn chảy như trong bảng thống kê trên. Các giá trị tiêu chuẩn
của giới hạn đàn hồi và sức bền kéo đứt của các cấu kiện bằng thép cán nóng phụ
thuộc vào chiều dày được tra trong bảng.
Kết luận: Theo tiêu chuẩn EC4, thép Việt Nam tương đương có thể dùng cho
kết cấu liên hợp thép – bê tông phải có mác từ XCT38 trở lên.
2.2.2. Bê tông
2.2.2.1. Theo tiêu chuẩn Eurocode 2 và Eurocode 4
Bê tông dùng trong các kết cấu liên hợp cũng dùng bêtông thông thường như
trong kết cấu bê tông cốt thép. Có thể dùng bê tông nặng với khối lượng riêng
1800< ρ ≤ 2500 kg/m3
hoặc bêtông nhẹ 1600< ρ≤ 1800 kg/m3
.
a. Mô đun đàn hồi Ecm
- Mô đun đàn hồi riêng của bê tông
Mô đun đàn hồi của bêtông phụ thuộc vào các yếu tố thành phần. Các giá trị
gần đúng của Ecm (mô đun tiếp tuyến giữa σc = 0 và σc = 0,4.fcm. Đối với cốt liệu đá
vôi và đá sa thạch môđun đàn hồi có thể giảm tương ứng 10% và 30%. Ngược lại
cốt liệu từ đá bazan Ecm tăng 20%.
9c6abdb2