BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

TRẦN HỮU HIẾU

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU KHUNG
HỖN HỢP THÉP – BÊ TÔNG CỐT THÉP
TRONG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP

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

Hà Nội - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
--------------------------

TRẦN HỮU HIẾU
KHÓA 2014-2016

NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU KHUNG HỖN
HỢP THÉP – BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG
CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP

Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sỹ này là công trình nghiên cứu khoa
học độc lập của tôi. Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là
trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.
Tác giả luận văn

Trần Hữu Hiếu


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các bảng, biểu
Danh mục các hình vẽ đồ thị
MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 1
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .................................................................... 2
Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 2
Nội dung nghiên cứu của đề tài ................................................................... 2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................... 2
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU KHUNG HỖN HỢP THÉP –
BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP
1.1.

Các dạng kết hợp khung thép và bê tông cốt thép ................................. 3

1.1.1. Dạng kết hợp theo phương ngang ......................................................... 3
1.1.2. Dạng kết hợp theo phương đứng........................................................... 6
1.1.3. Kết cấu hỗn hợp cột bê tông và dầm, dàn thép...................................... 9

2.3.

Sơ đồ kết cấu khung hỗn hợp theo phương đứng [18]......................... 40

2.4.

Liên kết và độ cứng liên kết................................................................ 42

2.4.1. Liên kết giữa dầm thép - cột thép ....................................................... 42
2.4.2. Liên kết chân cột thép với cột bê tông hoặc với móng BTCT ............. 49
2.5.

Độ cứng cấu kiện BTCT ..................................................................... 59

2.5.1. Cơ sở tính toán ................................................................................... 59
2.5.2. Khảo sát giá trị độ cứng cấu kiện bê tông cốt thép đưa vào phân tích kết
cấu

66

2.6.

Phân tích kết cấu hỗn hợp ................................................................... 71

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ KẾT CẤU ....... 75
KHUNG HỖN HỢP ................................................................................... 75
3.1.

Khảo sát kết cấu khung hỗn hợp theo phương ngang .......................... 75


Khán đài sân vận động Hoài Đức

Hình 1.4.

Dạng kết hợp theo phương đứng

Hình 1.5.

Nhà máy Yamaha II khu công nghiệp Nội Bài

Hình 1.6.

Nhà máy Yamaha II khu công nghiệp Nội Bài

Hình 1.7.

Dạng kết hợp theo phương ngang

Hình 1.8a.

Trung tâm hội nghị Mường La

Hình 1.8b.

Liên kết dầm thép và cột bê tông

Hình 1.9.

Các kiểu mẫu thử kéo bê tông



Cấu tạo liên kết chân cột

Hình 1.17.

Biểu đồ mô men góc quay khi thiết kế nút

Hình 2.1.

Khung thép nhà công nghiệp


Hình 2.2.

Kết cấu khung hỗn hợp theo phương ngang

Hình 2.3.

Khung thép kết hợp cột chèn tường

Hình 2.4.

Chi tiết liên kết cột bê tông và cột thép

Hình 2.5.

Kết cấu dầm thép – cột BTCT

Hình 2.6.


Phân loại liên kết dựa trên quan hệ m và  của EC3

Hình 2.14.

Sơ đồ hình học các liên kết có cùng tiết diện dầm cột

Hình 2.15.

Neo bu lông bằng bản đế

Hình 2.16.

Mô hình chân cột

Hình 2.17.

Cánh tay đòn để ước lượng sơ bộ độ cứng chống uốn

Hình 2.18.

Phân loại độ cứng gối tựa theo độ cứng chống uốn

Hình 2.19.

Khung hỗn hợp dạng kết hợp theo phương ngang

Hình 2.20.

Sơ đồ phần tử khung


Mặt cắt Kiến trúc

Hình 3.3.

Mặt bằng kết cấu

Hình 3.4.

Sơ đồ tải trọng gió tác động vào công trình

Hình 3.5.

Sơ đồ tiết diện dầm cột của khung thép thông thường

Hình 3.6.

Biểu đồ mô men

Hình 3.7.

Biểu đồ lực dọc

Hình 3.8.

Biểu đồ lực cắt

Hình 3.9.

Sơ đồ chuyển vị nút khung


Biểu đồ mô men

Hình 3.18.

Biểu đồ lực dọc


Hình 3.19.

Biểu đồ lực cắt

Hình 3.20.

Biểu đồ chuyển vị

Hình 3.21.

Mặt bằng kết cấu tầng 2

Hình
Hình 3.14.
3.22.

Mặt bằng kết cấu khung

Hình 3.23.

Sơ đồ tiết diện kết cấu khung hỗn hợp theo phương đứng

Hình 3.24.


Hình 3.32.

Biểu đồ mô men

Hình 3.33.

Biểu đồ lực dọc

Hình 3.34.

Biểu đồ lực cắt

Hình 3.35.

Biểu đồ chuyển vị của hệ

Hình 3.36.

Biểu đồ mô men

Hình 3.37.

Biểu đồ lực dọc

Hình 3.38.

Biểu đồ lực cắt

Hình 3.39.


Các đặc trưng cơ bản của liên kết đàn hồi

Bảng 2.3.

Kết quả nội lực dầm, cột

Bảng 2.4.

Độ cứng ban đầu của liên kết

Bảng 2.5.

Đánh giá liên kết chân cột

Bảng 2.6.

Mô men quán tính hiệu dụng của các cấu kiện theo tiêu
chuẩn ACI 318 - 05
Mô men quán tính hiệu dụng của các cấu kiện theo

Bảng 2.7.
NZS 3101
Mô men quán tính hiệu dụng của các cấu kiện theo
Bảng 2.8.
CSA-A2.3-04
Mô men quán tính hiệu dụng của các cấu kiện theo
Bảng 2.9.
SP52 – 103 – 207
Bảng 2.10.


Bảng tổng hợp nội lực và chuyển vị của khung hỗn hợp

Bảng 3.8.

So sánh đánh giá kết quả nội lực và chuyển vị của khung
hỗn hợp


1

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đã có những bước phát
triển mạnh mẽ. Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã tạo điều kiện cho
ngành xây dựng trong nước phát triển nhanh, các công trình xây dựng ngày
càng được thiết kế với quy mô ngày một lớn, hình thức, công năng, vật liệu...
phong phú, đa dạng, đòi hỏi nội dung thiết kế kết cấu phải áp dụng được
những tiến bộ khoa học, công nghệ để vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vừa phải
hạ chi phí xây dựng.
Ngày nay, Công trình xây dựng trong công nghiệp sử dụng nhà thép tiền
chế phổ biến. Ứng dụng của nhà thép tiền chế rất đa dạng, từ nhà để xe đến
những nhà chứa máy bay với khẩu độ hơn 100m không cột giữa, các trung
tâm thương mại, kho tàng, nhà xưởng... luôn đảm bảo đáp ứng về mặt Kiến
trúc cũng như công năng sử dụng. Việc mô hình tính hóa để tính toán hệ kết
cấu sử dụng khung thép tiền chế thường chỉ kể đến sự làm việc độc lập của
khung mà chưa kể xem xét đến sự làm việc đồng thời của hệ khung và các kết
cấu thứ cấp khác như cột chèn tường, kết cấu bao che, chưa tiết kiệm được
thiết kế, giảm vật liệu sử dụng và chi phí đầu tư xây dựng.
Ngoài ra, các hình thức kết cấu khung thép và bê tông cốt thép (BTCT)

“Nghiên cứu về sự làm việc của kết cấu khung hỗn hợp thép – bê tông cốt
thép trong công trình công nghiệp”.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu được của đề tài cung cấp cho các kỹ sư các số liệu
phù hợp về sự suy giảm độ cứng cấu kiện và độ cứng liên kết để áp dụng
trong tính toán kết cấu khung hỗn hợp thép – bê tông cốt thép trong công trình
công nghiệp.


THÔNG BÁO
Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui
lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện
– Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Địa chỉ: T.13 – Nhà H – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Đ/c: Km 10 – Nguyễn Trãi – Thanh Xuân Hà Nội.
Email: [email protected]

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


104

KẾT LUẬN
1. Kết hợp khung kết cấu thép - BTCT mang lại những hiệu quả trong
các công trình công nghiệp, vừa linh hoạt trong việc đáp ứng không gian,
công năng sử dụng khác nhau, vừa tận dụng ưu điểm mỗi loại vật liệu, tối ưu
tiến độ thi công và có thể là một giải pháp hạ giá thành công trình.
2. Khi phân tích hệ kết cấu khung hỗn hợp trong nhà công nghiệp, quan
niệm tính đơn giản hóa bỏ qua sự làm việc tổng thể của một trong hai thành
phần khung làm tốn kém vật liệu sử dụng và có thể gây ra hư hỏng cục bộ,

4. Bùi Bảo Hiệp, Nghiên cứu sự làm việc của khung thép trên mái các công
trình bê tông cốt thép.
5. Nguyễn Tiến Hùng, Nguyễn Tiến Chương, Tính toán khung thép có liên kết
nửa cứng theo mô hình đàn – dẻo, Viện KHCN xây dựng;
6. Nguyễn Tiến Hùng, Nguyễn Tiến Chương, Tính toán khung thép có liên kết
nửa cứng phi tuyến chịu tải đứng và tải trọng ngang thay đổi, Trường đại
học Kiến trúc Hà Nội;
7. Phạm Văn Hội, Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường, Kết
cấu thép, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật;
8. Phan Quang Minh, Ngô Thế Phong, Nguyễn Đình Cống (2013), Kết cấu bê
tông cốt thép – Phần cấu kiện cơ bản, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội;
9. TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép – tiêu chuẩn thiết kế;
10. TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – tiêu chuẩn thiết kế;
11. Nguyễn Quang Viên (9/2007), Ổn định của cột vát trong khung thép nhà
tiền chế, Tạp chí khoa học công nghệ xậy dựng số 01;


106

Tiếng Anh
12. AISC, Specification for structural steel buildings.
13. AISC, Load and resistance factor design specification for structural steel
buildings, december 27, 1999;
14. Akshay gupta, Helmut Krawinkler, Seismic demands for performance
evaluation of steel moment resisting frame structures;
15. Bing li, Initial stiffness of reinforced concrete columns and walls, school
of civil and environmental engineering, Nanyang technological University
Singapore;
16. Cameron P.chasten, Robert B.Fleischman, Le Wu Lu, George C.Briscoll,

steel work, February 2014.
Tiếng Nga
29. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОНОЛИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
СП 52 - 103 -2007.