BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

LÊ HỒNG KIÊN

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG SÀN LIÊN HỢP
THÉP - BÊ TÔNG ĐẾN ĐỘ MỀM CỦA NÚT KHUNG

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

Hà Nội – 2014

 


 

 

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
 

giúp  đỡ,  hướng  dẫn  và  đưa  ra  nhiều  ý  kiến  quý  báu,  cũng  như  tạo  điều 
kiện  thuận  lợi,  cung  cấp  tài  liệu  và  động  viên  tôi  trong  quá  trình  hoàn 
thành luận văn. 
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô, các cán bộ của khoa Sau Đại học 
trường Đại học Kiến trúc Hà Nội cùng bạn bè đã giúp đỡ chỉ dẫn tôi trong quá 
trình học tập và nghiên cứu. 
 

 

TÁC GIẢ LUẬN VĂN 
 
 
 
Lê Hồng Kiên

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


TÁC GIẢ LUẬN VĂN 
 
 
 
Lê Hồng Kiên

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


1.3. Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của sàn liên hợp thép - bêtông
đến độ mềm của nút khung ...................................................................... 31 
1.3.1. Trong nước ...................................................................................... 31 
1.3.2. Ngoài nước ...................................................................................... 32 
CHƯƠNG 2. ĐỘ MỀM CỦA NÚT LIÊN KẾT DẦM CỘT KHI KHÔNG CÓ
VÀ KHI CÓ SÀN LIÊN HỢP ............................................................ 34 
2.1. Độ mềm của nút liên kết dầm cột khi không có sàn liên hợp .................. 34 
2.1.1. Các tổ hợp của nút liên kết dầm cột và mô hình cơ học .................... 34 
2.1.2. Xác định độ cứng thành phần ........................................................... 37 
2.1.3. Độ cứng của nút liên kết dầm cột ..................................................... 50 
2.2. Độ mềm của nút liên kết dầm cột khi có sàn liên hợp ............................. 51 
2.2.1. Các tổ hợp của nút liên kết dầm cột và mô hình cơ học .................... 51 
2.2.2. Xác định độ cứng thành phần ........................................................... 53 
2.2.3. Độ cứng của nút liên kết dầm cột ..................................................... 57 

 


 

 

2.3. Xây dựng quy trình tính toán ................................................................... 59 
2.3.1. Xác định độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng hàn trực tiếp ............ 59 
2.3.2. Xác  định  độ  mềm  nút  liên  kết  dầm  cột  sử  dụng  mặt  bích  - 
bulông .............................................................................................. 59 
2.3.3. Xác định độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng thép góc - bulông .... 59 
CHƯƠNG 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN ........................................................................... 63 
3.1. Ảnh hưởng của sàn liên hợp thép - bê tông đến độ mềm nút liên kết
dầm cột sử dụng hàn trực tiếp.................................................................. 63 

 

 

Danh mục ký hiệu
Avc - diện tích vùng chịu cắt của cột 
Ac - diện tích tiết diện cột 
Ab - diện tích tiết diện bulông 
As - diện tích tiết diện thép chịu kéo trong bản sàn 
A - diện tích tiết diện ngang của phần tử dầm 
A1 – diện tích mang dấu của biểu đồ mômen uốn của phần tử dầm tựa  
acs  -  khoảng  cách  từ  trọng  tâm  đến  tiết  diện  cốt  thép  sàn  đến  đến  mép 
trên bản sàn 
ab - chiều cao đường hàn của mối nối hàn cánh dầm với cánh cột 
aep,w - chiều cao đường hàn mặt bích với bản bụng dầm 
ac - chiều cao đường hàn của phần tiếp giáp bản cánh với bụng cột 
bc - chiều rộng tiết diện cánh cột 
beff.cfb - chiều rộng hiệu quả của bản cánh cột chịu uốn 
beff .cwc - chiều rộng hiệu quả của bản bụng cột chịu nén 
beff. cwt - chiều rộng hiệu quả của bản bụng cột chịu cắt 
beff.ta - chiều rộng hiệu quả của thép góc trên 
beff.b - chiều rộng hiệu quả bản sàn 
bta - chiều rộng cánh thép góc trên 
beff.wa - chiều rộng hiệu quả của thép góc bụng dầm 
c1, c2 - khoảng cách từ trọng tâm diện tích A tới gối tựa 1 và 2 
db - đường kính bulông 
d bh - đường kính mũ bulông 

deff - chiều dày hiệu quả của bản sàn 
ds - khoảng cách từ trục trung hòa của dầm thép đến trọng tâm tiết diện 

hb - chiều cao tiết diện dầm 
hi - cánh tay đòn của hàng bulông thứ i đối với tâm quay 
hfs - cánh tay đòn của thép dọc trong bản sàn liên hợp đối với tâm quay 
hb - chiều cao tiết diện dầm 
heq - cánh tay đòn tương đương đối với tâm quay 
hps -  chiều cao sóng tôn của sàn 
Ia -  mômen quán tính bậc II 

 


 

 

Keq  - độ cứng tổng thể tương đương 
Ki - độ cứng tương đương của hàng bulông thứ i 
Kcwt.i, Kcfb.i, Kepb.i, Kbt.i, Kta.i, Kwa.i – lần lượt là độ cứng của bản bụng cột 
chịu  kéo,  cánh  cột  chịu  uốn,  mặt  bích  chịu  uốn,  bulông  chịu  kéo,  thép  góc 
trên, thép bụng dầm của hàng bulông thứ i 
Kcwc - độ cứng của bản bụng cột chịu nén 
Kcwt - độ cứng của bản bụng cột chịu kéo 
Kcws  - độ cứng của bản bụng cột chịu cắt  
Kcfb - độ cứng của bản cánh cột chịu uốn  
Kbt - độ cứng của các bulông chịu kéo  
Kepb - độ cứng của mặt bích chịu uốn 
Ktab - độ cứng của thép góc trên chịu uốn 
Kta - độ cứng của thép góc trên 
Kwa - độ cứng của thép góc bụng dầm 
Ks,r - là hệ số cứng của thép dọc trong bản sàn chịu kéo 

chuyển tiếp bản cánh- bụng dầm 
mta - khoảng cách trục bulông đến khớp dẻo của thép góc trên 
mwa  -  khoảng  cách  trục  bulông  đến  khớp  dẻo  của  thép  góc  bụng  dầm 
tương ứng với hàng bulông 
nb - số hàng bulông 
N - số lượng neo chịu cắt 
p1, p2 - khoảng cách giữa các hàng bulông 
p - khoảng cách từ trọng tâm hàng bulông trên cùng đến trọng tâm bản 
cánh trên của dầm 
pwa - khoảng cách hai hàng bulông của thép bụng dầm 
rc - bán kính cong của phần tiếp giáp bản cánh với bản bụng cột 
rsa  -  bán  kính  cong  chuyển  tiếp  giữa  bản  cánh  với  bản  bụng  thép  góc 
dưới 
rta - bán kính cong chuyển tiếp giữa hai cánh của thép góc trên 
rwa - bán kính cong chuyển tiếp của hai cánh thép góc bụng dầm 
tep - chiều dày mặt bích 
tfb - chiều dày bụng dầm 
tfc - chiều dày bản cánh cột 

 


 

 

twc - chiều dày bản bụng cột 
tsa - chiều dày cánh thép góc dưới 
tp - giá trị trung bình độ dày các tấm liên kết 
tta - chiều dày cánh thép góc trên 



 

 

Danh mục các hình vẽ
Chương 1
Số hiệu

 

Tên hình vẽ

Trang

Hình 1.1

Kết cấu khung khớp và khung cứng

4 

Hình 1.2

Các nút liên kết dầm cột trong kết cấu khung thép

5 

Hình 1.3


Một số tiết diện dầm bụng khoét lỗ

9 

Hình 1.9

Một số kiểu neo trong dầm

10 

Hình 1.10

Một số hình thức và tiết diện tấm tôn

11 

Hình 1.11

Liên kết cứng và liên kết nửa cứng

13 

Hình 1.12

Liên kết nửa cứng và liên kết khớp

14 

Hình 1.13


Sơ đồ tải trọng khung có nút liên kết dầm cột cứng và nửa
cứng

21 

Hình 1.19

Phần tử dầm

26 

Hình 1.20

Phần tử dầm không có nút cứng

30 


 

 

Chương 2
Hình 2.1

Các độ cứng thành phần của nút liên kết dầm cột sử dụng hàn

34 

trực tiếp và sử dụng mặt bích- bulông khi không có sàn liên hợp

Minh họa ký hiệu các kích thước của tiết diện cột

40 

Hình 2.7

Vị trí bulông và hàng bulông trong cánh cột

40 

Hình 2.9

Minh họa ký hiệu các kích thước của mặt bích

44 

Hình 2.8

Biểu đồ tra hệ số cho cánh cột và mặt bích

43 

Hình 2.10

Mô hình cơ học của nút liên kết dầm cột sử dụng hàn trực
tiếp khi có sàn liên hợp

51 

Hình 2.11

61 

Hình 2.16

Quy trình tính toán ảnh hưởng của sàn đến độ mềm nút liên
kết dầm cột sử dụng thép góc - bulông

62 

 


 

 

Chương 3
Hình 3.1

Nút liên kết dầm cột sử dụng hàn trực tiếp

63 

Hình 3.2

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của chiều dày làm việc sàn liên

70 

hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng hàn trực tiếp

Hình 3.7

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của chiều dày làm việc sàn liên

83 

hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng mặt bích bulông
Hình 3.8

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của diện tích cốt thép chịu kéo

84 

trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng
mặt bích - bulông
Hình 3.9

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của môđun đàn hồi cốt thép chịu

85 

kéo trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử
dụng mặt bích - bulông
Hình 3.10

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của khoảng cách neo chịu cắt
trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng
mặt bích – bulông

 


Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng môđun đàn hồi cốt thép chịu kéo

106 

trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng
thép góc - bulông
Hình 3.15

Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của khoảng cách neo chịu cắt
trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng
thép góc - bulông

 

107 


 

 

Danh mục các bảng biểu phụ lục
Số hiệu

Tên bảng biểu

Trang

Bảng 1.1

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách neo chịu cắt

73 

trong sàn liên hợp đến độ mềm liên kết dầm cột sử dụng hàn
trực tiếp
Bảng 3.5

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của chiều dày làm việc sàn liên
hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng mặt bích -

83 

bulông
Bảng 3.6

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của diện tích cốt thép chịu kéo
trong sàn đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng mặt bích bulông

84 

Bảng 3.7

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của môđun đàn hồi cốt thép chịu

85 

kéo trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử
dụng mặt bích - bulông
Bảng 3.8


Kết quả khảo sát ảnh hưởng của môđun đàn hồi cốt thép chịu
kéo trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử
dụng thép góc - bulông

106 

Bảng 3.12

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách neo chịu cắt

107 

trong sàn liên hợp đến độ mềm nút liên kết dầm cột sử dụng
thép góc - bulông
Bảng 3.13

Bảng so sánh độ cứng của của các nút liên kết dầm cột khi có
và khi không có sàn liên

107 

Bảng 3.14

Bảng so sánh kết quả khảo sát với các yếu tố của sàn liên

108 

hợp ảnh hưởng đến độ mềm nút liên kết dầm cột



Nút liên kết dầm cột sử dụng mặt bích - bulông

Phụ lục 2.3

Nút liên kết dầm cột sử dụng thép góc - bulông

Trang


 

1

Phần mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Kết cấu khung liên hợp thép - bêtông được sử dụng rộng rãi làm kết cấu 
chịu lực trong các nhà cao tầng, bởi chúng có nhiều ưu điểm như: khả năng 
chống ăn mòn của thép được tăng cường, khả năng chịu lửa tốt, khả năng chịu 
lực của vật liệu được tăng lên, giảm giá thành công trình v.v…,  các cấu kiện 
liên hợp thép - bêtông như cột, dầm, sàn được liên kết với nhau tạo thành hệ 
kết cấu chịu lực.  
Trong  kết  cấu  khung  liên  hợp  thép  –  bêtông,  liên  kết  giữa  dầm  và  cột 
thường được sử dụng là liên kết hàn hoặc có thể sử dụng các thép góc với liên 
kết bulông. Do đó, liên kết giữa dầm và cột rất đa dạng và phụ thuộc vào rất 
nhiều yếu tố như cấu tạo, kích thước hình học, vật liệu v.v…của các bộ phận 
cấu thành nên liên kết. Theo quan điểm truyền thống, liên kết dầm cột thường 
được giả thiết là khớp lý tưởng hoặc hoặc cứng tuyệt đối, điều này chưa phản 
ánh đúng sự làm việc của liên kết dầm cột trong thực tế. Đã có nhiều nghiên 
cứu thực nghiệm chỉ ra rằng với liên kết mềm nhất (khớp lý tưởng) cũng có 

của sàn liên hợp thông qua xác định độ cứng xoay của nút liên kết được đề tài 
đề cập, phần nào cải thiện được các khó khăn trên. Từ đó, các nhà thiết kế kết 
cấu có thêm những giải pháp tăng cường độ cứng nút khung, giảm kích  tiết 
diện của kết cấu, cũng giảm chi phí cho công trình. 
Do vậy, đề tài “Đánh giá ảnh hưởng sàn liên hợp thép – bêtông đến độ 
mềm của nút khung” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn. 
2. Mục đích nghiên cứu
Làm rõ ảnh hưởng của một số các yếu tố trong sàn liên hợp đến độ mềm 
của nút liên kết dầm cột trong kết cấu khung liên hợp thép – bêtông. 
Kiến nghị các nhà thiết kế lưu ý các yếu tố của sàn liên hợp ảnh hưởng 
đến độ mềm của nút liên kết dầm cột liên hợp thép – bêtông trong quá trình 
thiết kế. 
3. Đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu 
Nút liên kết cột thép với dầm thép có sàn liên hợp thép – bêtông với một 
số kiểu nút liên kết dầm cột điển hình, gồm: nút liên kết dầm cột sử dụng hàn 

 


 

3

trực tiếp, nút liên kết dầm cột sử dụng mặt bích - bulông và nút liên kết dầm 
cột sử dụng thép góc – bulông. 
3.2. Phương pháp nghiên cứu 
Nghiên  cứu  lý  thuyết,  dựa  vào  việc  phân  tích  biến  dạng,  phá  hoại  của 
từng phân tố trong nút liên kết.  
Thử nghiệm số, làm rõ ảnh hưởng của sàn liên hợp đến độ mềm của nút 

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN


 

110

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
 

Kết luận:
Nội dung nghiên cứu được đề cập trong luận văn, đã đạt được những kết 
quả chính sau: 
Đã  tổng quan và phân tích  một số kiểu nút liên kết dầm cột và sự làm 
việc của chúng trong kết cấu khung thép. Xác định ma trận độ cứng và vectơ 
lực nút trong bài toán phân tích kết cấu khung thép bằng phương pháp phần tử 
hữu hạn. Ngoài ra, còn tổng quan về xu hướng nghiên cứu ảnh hưởng của sàn liên 
hợp thép – bêtông đến độ mềm của nút khung ở Việt Nam và trên thế giới. 
Đã trình bày lý thuyết tính toán độ cứng của nút liên kết cột thép - dầm 
thép đối với ba kiểu nút liên kết, gồm: nút liên kết dầm cột sử dụng hàn trực 
tiếp, nút liên kết dầm cột sử dụng mặt bích – bulông và nút liên kết dầm cột 
sử dụng thép góc - bulông cho trường hợp khi không có và khi có sàn liên hợp 
thép – bêtông theo tiêu chuẩn Eurocode 3 và Eurocode 4. 
Đã thực hiện các ví dụ tính toán độ cứng của ba kiểu nút liên kết, gồm: 
nút liên kết dầm cột sử dụng hàn trực tiếp, nút liên kết dầm cột sử dụng mặt 
bích – bulông và nút liên kết dầm cột sử dụng thép góc - bulông cho trường 
hợp khi không có và khi có sàn liên hợp thép – bêtông. Đồng thời, nghiên cứu 
ảnh hưởng các yếu tố trong sàn liên hợp đến độ mềm của nút liên kết. Từ đó, 
tổng hợp, so sánh và rút ra nhận xét về các ảnh hưởng này. 
Kiến nghị:

7.  Nguyễn  Lê  Ninh  (2007),  Động đất và thiết kế công trình chịu động đất, 
Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. 
8. Nguyễn Hồng Sơn (2007), Phân tích kết cấu khung thép phẳng có liên kết nửa
cứng phi tuyến, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Kiến trúc Hà Nội, Hà Nội. 
9. Nguyễn Hồng Sơn (2013), Xác định độ cứng của liên kết dầm - cột trong
kết cấu khung liên hợp thép – bêtông, Tạp  chí  Xây  dựng,  Nhà  xuất  bản 
Xây dựng, tháng 5/2013. 
10. Nguyễn Hữu Anh Tuấn (2008), Thực hành phân tích và thiết kế kết cấu
SAP 2000 v10, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
11. Bùi Đức Vinh (2001), Phân tích và thiết kế kết cấu bằng phần mềm SAP
2000, Nhà xuất bản Thống kê, Hà Nội. 

 


 

112

Tiếng Anh:
12.  EN  1992-1-1:2004  (2005),  Eurocode 2: Design of concrete structures.
General rules and rules for buildings.
13. EN 1993-1-8:2005 (2005), Eurocode 3: Design of steel structures – Part
1-8: Design of joint.
14.  EN  1994-1-1:2004  (2005),  Eurocode 4: Design of composite steel and
concrete structure. General rules anh rudes for buildings, EN, Europe. 
15.  Structural  Steelwork  Eurocodes  Development  of  A  Trans  –  National 
Approach, SSEDTA (2001), “Lecture 9: Composite Joints”. 
16.  C.  Faella,  V.  Piluso,  G.  Rizzano  (2000),  Structural steel semirigid
connections – Theory, Design and software. 

Bụng cột chịu cắt 

Cứng 

0,38A vc
 
β.z

Kcws =    

z: cánh tay đòn (theo bảng 6.15 của [13]) 

β : hệ số.  
Nửa cứng 
K cwc =

Bụng cột chịu nén 

Cứng 

0,7b eff,cwc t wc
dc

 

Kcwc =    

beff.cwc: chiều rộng hiệu quả của bản bụng cột chịu nén. 
Mối nối cứng hoặc nửa cứng sử dụng 


 
m3

hàng  beff.cfb : bề rộng hiệu quả của cánh cột chịu uốn được xác định giống 

bulông chịu kéo) 

như chiều dài hiệu quả leff tra theo Phụ lục 1.2. 
m: khoảng cách từ trọng tâm bulông đến mép đường hàn. 

Mặt  bích  chịu  uốn 
(cho 

 

một 

hàng 

K epb =

0,9Leff.p t 3ep
m3