Tài liệu Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế

Nội dung text: Tài liệu Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế

1. T C V N TIÊU CHU Ẩ N Q U Ố C G I A TCVN 5575:2012 Xu ất b ản l ần 2 KẾT CẤU THÉP - TIÊU CHU ẨN THI ẾT K Ế Steel structures - Design standard HÀ NỘI – 2012
2. TCVN 5575:2012 MỤC L ỤC Mục l ục 3 Lời nói đầ u 5 1 Ph ạm vi áp d ụng 7 2 Tài li ệu vi ện d ẫn 7 3 Đơn v ị đo và ký hi ệu 8 4 Nguyên t ắc chung 12 4.1 Các quy định chung 12 4.2 Các yêu c ầu đố i v ới thi ết k ế 12 5 Cơ s ở thi ết k ế k ết c ấu thép 13 5.1 Nguyên t ắc thi ết k ế 13 5.2 Tải tr ọng 14 5.3 Bi ến d ạng cho phép c ủa k ết c ấu 14 5.4 Hệ s ố điều ki ện làm vi ệc γc 16 6 Vật li ệu c ủa k ết c ấu và liên k ết 17 6.1 Vật li ệu thép dùng trong k ết c ấu 17 6.2 Vật li ệu thép dùng trong liên k ết 19 7 Tính toán các c ấu ki ện 21 7.1 Cấu ki ện ch ịu kéo đúng tâm 21 7.2 Cấu ki ện ch ịu u ốn 22 7.3 Cấu ki ện ch ịu nén đúng tâm 27 7.4 Cấu ki ện ch ịu nén u ốn, kéo u ốn 32 7.5 Chi ều dài tính toán c ủa các c ấu ki ện ch ịu nén và nén u ốn 38 7.6 Ổn đị nh c ục b ộ c ủa các c ấu ki ện có t ấm m ỏng 48 7.7 Kết c ấu thép t ấm 58 8 Tính toán liên k ết 62 8.1 Liên k ết hàn 62 8.2 Liên k ết bulông 65 8.3 Liên k ết bulông c ường độ cao 67 9 Tính toán k ết c ấu thép theo độ b ền m ỏi 68 10 Các yêu c ầu k ỹ thu ật và c ấu t ạo khác khi thi ết k ế c ấu ki ện k ết c ấu thép 70 3
3. TCVN 5575:2012 10.1 Dầm 70 10.2 Cột 72 10.3 Giàn ph ẳng và h ệ thanh không gian 72 10.4 Hệ gi ằng 73 10.5 Dầm c ầu tr ục 74 10.6 Liên k ết 76 10.7 Các yêu c ầu b ổ sung khi thi ết k ế d ầm có l ỗ 79 11 Các yêu cầu k ỹ thu ật và c ấu t ạo khác khi thi ết k ế nhà và công trình 81 11.1 Nhà công nghi ệp 81 11.2 Nhà khung th ấp t ầng 82 11.3 Kết c ấu thép t ấm 82 11.4 Kết c ấu tháp, tr ụ 82 11.5 Cột đường dây t ải điện 85 Ph ụ l ục A (Quy định) Vật li ệu dùng cho k ết c ấu thép và c ường độ tính toán 90 Ph ụ l ục B (Quy định) Vật li ệu dùng cho liên k ết k ết c ấu thép 95 Ph ụ l ục C (Quy định) Các h ệ s ố để tính độ b ền c ủa các c ấu ki ện 97 Ph ụ l ục D (Quy định) Các h ệ s ố để tính toán ổn đị nh c ủa c ấu ki ện ch ịu nén đúng tâm, nén l ệch tâm và nén u ốn 99 Ph ụ l ục E (Quy định) Hệ s ố ϕb để tính ổn đị nh c ủa d ầm 119 Ph ụ l ục F (Quy định) Bảng tính toán v ề m ỏi 125 Ph ụ l ục G (Quy định) Các yêu c ầu b ổ sung khi tính toán giàn thép ống 129 Ph ụ l ục H (Tham kh ảo) Bảng chuy ển đổ i đơn v ị k ỹ thu ật c ũ sang h ệ đơn v ị SI 133 4
4. TCVN 5575:2012 Lời nói đầu TCVN 5575:2012 thay th ế TCVN 5575:1991. TCVN 5575:2012 được chuy ển đổ i t ừ TCXDVN 338:2005 thành Tiêu chu ẩn Qu ốc gia theo quy đị nh t ại kho ản 1 Điều 69 c ủa Lu ật Tiêu chu ẩn và Quy chu ẩn k ỹ thu ật và điểm b kho ản 2 Điều 7 Ngh ị đị nh s ố 127/2007/N Đ-CP ngày 1/8/2007 c ủa Chính ph ủ quy đị nh chi ti ết thi hành m ột s ố điều c ủa Lu ật Tiêu chu ẩn và Quy chu ẩn k ỹ thu ật. TCVN 5575:2012 do Vi ện Khoa h ọc Công ngh ệ Xây d ựng – Bộ Xây dựng biên so ạn, B ộ Xây d ựng đề ngh ị, T ổng c ục Tiêu chu ẩn Đo l ường Ch ất l ượng th ẩm đị nh, B ộ Khoa h ọc và Công ngh ệ công b ố. 5
5. TCVN 5575:2012 6
6. TIÊU CHU ẨN QU ỐC GIA TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – Tiêu chu ẩn thi ết kế Steel structures – Design standard 1 Ph ạm vi áp d ụng Tiêu chu ẩn này dùng để thi ết k ế kết c ấu thép các công trình xây d ựng dân d ụng, công nghi ệp. Tiêu chu ẩn này không dùng để thi ết k ế các công trình giao thông, th ủy l ợi nh ư các lo ại c ầu, công trình trên đường, c ửa van, đường ống, v.v 2 Tài li ệu vi ện d ẫn Các tài li ệu vi ện d ẫn sau là cần thi ết cho vi ệc áp d ụng tiêu chu ẩn này. Đối v ới các tài li ệu vi ện d ẫn ghi n ăm công bố thì áp d ụng phiên b ản được nêu. Đối v ới các tài li ệu vi ện d ẫn không ghi n ăm công b ố thì áp d ụng phiên b ản mới nh ất, bao g ồm c ả các s ửa đổi, b ổ sung (n ếu có). TCVN 197:2002, Kim lo ại. Ph ươ ng pháp th ử kéo . TCVN 198:2008, Kim lo ại. Ph ươ ng pháp th ử uốn. TCVN 312:2007, Kim lo ại. Ph ươ ng pháp th ử uốn va đập ở nhi ệt độ th ường. TCVN 313:1985, Kim lo ại. Ph ươ ng pháp th ử xo ắn. TCVN 1691:1975, Mối hàn h ồ quang điện b ằng tay. Kiểu, kích th ước c ơ bản. TCVN 1765:1975, Thép các bon k ết c ấu thông th ường. Mác thép và yêu c ầu k ỹ thu ật. TCVN 1766:1975, Thép các bon k ết c ấu ch ất l ượng t ốt. Mác thép và yêu c ầu k ỹ thu ật. TCVN 1916 :1995, Bu lông, vít, vít c ấy và đai ốc. Yêu c ầu k ỹ thu ật. TCVN 2737:1995, Tải tr ọng và tác động. Tiêu chu ẩn thi ết k ế. TCVN 3104:1979 , Thép k ết c ấu h ợp kim th ấp. Mác, yêu c ầu k ỹ thu ật. TCVN 3223:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon th ấp và thép h ợp kim th ấp. Ký hi ệu, kích th ước và yêu c ầu k ỹ thu ật chung. TCVN 3909:2000, Que hàn điện dùng cho thép các bon th ấp và thép hợp kim th ấp. Ph ươ ng pháp th ử. TCVN 5400:1991, Mối hàn. Yêu c ầu chung v ề lấy m ẫu để th ử cơ tính. TCVN 5401:1991, Mối hàn. Ph ươ ng pháp th ử uốn. TCVN 5402:2010, Mối hàn. Ph ươ ng pháp th ử uốn va đập. 7
7. TCVN 5575:2012 TCVN 5709:2009, Thép các bon cán nóng dùng làm k ết c ấu trong xây d ựng. Yêu c ầu k ỹ thu ật. TCVN 6522:2008, Thép t ấm k ết c ấu cán nóng. 3 Đơn v ị đo và ký hi ệu 3.1 Đơn v ị đo Tiêu chu ẩn này s ử d ụng đơn v ị đo theo h ệ SI, c ụ th ể là đơn v ị dài: mét (m) ; đơ n v ị l ực: niut ơn (N); đơ n vị ứng su ất: pascan (Pa) ; đơ n v ị kh ối l ượng: kilôgam (kg); th ời gian: giây (s). 3.2 Ký hi ệu a) Các đặc tr ưng hình h ọc A di ện tích ti ết di ện nguyên An di ện tích ti ết di ện th ực Af di ện tích ti ết di ện cánh Aw di ện tích ti ết di ện b ản b ụng Abn di ện tích ti ết di ện th ực c ủa bulông Ad di ện tích ti ết di ện thanh xiên b chi ều r ộng bf chi ều r ộng cánh bo chi ều r ộng ph ần nhô ra c ủa cánh bs chi ều r ộng c ủa s ườn ngang h chi ều cao c ủa ti ết di ện hw chi ều cao c ủa b ản b ụng hf chi ều cao c ủa đường hàn góc hfk kho ảng cách gi ữa tr ục c ủa các cánh d ầm i bán kính quán tính c ủa ti ết di ện ix, i y bán kính quán tính c ủa ti ết di ện đố i v ới các tr ục t ươ ng ứng x-x, y-y imin bán kính quán tính nh ỏ nh ất c ủa ti ết di ện If mômen quán tính c ủa ti ết di ện nhánh Im, Id mômen quán tính c ủa thanh cánh và thanh xiên c ủa giàn Ib mômen quán tính ti ết di ện b ản gi ằng Is, Isl mômen quán tính ti ết di ện s ườn ngang và d ọc It mômen quán tính xo ắn 8
8. TCVN 5575:2012 Itr mômen quán tính xo ắn c ủa ray, d ầm Ix, Iy các mômen quán tính c ủa ti ết di ện nguyên đối v ới các tr ục t ươ ng ứng x-x và y-y Inx , Iny các mômen quán tính c ủa ti ết di ện th ực đố i v ới các tr ục t ươ ng ứng x-x và y-y L chi ều cao c ủa thanh đứ ng, c ột ho ặc chi ều dài nh ịp d ầm l chi ều dài nh ịp ld chi ều dài c ủa thanh xiên lm chi ều dài khoang các thanh cánh c ủa giàn ho ặc c ột r ỗng lo chi ều dài tính toán c ủa c ấu kiên ch ịu nén lx, ly chi ều dài tính toán c ủa c ấu ki ện trong các m ặt ph ẳng vuông góc v ới các tr ục tươ ng ứng x-x, y-y lw chi ều dài tính toán c ủa đường hàn S mômen t ĩnh s bước l ỗ bulông t chi ều dày tf , t w chi ều dày c ủa b ản cánh và b ản b ụng u kho ảng cách đường l ỗ bu lông Wnmin mô đun ch ống u ốn (mômen kháng) nh ỏ nh ất c ủa ti ết di ện th ực đố i v ới tr ục tính toán Wx , W y mô đun ch ống u ốn (mômen kháng) c ủa ti ết di ện nguyên đối v ới tr ục t ươ ng ứng x-x, y-y Wnx,min , W ny,min mô đun ch ống u ốn (mômen kháng) nh ỏ nh ất c ủa ti ết di ện th ực đố i v ới các tr ục tươ ng ứng x-x, y-y b) Ngo ại l ực và n ội l ực F, P ngo ại l ực tập trung M mômen u ốn Mx , M y mômen u ốn đố i v ới các tr ục t ươ ng ứng x-x, y-y Mt mômen xo ắn c ục b ộ N lực d ọc Nd nội l ực ph ụ NM lực d ọc trong nhánh do mômen gây ra p áp l ực tính toán V lực c ắt 9
9. TCVN 5575:2012 Vf lực c ắt qui ước tác d ụng trong m ột m ặt ph ẳng thanh (b ản) gi ằng Vs lực c ắt qui ước tác d ụng trong thanh (b ản) gi ằng c ủa m ột nhánh c) C ường độ và ứng su ất E mô đun đàn h ồi fy cường độ tiêu chu ẩn l ấy theo gi ới h ạn ch ảy c ủa thép fu cường độ tiêu chu ẩn c ủa thép theo s ức b ền kéo đứ t f cường độ tính toán c ủa thép ch ịu kéo, nén, u ốn l ấy theo gi ới h ạn ch ảy ft cường độ tính toán c ủa thép theo s ức b ền kéo đứ t fv cường độ tính toán ch ịu c ắt c ủa thép fc cường độ tính toán c ủa thép khi ép m ặt theo m ặt ph ẳng tì đầu (có gia công ph ẳng) fcc cường độ tính toán ép m ặt c ục b ộ trong các kh ớp tr ụ (m ặt cong) khi ti ếp xúc ch ặt fth cường độ tính toán ch ịu kéo c ủa s ợi thép c ường độ cao fub cường độ kéo đứ t tiêu chu ẩn c ủa bulông ftb cường độ tính toán ch ịu kéo c ủa bulông fvb cường độ tính toán ch ịu c ắt c ủa bulông fcb cường độ tính toán ch ịu ép m ặt c ủa bulông fba cường độ tính toán ch ịu kéo c ủa bulông neo fhb cường độ tính toán ch ịu kéo c ủa bulông c ường độ cao fcd cường độ tính toán ch ịu ép m ặt theo đường kính con l ăn fw cường độ tính toán c ủa m ối hàn đối đầ u ch ịu nén, kéo, u ốn theo gi ới h ạn ch ảy fwu cường độ tính toán c ủa m ối hàn đối đầu ch ịu nén, kéo, u ốn theo s ức b ền kéo đứ t fw v cường độ tính toán c ủa m ối hàn đối đầ u ch ịu c ắt fwf cường độ tính toán c ủa đường hàn góc (ch ịu c ắt qui ước) theo kim lo ại m ối hàn fws cường độ tính toán c ủa đường hàn góc (ch ịu c ắt qui ước) theo kim lo ại ở biên nóng ch ảy fwun cường độ tiêu chu ẩn c ủa kim lo ại đường hàn theo s ức b ền kéo đứ t G mô đun tr ượt σ ứng su ất pháp σc ứng su ất pháp c ục b ộ σx, σy các ứng su ất pháp song song v ới các tr ục t ươ ng ứng x-x, y-y σcr ,σc,cr các ứng su ất pháp t ới h ạn và ứng su ất c ục b ộ t ới h ạn 10
10. TCVN 5575:2012 τ ứng su ất ti ếp τcr ứng su ất ti ếp t ới h ạn. d) Kí hi ệu các thông s ố c1, c x, c y các h ệ s ố dùng để ki ểm tra b ền c ủa d ầm ch ịu u ốn trong m ột m ặt ph ẳng chính ho ặc trong hai m ặt ph ẳng chính khi có k ể đế n s ự phát tri ển c ủa bi ến d ạng d ẻo e độ l ệch tâm c ủa l ực m độ l ệch tâm t ươ ng đối me độ l ệch tâm t ươ ng đối tính đổ i n, p , µ các thông s ố để xác định chi ều dài tính toán c ủa c ột na số l ượng bulông trên m ột n ửa liên k ết nc số m ũ nQ chu k ỳ t ải tr ọng nv số l ượng các m ặt c ắt tính toán; βf , βs các h ệ s ố để tính toán đường hàn góc theo kim lo ại đường hàn và ở biên nóng ch ảy c ủa thép c ơ b ản γc hệ s ố điều ki ện làm vi ệc c ủa k ết c ấu γb hệ s ố điều ki ện làm vi ệc c ủa liên k ết bulông γM hệ s ố độ tin c ậy v ề c ường độ γQ hệ s ố độ tin c ậy v ề t ải tr ọng γu hệ s ố độ tin c ậy trong các tính toán theo s ức b ền t ức th ời η hệ s ố ảnh h ưởng hình d ạng c ủa ti ết di ện λ độ m ảnh c ủa c ấu ki ện (λ = lo /i ) λ độ m ảnh qui ước ( λ = λ f / E ) λo độ m ảnh t ươ ng đươ ng c ủa thanh ti ết di ện r ỗng λ 0 m nh t ng ng qui c c a thanh ti t di n r ng ( λ = λ ) độ ả ươ đươ ướ ủ ế ệ ỗ 0 0 f / E λ w m nh qui c c a b n b ng ( λ = ) độ ả ướ ủ ả ụ w (hw / tw ) f / E λx , λy độ m ảnh tính toán c ủa c ấu ki ện trong các m ặt ph ẳng vuông góc v ới các tr ục tươ ng ứng x-x, y-y 11
11. TCVN 5575:2012 µ hệ s ố chi ều dài tính toán c ủa c ột ϕ hệ s ố u ốn d ọc ϕb hệ s ố gi ảm c ường độ tính toán khi m ất ổn đị nh d ạng u ốn xo ắn ϕe hệ s ố gi ảm c ường độ tính toán khi nén l ệch tâm, nén u ốn ψ hệ s ố để xác đị nh h ệ s ố ϕb khi tính toán ổn đị nh c ủa d ầm (Ph ụ l ục E) 4 Nguyên t ắc chung 4.1 Các quy định chung 4.1.1 Khi thi ết k ế kết c ấu thép c ủa m ột s ố lo ại công trình chuyên d ụng nh ư kết c ấu lò cao, công trình th ủy công, công trình ngoài bi ển ho ặc k ết c ấu thép có tính ch ất đặc bi ệt nh ư kết c ấu thành m ỏng, k ết cấu thép t ạo hình ngu ội, k ết c ấu ứng l ực tr ước, k ết c ấu không gian, v.v , c ần theo nh ững yêu c ầu riêng quy định trong các tiêu chu ẩn chuyên ngành. 4.1.2 Kết c ấu thép ph ải được thi ết k ế đạt yêu c ầu chung quy định trong Quy chu ẩn Xây d ựng Vi ệt Nam là đảm b ảo an toàn ch ịu l ực và đảm b ảo kh ả năng s ử dụng bình th ường trong su ốt th ời h ạn s ử dụng công trình. 4.1.3 Khi thi ết k ế kết c ấu thép còn c ần tuân th ủ các tiêu chu ẩn t ươ ng ứng v ề phòng ch ống cháy, v ề bảo v ệ ch ống ăn mòn. Không được t ăng b ề dày c ủa thép v ới m ục đích b ảo v ệ ch ống ăn mòn ho ặc nâng cao kh ả năng ch ống cháy c ủa k ết c ấu. 4.1.4 Khi thi ết k ế kết c ấu thép c ần ph ải: Ti ết ki ệm v ật li ệu thép; Ưu tiên s ử dụng các lo ại thép do Vi ệt Nam s ản xu ất; Lựa ch ọn s ơ đồ kết c ấu h ợp lí, ti ết di ện c ấu ki ện h ợp lí về mặt kinh t ế - kĩ thu ật; Ưu tiên s ử dụng công ngh ệ ch ế tạo tiên ti ến nh ư hàn t ự động, hàn bán t ự động, bu lông c ường độ cao; Chú ý vi ệc công nghi ệp hóa cao quá trình s ản xu ất và dựng l ắp, s ử dụng nh ững liên k ết d ựng l ắp liên ti ếp nh ư liên k ết m ặt bích, liên k ết bulông c ường độ cao; c ũng có th ể dùng liên k ết hàn để dựng l ắp n ếu có căn c ứ hợp lí; Kết c ấu ph ải có cấu t ạo để dễ quan sát, làm s ạch b ụi, s ơn, tránh t ụ nước. Ti ết di ện hình ống ph ải được b ịt kín hai đầu. 4.2 Các yêu c ầu đối v ới thi ết k ế 4.2.1 Kết c ấu thép ph ải được tính toán v ới t ổ hợp t ải tr ọng b ất l ợi nh ất, k ể cả tải tr ọng theo th ời gian và mọi y ếu t ố tác động khác. Vi ệc xác định n ội l ực có th ể th ực hi ện theo ph ươ ng pháp phân tích đàn hồi ho ặc phân tích d ẻo. 12
12. TCVN 5575:2012 Trong ph ươ ng pháp đàn h ồi, các c ấu ki ện thép được gi ả thi ết là luôn đàn h ồi d ưới tác d ụng c ủa t ải tr ọng tính toán, s ơ đồ kết c ấu là sơ đồ ban đầu không bi ến d ạng. Trong ph ươ ng pháp phân tích d ẻo, cho phép k ể đến bi ến d ạng không đàn h ồi c ủa thép trong m ột b ộ ph ận hay toàn b ộ kết c ấu, n ếu tho ả mãn các điều ki ện sau: Giới h ạn ch ảy c ủa thép không được l ớn quá 450 MPa, có vùng ch ảy d ẻo rõ rệt; Kết c ấu ch ỉ ch ịu t ải tr ọng tác d ụng t ĩnh (không có tải tr ọng động l ực ho ặc va ch ạm ho ặc t ải tr ọng l ặp gây m ỏi); Cấu ki ện s ử dụng thép cán nóng, có ti ết di ện đối x ứng. 4.2.2 Các c ấu ki ện thép hình ph ải được ch ọn theo ti ết di ện nh ỏ nh ất tho ả mãn các yêu c ầu c ủa Tiêu chu ẩn này. Ti ết di ện c ủa c ấu ki ện t ổ hợp được thi ết l ập theo tính toán sao cho ứng su ất không l ớn h ơn 95 % c ường độ tính toán c ủa v ật li ệu. 4.2.3 Trong các b ản v ẽ thi ết k ế kết c ấu thép và văn b ản đặt hàng v ật li ệu thép, ph ải ghi rõ mác và tiêu chu ẩn t ươ ng ứng c ủa thép làm k ết c ấu và thép làm liên k ết, yêu c ầu ph ải đảm b ảo v ề tính n ăng c ơ học hay v ề thành ph ần hoá học ho ặc c ả hai, c ũng nh ư nh ững yêu c ầu riêng đối v ới v ật li ệu được quy định trong các tiêu chu ẩn k ĩ thu ật Nhà nước ho ặc c ủa n ước ngoài. 5 Cơ sở thi ết k ế kết c ấu thép 5.1 Nguyên t ắc thi ết k ế 5.1.1 Tiêu chu ẩn này sử dụng ph ươ ng pháp tính toán k ết c ấu thép theo tr ạng thái gi ới h ạn. K ết c ấu được thi ết k ế sao cho không v ượt quá tr ạng thái gi ới h ạn c ủa nó. 5.1.2 Tr ạng thái gi ới h ạn là tr ạng thái mà khi v ượt quá thì kết c ấu không còn tho ả mãn các yêu c ầu s ử dụng ho ặc khi d ựng l ắp được đề ra đối v ới nó khi thi ết k ế. Các tr ạng thái gi ới h ạn g ồm: Các tr ạng thái gi ới h ạn v ề kh ả năng ch ịu l ực là các tr ạng thái mà kết c ấu không còn đủ kh ả năng ch ịu l ực, s ẽ bị phá ho ại, s ụp đổ ho ặc h ư hỏng làm nguy h ại đến s ự an toàn c ủa con ng ười, c ủa công trình. Đó là các tr ường h ợp: k ết c ấu không đủ độ bền (phá ho ại b ền), ho ặc k ết c ấu b ị mất ổn định, ho ặc k ết c ấu b ị phá ho ại dòn, ho ặc v ật li ệu k ết c ấu b ị ch ảy. Các tr ạng thái gi ới h ạn v ề sử dụng là các tr ạng thái mà kết c ấu không còn s ử dụng bình th ường được n ữa do bị bi ến d ạng quá lớn ho ặc do h ư hỏng c ục b ộ. Các tr ạng thái gi ới h ạn này g ồm: tr ạng thái gi ới h ạn v ề độ võng và bi ến d ạng làm ảnh h ưởng đến vi ệc s ử dụng bình th ường c ủa thi ết b ị máy móc, c ủa con ng ười ho ặc làm hỏng s ự hoàn thi ện c ủa k ết c ấu, do đó hạn ch ế vi ệc s ử dụng công trình; s ự rung động quá mức; s ự han g ỉ quá mức. 5.1.3 Khi tính toán k ết c ấu theo tr ạng thái gi ới h ạn ph ải dùng các h ệ số độ tin c ậy sau: Hệ số độ tin c ậy v ề cường độ γM (xem 6.1.4 và 6.2.2); 13
13. TCVN 5575:2012 Hệ số độ tin c ậy v ề tải tr ọng γQ (xem 5.2.2); Hệ số điều ki ện làm vi ệc γC (xem 5.4.1 và 5.4.2); Cường độ tính toán c ủa v ật li ệu là cường độ tiêu chu ẩn nhân v ới h ệ số γC và chia cho h ệ số γM; t ải tr ọng tính toán là tải tr ọng tiêu chu ẩn nhân v ới h ệ số γQ . 5.2 Tải tr ọng 5.2.1 Tải tr ọng dùng trong thi ết k ế kết c ấu thép được l ấy theo TCVN 2737:1995 ho ặc tiêu chu ẩn thay th ế tiêu chu ẩn trên (nếu có). 5.2.2 Khi tính k ết c ấu theo các gi ới h ạn v ề kh ả năng ch ịu l ực thì dùng t ải tr ọng tính toán là tải tr ọng tiêu chu ẩn nhân v ới h ệ số độ tin c ậy v ề tải tr ọng γQ (còn g ọi là hệ số tăng t ải ho ặc h ệ số an toàn v ề tải tr ọng). Khi tính k ết c ấu theo các tr ạng thái gi ới h ạn v ề sử dụng và tính toán v ề mỏi thì dùng tr ị số của tải tr ọng tiêu chu ẩn. 5.2.3 Các tr ường h ợp t ải tr ọng đều được xét riêng r ẽ và được t ổ hợp để có tác d ụng b ất l ợi nh ất đối với k ết c ấu. Giá tr ị của t ải tr ọng, các lo ại t ổ hợp t ải tr ọng, các h ệ số tổ hợp, các h ệ số độ tin c ậy v ề tải tr ọng được l ấy theo các điều c ủa TCVN 2737:1995 5.2.4 Với k ết c ấu tr ực ti ếp ch ịu t ải tr ọng động, khi tính toán v ề cường độ và ổn định thì tr ị số tính toán của t ải tr ọng ph ải nhân v ới h ệ số động l ực. Khi tính toán v ề mỏi và bi ến d ạng thì không nhân v ới h ệ số này. H ệ số động l ực được xác định b ằng lý thuy ết tính toán kết c ấu ho ặc cho trong các Qui ph ạm riêng đối v ới lo ại k ết c ấu t ươ ng ứng. 5.2.5 Khi thi ết k ế cho giai đoạn s ử dụng và dựng l ắp k ết c ấu, n ếu c ần xét đến s ự thay đổi nhi ệt độ, có 0 0 th ể gi ả thi ết s ự thay đổi nhi ệt độ ở các vùng phía B ắc là từ 5 C đến 40 C, ở các vùng phía Nam là từ 0 0 10 C đến 40 C. Sự phân chia hai vùng B ắc và Nam d ựa theo Qui chu ẩn Xây d ựng Vi ệt Nam, t ập III, Phụ lục 2. Tuy nhiên, ph ạm vi bi ến động nhi ệt độ có th ể dựa theo s ố li ệu khí hậu c ụ th ể của địa điểm xây d ựng để xác định chính xác h ơn. 5.3 Bi ến d ạng cho phép c ủa k ết c ấu 5.3.1 Bi ến d ạng c ủa k ết c ấu thép được xác định theo t ải tr ọng tiêu chu ẩn, không k ể đến h ệ số động lực và không xét s ự gi ảm y ếu ti ết di ện do các l ỗ liên k ết. 5.3.2 Độ võng c ủa c ấu ki ện ch ịu u ốn không được v ượt quá tr ị số cho phép trong Bảng 1. 5.3.3 Chuy ển v ị ngang ở mức mép mái c ủa nhà công nghi ệp ki ểu khung m ột t ầng, không c ầu tr ục, gây b ởi t ải tr ọng gió tiêu chu ẩn được gi ới h ạn nh ư sau : Khi t ường b ằng t ấm tôn kim lo ại : H/100; Khi t ường là tấm v ật li ệu nh ẹ khác : H/150; Khi t ường b ằng g ạch ho ặc bê tông : H/240; 14
14. TCVN 5575:2012 với H là chi ều cao c ột. Nếu có nh ững gi ải pháp c ấu t ạo để đảm b ảo s ự bi ến d ạng d ễ dàng c ủa liên k ết t ường thì các chuy ển v ị gi ới h ạn trên có th ể tăng lên t ươ ng ứng. 5.3.4 Chuy ển v ị ngang c ủa đỉnh khung nhà một t ầng (không thu ộc lo ại nhà ở 3.3.3) không được v ượt quá 1/300 chi ều cao khung. Chuy ển v ị ngang c ủa đỉnh khung nhà nhi ều t ầng không được v ượt quá 1/500 c ủa t ổng chi ều cao khung. Chuy ển v ị tươ ng đối t ại m ỗi t ầng c ủa nhà nhi ều t ầng không được vượt quá 1/300 chi ều cao m ỗi t ầng. 5.3.5 Đối v ới c ột nhà xưởng có cầu tr ục ch ế độ làm vi ệc n ặng và cột c ủa c ầu t ải ngoài tr ời có cầu tr ục ch ế độ làm vi ệc v ừa và nặng thì chuy ển v ị gây b ởi t ải tr ọng n ằm ngang c ủa m ột c ầu tr ục l ớn nh ất t ại mức đỉnh d ầm c ầu tr ục không được v ượt quá tr ị số cho phép ghi trong Bảng 2. Bảng 1 – Độ võng cho phép c ủa c ấu ki ện ch ịu u ốn Lo ại c ấu ki ện Độ võng cho phép Dầm c ủa sàn nhà và mái: 1. D ầm chính L /400 2. D ầm c ủa tr ần có trát v ữa, ch ỉ tính võng cho t ải tr ọng t ạm th ời L /350 3. Các d ầm khác, ngoài tr ường h ợp 1 và 2 L /250 4. T ấm b ản sàn L /150 Dầm có đường ray: 1. D ầm đỡ sàn công tác có đường ray n ặng 35 kg/m và lớn h ơn L /600 2. Nh ư trên, khi đường ray n ặng 25 kg/m và nh ỏ hơn L /400 Xà gồ: 1. Mái l ợp ngói không đắp v ữa, mái t ấm tôn nh ỏ L /150 2. Mái l ợp ngói có đắp v ữa, mái tôn múi và các mái khác L /200 Dầm ho ặc giàn đỡ cầu tr ục: 1. C ầu tr ục ch ế độ làm vi ệc nh ẹ, c ầu tr ục tay, pal ăng L /400 2. C ầu tr ục ch ế độ làm vi ệc v ừa L /500 3. C ầu tr ục ch ế độ làm vi ệc n ặng và rất n ặng L /600 Sườn t ường: 1. D ầm đỡ tường xây L /300 2. D ầm đỡ tường nh ẹ (tôn, fibrô xim ăng), d ầm đỡ cửa kính L /200 3. C ột t ường L /400 CHÚ THÍCH: L là nh ịp c ủa c ấu ki ện ch ịu u ốn. Đối v ới d ầm công xôn thì L lấy b ằng 2 l ần độ vươ n c ủa d ầm. 15
15. TCVN 5575:2012 Bảng 2 – Chuy ển v ị cho phép c ủa c ột đỡ cầu tr ục Tính theo k ết Tính theo k ết Chuy ển v ị cấu ph ẳng cấu không gian 1. Chuy ển v ị theo ph ươ ng ngang nhà của c ột nhà xưởng HT / 1250 HT / 2000 2. Chuy ển v ị theo ph ươ ng ngang nhà của c ột c ầu t ải ngoài tr ời HT / 2500 – 3. Chuy ển v ị theo ph ươ ng d ọc nhà của c ột trong và ngoài nhà HT / 4000 – CHÚ THÍCH 1: HT là độ cao t ừ mặt đáy chân c ột đến m ặt đỉnh d ầm c ầu tr ục hay giàn c ầu tr ục. CHÚ THÍCH 2: Khi tính chuy ển v ị theo ph ươ ng d ọc nhà c ủa c ột trong nhà hay ngoài tr ời, có th ể gi ả định là t ải tr ọng theo ph ươ ng d ọc nhà c ủa c ầu tr ục s ẽ phân ph ối cho t ất c ả các h ệ gi ằng và hệ khung d ọc gi ữa các c ột trong ph ạm vi kh ối nhi ệt độ. CHÚ THÍCH 3: Trong các nhà x ưởng có c ầu tr ục ngo ạm và c ầu tr ục cào san v ật li ệu, tr ị số chuy ển v ị cho phép c ủa c ột nhà t ươ ng ứng ph ải gi ảm đi 10 %. 5.4 Hệ số điều ki ện làm vi ệc γc 5.4.1 Khi tính toán ki ểm tra kh ả năng ch ịu l ực c ủa các k ết c ấu thu ộc nh ững tr ường h ợp nêu trong Bảng 3, c ường độ tính toán c ủa thép cho trong Bảng 5, 6 và của liên k ết cho trong Bảng 7, 8, 10, 11, 12, B.5 (Phụ lục B) ph ải được nhân v ới h ệ số điều ki ện làm vi ệc γc. M ọi tr ường h ợp khác không nêu trong b ảng này và không được quy định trong các điều t ươ ng ứng thì đều l ấy γc = 1. 5.4.2 Giá tr ị của h ệ số điều ki ện làm vi ệc γc được cho trong Bảng 3. Bảng 3 - Giá tr ị của h ệ số điều ki ện làm vi ệc γC Lo ại c ấu ki ện γC 1. D ầm đặc và thanh ch ịu nén trong giàn của các sàn nh ững phòng l ớn ở các công trình nh ư 0,9 nhà hát, r ạp chi ếu bóng, câu l ạc b ộ, khán đài, các gian nhà hàng, kho sách, kho l ưu tr ữ, v.v khi tr ọng l ượng sàn l ớn h ơn ho ặc b ằng t ải tr ọng t ạm th ời 2. C ột c ủa các công trình công c ộng, c ột đỡ tháp n ước 0,95 3. Các thanh ch ịu nén chính c ủa h ệ thanh b ụng dàn liên k ết hàn ở mái và sàn nhà (tr ừ thanh 0,8 tại g ối t ựa) có ti ết di ện ch ữ T t ổ hợp t ừ thép góc (ví dụ: vì kèo và các dàn, v.v ), khi độ mảnh λ lớn h ơn ho ặc b ằng 60 4. D ầm đặc khi tính toán v ề ổn định t ổng th ể khi ϕb < 1,0 0,95 5. Thanh c ăng, thanh kéo, thanh néo, thanh treo được làm t ừ thép cán 0,9 6. Các thanh c ủa k ết c ấu h ệ thanh ở mái và sàn : a. Thanh ch ịu nén (tr ừ lo ại ti ết di ện ống kín) khi tính v ề ổn định 0,95 b. Thanh ch ịu kéo trong k ết c ấu hàn 0,95 16
16. TCVN 5575:2012 Bảng 3 – (k ết thúc) Lo ại c ấu ki ện γC 7. Các thanh b ụng ch ịu nén c ủa k ết c ấu không gian r ỗng g ồm các thép góc đơ n đều c ạnh ho c không u c nh ( c liên k t theo cánh l n): ặ đề ạ đượ ế ớ a. Khi liên k ết tr ực ti ếp v ới thanh cánh trên theo m ột c ạnh b ằng đường hàn ho ặc b ằng hai bulông tr ở lên, d ọc theo thanh thép góc : - Thanh xiên theo Hình 9 a 0,9 - Thanh ngang theo Hình 9 b, c 0,9 - Thanh xiên theo Hình 9 c, d, e 0,8 b. Khi liên k t tr c ti p v i thanh cánh trên theo m t c nh b ng m t bulông (ngoài m c 7 c a ế ự ế ớ ộ ạ ằ ộ ụ ủ 0,75 bảng này) ho ặc khi liên k ết qua b ản mã b ằng liên k ết b ất k ỳ 8. Các thanh ch ịu nén là thép góc đơ n được liên k ết theo m ột c ạnh ( đối v ới thép góc không đều c ạnh ch ỉ liên k ết c ạnh ng ắn), tr ừ các tr ường h ợp đã nêu ở mục 7 c ủa b ảng này, và các 0,75 giàn ph ẳng ch ỉ gồm thép góc đơ n 9. Các lo ại b ể ch ứa ch ất l ỏng 0,8 CHÚ THÍCH 1: Các h ệ số điều ki ện làm vi ệc γC < 1 không được l ấy đồng th ời. CHÚ THÍCH 2: Các h ệ số điều ki ện làm vi ệc γC trong các m ục 3, 4, 6a, 7 và 8 c ũng nh ư các m ục 5 và 6b (tr ừ liên k ết hàn đối đầu) s ẽ không được xét đến khi tính toán liên k ết c ủa các c ấu ki ện đó. 6 Vật li ệu c ủa k ết c ấu và liên k ết 6.1 Vật li ệu thép dùng trong k ết c ấu 6.1.1 Vật li ệu thép dùng trong k ết c ấu ph ải được l ựa ch ọn thích h ợp tùy theo tính ch ất quan tr ọng c ủa công trình, điều ki ện làm vi ệc c ủa k ết c ấu, đặc tr ưng c ủa t ải tr ọng và ph ươ ng pháp liên k ết, v.v Thép dùng làm k ết c ấu ch ịu l ực c ần ch ọn lo ại thép lò Mactanh ho ặc lò quay th ổi ôxy, rót sôi ho ặc n ửa t ĩnh và tĩnh, có mác t ươ ng đươ ng v ới các mác thép CCT34, CCT38 (hay CCT38Mn), CCT42, theo TCVN 1765:1975 và các mác t ươ ng ứng c ủa TCVN 5709:1993 các mác thép h ợp kim th ấp theo TCVN 3104:1979. Thép ph ải được đảm b ảo phù hợp v ới các tiêu chu ẩn nêu trên v ề tính n ăng c ơ học và cả về thành ph ần hoá học. 6.1.2 Không dùng thép sôi cho các k ết c ấu hàn làm vi ệc trong điều ki ện n ặng ho ặc tr ực ti ếp ch ịu t ải tr ọng động l ực nh ư dầm c ầu tr ục ch ế độ nặng, d ầm sàn đặt máy, k ết c ấu hành lang b ăng t ải, c ột v ượt của đường dây t ải điện cao trên 60 mét, v.v 6.1.3 Cường độ tính toán c ủa v ật li ệu thép cán và thép ống đối v ới các tr ạng thái ứng su ất khác nhau được tính theo các công th ức c ủa Bảng 4. Trong b ảng này, fy và fu là cường độ tiêu chu ẩn l ấy theo gi ới hạn ch ảy c ủa thép và cường độ tiêu chu ẩn c ủa thép theo s ức b ền kéo đứ t, được đảm b ảo b ởi tiêu chu ẩn s ản xu ất thép và được l ấy là cường độ tiêu chu ẩn c ủa thép; γM là hệ số độ tin c ậy v ề vật li ệu, l ấy bằng 1,05 cho m ọi mác thép. 6.1.4 Cường độ tiêu chu ẩn fy , f u và cường độ tính toán f của thép cácbon và thép h ợp kim th ấp cho trong Bảng 5 và Bảng 6 (v ới các giá tr ị lấy tròn t ới 5 MPa). 17
17. TCVN 5575:2012 Đối v ới các lo ại thép không nêu tên trong Tiêu chu ẩn này và các lo ại thép c ủa n ước ngoài được phép s ử dụng theo Bảng 4, l ấy fy là cường độ tiêu chu ẩn l ấy theo gi ới h ạn ch ảy nh ỏ nh ất và fu là cường độ tiêu chu ẩn theo s ức b ền kéo đứt nh ỏ nh ất được đảm b ảo c ủa thép. γM là hệ số độ tin c ậy v ề vật li ệu, l ấy b ằng 1,1 cho m ọi mác thép. Với các lo ại v ật li ệu kim lo ại khác nh ư dây cáp, kh ối gang đúc, v.v ph ải s ử dụng các tiêu chu ẩn riêng t ươ ng ứng. Bảng 4 – Cường độ tính toán c ủa thép cán và thép ống Tr ạng thái làm vi ệc Ký hi ệu Cường độ tính toán Kéo, nén, u ốn f f = fy /γM Tr ượt fv fv = 0,58 fy /γM Ép m t lên u mút (khi tì sát) ặ đầ fc fc = f u /γM Ép m t trong kh p tr khi ti p xúc ch t ặ ớ ụ ế ặ fcc fcc = 0,5 fu /γM Ép m t theo ng kính c a con l n ặ đườ ủ ă fcd fcd = 0,025 fu /γM Bảng 5 – Cường độ tiêu chu ẩn fy , f u và cường độ tính toán f của thép các bon (TCVN 5709:1993) Đơ n v ị tính bằng megapascan Cường độ tiêu chu ẩn fy và cường độ tính toán f của thép Cường độ kéo đứt với độ dày t mm Mác tiêu chu ẩn fu thép t ≤ 20 20 < t ≤ 40 40 < t ≤ 100 không ph ụ thu ộc b ề fy f fy f fy f dày t, mm CCT34 220 210 210 200 200 190 340 CCT38 240 230 230 220 220 210 380 CCT42 260 245 250 240 240 230 420 Bảng 6 - Cường độ tiêu chu ẩn fy , fu và cường độ tính toán f của thép h ợp kim th ấp Đơ n v ị tính bằng megapascan Độ dày, mm Mác thép t ≤ 20 20 < t ≤ 30 30 < t ≤ 60 fu fy f fu fy f fu fy f 09Mn2 450 310 295 450 300 285 – – – 14Mn2 460 340 325 460 330 315 – – – 16MnSi 490 320 305 480 300 285 470 290 275 09Mn2Si 480 330 315 470 310 295 460 290 275 10Mn2Si1 510 360 345 500 350 335 480 340 325 10CrSiNiCu 540 400 * 360 540 400 * 360 520 400 * 360 CHÚ THÍCH : * H ệ số γM đối v ới tr ường h ợp này là 1,1; b ề dày t ối đa là 40 mm. 18
18. TCVN 5575:2012 6.2 Vật li ệu thép dùng trong liên k ết 6.2.1 Kim lo ại hàn dùng cho k ết cấu thép ph ải phù h ợp v ới các yêu c ầu sau: 1. Que hàn khi hàn tay l ấy theo TCVN 3223:1994. Kim lo ại que hàn ph ải có c ường độ kéo đứt t ức th ời không nh ỏ hơn tr ị số tươ ng ứng c ủa thép được hàn. 2. Dây hàn và thu ốc hàn dùng trong hàn t ự động và bán t ự động ph ải phù h ợp v ới mác thép được hàn. Trong mọi tr ường h ợp, c ường độ của m ối hàn không được th ấp h ơn c ường độ của que hàn t ươ ng ứng. 6.2.2 Cường độ tính toán c ủa m ối hàn trong các d ạng liên k ết và tr ạng thái làm vi ệc khác nhau được tính theo các công th ức trong Bảng 7. Trong liên k ết đối đầu hai lo ại thép khác nhau thì dùng tr ị số cường độ tiêu chu ẩn nh ỏ hơn. Cường độ tính toán c ủa m ối hàn góc c ủa m ột s ố lo ại que hàn cho trong Bảng 8. Bảng 7 – Cường độ tính toán c ủa m ối hàn Dạng liên Ký Cường độ tính Tr ạng thái làm vi ệc kết hi ệu toán Nén, kéo và uốn khi ki ểm Theo gi ới h ạn ch ảy fw fw = f tra ch ất l ượng đường hàn b ng các ph ng pháp v t ằ ươ ậ Theo s ức b ền kéo đứt fwu fwu = f t Hàn đối đầu lý Kéo và uốn fw fw = 0,85 f Tr ượt fwv fwv = f v Theo kim lo ại m ối hàn fwf fwf =0,55 fwun / γM Hàn góc Cắt (qui ước) Theo kim lo ại ở biên nóng ch ảy fws fws = 0,45 fu CHÚ THÍCH 1: f và fv là cường độ tính toán ch ịu kéo và cắt c ủa thép được hàn; fu và fwun là ứng su ất kéo đứt t ức th ời theo tiêu chu ẩn s ản ph ẩm (c ường độ kéo đứt tiêu chu ẩn) c ủa thép được hàn và của kim lo ại hàn. CHÚ THÍCH 2: Hệ số độ tin c ậy v ề cường độ của m ối hàn γM lấy b ằng 1,25 khi fwun ≤ 490 MPa và bằng 1,35 khi fwu n ≥ 590 MPa. Bảng 8 – Cường độ kéo đứt tiêu chu ẩn fwun và cường độ tính toán fw f của kim loại hàn trong m ối hàn góc Đơ n v ị tính bằng megapascan Lo ại que hàn Cường độ kéo đứt tiêu chu ẩn Cường độ tính toán theo TCVN 3223:1994 fwun fwf N42, N42 – 6B 410 180 N46, N46 – 6B 450 200 N50, N50 – 6B 490 215 19
19. TCVN 5575:2012 6.2.3 Bu lông ph ổ thông dùng cho k ết c ấu thép ph ải phù hợp v ới các yêu c ầu c ủa TCVN 1916:1995. Cấp độ bền c ủa bulông ch ịu l ực ph ải t ừ 4.6 tr ở lên. Bulông c ường độ cao ph ải tuân theo các quy định riêng t ươ ng ứng. Cường độ tính toán c ủa liên k ết m ột bulông được xác định theo các công th ức ở Bảng 9. Trị số cường độ tính toán ch ịu cắt và kéo c ủa bulông theo c ấp độ bền c ủa bulông cho trong Bảng 10. C ường độ tính toán ch ịu ép m ặt c ủa thép trong liên k ết bulông cho trong Bảng 11. Bảng 9 – Cường độ tính toán của liên k ết m ột bulông Cường độ ch ịu cắt và kéo c ủa bulông Cường độ ch ịu ép ứng v ới cấp độ bền mặt c ủa c ấu ki ện Tr ạng thái Ký thép có gi ới h ạn ch ảy làm vi ệc hi ệu 4.6; 5.6; 6.6 4.8; 5.8 8.8; 10.9 dưới 440 MPa Cắt fvb fvb = 0,38 fub fvb = 0,4 fub fvb = 0,4 fub – Kéo ftb ftb = 0,42 fub ftb = 0,4 fub ftb = 0,5 fub – Ép m ặt: a. Bulông tinh – – –  fu  fcb =  6,0 + 410  fu fcb  E  b. Bulông thô và  fu  – – – f =  6,0 + 340  f bulông th ng cb u ườ  E  Bảng 10 – Cường độ tính toán ch ịu cắt và kéo c ủa bulông Đơ n v ị tính bằng megapascan Tr ạng thái Cấp độ bền Ký hi ệu làm vi ệc 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9 Cắt fvb 150 160 190 200 230 320 400 Kéo 170 160 210 200 250 400 500 ftb Bảng 11 – Cường độ tính toán ch ịu ép m ặt c ủa bulông fcb Đơ n v ị tính bằng megapascan Gi ới h ạn b ền kéo đứt c ủa thép c ấu Giá tr ị fcb ki ện được liên k ết Bulông tinh Bulông thô và th ường 340 435 395 380 515 465 400 560 505 420 600 540 440 650 585 450 675 605 480 745 670 500 795 710 520 850 760 540 905 805 20
20. TCVN 5575:2012 6.2.4 Cường độ tính tóan ch ịu kéo c ủa bulông neo fba được xác định theo công th ức fba = 0,4 ×fub . Tr ị số cường độ tính toán ch ịu kéo của bulông neo cho trong Bảng 12. Bảng 12 – Cường độ tính toán ch ịu kéo c ủa bulông neo Đơ n v ị tính bằng megapascan Đường kính bulông, Làm t ừ thép mác mm CT38 16MnSi 09Mn2Si Từ 12 đến 32 150 192 190 Từ 33 đến 60 150 190 185 Từ 61 đến 80 150 185 180 Từ 81 đến 140 150 185 165 6.2.5 Cường độ tính toán ch ịu kéo của bulông c ường độ cao trong liên k ết truy ền lực b ằng ma sát được xác định theo công th ức fhb = 0,7 ×fub . C ường độ kéo đứt tiêu chu ẩn fub của thép làm bulông cường độ cao cho trong Bảng B.5, Phụ lục B. 6.2.6 Cường độ tính toán ch ịu kéo c ủa s ợi thép c ường độ cao được xác định theo công th ức fth = 0,63 × fu. 7 Tính toán các c ấu ki ện 7.1 Cấu ki ện ch ịu kéo đúng tâm 7.1.1 Cấu ki ện ch ịu kéo đúng tâm tính toán v ề bền theo công th ức: N = ≤ (1) σ fγ c An trong đó: N là lực kéo đúng tâm tính toán; An là di ện tích tiết di ện th ực c ủa c ấu ki ện. 7.1.2 Di ện tích ti ết di ện th ực bằng di ện tích ti ết di ện nguyên tr ừ đi di ện tích gi ảm y ếu. Di ện tích gi ảm yếu là di ện tích b ị mất đi do yêu c ầu ch ế tạo. Đối v ới liên k ết bulông (tr ừ bulông c ường độ cao) khi các lỗ xếp th ẳng hàng thì di ện tích gi ảm y ếu b ằng t ổng l ớn nh ất c ủa di ện tích các l ỗ tại m ột ti ết di ện ngang bất k ỳ vuông góc v ới chi ều c ủa ứng su ất trong c ấu ki ện. Khi các l ỗ xếp so le thì di ện tích gi ảm y ếu l ấy tr ị số lớn h ơn trong hai tr ị số sau (Hình 1a): Gi ảm y ếu do các l ỗ xếp trên đường th ẳng 1-5; 2 Tổng di ện tích ngang c ủa các l ỗ nằm trên đường ch ữ chi 1 - 2 - 3 - 4 - 5 tr ừ đi l ượng s t/(4 u) cho mỗi đoạn đường chéo gi ữa các l ỗ; 21
21. TCVN 5575:2012 trong đó: s là bước l ỗ so le, t ức là kho ảng cách song song v ới ph ươ ng c ủa l ực gi ữa tâm c ủa các l ỗ trên hai đường liên ti ếp nhau; t là bề dày thanh thép có lỗ; u là kho ảng đường l ỗ, là kho ảng cách vuông góc v ới ph ươ ng c ủa l ực gi ữa tâm các l ỗ trên hai đường liên ti ếp. Đối v ới thép góc có l ỗ trên hai cánh thì kho ảng đường l ỗ u là t ổng các kho ảng cách t ừ tâm l ỗ đến s ống thép góc, tr ừ đi b ề dày cánh (Hình 1b). a) b) s s 1 2 u 3 u 4 u 5 Hình 1 – Cách xác định di ện tích th ực 7.2 Cấu ki ện ch ịu u ốn 7.2.1 Tính toán về bền 7.2.1.1 Cấu ki ện b ụng đặc ch ịu u ốn trong m ột m ặt ph ẳng chính được tính theo công th ức: M ≤ (2) fγ c Wn,min trong đó: M là mômen u ốn quanh tr ục tính toán; Wn,min là môđun ch ống u ốn nh ỏ nh ất c ủa ti ết di ện th ực đối v ới tr ục tính toán. 7.2.1.2 Độ bền ch ịu c ắt c ủa c ấu ki ện b ụng đặc ch ịu u ốn trong m ột m ặt ph ẳng chính được tính theo công th ức: VS = ≤ (3) τ fvγ c Itw trong đó: V là lực c ắt trong m ặt ph ẳng b ản b ụng c ủa ti ết di ện tính toán; S là mômen t ĩnh đối v ới tr ục trung hoà của ph ần ti ết di ện nguyên ở bên trên v ị trí tính ứng su ất; 22
22. TCVN 5575:2012 I là mômen quán tính c ủa ti ết di ện nguyên; tw là bề dày bản b ụng; fv là cường độ tính toán ch ịu c ắt c ủa thép. 7.2.1.3 Khi trên cánh d ầm có tải tr ọng t ập trung tác d ụng trong m ặt ph ẳng b ản b ụng mà bên d ưới không có sườn t ăng c ường, ph ải ki ểm tra độ bền nén c ục b ộ của mép trên b ản b ụng theo công th ức: F = ≤ (4) σ c fγ c tw lz trong đó: F là tải tr ọng t ập trung; lz là độ dài phân b ố qui đổi c ủa t ải tr ọng t ập trung d ọc theo mép trên c ủa b ản b ụng t ại cao độ ứng v ới biên trên của chi ều cao tính toán hw của b ản b ụng: lz = b + 2h y (5) với b là chi ều dài phân b ố lực c ủa t ải tr ọng t ập trung theo chi ều dài d ầm; hy là kho ảng cách t ừ mặt trên c ủa cánh dầm đến biên trên c ủa chi ều cao tính toán c ủa b ản b ụng (Hình 2). a) b) c) b y b h y y h h w t h w h l t l z w w z h h w tw a) D ầm hàn; b) D ầm thép cán; c) D ầm bulông ( đinh tán) Hình 2 - Sơ đồ tính chi ều dài phân b ố tải tr ọng lên b ụng d ầm Chi ều cao tính toán hw của b ản b ụng l ấy nh ư sau: v ới d ầm thép cán là kho ảng cách gi ữa các điểm b ắt đầu u ốn cong c ủa b ản b ụng, ch ỗ ti ếp giáp c ủa b ản b ụng v ới cánh trên và cánh d ưới (Hình 2b); v ới d ầm hàn là chi ều cao bản b ụng (Hình 2a); v ới d ầm đinh tán hay bulông là kho ảng cách gi ữa các mép g ần nhau nh ất c ủa các thép góc trên hai cánh (Hình 2c). 7.2.1.4 Tại cao độ ứng v ới biên trên c ủa chi ều cao tính toán c ủa b ản b ụng d ầm, khi đồng th ời có ứng su ất pháp, ứng su ất ti ếp và có th ể có cả ứng su ất c ục b ộ thì cần ki ểm tra theo ứng su ất t ươ ng đươ ng : 2 + 2 − + 2 ≤ (6) σ σ c σσ c 3τ 1,15fγ c trong đó: σ, τ, σc là các ứng suất pháp, ứng su ất ti ếp và ứng su ất c ục b ộ vuông góc v ới tr ục d ầm ở cùng m ột điểm t ại cao độ ứng v ới biên trên c ủa chi ều cao tính toán c ủa b ản b ụng; τ và σc tính theo các công th ức (3) và (4); còn σ tính theo công th ức sau: 23
23. TCVN 5575:2012 M σ = y (7) In trong đó: σ và σc mang d ấu d ươ ng n ếu là kéo, d ấu âm n ếu là nén; In là mômen quán tính c ủa ti ết di ện th ực c ủa d ầm; y là kho ảng cách t ừ biên trên c ủa chi ều cao tính toán c ủa b ản b ụng đến tr ục trung hoà; 7.2.1.5 Cấu ki ện đặc ch ịu u ốn trong hai m ặt ph ẳng chính được ki ểm tra b ền theo công th ức: M M x ± y ≤ (8) y x fγ c Inx Iny trong đó: x, y là các kho ảng cách t ừ điểm đang xét của ti ết di ện tới tr ục chính t ươ ng ứng. Đồng th ời v ới công th ức (8) bản b ụng d ầm ph ải được ki ểm tra b ền theo các công th ức (3) và (6). ≤ 7.2.1.6 Dầm đơ n giản có ti ết di ện đặc, b ằng thép có gi ới h ạn ch ảy fy 530 MPa, ch ịu t ải tr ọng t ĩnh, u ốn trong các m ặt ph ẳng chính, được phép tính toán có kể đến s ự phát tri ển c ủa bi ến d ạng d ẻo, công th ức ki ểm tra b ền nh ư sau: Ch ịu u ốn ở một trong các m ặt ph ẳng chính và khi ứng su ất ti ếp τ ≤ 0,9 f v (tr ừ ti ết di ện ở gối): M ≤ (9) fγ c c1Wn,min Ch ịu u ốn trong hai m ặt ph ẳng chính và khi ứng su ất ti ếp τ ≤ 0,5 fv (tr ừ đi ti ết di ện ở gối): M M x + y ≤ (10) fγ c cxWnx ,min cyWny ,min trong đó: Mx, M y là các giá tr ị tuy ệt đối c ủa mômen u ốn; c1, c x, c y lấy theo Bảng C.1, Phụ lục C. Ti ết di ện g ối d ầm (khi M = 0; Mx = 0; My = 0) được ki ểm tra b ền theo công th ức: V = ≤ (11) τ fvγ c tw hw 7.2.1.7 Đối v ới d ầm có ti ết di ện thay đổi, ch ỉ được tính toán k ể đến s ự phát tri ển c ủa bi ến dạng d ẻo cho một ti ết di ện có tổ hợp n ội l ực M và V lớn nh ất. 24
24. TCVN 5575:2012 7.2.1.8 Dầm liên t ục và dầm ngàm, có ti ết di ện ch ữ I không đổi, ch ịu u ốn trong m ặt ph ẳng có độ cứng l ớn nh ất, chi ều dài các nh ịp lân c ận khác nhau không quá 20 %, ch ịu t ải tr ọng t ĩnh, tính toán b ền theo công th ức (9) có kể đến s ự phân b ố lại mômen t ại g ối và nh ịp. Giá tr ị tính toán c ủa mômen u ốn M được l ấy nh ư sau: M = α×Mmax (12) trong đó: Mmax là mômen u ốn l ớn nh ất t ại nh ịp ho ặc g ối khi tính nh ư dầm liên t ục v ới gi ả thi ết v ật li ệu làm vi ệc đàn h ồi; α là hệ số phân b ố lại mômen, tính theo công th ức:  M  α e = 5,0 1+  (13)  Mmax  với Me là mômen u ốn qui ước được l ấy nh ư sau: a) V ới nh ững d ầm liên t ục có hai đầu mút là kh ớp, l ấy tr ị số lớn h ơn trong hai tr ị số sau:  M  1 (14) Me = max   1+ ()a / l  Me = 0,5 M2 (15) trong đó: M1 là mômen u ốn ở nh ịp biên, được tính nh ư dầm đơ n gi ản m ột nh ịp, ký hi ệu max t ức là lấy tr ị số lớn nh ất có th ể có của bi ểu th ức đứng sau nó; M2 là mômen u ốn l ớn nh ất trong nh ịp trung gian được tính nh ư dầm đơ n gi ản m ột nh ịp; a là kho ảng cách t ừ ti ết di ện có mômen M1 đến g ối biên; l là chi ều dài nh ịp biên. b) Trong d ầm m ột nh ịp và dầm liên t ục có hai đầu mút liên k ết ngàm thì Me = 0, 5M3, v ới M3 là giá tr ị lớn nh ất trong các mômen tính được khi coi g ối t ựa là các kh ớp. c) D ầm có một đầu liên k ết ngàm, đầu kia liên k ết kh ớp thì Me được l ấy theo công th ức (14). Giá tr ị của l ực c ắt V trong công th ức (11) lấy t ại ti ết di ện có Mmax tác d ụng, n ếu Mmax là mômen u ốn ở nh ịp thì ki ểm tra ti ết di ện ở gối d ầm. ≤ 7.2.1.9 Dầm liên t ục và dầm ngàm tho ả mãn 7.2.1.8, ch ịu u ốn trong hai m ặt ph ẳng chính, có τ 0,5 fv được ki ểm tra b ền theo công th ức (10) có kể đến s ự phân b ố lại mômen theo các ch ỉ dẫn ở 7.2.1.8. 7.2.2 Tính toán về ổn định 25
25. TCVN 5575:2012 7.2.2.1 Dầm ti ết di ện ch ữ I, ch ịu u ốn trong m ặt ph ẳng b ản b ụng được ki ểm tra ổn định tổng th ể theo công th ức: M ≤ (16) fγ c ϕbWc trong đó: Wc là môđun ch ống u ốn c ủa ti ết di ện nguyên cho th ớ biên c ủa cánh ch ịu nén; ϕb là hệ số, xác định theo Phụ lục E. Khi xác định ϕb , chi ều dài tính toán lo của cánh ch ịu nén l ấy nh ư sau: a) Tr ường h ợp d ầm đơ n gi ản: Là kho ảng cách gi ữa các điểm c ố kết c ủa cánh ch ịu nén không cho chuy ển v ị ngang (các mắt c ủa h ệ gi ằng dọc, gi ằng ngang, các điểm liên k ết c ủa sàn c ứng). Bằng chi ều dài nh ịp d ầm khi không có hệ gi ằng. b) Tr ường h ợp d ầm côngxôn: Bằng kho ảng cách gi ữa các điểm liên k ết c ủa cánh ch ịu nén trong m ặt ph ẳng ngang khi có các liên k ết này ở đầu mút và trong nh ịp côngxôn. Bằng chi ều dài công xôn khi đầu mút cánh ch ịu nén không được liên k ết ch ặt trong m ặt ph ẳng ngang. 7.2.2.2 Không c ần ki ểm tra ổn định c ủa d ầm khi: a) Cánh ch ịu nén c ủa d ầm được liên k ết ch ặt v ới sàn c ứng (sàn bê tông c ốt thép b ằng bê tông n ặng, bê tông nh ẹ, bê tông x ốp; các sàn thép ph ẳng, thép hình, thép ống, v.v ). b) Đối v ới d ầm có ti ết di ện ch ữ I đối x ứng và nh ững d ầm có cánh ch ịu nén m ở rộng nh ưng chi ều r ộng cánh ch ịu kéo không nh ỏ hơn 0,75 chi ều r ộng cánh ch ịu nén, thì tỉ số gi ữa chi ều dài tính toán lo và chi ều r ộng cánh ch ịu nén bf của d ầm không l ớn h ơn giá tr ị tính theo các công th ức c ủa Bảng 13. 26
26. TCVN 5575:2012 Bảng 13 – Giá tr ị lớn nh ất lo / bf để không c ần ki ểm tra ổn định c ủa d ầm ≤ ≤ ≤ ≤ Vị trí đặt t ải tr ọng Dầm cán và dầm hàn (khi 1 hf /b f 6 và 15 bf /t f 35) l  b  b  b  E cánh trên o = + f +  − f  f Ở 0,35 ,0 0032 0,76 0,02   bf  t f t f hfk  f     (17)   l b f  b f  b f E Ở cánh d ưới o = 0,57 + ,0 0032 + 0,92 − 0,02   b t  t  h f f  f  f  fk  (18) Không ph thu c v trí t t i khi ụ ộ ị đặ ả l  b  b  b  E o = + f +  − f  f tính các đoạn d ầm gi ữa các điểm 0,41 ,0 0032 0,73 ,0 016   b f  t f t f h fk  f gi ằng ho ặc khi u ốn thu ần túy     (19) CHÚ THÍCH: bf, t f là chi ều r ộng và bề dày của cánh ch ịu nén; hf k là kho ảng cách gi ữa tr ục c ủa các cánh d ầm; Đối v ới d ầm bulông c ường độ cao, giá tr ị của lo /b f trong Bảng 13 được nhân v ới 1,2; Đối v ới d ầm có tỉ số bf /t f <15 trong các công th ức c ủa Bảng 13 dùng bf /t f =15. 7.3 Cấu ki ện ch ịu nén đúng tâm 7.3.1 Tính toán về bền Tính toán v ề bền c ủa c ấu ki ện ch ịu nén đúng tâm gi ống c ấu ki ện ch ịu kéo đúng tâm, theo công th ức (1), 7.1.1. 7.3.2 Tính toán về ổn định 7.3.2.1 Tính toán về ổn định c ủa c ấu ki ện đặc ch ịu nén đúng tâm theo công th ức: N ≤ (20) fγ c ϕA trong đó: A là di ện tích ti ết di ện nguyên; λ f ϕ là hệ số uốn d ọc, ph ụ thu ộc vào độ mảnh qui ước = λ được tính theo các công th ức: E λ  f  λ Khi 0 < ≤ 2,5: ϕ = 1 −  ,0 073 − 5,53  λ (21)  E  λ f  f   f  2 Khi 2,5 < ≤ 4,5: ϕ = 1,47 −13 0, −  ,0 371 − 27 3, λ +  ,0 0275 − 5,53 λ (22) E  E   E  27
27. TCVN 5575:2012 λ 332 Khi > 4,5: ϕ = 2 (23) λ ()51 − λ Giá tr ị số của h ệ số ϕ có th ể lấy theo Bảng D.8, Phụ lục D. Π 7.3.2.2 Các c ấu ki ện ch ịu nén có bản b ụng đặc, h ở dạng , có λx< 3 λy (v ới λx, λy là độ mảnh tính toán theo các tr ục t ươ ng ứng x-x và y-y, xem Hình 3), được liên k ết b ằng các b ản gi ằng ho ặc thanh gi ằng c ần được tính theo các ch d n 7.3.2.3 và 7.3.2.5. ỉ ẫ ở a) y b) y x x x x y y Hình 3 – Các c ấu ki ện có ti ết di ện d ạng Π 7.3.2.3 Các thanh r ỗng t ổ hợp t ừ các nhánh, được liên kết v ới nhau b ằng các b ản gi ằng ho ặc thanh gi ằng, ch ịu nén đúng tâm thì hệ số uốn d ọc ϕ đối v ới tr ục ảo (tr ục vuông góc v ới m ặt ph ẳng c ủa b ản gi ằng ho ặc λ thanh gi ằng) được tính theo các công th ức (21), (22), (23) ho ặc tra Bảng D.8 Phụ lục D, trong đó thay λ λ bằng độ mảnh t ươ ng đươ ng quy ước o ( o= λo f / E ). Giá tr ị của λo được tính theo các công th ức ở Bảng 14. Với những thanh t ổ hợp liên k ết b ằng thanh gi ằng, ngoài vi ệc ki ểm tra ổn định c ủa c ả thanh còn ph ải ki ểm tra ổn định c ủa t ừng nhánh trong kho ảng lf gi ữa các m ắt. Độ mảnh riêng c ủa t ừng nhánh λ1, λ2, λ3 không được l ớn h ơn 40. Khi dùng m ột t ấm đặc thay cho m ột m ặt ph ẳng b ản gi ằng (Hình 3) thì độ mảnh c ủa nhánh tính theo bán kính quán tính c ủa m ột n ửa ti ết di ện đối x ứng đối v ới tr ục vuông góc v ới m ặt ph ẳng c ủa b ản gi ằng c ủa ph ần ti ết di ện đó. Đối với thanh t ổ hợp liên k ết b ằng thanh gi ằng, độ mảnh riêng c ủa các nhánh n ằm gi ữa các m ắt không được lớn h ơn 80 và không v ượt quá độ mảnh t ươ ng đươ ng λo của c ả thanh. 7.3.2.4 Cấu ki ện t ổ hợp t ừ các thép góc, thép ch ữ [ (nh ư thanh dàn, v.v ) được ghép sát nhau ho ặc qua các b ản đệm được tính toán nh ư thanh b ụng đặc khi kho ảng t ự do c ủa nhánh lf gi ữa các b ản đệm (l ấy nh ư 7.3.2.3) không v ượt quá: 40 i, đối v ới c ấu ki ện ch ịu nén; 80 i, đối v ới c ấu ki ện ch ịu kéo. trong đó: 28
28. TCVN 5575:2012 i là bán kính quán tính c ủa thép góc, thép ch ữ [ đối v ới tr ục song song v ới m ặt ph ẳng c ủa b ản đệm; khi ti ết di ện thanh d ạng ch ữ th ập (ghép t ừ hai thép góc) là bán kính quán tính nh ỏ nh ất c ủa thép góc. Trong ph ạm vi chi ều dài c ủa thanh nén, c ần đặt ít nh ất hai b ản đệm. 7.3.2.5 Bản gi ằng, thanh gi ằng c ủa c ấu ki ện t ổ h ợp được tính theo l ực c ắt qui ước Vf không đổi theo chi ều dài thanh. Vf được tính theo công th ức: - 6 Vf = 7,15. 10 ( 2330 - E / f ) N / ϕ (33) trong đó: N là l ực nén tính toán trong thanh t ổ hợp; ϕ là h ệ số uốn d ọc c ủa thanh t ổ hợp xác định theo λo. Lực c ắt qui ước Vf được phân ph ối nh ư sau: Đối v ới ti ết di ện lo ại 1 và 2 (B ảng 14), m ỗi m ặt ph ẳng ch ứa b ản (thanh) gi ằng vuông góc v ới tr ục tính toán ch ịu m ột l ực là 0,5 Vf ; Đối v ới tiết di ện lo ại 3 (B ảng 14) m ỗi m ặt ph ẳng b ản (thanh) gi ằng ch ịu m ột l ực b ằng 0,8 Vf . 7.3.2.6 Bản gi ằng và liên k ết c ủa nó v ới nhánh c ột (Hình 5) được tính theo các n ội l ực sau: Lực c ắt trong b ản: Tb = V s l / b (34) Mômen u ốn trong b ản: Mb = V s l /2 (35) trong đó Vs là l ực c ắt qui ước tác d ụng trong b ản c ủa m ột nhánh. 1-1 1 a) b) a x x l 1 l f l l f 2 2 b 2-2 a) Cét liªn kÕt hµn b) Cét liªn kÕt bul«ng a) Cét liªn kÕt hµn b b) Cét liªn kÕt bul«ng Hình 4 – Sơ đồ thanh gi ằng xiên Hình 5 – Cột t ổ h ợp b ằng b ản gi ằng 29
29. TCVN 5575: 2012 30 Bảng 14 – Công th ức tính độ mảnh t ươ ng đươ ng c ủa c ấu ki ện r ỗng Độ mảnh t ươ ng đươ ng λ o Lo ại S ti t di n V i b n gi ng khi ti t ơ đồ ế ệ ớ ả ằ ế Với thanh gi ằng di ện Ib l /( If b) < 5 Ib l /( If b) ≥ 5 y 1 2 2 2 A λ = λ20+ , 82λ2 1+ n λ = λ + λ λ = λ + α 1 x x 0 y 1 () 0 y 1 0 y 1 Ad1 (24) (27) 1 y (30) b 1 y 2 2 2  α α  λ = λ2 + λ2 + + λ2 + λ = λ2 + λ2 + λ2 λ = λ + A 1 + 2  2 x x 0 0 , 28[ 1 1( n1) 2 1( n2 )] 0 1 2 0    Ad1 Ad 2  (25) (28) 1 y (31) b y 3 3 2 2 2 2 2 2A λ = λ + λ + λ = λ + λ λ = λ + α 3 x x 0 0 , 28[ 3 1( 3n3)] 0 3,1 3 0 1 3Ad (26) (29) (32) b y
30. TCVN 5575:2012 Bảng 14 (kết thúc ) CHÚ THÍCH: b là kho ảng cách gi ữa tr ục c ủa các nhánh; l là kho ảng cách gi ữa tr ọng tâm c ủa các b ản gi ằng; λ là độ mảnh l ớn nh ất c ủa thanh; λ1, λ2, λ3 là độ mảnh c ủa t ừng nhánh đối v ới các tr ục 1-1, 2-2, 3-3, t ươ ng ứng v ới chi ều dài nhánh lf , đối v ới c ột hàn là kho ảng cách gi ữa các mép g ần nhau c ủa hai b ản gi ằng liên ti ếp (Hình 5.a), đối v ới c ột bulông là kho ảng cách gi ữa tr ọng tâm của hai bulông ngoài cùng c ủa hai b ản gi ằng liên ti ếp (Hình 5.b); A là di ện tích ti ết di ện toàn c ột; Ad1 , A d2 , A d là di ện tích ti ết di ện các thanh xiên c ủa h ệ gi ằng (khi thanh gi ằng d ạng ch ữ th ập là di ện tích c ủa hai thanh) n ằm trong các m ặt ph ẳng th ẳng góc v ới các tr ục t ươ ng ứng 1-1 và 2-2, ho ặc n ằm trong m ột m ặt ph ẳng nhánh ( đối v ới c ột 3 nhánh); 3 α α a 1, 2 là các h ệ số, xác định theo công th ức: α = 10 , trong đó: a, b, l lấy theo Hình 4; b2l Ib là mômen quán tính c ủa b ản gi ằng đối v ới tr ục b ản thân x-x (Hình 5); If là mômen quán tính c ủa m ột nhánh l ấy v ới tr ục1-1 (ti ết di ện lo ại 1); 1-1 và 2-2 (ti ết di ện loại 2); 3-3 (ti ết di ện lo ại 3); n, n 1, n 2, n 3 tươ ng ứng là các h ệ số được xác định theo các công th ức sau: = If 1b = If 1b = If 2b = If 3b n ; n1 ; n2 ; n3 ; Ibl Ib1l Ib2l Ibl ở đây: If 1 và If 3 là Mômen quán tính c ủa ti ết di ện t ừng nhánh l ấy v ới tr ục t ươ ng ứng 1-1 và 3-3 ( đối v ới ti ết di ện lo ại 1 và lo ại 3); If 1 và If 2 là Mômen quán tính c ủa các ti ết di ện thép ch ữ I lấy v ới tr ục 1-1 và 2-2 ( đối v ới ti ết di ện lo ại 2); Ib1 và Ib2 là Mômen quán tính c ủa một bản gi ằng n ằm t ươ ng ứng trong m ặt ph ẳng vuông góc v ới tr ục các tr ục tươ ng ứng 1-1 và 2-2 ( đối v ới ti ết di ện lo ại 2). 7.3.2.7 Thanh gi ằng được tính nh ư hệ thanh b ụng c ủa dàn. Khi tính các thanh xiên giao nhau c ủa h ệ ch ữ th ập, có thanh ch ống ngang (Hình 6) ph ải xét thêm n ội l ực ph ụ Nd trong thanh xiên do l ực nén trong nhánh cột gây nên: α Ad Nd= Nf (36) Af trong đó: Nf là lực nén trong m ột nhánh; Af là di ện tích ti ết di ện m ột nhánh; Ad là di ện tích ti ết di ện m ột thanh xiên; α là hệ số, xác định theo công th ức: α = a l2/(a 3 + 2b 3) 31
31. TCVN 5575:2012 a, b, l – các kích th ước, xác định theo Hình 6. l a b Hình 6 – Sơ đồ thanh gi ằng ch ữ th ập 7.3.2.8 Các thanh dùng để gi ảm chi ều dài tính toán c ủa các c ấu ki ện ch ịu nén được tính theo l ực c ắt qui ước trong c ấu ki ện ch ịu nén, xác định theo công th ức (33). 7.4 Cấu ki ện ch ịu nén u ốn, kéo u ốn 7.4.1 Tính toán về bền 7.4.1.1 Không c ần tính toán v ề bền c ủa c ấu ki ện ch ịu nén l ệch tâm, nén u ốn đồng th ời khi độ lệch tâm tươ ng đối tính đổi me ≤ 20, ti ết di ện không b ị gi ảm y ếu và giá tr ị của mômen u ốn để tính toán v ề bền và ổn định là nh ư nhau. 7.4.1.2 Tính toán v ề bền c ấu ki ện ch ịu nén l ệch tâm, nén u ốn, kéo l ệch tâm, kéo u ốn, làm b ằng thép có gi ới h ạn ch ảy fy ≤ 530 MPa, không ch ịu tr ực ti ếp tác d ụng c ủa t ải tr ọng động, khi τ ≤ 0,5 fv và N/(An f) > 0,1 được th ực hi ện theo công th ức: n  N  c M M x y (37)   + + ≤ 1  An fγ c  c xWnx ,min fγ c c yWny ,min fγ c trong đó: N, M x , M y là giá tr ị tuy ệt đối tươ ng ứng của l ực d ọc, mômen u ốn c ủa t ổ hợp n ội l ực b ất l ợi nh ất; nc, c x , c y là các h ệ số, l ấy theo Phụ lục C. N Nếu ≤ 0,1 thì ch ỉ được dùng công th ức (37) khi tho ả mãn các yêu c ầu ở 7.6.3.2. Anf Trong các tr ường h ợp khác, tính toán v ề bền theo công th ức: N M M ± x ± y ≤ (38) y x fγ c An I nx I ny trong đó: x, y là các to ạ độ của th ớ kh ảo sát đối v ới các tr ục chính c ủa ti ết di ện. 7.4.2 Tính toán về ổn định 32
32. TCVN 5575:2012 7.4.2.1 Cấu ki ện ch ịu nén l ệch tâm, nén u ốn ph ải được ki ểm tra ổn định trong m ặt ph ẳng tác d ụng c ủa mômen (d ạng m ất ổn định ph ẳng) và ngoài m ặt ph ẳng tác d ụng c ủa mômen (d ạng m ất ổn định u ốn xo ắn). 7.4.2.2 Tính toán về ổn định c ấu ki ện ch ịu nén l ệch tâm, nén u ốn, có ti ết di ện không đổi trong m ặt ph ẳng của mômen u ốn trùng v ới m ặt ph ẳng đối x ứng được th ực hi ện theo công th ức: N ≤ (39) fγ c ϕe A trong ó c xác nh nh sau: đ ϕe đượ đị ư a) Đối v ới các thanh đặc l ấy theo Bảng D.10, Phụ lục D ph ụ thu ộc vào độ mảnh qui ước λ và độ lệch tâm tươ ng đối tính đổi me được xác định theo công th ức: me = ηm (40) trong đó: η là hệ số ảnh h ưởng hình d ạng ti ết di ện, l ấy theo Bảng D.9, Phụ lục D; eA m = là độ lệch tâm t ươ ng đối ( e = M/N là độ lệch tâm; Wc là môđun ch ống u ốn của th ớ ch ịu nén l ớn nh ất). Wc b) Đối v ới thanh r ỗng, khi các thanh gi ằng ho ặc b ản gi ằng n ằm trong các m ặt ph ẳng song song v ới m ặt ph ẳng u n, l y theo B ng D.11, Ph l c D, ph thu c m nh t ng ng qui c λ (khi tính l y λ theo B ng 14) ố ấ ả ụ ụ ụ ộ độ ả ươ đươ ướ o ấ o ả và độ lệch tâm t ươ ng đối m: Aa m = e (41) I trong đó: a là kho ảng cách t ừ tr ục chính vuông góc v ới m ặt ph ẳng u ốn c ủa ti ết di ện đến tr ọng tâm c ủa nhánh ch ịu nén l ớn nh ất, nh ưng không nh ỏ hơn kho ảng cách đến tr ục c ủa b ản b ụng nhánh; e = M / N là độ lệch tâm; giá tr ị của M và N lấy theo 7.4.2.3. Độ lệch tâm t ươ ng đối m của thanh r ỗng ba m ặt, liên k ết b ằng thanh gi ằng ho ặc b ản gi ằng, ch ịu nén u ốn, nén lệch tâm lấy theo 11.5.4. 7.4.2.3 Giá tr ị của l ực d ọc N và mômen u ốn M ở trong cùng m ột t ổ hợp t ải tr ọng và khi đó M được l ấy nh ư sau: a) V ới c ột ti ết di ện không đổi c ủa h ệ khung, là mômen l ớn nh ất trong chi ều dài c ột; b) V ới c ột b ậc, là mômen l ớn nh ất ở đoạn c ột có ti ết di ện không đổi; 33
33. TCVN 5575:2012 c) V ới c ột d ạng công xôn, là mômen ở ngàm nh ưng không nh ỏ hơn mômen t ại ti ết di ện cách ngàm m ột đoạn bằng1/3 chi ều dài c ột; d) V ới thanh ch ịu nén hai đầu t ựa kh ớp và ti ết di ện có một tr ục đối x ứng trùng v ới m ặt ph ẳng u ốn, giá tr ị của M lấy theo Bảng 15; Bảng 15 – Giá tr ị M Độ lệch tâm t ươ ng Giá tr ị tính toán c ủa M khi độ mảnh qui ước đối ứng v ới Mmax λ Iy) trùng v ới m ặt ph ẳng đối x ứng, được th ực hi ện theo công th ức: N ≤ (42) fγ c cϕy A trong đó: c là hệ số lấy theo 7.4.2.5; ϕy là hệ số lấy theo 7.3.2.1. 7.4.2.5 Hệ số c trong công th ức (42) được tính nh ư sau: Khi độ lệch tâm t ươ ng đối mx ≤ 5: 34
34. TCVN 5575:2012 c = β (43) + 1 αmx trong đó các h ệ số α và β được l ấy theo Bảng 16. 1 Khi m ≥ 10: c = (44) x + 1 mxϕy /ϕb trong đó: ϕb là hệ số lấy theo 7.2.2.1 và Phụ lục E nh ư trong d ầm có cánh ch ịu nén v ới t ừ hai điểm cố kết tr ở lên; đối v ới ti ết di ện kín thì ϕb = 1,0. Khi 5 λc = 3,14 E / f thì h ệ số c lấy nh ư sau: Với thanh ti ết di ện kín, c =1; Với thanh ti ết di ện ch ữ I, có hai tr ục đối x ứng, c không v ượt quá: 2 (46) cmax = 2 2 16  M  1+ δ + 1( − δ ) +  x  µ  Nh  trong đó: I + I = 4ρ ; = x y ; δ ρ 2 µ Ah I = + ⋅ t ⋅ 2 ; = 3 µ 2 ,0156 2 λy I t ,0 433 bi t i ; Ah ∑ 35
35. TCVN 5575:2012 là chi u r ng và chi u dày các b n (cánh, b ng) c a ti t di n; bi ,ti ề ộ ề ả ụ ủ ế ệ h là kho ảng cách gi ữa tr ục hai cánh. Với thanh ti ết di ện ch ữ I và ch ữ T có m ột tr ục đối x ứng, h ệ số c không được v ượt quá giá tr ị tính theo công th ức D.9, Ph ụ lục D. Bảng 16 – Hệ số α và β Giá tr ị của các h ệ số α khi β khi Lo ại ti ết di ện λy ≤ ≤ mx 1 1 λc λc Hở y y y e 0,7 0,65 + 0,05 1 e mx / x x e ϕ c ϕ y x x x x y y y y y    I  1− 1− ϕc  ×2 2 −1 1 – (0,35 – 0,05 m )x x     e e I I  ϕ y   1  − 2 I 1 x x x x 1 0,3 2 I I 1 I 1 y y 1 khi λy thì tính toán v ề ổn định theo công th ức (39) và kiểm tra ổn định ngoài m ặt ph ẳng có mômen tác d ụng nh ư thanh nén đúng tâm theo công th ức: 36
36. TCVN 5575:2012 N ≤ (47) fγ c ϕ x A trong đó: là h s l y theo 7.3.2.1. ϕx ệ ố ấ Nếu λx ≤ λy thì ki ểm tra ổn định ra ngoài m ặt ph ẳng tác d ụng c ủa mômen là không c ần thi ết. 7.4.2.7 Đối v ới thanh r ỗng ch ịu nén l ệch tâm, có các thanh gi ằng n ằm trong nh ững m ặt ph ẳng song song với m ặt ph ẳng u ốn, ngoài vi ệc ki ểm tra ổn định c ủa c ả thanh theo công th ức (39) còn ph ải ki ểm tra ổn định của t ừng nhánh riêng nh ư thanh ch ịu nén đúng tâm theo công th ức (20). Khi xác định l ực d ọc trong m ỗi nhánh ph ải k ể thêm l ực nén NM do mômen gây ra. Giá tr ị của NM khi u ốn trong m ặt ph ẳng vuông góc v ới tr ục y-y (B ảng 14) nh ư sau: NM = M/b đối v ới ti ết di ện lo ại 1 và 3; NM = M/ 2b với ti ết di ện loại 2; Với ti ết di ện lo ại 3 khi u ốn trong m ặt ph ẳng vuông góc v ới tr ục x-x, NM = 1,16 M/b (b là kho ảng cách gi ữa tr ục các nhánh). Các nhánh c ủa thanh r ỗng ch ịu nén l ệch tâm, có các b ản gi ằng, được ki ểm tra ổn định nh ư cấu ki ện ch ịu nén lệch tâm, khi đó ph ải k ể thêm l ực nén NM do mômen và sự uốn c ục b ộ của nhánh do l ực c ắt th ực t ế ho ặc qui ước (nh ư cánh c ủa giàn không thanh xiên, l ực c ắt qui ước l ấy theo 7.4.2.10). 7.4.2.8 Ổn định c ủa thanh b ụng đặc, ch ịu nén u ốn trong hai m ặt ph ẳng chính, khi m ặt ph ẳng có độ cứng lớn nh ất ( Ix > Iy) trùng v ới m ặt ph ẳng đối x ứng, được ki ểm tra theo công th ức: N ≤ (48) fγ c ϕexy A trong đó: = 6,0 3 c + 4,0 4 c ; ϕexy ϕey ( ) ở đâyϕey lấy theo 7.4.2.2 nh ưng thay các đại l ượng m và λ tươ ng ứng b ằng my và λy ; c lấy theo 7.4.2.5. Khi tính độ lệch tâm t ươ ng đối tính đổi mey = ηmy đối v ới các ti ết di ện ch ữ I có các c ạnh không gi ống nhau, h ệ số η được l ấy nh ư đối v ới ti ết di ện lo ại 8 Bảng D.9, Phụ lục D. Nếu mey < m x thì ngoài vi ệc ki ểm tra theo công th ức (48) còn ph ải kiểm tra theo công th ức (39) và (42) khi l ấy ey = 0. Giá tr ị của độ lệch tâm t ươ ng đối tính nh ư sau: 37
37. TCVN 5575:2012 mx = e x (A / W x ) và my = e y (A / W y) trong đó: Wx và Wy là các mômen ch ống u ốn c ủa ti ết di ện đối v ới các th ớ ch ịu nén l ớn nh ất đối với các tr ục x-x và y-y. Nếu λx > λy thì ngoài vi ệc tính theo công th ức (48) cần ki ểm tra thêm theo công th ức (39) với ey = 0. Trong tr ường h ợp m ặt ph ẳng có độ cứng l ớn nh ất ( Ix > Iy) không trùng v ới m ặt ph ẳng đối x ứng thì giá tr ị của mx được t ăng lên 25 %. 7.4.2.9 Ki ểm tra ổn định c ủa thanh r ỗng g ồm hai nhánh b ụng đặc, tr ục đối x ứng y-y (Hình 7), các thanh gi ằng n ằm trong hai m ặt ph ẳng song song, ch ịu nén u ốn trong hai m ặt ph ẳng chính nh ư sau: a) V ề ổn định c ủa c ả thanh trong m ặt ph ẳng song song v ới m ặt ph ẳng c ủa các thanh gi ằng theo 7.4.2.2, lấy ey = 0; b) V ề ổn định c ủa các nhánh riêng, nh ư cấu ki ện ch ịu nén l ệch tâm theo các công th ức (39), (42). Khi đó lực d ọc trong m ỗi nhánh có kể thêm l ực nén do Mx (xem 7.4.2.7), còn My phân ph ối cho các nhánh theo t ỉ lệ độ cứng của chúng (n ếu My nằm trong m ặt ph ẳng c ủa m ột trong các nhánh thì coi nh ư nó truy ền hoàn toàn lên nhánh đó). Khi ki ểm tra theo công th ức (39) thì độ mảnh c ủa nhánh l ấy tho ả mãn yêu c ầu trong 7.5.2.5, khi ki ểm tra theo công th ức (42) thì độ mảnh c ủa nhánh l ấy ứng v ới kho ảng cách l ớn nh ất gi ữa m ắt các thanh gi ằng. 7.4.2.10 Bản gi ằng và thanh gi ằng trong thanh nén l ệch tâm tính theo 7.3.2.6, 7.3.2.7. L ực c ắt l ấy b ằng giá tr ị lớn h ơn trong hai giá tr ị: l ực c ắt th ực t ế và lực c ắt qui ước (tính theo 7.3.2.5). x e x y y e y x Hình 7 – Ti ết di ện r ỗng g ồm hai nhánh b ụng đặc 7.5 Chi ều dài tính toán c ủa các c ấu ki ện ch ịu nén và nén u ốn 7.5.1 Thanh c ủa giàn ph ẳng và hệ gi ằng 7.5.1.1 Chi ều dài tính toán lo của các thanh trong giàn ph ẳng và hệ gi ằng (tr ừ các thanh b ụng ch ữ th ập) l ấy theo Bảng 17. Bảng 17 – Chi ều dài tính toán c ủa các thanh trong giàn ph ẳng và hệ gi ằng 38
38. TCVN 5575:2012 Chi ều dài tính toán lo Ph ng u n d c Thanh xiên, ươ ố ọ Thanh Các thanh thanh đứng ở gối cánh bụng khác tựa 1. Trong m ặt ph ẳng dàn: a) Đối v ới các dàn, tr ừ nh ững giàn ở mục 1.b l l 0,8 l b) Đối v ới giàn có các thanh là thép góc đơ n và giàn có các thanh b ụng liên k ết d ạng ch ữ T v ới các thanh cánh l l 0,9 l 2. Trong ph ươ ng vuông góc v ới m ặt ph ẳng giàn (ngoài mặt ph ẳng dàn): l1 l1 l1 a) Đối v ới các dàn, tr ừ nh ững giàn ở mục 2.b b) Giàn có các thanh cánh là định hình cong, các thanh b ng liên k t d ng ch T v i thanh cánh ụ ế ạ ữ ớ l1 l1 0,9 l1 Các ký hi ệu trong Bảng 17 (theo Hình 8) : l là chi ều dài hình h ọc c ủa thanh (kho ảng cách gi ữa tâm các m ắt) trong m ặt ph ẳng dàn; l1 là kho ảng cách gi ữa các m ắt được liên k ết không cho chuy ển v ị ra ngoài m ặt ph ẳng giàn (b ằng các thanh gi ằng, các t ấm mái c ứng được hàn ho ặc b ắt bulông ch ặt v ới cánh dàn, v.v ). 7.5.1.2 Nếu theo chi ều dài thanh (cánh, b ụng) có các l ực nén N1 và N2 (N1 > N 2) thì chi ều dài tính toán ngoài m ặt ph ẳng giàn của thanh (Hình 8 c, d) là:  N  2 (49) lo= l1 0,75 + 0,25   N1  Khi đó thanh được tính toán v ề ổn định theo l ực N1. 7.5.1.3 Chi ều dài tính toán lo của các thanh b ụng ch ữ th ập (Hình 8, e) l ấy nh ư sau: Trong m ặt ph ẳng dàn, b ằng kho ảng cách t ừ tâm c ủa m ắt giàn đến điểm giao nhau c ủa chúng ( lo= l); Ngoài m ặt ph ẳng dàn, đối v ới các thanh ch ịu nén l ấy theo B ảng 18, đối v ới các thanh ch ịu kéo l ấy b ằng chi ều dài hình h ọc c ủa thanh ( lo= l1). 7.5.1.4 Bán kính quán tính i của ti ết di ện thanh thép góc đơ n l ấy nh ư sau: Khi chi ều dài tính toán c ủa thanh b ằng l ho ặc 0,9 l (l là kho ảng cách gi ữa các m ắt g ần nh ất), l ấy giá tr ị nh ỏ nh ất: i = i min ; Trong các tr ường h ợp còn l ại: l ấy đối v ới tr ục c ủa thép góc vuông góc ho ặc song song v ới m ặt ph ẳng giàn ( i = i x ho ặc i = i y ph ụ thu ộc vào ph ươ ng u ốn d ọc). 39
39. TCVN 5575:2012 a) l d) l l l 1 1 l l l l l l l l b) l e) l l l l l l1 a) H ệ tam giác có thanh đứng; l l c) b) H ệ thanh b ụng xiên; l l c) H ệ tam giác có giàn phân nh ỏ; l l l l1 1 d) H ệ thanh b ụng hình ch ữ K; e) H ệ thanh b ụng ch ữ th ập. Hình 8 – Các s ơ đồ thanh b ụng giàn để xác định chi ều dài tính toán các thanh Bảng 18 – Chi ều dài tính toán ngoài m ặt ph ẳng giàn của thanh b ụng ch ữ th ập ch ịu nén Chi ều dài tính toán lo nếu thanh giao nhau v ới Đặc điểm m ắt giao nhau thanh kh ảo sát là thanh của các thanh b ụng chịu kéo không ch ịu l ực chịu nén Cả hai thanh đều không gián đoạn l 0,7 l1 l1 Thanh giao nhau v ới thanh kh ảo sát gián đoạn và có ph ủ bản mã: – Thanh kh ảo sát không gián đoạn; 0,7 l1 l1 1,4 l1 – Thanh kh ảo sát gián đoạn. 0,7 l1 – – CHÚ THÍCH (Hình 8, e): l là kho ảng cách t ừ tâm m ắt giàn đến điểm giao nhau c ủa các thanh; l1 là chi ều dài hình h ọc c ủa thanh. 7.5.2 Cột 7.5.2.1 Chi ều dài tính toán c ủa c ột có ti ết di ện không đổi ho ặc các đoạn c ủa c ột b ậc được tính theo công th ức: lo = µl (50) trong đó: llà chi ều dài c ủa c ột, t ừng đoạn c ủa nó ho ặc chi ều cao c ủa t ầng; µ là hệ số chi ều dài tính toán. 40
40. TCVN 5575:2012 7.5.2.2 Hệ số chi ều dài tính toán µ của c ột có ti ết di ện không đổi ( đứng độc l ập) ph ụ thu ộc vào cách liên kết ở hai đầu c ột và dạng t ải tr ọng. Đối v ới m ột s ố trường h ợp liên k ết và dạng t ải tr ọng l ấy theo Bảng D.1, Phụ lục D. 7.5.2.3 Hệ số chi ều dài tính toán µ của c ột có ti ết di ện không đổi, trong m ặt ph ẳng khung, khi xà ngang liên kết ngàm v ới c ột được l ấy nh ư sau: a) Với khung có chuy ển v ị ngang khi ch ịu t ải (t ại các nút khung không có liên k ết ch ống chuy ển v ị ngang) và tải tr ọng t ại các nút nh ư nhau: l ấy theo Bảng 19. b) V ới khung không có chuy ển v ị ngang khi ch ịu t ải (các nút khung có liên k ết ch ống chuy ển v ị ngang) và tải tr ọng t ại các nút nh ư nhau: 1+ 0,46 p + n + 0,18pn µ = ( ) (55) 1+ 0,93()p + n + 0,71pn Trong công th ức (55) p và n lấy nh ư sau: Với khung 1 t ầng: p = Ii lc / l Ic ; n = Ib lc / l Ic ; Với khung nhi ều t ầng: + Đối v ới t ầng trên cùng: p = 0,5 (p 1+p 2); n = n 1+n 2 ; + Đối v ới các t ầng gi ữa : p = 0,5 (p 1+p 2); n = 0,5(n 1+n 2); + Đối v ới t ầng d ưới cùng: p = p 1+p 2 ; n = 0,5(n 1+n 2). trong đó p1, p 2, n 1, n 2 lấy theo Bảng 19. c) Đối với c ột có ti ết di ện không đổi c ủa khung, khi m ột đầu c ủa c ột liên k ết kh ớp v ới xà ngang còn đầu kia ngàm v ới móng thì trong công th ức (52) của khung m ột t ầng; (53), (54) của khung nhi ều t ầng; (55) của khung không có chuy ển v ị ngang, các giá tr ị của n và p lấy nh ư sau: Đầu trên c ủa c ột là kh ớp (d ưới ngàm): n = 0, (Ib = 0); p = 50, ( Ii = ∞); ∞ Đầu trên c ủa c ột là ngàm (d ưới kh ớp): n = 50, ( Ib = ); p = 0, (Ii = 0). 41
41. TCVN 5575:2012 Bảng 19 – Hệ số chi ều dài tính toán µ của c ột có ti ết di ện không đổi Hệ số n và p Sơ đồ tính c ủa khung có Công th ức tính µ chuy ển v ị ngang t ự do Một nh ịp Nhi ều nh ịp N N N N N Ib Ib1 I b2 Ic Ic Ic Ic Ic lc 0,38 2 1+ (51) n l l 1 l 2 I blc k n + n n = n = ( 1 2 ) N N N N N lI c k +1 I b I b1 I b2 I I I I I l c c c c c c n + 0,56 (52) n + 0,14 l l 1 l 2 Tầng trên cùng Khi n ≤ 0,2 I l k n + n n = b c n = ( 1 2 ) 2lI k + 1 c + + + (p 0,68) n 0,22 I l = k (p1 p2 ) p = i c p 0,68p p + 9,0 n + 0,08 + 1,0 n k + 1 ( )( ) 2lI c (53) Các t ầng gi ữa I l k n + n n = b c n = ( 1 2 ) 2lI + lc Khi n > 0,2 c k 1 + lI k p1 p 2 p = i c p = ( ) + + 2lI k + 1 (p 0,63) n 0,28 c N N N N N (54) ầ ướ I I I + + T ng d i cùng b b1 b2 pn ()p 9,0 1,0 n lI k n + n l = b c n = ( 1 2 ) Ic Ic Ic Ic Ic c n I I I k + 1 i i1 i2 2lI c 2k p + p lI = ( 1 2 ) = i c p l l1 l2 p + lI k 1 c CHÚ THÍCH: n1 = ( Ib1 lc)/( l1Ic) ; n 2 = ( Ib2 lc) /( l2Ic) ;p 1 = ( Ii1 lc) / ( l1Ic) ;p 2 = ( Ii2 lc) / ( l2Ic) ; k là s ố nh ịp; l, l1, l2 là các nh ịp khung; Ic , lc là mômen quán tính ti ết di ện và chi ều dài c ủa c ột kh ảo sát; Ib , Ib1 , Ib2 là mômen quán tính c ủa các xà liên k ết v ới đầu trên c ủa c ột; Ii , Ii1 , Ii2 là mômen quán tính c ủa các xà liên k ết v ới đầu d ưới c ủa c ột; – Đối v ới c ột ngoài c ủa khung nhi ều nh ịp  tính nh ư đối v ới c ột khung 1 nh ịp. d) Đối v ới nhà m ột t ầng, có chuy ển v ị ngang, khi t ải tr ọng t ại nút các c ột không đều nhau, nhà có kh ối mái c ứng ho ặc có h ệ gi ằng d ọc n ối đầu trên c ủa t ất c ả các c ột, thì h ệ số chi ều dài tính toán µe của c ột ch ịu t ải lớn nh ất tính nh ư sau: 42
42. TCVN 5575:2012 I ΣN = c i (56) µe µ Σ Nc Ii trong đó: µ là hệ số tính theo các công th ức (51), (52), Bảng 19; Ic, N c là mômen quán tính và lực nén l ớn nh ất trong c ột kh ảo sát; ∑Ni , ∑Ii tươ ng ứng là tổng l ực nén và tổng mômen quán tính ti ết di ện c ủa t ất c ả các c ột ở khung kh ảo sát và của 4 khung lân c ận (2 khung m ỗi phía). T ất c ả các l ực Ni đều trong cùng m ột t ổ hợp tải tr ọng v ới Nc. Giá tr ị của µe tính theo công th ức (56) không được nh ỏ hơn 0,7. CHÚ THÍCH: Khi t ỷ số H/B > 6 ( H là chi ều cao c ủa nhà nhi ều t ầng; B là chi ều r ộng của nhà), ph ải ki ểm tra thêm ổn định t ổng th ể của khung nh ư thanh t ổ hợp, ngàm ở móng. Đối với cột biên, h ệ số µ lấy nh ư cột c ủa khung m ột nh ịp. 7.5.2.4 Hệ số chi ều dài tính toán đối v ới các đoạn c ủa c ột b ậc l ấy theo Phụ lục D. Khi xác định h ệ số µ của c ột b ậc trong khung nhà công nghi ệp m ột t ầng cho phép: Không k ể đến ảnh h ưởng s ự ch ịu t ải và độ cứng c ủa các c ột lân c ận; Ch ỉ xác định chi ều dài tính toán c ủa c ột đối v ới t ổ hợp t ải tr ọng cho l ực nén l ớn nh ất trong các đoạn và giá tr ị µ nh ận được này s ẽ dùng cho các t ổ hợp t ải tr ọng khác; Đối v ới khung nhi ều nh ịp (t ừ hai tr ở lên), khi có kh ối mái c ứng ho ặc h ệ gi ằng d ọc n ối đầu trên c ủa các c ột đảm b ảo s ự làm vi ệc không gian c ủa c ả hệ khung thì chi ều dài tính toán c ủa c ột khung được xác định nh ư đối với m ột c ột độc l ập được liên k ết c ố định ở mức xà ngang; Đối v ới c ột m ột b ậc, khi t ỉ số l2/l1 ≤ 0,6 và N1/N 2 ≥ 3 thì giá tr ị của µ lấy theo Bảng 20. 7.5.2.5 Chi ều dài tính toán c ủa c ột theo h ướng d ọc nhà (ngoài m ặt ph ẳng khung) b ằng kho ảng cách gi ữa các điểm liên k ết không cho c ột chuy ển v ị ra ngoài m ặt ph ẳng khung (g ối t ựa c ủa c ột, d ầm c ầu tr ục, giàn đỡ kèo, m ắt liên k ết v ới h ệ gi ằng, v ới xà ngang, v.v ). 7.5.2.6 Chi ều dài tính toán c ủa thanh ( đặc, r ỗng) có ti ết di ện thay đổi có th ể tham kh ảo Ph ụ l ục D.3. 7.5.3 Kết c ấu không gian r ỗng 7.5.3.1 Khi xác định độ m ảnh c ủa các thanh thép góc đơ n ch ịu nén ho ặc không ch ịu l ực trong k ết c ấu không gian r ỗng, chi ều dài tính toán lo và bán kính quán tính i của các thanh l ấy theo B ảng 21. 43
43. TCVN 5575:2012 Bảng 20 – Hệ số chi ều dài tính toán µ của c ột b ậc Hệ số µ đối v ới Điều ki ện liên k ết Đoạn c ột d ưới khi Đoạn c ột trên ở đầu trên c ủa c ột 0,1 < I2/I1 ≤ 0,3 0,05 ≤ I2/I1 ≤ 0,1 Đầu t ự do 2,5 3,0 3,0 Ch ỉ liên k ết không cho xoay 2,0 2,0 3,0 Tựa kh ớp c ố định 1,6 2,0 2,5 Liên k ết ngàm 1,2 1,5 2,0 CHÚ THÍCH : l1, I1, N 1 là chi ều dài, mômen quán tính ti ết di ện và lực dọc c ủa đoạn c ột du ới; l2, I2, N 2 là chi ều dài, mômen quán tính ti ết di ện và l ực d ọc c ủa đoạn c ột trên. 7.5.3.2 Khi xác định độ mảnh c ủa thanh ch ịu kéo b ằng thép góc đơ n, chi ều dài tính toán và bán kính quán tính c ủa chúng l ấy nh ư sau: Với thanh cánh: theo Bảng 21; Với thanh xiên: + Theo Hình 9 a, e: trong m ặt ph ẳng giàn – ld và imin ; ngoài m ặt ph ẳng giàn – Ld (kho ảng cách gi ữa hai m ắt liên kết v ới thanh cánh) và ix (l ấy v ới trục song song v ới m ặt ph ẳng dàn); + Theo Hình 9 b, c, d: chi ều dài ld và imin . Bảng 21 – Chi ều dài tính toán lo và bán kính quán tính i của các thanh Thanh l o i Cánh: – theo Hình 9, a, b, c lm imin – theo Hình 9, d, e 1,14 lm ix ho ặc iy Xiên: – theo Hình 9, b, c, d µdld imin – theo Hình 9, a, e µdldc imin Ngang: – theo Hình 9, b 0,8 lc imin – theo Hình 9, c 0,65 lc imin CHÚ THÍCH: ldc là chi ều dài qui ước c ủa thanh xiên, l ấy theo Bảng 22; µd là hệ số chi ều dài tính toán c ủa thanh xiên l ấy theo Bảng 23; Trong Hình 9, a, e, các thanh xiên ph ải liên k ết v ới nhau t ại giao điểm c ủa chúng. Giá tr ị lo đối v ới thanh ngang theo Hình 9c ứng v ới thép góc đơ n đều c ạnh. 44
44. TCVN 5575:2012 a) b) c) Ld l ld l d lm ld m lm lc lc d) e) L d ld ld lm lm a, b, c – các m ắt ở hai m ặt ti ếp giáp trùng nhau; d, e – các m ắt ở hai m ặt ti ếp giáp không trùng nhau. Hình 9 – Sơ đồ kết c ấu không gian r ỗng, các thanh t ừ thép góc đơ n Bảng 22 – Chi ều dài qui ước ldc của thanh xiên Giá tr ị ldc của thanh xiên kh ảo sát n ếu thanh giao nhau Đặc điểm m ắt giao nhau với thanh kh ảo sát là thanh của các thanh xiên Chịu kéo Không ch ịu l ực Chịu nén 1. C ả hai thanh không gián đoạn ld 1,3 ld 0,8 Ld 2. Thanh giao nhau v ới thanh kh ảo sát gián đoạn và có ph ủ bản mã: – Kết c ấu theo Hình 9 a; 1,3 ld 1,6 ld Ld – Kết c ấu theo Hình 9 e, khi: 1 3 1,3 ld 1,6 ld Ld 3. Mắt giao nhau c ủa các thanh xiên được liên k ết tránh chuy ển v ị ra ngo ài mặt ph ẳng dàn ld ld ld CHÚ THÍCH: Ld là chi ều dài thanh xiên theo Hình 9 a, e; n = ( Im,min ld)/ Id,min lm); với Im,min và Id,min là mômen quán tính nh ỏ nh ất c ủa thanh cánh và thanh xiên. 45
45. TCVN 5575:2012 Bảng 23 – Hệ số chi ều dài tính toán c ủa thanh xiên µd Liên k ết c ủa thanh xiên v ới Giá tr ị của µd khi l/i min bằng n thanh cánh ≤ 60 60 < l/i min ≤ 160 ≥ 160 Bằng đường hàn ho ặc bu lông ≤ 2 1,14 0,54 + 36 ( imin /l) 0,765 (không nh h n 2) , không có b n ỏ ơ ả mã ≥ 6 1,04 0,56 + 28,8 ( imin /l) 0,74 Không ph ụ Bằng 1 bulông, không có bản mã 1,12 0,64 + 28,8 ( imin /l) 0,82 thu ộc n CHÚ THÍCH: n xem B ảng 22; l là chi ều dài thanh, l ấy b ằng ld đối v ới Hình 9, b, c, d; b ằng ldc theo Bảng 21 ( đối v ới Hình 9,a, e); – Giá tr ị của µd khi n từ 2 đến 6 xác đị nh theo n ội suy tuy ến tính; – Khi liên k ết tr ực ti ếp m ột đầu c ủa thanh xiên v ới thanh cánh b ằng đường hàn ho ặc bulông, còn đầu kia qua b ản mã thì h ệ số chi ều dài tính toán là 0,5(1+ µd); khi liên k ết c ả hai đầu thanh qua b ản mã thì µd = 1. 7.5.3.3 Chi ều dài tính toán và bán kính quán tính c ủa thanh thép ống và ti ết di ện ghép từ hai thép góc l ấy theo 7.5.1. 7.5.4 Hệ mái l ưới thanh không gian Chi ều dài tính toán c ủa các thanh trong h ệ mái l ưới không gian l ấy theo Bảng 24. Bảng 24 – Chi ều dài tính toán c ủa các thanh trong h ệ mái l ưới không gian Các thanh c ủa h ệ mái l ưới Chi ều dài tính toán lo l 1. Ngoài các thanh nêu ở mục 2 và 3 ở dưới đây 2. Thanh cánh liên t ục (không gián đoạn t ại m ắt) và liên k ết hàn d ạng ch ữ T 0,85 với m ắt c ầu (thanh xuyên qua m ắt c ầu và hàn ở chu vi giao nhau v ới m ặt c ầu) l 3. Là thép góc đơ n, liên k ết vào m ắt theo m ột cánh b ằng: a) đường hàn ho ặc bulông (không ít h ơn hai) b ố trí dọc theo thanh khi: - l/i min ≤ 90; l - 90 < l/i min ≤ 120; 0,9 l ≤ - 120 < l/i min 150 (ch ỉ đố i v ới các thanh b ụng); 0,75 l ≤ - 150 < l/i min 200 (ch ỉ đố i v ới các thanh b ụng). 0,7 l b) m ột bulông khi: - l/i min ≤ 90; l 46
46. TCVN 5575:2012 Bảng 24 – (k
    t thúc) Các thanh c ủa h ệ mái l ưới Chi ều dài tính toán lo - 90 50 m) nh ưng b ằng thép ống hay t ổ h ợp t ừ hai thép góc. 120 2. Các thanh (tr ừ nh ững thanh đã nêu ở mục 1 và 7): a) C ủa giàn ph ẳng b ằng thép góc đơ n; h ệ mái l ưới thanh không gian và hệ thanh không gian r ỗng b ằng thép góc đơ n, t ổ hợp t ừ hai thép góc ho ặc thép ống; 210 - 60 α b) C ủa h ệ mái l ưới thanh không gian, h ệ thanh không gian r ỗng b ằng thép góc đơ n, dùng liên k ết bulông. 220 - 40 α 3.Cánh trên c ủa giàn không được t ăng c ường khi l ắp ráp (khi đã lắp ráp l ấy theo m ục 1) 220 4. Cột chính 180 - 60 α 5.Cột ph ụ (c ột s ườn t ường, thanh đứng c ủa c ửa mái, v.v ), thanh gi ằng c ủa c ột rỗng, thanh c ủa h ệ gi ằng c ột ( ở dưới d ầm c ầu tr ục) 210 - 60 α 6.Các thanh gi ằng (tr ừ các thanh đã nêu ở m ục 5), các thanh dùng để gi ảm chi ều dài tính toán c ủa thanh nén và nh ững thanh không ch ịu l ực mà không nêu ở m ục 7 200 dưới đây 7. Các thanh ch ịu nén ho ặc không ch ịu l ực c ủa h ệ thanh không gian r ỗng, ti ết di ện 150 ch ữ T, ch ữ th ập, ch ịu t ải tr ọng gió khi ki ểm tra độ m ảnh trong m ặt ph ẳng th ẳng đứng. CHÚ THÍCH: α = N /( ϕAf γc) - Hệ s ố ϕ lấy không nh ỏ h ơn 0,5 (khi nén l ệch tâm, nén u ốn thay ϕ bằng ϕe). 7.5.5.2 Độ m ảnh gi ới h ạn c ủa các thanh ch ịu kéo l ấy theo Bảng 26. 47
47. TCVN 5575:2012 Bảng 26 – Độ mảnh gi ới h ạn c ủa c ỏc thanh ch ịu kéo Khi k ết c ấu ch ịu t ải tr ọng Các thanh động tr ực ti ếp tĩnh cầu tr ục 1. Thanh cánh, thanh xiên ở gối c ủa giàn ph ẳng (k ể cả giàn hãm) và của h ệ mái l ưới thanh không gian 250 400 250 2. Các thanh giàn và của h ệ mái l ưới thanh không gian (tr ừ các thanh nêu ở mục 1) 350 400 300 3. Thanh cánh d ưới c ủa d ầm cầu tr ục, dàn – – 150 4. Các thanh c ủa h ệ gi ằng c ột ( ở dưới d ầm c ầu tr ục) 300 300 200 5. Các thanh gi ằng khác 400 400 300 6. Thanh cánh và thanh xiên ở gối c ủa c ột đường dây t ải điện 250 – – 7. Các thanh c ủa c ột đường dây t ải điện (tr ừ các thanh nêu ở mục 6 và 8) 350 – – 8. Các thanh c ủa h ệ thanh không gian r ỗng có ti ết di ện ch ữ T ho ặc ch ữ th ập ch ịu tác d ụng c ủa t ải tr ọng gió khi ki ểm tra độ mảnh trong m ặt ph ẳng th ẳng đứng. 150 – – CHÚ THÍCH 1: Trong các k ết c ấu không ch ịu t ải tr ọng động ch ỉ cần ki ểm tra độ mảnh c ủa thanh trong m ặt ph ẳng th ẳng đứng. CHÚ THÍCH 2: Không h ạn ch ế độ mảnh c ủa thanh ch ịu kéo ứng lực tr ước. CHÚ THÍCH 3: Tải tr ọng động đặt tr ực ti ếp lên k ết c ấu là tải tr ọng dùng trong tính toán v ề bền m ỏi ho ặc trong tính toán có kể đến h ệ số động. 7.6 Ổn định c ục b ộ của các c ấu ki ện có tấm m ỏng 7.6.1 Ổn định c ục b ộ của b ản b ụng d ầm 7.6.1.1 Để đảm b ảo ổn định c ục b ộ, b ản b ụng c ủa d ầm t ổ hợp ph ải được t ăng c ường b ằng các s ườn cứng theo các qui định sau: a. Nếu độ mảnh qui ước c ủa b ản b ụng λ w > 3,2 khi d ầm ch ịu t ải tr ọng t ĩnh, ho ặc λw > 2,2 khi d ầm ch ịu t ải tr ọng hw f di động thì bản b ụng ph ải được t ăng c ường b ằng các s ườn c ứng ngang (Hình10), trong đó λ w = , tw E (hw là chi ều cao tính toán c ủa b ản b ụng d ầm, xem 7.2.1.3, Hình 2; tw là chi ều dày của b ản b ụng). ≤ ≤ Kho ảng cách gi ữa các s ườn c ứng ngang a ≤ 2h w nếu λ w > 3,2 và a 2,5 hw nếu λ w 3,2. 48
48. TCVN 5575:2012 Nếu ch ỉ tăng c ường b ản b ụng b ằng sườn cứng ngang thì kích th ước c ủa chúng l ấy nh ư sau: khi b ố trí cặp ≥ ≥ sườn đối x ứng, chi ều r ộng của s ườn bs hw/30 + 40 mm; khi ch ỉ bố trí các s ườn ở một bên c ủa b ản b ụng bs ≥ hw/24 + 50 mm. Chi ều dày của s ườn ts 2bs f / E . b. Tại g ối t ựa c ủa d ầm và tại nh ững ch ỗ có tải tr ọng tĩnh tập trung l ớn đặt ở cánh trên ph ải đặt các s ườn t ăng cường ngang. S ườn ở gối t ựa (s ườn đầu d ầm) được tính toán theo 7.6.1.7. c. Nếu độ mảnh c ủa b ản b ụng λ w > 5,5 thì ngoài s ườn ngang còn ph ải t ăng c ường b ản b ụng b ằng s ườn t ăng ÷ cường d ọc (Hình 11). S ườn d ọc được đặt cách mép ch ịu nén c ủa b ản b ụng một đoạn h1 = (0,2 0,3) hw. Khi có sườn d ọc thì kích th ước các s ườn l ấy nh ư sau: 3 Đối v ới s ườn ngang: Is = 3hwtw ; Is là mômen quán tính c ủa c ặp s ườn ngang đối v ới tr ục d ọc c ủa b ản b ụng; 3 Đối v ới s ườn d ọc: Isl ≥ 1,5 hwtw ; Isl là mômen quán tính c ủa s ườn d ọc đối v ới tr ục th ẳng đứng c ủa ti ết di ện dầm. Khi ch ỉ bố trí sườn ngang và dọc ở một bên c ủa b ản b ụng thì mômen quán tính c ủa các s ườn được tính đối với các tr ục t ươ ng ứng trên nh ưng n ằm ở mặt ti ếp xúc c ủa s ườn v ới b ản b ụng. 7.6.1.2 Khi ki ểm tra ổn định c ục b ộ bản b ụng d ầm ph ải k ể đến t ất c ả các thành ph ần c ủa tr ạng thái ứng su ất (σ, τ, σc). Các thành ph ần ứng su ất được tính v ới gi ả thi ết v ật li ệu làm vi ệc đàn h ồi theo ti ết di ện nguyên, không k ể đến h ệ số ϕb. Ứng su ất nén σ (l ấy d ấu "+") ở biên c ủa ô bản kh ảo sát và ứng su ất ti ếp trung bình τ được tính theo các công th ức: M σ = y (57) I x V τ = (58) hw tw trong đó: M, V là giá tr ị trung bình c ủa mômen và lực c ắt trong ph ạm vi c ủa ô bản. N ếu chi ều dài c ủa ô nh ỏ hơn ho ặc b ằng chi ều cao tính toán c ủa nó (a ≤ hw) thì M, V lấy t ại ti ết di ện giữa ô; n ếu a > h w thì M và V lấy t ại ti ết di ện gi ữa c ủa ph ần ô bản có ứng su ất l ớn h ơn và có chi ều dài b ằng hw; n ếu trong ph ạm vi ô ki ểm tra có M và V đổi d ấu thì giá tr ị trung bình của chúng l ấy trên ph ần ô có giá tr ị tuy ệt đối c ủa n ội l ực l ớn. Ứng su ất c ục b ộ σc trong b ản b ụng do t ải tr ọng t ập trung được tính theo công th ức (4) và 10.5.6 (khi γ1 = 1,1). Nếu trong ô có tải tr ọng t ập trung đặt ở cánh ch ịu kéo thì ch ỉ ki ểm tra do tác d ụng đồng th ời c ủa hai thành ph ần ứng su ất σ và τ ho ặc σc và τ. 7.6.1.3 Không c ần ki ểm tra ổn định c ục b ộ của b ản b ụng d ầm khi: ≤ λw 3,5, trong tr ường h ợp không có ứng su ất c ục b ộ; 49
49. TCVN 5575:2012 ≤ λw 2,5, trong tr ường h ợp có ứng su ất c ục b ộ. Khi đó ch ỉ cần đặt các s ườn c ứng ngang theo ch ỉ dẫn ở 7.6.1.1. 7.6.1.4 Ki ểm tra ổn định c ủa b ản b ụng d ầm có ti ết di ện đối x ứng, ch ỉ tăng c ường b ằng các s ườn c ứng ≤ ngang, khi ứng su ất c ục b ộ σc = 0, và độ mảnh qui ước λw 6 theo công th ức: / 2 + / 2 ≤ (59) ()()σ σ cr τ τ cr γ c trong đó: c f σ = cr (60) cr 2 λw  0,76  f =  +  v (61) τ cr 10 3, 1 2  2  µ  λ 0 Trong công th ức (60) hệ số ccr lấy nh ư sau: Đối v ới d ầm hàn, theo Bảng 27, ph ụ thu ộc h ệ số: 3 b  t  f f (62) δ = β   hw  tw  trong đó: bf , t f là chi ều r ộng và chi ều dày c ủa cánh ch ịu nén; β là hệ số, l ấy theo Bảng 28. Bảng 27 – Hệ số ccr δ ≤ 0,8 1,0 2,0 4,0 6,0 10,0 ≥30 ccr 30,0 31,5 33,3 34,6 34,8 35,1 35,5 Bảng 28 – Hệ số β Dầm Điều ki ện làm vi ệc c ủa cánh ch ịu nén β Ray không hàn 2 Cầu tr ục Ray được hàn ∞ Khi có sàn c ứng đặt liên t ục trên cánh nén ∞ Các d ầm khác Trong các tr ường h ợp khác 0,8 CHÚ THÍCH: Đối v ới d ầm c ầu tr ục, khi có lực t ập trung đặt ở cánh ch ịu kéo, khi tính h ệ số δ lấy β = 0,8. Đối v ới d ầm bulông c ường độ cao l ấy ccr = 35,2. d f Trong công th ức (61): λ 0 = tw E 50
50. TCVN 5575:2012 trong đó: d là cạnh bé của ô bản ( hw ho ặc a); µ là tỉ số gi ữa c ạnh l ớn c ủa ô bản chia cho c ạnh nh ỏ. 7.6.1.5 Ki ểm tra ổn định c ủa b ản b ụng d ầm có ti ết di ện đối x ứng, ch ỉ tăng c ường b ằng các s ườn ngang ≠ (Hình 10 a), khi ứng su ất c ục b ộ σc 0, theo công th ức: 2 2      σ + σ c  +  τ  ≤ (63)     γ c  σ cr σ c,cr  τ cr  trong đó: σ, σc ,τ được tính theo các công th ức ở 7.6.1.2; τcr tính theo công th ức (61). Giá tr ị của σcr và σc,cr trong công th ức (63) được tính nh ư sau: a) Khi a/ h w ≤ 0,8: σcr tính theo công th ức (60); c f σ = 1 c,cr 2 (64) λ a với: λ = a a f / E tw c1 là hệ số, đối v ới d ầm hàn l ấy theo Bảng 29 ph ụ thu ộc vào giá tr ị của a/h w và δ (theo công th ức 62); đối v ới d ầm bulông c ường độ cao l ấy theo Bảng 30. Nếu t ải tr ọng đặt ở cánh ch ịu kéo (Hình 10 b) thì ki ểm tra ổn định c ủa b ản b ụng được th ực hi ện theo hai t ổ hợp ứng su ất : σ và τ (cho biên ch ịu nén) σc và τ, (cho biên ch ịu kéo), khi đó tính h ệ số δ theo công th ức (62) thì bf và tf là chi ều r ộng và dày của cánh ch ịu kéo. b) Khi a/ h w > 0,8 và t ỉ số σc/σ lớn h ơn các giá tr ị cho trong B ảng 31 thì: c2f σcr = 2 (65) λw trong đó: 51
51. TCVN 5575:2012 c2 là hệ số lấy theo B ảng 32; σc,cr là tính theo công th ức (64), trong đó n ếu a/h w > 2 thì l ấy a = 2 hw. Bảng 29 – Giá tr ị của c 1 đối v ới d ầm hàn Giá tr ị của c1 đối v ới d ầm hàn khi a/h w bằng δ ≤ 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ≥ 2 ≤ 1 11,5 12,4 14,8 18,0 22,1 27,1 32,6 38,9 45,6 2 12,0 13,0 16,1 20,4 25,7 32,1 39,2 46,5 55,7 4 12,3 13,3 16,6 21,6 28,1 36,3 45,2 54,9 65,1 6 12,4 13,5 16,8 22,1 29,1 38,3 48,7 59,4 70,4 10 12,4 13,6 16,9 22,5 30,0 39,7 51,0 63,3 76,5 ≥ 30 12,5 13,7 17,0 22,9 31,0 41,6 53,8 68,2 83,6 Bảng 30 – Giá tr ị của c1 đối v ới d ầm bu lông c ường độ cao a/h w 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 c1 13,7 15,9 20,8 28,4 38,75 51,0 64,2 79,8 94,9 Bảng 31 – Giá tr ị gi ới h ạn c ủa σc / σ Giá tr ị gi ới h ạn c ủa σc/ σ khi a/h w bằng δ Lo ại d ầm 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ≥2 ≤ 1 0 0,146 0,183 0,267 0,359 0,445 0,540 0,618 2 0 0,109 0,169 0,277 0,406 0,543 0,652 0,799 4 0 0,072 0,129 0,281 0,479 0,711 0,930 1,132 Hàn 6 0 0,066 0,127 0,288 0,536 0,874 1,192 1,468 10 0 0,059 0,122 0,296 0,574 1,002 1,539 2,154 ≥ 30 0 0,047 0,112 0,300 0,633 1,283 2,249 3,939 Bulông c ng ườ – 0 0,121 0,184 0,378 0,643 1,131 1,614 2,347 độ cao Bảng 32 – Hệ số c2 a/h w ≤ 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ≥ 2 Theo Bảng 27, c2 37,0 39,2 45,2 52,8 62,0 72,6 84,7 c2= c cr c) Khi a/ h w > 0,8 và tỉ số σc/σ không l ớn h ơn các giá tr ị cho trong Bảng 31 thì: σcr tính theo công th ức (60); tính theo công th c (64) nh ng t a/2 thay cho a khi tính λ c ng nh trong B ng 30. Trong m i σc, cr ứ ư đặ a ũ ư ở ả ọ tr ường h ợp τcr đều được tính theo kích th ước th ực c ủa ô b ản. 52
52. TCVN 5575:2012 a) F τ σ σ σc 1 1 hw 1 1 σ; σc ; τ σt σt a F b) τ σt σc σt h 1 1 1 σ ; τ 1 w σc ; τ σ σ a a) Tải tr ọng t ập trung F đặt ở cánh ch ịu nén, (σt – ứng su ất kéo); b) T ải tr ọng t ập trung F đặt ở cánh ch ịu kéo. CHÚ D ẪN: 1. S ườn c ứng ngang; 2. S ườn c ứng d ọc. Hình 10 – Sơ đồ dầm được t ăng cường b ằng các s ườn c ứng ngang τ 1 σ σ h 2 2 w 1 1 h 2 1 1 h σ σ t t a CHÚ D ẪN: 1. S ườn c ứng ngang; 2. S ườn c ứng d ọc. Hình 11 – Sơ đồ dầm được t ăng cường b ằng các s ườn c ứng d ọc và ngang 7.6.1.6 Ki ểm tra ổn định c ủa b ản b ụng d ầm có ti ết di ện không đối x ứng (cánh ch ịu nén m ở rộng) theo ch ỉ dẫn ở 7.6.1.4, 7.6.1.5 nh ưng có kể đến các thay đổi sau: trong công th ức (60), (65) và Bảng 32 giá tr ị của hw σ ≠ lấy b ằng hai l ần kho ảng cách t ừ tr ục trung hoà đến biên tính toán ch ịu nén c ủa ô bản. N ếu a/h w > 0,8 và c 0 thì cần ki ểm tra c ả hai tr ường h ợp theo 7.6.1.5.b và 7.6.1.5.c không ph ụ thu ộc vào giá tr ị của σc/σ. 7.6.1.7 Tại g ối t ựa, b ản b ụng c ủa d ầm t ổ hợp ph ải được t ăng c ường b ằng các s ườn ngang (s ườn đầu dầm). S ườn đầu d ầm được tính theo u ốn d ọc ra ngoài m ặt ph ẳng c ủa b ản b ụng nh ư một thanh đứng ch ịu ph ản l ực g ối. Ti ết di ện tính toán c ủa thanh g ồm ti ết di ện c ủa s ườn và ph ần b ản b ụng ở hai bên s ườn, m ỗi bên r ộng b ằng 0,65 tw E / f . 53
53. TCVN 5575:2012 Chi ều dài tính toán c ủa thanh b ằng chi ều cao b ản b ụng. Ti ết di ện mút d ưới c ủa s ườn g ối (Hình12) ph ải được bào nh ẵn, tì sát ho ặc hàn vào cánh d ưới của d ầm. Ứng su ất t ại ti ết di ện này do ph ản l ực g ối t ựa trong tr ường ≤ hợp th ứ nh ất (Hình12, a) không v ượt quá cường độ tính toán c ủa thép cán v ề ép m ặt khi a 1,5 ts và về nén khi a > 1,5 ts ; trong tr ường h ợp th ứ hai (Hình12, b) không v ượt quá cường độ ép mặt. Khi hàn s ườn g ối v ới cánh d ưới c ủa d ầm thì đường hàn được tính v ới ph ản l ực g ối t ựa. a) b) a ts a) S ườn g ối ở đầ u mút d ầm, m ặt t ựa được bào nh ẵn; b) S ườn g ối ở g ần đầ u mút d ầm, tì sát ho ặc hàn vào cánh d ưới. Hình 12 – Sơ đồ đặ t s ườn c ứng ở g ối 7.6.2 Ổn đị nh c ục b ộ c ủa b ản b ụng c ột 7.6.2.1 Cột ch ịu nén đúng tâm ( m = 0), c ột ch ịu nén l ệch tâm và nén u ốn ( m > 0, ti ết di ện ch ữ I ho ặc hình hộp, Hình13 ) ngoài vi ệc được ki ểm tra ổn định theo các công th ức (20), (39), (48) thì tỷ số gi ữa chiều cao tính toán và chi ều dày của b ản b ụng hw /t w không được v ượt quá tr ị số gi ới h ạn [ hw /t w] cho trong Bảng 33. 7.6.2.2 Đối v ới c ột ch ịu nén l ệch tâm và nén u ốn, ti ết di ện ch ữ I ho ặc hình h ộp (Hình 13) mà điều ki ện ổn định được ki ểm tra theo công th ức (42) thì giá tr ị gi ới h ạn c ủa hw/tw ph ụ thu ộc vào giá tr ị c ủa thông s ố α = ( σ - σ1)/ σ (v ới σ là ứng su ất nén l ớn nh ất t ại biên c ủa b ản b ụng, mang d ấu “+”, khi không k ể đế n các h ệ s ố ϕe, ϕexy ho ặc cϕ; σ1 là ứng su ất t ại biên t ươ ng ứng c ủa b ản b ụng), được l ấy nh ư sau : Khi α ≤ 0,5, l ấy theo 7.6.2.1; Khi α ≥ 1, tính theo công th ức: h 2 − 1 E E w = 4.35 ( α ) ≤ 8,3 (66) t − + 2 + 2 f w σ ()2 α α 4β trong đó: τ V = 1,4 (2 -1) , (v i τ = là ng su t ti p trung bình trong ti t di n kh o sát). β α σ ớ ứ ấ ế ế ệ ả tw hw Khi 0,5 < α <1, n ội suy tuy ến tính gi ữa các giá tr ị được tính v ới α = 0,5 và α = 1. 54
54. TCVN 5575:2012 N N e h Hình 13 − Sơ đồ c ột ch ịu nén lệch tâm có ti ết di ện ch ữ I và hình h ộp Bảng 33 – Giá tr ị gi ới h ạn [ hw/t w] Giá tr ị Công th ức tính Độ lệch tâm Lo ại ti ết tươ ng đối di ện c ột λ và λ [hw/t w] 1 λ 0, giá tr ị của [ hw/t w] l ấy cho b ản b ụng n ằm song song v ới m ặt ph ẳng tác d ụng c ủa mômen uốn; – Khi 0 4 thì trong công th ức (67) lấy t ươ ng ứng λ = 0,8 ho ặc λ = 4. 55
55. TCVN 5575:2012 Khi ti ết di ện c ủa cấu ki ện được ch ọn theo độ mảnh gi ới h ạn thì giá tr ị gi ới h ạn c ủa hw/t w được nhân v ới h ệ số fϕm /σ (ϕm = ϕ ho ặc ϕm = ϕe , σ = N/A ), nh ưng không l ớn h ơn 1,25 hw / tw . 7.6.2.5 Với c ột ti ết di ện ch ữ I, khi giá tr ị th ực t ế của hw /t w vượt quá giá tr ị gi ới h ạn [ hw /t w] qui định ở 7.6.2.1 (đối v ới c ột ch ịu nén đúng tâm không l ớn h ơn 2 l ần) thì: a) Khi ki ểm tra ổn định c ột ch ịu nén đúng tâm theo công th ức (20) di ện tích ti ết di ện A ch ỉ gồm di ện tích c ủa hai cánh và hai ph ần b ản b ụng ti ếp giáp v ới hai cánh, m ỗi ph ần r ộng 0,5 tw[hw /t w]. b) Khi ki ểm tra ổn định c ủa c ột nén l ệch tâm và nén u ốn theo công th ức (39), (48), di ện tích ti ết di ện A ch ỉ gồm di ện tích hai cánh và hai ph ần b ản b ụng ti ếp giáp v ới hai cánh, m ỗi ph ần r ộng 0,85 tw[hw /t w]. Giá tr ị của [hw /t w] được l ấy t ươ ng ứng theo B ảng 33. ≥ 7.6.2.6 Khi b ản b ụng c ủa c ột đặc có hw /t w 2,3 E / f thì ph ải gia c ường b ằng các s ườn c ứng ngang đặt cách nhau m ột kho ảng từ 2,5 hw đến 3hw. Trong tr ường h ợp c ột ph ải v ận chuy ển thì mỗi đoạn c ột ph ải được gia c ường không ít h ơn 2 s ườn. Kích th ước c ủa các s ườn c ứng ngang l ấy theo 7.6.1.1. 7.6.3 Ổn định c ục b ộ của b ản cánh d ầm và cột 7.6.3.1 Chi ều r ộng tính toán bo của b ản cánh l ấy nh ư sau: Trong c ấu ki ện hàn: b ằng kho ảng cách t ừ biên c ủa b ản b ụng đến mép c ủa b ản cánh; Trong các thép cán định hình: t ừ điểm b ắt đầu u ốn cong phía trong c ủa cánh đến mép c ủa b ản cánh; Trong các định hình cong: t ừ điểm cu ối đoạn cong c ủa b ản b ụng đến mép c ủa b ản cánh (Hình14). 7.6.3.2 Trong d ầm, t ỉ s ố gi ữa chi ều r ộng tính toán và chi ều dày c ủa b ản cánh bo/t f không được l ớn h ơn giá tr ị [ bo/t f] gi ới h ạn cho ở B ảng 34. Ph ần nhô ao của mép vi ền định hình cong (Hình 14) không được nh ỏ hơn 0,3 bo khi không có b ản gi ằng; không nh ỏ hơn 0,2 bo khi có b ản gi ằng; chi ều dày c ủa mép vi ền không được nh ỏ hơn 2 ao f /E . ≤ ≤ 7.6.3.3 Đối v ới c ột ch ịu nén đúng tâm, nén l ệch tâm, nén u ốn có độ m ảnh qui ước 0,8 λ 4, t ỉ s ố [ bo / t f] không được l ớn h ơn các giá tr ị xác đị nh theo các công th ức trong B ảng 35. Khi λ 4 thì các công th ức trong B ảng 35 l ấy t ươ ng ứng v ới λ = 0,8 ho ặc λ = 4. b bo hw o r a ao r r r o o b w w o o h h r r r b b a bo bo o Hình 14 – Sơ đồ ti ết di ện ngang c ủa định hình cong 56
56. TCVN 5575:2012 Bảng 34 – Giá tr ị gi ới h ạn [ bo/t f] Tính toán d ầm Đặc điểm ph ần nhô ra Giá tr ị [bo/t f] Không vi ền mép 0,5 E / f Trong gi ới h ạn đàn h ồi Có vi ền mép 0,75 E /f Không vi n mép 0,11 hw /t w nh ưng không l ớn h ơn 0,5 E / f Kể đến s ự phát tri ển c ủa ề (1) bi ến d ạng d ẻo Có vi n mép ề 0,16 hw /t w nh ưng không l ớn h ơn 0,75 E / f (1) CHÚ THÍCH: : Khi hw/t w ≤ 2,7 E / f giá tr ị [bo/t f] l ấy nh ư sau: – Đối v ới cánh không vi ền: [bo/t f] = 0,3 E / f ; – Đối v ới cánh vi ền bằng s ườn: [ bo/t f] = 0,45 E / f ; – hw, t w là chi ều cao tính toán và chi ều dày của b ản b ụng. Bảng 35 – Giá tr ị gi ới h ạn c ủa [ bo / tf] Đặc điểm c ủa b ản cánh và ti ết di ện Giá tr ị [bo / tf] Cánh c ủa ti ết di ện ch ữ I và ch ữ T không vi ền mép (0,36 +0,10 λ ) E / f Thép góc đều cánh và định hình cong không vi ền b ằng s ườn (tr ừ ti ết di ện (0,40 + 0,07 λ ) E /f ch ữ [) Định hình cong có sườn vi ền (0,50 + 0,18 λ ) E /f Cánh l ớn c ủa thép góc không đều cánh và cánh c ủa ti ết di ện ch ữ [ (0,43 + 0,08 λ ) E /f 7.6.3.4 Đối v ới c ột ch ịu nén đúng tâm có ti ết di ện hình h ộp giá tr ị [bo / tf] l ấy theo B ảng 33 nh ư đối v ới bản bụng c ủa ti ết di ện hình h ộp. Đối v ới c ột ch ịu nén l ệch tâm, nén u ốn có ti ết di ện hình h ộp, giá tr ị của [ bo/t f] được l ấy nh ư sau: Khi m ≤ 0,3: nh ư đối v ới c ấu ki ện ch ịu nén đúng tâm; Khi m ≥ 1,0 và λ ≤ 2 + 0,04 m: [ bo/t f] = E /f Khi m ≥ 1,0 và λ > 2 + 0,04 m: [ bo/t f] = (0,4 + 0,3 λ )(1- 0,01 m) E /f . Khi giá tr ị của độ lệch tâm t ươ ng đối 0,3 < m < 1 thì [bo/t f] được n ội suy tuy ến tính theo các giá tr ị ứng v ới m = 0,3 và m = 1. 7.6.3.5 Khi ti ết di ện c ủa c ột ch ịu nén đúng tâm, nén l ệch tâm, nén u ốn được ch ọn theo độ mảnh gi ới h ạn, và của d ầm theo độ võng gi ới h ạn thì giá tr ị của [ bo/t f] được nhân v ới h ệ số fϕm /σ nh ưng không l ớn h ơn 1,25, trong đó ϕm và σ lấy nh ư sau: 57
57. TCVN 5575:2012 Đối v ới c ột ch ịu nén đúng tâm, nén l ệch tâm và nén u ốn: ϕm là giá tr ị nh ỏ nh ất trong các giá tr ị của ϕ, ϕe, ϕexy , cϕ dùng khi ki ểm tra ổn định c ủa c ột; còn σ = N/A . Đối v ới c ấu ki ện ch ịu u ốn: ϕm = 1; còn σ là giá tr ị lớn h ơn trong hai giá tr ị tính theo v ế trái c ủa các công th ức (8) và (16). 7.7 Kết c ấu thép t ấm 7.7.1 Tính toán về bền 7.7.1.1 Ki ểm tra độ bền c ủa k ết c ấu t ấm v ỏ tròn xoay theo tr ạng thái ứng su ất phi mômen theo công th ức: 2 _ + 2 + 2 ≤ (68) σ x σ xσ y σ y 3τ xy fγ c trong đó: σ σ x và y là các ứng su ất pháp theo hai ph ươ ng vuông góc v ới nhau; τ xy là ứng su ất ti ếp. Ngoài ra, các giá tr ị tuy ệt đối c ủa các ứng su ất chính không được l ớn h ơn fγc 7.7.1.2 Các ứng su ất trong v ỏ mỏng tròn xoay tính theo lý thuy ết phi mômen (Hình15), ch ịu áp l ực c ủa ch ất lỏng, ch ất khí ho ặc v ật li ệu h ạt được xác định theo công th ức: σ σ p 1 + 2 = (69) r1 r2 t = F (70) σ1 2πrt cos β trong đó: σ1 và σ2 là các ứng su ất t ươ ng ứng theo ph ươ ng kinh tuy ến và ph ươ ng vòng; r1 và r2 là các bán kính cong theo các ph ươ ng chính c ủa m ặt trung bình c ủa v ỏ; p là áp l ực tính toán trên m ột đơ n v ị bề mặt c ủa v ỏ; t là chi ều dày của v ỏ; F là hình chi ếu lên tr ục z - z c ủa toàn b ộ áp l ực tính toán tác d ụng lên phần v ỏ abc (Hình 15); r và β là bán kính và góc nh ư trên Hình 15. 58
58. TCVN 5575:2012 z z 1 σ β r σ1 r a c t b β z z Hình 15 – Sơ đồ vỏ tròn xoay Hình 16 – Sơ đồ vỏ nón tròn xoay 7.7.1.3 Vỏ mỏng kín, tròn xoay, ch ịu áp l ực phân b ố đều bên trong, khi tính theo tr ạng thái phi mômen các ứng su ất được xác định theo nh ững công th ức: σ = pr σ = pr Đối v ới v ỏ tr ụ: 1 và 2 (71) 2t t σ = σ = pr Đối v ới v ỏ cầu: 1 2 (72) 2t = pr = pr Đối v ới v ỏ nón: σ 1 và σ 1 (73) 2t cos β t cos β trong đó: p là áp l ực tính toán bên trong trên m ột đơ n v ị di ện tích b ề mặt v ỏ; r là bán kính m ặt trung bình c ủa v ỏ (Hình 16); β là góc gi ữa đường sinh c ủa m ặt nón và tr ục z - z c ủa nó (Hình 16). 7.7.1.4 Ở nh ững ch ỗ vỏ thay đổi hình d ạng, thay đổi chi ều dày, c ũng nh ư có tải tr ọng thay đổi ph ải k ể đến ứng su ất c ục b ộ (hi ệu ứng biên). 7.7.2 Tính toán v ề ổn định 7.7.2.1 Vỏ tr ụ kín, ch ịu nén đều song song v ới đường sinh, được ki ểm tra ổn định theo công th ức: σ1 ≤ γcσcr1 (74) trong đó: σ1 là ứng su ất tính toán trong v ỏ; σcr1 là ứng su ất t ới h ạn, l ấy b ằng giá tr ị nh ỏ hơn trong hai giá tr ị: ψ f ho ặc cEt/r (ở đây r là bán kính c ủa m ặt trung bình c ủa v ỏ, t là chi ều dày v ỏ). Giá tr ị của h ệ số ψ khi 0 < r/t ≤ 300 được tính theo công th ức: 59
59. TCVN 5575:2012  f  r ψ = 0,97 −  ,0 00025 + 0,95  (75)  E  t Giá tr ị của h ệ số c lấy theo B ảng 36. Bảng 36 – Giá tr ị của h ệ số c r/t 100 200 300 400 600 800 1000 1500 2500 c 0,22 0,18 0,16 0,14 0,11 0,09 0,08 0,07 0,06 Khi v ỏ ch ịu nén l ệch tâm song song v ới đường sinh, ho ặc ch ịu u ốn thu ần tuý trong m ặt ph ẳng đường kính, n ếu ≤ 3/2 σ ứng su ất ti ếp ở ch ỗ mômen l ớn nh ất τ 0,07 E(t/r ) , thì giá tr ị của ứng su ất cr1 được tăng lên b ằng cách nhân σ ′ σ σ ′ với (1,1 – 0,1 1 / 1 ), trong đó: 1 là ứng su ất nh ỏ nh ất ( ứng su ất kéo được quy ước là âm). λ = λ ≥ 7.7.2.2 Thép ống có độ mảnh quy ước f / E 0,65 và khi t ỉ số: r/ t ≤ 3,14 E / f (76) sẽ được tính theo c ấu ki ện ch ịu nén ho ặc nén u ốn. Ổn định t ổng th ể của chúng được ki ểm tra theo các công th ức ở 7 không ph ụ thu ộc vào vi ệc ki ểm tra ổn định c ủa thành ống. Đối v ới lo ại ống không có đường hàn d ọc, không c ần ki ểm tra ổn định c ủa thành ống n ếu t ỉ số r/t không l ớn quá một n ửa giá tr ị tính theo công th ức (76). 7.7.2.3 Vỏ tr ụ kín tròn xoay, ch ịu tác động c ủa áp l ực phân b ố đều t ừ phía ngoài vuông góc v ới m ặt v ỏ, được tính toán về ổn định theo công th ức: ≤ σ2 γcσcr2 (77) trong đó: σ2 = pr/t là ứng su ất vòng tính toán trong v ỏ; σcr2 là ứng su ất t ới h ạn, xác định theo các công th ức sau: ≤ ≤ 3/2 Khi 0,5 l/r 10 : σcr2 = 0,55 E(r/ l)(t/r) (78) ≥ 2 Khi l/r 20: σcr2 = 0,17 E(t/r) (79) Khi 10 < l/r < 20, giá tr ị của σcr2 được n ội suy tuy ến tính theo các giá tr ị ứng v ới l/r = 10 và l/r = 20. (ở đây l là chi ều dài v ỏ tr ụ). 60
60. TCVN 5575:2012 Nếu v ỏ được t ăng c ường b ằng các s ườn vòng có kho ảng cách gi ữa các tr ục sườn là s ≥ 0,5 r, thì khi ki ểm tra ổn định theo các công th ức (77) đến (79), giá tr ị của l được thay b ằng s. Khi đó để đảm b ảo ổn định c ủa vành, 3 mômen quán tính c ủa nó lấy theo tr ục song song v ới đường sinh không được nh ỏ hơn giá tr ị psr /3E. Di ện tích tính toán g ồm di ện tích c ủa s ườn c ộng thêm di ện tích ph ần v ỏ có chi ều r ộng 0,65 t E / f về mỗi phía c ủa s ườn f (tính t ừ tr ục s ườn). Còn độ mảnh quy ước λ = λ không được l ớn h ơn 6,5. Tr ường h ợp s ườn ch ỉ đặt ở một E phía c ủa v ỏ thì mômen quán tính được l ấy đối v ới tr ục trùng v ới m ặt ti ếp xúc c ủa v ỏ và sườn. 7.7.2.4 Vỏ tr ụ kín ch ịu tác dụng đồng th ời c ủa các t ải tr ọng nêu ở 7.7.2.1 và 7.7.2.3 được ki ểm tra ổn định theo công th ức: σ 1 + σ 2 ≤ γ c (80) σ cr 1 σ cr 2 trong đó: σcr1 được tính theo 7.7.2.1; σcr2 được tính theo 7.7.2.3. o 7.7.2.5 Vỏ nón tròn xoay, có góc ngiêng β ≤ 60 , ch ịu l ực nén d ọc tr ục N (Hình 17), được ki ểm tra v ề ổn định theo công th ức: ≤ N γcNcr (81) trong đó: Ncr là lực nén t ới h ạn, tính theo công th ức: 2 Ncr = 6,28 rmtσcr1 cos β (82) với: t là chi ều dày của v ỏ; σcr1 là ứng su ất t ới h ạn, tính theo 7.7.2.1 nh ưng thay bán kính r bằng bán kính rm: + 9,0 r2 1,0 r1 rm = (83) cos β N r1 t h β r2 N Hình 17 – Sơ đồ v ỏ nón tr òn xoay ch ịu l ực nén d ọc tr ục 61
61. TCVN 5575:2012 7.7.2.6 Vỏ nón tròn xoay, ch ịu áp l ực phân b ố đều t ừ phía ngoài p vuông góc v ới m ặt v ỏ, được ki ểm tra v ề ổn định theo công th ức: σ2 ≤ γcσcr2 (84) trong đó: σ2 = pr m/t là ứng su ất tính toán trong v ỏ; σcr2 là ứng su ất t ới h ạn, tính theo công th ức: 55 3 / 2 σcr2 = 0, E(r m/h)(t/r m) (85) Với: h là chi ều cao c ủa v ỏ nón (kho ảng cách gi ữa hai đáy); rm là bán kính, tính theo công th ức (83). 7.7.2.7 Vỏ nón tròn xoay, ch ịu tác dụng đồng th ời c ủa các tải tr ọng nêu ở điều 7.7.2.5 và 7.7.2.6 được ki ểm tra v ề ổn định theo công th ức: N + σ 2 ≤ γ c (86) Ncr σ cr 2 trong đó các giá tr ị của Ncr và σcr2 được tính theo các công th ức (82) và (85). 7.7.2.8 Vỏ cầu (ho ặc ch ỏm c ầu) có tỉ số r / t ≤ 750, ch ịu áp l ực phân b ố đều t ừ phía ngoài vuông góc v ới mặt v ỏ được ki ểm tra ổn định theo công th ức: σ ≤ γcσcr (87) trong đó: σ = pr/ 2t là ứng su ất tính toán; σcr = 0,1 Et / r là ứng su ất t ới hạn, l ấy không l ớn h ơn f ; r là bán kính trung bình c ủa v ỏ. 7.7.2.9 Các yêu c ầu b ổ sung khi tính toán giàn thép ống tham kh ảo Ph ụ lục G 8 Tính toán liên k ết 8.1 Liên k ết hàn 8.1.1 Hàn đối đầu 8.1.1.1 Liên k ết hàn đối đầu ch ịu kéo ho ặc nén đúng tâm với l ực d ọc N được tính theo công th ức: 62