Từ khoá: Số Hiệu, Tiêu đề hoặc Nội dung ngắn gọn của Văn Bản...

Quyết định 17/2005/QĐ-BXD về TCXDVN 338 : 2005 "Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế" do Bộ trưởng Bộ Xây dựng ban hành

Số hiệu: 17/2005/QĐ-BXD Loại văn bản: Quyết định
Nơi ban hành: Bộ Xây dựng Người ký: Nguyễn Văn Liên
Ngày ban hành: 31/05/2005 Ngày hiệu lực: Đã biết
Ngày công báo: Đã biết Số công báo: Đã biết
Tình trạng: Đã biết

BỘ XÂY DỰNG
******

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
*********

Số: 17/2005/QĐ-BXD

Hà nội, ngày 31 tháng 5 năm 2005

 

QUYẾT ĐỊNH

CỦA BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG VỀ VIỆC BAN HÀNH  TCXDVN 338 : 2005 "KẾT CẤU THÉP  - TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ"

BỘ TRƯỞNG BỘ XÂY DỰNG

Căn cứ  Nghị định số 36 / 2003 / NĐ-CP ngày 4 / 4 / 2003 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Xây dựng;
Xét đề  nghị  của  Vụ trưởng Vụ Khoa học Công nghệ,

QUYẾT ĐỊNH

Điều 1. Ban hành  kèm theo quyết định này 01 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam :

TCXDVN 338 : 2005  "Kết cấu thép  - Tiêu chuẩn thiết kế".

Điều 2. Quyết định này có hiệu lực sau 15 ngày, kể từ ngày đăng công báo

Điều 3. Các Ông Chánh văn phòng Bộ, Vụ trưởng Vụ Khoa học  Công nghệ và Thủ trưởng các đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hành Quyết  định này ./.

Nơi nhận:
- Như điều 3
- VP Chính Phủ
- Công báo             
- Bộ Tư pháp
- Vụ Pháp chế
- Lưu VP&Vụ KHCN

K/T BỘ TRƯỞNG
THỨ TRƯỞNG




Nguyễn Văn Liên


TCXDVN      TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM

TCXDVN 338 : 2005

KẾT CẤU THÉP

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Steel structures – Design standard

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HÀ NỘI - 2005

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LỜI NÓI ĐẦU

TCXDVN 338 : 2005 thay thế cho TCVN 5575 : 1991.

TCXDVN 338 : 2005 “Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế” được Bộ Xây Dựng ban hành theo quyết định số ……. …/2005/QĐ - BXD ngày … . tháng .… năm 2005.

 



TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM                                  TCXDVN 338 : 2005

KẾT CẤU THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ

Steel structures – Design standard

 

1        NGUYÊN TẮC CHUNG

1.1               Các quy định chung

1.1.1              Tiêu chuẩn này dùng để thiết kế kết cấu thép các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp. Tiêu chuẩn này không dùng để thiết kế các công trình giao thông, thủy lợi như các loại cầu, công trình trên đường, cửa van, đường ống, v.v...

Khi thiết kế kết cấu thép của một số loại công trình chuyên dụng như kết cấu lò cao, công trình thủy công, công trình ngoài biển hoặc kết cấu thép có tính chất đặc biệt như kết cấu thành mỏng, kết cấu thép tạo hình nguội, kết cấu ứng lực trước, kết cấu không gian, v.v..., cần theo những yêu cầu riêng quy định trong các tiêu chuẩn chuyên ngành.

1.1.2              Kết cấu thép phải được thiết kế đạt yêu cầu chung quy định trong Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam là đảm bảo an toàn chịu lực và đảm bảo khả năng sử dụng bình thường trong suốt thời hạn sử dụng công trình.

1.1.3              Khi thiết kế kết cấu thép còn cần tuân thủ các tiêu chuẩn tương ứng về phòng chống cháy, về bảo vệ chống ăn mòn. Không được tăng bề dày của thép với mục đích bảo vệ chống ăn mòn hoặc nâng cao khả năng chống cháy của kết cấu.

1.1.4              Khi thiết kế kết cấu thép cần phải:

                                Tiết kiệm vật liệu thép;

                                Ưu tiên sử dụng các loại thép do Việt Nam sản xuất;

                                Lựa chọn sơ đồ kết cấu hợp lí, tiết diện cấu kiện hợp lí về mặt kinh tế - kĩ thuật;

                                Ưu tiên sử dụng công nghệ chế tạo tiên tiến như hàn tự động, hàn bán tự động, bu lông cường độ cao;

                                Chú ý việc công nghiệp hóa cao quá trình sản xuất và dựng lắp, sử dụng những liên kết dựng lắp liên tiếp như liên kết mặt bích, liên kết bulông cường độ cao; cũng có thể dùng liên kết hàn để dựng lắp nếu có căn cứ hợp lí;

                               

3

 
Kết cấu phải có cấu tạo để dễ quan sát, làm sạch bụi, sơn, tránh tụ nước. Tiết diện hình ống phải được bịt kín hai đầu.

1.2               Các yêu cầu đối với thiết kế

1.2.1              Kết cấu thép phải được tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, kể cả tải trọng theo thời gian và mọi yếu tố tác động khác. Việc xác định nội lực có thể thực hiện theo phương pháp phân tích đàn hồi hoặc phân tích dẻo.

Trong phương pháp đàn hồi, các cấu kiện thép được giả thiết là luôn đàn hồi dưới tác dụng của tải trọng tính toán, sơ đồ kết cấu là sơ đồ ban đầu không biến dạng.

Trong phương pháp phân tích dẻo, cho phép kể đến biến dạng không đàn hồi của thép trong một bộ phận hay toàn bộ kết cấu, nếu thoả mãn các điều kiện sau:

                                giới hạn chảy của thép không được lớn quá 450 N/mm2, có vùng chảy dẻo rõ rệt;

                                kết cấu chỉ chịu tải trọng tác dụng tĩnh (không có tải trọng động lực hoặc va chạm hoặc tải trọng lặp gây mỏi);

                                cấu kiện sử dụng thép cán nóng, có tiết diện đối xứng.

1.2.2              Các cấu kiện thép hình phải được chọn theo tiết diện nhỏ nhất thoả mãn các yêu cầu của Tiêu chuẩn này. Tiết diện của cấu kiện tổ hợp được thiết lập theo tính toán sao cho ứng suất không lớn hơn 95% cường độ tính toán của vật liệu.

1.2.3              Trong các bản vẽ thiết kế kết cấu thép và văn bản đặt hàng vật liệu thép, phải ghi rõ mác và tiêu chuẩn tương ứng của thép làm kết cấu và thép làm liên kết, yêu cầu phải đảm bảo về tính năng cơ học hay về thành phần hoá học hoặc cả hai, cũng như những yêu cầu riêng đối với vật liệu được quy định trong các tiêu chuẩn kĩ thuật Nhà nước hoặc của nước ngoài.

1.3               Các đơn vị đo và kí hiệu chính dùng trong tiêu chuẩn

1.3.1              Tiêu chuẩn này sử dụng đơn vị đo theo hệ SI, cụ thể là:

Đơn vị dài: mm; đơn vị lực: N; đơn vị ứng suất: N/mm2 (MPa); đơn vị khối lượng: kg.

1.3.2              Tiêu chuẩn này sử dụng các kí hiệu chính như sau:

                        a) Các đặc trưng hình học

                A                  diện tích tiết diện nguyên

                An                             diện tích tiết diện thực

                Af                              diện tích tiết diện cánh

                Aw                             diện tích tiết diện bản bụng

Abn                                diện tích tiết diện thực của bulông

                Ad                             diện tích tiết diện thanh xiên

                b                   chiều rộng

                bf                              chiều rộng cánh

                bo                  chiều rộng phần nhô ra của cánh

                bs                  chiều rộng của sườn ngang

                h                               chiều cao của tiết diện                                        

                hw                 chiều cao của bản bụng

                hf                  chiều cao của đường hàn góc                            

                hfk                 khoảng cách giữa trục của các cánh dầm

                i                    bán kính quán tính của tiết diện

                ix, iy               bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục tương ứng x-x, y-y         

                imin                 bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện

                If                                      mômen quán tính của tiết diện nhánh

                Im, Id              mômen quán tính của thanh cánh và thanh xiên của giàn

                Ib                   mômen quán tính tiết diện bản giằng

                Is, Isl              mômen quán tính tiết diện sườn ngang và dọc

                It                   mômen quán tính xoắn

                Itr                  mômen quán tính xoắn của ray, dầm

                Ix, Iy               các mômen quán tính của tiết diện nguyên đối với các trục tương ứng x-x và y-y

                Inx, Iny             các mômen quán tính của tiết diện thực đối với các trục tương ứng x-x và y-y

                L                   chiều cao của thanh đứng, cột hoặc chiều dài nhịp dầm

                l                    chiều dài nhịp

                ld                   chiều dài của thanh xiên

                lm                   chiều dài khoang các thanh cánh của giàn hoặc cột rỗng

                lo                   chiều dài tính toán của cấu kiên chịu nén

                lx, ly   chiều dài tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với các trục tương ứng x-x, y-y         

                lw                  chiều dài tính toán của đường hàn

                S                  mômen tĩnh

                s                   bước lỗ bulông

                t                    chiều dày

                tf , tw              chiều dày của bản cánh và bản bụng

                u                               khoảng cách đường lỗ bu lông

                Wnmin              môđun chống uốn (mômen kháng) nhỏ nhất của tiết diện thực đối với trục tính toán

Wx , Wy                         môđun chống uốn (mômen kháng) của tiết diện nguyên đối với trục tương ứng x-x, y-y

           Wnx,min , Wny,min môđun chống uốn (mômen kháng) nhỏ nhất của tiết diện thực đối với các trục tương ứng x-x, y-y

b) Ngoại lực và nội lực

                F, P              ngoại lực tập trung

                M                  mômen uốn

                Mx , My           mômen uốn đối với các trục tương ứng x-x, y-y

                Mt                                         mômen xoắn cục bộ

                N                              lực dọc

                Nd                             nội lực phụ

                NM                 lực dọc trong nhánh do mômen gây ra

                p                   áp lực tính toán

                V                  lực cắt

                Vf                  lực cắt qui ước tác dụng trong một mặt phẳng thanh (bản) giằng

                Vs                 lực cắt qui ước tác dụng trong thanh (bản) giằng của một nhánh

              c) Cường độ và ứng suất

                E                              môđun đàn hồi

                fy                   cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép      

                fu                   cường độ tiêu chuẩn của  thép theo sức bền kéo đứt

                f                    cường độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy

                ft                   cường độ tính toán của thép theo sức bền kéo đứt

                fv                   cường độ tính toán chịu cắt của thép

                fc       cường độ tính toán của thép khi ép mặt theo mặt phẳng tì đầu (có gia công phẳng)

                fcc                  cường độ tính toán ép mặt cục bộ trong các khớp trụ (mặt cong) khi tiếp xúc chặt

                fth                cường độ tính toán chịu kéo của sợi thép cường độ cao

                fub                                   cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của bulông

                ftb                  cường độ tính toán chịu kéo của bulông

                fvb                  cường độ tính toán chịu cắt của bulông

                fcb                 cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông         

                fba                  cường độ tính toán chịu kéo của bulông neo

                fhb                                                           cường độ tính toán chịu kéo của bulông cường độ cao

                fcd                  cường độ tính toán chịu ép mặt theo đường kính con lăn

                fw                  cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới hạn chảy

                fwu          cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo sức bền kéo đứt

                fw v                 cường độ tính toán của mối hàn đối đầu chịu cắt

                fwf                  cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim loại mối hàn              

                fws                 cường độ tính toán của đường hàn góc (chịu cắt qui ước) theo kim loại ở biên nóng chảy

                fwun                cường độ tiêu chuẩn của kim loại đường hàn theo sức bền kéo đứt

                G                  môđun trượt

                s                   ứng suất pháp

                sc                  ứng suất pháp cục bộ

                sx, sy             các ứng suất pháp song song với các trục tương ứng x-x, y-y

                scr ,sc,cr           các ứng suất pháp tới hạn và ứng suất cục bộ tới hạn

                t                   ứng suất tiếp

                tcr                  ứng suất tiếp tới hạn.

                d) Kí hiệu các thông số

                 c1, cx, cy       các hệ số dùng để kiểm tra bền của dầm chịu uốn trong một mặt phẳng chính hoặc trong hai mặt phẳng chính khi có kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo

                 e                  độ lệch tâm của lực 

                 m                 độ lệch tâm tương đối

                 me                độ lệch tâm tương đối tính đổi

                 n, p, m          các thông số để xác định chiều dài tính toán của cột

                 na                 số lượng bulông trên một nửa liên kết

                 nc                 số mũ

                 nQ                chu kỳ tải trọng

                 nv                 số lượng các mặt cắt tính toán;

                 bf , bs            các hệ số để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở biên nóng chảy của thép cơ bản 

                 gc                 hệ số điều kiện làm việc của kết cấu

                 gb                 hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulông

                 gM                 hệ số độ tin cậy về cường độ

                 gQ                 hệ số độ tin cậy về tải trọng

                 gu                 hệ số độ tin cậy trong các tính toán theo sức bền tức thời

h               hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện

                 l                  độ mảnh của cấu kiện (l = lo /i )             

                                 độ mảnh qui ước ()

                 lo                 độ mảnh tương đương của thanh tiết diện rỗng

                                độ mảnh tương đương qui ước của thanh tiết diện rỗng ()

                               độ mảnh qui ước của bản bụng ()

                 lx , ly            độ mảnh tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với các trục tương ứng x-x, y-y

                 m                  hệ số chiều dài tính toán của cột

                 j                  hệ số uốn dọc

                 jb                 hệ số giảm cường độ tính toán khi mất ổn định dạng uốn xoắn

                 je                 hệ số giảm cường độ tính toán khi nén lệch tâm, nén uốn

                 y                 hệ số để xác định hệ số jb  khi tính toán ổn định của dầm (Phụ lục E)

 

2        TIÊU CHUẨN TRÍCH DẪN

Trong tiêu chuẩn này được sử dụng đồng thời và có trích dẫn các tiêu chuẩn sau :

- TCVN 2737 : 1995. Tải trọng và tác động. Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 1765 : 1975. Thép các bon kết cấu thông thường. Mác thép và yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 1766 : 1975. Thép các bon kết cấu chất lượng tốt. Mác thép và yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 5709 : 1993. Thép các bon cán nóng dùng trong xây dựng. Yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 6522 : 1999. Thép tấm kết cấu cán nóng;

- TCVN 3104 : 1979. Thép kết cấu hợp kim thấp. Mác, yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 3223 : 1994. Que hàn điện dùng cho thép các bon và thép hợp kim thấp;

- TCVN 3909 : 1994. Que hàn điện dùng cho thép các bon và hợp kim thấp. Phương pháp thử;

- TCVN 1961 : 1975. Mối hàn hồ quang điện bằng tay;

- TCVN 5400 : 1991. Mối hàn. Yêu cầu chung về lấy mẫu để thử cơ tính;

- TCVN 5401 : 1991. Mối hàn. Phương pháp thử uốn;

- TCVN 5402 : 1991. Mối hàn. Phương pháp thử uốn va đập;

- TCVN 5403 : 1991. Mối hàn. Phương pháp thử kéo;

- TCVN 1916 : 1995. Bu lông, vít, vít cấy và đai ốc. Yêu cầu kỹ thuật;

- TCVN 4169 : 1985. Kim loại. Phương pháp thử mỏi nhiều chu trình và ít chu trình;

- TCVN 197 :1985. Kim loại. Phương pháp thử kéo;

- TCVN 198 :1985. Kim loại. Phương pháp thử uốn;

- TCVN  312 :1984. Kim loại. Phương pháp thử uốn va đập ở nhiệt độ thường;

- TCVN  313 :1985. Kim loại. Phương pháp thử xoắn;

- Quy chuẩn xây dựng Việt nam – 1997.

3        CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP

3.1               Nguyên tắc thiết kế

3.1.1              Tiêu chuẩn này sử dụng phương pháp tính toán kết cấu thép theo trạng thái giới hạn. Kết cấu được thiết kế sao cho không vượt quá trạng thái giới hạn của nó.

3.1.2              Trạng thái giới hạn là trạng thái mà khi vượt quá thì kết cấu không còn thoả mãn các yêu cầu sử dụng hoặc khi dựng lắp được đề ra đối với nó khi thiết kế. Các trạng thái giới hạn gồm:

                                Các trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực là các trạng thái mà kết cấu không còn đủ khả năng chịu lực, sẽ bị phá hoại, sụp đổ hoặc hư hỏng làm nguy hại đến sự an toàn của con người, của công trình. Đó là các trường hợp: kết cấu không đủ độ bền (phá hoại bền), hoặc kết cấu bị mất ổn định, hoặc kết cấu bị phá hoại dòn, hoặc vật liệu kết cấu bị chảy.

                                Các trạng thái giới hạn về sử dụng là các trạng thái mà kết cấu không còn sử dụng bình thường được nữa do bị biến dạng quá lớn hoặc do hư hỏng cục bộ. Các trạng thái giới hạn này gồm: trạng thái giới hạn về độ võng và biến dạng làm ảnh hưởng đến việc sử dụng bình thường của thiết bị máy móc, của con người hoặc làm hỏng sự hoàn thiện của kết cấu, do đó hạn chế việc sử dụng công trình; sự rung động quá mức; sự han gỉ quá mức.

3.1.3          Khi tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn phải dùng các hệ số độ tin cậy sau:

                                Hệ số độ tin cậy về cường độ gM (xem điều 4.1.4 4.2.2);

                                Hệ số độ tin cậy về tải trọng gQ ( xem điều 3.2.2);

                                Hệ số điều kiện làm việc gC (xem điều 3.4.1 3.4.2);

Cường độ tính toán của vật liệu là cường độ tiêu chuẩn nhân với hệ số gC và chia cho hệ số gM; tải trọng tính toán là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số gQ .

3.2               Tải trọng

3.2.1              Tải trọng dùng trong thiết kế kết cấu thép được lấy theo TCVN 2737 : 1995 hoặc tiêu chuẩn thay thế tiêu chuẩn trên (nếu có).

3.2.2              Khi tính kết cấu theo các giới hạn về khả năng chịu lực thì dùng tải trọng tính toán là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số độ tin cậy về tải trọng gQ (còn gọi là hệ số tăng tải hoặc hệ số an toàn về tải trọng). Khi tính kết cấu theo các trạng thái giới hạn về sử dụng và tính toán về mỏi thì dùng trị số của tải trọng tiêu chuẩn.

3.2.3              Các trường hợp tải trọng đều được xét riêng rẽ và được tổ hợp để có tác dụng bất lợi nhất đối với kết cấu. Giá trị của tải trọng, các loại tổ hợp tải trọng, các hệ số tổ hợp, các hệ số độ tin cậy về tải trọng được lấy theo các điều của TCVN 2737 : 1995.

3.2.4              Với kết cấu trực tiếp chịu tải trọng động, khi tính toán về cường độ và ổn định thì trị số tính toán của tải trọng phải nhân với hệ số động lực. Khi tính toán về mỏi và biến dạng thì không nhân với hệ số này. Hệ số động lực được xác định bằng lý thuyết tính toán kết cấu hoặc cho trong các Qui phạm riêng đối với loại kết cấu tương ứng.

3.2.5              Khi thiết kế cho giai đoạn sử dụng và dựng lắp kết cấu, nếu cần xét đến sự thay đổi nhiệt độ, có thể  giả thiết sự thay đổi nhiệt độ ở các vùng phía Bắc là từ 5°C đến 40°C, ở các vùng phía Nam là từ 10°C đến 40°C. Sự phân chia hai vùng Bắc và Nam dựa theo Qui chuẩn Xây dựng Việt Nam, tập III, phụ lục 2. Tuy nhiên, phạm vi biến động nhiệt độ có thể dựa theo số liệu khí hậu cụ thể của địa điểm xây dựng để xác định chính xác hơn.

3.3               Biến dạng cho phép của kết cấu

3.3.1              Biến dạng của kết cấu thép được xác định theo tải trọng tiêu chuẩn, không kể đến hệ số động lực và không xét sự giảm yếu tiết diện do các lỗ liên kết.

3.3.2              Độ võng của cấu kiện chịu uốn không được vượt quá trị số cho phép trong bảng 1.

3.3.3              Chuyển vị ngang ở mức mép mái của nhà công nghiệp kiểu khung một tầng, không cầu trục, gây bởi tải trọng gió tiêu chuẩn được giới hạn như sau :

– Khi tường bằng tấm tôn kim loại : H/100;

– Khi tường là tấm vật liệu nhẹ khác : H/150;

– Khi tường bằng gạch hoặc bê tông : H/240;

   với H là chiều cao cột.

Nếu có những giải pháp cấu tạo để đảm bảo sự biến dạng dễ dàng của liên kết tường thì các chuyển vị giới hạn trên có thể tăng lên tương ứng.

3.3.4              Chuyển vị ngang của đỉnh khung nhà một tầng (không thuộc loại nhà ở điều 3.3.3) không được vượt quá 1/300 chiều cao khung. Chuyển vị ngang của đỉnh khung nhà nhiều tầng không được vượt quá 1/500 của tổng chiều cao khung. Chuyển vị tương đối tại mỗi tầng của nhà nhiều tầng không được vượt quá 1/300 chiều cao mỗi tầng.

3.3.5              Đối với cột nhà xưởng có cầu trục chế độ làm việc nặng và cột của cầu tải ngoài trời có cầu trục chế độ làm việc vừa và nặng thì chuyển vị gây bởi tải trọng nằm ngang của một cầu trục lớn nhất tại mức đỉnh dầm cầu trục không được vượt quá trị số cho phép ghi trong bảng 2.
Bảng 1 – Độ võng cho phép của cấu kiện chịu uốn

Loại cấu kiện

Độ võng cho phép

Dầm của sàn nhà và mái:

1. Dầm chính

2. Dầm của trần có trát vữa, chỉ tính võng cho tải trọng tạm thời

3. Các dầm khác, ngoài trường hợp 1 và 2

4. Tấm bản sàn

 

L /400

L /350

L /250

L /150

Dầm có đường ray:

1. Dầm đỡ sàn công tác có đường ray nặng 35 kg/m và lớn hơn

2. Như trên, khi đường ray nặng 25 kg/m và nhỏ hơn

 

L /600

L /400

Xà gồ:

1. Mái lợp ngói không đắp vữa, mái tấm tôn nhỏ

2. Mái lợp ngói có đắp vữa, mái tôn múi và các mái khác

 

L /150

L /200

Dầm hoặc giàn đỡ cầu trục:

1. Cầu trục chế độ làm việc nhẹ, cầu trục tay, palăng

2. Cầu trục chế độ làm việc vừa

3. Cầu trục chế độ làm việc nặng và rất nặng

 

L /400

L /500

L /600

Sườn tường:

1. Dầm đỡ tường xây

2. Dầm đỡ tường nhẹ (tôn, fibrô ximăng), dầm đỡ cửa kính

3. Cột tường

 

L /300

L /200

L /400

GHI CHÚ: L là nhịp của cấu kiện chịu uốn. Đối với dầm công xôn thì L lấy bằng 2 lần độ vươn của dầm.

Bảng 2 – Chuyển vị cho phép của cột đỡ cầu trục

Chuyển vị

Tính theo kết cấu phẳng

Tính theo kết cấu không gian

1. Chuyển vị theo phương ngang nhà của cột nhà xưởng

HT / 1250

HT / 2000

2. Chuyển vị theo phương ngang nhà của cột cầu tải ngoài trời

HT / 2500

3. Chuyển vị theo phương dọc nhà của cột trong và ngoài nhà

HT / 4000

GHI CHÚ: 1. HT là độ cao từ mặt đáy chân cột đến mặt đỉnh dầm cầu trục hay giàn cầu trục.

2. Khi tính chuyển vị theo phương dọc nhà của cột trong nhà hay ngoài trời, có thể giả định là tải trọng theo phương dọc nhà của cầu trục sẽ phân phối cho tất cả các hệ giằng và hệ khung dọc giữa các cột trong phạm vi khối nhiệt độ.

3. Trong các nhà xưởng có cầu trục ngoạm và cầu trục cào san vật liệu, trị số chuyển vị cho  phép của cột nhà tương ứng phải giảm đi 10%.

3.4               Hệ số điều kiện làm việc gc

3.4.1              Khi tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của các kết cấu thuộc những trường hợp nêu trong bảng 3, cường độ tính toán của thép cho trong bảng 5, 6 và của liên kết cho trong bảng 7, 8, 10, 11, 12, B.5 (Phụ lục B) phải được nhân với hệ số điều kiện làm việc gc. Mọi trường hợp khác không nêu trong bảng này và không được quy định trong các điều tương ứng thì đều lấy gc = 1.

3.4.2              Giá trị của hệ số điều kiện làm việc gc được cho trong bảng 3.

Bảng 3 - Giá trị của hệ số điều kiện làm việc gC

Loại cấu kiện

gC

1. Dầm đặc và thanh chịu nén trong giàn của các sàn những phòng lớn ở các công trình như nhà hát, rạp chiếu bóng, câu lạc bộ, khán đài, các gian nhà hàng, kho sách, kho lưu trữ, v.v... khi trọng lượng sàn lớn hơn hoặc bằng tải trọng tạm thời

0,9

 

2. Cột của các công trình công cộng, cột đỡ tháp nước

0,95

3. Các thanh chịu nén chính của hệ thanh bụng dàn liên kết hàn ở mái và sàn nhà (trừ thanh tại gối tựa) có tiết diện chữ T tổ hợp từ thép góc (ví dụ: vì kèo và các dàn, v.v... ), khi độ mảnh l lớn hơn hoặc bằng 60

0,8

 

4. Dầm đặc khi tính toán về ổn định tổng thể khi jb < 1,0

0,95

5. Thanh căng, thanh kéo, thanh néo, thanh treo được làm từ thép cán

0,9

6. Các thanh của kết cấu hệ thanh ở mái và sàn :

a. Thanh chịu nén (trừ loại tiết diện ống kín) khi tính về ổn định

b. Thanh chịu kéo trong kết cấu hàn

 

0,95

0,95

7. Các thanh bụng chịu nén của kết cấu không gian rỗng gồm các thép góc đơn đều cạnh hoặc không đều cạnh (được liên kết theo cánh lớn):

a. Khi liên kết trực tiếp với thanh cánh trên theo một cạnh bằng đường hàn hoặc bằng hai bulông trở lên, dọc 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 kết trực tiếp với thanh cánh trên theo một cạnh bằng một bulông (ngoài mục 7 của bảng này) hoặc khi liên kết qua bản mã bằng liên kết bất kỳ

0,75

8. Các thanh chịu nén là thép góc đơn được liên kết theo một cạnh (đối với thép góc không đều cạnh chỉ liên kết cạnh ngắn), trừ các trường hợp đã nêu ở mục 7 của bảng này, và các giàn phẳng chỉ gồm thép góc đơn

0,75

9. Các loại bể chứa chất lỏng

0,8

GHI CHÚ: 1. Các hệ số điều kiện làm việc gC < 1 không được lấy đồng thời.

2. Các hệ số điều kiện làm việc gC trong các mục 3, 4, 6a, 7 và 8 cũng như các mục 5 và 6b (trừ liên kết hàn đối đầu) sẽ không được xét đến khi tính toán liên kết của các cấu kiện đó.

4        VẬT LIỆU CỦA KẾT CẤU VÀ LIÊN KẾT

4.1               Vật liệu thép dùng trong kết cấu

4.1.1              Vật liệu thép dùng trong kết cấu phải được lựa chọn thích hợp tùy theo tính chất quan trọng của công trình, điều kiện làm việc của kết cấu, đặc trưng của tải trọng và phương pháp liên kết, v.v…

Thép dùng làm kết cấu chịu lực cần chọn loại thép lò Mactanh hoặc lò quay thổi ôxy, rót sôi hoặc nửa tĩnh và tĩnh, có mác tương đương với các mác thép CCT34, CCT38 (hay CCT38Mn), CCT42, theo TCVN 1765 : 1975 và các mác tương ứng của TCVN 5709 : 1993, các mác thép hợp kim thấp theo TCVN 3104 : 1979. Thép phải được đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn nêu trên về tính năng cơ học và cả về thành phần hoá học.

4.1.2              Không dùng thép sôi cho các kết cấu hàn làm việc trong điều kiện nặng hoặc trực tiếp chịu tải trọng động lực như dầm cầu trục chế độ nặng, dầm sàn đặt máy, kết cấu hành lang băng tải, cột vượt của đường dây tải điện cao trên 60 mét, v.v…

4.1.3              Cường độ tính toán của vật liệu thép cán và thép ống đối với các trạng thái ứng suất khác nhau được tính theo các công thức của bảng 4. Trong bảng này, fyfu là ứng suất chảy và ứng suất bền kéo đứt của thép, được đảm bảo bởi tiêu chuẩn sản xuất thép và được lấy là cường độ tiêu chuẩn của thép; gM là hệ số độ tin cậy về vật liệu, lấy bằng 1,05 cho mọi mác thép.

4.1.4              Cường độ tiêu chuẩn fy , fu và cường độ tính toán f của thép cácbon và thép hợp kim thấp cho trong bảng 5 và bảng 6 (với các giá trị lấy tròn tới 5 N/mm2).

Đối với các loại thép không nêu tên trong Tiêu chuẩn này và các loại thép của nước ngoài được phép sử dụng theo bảng 4, lấy fy là ứng suất chảy nhỏ nhất và fu là ứng suất kéo đứt nhỏ nhất được đảm bảo của thép. gM là hệ số độ tin cậy về vật liệu, lấy bằng 1,1 cho mọi mác thép.

Với các loại vật liệu kim loại khác như dây cáp, khối gang đúc, v.v... phải sử dụng các tiêu chuẩn riêng tương ứng.

Bảng 4 – Cường độ tính toán của thép cán và thép ống

Trạng thái làm việc

Ký hiệu

Cường độ tính toán

Kéo, nén, uốn

f

f = f/gM

Trượt

fv

fv = 0,58 f/gM

Ép mặt lên đầu mút (khi tì sát)

fc

fc = fu /gM

Ép mặt trong khớp trụ khi tiếp xúc chặt

fcc

fcc = 0,5 fu /gM

Ép mặt theo đường kính của con lăn

fcd

fcd  = 0,025 fu /gM

Bảng 5 – Cường độ tiêu chuẩn fy , fu và cường độ tính toán f của thép các bon
(TCVN 5709 : 1993)

 Đơn vị tính : N/mm2

Mác thép

Cường độ tiêu chuẩn fy và cường độ tính toán f của thép
với độ dày t (mm)

Cường độ kéo đứt

tiêu chuẩn fu  

 không phụ thuộc bề dày

t (mm)

t £ 20

20 < t £ 40

40 < t £ 100

 fy

 f

 fy

 f

fy

f

CCT34

CCT38

CCT42

220

240

260

210

230

245

210

230

250

200

220

240

200

220

240

190

210

230

340

380

420

Bảng 6 - Cường độ tiêu chuẩn fy , fu và cường độ tính toán f của thép hợp kim thấp

 Đơn vị tính : N/mm2  

Mác thép

Độ dày, mm

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

GHI CHÚ:  * Hệ số gM đối với trường hợp này là 1,1; bề dày tối đa là 40 mm.

4.2               Vật liệu thép dùng trong liên kết

4.2.1              Kim loại hàn dùng cho kết cấu thép phải phù hợp với các yêu cầu sau :

1. Que hàn khi hàn tay lấy theo TCVN 3223 : 1994. Kim loại que hàn phải có cường độ kéo đứt tức thời không nhỏ hơn trị số tương ứng của thép được hàn.

2. Dây hàn và thuốc hàn dùng trong hàn tự động và bán tự động phải phù hợp với mác thép được hàn. Trong mọi trường hợp, cường độ của mối hàn không được thấp hơn cường độ của que hàn tương ứng.

4.2.2              Cường độ tính toán của mối hàn trong các dạng liên kết và trạng thái làm việc khác nhau được tính theo các công thức trong bảng 7.

Trong liên kết đối đầu hai loại thép khác nhau thì dùng trị số cường độ tiêu chuẩn nhỏ hơn.

Cường độ tính toán của mối hàn góc của một số loại que hàn cho trong bảng 8.

Bảng 7 – Cường độ tính toán của mối hàn

Dạng liên kết

Trạng thái làm việc

Ký hiệu

Cường độ tính toán

Hàn đối đầu

Nén, kéo và uốn khi kiểm tra chất lượng đường hàn bằng các phương pháp vật lý

Theo giới hạn chảy

fw

fw = f

Theo sức bền kéo đứt

fwu

fwu = ft

Kéo và uốn

fw

fw = 0,85 f

Trượt

fwv

fwv = fv

Hàn góc

Cắt (qui ước)

Theo kim loại mối hàn

fwf

fwf =0,55 fwun  / gM

Theo kim loại ở biên nóng chảy

fws

fws = 0,45 fu

GHI CHÚ: 1.  ffv là cường độ tính toán chịu kéo và cắt của thép được hàn; fufwun là ứng suất kéo đứt tức thời theo tiêu chuẩn sản phẩm (cường độ kéo đứt tiêu chuẩn) của thép được hàn và của kim loại hàn.

              2. Hệ số độ tin cậy về cường độ của mối hàn gM lấy bằng 1,25 khi fwun £ 490 N/mm2 và bằng 1,35 khi fwu n  590 N/mm2.

Bảng 8 – Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun và cường độ tính toán fw f
của kim loại hàn trong mối hàn góc

Đơn vị tính : N/mm2                                                                                   

Loại que hàn
theo TCVN 3223 : 1994

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun

Cường độ tính toán
fwf

N42, N42 – 6B

410

180

N46, N46 – 6B

450

200

N50, N50 – 6B

490

215

 

4.2.3              Bu lông phổ thông dùng cho kết cấu thép phải phù hợp với các yêu cầu của TCVN 1916 : 1995. Cấp độ bền của bulông chịu lực phải từ 4.6 trở lên. Bulông cường độ cao phải tuân theo các quy định riêng tương ứng. Cường độ tính toán của liên kết một bulông được xác định theo các công thức ở bảng 9.

Trị số cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông theo cấp độ bền của bulông cho trong bảng 10. Cường độ tính toán chịu ép mặt của thép trong liên kết bulông cho trong bảng 11.

Bảng 9 – Cường độ tính toán của liên kết một bulông

 

Trạng thái
làm việc

 

Ký hiệu

Cường độ chịu cắt và kéo của bulông
ứng với cấp độ bền

Cường độ chịu ép mặt của cấu kiện thép có giới hạn chảy dưới
440 N/mm2

4.6; 5.6; 6.6

4.8; 5.8

8.8; 10.9

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 mặt :

a.       Bulông tinh

 

 

 

fcb

 

 

 

 

 

 

b.    Bulông thô và bulông thường

 

 

 

 

 

 

Bảng 10 – Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông

Đơn vị tính: N/mm2

Trạng thái làm việc

Ký hiệu

Cấp độ bền

4.6

4.8

5.6

5.8

6.6

8.8

10.9

Cắt

fvb

150

160

190

200

230

320

400

Kéo

ftb

170

160

210

200

250

400

500

 


Bảng 11 – Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông fcb

Đơn vị tính: N/mm2

Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kết

Giá trị fcb

Bulông tinh

Bulông thô và thường

340

380

400

420

440

450

480

500

520

540

435

515

560

600

650

675

745

795

850

905

395

465

505

540

585

605

670

710

760

805

4.2.4              Cường độ tính toán chịu kéo của bulông neo fba được xác định theo công thức fba = 0,4 fub.

Trị số cường độ tính toán chịu kéo của bulông neo cho trong bảng 12.

Bảng 12 – Cường độ tính toán chịu kéo của bulông neo

Đơn vị tính : N/mm2

Đường kính bulông, mm

Làm từ thép mác

CT38

16MnSi

09Mn2Si

1232

3360

6180

  81140

150

150

150

150

192

190

185

185

190

185

180

165

4.2.5              Cường độ tính toán chịu kéo của bulông cường độ cao trong liên kết truyền lực bằng ma sát được xác định theo công thức fhb = 0,7fub . Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fub của thép làm bulông cường độ cao cho trong bảng B.5, phụ lục B.

4.2.6              Cường độ tính toán chịu kéo của sợi thép cường độ cao được xác định theo công thức           fth = 0,63 fu .

5         TÍNH TOÁN CÁC CẤU KIỆN

5.1               Cấu kiện chịu kéo đúng tâm

5.1.1              Cấu kiện chịu kéo đúng tâm tính toán về bền theo công thức:

                                                                                                                               (5.1)           

trong đó: N  – lực kéo đúng tâm tính toán; An - diện tích tiết diện thực của cấu kiện.

5.1.2              Diện tích tiết diện thực bằng diện tích tiết diện nguyên trừ đi diện tích giảm yếu. Diện tích giảm yếu là diện tích bị mất đi do yêu cầu chế tạo. Đối với liên kết bulông (trừ bulông cường độ cao) khi các lỗ xếp thẳng hàng thì diện tích giảm yếu bằng tổng lớn nhất của diện tích các lỗ tại một tiết diện ngang bất kỳ vuông góc với chiều của ứng suất trong cấu kiện. Khi các lỗ xếp so le thì diện tích giảm yếu lấy trị số lớn hơn trong hai trị số sau (Hình 1, a):

– Giảm yếu do các lỗ xếp trên đường thẳng 1-5;

– Tổng diện tích ngang của các lỗ nằm trên đường chữ chi 1 - 2 - 3 - 4 - 5 trừ đi lượng 2t/(4u) cho mỗi đoạn đường chéo giữa các lỗ;

trong đó:

s –        bước lỗ so le, tức là khoảng cách song song với phương của lực giữa tâm của  các lỗ trên hai đường liên tiếp nhau;

–  bề dày thanh thép có lỗ;

u –  khoảng  đường lỗ, là khoảng cách vuông góc với phương của lực giữa  tâm các lỗ trên hai đường liên tiếp.

Đối với thép góc có lỗ trên hai cánh thì khoảng đường lỗ u là tổng các khoảng cách từ tâm lỗ đến sống thép góc, trừ đi bề dày cánh (Hình 1, b).

                                       a)                                                          b)

 

 

 

u

 
 


Hình 1 – Cách xác định diện tích thực

5.2               Cấu kiện chịu uốn 

5.2.1              Tính toán về bền

5.2.1.1         Cấu kiện bụng đặc chịu uốn trong một mặt phẳng chính được tính theo công thức:

                                                                                                                               (5.2)

trong đó:  

M      – mômen uốn quanh trục tính toán;

Wn,min – môđun chống uốn nhỏ nhất của tiết diện thực đối với trục tính toán.  

5.2.1.2         Độ bền chịu cắt của cấu kiện bụng đặc chịu uốn trong một mặt phẳng chính được tính theo công thức:

                                                                                                                                                                               (5.3)

trong đó:

V – lực cắt trong mặt phẳng bản bụng của tiết diện tính toán;

S – mômen tĩnh đối với trục trung hoà của phần tiết diện nguyên ở bên trên vị trí tính ứng suất;

I  – mômen quán tính của tiết diện nguyên;

tw  – bề dày bản bụng;

fvcường độ tính toán chịu cắt của thép.

5.2.1.3         Khi trên cánh dầm có tải trọng tập trung tác dụng trong mặt phẳng bản bụng mà bên dưới không có sườn tăng cường, phải kiểm tra độ bền nén cục bộ của mép trên bản bụng theo công thức:

                                                                                                                           (5.4)

trong đó: 

F –  tải trọng tập trung;

lz –  độ dài phân bố qui đổi của tải trọng tập trung dọc theo mép trên của bản bụng tại cao   độ ứng với biên trên của chiều cao tính toán hw của bản bụng:

                                                                             lz =  b + 2hy                                                        (5.5)

với b là chiều dài phân bố lực của tải trọng tập trung theo chiều dài dầm; hy là khoảng cách từ mặt trên của cánh dầm đến biên trên của chiều cao tính toán của bản bụng (Hình 2).

             a)                                                             b)                                            c)

Hình 2 - Sơ đồ tính chiều dài phân bố tải trọng lên bụng dầm

a) Dầm hàn; b) Dầm thép cán; c) Dầm bulông (đinh tán)

Chiều cao tính toán hw của bản bụng lấy như sau: với dầm thép cán là khoảng cách giữa các điểm bắt đầu uốn cong của bản bụng, chỗ tiếp giáp của bản bụng với cánh trên và cánh dưới (Hình 2, b); với dầm hàn là chiều cao bản bụng (Hình 2, a); với dầm đinh tán hay bulông là khoảng cách giữa các mép gần nhau nhất của các thép góc trên hai cánh (Hình 2, c).

5.2.1.4         Tại cao độ ứng với biên trên của chiều cao tính toán của bản bụng dầm, khi đồng thời có ứng suất pháp, ứng suất tiếp và có thể có cả ứng suất cục bộ thì cần kiểm tra theo ứng suất tương đương :

                             (5.6)

trong đó:  s, t, sc là các ứng suất pháp, ứng suất tiếp và ứng suất cục bộ vuông góc với trục dầm ở cùng một điểm tại cao độ ứng với biên trên của chiều cao tính toán của bản bụng; tsc tính theo các công thức (5.3) và (5.4); còn s tính theo công thức sau:   

                                                                                                                                      (5.7)

trong đó:

              s  và sc mang dấu dương nếu là kéo, dấu âm nếu là nén;

              In –  mômen quán tính của tiết diện thực của dầm;

              y –  khoảng cách từ biên trên của chiều cao tính toán của bản bụng đến trục trung hoà;

5.2.1.5         Cấu kiện đặc chịu uốn trong hai mặt phẳng chính được kiểm tra bền theo công thức:

                                                 (5.8)

trong đó: x, y –  các khoảng cách từ điểm đang xét của tiết diện tới trục chính tương ứng.

Đồng thời với công thức (5.8) bản bụng dầm phải được kiểm tra bền theo các công thức (5.3) và (5.6).

5.2.1.6         Dầm đơn giản có tiết diện đặc, bằng thép có giới hạn chảy fy £ 530 N/mm2, chịu tải trọng tĩnh, uốn trong các mặt phẳng chính, được phép tính toán có kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo, công thức kiểm tra bền như sau:

– Chịu uốn ở một trong các mặt phẳng chính và khi ứng suất tiếp t £ 0,9 fv  (trừ tiết diện ở gối):

                                                                                                                             (5.9)           

– Chịu uốn trong hai mặt phẳng chính và khi ứng suất tiếp t £ 0,5 fv (trừ đi tiết diện ở gối):

                                                                                                     (5.10)

trong đó:   

              Mx, My  –  các giá trị tuyệt đối của mômen uốn;

              c1, cx, cy –  lấy theo bảng C.1, phụ lục C.

Tiết diện gối dầm (khi M = 0; Mx = 0; My = 0) được kiểm tra bền theo công thức:

                                                                                                                          (5.11)

5.2.1.7         Đối với dầm có tiết diện thay đổi, chỉ được tính toán kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo cho một tiết diện có tổ hợp nội lực MV lớn nhất.

5.2.1.8         Dầm liên tục và dầm ngàm, có tiết diện chữ I không đổi, chịu uốn trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất, chiều dài các nhịp lân cận khác nhau không quá 20%, chịu tải trọng tĩnh, tính toán bền theo công thức (5.9) có kể đến sự phân bố lại mômen tại gối và nhịp. Giá trị tính toán của mômen uốn M  được lấy như sau:

                                                                              M = aMmax                                                        (5.12)

trong đó:

Mmax –   mômen uốn lớn nhất tại nhịp hoặc gối khi tính như dầm liên tục với giả thiết vật liệu làm việc đàn hồi;

              a –  hệ số phân bố lại mômen, tính theo công thức:

                                                                                                                    (5.13)

với Me là mômen uốn qui ước được lấy như sau:

a) Với những dầm liên tục có hai đầu mút là khớp, lấy trị số lớn hơn trong hai trị số sau:

                                                                                                                 (5.14)

                                                                             Me = 0,5 M2                                                       (5.15)

trong đó:

M1 –  mômen uốn ở nhịp biên, được tính như dầm đơn giản một nhịp, ký hiệu max tức là lấy trị số lớn nhất có thể có của biểu thức đứng sau nó;

              M2 –   mômen uốn lớn nhất trong nhịp trung gian được tính như dầm đơn giản một nhịp;

              a  –  khoảng cách từ tiết diện có mômen M1 đến gối biên;

              l   –  chiều dài nhịp biên.

b) Trong dầm một nhịp và dầm liên tục có hai đầu mút liên kết ngàm thì Me = 0,5M3, với M3 là giá trị lớn nhất trong các mômen tính được khi coi gối tựa là các khớp.

c) Dầm có một đầu liên kết ngàm, đầu kia liên kết khớp thì Me được lấy theo công thức (5.14).

Giá trị của lực cắt V trong công thức (5.11) lấy tại tiết diện có Mmax tác dụng, nếu Mmax là mômen uốn ở nhịp thì kiểm tra tiết diện ở gối dầm.

5.2.1.9         Dầm liên tục và dầm ngàm thoả mãn điều 5.2.1.8, chịu uốn trong hai mặt phẳng chính, có t £ 0,5 fv  được kiểm tra bền theo công thức (5.10) có kể đến sự phân bố lại mômen theo các chỉ dẫn ở điều 5.2.1.8.

5.2.2              Tính toán về ổn định

5.2.2.1         Dầm tiết diện chữ I, chịu uốn trong mặt phẳng bản bụng được kiểm tra ổn định tổng thể theo công thức:

                                                                                                                                                                                     (5.16)

trong đó: 

              Wc  – môđun chống uốn của tiết diện nguyên cho thớ biên của cánh chịu nén;

              jb   – hệ số, xác định theo phụ lục E.

Khi xác định jb , chiều dài tính toán lo của cánh chịu nén lấy như sau:

a) Trường hợp dầm đơn giản:

– là khoảng cách giữa các điểm cố kết của cánh chịu nén không cho chuyển vị ngang (các  mắt của hệ giằng dọc, giằng ngang, các điểm liên kết của sàn cứng).

– bằng chiều dài nhịp dầm khi không có hệ giằng.

b) Trường hợp dầm côngxôn:

– bằng khoảng cách giữa các điểm liên kết của cánh chịu nén trong mặt phẳng ngang khi có các liên kết này ở đầu mút và trong nhịp côngxôn.

– bằng chiều dài côngxôn khi đầu mút cánh chịu nén không được liên kết chặt trong mặt phẳng ngang.

5.2.2.2         Không cần kiểm tra ổn định của dầm khi:

a) Cánh chịu nén của dầm được liên kết chặt với sàn cứng (sàn bê tông cốt thép bằng bê tông nặng, bê tông nhẹ, bê tông xốp; các sàn thép phẳng, thép hình, thép ống, v.v...).

b) Đối với dầm có tiết diện chữ I đối xứng và những dầm có cánh chịu nén mở rộng nhưng chiều rộng cánh chịu kéo không nhỏ hơn 0,75 chiều rộng cánh chịu nén, thì tỉ số giữa chiều dài tính toán lo và chiều rộng cánh chịu nén bf  của dầm không lớn hơn giá trị tính theo các công thức của bảng 13.

Bảng 13 – Giá trị lớn nhất lo / bf để không cần kiểm tra ổn định của dầm

Vị trí đặt tải trọng

Dầm cán và dầm hàn (khi 1 £ hf /bf £ 6 và 15 £ bf /tf £ 35)

Ở cánh trên

      (5.17)

Ở cánh dưới

    (5.18)

Không phụ thuộc vị trí đặt tải khi tính các đoạn dầm giữa các điểm giằng hoặc khi uốn thuần túy

   (5.19)

GHI CHÚ: bf, tf  là chiều rộng và bề dày của cánh chịu nén;

                 hf k là khoảng cách giữa trục của các cánh dầm;

                 Đối với dầm bulông cường độ cao, giá trị của lo /bf trong bảng 13 được nhân với 1,2;              

                 Đối với dầm có tỉ số bf /tf <15 trong các công thức của bảng 13 dùng bf /tf =15.      

5.3               Cấu kiện chịu nén đúng tâm

5.3.1              Tính toán về bền

Tính toán về bền của cấu kiện chịu nén đúng tâm giống cấu kiện chịu kéo đúng tâm, theo công thức (5.1), điều 5.1.1.

5.3.2              Tính toán về ổn định

5.3.2.1         Tính toán về ổn định của cấu kiện đặc chịu nén đúng tâm theo công thức:

                                                                                                                                    (5.20)

trong đó: 

              A -  diện tích tiết diện nguyên;

              j - hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh qui ước = l  được tính theo các công thức:

Khi 0 <  £ 2,5:  j = 1 -                                                                      (5.21)

Khi 2,5 <  £ 4,5:  j =   (5.22)

Khi > 4,5:          j =                                                                                                 (5.23)

Giá trị số của hệ số j có thể lấy theo bảng D.8, phụ lục D.     

5.3.2.2         Các cấu kiện chịu nén có bản bụng đặc, hở dạng P, có lx< 3ly (với lx, ly là độ mảnh tính toán theo các trục tương ứng x-x và y-y, xem hình 3), được liên kết bằng các bản giằng hoặc thanh giằng cần được tính theo các chỉ dẫn ở điều 5.3.2.3 5.3.2.5.

 
 


                                                                       

 

 

 

 

 

 

                                                   Hình 3 –  Các cấu kiện có tiết diện dạng P

5.3.2.3         Các thanh rỗng tổ hợp từ các nhánh, được liên kết với nhau bằng các bản giằng hoặc thanh giằng, chịu nén đúng tâm thì hệ số uốn dọc j đối với trục ảo (trục vuông góc với mặt phẳng của bản giằng hoặc thanh giằng) được tính theo các công thức (5.21), (5.22), (5.23) hoặc tra bảng D.8 phụ lục D, trong đó thay  bằng độ mảnh tương đương quy ướco (o= lo). Giá trị của lo được tính theo các công thức ở bảng 14.

Với những thanh tổ hợp liên kết bằng thanh giằng, ngoài việc kiểm tra ổn định của cả thanh còn phải kiểm tra ổn định của từng nhánh trong khoảng lf  giữa các mắt.

Độ mảnh riêng của từng nhánh l1, l2, l3 không được lớn hơn 40.

Khi dùng một tấm đặc thay cho một mặt phẳng bản giằng (Hình 3) thì độ mảnh của nhánh tính theo bán kính quán tính của một nửa tiết diện đối xứng đối với trục vuông góc với mặt phẳng của bản giằng của phần tiết diện đó.

Đối với thanh tổ hợp liên kết bằng thanh giằng, độ mảnh riêng của các nhánh nằm giữa các mắt không được lớn hơn 80 và không vượt quá độ mảnh tương đương lo của cả thanh.

5.3.2.4         Cấu kiện tổ hợp từ các thép góc, thép chữ [ (như thanh dàn, v.v...) được ghép sát nhau hoặc qua các bản đệm được tính toán như thanh bụng đặc khi khoảng tự do của nhánh lf giữa các bản đệm (lấy như điều 5.3.2.3) không vượt quá:

–  40 i, đối với cấu kiện chịu nén;

–  80 i, đối với cấu kiện chịu kéo.

trong đó:

i là bán kính quán tính của thép góc, thép chữ [ đối với trục song song với mặt phẳng của bản đệm; khi tiết diện thanh dạng chữ thập (ghép từ hai thép góc) là bán kính quán tính nhỏ nhất của thép góc.

Trong phạm vi chiều dài của thanh nén, cần đặt ít nhất hai bản đệm.


Bảng 14 – Công thức tính độ mảnh tương đương của cấu kiện rỗng

Loại

tiết diện

Sơ đồ tiết diện

Độ mảnh tương đương l o

Với bản giằng khi

Với thanh giằng

Ib l /(If b) < 5

Ib l /(If b) ³ 5

1

(5.24)

 

(5.27)

 

(5.30)

2

(5.25)

 

  

 (5.28)

 

(5.31)


3

(5.26)

 

(5.29)

 

            

(5.32)

 

 


Bảng 14 – Công thức tính độ mảnh tương đương của cấu kiện rỗng (tiếp theo)

GHI CHÚ :  b – khoảng cách giữa trục của các nhánh; l – khoảng cách giữa trọng tâm của các bản giằng;

l – độ mảnh lớn nhất của thanh;

l1, l2, l3 – độ mảnh của từng nhánh đối với các trục 1-1, 2-2, 3-3, tương ứng với chiều dài nhánh lf , đối với cột hàn là khoảng cách giữa các mép gần nhau của hai bản giằng liên tiếp (Hình 5,a), đối với cột bulông là khoảng cách giữa trọng tâm của hai bulông ngoài cùng của hai bản giằng liên tiếp (Hình 5,b);           

A – diện tích tiết diện toàn cột;

Ad1, Ad2, Ad – diện tích tiết diện các thanh xiên của hệ giằng (khi thanh giằng dạng chữ thập là diện tích của hai thanh) nằm trong các mặt phẳng thẳng góc với các trục tương ứng 1-1 và 2-2, hoặc nằm trong một mặt phẳng nhánh (đối với cột 3 nhánh);

 – các hệ số, xác định theo công thức: , trong đó: a, b, l  lấy theo hình 4;

Ib – mômen quán tính của bản giằng đối với trục bản thân x-x (Hình 5);

If – mômen quán tính của một nhánh lấy với trục1-1 (tiết diện loại 1); 1-1 và 2-2 (tiết diện loại 2);  3-3 (tiết diện loại 3);

n, n1, n2, n3tương ứng là các hệ số được xác định theo các công thức sau:

                                

ở đây: If 1If 3 – Mômen quán tính của tiết diện từng nhánh lấy với trục tương ứng 1-1 và 3-3 (đối với tiết diện loại 1 và loại 3);

          If 1If 2 – Mômen quán tính của các tiết diện thép chữ I lấy với trục 1-1 và 2-2 (đối với tiết diện loại 2);

                              Ib1Ib2 – Mômen quán tính của 1 bản giằng nằm tương ứng trong mặt phẳng vuông góc với trục các trục tương ứng 1-1 và 2-2 (đối với tiết diện loại 2).

 

 

a)     Cột liên kết hàn

b)    Cột liên kết bulông

 

 

 

Hình 4 – Sơ đồ thanh giằng xiên

Hình 5 – Cột tổ hợp bằng bản giằng

     

5.3.2.5         Bản giằng, thanh giằng của cấu kiện tổ hợp được tính theo lực cắt qui ước Vf không đổi theo chiều dài thanh. Vf   được tính theo công thức:

                                                            Vf = 7,15. 10­ - 6 ( 2330 – E / f ) N / j                                     (5.33)

trong đó:  

              N –  lực nén tính toán trong thanh tổ hợp;

              j –  hệ số uốn dọc của thanh tổ hợp xác định theo lo.

Lực cắt qui ước Vf  được phân phối như sau:

–  Đối với tiết diện loại 1 và 2 (Bảng 14), mỗi mặt phẳng chứa bản (thanh) giằng vuông góc với trục tính toán chịu một lực là 0,5 Vf ;

–  Đối với tiết diện loại 3 (Bảng 14) mỗi mặt phẳng bản (thanh) giằng chịu một lực bằng 0,8 Vf .

5.3.2.6         Bản giằng và liên kết của nó với nhánh cột (Hình 5) được tính theo các nội lực sau:

              –  Lực cắt trong bản:                                T= Vs l / b                                                      (5.34)

              –  Mômen uốn trong bản:                          Mb = Vs  l /2                                                      (5.35)

trong đó Vs là lực cắt qui ước tác dụng trong bản của một nhánh.

5.3.2.7         Thanh giằng được tính như hệ thanh bụng của dàn. Khi tính các thanh xiên giao nhau của hệ chữ thập, có thanh chống ngang (Hình 6) phải xét thêm nội lực phụ Nd trong thanh xiên do lực nén trong nhánh cột gây nên:

                                                         Nd=Nf                                                                        (5.36)

 
trong đó:

Nf  – lực nén trong một nhánh;

Af  – diện tích tiết diện một nhánh;

Ad  – diện tích tiết diện một thanh xiên;

 – hệ số, xác định theo công thức:

 = a l2/(a3 + 2b3)

a, b, l – các kích thước, xác định theo hình 6.         Hình 6 – Sơ đồ thanh giằng chữ thập

5.3.2.8         Các thanh dùng để giảm chiều dài tính toán của các cấu kiện chịu nén được tính theo lực cắt qui ước trong cấu kiện chịu nén, xác định theo công thức (5.33).

5.4               Cấu kiện chịu nén uốn, kéo uốn

5.4.1              Tính toán về bền

5.4.1.1         Không cần tính toán về bền của cấu kiện chịu nén lệch tâm, nén uốn đồng thời khi độ lệch tâm tương đối tính đổi me £ 20, tiết diện không bị giảm yếu và giá trị của mômen uốn để tính toán về bền và ổn định là như nhau.

5.4.1.2         Tính toán về bền cấu kiện chịu nén lệch tâm, nén uốn, kéo lệch tâm, kéo uốn, làm bằng thép có giới hạn chảy fy £ 530 N/mm2, không chịu trực tiếp tác dụng của tải trọng động, khi t £ 0,5 fvN/(An f) > 0,1 được thực hiện theo công thức:

                                                                            (5.37)           

trong đó:

N, Mx , My – là giá trị tuyệt đối tương ứng của lực dọc, mômen uốn của tổ hợp nội lực bất lợi nhất;                                     

              nc, cx , cy – các hệ số, lấy theo phụ lục C.

Nếu £ 0,1  thì chỉ được dùng công thức (5.37) khi thoả mãn các yêu cầu ở điều 5.6.3.2.

Trong các trường hợp khác, tính toán về bền theo công thức:

                                                                                                          (5.38)

trong đó: x, y – các toạ độ của thớ khảo sát đối với các trục chính của tiết diện.

5.4.2               Tính toán về ổn định

5.4.2.1         Cấu kiện chịu nén lệch tâm, nén uốn phải được kiểm tra ổn định trong mặt phẳng tác dụng của mômen (dạng mất ổn định phẳng) và ngoài mặt phẳng tác dụng của mômen (dạng mất ổn định uốn xoắn).

5.4.2.2         Tính toán về ổn định cấu kiện chịu nén lệch tâm, nén uốn, có tiết diện không đổi trong mặt phẳng của mômen uốn trùng với mặt phẳng đối xứng được thực hiện theo công thức:

                                                                                                                                  (5.39)

trong đó  được xác định như sau:

a) Đối với các thanh đặc lấy theo bảng D.10, phụ lục D phụ thuộc vào độ mảnh qui ước và độ lệch tâm tương đối tính đổi me được xác định theo công thức:

                                                                              me =                                                         (5.40)

trong đó: 

              – hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy theo bảng D.9, phụ lục D;

               – độ lệch tâm tương đối (e = M/N là độ lệch tâm; Wc – môđun chống uốn của
              thớ chịu nén lớn nhất).     

b) Đối với thanh rỗng, khi các thanh giằng hoặc bản giằng nằm trong các mặt phẳng song song với mặt phẳng uốn, lấy theo bảng D.11, phụ lục D, phụ thuộc độ mảnh tương đương qui ước (khi tính lấy lo theo bảng 14) và độ lệch tâm tương đối m:

                                                                                                                                   (5.41)

trong đó:

akhoảng cách từ trục chính vuông góc với mặt phẳng uốn của tiết diện đến trọng tâm của nhánh chịu nén lớn nhất, nhưng không nhỏ hơn khoảng cách đến trục của bản bụng nhánh;

              e =  M / N – độ lệch tâm; giá trị của MN lấy theo điều 5.4.2.3.

Độ lệch tâm tương đối m của thanh rỗng ba mặt, liên kết bằng thanh giằng hoặc bản giằng, chịu nén uốn, nén lệch tâm lấy theo điều 9.5.4.

5.4.2.3         Giá trị của lực dọc N và mômen uốn M ở trong cùng một tổ hợp tải trọng và khi đó M được lấy như sau:

a) Với cột tiết diện không đổi của hệ khung, là mômen lớn nhất trong chiều dài cột;

b) Với cột bậc, là mômen lớn nhất ở đoạn cột có tiết diện không đổi;

c) Với cột dạng công xôn, là mômen ở ngàm nhưng không nhỏ hơn mômen tại tiết diện cách ngàm một đoạn bằng1/3 chiều dài cột;

d) Với thanh chịu nén hai đầu tựa khớp và tiết diện có một trục đối xứng trùng với mặt phẳng uốn, giá trị của M lấy theo bảng 15;

Bảng 15 – Giá trị M

Độ lệch tâm tương đối ứng với Mmax

Giá trị tính toán của M khi độ mảnh qui ước

     < 4

  ³ 4

 

m £ 3

 

3 < m £ 20

 M = M2 = Mmax( Mmax – M1)

   M = M2 + ( Mmax – M2 )

                      

                       M = M1

      M = M1+  ( Mmax –  M1)

 

GHI CHÚ: 

Mmax  – mômen uốn lớn nhất trong chiều dài thanh;

M1 – mômen uốn lớn nhất trong khoảng 1/3 chiều dài của thanh nhưng không nhỏ hơn 0,5Mmax;
m  – độ lệch tâm tương đối: m = MmaxA/( N Wc);

Trong mọi trường hợp lấy M ³ 0,5 Mmax.

e) Với cánh trên chịu nén của giàn và của hệ lưới thanh không gian, chịu tải trọng tập trung không đúng mắt, là mômen lớn nhất trong khoảng 1/3 chiều dài khoang mắt khi tính cánh trên như dầm liên tục trên gối đàn hồi.

Với thanh chịu nén hai đầu tựa khớp và tiết diện có hai trục đối xứng, giá trị của độ lệch tâm tương đối tính đổi me lấy theo bảng D.12, phụ lục D.

5.4.2.4         Tính toán về ổn định ngoài mặt phẳng uốn cấu kiện chịu nén lệch tâm có tiết diện không đổi, mômen uốn tác dụng trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất (Ix > Iy) trùng với mặt phẳng đối xứng, được thực hiện theo công thức:

                                                                                                                                (5.42)

trong đó: 

              c - hệ số lấy theo điều 5.4.2.5;

              jy - hệ số lấy theo điều 5.3.2.1.

5.4.2.5         Hệ số c trong công thức (5.42) được tính như sau:

– Khi độ lệch tâm tương đối mx £ 5:

                                                                                                                                (5.43)

trong đó các hệ số a  và b được lấy theo bảng 16.

– Khi mx ³ 10:                                                                                                (5.44)

trong đó:

jb – hệ số lấy theo điều 5.2.2.1 và phụ lục E như trong dầm có cánh chịu nén với từ hai điểm cố kết trở lên; đối với tiết diện kín thì jb = 1,0.

– Khi   5 < mx < 10:                               c = c5 (20,2 mx) + c10 (0,2 mx1)                                     (5.45)

trong đó:

              c5 tính theo các công thức (5.43) khi mx= 5; c10 – tính theo công thức (5.44) khi mx= 10.

Khi xác định độ lệch tâm tương đối mx , mômen tính toán Mx lấy như sau:

a) Với thanh hai đầu được giữ không cho chuyển vị trong phương vuông góc với mặt phẳng tác dụng của mômen, là mômen lớn nhất trong khoảng 1/3 chiều dài thanh (nhưng không nhỏ hơn 0,5 lần mômen lớn nhất trên cả chiều dài thanh);


Bảng 16 – Hệ số a  và b

Loại tiết diện

Giá trị của các hệ số

  khi

khi

mx £ 1

1 < mx £ 5

ly £ lc

ly > lc

0,7

0,65 + 0,05 mx

1

1–0,3

1 – (0,35 – 0,05mx )

1

khi , b = 1

Kín

0,6

0,55 + 0,05mx

1

thanh (bản) giằng

đặc

GHI CHÚ:  I1, I2 – lần lượt là các mômen quán tính của cánh lớn và nhỏ đối với trục đối xứng y-y của tiết diện;
jc – giá trị của jy khi ly= lc= 3,14 ;

Đối với cột  rỗng thanh giằng (bản giằng) chỉ lấy giá trị của  và  theo tiết diện kín nếu trên  chiều dài thanh có ít nhất 2 vách cứng, trong trường hợp ngược lại lấy theo tiết diện chữ I hở.

b) Với thanh công xôn, là mômen ở ngàm (nhưng không nhỏ hơn mômen ở tiết diện cách ngàm một đoạn bằng 1/3 chiều dài thanh).

Khi độ mảnh ly > lc = 3,14 thì hệ số c lấy như sau:

– Với thanh tiết diện kín, c =1;

– Với thanh tiết diện chữ  I, có hai trục đối xứng, c không vượt quá:

                                                                                   (5.46)           

trong đó:   

;

 ;  

            – là chiều rộng và chiều dày các bản (cánh, bụng) của tiết diện;

             h – khoảng cách giữa trục hai cánh.

– Với thanh tiết diện chữ I và chữ T có một trục đối xứng, hệ số c không được vượt quá giá trị tính theo công thức D.9, phụ lục D.   

5.4.2.6         Cấu kiện chịu nén lệch tâm, uốn trong mặt phẳng có độ cứng nhỏ nhất (Iy < Ixey ¹ 0), nếu lx > ly thì tính toán về ổn định theo công thức (5.39) và kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng có mômen tác dụng như thanh nén đúng tâm theo công thức:

                                                                                                                                                      (5.47)

trong đó:

              – hệ số lấy theo điều 5.3.2.1.

Nếu lx £ ly thì kiểm tra ổn định ra ngoài mặt phẳng tác dụng của mômen là không cần thiết.

5.4.2.7         Đối với thanh rỗng chịu nén lệch tâm, có các thanh giằng nằm trong những mặt phẳng song song với mặt phẳng uốn, ngoài việc kiểm tra ổn định của cả thanh theo công thức (5.39) còn phải kiểm tra ổn định của từng nhánh riêng như thanh chịu nén đúng tâm theo công thức (5.20). Khi xác định lực dọc trong mỗi nhánh phải kể thêm lực nén NM do mômen gây ra. Giá trị của NM khi uốn trong mặt phẳng vuông góc với trục y-y (Bảng 14) như sau:

NM = M/b đối với tiết diện loại 1 và 3;

NM = M/2b với tiết diện loại 2;

Với tiết diện loại 3 khi uốn trong mặt phẳng vuông góc với trục x-x, NM = 1,16M/b (b là khoảng cách giữa trục các nhánh).

Các nhánh của thanh rỗng chịu nén lệch tâm, có các bản giằng, được kiểm tra ổn định như cấu kiện chịu nén lệch tâm, khi đó phải kể thêm lực nén NM do mômen và sự uốn cục bộ của nhánh do lực cắt thực tế hoặc qui ước (như cánh của giàn không thanh xiên, lực cắt qui ước lấy theo điều 5.4.2.10).

5.4.2.8         Ổn định của thanh bụng đặc, chịu nén uốn trong hai mặt phẳng chính, khi mặt phẳng có độ cứng lớn nhất (Ix > Iy) trùng với mặt phẳng đối xứng, được kiểm tra theo công thức:

                                                                                                                               (5.48)

trong đó:  

 ;

ở đây lấy theo điều 5.4.2.2 nhưng thay các đại lượng m l tương ứng bằng myly ;

c lấy theo điều 5.4.2.5.

Khi tính độ lệch tâm tương đối tính đổi mey = hmy đối với các tiết diện chữ I có các cạnh không giống nhau, hệ số h được lấy như đối với tiết diện loại 8 bảng D.9, phụ lục D.

Nếu mey < mx thì ngoài việc kiểm tra theo công thức (5.48) còn phải kiểm tra theo công thức (5.39) và (5.42) khi lấy ey = 0.

Giá trị của độ lệch tâm tương đối tính như sau:

                                                         mx = ex (A / Wx )   và    my = ey (A / Wy)

trong đó:

Wx Wy là các mômen chống uốn của tiết diện đối với các thớ chịu nén lớn nhất đối với các trục x-x và y-y.

Nếu lx > ly thì ngoài việc tính theo công thức (5.48) cần kiểm tra thêm theo công thức (5.39) với ey = 0.

Trong trường hợp mặt phẳng có độ cứng lớn nhất (Ix > Iy) không trùng với mặt phẳng đối xứng thì giá trị của mx được tăng lên 25%.

5.4.2.9         Kiểm tra ổn định của thanh rỗng gồm hai nhánh bụng đặc, trục đối xứng y-y (Hình 7), các thanh giằng nằm trong hai mặt phẳng song song, chịu nén uốn trong hai mặt phẳng chính như sau:

a) Về ổn định của cả thanh trong mặt phẳng song song với mặt phẳng của các thanh giằng theo điều 5.4.2.2, lấy ey = 0;

b) Về ổn định của các nhánh riêng, như cấu kiện chịu nén lệch tâm theo các công thức (5.39), (5.42). Khi đó lực dọc trong mỗi nhánh có kể thêm lực nén do Mx (xem điều 5.4.2.7), còn My phân phối cho các nhánh theo tỉ lệ độ cứng của chúng (nếu My nằm trong mặt phẳng của một trong các nhánh thì coi như nó truyền hoàn toàn lên nhánh đó). Khi kiểm tra theo công thức (5.39) thì độ mảnh của nhánh lấy thoả mãn yêu cầu trong điều 5.5.2.5, khi kiểm tra theo công thức (5.42) thì độ mảnh của nhánh lấy ứng với khoảng cách lớn nhất giữa mắt các thanh giằng.

5.4.2.10     Bản giằng và thanh giằng trong thanh nén lệch tâm tính theo điều 5.3.2.6, 5.3.2.7. Lực cắt lấy bằng giá trị lớn hơn trong hai giá trị: lực cắt thực tế và lực cắt qui ước (tính theo điều 5.3.2.5.

Hình 7 – Tiết diện rỗng gồm hai nhánh bụng đặc

5.5               Chiều dài tính toán của các cấu kiện chịu nén và nén uốn

5.5.1              Thanh của giàn phẳng và hệ giằng

5.5.1.1         Chiều dài tính toán lo của các thanh trong giàn phẳng và hệ giằng (trừ các thanh bụng chữ thập) lấy theo bảng 17.

Bảng 17 – Chiều dài tính toán của các thanh trong giàn phẳng và hệ giằng

Phương uốn dọc

Chiều dài tính toán lo

Thanh cánh

Thanh xiên, thanh đứng ở gối tựa

Các thanh bụng khác

1. Trong mặt phẳng dàn:

a) Đối với các dàn, trừ những giàn ở mục 1.b

b) Đối với giàn có các thanh là thép góc đơn và giàn có các thanh bụng liên kết dạng chữ T với các thanh cánh

2. Trong phương vuông góc với mặt phẳng giàn (ngoài mặt phẳng dàn):

a) Đối với các dàn, trừ những giàn ở mục 2.b

b) Giàn có các thanh cánh là định hình cong, các thanh bụng liên kết dạng chữ T với thanh cánh

 

l

 

l

 

 

l1

 

 

l1

 

l

 

l

 

 

l1

 

 

l1

 

0,8l

 

0,9l

 

 

l1

 

 

0,9l1

Các ký hiệu trong bảng 17 (theo hình 8) :

       l –  chiều dài hình học của thanh (khoảng cách giữa tâm các mắt) trong mặt phẳng dàn;

       l1 – khoảng cách giữa các mắt được liên kết không cho chuyển vị ra ngoài mặt phẳng giàn (bằng các thanh giằng, các tấm mái cứng được hàn hoặc bắt bulông chặt với cánh dàn, v.v…).           

5.5.1.2         Nếu theo chiều dài thanh (cánh, bụng) có các lực nén N1N2 (N1 > N2) thì chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng giàn của thanh (Hình 8 c, d) là:

                                                                    lo= l1                                             (5.49)

Khi đó thanh được tính toán về ổn định theo lực N1.

a) Hệ tam giác có thanh đứng;
b) Hệ thanh bụng xiên;

c) Hệ tam giác có giàn phân nhỏ;

d) Hệ thanh bụng hình chữ K;

e) Hệ thanh bụng chữ thập.

Hình 8 – Các sơ đồ thanh bụng giàn để  xác định chiều dài  tính toán các thanh

5.5.1.3         Chiều dài tính toán lo của các thanh bụng chữ thập (Hình 8, e) lấy như sau:

Trong mặt phẳng dàn, bằng khoảng cách từ tâm của mắt giàn đến điểm giao nhau của chúng (lo= l);

– Ngoài mặt phẳng dàn, đối với các thanh chịu nén lấy theo bảng18, đối với các thanh chịu kéo lấy bằng chiều dài hình học của thanh (lo= l1).

Bảng 18 – Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng giàn của thanh bụng chữ thập chịu nén

 

Đặc điểm mắt giao nhau
của các thanh bụng

Chiều dài tính toán lo nếu thanh giao nhau với thanh khảo sát là thanh

chịu kéo

không chịu lực

chịu nén

Cả hai thanh đều không gián đoạn

Thanh giao nhau với thanh khảo sát gián đoạn và có phủ bản mã:

  – Thanh khảo sát không gián đoạn;

  – Thanh khảo sát gián đoạn.

l

 

 

0,7l1

0,7 l1

0,7 l1

 

 

l1

l1

 

 

1,4 l1

GHI CHÚ (Hình 8, e): l – khoảng cách từ tâm mắt giàn đến điểm giao nhau của các thanh;

                                 l1 – chiều dài hình học của thanh.

 

5.5.1.4         Bán kính quán tính i của tiết diện thanh thép góc đơn lấy như sau:

– Khi chiều dài tính toán của thanh bằng l hoặc 0,9l (l là khoảng cách giữa các mắt gần nhất), lấy giá trị nhỏ nhất: i = imin;

– Trong các trường hợp còn lại: lấy đối với trục của thép góc vuông góc hoặc song song với mặt phẳng giàn (i = ix hoặc i = iy phụ thuộc vào phương uốn dọc).

5.5.2              Cột

5.5.2.1         Chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi hoặc các đoạn của cột bậc được tính theo công thức:                                                                                                 lo = ml                                                           (5.50)

trong đó: l - chiều dài của cột, từng đoạn của nó hoặc chiều cao của tầng;

m - hệ số chiều dài tính toán.

5.5.2.2         Hệ số chiều dài tính toán m của cột có tiết diện không đổi (đứng độc lập) phụ thuộc vào cách liên kết ở hai đầu cột và dạng tải trọng.

Đối với một số trường hợp liên kết và dạng tải trọng lấy theo bảng D.1, phụ lục D.

5.5.2.3         Hệ số chiều dài tính toán m của cột có tiết diện không đổi, trong mặt phẳng khung, khi xà ngang liên kết ngàm với cột được lấy như sau:

a) Với khung có chuyển vị ngang khi chịu tải (tại các nút khung không có liên kết chống chuyển vị ngang) và tải trọng tại các nút như nhau: lấy theo bảng 19.

b) Với khung không có chuyển vị ngang khi chịu tải (các nút khung có liên kết chống chuyển vị ngang) và tải trọng tại các nút như nhau:

                                                                                                  (5.55)

Trong công thức (5.55) pn lấy như sau:

– Với khung 1 tầng:         p = Ii lc / l Ic ;    n = Ib lc / l Ic ;

– Với khung nhiều tầng:  + Đối với tầng trên cùng:  p = 0,5 (p1+p2);            n = n1+n2 ;

                                          + Đối với các tầng giữa :      p = 0,5 (p1+p2);              n = 0,5(n1+n2);

                                          + Đối với tầng dưới cùng:     p = p1+p2 ;        n = 0,5(n1+n2).        

trong đó p1, p2, n1, n2 lấy theo bảng 19.

c) Đối với cột có tiết diện không đổi của khung, khi một đầu của cột liên kết khớp với xà ngang còn đầu kia ngàm với móng thì trong công thức (5.52) của khung một tầng; (5.53), (5.54) của khung nhiều tầng; (5.55) của khung không có chuyển vị ngang, các giá trị của np lấy như sau:

– Đầu trên của cột là khớp (dưới ngàm):             n = 0,    (Ib = 0);              p = 50, (Ii = ¥);

– Đầu trên của cột là ngàm (dưới khớp):             n = 50, (Ib = ¥); p = 0,    (Ii = 0).

d) Đối với nhà một tầng, có chuyển vị ngang, khi tải trọng tại nút các cột không đều nhau, nhà có khối mái cứng hoặc có hệ giằng dọc nối đầu trên của tất cả các cột, thì hệ số chiều dài tính toán me của cột chịu tải lớn nhất tính như sau:                                

                                                                   me = m                                            (5.56)

Bảng 19 – Hệ số chiều dài tính toán m của cột có tiết diện không đổi

Sơ đồ tính của khung có chuyển vị ngang tự do

Công thức tính m

Hệ số np

Một nhịp

Nhiều nhịp

           (5.51)

            (5.52)

 

 

 

 

Khi n £ 0,2

 

(5.53)

 

Khi n > 0,2

 

        (5.54)

 

Tầng trên cùng

Các tầng giữa

Tầng dưới cùng

GHI CHÚ: n1 = Ib1lc/l1Ic ; n2 = Ib2lc /l2Ic ;p1 = Ii1lc / l1Ic ;p2 = Ii2 lc / l2Ic ; k – số nhịp; l, l1, l2 – các nhịp khung;       

Ic , lc – mômen quán tính tiết diện và chiều dài của cột khảo sát;

Ib , Ib1 , Ib2 –  mômen quán tính của các xà liên kết với đầu trên của cột; 

Ii , Ii1 , Ii2   –  mômen quán tính của các xà liên kết với đầu dưới của cột;

– Đối với cột ngoài của khung nhiều nhịp m tính như đối với cột khung 1 nhịp.

trong đó:            

              m - hệ số tính theo các công thức (5.51), (5.52), bảng 19;

              Ic, Nc - mômen quán tính và lực nén lớn nhất trong cột khảo sát;

            åNi , åIi - tương ứng là tổng lực nén và tổng mômen quán tính tiết diện của tất cả các cột ở khung khảo sát và của 4 khung lân cận (2 khung mỗi phía). Tất cả các lực Ni  đều trong cùng một tổ hợp tải  trọng với Nc.

            Giá trị của me tính theo công thức (5.56) không được nhỏ hơn 0,7.

CHÚ Ý: Khi tỷ số H/B > 6 (H – chiều cao của nhà nhiều tầng; B – chiều rộng của nhà), phải kiểm tra thêm ổn định tổng thể của khung như thanh tổ hợp, ngàm ở móng.

Đối với cột biên, hệ số m lấy như  cột của khung một nhịp. 

5.5.2.4         Hệ số chiều dài tính toán đối với các đoạn của cột bậc lấy theo phụ lục D.

Khi xác định hệ số m của cột bậc trong khung nhà công nghiệp một tầng cho phép:

- Không kể đến ảnh hưởng sự chịu tải và độ cứng của các cột lân cận;

- Chỉ xác định chiều dài tính toán của cột đối với tổ hợp tải trọng cho lực nén lớn nhất trong các đoạn và giá trị m nhận được này sẽ dùng cho các tổ hợp tải trọng khác;

- Đối với khung nhiều nhịp (từ hai trở lên), khi có khối mái cứng hoặc hệ giằng dọc nối đầu trên của các cột đảm bảo sự làm việc không gian của cả hệ khung thì chiều dài tính toán của cột khung được xác định như đối với một cột độc lập được liên kết cố định ở mức xà ngang;

- Đối với cột một bậc, khi tỉ số l2/l1 £ 0,6 và N1/N2 ³ 3 thì giá trị của m lấy theo bảng 20.

Bảng 20 – Hệ số chiều dài tính toán m của cột bậc

Điều kiện liên kết
ở đầu trên của cột

Hệ số m đối với

đoạn cột dưới khi

đoạn cột trên

0,1 < I2/I1 £ 0,3

0,05 £ I2/I1 £ 0,1

Đầu tự do

Chỉ liên kết không cho xoay

Tựa khớp cố định

Liên kết ngàm

2,5

2,0

1,6

1,2

3,0

2,0

2,0

1,5

3,0

3,0

2,5

2,0

GHI CHÚ:  l1, I1, N1 – chiều dài, mômen quán tính tiết diện và lực dọc của đoạn cột duới;

l2, I2, N2 – chiều dài, mômen quán tính tiết diện và lực dọc của đoạn cột trên.

 

5.5.2.5         Chiều dài tính toán của cột theo hướng dọc nhà (ngoài mặt phẳng khung) bằng khoảng cách giữa các điểm liên kết không cho cột chuyển vị ra ngoài mặt phẳng khung (gối tựa của cột, dầm cầu trục, giàn đỡ kèo, mắt liên kết với hệ giằng, với xà ngang, v.v...).

5.5.2.6         Chiều dài tính toán của thanh (đặc, rỗng) có tiết diện thay đổi có thể tham khảo phụ lục D.3.

5.5.3              Kết cấu không gian rỗng

5.5.3.1         Khi xác định độ mảnh của các thanh thép góc đơn chịu nén hoặc không chịu lực trong kết cấu không gian rỗng, chiều dài tính toán lo và bán kính quán tính i của các thanh lấy theo bảng 21.

5.5.3.2         Khi xác định độ mảnh của thanh chịu kéo bằng thép góc đơn, chiều dài tính toán và bán kính quán tính của chúng lấy như sau:

- Với thanh cánh: theo bảng 21;

- Với thanh xiên:

  + theo hình 9 a, e: trong mặt phẳng giàn – ldimin; ngoài mặt phẳng giàn – Ld (khoảng cách giữa hai mắt liên kết với thanh cánh) và ix (lấy với trục song song với mặt phẳng dàn);

  + theo hình 9 b, c, d: chiều dài ldimin .

Bảng 21 – Chiều 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

1,14lm

ix hoặc iy

Xiên:     – theo hình 9, b, c, d

mdld

imin

             – theo hình 9, a, e

mdldc

imin

Ngang: – theo hình 9, b

0,8lc

imin

             – theo hình 9, c

0,65lc

imin

GHI CHÚ:  ldc – chiều dài qui ước của thanh xiên, lấy theo bảng 22;

md – hệ số chiều dài tính toán của thanh xiên lấy theo bảng 23;

Trong hình 9, a, e, các thanh xiên phải liên kết với nhau tại giao điểm của chúng.

Giá trị lo đối với thanh ngang theo hình 9c ứng với thép góc đơn đều cạnh.          

 

Hình  9 – Sơ đồ kết cấu không gian rỗng, các thanh từ thép góc đơn

a, b, c – các mắt ở hai mặt tiếp giáp trùng nhau;

d, e – các mắt ở hai mặt tiếp giáp không trùng nhau.

Bảng 22 – Chiều dài qui ước ldc của thanh xiên

Đặc điểm mắt giao nhau
của các thanh xiên

 Giá trị ldc của thanh xiên khảo sát nếu thanh giao nhau
với thanh khảo sát là thanh

chịu kéo

không chịu lực

chịu nén

1. Cả hai thanh không gián đoạn

2. Thanh giao nhau với thanh khảo sát gián đoạn và có phủ bản mã:

    – Kết cấu theo hình 9 a;

    – Kết cấu theo hình 9 e, khi:

          1< n £ 3

               n > 3

3. Mắt giao nhau của các thanh xiên được liên kết tránh chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn

ld

 

 

1,3ld

 

(1,75 – 0,15n)ld

1,3ld

 

 

ld

1,3ld

 

 

1,6ld

 

(1,9 – 0,1n)ld

1,6ld

 

 

ld

0,8Ld

 

 

Ld

 

Ld

Ld

 

 

ld

GHI CHÚ: Ld  - chiều dài thanh xiên theo hình 9 a, e;

                 n = (Im,minld)/ Id,minlm); với Im,min và Id,min - mômen quán tính nhỏ nhất của thanh cánh và thanh xiên.

Bảng 23 – Hệ số chiều dài tính toán của thanh xiên md

Liên kết của thanh xiên với

 thanh cánh

n

Giá trị của md khi l/imin bằng

£ 60

60 <  l/imin £ 160

³ 160

Bằng đường hàn hoặc bu lông (không nhỏ hơn 2) , không có bản mã

£ 2

 

³ 6

1,14

 

1,04

0,54 + 36 (imin/l)

 

0,56 + 28,8 (imin/l)

0,765

 

0,74

Bằng 1 bulông, không có bản mã

Không phụ thuộc n

1,12

0,64 + 28,8 (imin/l)

0,82

GHI CHÚ:    n – xem bảng 22;

l – chiều dài thanh, lấy bằng ld đối với hình 9, b, c, d; bằng ldc theo bảng 21 (đối với hình 9,a, e);           

 – Giá trị của md khi n từ 2 đến 6 xác định theo nội suy tuyến tính;

 – Khi liên kết trực tiếp một đầu của thanh xiên với thanh cánh bằng đường hàn hoặc bulông, còn đầu kia qua bản mã thì hệ số chiều dài tính toán là 0,5(1+md); khi liên kết cả hai đầu thanh qua bản mã thì md = 1.

 

5.5.3.3         Chiều dài tính toán và bán kính quán tính của thanh thép ống và tiết diện ghép từ hai thép góc lấy theo điều 5.5.1.

5.5.4              Hệ mái lưới thanh không gian

Chiều dài tính toán của các thanh trong hệ mái lưới không gian lấy theo bảng 24.

Bảng 24 – Chiều dài tính toán của các thanh trong hệ mái lưới không gian

Các thanh của hệ mái lưới

Chiều dài tính toán lo

1. Ngoài các thanh nêu ở mục 2 và 3 ở dưới đây

l

2. Thanh cánh liên tục (không gián đoạn tại mắt) và liên kết hàn dạng chữ T với mắt cầu (thanh xuyên qua mắt cầu và hàn ở chu vi giao nhau với mặt cầu)

 

0,85l

3. Là thép góc đơn, liên kết vào mắt theo một cánh bằng:

 

     a) đường hàn hoặc bulông (không ít hơn hai) bố trí dọc theo thanh khi:

 

l/imin £ 90;

l

- 90 < l/imin £ 120;

0,9l

- 120 < l/imin £ 150 (chỉ đối với các thanh bụng);

0,75l

- 150 < l/imin £ 200 (chỉ đối với các thanh bụng).

0,7l

    b) một bulông khi:

 

l/imin £ 90;

l

- 90 < l/imin £ 120;

0,95l

- 120 < l/imin £ 150 (chỉ đối với các thanh bụng);

0,85l

- 150 < l/imin £ 200 (chỉ đối với các thanh bụng);

0,8l

GHI CHÚ:  l – chiều dài hình học của thanh (khoảng cách giữa các mắt).

 

5.5.5              Độ mảnh giới hạn của các thanh

5.5.5.1         Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu nén lấy theo bảng 25.

Bảng 25 – Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu nén

Các thanh

Độ mảnh giới hạn

1. Thanh cánh, thanh xiên và thanh đứng nhận phản lực gối:

 

a) Của giàn phẳng, hệ mái lưới  thanh không gian, hệ  thanh không gian rỗng (có chiều cao H £ 50 m) bằng thép ống hoặc tổ hợp từ hai thép góc;


180 - 60
a

b) Của hệ thanh không gian rỗng bằng thép góc đơn, hệ thanh không gian rỗng (chiều cao H > 50 m) nhưng bằng thép ống hay tổ hợp từ  hai thép góc.


120

2. Các thanh (trừ những thanh đã nêu ở mục 1 và 7):

 

a) Của giàn phẳng bằng thép góc đơn; hệ mái lưới thanh không gian và hệ thanh không gian rỗng bằng thép góc đơn, tổ hợp từ hai thép góc hoặc thép ống;


210 - 60
a

b) Của hệ mái lưới thanh không gian, hệ thanh không gian rỗng bằng thép góc đơn, dùng liên kết bulông.


220 - 40
a

3.  Cánh trên của giàn không được tăng cường khi lắp ráp (khi đã lắp ráp  lấy theo mục 1)

220

4.  Cột chính

180 - 60a

5. Cột phụ (cột sườn tường, thanh đứng của cửa mái, v.v...), thanh giằng của cột rỗng, thanh của hệ giằng cột (ở dưới dầm cầu trục)


210 - 60
a

 

Bảng 25 – Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu nén (tiếp theo)

Các thanh

Độ mảnh giới hạn

6. Các thanh giằng (trừ các thanh đã nêu ở mục 5), các thanh dùng để giảm chiều dài tính toán của thanh nén và những thanh không chịu lực mà không nêu ở mục 7 dưới đây



200

7. Các thanh chịu nén hoặc không chịu lực của hệ thanh không gian rỗng, tiết diện chữ T, chữ thập, chịu tải trọng gió khi kiểm tra độ mảnh trong mặt phẳng thẳng đứng.



150

GHI CHÚ: a = N /(jAfgc) - hệ số j  lấy không nhỏ hơn 0,5 (khi nén lệch tâm, nén uốn thay j bằng je).

 

5.5.5.2         Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu kéo lấy theo bảng 26.

Bảng 26 – Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu kéo

Các thanh

Khi kết cấu chịu tải trọng

động trực tiếp

tĩnh

cầu trục

1.  Thanh cánh, thanh xiên ở gối của giàn phẳng (kể cả giàn hãm) và của hệ mái lưới thanh không gian


250


400


250

2.  Các thanh giàn và của hệ mái lưới thanh không gian (trừ các thanh nêu ở mục 1)


350


400


300

3.  Thanh cánh dưới của dầm cầu trục, dàn

150

4.  Các thanh của hệ giằng cột (ở dưới dầm cầu trục)

300

300

200

5.  Các thanh giằng khác

400

400

300

6.  Thanh cánh và thanh xiên ở gối của cột đường dây tải điện

250

7.  Các thanh của cột đường dây tải điện (trừ các thanh nêu ở mục 6 và 8)


350



8.  Các thanh của hệ thanh không gian rỗng có tiết diện chữ T hoặc chữ thập chịu tác dụng của tải trọng gió khi kiểm tra độ mảnh trong mặt phẳng thẳng đứng.

 


150

 


 


GHI CHÚ: 1. Trong các kết cấu không chịu tải trọng động chỉ cần kiểm tra độ mảnh của thanh trong mặt  phẳng thẳng đứng.

              2. Không hạn chế độ mảnh của thanh chịu kéo ứng lực trước.

                 3. Tải trọng động đặt trực tiếp lên kết cấu là tải trọng dùng trong tính toán về bền mỏi hoặc trong tính toán    có kể đến hệ số động.

 

5.6               Ổn định cục bộ của các cấu kiện có tấm mỏng

5.6.1              Ổn định cục bộ của bản bụng dầm

5.6.1.1         Để đảm bảo ổn định cục bộ, bản bụng của dầm tổ hợp phải được tăng cường bằng các sườn cứng theo các qui định sau:

a. Nếu độ mảnh qui ước của bản bụng > 3,2 khi dầm chịu tải trọng tĩnh, hoặc > 2,2 khi dầm chịu tải trọng di động thì bản bụng phải được tăng cường bằng các sườn cứng ngang (Hình10), trong đó =  , (hw- chiều cao tính toán của bản bụng dầm, xem điều 5.2.1.3, hình 2; tw- chiều dày của bản bụng).

Khoảng cách giữa các sườn cứng ngang a £ 2hw nếu > 3,2 và a £ 2,5hw nếu £ 3,2.

Nếu chỉ tăng cường bản bụng bằng sườn cứng ngang thì kích thước của chúng lấy như sau: khi bố trí cặp sườn đối xứng, chiều rộng của sườn bs ³ hw/30 + 40 mm; khi chỉ bố trí các sườn ở một bên của bản bụng bs ³ hw/24 + 50 mm. Chiều dày của sườn ts ³ 2bs.

b. Tại gối tựa của dầm và tại những chỗ có tải trọng tĩnh tập trung lớn đặt ở cánh trên phải đặt các sườn tăng cường ngang. Sườn ở gối tựa (sườn đầu dầm) được tính toán theo điều 5.6.1.7.

c. Nếu độ mảnh của bản bụng > 5,5 thì ngoài sườn ngang còn phải tăng cường bản bụng bằng sườn tăng cường dọc (Hình 11). Sườn dọc được đặt cách mép chịu nén của bản bụng một đoạn h1 = (0,2¸0,3)hw. Khi có sườn dọc thì kích thước các sườn lấy như sau:

- Đối với sườn ngang: Is = 3hwtw3Is là mômen quán tính của cặp sườn ngang đối với trục dọc của bản bụng;

- Đối với sườn dọc: Isl ³ 1,5hwtw3; Isl là mômen quán tính của sườn dọc đối với trục thẳng đứng của tiết diện dầm.

Khi chỉ bố trí sườn ngang và dọc ở một bên của bản bụng thì mômen quán tính của các sườn được tính đối với các trục tương ứng trên nhưng nằm ở mặt tiếp xúc của sườn với bản bụng.

5.6.1.2         Khi kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng dầm phải kể đến tất cả các thành phần của trạng thái ứng suất (s, t, sc).

Các thành phần ứng suất được tính với giả thiết vật liệu làm việc đàn hồi theo tiết diện nguyên, không kể đến hệ số jb.

Ứng suất nén s (lấy dấu "+") ở biên của ô bản khảo sát và ứng suất tiếp trung bình t được tính theo các công thức:

                                                                    s =                                                                  (5.57)

                                                                     t =                                                                  (5.58)

trong đó:

M, V- giá trị trung bình của mômen và lực cắt trong phạm vi của ô bản. Nếu chiều dài của ô nhỏ hơn hoặc bằng chiều cao tính toán của nó (a £ hw) thì M, V lấy tại tiết diện giữa ô; nếu a > hw thì M  và V lấy tại  tiết diện giữa của phần ô bản có ứng suất lớn hơn và có chiều dài bằng hw; nếu trong  phạm vi ô kiểm tra có MV đổi dấu thì  giá  trị trung bình  của chúng lấy trên phần ô có giá trị tuyệt đối của nội lực lớn.

Ứng suất cục bộ sc trong bản bụng do tải trọng tập trung được tính theo công thức (5.4) và điều 8.5.6  (khi g1 = 1,1).

Nếu trong ô có tải trọng tập trung đặt ở cánh chịu kéo thì chỉ kiểm tra do tác dụng đồng thời của hai thành phần ứng suất st hoặc sct.

5.6.1.3         Không cần kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng dầm khi:

-  £ 3,5, trong trường hợp không có ứng suất cục bộ;

-  £ 2,5, trong trường hợp có ứng suất cục bộ.

Khi đó chỉ cần đặt các sườn cứng ngang theo chỉ dẫn ở điều 5.6.1.1.

5.6.1.4         Kiểm tra ổn định của bản bụng dầm có tiết diện đối xứng, chỉ tăng cường bằng các sườn cứng ngang, khi ứng suất cục bộ sc = 0, và độ mảnh qui ước  £ 6 theo công thức:    

                                                                                                                                  (5.59)

trong đó:                                                                                                                    (5.60)     

                                                                                                               (5.61)     

Trong công thức (5.60) hệ số ccr lấy như sau:

- Đối với dầm hàn, theo bảng 27, phụ thuộc hệ số:

                                                                                                                          (5.62)

trong đó:

               bf , tf  – chiều rộng và chiều dày của cánh chịu nén;

              - hệ số, lấy theo bảng 28.

Bảng 27 – Hệ số ccr

£ 0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

10,0

³30

ccr

30,0

31,5

33,3

34,6

34,8

35,1

35,5

 

Bảng 28 – Hệ số b

Dầm

Điều kiện làm việc của cánh chịu nén

b

Cầu trục

Ray không hàn

Ray được hàn

 

2

¥

Các dầm khác

Khi có sàn cứng đặt liên tục trên cánh nén

Trong các trường hợp khác

¥

0,8

GHI CHÚ: Đối với dầm cầu trục, khi có lực tập trung đặt ở cánh chịu kéo, khi tính hệ số d  lấy b = 0,8.

- Đối với dầm bulông cường độ cao lấy ccr = 35,2.

Trong công thức (5.61):                                           

trong đó:

              d - cạnh bé của ô bản (hw hoặc a);

              m - tỉ số giữa cạnh lớn của ô bản chia cho cạnh nhỏ.

5.6.1.5         Kiểm tra ổn định của bản bụng dầm có tiết diện đối xứng, chỉ tăng cường bằng các sườn ngang (Hình 10 a), khi ứng suất cục bộ sc ¹ 0, theo công thức:

                                                                                                (5.63)

trong đó:

              s, sc ,t - được tính theo các công thức ở điều 5.6.1.2;

              tcr - tính theo công thức (5.61).

Giá trị của scrsc,cr trong công thức (5.63) được tính như sau:

a) Khi a/ hw £ 0,8:

              - scr tính theo công thức (5.60);

              - sc,cr =                                                                                                                    (5.64)   

                        với:                                                                                                  

c1 - hệ số, đối với dầm hàn lấy theo bảng 29 phụ thuộc vào giá trị của a/hwd (theo công thức 5.62); đối với dầm bulông cường độ cao lấy theo bảng 30.

Nếu tải trọng đặt ở cánh chịu kéo (Hình 10 b) thì kiểm tra ổn định của bản bụng được thực hiện theo hai tổ hợp ứng suất :

              - s  và t  (cho biên chịu nén)

- sct, (cho biên chịu kéo), khi đó tính hệ số d theo công thức (5.62) thì bftf là chiều rộng và dày của cánh chịu kéo.

Bảng 29 – Giá trị của c1 đối với dầm hàn

d

Giá trị của c1 đối với dầm hàn khi a/hw bằng

£ 0,5

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

³ 2

£ 1

2

4

6

10

³ 30

11,5

12,0

12,3

12,4

12,4

12,5

12,4

13,0

13,3

13,5

13,6

13,7

14,8

16,1

16,6

16,8

16,9

17,0

18,0

20,4

21,6

22,1

22,5

22,9

22,1

25,7

28,1

29,1

30,0

31,0

27,1

32,1

36,3

38,3

39,7

41,6

32,6

39,2

45,2

48,7

51,0

53,8

38,9

46,5

54,9

59,4

63,3

68,2

45,6

55,7

65,1

70,4

76,5

83,6

Bảng 30 – Giá trị của c1 đối với dầm bu lông cường độ cao

a/hw

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

 

b) Khi a/ hw > 0,8 và tỉ số sc/s lớn hơn các giá trị cho trong bảng 31 thì:

                                                                              scr =                                                        (5.65)

trong đó:     

              c2 - hệ số lấy theo bảng 32;

              sc,cr  – tính theo công thức (5.64), trong đó nếu a/hw > 2 thì lấy a = 2hw.

Bảng 31 – Giá trị giới hạn của sc / s

 

Loại dầm

d

Giá trị giới hạn của sc/ s khi a/hw bằng

0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

³2

Hàn

£ 1

2

4

6

10

³ 30

0

0

0

0

0

0

0,146

0,109

0,072

0,066

0,059

0,047

0,183

0,169

0,129

0,127

0,122

0,112

0,267

0,277

0,281

0,288

0,296

0,300

0,359

0,406

0,479

0,536

0,574

0,633

0,445

0,543

0,711

0,874

1,002

1,283

0,540

0,652

0,930

1,192

1,539

2,249

0,618

0,799

1,132

1,468

2,154

3,939

Bulông cường

độ cao

0

0,121

0,184

0,378

0,643

1,131

1,614

2,347

Bảng 32 – Hệ số c2

a/hw

£ 0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

³ 2

c2

Theo bảng 27, c2= ccr

37,0

39,2

45,2

52,8

62,0

72,6

84,7

 

c) Khi a/ hw > 0,8 và tỉ số sc/s không lớn hơn các giá trị cho trong bảng 31 thì:

- scr tính theo công thức (5.60);

- sc, cr tính theo công thức (5.64) nhưng đặt a/2 thay cho a khi tính cũng như ở trong bảng 30.

Trong mọi trường hợp tcr đều được tính theo kích thước thực của ô bản.


Hình 10 – Sơ đồ dầm được tăng cường bằng các sườn cứng ngang

a) Tải trọng tập trung F đặt ở cánh chịu nén, (st – ứng suất kéo);

b) Tải trọng tập trung F đặt ở cánh chịu kéo.

 

 


1. Sườn cứng ngang

Hình 11 – Sơ đồ dầm được tăng cường bằng các sườn cứng dọc và ngang

1. Sườn cứng ngang; 2. Sườn cứng dọc

5.6.1.6         Kiểm tra ổn định của bản bụng dầm có tiết diện không đối xứng (cánh chịu nén mở rộng) theo chỉ dẫn ở các điều 5.6.1.4, 5.6.1.5 nhưng có kể đến các thay đổi sau: trong công thức (5.60), (5.65) và bảng 32 giá trị của hw lấy bằng hai lần khoảng cách từ trục trung hoà đến biên tính toán chịu nén của ô bản. Nếu a/hw > 0,8 và sc0 thì cần kiểm tra cả hai trường hợp theo các điều 5.6.1.5.b5.6.1.5.c  không phụ thuộc vào giá trị của sc/s.

5.6.1.7         Tại gối tựa, bản bụng của dầm tổ hợp phải được tăng cường bằng các sườn ngang (sườn đầu dầm). Sườn đầu dầm được tính theo uốn dọc ra ngoài mặt phẳng của bản bụng như một thanh đứng chịu phản lực gối. Tiết diện tính toán của thanh gồm tiết diện của sườn và phần bản bụng ở hai bên sườn, mỗi bên rộng bằng 0,65tw.
Chiều dài tính toán của thanh bằng chiều cao bản bụng. Tiết diện mút dưới của sườn gối (Hình12) phải được bào nhẵn, tì sát hoặc hàn vào cánh dưới của dầm. Ứng suất tại tiết diện này do phản lực gối tựa trong trường hợp thứ nhất (Hình12, a) không vượt quá cường độ tính toán của thép cán về  ép mặt khi a
£ 1,5ts và về nén khi a > 1,5ts ; trong trường hợp thứ hai (Hình12, b) không vượt quá cường độ ép mặt.
Khi hàn sườn gối với cánh dưới của dầm thì đường hàn được tính với phản lực gối tựa.

 

Hính  12 – Sơ đồ đặt sườn cứng ở gối

      a)  Sườn gối ở đầu mỳt dầm, mặt tựa được bào nhẵn;

      b)  Sườn gối ở gần đầu mỳt dầm, tỡ sỏt hoặc hàn vào cỏnh dưới .

5.6.2              Ổn định cục bộ của bản bụng cột

5.6.2.1         Cột chịu nén đúng tâm (m = 0), cột chịu nén lệch tâm và nén uốn (m > 0, tiết diện chữ I hoặc hình hộp, hình13 ) ngoài việc đựơc kiểm tra ổn định theo các công thức (5.20), (5.39), (5.48) thì tỷ số giữa chiều cao tính toán và chiều dày của bản bụng hw /tw không được vượt quá trị số giới hạn [hw /tw] cho trong bảng 33.

5.6.2.2         Đối với cột chịu nén lệch tâm

 
và nén uốn, tiết diện chữ I hoặc hình hộp (Hình 13) mà điều kiện ổn định được kiểm tra theo công thức (5.42) thì giá trị giới hạn của hw /tw  phụ thuộc vào giá trị của thông số            a  = (s - s1)/s (với s là ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng, mang dấu “+”, khi không kể đến các hệ số je, jexy hoặc cj; s1 là ứng suất tại biên tương ứng của bản bụng), được lấy như sau :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hình 13 - Sơ đồ cột chịu nộn
lệch tõm cú tiết diện chữ I và hình hộp

- Khi a £ 0,5, lấy theo điều 5.6.2.1;

- Khi a ³ 1, tính theo công thức:

                                                                             (5.66)

trong đó:

 = 1,4 (2a -1)  ,  (với là ứng suất tiếp trung bình trong tiết diện khảo sát).

- Khi 0,5 < a <1, nội suy tuyến tính giữa các giá trị được tính với a = 0,5 và a = 1.

Bảng 33 – Giá trị giới hạn [hw/tw]

Độ lệch tâm
tương đối

Loại tiết
diện cột

Giá trị

 và

Công thức tính

[hw/tw]

m = 0

Chữ  I

 < 2,0

 ³ 2,0

 (1,3 + 0,15)

 (1,2 + 0,35); nhưng không lớn hơn 2,3

Hình hộp,

chữ [ cán

 <1,0

 ³ 1,0

1,2

; nhưng không lớn hơn 1,6

Chữ [
tổ hợp

 < 0,8

 ³ 0,8

; nhưng không lớn hơn 1,6

m ³ 1,0

Chữ I,

hình hộp

 < 2,0

 ³ 2,0

; nhưng không lớn hơn 3,1

GHI CHÚ: –  độ mảnh qui ước khi tính toán ổn định của cột chịu nén đúng tâm;

                 – độ mảnh qui ước khi tính toán ổn định trong mặt phẳng tác dụng của mô men;   

– Tiết diện hình hộp là các tiết diện kín (tổ hợp, uốn cong dạng chữ nhật hay vuông);

              – Đối với tiết diện hình hộp, khi m > 0, giá trị của [hw/tw] lấy cho bản bụng nằm song song với mặt phẳng tác dụng của mômen uốn;

– Khi 0 < m <1,0 giá trị của [hw/tw] được nội suy tuyến tính theo các giá trị với m = 0 và m = 1,0.              

 

5.6.2.3         Đối với cột chịu nén lệch tâm, nén uốn có tiết diện khác chữ I hoặc hình hộp (trừ tiết diện chữ T), giá trị của [hw/tw] ở điều 5.6.2.2  được nhân với hệ số 0,75.

5.6.2.4         Đối với cột chịu nén đúng tâm, nén uốn, nén lệch tâm tiết diện chữ T, có độ mảnh qui ước  từ 0,8 đến 4 và khi 1 £ bf /hw £ 2  (với bf – chiều rộng của cánh chữ T; hw - chiều cao bản bụng chữ T), thì tỉ số hw/tw không được vượt quá giá trị tính theo công thức:

                                                                                            (5.67)

Khi  < 0,8 hoặc  > 4 thì trong công thức (5.67) lấy tương ứng  = 0,8 hoặc  = 4.

Khi tiết diện của cấu kiện được chọn theo độ mảnh giới hạn thì giá trị giới hạn của hw/tw được nhân với hệ số  (jm = j hoặc jm = je , s = N/A), nhưng không lớn hơn 1,25 hw / tw .

5.6.2.5         Với cột tiết diện chữ I, khi giá trị thực tế của hw /tw vượt quá giá trị giới hạn [hw /tw] qui định ở   điều 5.6.2.1 (đối với cột chịu nén đúng tâm không lớn hơn 2 lần) thì:

a)  Khi kiểm tra ổn định cột chịu nén đúng tâm theo công thức (5.20) diện tích tiết diện A chỉ gồm diện tích của hai cánh và hai phần bản bụng tiếp giáp với hai cánh, mỗi phần rộng 0,5tw[hw /tw].

b)  Khi kiểm tra ổn định của cột nén lệch tâm và nén uốn theo công thức (5.39), (5.48), diện tích  tiết diện A chỉ gồm diện tích hai cánh và hai phần bản bụng tiếp giáp với hai cánh, mỗi phần rộng 0,85tw[hw /tw].

Giá trị của [hw /tw] được lấy tương ứng theo bảng 33.

5.6.2.6         Khi bản bụng của cột đặc có hw /tw ³ 2,3thì phải gia cường bằng các sườn cứng ngang đặt cách nhau một khoảng (2,53)hw. Trong trường hợp cột phải vận chuyển thì mỗi đoạn cột phải được gia cường không ít hơn 2 sườn. Kích thước của các sườn cứng ngang lấy theo điều 5.6.1.1.

5.6.3              Ổn định cục bộ của bản cánh dầm và cột

5.6.3.1         Chiều rộng tính toán bo của bản cánh lấy như sau:

- Trong cấu kiện hàn: bằng khoảng cách từ biên của bản bụng đến mép của bản cánh;

- Trong các thép cán định hình: từ điểm bắt đầu uốn cong phía trong của cánh đến mép của bản cánh;

- Trong các định hình cong: từ điểm cuối đoạn cong của bản bụng đến mép của bản cánh (Hình 14).

Hình 14 – Sơ đồ tiết diện ngang của định hình cong

5.6.3.2         Trong dầm, tỉ số giữa chiều rộng tính toán và chiều dày của bản cánh bo/tf không được lớn hơn giá trị [bo/tf] giới hạn cho ở bảng 34.

Bảng 34 – Giá trị giới hạn [bo/tf]

Tính toán dầm

Đặc điểm phần nhô ra

Giá trị [bo/tf]

Trong giới hạn đàn hồi

Không viền mép

0,5

Có viền mép

0,75

Kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo (1)

Không viền mép

0,11hw /tw nhưng không lớn hơn 0,5

Có viền mép

0,16hw /tw nhưng không lớn hơn 0,75

GHI CHÚ: (1): Khi hw/tw £ 2,7giá trị [bo/tf] lấy như sau:

 – Đối với cánh không viền: [bo/tf] = 0,3;

– Đối với cánh viền bằng sườn: [bo/tf] = 0,45;

hw, tw là chiều cao tính toán và chiều dày của bản bụng.

 

Phần nhô ao của mép viền định hình cong (Hình 14) không được nhỏ hơn 0,3bo khi không có bản giằng; không nhỏ hơn 0,2bo khi có bản giằng; chiều dày của mép viền không được nhỏ hơn 2ao.

5.6.3.3         Đối với cột chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm, nén uốn có độ mảnh qui ước 0,8 £  £ 4, tỉ số [bo / tf] không được lớn hơn các giá trị xác định theo các công thức trong bảng 35.

Bảng 35 – Giá trị giới hạn của [bo / tf]

Đặc điểm của bản cánh và tiết diện

Giá trị [bo / tf]

Cánh của tiết diện chữ I và chữ T không viền mép

 (0,36 +0,10)

Thép góc đều cánh và định hình cong không viền bằng sườn (trừ tiết diện chữ [)

 (0,40 + 0,07)

Định hình cong có sườn viền

 (0,50 + 0,18)

Cánh lớn của thép góc không đều cánh và cánh của tiết diện chữ [

 (0,43 + 0,08)

 

Khi < 0,8 hoặc  > 4 thì các công thức trong bảng 35 lấy tương ứng với = 0,8 hoặc = 4.

5.6.3.4         Đối với cột chịu nén đúng tâm có tiết diện hình hộp giá trị [bo / tf] lấy theo bảng 33 như đối với  bản bụng của tiết diện hình hộp.

Đối với cột chịu nén lệch tâm, nén uốn có tiết diện hình hộp, giá trị của [bo/tf] được lấy như sau:

- Khi m £ 0,3: như đối với cấu kiện chịu nén đúng tâm;

- Khi m ³ 1,0 và  £ 2 + 0,04m: [bo/tf] =

- Khi m ³ 1,0 và  > 2 + 0,04m: [bo/tf] = (0,4 + 0,3)(1- 0,01m).

- Khi giá trị của độ lệch tâm tương đối 0,3 < m < 1 thì [bo/tf] được nội suy tuyến tính theo các giá trị ứng với m = 0,3 và m = 1.

5.6.3.5         Khi tiết diện của cột chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm, nén uốn được chọn theo độ mảnh giới hạn, và của dầm theo độ võng giới hạn thì giá trị của [bo/tf] được nhân với hệ số nhưng không lớn hơn 1,25, trong đó jms lấy như sau:

-  Đối với cột chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm và nén uốn: jm là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị của j, je, jexy, cj dùng khi kiểm tra ổn định của cột; còn s = N/A.

-  Đối với cấu kiện chịu uốn: jm = 1; còn s  là giá trị lớn hơn trong hai giá trị tính theo vế trái của các công thức (5.8) và (5.16).

5.7               Kết cấu thép tấm

5.7.1              Tính toán về bền

5.7.1.1         Kiểm tra độ bền của kết cấu tấm vỏ tròn xoay theo trạng thái ứng suất phi mômen theo công thức:

                                                                                                    (5.68)

trong đó:    - các ứng suất pháp theo hai phương vuông góc với nhau;
- ứng suất tiếp.

Ngoài ra, các giá trị tuyệt đối của các ứng suất chính không được lớn hơn fgc

5.7.1.2         Các ứng suất trong vỏ mỏng tròn xoay tính theo lý thuyết phi mômen (Hình15), chịu áp lực của chất lỏng, chất khí hoặc vật liệu hạt được xác định theo công thức:

                                                                                                                              (5.69)

                                                                                                                          (5.70)

trong đó:

s1s2 -  các ứng suất tương ứng theo phương kinh tuyến và phương vòng;

r1 r2 - các bán kính cong theo các phương chính của mặt trung bình của vỏ;                          

p - áp lực tính toán trên một đơn vị bề mặt của vỏ;

t - chiều dày của vỏ;

F - hình chiếu lên trục z - z của toàn bộ áp lực tính toán tác dụng lên phần vỏ abc (Hình 15);                       

Text Box:

rb - bán kính và góc như trên hình 15.

     Hình 15 – Sơ đồ vỏ tròn xoay              Hình 16 – Sơ đồ vỏ nón tròn xoay

5.7.1.3         Vỏ mỏng kín, tròn xoay, chịu áp lực phân bố đều bên trong, khi tính theo trạng thái phi mômen các ứng suất được xác định theo những công thức:

                                                              - Đối với vỏ trụ:                                         và            (5.71)                        

                                                              - Đối với vỏ cầu:                                                             (5.72)

                                                              - Đối với vỏ nón:                                    (5.73)

trong đó:

              p - áp lực tính toán bên trong trên một đơn vị diện tích bề mặt vỏ;

              r - bán kính mặt trung bình của vỏ (Hình 16);

              b - góc giữa đường sinh của mặt nón và trục z-z của nó (Hình 16).

5.7.1.4         Ở những chỗ vỏ thay đổi hình dạng, thay đổi chiều dày, cũng như có tải trọng thay đổi phải kể đến ứng suất cục bộ (hiệu ứng biên).

5.7.2              Tính toán về ổn định

5.7.2.1         Vỏ trụ kín, chịu nén đều song song với đường sinh, được kiểm tra ổn định theo công thức:

                                                                               s1 £ gcscr1                                                                                                                 (5.74)

trong đó:

s1 - ứng suất tính toán trong vỏ;

scr1 - ứng suất tới hạn, lấy bằng giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị: y f hoặc cEt/r (ở đây r là bán kính của mặt trung bình của vỏ, t là chiều dày vỏ).

Giá trị của hệ số y khi 0 < r/t £ 300 được tính theo công thức:

                                                                                                (5.75)

Giá trị của hệ số c lấy theo bảng 36.

Bảng 36 – Giá trị của hệ 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 vỏ chịu nén lệch tâm song song với đường sinh, hoặc chịu uốn thuần tuý trong mặt phẳng đường kính, nếu ứng suất tiếp ở chỗ mômen lớn nhất t £ 0,07E(t/r)3/2, thì giá trị của ứng suất scr1 được tăng lên bằng cách nhân với (1,1 – 0,1/), trong đó:- ứng suất nhỏ nhất (ứng suất kéo được quy ước là âm).

5.7.2.2         Thép ống có độ mảnh quy ước và khi tỉ số:

                                                                        r/ t £  3,14                                                 (5.76)

sẽ được tính theo cấu kiện chịu nén hoặc nén uốn. Ổn định tổng thể của chúng được kiểm tra theo các công thức ở chương 5 không phụ thuộc vào việc kiểm tra ổn định của thành ống. Đối với loại ống không có đường hàn dọc, không cần kiểm tra ổn định của thành ống nếu tỉ số r/t không lớn quá một nửa giá trị tính theo công thức (5.76).

5.7.2.3         Vỏ trụ kín tròn xoay, chịu tác động của áp lực phân bố đều từ phía ngoài vuông góc với mặt vỏ, được tính toán về ổn định theo công thức:

                                                                               s2 £ gcscr2                                                        (5.77)

trong đó:  

s2 = pr/t - ứng suất vòng tính toán trong vỏ;

scr2 - ứng suất tới hạn, xác định theo các công thức sau:

                                                                                               - Khi 0,5 £ l/r £ 10 :    scr2 = 0,55E(r/l)(t/r)3/2                        (5.78)

                                 - Khi l/r ³ 20:     scr2 = 0,17E(t/r)2                                                                (5.79)

                                 - Khi 10 < l/r < 20, giá trị của scr2 được nội suy tuyến tính theo các giá trị ứng với l/r = 10  và l/r = 20.

(ở đây l là chiều dài vỏ trụ).

Nếu vỏ được tăng cường bằng các sườn vòng có khoảng cách giữa các trục sườn là s ³ 0,5r, thì khi kiểm tra ổn định theo các công thức (5.77) đến (5.79), giá trị của l được thay bằng s. Khi đó để đảm bảo ổn định của vành, mômen quán tính của nó lấy theo trục song song với đường sinh không được nhỏ hơn giá trị psr3/3E. Diện tích tính toán gồm diện tích của sườn cộng thêm diện tích phần vỏ có chiều rộng 0,65tvề mỗi phía của sườn (tính từ trục sườn). Còn độ mảnh quy ước không được lớn hơn 6,5. Trường hợp sườn chỉ đặt ở một phía của vỏ thì mômen quán tính được lấy đối với trục trùng với mặt tiếp xúc của vỏ và sườn.

5.7.2.4         Vỏ trụ kín chịu tác dụng đồng thời của các tải trọng nêu ở điều 5.7.2.1 và  5.7.2.3 được kiểm tra ổn định theo công thức:

                                                                                                                         (5.80)

trong đó: scr1 - được tính theo điều 5.7.2.1;        

    scr2 - được tính theo điều 5.7.2.3.

5.7.2.5         Vỏ nón tròn xoay, có góc ngiêng b £ 60o, chịu lực nén dọc trục N (Hình 17), được kiểm tra về ổn định theo công thức:                        

                                                                                                                                                N £ gcNcr            (5.81)

trong đó:

Ncr - lực nén tới hạn, tính theo công thức:

                                                                                                                               Ncr = 6,28rmtscr1cos2b            (5.82)

với:       t - chiều dày của vỏ;

                                    scr1 - ứng suất tới hạn, tính theo điều 5.7.2.1 nhưng thay bán kính r bằng bán kính rm:

                                                                                                                                 rm =             (5.83)   

5.7.2.6         Vỏ nón tròn xoay, chịu áp lực phân bố đều từ phía ngoài p vuông góc với mặt vỏ, được kiểm tra về ổn định theo công thức:      

                                  s2 £ gcscr2                (5.84)

trong đó:  


s2 = prm/t - ứng suất tính toán trong vỏ;                                            

scr2 - ứng suất tới hạn, tính theo công thức:                  

scr2 = 0,55E(rm/h)(t/rm)3 / 2            (5.85)           

Với: h - chiều cao của vỏ nón (khoảng cách
giữa hai đáy);        

                     rm - bán kính, tính theo công thức (5.83).                                                                                                                                                  

5.7.2.7        

Text Box: Hình 17 – Sơ đồ vỏ nón tròn xoay chịu lực nén dọc trục

Vỏ nón tròn xoay, chịu tác dụng đồng thời của các tải trọng nêu ở  điều 5.7.2.5 5.7.2.6 được kiểm tra về ổn định theo công thức:      

                                                                                                                         (5.86)

trong đó các giá trị của Ncrscr2 được tính theo các công thức (5.82) và (5.85).

5.7.2.8         Vỏ cầu (hoặc chỏm cầu) có tỉ số r / t £ 750, chịu áp lực phân bố đều từ phía ngoài vuông góc với mặt vỏ được kiểm tra ổn định theo công thức:

                                                                                s £ gcscr                                                                                                                 (5.87)

trong đó: 

s = pr/2t - ứng suất tính toán;

scr = 0,1Et / r - ứng suất tới hạn, lấy không lớn hơn f ;

 r - bán kính trung bình của vỏ.

5.7.2.9         Các yêu cầu bổ sung khi tính toán giàn  thép ống tham khảo Phụ lục G

6        TÍNH TOÁN LIÊN KẾT

6.1               Liên kết hàn

6.1.1              Hàn đối đầu

6.1.1.1         Liên kết hàn đối đầu chịu kéo hoặc nén đúng tâm với lực dọc N được tính theo công thức:

                                                                                                                                   (6.1)

trong đó:

t  – chiều dày nhỏ nhất của các cấu kiện được liên kết;

lw – chiều dài tính toán của đường hàn, bằng chiều dài thực (chiều dài hình học) trừ đi 2t, hoặc bằng chiều dài thực nếu hai đầu của đường hàn kéo dài quá giới hạn nối (khi hàn trên bản lót).

Không cần kiểm tra bền liên kết hàn đối đầu khi dùng loại que hàn theo bảng B.1, phụ lục B, khi các cấu kiện liên kết được hàn đầy và có kiểm tra chất lượng mối hàn bằng các phương pháp vật lý.

6.1.1.2         Liên kết hàn đối đầu không được kiểm tra chất lượng bằng phương pháp vật lý, chịu tác dụng đồng thời của ứng suất pháp và tiếp, được kiểm tra bền theo công thức (5.6) trong đó thay s, sc, tf tương ứng bằng sxw, syw, tw  và fw (lần lượt là các ứng suất pháp theo hai phương vuông góc, ứng suất tiếp trong đường hàn và cường độ tính toán của đường hàn đối đầu).

6.1.2              Liên kết hàn góc

6.1.2.1         Liên kết hàn dùng đường hàn góc, chịu tác dụng của lực dọc và lực cắt được kiểm tra bền (cắt qui ước) theo hai tiết diện:

- Theo kim loại đường hàn (tiết diện 1 trên hình 18):

                                                                         N /(bf hf lw) £ fwf gc                                                    (6.2)

- Theo kim loại ở biên nóng chảy (tiết diện 2 trên hình 18):

                                                                        N / (bshflw) £ fws c                                                   (6.3)

       trong đó:

                  lw - chiều dài tính toán của đường hàn,       bằng chiều dài thực của nó trừ đi 10 mm;

 hf - chiều cao của đường hàn góc;

 bfbs - các hệ số lấy như sau: khi các cấu kiện được hàn là thép có giới hạn chảy fy £ 530 N/mm2, lấy theo bảng 37; khi fy > 530 N/mm2 không phụ thuộc vào phương pháp hàn, vị trí đường hàn và đường kính que hàn lấy bf = 0,7 và bs = 1.

 

 

 

 

 

 

 

    1 – Tiết diện theo kim loại đường hàn

     2 – Tiết diện theo kim loại ở biên nóng chảy

         Hình 18 – Sơ đồ tiết diện tính toán
                     của đường hàn góc

Bảng 37 – Hệ số bf  bs

Phương pháp hàn, đường kính que (dây) hàn d, mm

Vị trí

đường hàn

Hệ số

Giá trị bf  và bs của khi chiều cao đường hàn hf , mm

3  8

9  12

14  16

³ 18

Hàn tự động khi

d = 3  5

Trong máng

bf

1,1

0,7

bs

1,15

1,0

Nằm

bf

1,1

0,9

0,7

bs

1,15

1,05

1,0

Hàn tự động, bán

tự động khi

d = 1,4  2

Trong máng

bf

0,9

0,8

0,7

bs

1,05

1,0

Nằm, ngang, đứng

bf

0,9

0,8

0,7

bs

1,05

1,0

Hàn tay, bán tự động với dây hàn đặc d <1,4

hoặc dây hàn có lõi thuốc

Trong máng,

ngang, đứng, ngược

bf

0,7

bs

1,0

GHI CHÚ: Giá trị của các hệ số ứng với chế độ hàn tiêu chuẩn.

 

6.1.2.2         Liên kết hàn dùng đường hàn góc chịu mômen:

- Khi mômen tác dụng nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng bố trí đường hàn, độ bền của đường hàn được tính theo công thức:

+ Theo kim loại đường hàn:                                                                                        (6.4)

+ Theo kim loại ở biên nóng chảy:                                                                                 (6.5)

Text Box:  
 
Hỡnh 19 – Đường hàn gúc chịu mụ men tỏc dụng trong mặt phẳng
bố trớ đường hàn

trong đó:

Wf , Ws - mô đun chống uốn của  tiết diện  tính toán  theo kim loại đường hàn và theo biên nóng chảy của thép cơ bản.

- Khi mômen tác dụng nằm trong mặt phẳng bố trí đường hàn, độ bền của đường hàn được tính theo công thức:

+ Theo kim loại đường hàn:                                                               (6.6)

+ Theo kim loại ở biên nóng chảy:

                                                                                                                           (6.7)   

trong đó:

Ixw ,Iyw - các mômen quán tính của tiết diện tính toán theo kim loại đường hàn đối với các trục chính x-x, y-y của nó;

Ixs , Iys - cũng như trên nhưng theo kim loại ở biên nóng chảy của thép cơ bản;

x, y - các toạ độ của những điểm xa nhất so với gốc tọa độ trọng tâm theo các trục chính x-x, y-y (Hình 19).

6.1.2.3         Đường hàn góc chịu  đồng thời tác dụng của lực dọc, lực cắt và mômen được kiểm tra bền theo các công thức:             

                                                                    twf £ fwfgc  và  tws £ fwsgc                                                                                                (6.8)

trong đó:

twftws - các ứng suất trong tiết diện tính toán theo kim loại đường hàn và kim loại ở biên nóng chảy, bằng tổng hình học các ứng suất gây bởi lực dọc, lực cắt và mômen.

6.2               Liên kết bulông

6.2.1              Khi liên kết bulông chịu tác dụng của lực dọc N đi qua trọng tâm chịu kéo của liên kết thì lực phân phối lên các bulông coi như đều nhau.

6.2.2              Khả năng chịu lực tính toán của một bulông được tính như sau:

- Chịu cắt:                            [N]vb    =    fvbgbA nv                                                                               (6.9)

- Chịu ép mặt:                      [N]cb    =    fcbgbdSt                                                                               (6.10) 
- Chịu kéo:                           [N]tb    =    ftb Abn                                                                                  (6.11)           

trong đó:  

fvb , fcb , ftb - lần lượt là cường độ tính toán chịu cắt, chịu ép mặt và chịu kéo của bulông;

d - đường kính ngoài của bulông;

A = p2/4 - diện tích tiết diện tính toán của thân bulông;

Abn - diện tích tiết diện thực của thân bulông, lấy `theo bảng B.4, phụ lục B;

St - tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía;  

nv - số lượng các mặt cắt tính toán;

gb - hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulông, lấy theo bảng 38.

Bảng 38 – Hệ số điều kiện làm việc gb

Đặc điểm của liên kết

Giá trị gb

1. Liên kết nhiều bulông khi tính toán chịu cắt và ép mặt:

- Đối với bulông tinh (độ chính xác nâng cao)

- Bulông thô và bulông độ chính xác bình thường, bulông cường độ cao không điều chỉnh lực xiết đai ốc.

2. Liên kết có một hoặc nhiều bulông, được tính toán chịu ép mặt khi a = 1,5db = 2d, thép được liên kết có giới hạn chảy:

fy £ 285 N/mm2

fy > 285 N/mm2

 

1,0

 

0,9

 

 

0,8

0,75

GHI CHÚ:  Các hệ số điều kiên làm việc ở mục 1 và 2 được lấy đồng thời;

                  a – khoảng cách dọc theo lực, từ mép cấu kiện đến trọng tâm của lỗ gần nhất;                

                  b – khoảng cách giữa trọng tâm các lỗ.

                  d – đường kính lỗ bu lông.

 

6.2.3              Số lượng bulông trong liên kết khi chịu lực dọc N được tính theo công thức:

                                                                                                                             (6.12)

trong đó:

[N]min - giá trị nhỏ nhất trong các khả năng chịu lực của một bulông tính theo điều 6.2.2.

6.2.4              Khi tác dụng của mômen gây trượt các cấu kiện được liên kết thì lực phân phối cho các bulông tỷ lệ với khoảng cách từ trọng tâm của liên kết đến bulông khảo sát.

6.2.5              Bulông chịu cắt và kéo đồng thời được kiểm tra chịu cắt và kéo riêng biệt.

Bulông chịu cắt do tác dụng đồng thời của lực dọc và mômen được kiểm tra theo hợp lực của các nội lực thành phần.

6.2.6              Khi các cấu kiện được liên kết với nhau qua cấu kiện trung gian, hoặc khi dùng bản nối ở một phía thì số lượng bulông phải tăng lên 10% so với tính toán.

6.3               Liên kết bulông cường độ cao

6.3.1              Liên kết bulông cường độ cao được tính toán với giả thiết là nội lực  trong liên kết được truyền bằng ma sát nảy sinh trên mặt tiếp xúc của các cấu kiện được nối do lực xiết bulông.

6.3.2              Lực trượt tính toán mà mỗi mặt ma sát của những cấu kiện được liên kết có thể chịu được khi xiết một bulông cường độ cao được tính theo công thức:

                                                                                                                    (6.13)

trong đó:  

fhb  -  cường độ tính toán chịu kéo của bulông cường độ cao, lấy theo điều 4.2.5;

m   -  hệ số ma sát, lấy theo bảng 39;

gb2  -  hệ số độ tin cậy, lấy theo bảng 39;

Abn  -  diện tích tiết diện thực của bulông, lấy theo bảng B.4, phụ lục B;

gb1  - hệ số điều kiện làm việc của liên kết, phụ thuộc số lượng bulông chịu lực na trong liên kết, giá trị của gb1 lấy như sau:

                            gb1 = 0,8 nếu na < 5;            

  gb1 = 0,9 nếu 5 £ na < 10;

  gb1 = 1,0 nếu na ³ 10.

Số lượng bulông cường độ cao na cần thiết để chịu lực dọc N được tính theo công thức:

                                                                                                                             (6.14)

trong đó:  nf - số lượng mặt ma sát của liên kết.

Lực kéo trong thân bulông do xiết êcu gây nên: P = fhb Abn .

6.3.3              Kiểm tra bền các bản thép được liên kết theo tiết diện giảm yếu bởi lỗ bulông được tiến hành khi coi như một nửa lực đi qua mỗi bulông đã được truyền bằng lực ma sát. Do đó diện tích của tiết diện giảm yếu được tính như sau:

- Khi chịu tải trọng động: bằng diện tích thực An ;

- Khi chịu tải trọng tĩnh:  bằng diện tích tiết diện nguyên A nếu An ³ 0,85A;

                                                      bằng diện tích qui ước Ac = 1,18An nếu An< 0,85A. 

Bảng 39 – Hệ số ma sát m  và hệ số độ tin cậy gb2

Phương pháp làm sạch mặt phẳng của các cấu kiện được liên kết

Phương pháp điều chỉnh lực xiết bulông

Hệ số ma sát m

Hệ số gb2 khi tải trọng và độ dung sai giữa đường kính bulông và

lỗ d, mm

Động và d = 36; Tĩnh và d = 56

Động và d =1;   Tĩnh và d =14

1. Phun cát thạch anh hoặc bột kim loại.

Theo M Theo a

0,58

0,58

1,35

1,2

1,12

1,02

2. Phun cát hoặc bột kim loại sau đó phun sơn kẽm hoặc nhôm.

Theo M

Theo a

 

0,5

0,5

 

1,35

1,2

 

1,12

1,02

3. Bằng ngọn lửa hơi đốt, không có lớp bảo vệ mặt kim loại.

Theo M

    Theo a

0,42

0,42

1,35

1,2

1,12

1,02

4. Bằng bàn chải sắt, không có lớp sơn bảo vệ.

Theo M

    Theo a

0,35

0,35

1,35

1,25

1,17

1,06

5. Không gia công bề mặt

Theo M       Theo a

0,25

0,25

1,7

1,5

1,3

1,2

GHI CHÚ: Phương pháp điều chỉnh theo M tức là theo mômen xoắn; theo a tức là theo góc quay của êcu.

 

7        TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP THEO ĐỘ BỀN MỎI

7.1                    Các kết cấu  chịu trực tiếp tác dụng của tải trọng di động, tải trọng rung động hoặc các loại tải trọng khác, có số lượng chu kỳ tải trọng từ 105 trở lên, thí dụ: dầm cầu trục, dầm sàn công tác, cầu đỡ tải, bun-ke, kết cấu đỡ động cơ, v.v...  cần được tính toán theo điều kiện bền mỏi.

Các công trình cao như: ăng ten, ống khói, trụ, tháp, cầu trục khi kiểm tra cộng hưởng do tác dụng của tải trọng gió cần tính toán theo điều kiện bền mỏi.

Số lượng chu kỳ tải trọng nQ lấy theo yêu cầu công nghệ khi sử dụng.

Tải trọng để tính toán về bền mỏi lấy theo các qui định của TCVN  2737 : 1995.

Các loại kết cấu  kiểm tra theo điều kiện bền mỏi phải được thiết kế cấu tạo sao cho ứng suất tập trung trong chúng không lớn.

7.2                    Công thức kiểm tra theo điều kiện bền mỏi như sau:

                                                                             smax £ a ff gf                                                         (7.1)

trong đó:    

ff - cường độ tính toán về mỏi , lấy theo bảng 40 phụ thuộc vào cường độ kéo đứt tức thời của thép và nhóm cấu kiện ở bảng F.1, phụ lục F;

a - hệ số, kể đến số lượng chu kỳ tải trọng nQ và được tính theo công thức:

     - Khi nQ < 3,9106 :

Đối với các nhóm cấu kiện 1 và 2:

                                                                                            (7.2)

Đối với các nhóm cấu kiện từ 3 đến 8:

                                                                                             (7.3)

     - Khi nQ ³ 3,9106, lấy a = 0,77;

gf - hệ số, lấy theo bảng 41, phụ thuộc vào trạng thái ứng suất và hệ số không đối xứng của ứng suất r = smin / smax  , với smaxsmin  tương ứng là các ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất (tính theo trị tuyệt đối) trong cấu kiện, tính theo tiết diện giảm yếu, không kể đến các hệ số j, je , jb. Khi các ứng suất khác dấu nhau, hệ số r  mang dấu " - ".

Khi kiểm tra theo công thức 7.1, tích số a ff gf không được vượt quá giá trị fu / gM ; gM = 1,3.

7.3                    Đối với các kết cấu chịu tác dụng trực tiếp tải trọng động có số lượng chu kỳ nhỏ hơn 105 thì phải dùng các giải pháp cấu tạo sao cho ứng suất tập trung trong trong chúng là nhỏ và khi cần thiết vẫn phải kiểm tra về bền mỏi theo số lượng chu kỳ nhỏ.

Bảng 40 – Cường độ tính toán về mỏi  ff

        §¬n vÞ tÝnh : N/mm2

Nhóm cấu kiện

Trị số của ff khi cường độ kéo đứt tức thời fu

£ 420

420440

440520

520580

580635

1

2

120

100

128

106

132

108

136

110

145

116

3

4

5

6

7

8

Đối với mọi mác thép                        90

Đối với mọi mác thép                        75

Đối với mọi mác thép                        60

Đối với mọi mác thép                        45

Đối với mọi mác thép                        36

Đối với mọi mác thép                        27

 

 

Bảng 41 – Hệ số gf

smax

Hệ số không đối xứng của ứng suất r

Công thức tính hệ số gf

Kéo

- 1 £ r £ 0

0 < r £ 0,8

0,8 < r < 1

gf = 2,5 / ( 1,5 – r )

gf = 2,0 / ( 1,2 – r )

               gf = 1,0 / ( 1 – r )

Nén

-1 £ r < 1

gf = 2,0 / ( 1 – r )

 

 

8        CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ CẤU TẠO KHÁC KHI THIẾT KẾ CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP

8.1               Dầm

8.1.1              Trong dầm hàn tiết diện chữ I chỉ dùng bản cánh bằng một lớp thép tấm (trừ dầm cầu trục). Trong dầm bu lông cường độ cao bản cánh có thể gồm nhiều tấm thép nhưng số lượng lớp thép tấm không lớn hơn 3. Khi đó diện tích các thép góc cánh không được nhỏ hơn 30% diện tích toàn bộ cánh.

8.1.2              Chiều rộng cánh dầm hàn nên thoả mãn các điều kiện: bf ³ 180mm và bf ³ (1/10)h và phải thoả mãn yêu cầu về ổn định cục bộ ở điều 5.6.3.2. Chiều dày bản cánh  tf £ 40mm .

8.1.3              Các đường hàn liên kết bản cánh và bản bụng cũng như liên kết các cấu kiện phụ vào dầm (ví dụ sườn cứng) là đường hàn liên tục .

8.1.4              Tại những chỗ cánh dầm có tải trọng tập trung (kể cả tải trọng của các tấm bê tông có sườn), bản bụng dầm thường được gia cường bằng các sườn cứng ngang.

8.1.5              Các sườn cứng ngang của dầm hàn được đặt cách đầu nối của bản bụng một khoảng không nhỏ hơn 10 lần chiều dày bản bụng, còn các đường hàn của sườn dọc với bản bụng nằm cách đầu nối này một đoạn là 40 mm.

8.1.6               Trong các dầm hàn tiết diện chữ I  chịu tải trọng tĩnh, hoặc của các kết cấu phụ thường dùng sườn cứng ngang một bên (trừ sườn đầu dầm) bố trí cả ở một mặt của bản bụng. Nếu dùng đường hàn góc một phía để liên kết cánh và bụng dầm thì các sườn cứng ngang được bố trí ở phía đối diện các bản bụng.

8.1.7              Đối với các  sườn gối, khi tính theo điều kiện ép mặt, mặt tì của đầu dưới sườn với cánh dầm (hoặc với gối kê) phải được bào nhẵn, tiếp xúc chặt. Khi dùng sườn gối hàn vào mút đầu dầm, độ nhô của sườn ra khỏi cánh dưới dầm lấy nhỏ hơn hoặc bằng 1,5ts (ts - chiều dày của sườn gối).

8.1.8              Liên kết cánh của dầm tổ hợp:

8.1.8.1         Đường hàn và bulông cường độ cao liên kết bản bụng và bản cánh của dầm chữ I tổ hợp được tính toán theo bảng 42.

 Khi không có các sườn cứng để truyền các tải trọng tập trung lớn cố định, việc tính toán cánh trên được tiến hành như đối với tải trọng tập trung di động.

Khi đặt tải trọng tập trung cố định lên cánh dưới của dầm thì đường hàn và bulông cường độ cao dùng liên kết cánh này với bản bụng được tính theo các công thức từ (8.6) đến (8.8) của bảng 42, không phụ thuộc vào sự có mặt của sườn cứng tại chỗ đặt tải trọng.

Đường hàn cánh được hàn thấu hết toàn bộ chiều dày của bản bụng coi như có độ bền bằng độ bền của bản bụng.

Bảng 42 – Công thức tính liên kết trong dầm tổ hợp

Đặc điểm của tải trọng

Dạng liên kết

Công thức

Cố định

Đường hàn góc:

 

hai phía

           T/ (2bf hf) £ fwf gc                        (8.1)

          T/ (2bs hf) £ fws gc                        (8.2)

một phía

          T/ (bf hf) £ fwf gc                           (8.3)

          T/ (bs hf) £ fws gc                          (8.4)

Bu lông cường độ cao

          aT £ nf [N]b gc                         (8.5)

Di động

Đường hàn góc hai phía

 

        (2bf hf) £ fwf gc         (8.6)

        (2bs hf) £ fws gc        (8.7)

Bulông cường độ cao

        £ nf [N]b gc          (8.8)

GHI CHÚ:  T = VS/If  – lực trượt của cánh trên một đơn vị chiều dài do lực cắt V gây ra;

                  S – mômen tĩnh nguyên của cánh dầm đối với trục trung hoà;  

                  VP = P/lz – áp lực do tải trọng tập trung P (với dầm cầu chạy là áp lực bánh xe cầu trục
                        khi không kể đến hệ số động);

                  lz – chiều dài phân bố qui ước của tải trọng tập trung lấy theo chỉ dẫn của các điều    5.2.1.3 và  điều 8.5.6;

                  a – bước của bulông cường độ cao;

                  a – hệ số, a = 0,4 khi tải trọng đặt ở cánh trên và bản bụng tì sát cánh trên;

                                   a = 1,0 khi bản bụng không tì sát cánh trên và khi tải trọng đặt ở cánh dưới;

                  [N]b – lực tính toán của bulông cường độ cao, được tính theo công thức (6.13). 

 

 

8.1.8.2         Trong dầm dùng liên kết bulông cường độ cao có bản cánh ghép nhiều tấm, liên kết của mỗi tấm ở sau điểm cắt lý thuyết của nó được tính với một nửa nội lực mà tiết diện của tấm có thể chịu được. Liên kết của mỗi tấm ở trên khoảng giữa điểm cắt thực tế của nó và điểm cắt đứt của tấm trước được tính với toàn bộ nội lực mà tiết diện của tấm có thể chịu được.

8.2               Cột                  

8.2.1              Các đoạn của cột rỗng khi vận chuyển được gia cường bằng các vách cứng bố trí ở hai đầu mỗi đoạn. Trong cột rỗng các vách cứng ngang được bố trí cách nhau không quá 4 m theo chiều dài cột.

8.2.2              Khi các thanh bụng của cột rỗng được hàn trực tiếp vào nhánh cột, cho phép trục của các thanh bụng hội tụ tại mép ngoài của nhánh.

Khi các thanh bụng được nối với nhánh qua bản mã, các đường hàn góc tại liên kết chồng của bản mã với nhánh cột lấy theo tính toán và có thể bố trí gián đoạn. Khoảng cách gián đoạn giữa đầu mút của các đoạn được hàn không vượt quá 15 lần chiều dày bản mã.

8.2.3              Khi nối lắp ghép, các đầu mút cột được phay nhẵn, dùng đường hàn đối đầu, bản ghép với đường hàn góc hoặc với bulông. Khi dùng bản ghép, đường hàn đặt cách chỗ nối 30 mm về mỗi phía. Cho phép dùng mặt bích để truyền lực nén bằng tiếp xúc và truyền lực kéo bằng bu lông.

8.2.4              Kích thước mặt bằng của bản đế chân cột được xác định theo điều kiện bền nén của vật liệu móng. Chiều dày của bản đế được tính theo điều kiện bền khi uốn (của các ô bản) do áp lực của mặt móng. Chiều dày của bản đế không nhỏ hơn 10 mm và không lớn hơn 40 mm khi có sườn và dầm đế, không lớn hơn 60 mm khi không có sườn và dầm đế.

8.2.5              Bu lông neo chân cột được tính theo lực nhổ ở chân cột. Cánh tay đòn của mô men chống nhổ bằng khoảng cách giữa trục bu lông chịu kéo đến trọng tâm vùng ứng suất nén mặt dưới bản đế. Loại và kích thước bu lông neo lấy theo bảng 12. Với cột liên kết khớp, bulông neo lấy theo cấu tạo từ hai đến bốn chiếc, đường kính không nhỏ hơn 16 mm.

8.2.6              Bulông neo không chịu lực cắt tại chân cột. Lực cắt này do lực ma sát giữa bản đế và bêtông móng chịu. Khi lực cắt lớn, nên đặt thêm các chốt chịu cắt riêng.

8.3               Giàn phẳng và hệ thanh không gian

8.3.1              Trục của các thanh giàn và hệ thanh không gian phải hội tụ tại tâm các nút (nằm trên trục các thanh cánh). Trong giàn hàn, trục thanh phải đi qua trọng tâm của tiết diện thanh (làm tròn đến 5 mm), trong giàn dùng liên kết bulông là trục của dãy bulông nằm gần sống thép góc nhất.

Cho phép không tính đến độ lệch trục của các cánh giàn khi thay đổi tiết diện nếu độ lệch đó không vượt quá 1,5 % chiều cao của thanh cánh.

Khi có lệch tâm tại các nút thì việc tính toán các thanh giàn và hệ thanh không gian phải kể đến mômen uốn tương ứng.

Khi tải trọng đặt ngoài nút dàn, các thanh giàn phải được tính theo nén, uốn (chịu tác dụng đồng thời của lực dọc và mômen uốn).

8.3.2              Khi giàn mái có nhịp lớn hơn 36 m, nên làm độ vồng cấu tạo. Độ vồng cấu tạo lấy bằng độ võng của giàn do tĩnh tải và hoạt tải dài hạn gây ra. Đối với các loại mặt mái bằng (giàn có cánh song song), độ vồng cấu tạo của giàn lấy không phụ thuộc độ lớn của nhịp và bằng độ võng do tổng tải trọng tiêu chuẩn gây nên cộng với 1/ 200 nhịp ).

8.3.3              Khi tính toán nội lực của giàn có các thanh là thép góc hoặc thép chữ T, nút liên kết các thanh được coi là khớp.

Với các thanh giàn có tiết diện chữ I, chữ H, hoặc thép ống chỉ được coi các nút là khớp khi tỉ số giữa chiều cao của tiết diện với chiều dài của thanh không lớn hơn 1/10. Nếu vượt quá tỉ số này, phải kể đến mômen phụ trong các thanh do độ cứng của các nút gây nên. Việc kể đến độ cứng của nút giàn khi tính có thể thực hiện theo các phương pháp gần đúng. Cho phép xác định lực dọc trong các thanh theo sơ đồ khớp.

8.3.4              Khoảng cách giữa đầu các thanh bụng và thanh cánh trong giàn có bản mã lấy không nhỏ hơn a (a = 6t - 20 mm) nhưng không lớn hơn 80 mm (t - chiều dày bản mã, mm). Khe hở giữa các đầu mút của các thanh nối ở cánh giàn có phủ các bản ghép không được nhỏ hơn 50 mm.

Đường hàn liên kết thanh bụng của giàn với bản mã được kéo dài thêm vào cạnh đầu thanh một đoạn 20 mm.

8.3.5              Tại các nút giàn có thanh cánh là thép chữ T, chữ I hoặc thép góc đơn, liên kết đối đầu bản mã với cánh bằng đường hàn thấu hết chiều dày bản mã.             

8.3.6              Chiều dày bản mã giàn lấy theo nội lực của thanh lớn nhất (thường là thanh xiên ở gối) và không đổi cho các nút của cả dàn.

8.3.7              Đối với các thanh giàn ghép từ hai thép góc, tại khe hở giữa hai thép góc đặt các tấm đệm hàn với các thép góc. Khoảng cách giữa tâm các tấm đệm không vượt quá 40i (đối với thanh nén) và 80i (đối với thanh kéo), i là bán kính quán tính của một thép góc lấy với trục trọng tâm song song với mặt phẳng dàn.

8.4               Hệ giằng

8.4.1              Trong mỗi khối nhiệt độ của nhà cần bố trí một hệ thống giằng riêng.

8.4.2              Hệ giằng đứng giữa các cột chính ở dưới mức dầm cầu trục của cột hai nhánh được bố trí trong mặt phẳng của từng nhánh cột. Các nhánh của hệ giằng hai nhánh được liên kết với nhau bằng các thanh giằng hoặc bản giằng.

8.4.3              Hệ giằng ngang theo phương ngang nhà được bố trí ở mức cánh trên hoặc cánh dưới của giàn vì kèo tại các nhịp ở đầu mỗi khối nhiệt độ.

Khi khối nhiệt độ dài hơn 144 m cần đặt thêm hệ giằng ngang trung gian. Những giàn vì kèo
không nối trực tiếp với hệ giằng ngang cần đươc tăng cường trong mặt phẳng bố trí hệ giằng này bằng các thanh chống hoặc thanh kéo. Tại chỗ bố trí hệ giằng ngang đặt hệ giằng đứng giữa các dàn. Khi có khối mái cứng, tại mức cánh trên đặt hệ giằng tạm để định vị kết cấu và đảm bảo ổn định của chúng trong quá trình lắp ráp.

8.4.4              Hệ giằng dọc cánh dưới của các giàn vì kèo được bố trí dọc các dãy cột biên trong các trường hợp sau: nhà có cầu trục với chế độ làm việc nặng hoặc rất nặng; mái có giàn đỡ kèo; nhà một hoặc hai nhịp có cầu trục sức nâng 10 tấn trở lên và khi cao độ cánh dưới của giàn vì kèo lớn hơn 18 m không phụ thuộc vào sức nâng cầu trục.

Trong các nhà có ba nhịp trở lên, hệ giằng dọc cánh dưới còn được bố trí dọc các dãy cột giữa và không được cách nhau quá một nhịp đối với các nhà có cầu trục có chế độ làm việc nặng hoặc rất nặng, không được cách nhau quá hai nhịp đối với các nhà khác.

8.4.5              Cánh dưới của dầm và giàn cầu trục có nhịp lớn hơn 12 m phải được tăng cường bằng hệ giằng ngang.

8.4.6              Khi bố trí hệ giằng chéo chữ thập, việc tính toán chúng cho phép tiến hành theo sơ đồ quy ước với giả thiết thanh xiên chỉ chịu kéo (bỏ qua sự làm việc của các thanh xiên chịu nén).

Khi xác định nội lực trong các thanh của hệ giằng cho phép không kể đến lực nén trong các cánh dàn.

8.5               Dầm cầu trục

8.5.1              Kiểm tra độ bền của dầm cầu trục do tác dụng của tải trọng đứng và ngang theo các qui định ở điều 5.2.1.5.

8.5.2              Kiểm tra độ bền của bản bụng dầm cầu trục (trừ các dầm được tính toán theo bền mỏi với số chu kỳ của tải trọng từ 2.106 trở lên) theo công thức (5.6), trong đó khi kiểm tra tiết diện gối dầm liên tục thay hệ số 1,15 bằng 1,3.

8.5.3              Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm cầu trục theo qui định ở điều 5.2.2.1.

8.5.4              Kiểm tra ổn định của bản bụng và bản cánh của dầm cầu trục theo các qui định ở điều 5.6.1 5.6.3.

8.5.5              Tính toán về bền mỏi của dầm cầu trục theo các qui định ở chương 7.        

Đối với dầm cầu trục có số chu kỳ của tải trọng nQ > 2.10bản bụng dầm phải được kiểm tra thêm về độ bền theo điều 8.5.6 và mỏi theo điều 8.5.7.

Tải trọng cầu trục dùng để kiểm tra dầm cầu trục theo bền và mỏi được lấy theo các qui định của tiêu chuẩn TCVN 2737 : 1995.

Số chu kỳ tải trọng của dầm cầu trục là số lượt nâng tải trong thời gian phục vụ của cầu trục do các yêu cầu sản xuất.

8.5.6              Vùng chịu nén của bản bụng dầm cầu trục bằng thép có giới hạn chảy từ 400 N/mm2  trở xuống phải thoả mãn điều kiện :

                                                                            (8.9)

                                                                                                                                                 (8.10)

                                                                                                                                                (8.11)                                                                                             

                                                                                                                                     (8.12)

trong đó:        

                                                                      (8.13)                                                                               

                        hệ số lấy bằng 1,15 khi tính toán dầm đơn giản; bằng 1,3 khi tính toán tiết diện tại  gối của dầm liên tục ;

                   MV - tương ứng là mômen uốn và lực cắt trong tiết diện của dầm do tải trọng tính toán;

                                    P - áp lực tính toán của bánh xe cầu trục không kể đến hệ số động;

                        g1 - hệ số tăng tải trọng tập trung thẳng đứng lên một bánh xe cầu trục lấy theo qui định của TCVN 2737 : 1995.

                                    It = Itr + bftf3/ 3 - tổng các mô men quán tính xoắn bản thân của ray và của cánh;

                                    tfbf - chiều dày và chiều rộng của cánh trên ( chịu nén ) của dầm;

                                    Itr – mômen quán tính xoắn của ray;

                        lz - chiều dài chịu tải qui ước, được xác định theo công thức:

                                                                                                                                               (8.14)                                          

       trong đó:

         c - hệ số, lấy bằng 3,25 đối với dầm hàn và dầm cán; bằng 4,5 đối với dầm bulông cường độ cao;

         I1t - tổng các mômen quán tính bản thân của cánh dầm và của ray cầu trục hoặc là mô men quán tính chung của ray và cánh khi hàn ray bằng đường hàn đảm bảo sự làm việc đồng thời của ray và cánh;

        Mt - mômen xoắn cục bộ, được xác định theo công thức:

                                                            Mt = Pe + 0,75Vthr

       trong đó:   e - độ lệch tâm qui ước, lấy bằng 15 mm;

                        Vt - tải trọng ngang (lực xô) tính toán gây bởi sự ngiêng lệch của cầu trục và sự không song song của đường ray cầu trục lấy theo TCVN 2737 : 1995;

                          hr - chiều cao của ray cầu trục.

Trong tất cả các công thức từ (8.9) đến (8.13) ứng suất lấy dấu dương.

8.5.7              Kiểm tra độ bền mỏi vùng trên của bụng dầm cầu trục hàn được tiến hành theo công thức:

                                                                                                      (8.15)

trong đó: 

ff - cường độ tính toán về mỏi, với mọi mác thép lấy bằng: 75 N/mm2 đối với vùng trên chịu      nén của bản bụng (tiết diện tại nhịp dầm); 65 N/mm2 đối với vùng trên chịu kéo của bản bụng (tại tiết diện gối của dầm liên tục).

Giá trị của các đại lượng trong công thức (8.15) được xác định theo điều 8.5.6.

Khi tính toán theo điều kiện về mỏi với số chu kỳ của tải trọng nQ2.106, đường hàn liên kết cánh trên với bản bụng phải hàn thấu hết chiều dày bản bụng.

8.5.8              Các mép tự do của cánh chịu kéo của dầm cầu chạy và các dầm sàn công tác chịu trực tiếp tải trọng di động phải được cán hoặc bào nhẵn.

8.5.9              Các kích thước của sườn cứng trong dầm cầu trục được lấy theo điều 5.6.1.1, khi đó chiều rộng phần nhô ra của sườn hai bên bản bụng không được nhỏ hơn 90 mm. Sườn cứng ngang hai bên không cần hàn với cánh dầm, nhưng phải bào nhẵn và tì sát với cánh  trên dầm.

Trong các dầm cầu trục có chế độ làm viêc nhẹ và trung bình cho phép dùng các sườn cứng ngang bố trí ở một bên bản bụng, hàn với bản bụng và cánh trên dầm, bố trí sườn theo điều 5.6.1.1.

8.5.10           Khi kiểm tra độ bền của các dầm cầu trục treo, phải kể đến các ứng suất pháp  cục bộ do áp lực của bánh xe cầu trục theo hướng dọc và ngang trục dầm.

8.6               Liên kết

8.6.1              Liên kết hàn                         

8.6.1.1         Trong các kết cấu dùng liên kết hàn nên chọn phương pháp sản xuất cơ khí hoá cao khi hàn.

8.6.1.2         Mép bản thép tại chỗ hàn được gia công theo qui định ở tiêu chuẩn TCVN 1961 :1975 – Mối hàn hồ quang điện bằng tay. 

8.6.1.3         Kích thước và hình dạng của đường hàn góc được qui định như  sau:

a) Chiều cao của đường hàn góc hf không được lớn hơn 1,2tmin (tmin- chiều dày nhỏ nhất của các cấu kiện được liên kết).

b) Chiều cao của đường hàn góc hf  lấy theo tính toán, nhưng không được nhỏ hơn các giá trị cho trong bảng 43.

c) Chiều dài tính toán của đường hàn góc không được nhỏ hơn 4hf và không nhỏ hơn 40 mm.

d) Chiều dài tính toán của đường hàn góc bên không được lớn hơn - hệ số lấy ở bảng 37).

e) Kích thước các phần chồng nhau (trong liên kết chồng) không được nhỏ hơn 5 lần chiều dày nhỏ nhất của các cấu kiện được hàn.

f) Tỉ số kích thước hai cạnh góc vuông của đường hàn góc lấy bằng 1:1; khi các cấu kiện được hàn có chiều dày khác nhau cho phép dùng đường hàn có hai cạnh không đều nhau, khi đó cạnh gắn với cấu kiện có chiều dày mỏng hơn lấy theo qui định ở điều 8.6.1.3.a, còn cạnh gắn với  cấu kiện có chiều dày lớn hơn theo  điều 8.6.1.3.b.

Bảng 43 – Chiều cao nhỏ nhất của đường hàn góc hf

Dạng
liên kết

Phương    pháp hàn

Giới hạn chảy của thép fy  (N/mm2)

Giá trị nhỏ nhất hf khi chiều dày lớn nhất
của các cấu kiện được hàn t (mm)

45

610

1116

1722

2332

3340

4180

Chữ T với đường hàn góc hai phía;

chồng và góc

Tay

 430

4

5

6

7

8

9

10

430 < fy 530

5

6

7

8

9

10

12

Tự động và bán tự động

£ 430

3

4

5

6

7

8

9

430 < fy £ 530

4

5

6

7

8

9

10

Chữ T với  đường hàn góc một phía

Tay

 380

5

6

7

8

9

10

12

Tự động và bán tự động

4

5

6

7

8

9

10

 GHI CHÚ: Các kết cấu làm từ thép có giới hạn chảy fy > 530 N/mm2 và với tất cả các loại thép khi chiều dày các cấu kiện lớn hơn 80mm, chiều cao nhỏ nhất của đường hàn góc lấy theo các qui định kỹ thuật riêng.

 

g) Đối với các kết cấu chịu tải trọng động và tải trọng rung động dùng đường hàn góc thoải, tỉ lệ hai cạnh góc vuông của đường hàn là 1:1,5 (cạnh dài nằm theo hướng lực tác dụng) và được tính toán theo bền mỏi hoặc theo phá hoại giòn.

8.6.1.4         Liên kết hàn đối đầu các tấm thường là đường hàn thẳng, hàn thấu hết bề dày và dùng các bản lót.

Trong điều kiện lắp ghép, cho phép hàn một phía có hàn đầy thêm ở đáy đường hàn và hàn vào bản thép lót được giữ lại.

8.6.1.5         Không được dùng liên kết hỗn hợp mà trong đó một phần lực được tiếp nhận bằng đường hàn, một phần bằng bulông.

8.6.1.6         Đường hàn gián đoạn chỉ dùng trong các kết cấu phụ, nơi có nội lực nhỏ. Khi  đó khoảng cách amax  giữa các đầu mút của hai đường hàn liên tiếp lấy như sau:

- amax   15 tmin , đối với cấu kiện chịu nén;

- amax   30 tmin ,  đối với cấu kiện chịu kéo;

trong đó tmin là chiều dày nhỏ nhất của các bản thép được liên kết.                

8.6.1.7         Trong thiết kế cần chỉ rõ: phương pháp hàn, loại que hàn hoặc dây hàn, vị trí và thứ tự hàn của các mối hàn.         

8.6.2              Liên kết bulông

8.6.2.1         Lỗ của các loại bulông được chế tạo theo các qui định kỹ thuật của tiêu chuẩn về bulông.

8.6.2.2         Bulông thô và bulông thường được dùng trong các kết cấu làm bằng thép có giới hạn chảy từ 380 N/mm2 trở xuống.

8.6.2.3         Cho phép liên kết các cấu kiện vào nút liên kết bằng một bulông.

8.6.2.4         Trong các liên kết bulông làm việc chịu cắt không được dùng các bulông mà trên chiều dài của phần không ren có các đoạn với đường kính khác nhau.

8.6.2.5