Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5575 : 2012 về Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế

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

H_T / 1250

H_T / 2000

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

H_T / 2500

...

...

...

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

H_T / 4000

-

CHÚ THÍCH 1: H_T là độ cao từ mặt đáy chân cột đến mặt đỉnh dầm cầu trục hay giản cầu trục.

CHÚ THÍCH 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 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.

CHÚ THÍCH 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%.

5.4 Hệ số điều kiện làm việc g_C

5.4.1 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 g_C . Mọi trường hợp khác không nêu trong bảng này và không được qui định trong các điều tương ứng thì đều lấy g_C = 1.

5.4.2 Giá trị của hệ số điều kiện làm việc g_C được cho trong Bảng 3.

...

...

...

Loại cấu kiện

g_C

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 j_b < 1,0

...

...

...

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

Bảng 3

...

...

...

g_C

7. Các thanh bụng chịu nén của kết cấu không gian rỗng gồm các thép góc đơn đều cạnh hoặc không đều cạnh (hoặc 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

...

...

...

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

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

CHÚ THÍCH 2: Các hệ số điều kiện làm việc g_C  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 các cấu kiện đó.

6 Vật liệu của kết cấu và liên kết       

...

...

...

6.1.1 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 oxy, rót sôi hoặc nữa 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 hóa học.

6.1.2 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 sát đặt máy, kết cấu hành lang băng tải, cột vượt của đường dây tải điện cao trên 60 mét, v.v…

6.1.3 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, f_y và f_u là cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép và cường độ tiêu chuẩn của thép theo sức bền kéo đứt, được đảm bảo bởi tiêu chuẩn sản xuất thép và được lấy là cường độ tiêu chuẩn của thép; g_M là hệ số độ tin cậy về vật liệu, lấy bằng 1,05 cho mọi mác thép.

6.1.4 Cường độ tiêu chuẩn f_y, f_u 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 MPa).

Đối với các loại thép không nêu tên trong Tiêu chuẩn này và các loại thép của nước ngoài được phép sử dụng trong Bảng 4, lấy f_y là cường độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy nhỏ nhất và  f_u là cường độ tiêu chuẩn theo sức bền kéo đứt nhỏ nhất được đảm bảo của thép. g_M 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 loại tiêu chuẩn riêng tương ứng.

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

Trạng thái làm việc

...

...

...

Cường độ tính toán

Kéo, nén, uốn

f

f = f_y /g_M

Trượt

f_v

f_v = 0,58 f_y /g_M

Ép mặt lên đầu mút (khi tì sát)

f_c

...

...

...

Ép mặt trong khớp trụ khi tiếp xúc chặt

f_cc

f_cc = 0,5 f_u /g_M

Ép mặt theo đường kính của con lăn

f_cd

f_cd = 0,025  f_u /g_M

Bảng 5 - Cường độ tiêu chuẩn f_y, f_u  cường độ tính toán f của thép các bon

(TCVN 5709:1993)

Đơn vị tính bằng megapascan

...

...

...

Cường độ tiêu chuẩn f_y và cường độ tính toán f của thép với độ dày t

mm

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn f_u không phụ thuộc bề dày t, mm

t ≤ 20

20 < t ≤ 40

40 < t ≤ 100

f_y

f

f_y

...

...

...

f_y

f

CCT34

CCT38

CCT42

220

240

260

210

...

...

...

245

210

230

250

200

220

240

200

220

...

...

...

190

210

230

340

380

420

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

Đơn vị tính bằng megapascan

Mác thép

...

...

...

t ≤ 20

 20 < t ≤ 30

30 < t ≤ 60

f_u

f_y

f

f_u

f_y

f

...

...

...

f_y

f

09Mn2

450

310

295

450

300

285

...

...

...

-

-

14Mn2

460

340

325

460

330

315

...

...

...

-

-

16MnSi

490

320

305

480

300

285

...

...

...

290

275

09Mn2Si

480

330

315

470

310

295

...

...

...

290

275

10Mn2Si1

510

360

345

500

350

335

...

...

...

340

325

10CrSiNiCu

540

400*

360

540

400*

360

...

...

...

400*

360

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

6.2 Vật liệu thép dùng trong liên kết

6.2.1 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.

6.2.2 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.

...

...

...

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

f_w

...

...

...

Theo sức bền kéo đứt

f_wu

f_wu  =  f_t

Kéo và uốn

f_w

f_w  = 0,85 f

Trượt

f_wv

f_wv  =  f_v

...

...

...

Cắt (qui ước)

Theo kim loại mối hàn

f_wf

f_wf  =  0,55 f_wun / g_M

Theo kim loại ở biên nóng chảy

f_ws

f_ws  =  0,45 f_u

CHÚ THÍCH 1: f_v  và f_v  là cường độ tính toán chịu kéo và cắt của thép được hàn; f_u  và  f_wun  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.

CHÚ THÍCH 2: Hệ số độ tin cậy về cường độ của mối hàn g_M lấy bằng 1,25 khi f_wun ≤ 490 Mpa và bằng 1,35 khi f_wun ³ 590 Mpa.

...

...

...

Đơn vị tính bằng megapascan

Loại que hàn theo TCVN 3223:1994

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn f_wun

Cường độ tính toán

 f_wf

N42, N42 - 6B

410

180

N46, N46 - 6B

...

...

...

200

N50, N50 - 6B

490

215

6.2.3 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 qui 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 ép mặt của cấu kiện thép có giới hạn chảy dưới 440 MPa

4.6; 5.6; 6.6

4.8; 5.8

8.8; 10.9

Cắt

f_vb

f_vb = 0,38 f_ub

f_vb = 0,4 f_ub

f_vb = 0,4 f_ub

...

...

...

Kéo

f_tb

f_tb = 0,42 f_ub

f_tb = 0,4 f_ub

f_tb = 0,5 f_ub

-

Ép mặt

a. Bulông tinh

f_cb

...

...

...

-

-

f_cb =

b. Bulông thô và bulông thường

-

-

-

f_cb =

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

...

...

...

Trạng thái làm việc

Ký hiệu

Cấp độ bền

4.6

4.8

5.6

5.8

6.6

8.8

...

...

...

Cắt

f_vb

150

160

190

200

230

320

400

...

...

...

f_tb

170

160

210

200

250

400

500

Bảng 11 - Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông f_cb

...

...

...

Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện liên kết

Giá trị f_cb

Bulông tinh

Bulông thô và thường

340

380

400

420

440

...

...

...

480

500

520

540

435

515

560

600

650

...

...

...

745

795

850

905

395

465

505

540

585

...

...

...

670

710

760

805

6.2.4 Cường độ tính toán chịu kéo của bulông neo f_ba được xác định theo công thức f_ba = 0,4 x f_ub.

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 bằng megapascan

Đường kính bulông, mm

...

...

...

CT38

16MnSi

09Mn2Si

Từ 12 đến 32

Từ 33 đến 60

Từ 61 đến 80

Từ 81 đến 140

150

150

...

...

...

150

192

190

185

185

190

185

180

165

...

...

...

6.2.6 Cường độ tính toán chịu kéo của sợi thép cường độ cao được xác định theo công thức f_th = 0,63 x f_u .

7 Tính toán các cấu kiện

7.1 Cấu kiện chịu kéo đúng tâm

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

                                                   (1)

trong đó:

N là lực kéo đúng tâm tính toán;

A_n là diện tích tiết diện thực của cấu kiện.

7.2.1 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 1a):

...

...

...

Tổng diện tích ngang của các lỗ nằm trên đường chữ chi 1 - 2 - 3 - 4 - 5 trừ đi lượng s²tl(4u) cho mỗi đoạn đường chéo giữa các lỗ;

trong đó:

s là 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;

t là bề dày thanh thép có lỗ;

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

Đối với thép 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 1b).

Hình 1 - Cách xác định diện tích thực

7.2 Cấu kiện chịu uốn

...

...

...

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

                                                    (2)

trong đó:

M      là mômen uốn quanh trục tính toán;

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

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

                                                 (3)

trong đó:

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

...

...

...

I là mômen quán tính của tiết diện nguyên;

t_w là bề dày bản bụng;

f_v là cường độ tính toán chịu cắt của thép.

7.2.1.3 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:

                                                (4)

trong đó:

F là tải trọng tập trung;

l_z là 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 h_w của bản bụng:

l_z = b + 2h_y                                                                                                             (5)

...

...

...

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

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

Chiều cao tính toán h_w 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 2b); với dầm hàn là chiều cao bản bụng (Hình 2a); với dầm đinh tán hay bulông là khoảng cách giữa các mép gần nhau nhất của các thép góc trên hai cánh (Hình 2c).

7.2.1.4 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:

                         (6)

trong đó s, t, s_c 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; t và s_c  tính theo công thức (3) và (4); còn s tính theo công thức sau:

                                                         (7)

trong đó:

...

...

...

I_n là mômen quán tính của tiết diện thực của dầm;

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

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

                                            (8)

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

Đồng thời với công thức (8) bản bụng dầm phải được kiểm tra bền theo các công thức (3) và (6).

7.2.1.6 Dầm đơn giản có tiết diện đặc, bằng thép có giới hạn chảy f_y ≤ 530 MPa, 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 f_v (trừ tiết diện ở gối):

                                  (9)

...

...

...

                                  (10)

trong đó:

M_x, M_y là các giá trị tuyệt đối của mômen uốn;

c₁, c_x, c_y lấy theo Bảng C.1, Phụ lục C.

Tiết diện gối dầm (khi M = 0, M_x = 0; M_y = 0) được kiểm tra bền theo công thức:

                                              (11)

7.2.1.7 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 M và V lớn nhất.

7.2.1.8 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 (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 = axM_max                                                    (12)

...

...

...

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

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

                                          (13)

với M_e­ 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:

                                       (14)

M_e = 0,5 M₂                                                                                                          (15)

trong đó:

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

...

...

...

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

l là chiều dài nhịp biên.

b) Trong dầm một nhịp và dầm liên tục có hai đầu mút liên kết ngàm thì M_e = 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 M_e được lấy theo công thức (14).

Giá trị của lực cắt V trong công thức (11) lấy lại tiết diện có M_max tác dụng, nếu M_max là mômen uốn ở nhịp thì kiểm tra tiết diện ở gối dầm.

7.2.1.9 Dầm liên tục và dầm ngàm thỏa mãn 7.2.1.8, chịu uốn trong hai mặt phẳng chính, có t ≤ 0,5 f_v được kiểm tra bền theo công thức (10) có kể đến sự phân bổ lại mômen theo các chỉ dẫn ở 7.2.1.8.

7.2.2 Tính toán về ổn định

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

                                                    (16)

...

...

...

W_c là môđun chống uốn của tiết diện nguyên cho thớ biên của cánh chịu nén;

j_b là hệ số, xác định theo Phụ lục E

Khi xác định j_b, chiều dài tính toán l₀ 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

...

...

...

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 l­₀ và chiều rộng cánh chịu nén b_f của dầm không lớn hơn giá trị tính theo các công thức của Bảng 13.

Bảng 13 - Giá trị lớn nhất l_o / b_f để không cần kiểm tra ổn định của dầm

Vị trí đặt tải trọng

Dầm cán và dầm hàn (khi 1≤ h_f/b_f ≤ 6 và 15 ≤ b_f/t_f ≤ 35)

Ở cánh trên

     (17)   

Ở cánh dưới

...

...

...

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

    (19)

CHÚ THÍCH:

b_f, t_f là chiều rộng và bề dày của cánh chịu nén;

h_fk là khoảng cách giữa trục của các cánh dầm;

Đối với dầm bulông cường độ cao, giá trị của l_o / b_f trong Bảng 13 được nhân với 1, 2;

Đối với dầm có tỉ số b_f, t_f < 15 trong các công thức của Bảng 13 dùng b_f, t_f = 15.

7.3 Cấu kiện chịu nén đúng tâm

7.3.1 Tính toán về bền

...

...

...

7.3.2 Tính toán về ổn định

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

                                                       (20)

trong đó:

A là diện tích tiết diện nguyên;

j là hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mãnh qui ước được tính theo các công thức:

Khi 0 <  ≤ 2,5:                                                                                          (21)

Khi 2,5 <  ≤ 4,5:                     (22)

Khi  > 4,5:                                                                                          (23)

...

...

...

7.3.2.2 Các cấu kiện chịu nén có bản bụng đặc, hở dạng P, có l_x < 3l_y (với l_x, l_y 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 7.3.2.3 và 7.3.2.5.

Hình 3 -  Các cấu kiện có tiết diện dạng P

7.3.2.3 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 (21), (22), (23) hoặc tra theo Bảng D.8 Phụ lục D, trong đó thay  bằng độ mảnh tương đương quy ước  ( ). Giá trị của  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 l_f  giữa các mắt.

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

Khi dùng một tấm 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 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 l_o của cả thanh.

7.3.2.4 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 l_f giữa các bản đệm (lấy như 7.3.2.3) không vượt quá:

...

...

...

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 thanh nén, cần đặt ít nhất hai bản đệm.

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

V_f = 7,15. 10^-6 (2330 - E / f) N / j                       (33)

trong đó:

N là lực nén tính toán trong thanh tổ hợp;

j  là hệ số uốn dọc của thanh tổ hợp xác định theo l_o.

Lực cắt qui ước V_f được phân phối như sau:

...

...

...

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

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

Lực cắt trong bản:                                     T_b = V_s l / b                                                    (34)

Mômen uốn trong bản:                              M_b = V_s l / 2                                                   (35)

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

a) Cột liên kết hàn

b) Cột liên kết bulông

Hình 4 - Sơ đồ thanh giằng xiên

...

...

...

a) Cột liên kết hàn

b) Cột liên kết bulông

Hình 5 - Cột tổ hợp bằng bản giằng

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

...

...

...

I_b l / (I_f b) ³ 5

1

(24)

(27)

(30)

...

...

...

(25)

(28)

(31)

3

...

...

...

(26)

(29)

(32)

CHÚ THÍCH 1: b là khoảng cách giữa trục của các nhánh; l là khoảng cách giữa trọng tâm của các bản giằng;

l là độ mảnh lớn nhất của thanh;

l₁, l₂, l₃ là độ mảnh của từng nhánh đối với các trục 1-1, 2-2, 3-3, tương ứng với chiều dài nhánh l_f­, 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 là diện tích tiết diện toàn cột;

...

...

...

a₁, a₂ là các hệ số, xác định theo công thức: , trong đó: a, b, l lấy theo Hình 4;

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

I_f là mômen quán tính của một nhánh lấy với trục 1-1 (tiết diện loại 1); 1-1 và 2-2 (tiết diện loại 2); 3-3 (tiết diện loại 3);

n, n₁, n₂, n₃ tương ứng là các hệ số được xác định theo các công thức sau:

ở đây:

I_f1 và I_f3 là 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);

I_f1 và I_f2 là Mômen quán tính của các tiết diện thép chữ l lấy với trục 1-1 và 2-2 (đối với tiết diện loại 2);

I_b1 và I_b2 là Mômen quán tính của một 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).

...

...

...

                                                 (36)

trong đó:

N_f là lực nén trong một nhánh;

A_f là diện tích tiết diện một nhánh;

A_d là diện tích tiết diện một thanh xiên;

a là hệ số, xác định theo công thức:

a, b, l - Các kích thước, xác định theo Hình 6.

...

...

...

7.3.2.8 Các thanh dùng để giảm chiều dài tính toán của các cấu kiện chịu nén được tính theo lực cắt quy ước trong cấu kiện chịu nén, xác định theo công thức (33).

7.4 Cấu kiện chịu nén uốn, kéo uốn

7.4.1 Tính toán về bền

7.4.1.1 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 m_e ≤ 20, tiết diện không bị  giảm yếu và giá trị của mômen uốn để tính toán về bền và ổn định là như nhau.

7.4.1.2 Tính toán về bền cấu kiện chịu nén lệch tâm, nén uốn, kéo lệch tâm, kéo uốn, làm bằng thép có giới hạn chảy f_y ≤ 530 MPa, không chịu trực tiếp tác dụng của tải trọng động, khi ≤ 0,5 f_v và N/(A_nf)>0,1 được thực hiện theo công thức:

          (37)

trong đó:

N, M_x, M_y là giá trị tuyệt đối tương ứng của lực dọc, mômen uốn của tổ hợp nội lực bất lợi nhất.

n_c, c_x, c_y là các hệ số, lấy theo Phụ lục C.

...

...

...

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

                                   (38)

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

7.4.2 Tính toán về ổn định

7.4.2.1 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).

7.4.2.2 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:

                                                      (39)

trong đó j_e 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 m_e được xác định theo công thức:

...

...

...

trong đó:

h là hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy theo Bảng D.9, Phụ lục D;

là độ lệch tâm tương đối (e = M/N là độ lệch tâm; W_c là 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 các mặt phẳng uốn, lấy theo Bảng D.11, Phụ lục D, phụ thuộc độ mảnh tương đương qui ước (khi tính lấy theo Bảng 14) và độ lệch tâm tương đối m:

                                                       (41)

trong đó:

a là khoảng 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 là độ lệch tâm; giá trị của M và N lấy theo 7.4.2.3.

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 11.5.4.

...

...

...

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 bằng 1/3 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 M_max

Giá trị tính toán của M khi độ mảnh qui ước

 < 4

 ³ 4

...

...

...

3 < m ≤ 20

CHÚ THÍCH:

M_max là mômen uốn lớn nhất trong chiều dài thanh;

M₁ là mômen uốn lớn nhất trong khoảng 1/3 chiều dài của thanh nhưng không nhỏ hơn 0,5M_max;

m là độ lệch tâm tương đối: m = M_maxA / (N W_c) ;

...

...

...

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 m_e lấy theo Bảng D.12, Phụ lục D.

7.4.2.4 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 (I_x>I_Y) trùng với mặt phẳng đối xứng, được thực hiện theo công thức:

                                                    (42)

trong đó:

c là hệ số lấy theo 7.4.2.5;

j_y là hệ số lấy theo 7.3.2.1.

7.4.2.5 Hệ số c trong công thức (42) được tính như sau:

Khi độ lệch tâm tương đối m_x ≤ 5:

...

...

...

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

Khi m_x ³ 10:                                                                                           (44)

trong đó:

j_b là hệ số lấy theo 7.2.2.1 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 j_b = 1,0.

Khi 5 < m_x < 10:                                                            (45)

trong đó:

C₅ tính theo các công thức (43) khi m_x = 5;

C₁₀ tính theo công thức (44) khi m_x = 10.

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

...

...

...

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 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:

                  (46)

trong đó:

;    

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

...

...

...

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

Bảng 16 - Hệ số a và b

Loại tiết diện

Giá trị của các hệ số

a khi

 b khi

m_x ≤ 1

1 < m_x ≤ 5

l_y ≤ l_c

...

...

...

Hở

0,7

0,65 + 0,05m_x

1

1

...

...

...

khi

Kín

0,6

0,55 + 0,05m_x

1

thanh (bản) giằng

đặc

...

...

...

CHÚ THÍCH:

I₁, I₂ lần lượt là các mômen quán tính của cánh lớn và nhỏ đối với trục đối xứng y-y của tiết diện;

j_c là giá trị của j_y khi l_y = l_c = 3,14 ;

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

7.4.2.6 Cấu kiện chịu nén lệch tâm, uốn trong mặt phẳng có độ cứng nhỏ nhất (I_y < I_x và e_y ¹ 0), nếu l_x > l_y thì tính toán về ổn định theo công thức (39) và kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng có mômen tác dụng như thanh nén đúng tâm theo công thức.

                                                   (47)

trong đó:

j_x là hệ số lấy theo 7.3.2.1

Nếu l_x ≤ l_y thì kiểm tra ổn định ra ngoài mặt phẳng tác dụng của mômen là không cần thiết.

...

...

...

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

N_M = M/2b đối với tiết diện loại 2;

Với tiết diện loại 3 khi uốn trong mặt phẳng vuông góc với trục x-x, N_M = 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 N_M 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 7.4.2.10).

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

                                                   (48)

trong đó:

;

ở đây lấy theo 7.4.2.2 nhưng thay các đại lượng m và l tương ứng bằng m_y và l_y;

...

...

...

Khi tính độ lệch tâm tương đối tính đổi m_ey = hm_y 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 m_e < m_x  thì ngoài việc kiểm tra theo công thức (48) còn phải kiểm tra theo công thức (39) và (42) khi lấy e_y = 0.

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

m_x = e_x (A / W_­x) và m_y = e_y (A / W_­y)

trong đó:

W_­x và W_­y  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 l_x > l_y  thì ngoài việc tính theo công thức (48) cần kiểm tra thêm công thức (39) với e_y = 0.

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

7.4.2.9 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:

...

...

...

b) Về ổn định của các nhánh riêng, như cấu kiện chịu nén lệch tâm theo các công thức (39), (42). Khi đó lực dọc trong mỗi nhánh có kể thêm lực nén do M_x (xem 7.4.2.7), còn M_y phân phối cho các nhánh theo tỉ lệ độ cứng của chúng (nếu M_y 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 (39) thì độ mảnh của nhánh lấy thỏa mãn yêu cầu trong 7.5.2.5, khi kiểm tra theo công thức (42) thì độ mảnh của nhánh lấy ứng với khoảng cách lớn nhất giữa mắt các thanh giằng.

7.4.2.10 Bản giằng và thanh giằng trong thanh nén lệch tâm tính theo 7.3.2.6, 7.3.2.7. Lực cắt lấy bằng giá trị lớn hơn trong hai giá trị: lực cắt thực tế và lực cắt qui ước (tính theo 7.3.2.5).

Hình 7 - Tiết diện rỗng gồm hai nhánh bụng đặc

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

7.5.1 Thanh của giàn phẳng và hệ giằng

7.5.1.1 Chiều dài tính toán l_o 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

...

...

...

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 kí hiệu trong Bảng 17 (theo Hình 8);

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

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

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

                                     (49)

Khi đó thanh được tính toán về ổn định theo lực N_1.

...

...

...

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

Ngoài mặt phẳng dàn, đối với các thanh chịu nén lấy theo Bảng 18, đối với các thanh chịu kéo lấy bằng chiều dài hình học của thanh (l_o = l₁).

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

Khi tính 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 = i_min;

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

a) Hệ tam giác có thanh đứng;

b) Hệ thanh bụng xiên;

c) Hệ tam giác có giàn phân nhỏ;

...

...

...

e) Hệ thanh bụng chữ thập.

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

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

Đặc điểm mặt giao nhau của các thanh bụng

Chiều dài tính toán l_o 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 khảo sát không gián đoạn;

- Thanh khảo sát gián đoạn;

l

0,7 l₁

0,7 l₁

0,7 l₁

...

...

...

l₁

-

l₁

1,4 l₁

-

CHÚ THÍCH (Hình 8, e):

l là khoảng cách từ tâm mắt giàn đến điểm giao nhau của các thanh;

...

...

...

7.5.2 Cột

7.5.2.1 Chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi hoặc các đoạn của cột bậc được tính theo công thức:

l_o = ml                                                             (50)

trong đó:

l là chiều dài của cột, từng đoạn của nó hoặc chiều cao của tầng;

m là hệ số chiều dài tính toán.

7.5.2.2 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.

7.5.2.3 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:

...

...

...

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:

                           (55)

Trong công thức (55) p và n lấy như sau:

Với khung 1 tầng: ; ;

Với khung nhiều tầng:

+ Đối với tầng trên cùng: ; n = n₁ + n₂;

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

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

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

...

...

...

Đầu trên của cột là khớp (dưới ngàm): n = 0, (I_b = 0); r = 50, (I_I = ¥);

Đầu trên của cột là ngàm (dưới khớp): n = 50, (I_b = ¥); r = 0, (I_I = 0);

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 n và p

Một nhịp

Nhiều nhịp

...

...

...

       (52)

Khi n ≤ 0,2

(53)

...

...

...

Khi > 0,2

(54)

Tầng trên cùng

...

...

...

Các tầng giữa

Tầng dưới cùng

...

...

...

CHÚ THÍCH:

n₁ = (I_b1l_c)/(l₁I_c); n₂ = (I_b2l_c)/(l₂I_c); p₁ = (I_i1l_c)/(l₁I_c); p₂ = (I_i2l_c)/(l₂I_c); k là số nhịp; l, l₁, l₂ là các nhịp khung;

I_c , l_c là mômen quán tính tiết diện và chiều dài của cột khảo sát;

I_b, I_b1, I_b2 là mômen quán tính của các xà liên kết với đầu trên của cột;

I_I, I_i1, I_i2­ là mômen quán tính của các xà liên kết với đầu dưới của cột;

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

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 m_e của cột chịu tải lớn nhất tính như sau:

                                              (56)

trong đó:

...

...

...

I_c, N_c là mômen quán tính và lực nén lớn nhất trong cột khảo sát;

, tương tứng 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 N_i đều trong cùng một tổ hợp tải trọng với N_c.

Giá trị của m_e tính theo công thức (56) không được nhỏ hơn 0,7.

CHÚ THÍCH: Khi tỉ số H/B > 6 (H là chiều cao của nhà nhiều tầng; B là 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.

7.5.2.4 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 cột một bậc, khi tỉ số l₂/l₁ ≤ 0,6 và N₁,N₂ > 3 thì giá trị của m lấy theo Bảng 20.

7.5.2.5 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…).

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

7.5.3 Kết cấu không gian rỗng

7.5.3.1 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 l_o và bán kính quán tính I của các thanh lấy theo Bảng 21.

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 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

...

...

...

2,0

1,6

1,2

3,0

2,0

2,0

1,5

3,0

3,0

...

...

...

2,0

CHÚ THÍCH:

l₁, I₁, N₁ là chiều dài, mômen quán tính tiết diện và lực dọc của đoạn cột dưới;

l₂, I₂, N₂ là chiều dài, mômen quán tính tiết diện là lực dọc của đoạn cột trên;

7.5.3.2 Khi xác định độ mảnh của thanh chịu kéo bằng thép và 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 - l_d và i_min; ngoài mặt phẳng giàn - L_d (khoảng cách giữa hai mắt liên kết với thanh cánh) và i_x (lấy với trục song song với mặt phẳng dàn);

+ Theo Hình 9 b, c, d: chiều dài l_d và i_min.

...

...

...

Thanh

l_o

i

Cánh:

- Theo Hình 9, a, b, c

- Theo Hình 9, d, e

Xiên:

- Theo Hình 9, b, c, d

- Theo Hình 9, a, e

...

...

...

- Theo Hình 9, b

- Theo Hình 9, c

l_m

1,14 l_m

m_dl_d

m_dl_dc

...

...

...

0,65 l_c

i_min

i_x hoặc i_y

i_min

i_min

i_min

...

...

...

CHÚ THÍCH: l_dc là chiều dài qui ước của thanh xiên, lấy theo Bảng 22;

m_d là 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 l_o đối với thanh ngang theo Hình 9c ứng với thép góc đơn đều cạnh.

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

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

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

Bảng 22 - Chiều dài qui ước l_dc của thanh xiên

...

...

...

Giá trị l_dc 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

...

...

...

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

l_d

1,3l_d

(1,75 - 0,15n)l_d

1,3l_d

...

...

...

1,3l_d

1,6l_d

(1,9 - 0,1n)l_d

1,6l_d

l_d

...

...

...

L_d

L_d

L_d

l_d

CHÚ THÍCH:

...

...

...

n = (I_m,minl_d)/(I_d,minl_m); I_m,min và I_d,min  là mômen quán tính nhỏ nhất của thanh cánh và thanh xiên.

Bảng 23 - Hệ số chiều dài tính toán của thanh xiên m_d

Liên kết của thanh xiên với thanh cánh

n

Giá trị của m_d khi l/i­_min bằng

≤ 60

60 < l/i­_min ≤ 160

³ 160

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

...

...

...

³ 6

1,14

1,04

0,54 + 36(i­_min/l)

0,56 + 28,8(i­_min/l)

0,765

0,74

Bằng 1 bulông, không có bản mã

Không phụ thuộc n

...

...

...

0,64 + 28,8(i­_min/l)

0,82

CHÚ THÍCH:

n xem Bảng 22;

l là chiều dài thanh, lấy bằng l_d đối với Hình 9, b, c, d; bằng l_dc theo Bảng 21 (đối với Hình 9, a, e);

- Giá trị của m_d 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+m_d); khi liên kết cả hai đầu thanh qua bản mã thì m_d = 1.

7.5.3.3 Chiều dài tính toán và bán kính quán tính của thanh thép ống và tiết diện ghép từ hai thép góc lấy theo 7.5.1.

7.5.4 Hệ mái lưới thanh không gian

...

...

...

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

l_o

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

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)

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/i­_min ≤ 90;

...

...

...

- 120 ≤ l/i­_min ≤ 150 (chỉ đối với các thanh bụng);

- 150 ≤ l/i­_min ≤ 200 (chỉ đối với các thanh bụng).

b) Một bulông khi:

- l/­i_min ≤ 90;

- 90 ≤ l/­i_min ≤ 120;

- 120 ≤ l/­i_min ≤ 150 (chỉ đối với các thanh bụng);

- 150 ≤ l/­i_min ≤ 200 (chỉ đối với các thanh bụng).

l

0,85l

...

...

...

l

0,9l

0,75l

0,7l

l

...

...

...

0,85l

0,8l

CHÚ THÍCH: l là chiều dài hình học của thanh (khoảng cách giữa các mắt)

7.5.5 Độ mảnh giới hạn của các thanh

7.5.5.1 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:

...

...

...

180 - 60a

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 - 60a

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

220 - 40a

...

...

...

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 gầm cầu trục)

210 - 60a

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

...

...

...

- Hệ số j lấy không nhỏ hơn 0,5 (khi nén lệch tâm, nén uốn thay j bằng j_e).

7.5.5.2 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

...

...

...

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

-

-

...

...

...

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

...

...

...

-

-

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

-

...

...

...

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

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

CHÚ THÍCH 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.

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

7.6.1 Ổn định cục bộ của bản bụng dầm

7.6.1.1 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 (Hình 10), trong đó , (h_w là chiều cao tính toán của bản bụng dầm, xem 7.2.1.3, Hình 2; t_w là chiều dày của bản bụng).

Khoảng cách giữa các sườn cứng ngang a ≤ 2h_w nếu > 3,2 và a ≤ 2,5h_w 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 b_s ³ h_w­/30 + 40 mm;khi chỉ bố trí các sườn ở một bên của bản bụng b_s ³ h_w­/24 + 50 mm. Chiều dài của sườn .

...

...

...

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)h_w. Khi có sườn dọc thì kích thước các sườn lấy như sau:

Đối với sườn ngang: ; I_s là mômen quán tính của cặp sườn ngang đối với trục dọc của bản bụng;

Đối với sườn dọc: ; I_sl là mômen quán tính của sườn dọc đối với trục thẳng đứng của tiết diện dầm.

Khi chỉ bố 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.

7.6.1.2 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, s_c).

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

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:

                                                        (57)

                                                      (58)

...

...

...

Ứng suất cục bộ s_c trong bản bụng do tải trọng tập trung được tính theo công thức (4) và 10.5.6 (khi g₁ = 1,1).

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

7.6.1.3 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 7.6.1.1.

7.6.1.4 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 s_c = 0, và độ mảnh qui ước  < 6 theo công thức:

                             (59)

trong đó:

...

...

...

                                    (61)

Trong công thức (60) hệ số c_cr lấy như sau:

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

                                              (62)

trong đó:

b­_f, t_f là chiều rộng và chiều dày của cánh chịu nén;

b là hệ số, lấy theo Bảng 28.

Bảng 27 - Hệ số c_cr

d

...

...

...

1,0

2,0

4,0

6,0

10,0

³ 30

c_cr

30,0

31,5

...

...

...

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 được hàn

2

¥

Các dầm khác

Khi có sàn cứng đặt liên tục trên cánh nén

Trong các trường hợp khác

¥

0,8

...

...

...

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

Trong công thức (61):

trong đó:

d là cạnh bé của ô bản (h_w hoặc a);

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

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

                        (63)

trong đó:

s, s_c, t được tính theo các công thức ở 7.6.1.2;

...

...

...

                        (64)

với:

c­₁ là hệ số, đối với dầm hàn lấy theo Bảng 29 phụ thuộc vào giá trị của a/h_w và d (theo công thức (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)

s_c và t, (cho biên chịu kéo), khi đó tính hệ số d theo công thức (62) thì b_f và t_f là chiều rộng và dày của cánh chịu kéo.

b) Khi a/h_w > 0,8 là tỉ số s_c/s lớn hơn các giá trị cho trong Bảng 31 thì:

                                                      (65)

...

...

...

c₂ là hệ số lấy trong Bảng 32;

s_c,cr­ là tính theo công thức (64), trong đó nếu a/h_w­ > 2 thì lấy a = 2h_w

Bảng 29 - Giá trị của c₁ đối với dầm hàn

d

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

≤ 0,5

0,6

0,8

1,0

...

...

...

1,4

1,6

1,8

³ 2

≤ 1

2

4

6

10

...

...

...

11,5

12,0

12,3

12,4

12,4

12,5

12,4

13,0

13,3

...

...

...

13,6

13,7

14,8

16,1

16,6

16,8

16,9

17,0

18,0

...

...

...

21,6

22,1

22,5

22,9

21,1

25,7

28,1

29,1

30,0

...

...

...

27,1

32,1

36,3

38,3

39,7

41,6

32,6

39,2

45,2

...

...

...

51,0

53,8

38,9

46,5

54,9

59,4

63,3

68,2

45,6

...

...

...

65,1

70,4

76,5

83,6

Bảng 30 - Giá trị của c₁ đối với dầm bulông cường độ cao

a/h_w

0,5

0,6

0,8

...

...

...

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

c₁

13,7

15,9

20,8

...

...

...

38,75

51,0

64,2

79,8

94,9

Bảng 31 - Giá trị giới hạn của s­_c/s

Loại dầm

d

Giá trị giới hạn của s­_c/s khi a/h_w bằng

...

...

...

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

³ 2

Hàn

≤ 1

...

...

...

4

6

10

³ 30

0

0

0

0

0

...

...

...

0,146

0,109

0,072

0,066

0,059

0,047

0,183

0,169

0,129

...

...

...

0,122

0,112

0,267

0,277

0,281

0,288

0,296

0,300

0,359

...

...

...

0,479

0,536

0,574

0,633

0,445

0,543

0,711

0,874

1,002

...

...

...

0,540

0,652

0,930

1,192

1,539

2,249

0,618

0,799

1,132

...

...

...