Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế

134 trang ngocly 3300

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tieu_chuan_xay_dung_viet_nam_ket_cau_thep_tieu_chuan_thiet_k.pdf

Nội dung text: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam: Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế

TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG VIỆT NAM TCXDVN 338 : 2005 KẾT CẤU THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ Steel structures – Design standard
TCXDVN 338 : 2005 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; 4
TCXDVN 338 : 2005 – 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; – 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 3 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 5
TCXDVN 338 : 2005 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 6
TCXDVN 338 : 2005 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) 7
TCXDVN 338 : 2005 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  ứng suất pháp c ứng suất pháp cục bộ x, y các ứng suất pháp song song với các trục tương ứng x-x, y-y cr ,c,cr các ứng suất pháp tới hạn và ứng suất cục bộ tới hạn  ứng suất tiếp cr 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,  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; f , s các hệ số để tính toán đường hàn góc theo kim loại đường hàn và ở biên nóng chảy của thép cơ bản c hệ số điều kiện làm việc của kết cấu b hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulông 8
TCXDVN 338 : 2005 M hệ số độ tin cậy về cường độ Q hệ số độ tin cậy về tải trọng u hệ số độ tin cậy trong các tính toán theo sức bền tức thời  hệ số ảnh hưởng hình dạng của tiết diện  độ mảnh của cấu kiện ( = lo /i )  độ mảnh qui ước (   f / E ) o độ mảnh tương đương của thanh tiết diện rỗng  0 độ mảnh tương đương qui ước của thanh tiết diện rỗng (  0 0 f / E )  w độ mảnh qui ước của bản bụng (  w hw / tw f / E ) x , y độ mảnh tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với các trục tương ứng x-x, y-y  hệ số chiều dài tính toán của cột hệ số uốn dọc b hệ số giảm cường độ tính toán khi mất ổn định dạng uốn xoắn e hệ số giảm cường độ tính toán khi nén lệch tâm, nén uốn  hệ số để xác định hệ số b 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. 9
TCXDVN 338 : 2005 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 M (xem điều 4.1.4 và 4.2.2); – Hệ số độ tin cậy về tải trọng Q ( xem điều 3.2.2); – Hệ số điều kiện làm việc C (xem điều 3.4.1 và 3.4.2); Cường độ tính toán của vật liệu là cường độ tiêu chuẩn nhân với hệ số C và chia cho hệ số M; tải trọng tính toán là tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số Q . 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 Q (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. 10
TCXDVN 338 : 2005 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. 11
TCXDVN 338 : 2005 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 L /400 2. Dầm của trần có trát vữa, chỉ tính võng cho tải trọng tạm thời L /350 3. Các dầm khác, ngoài trường hợp 1 và 2 L /250 4. Tấm bản sàn L /150 Dầm có đường ray: 1. Dầm đỡ sàn công tác có đường ray nặng 35 kg/m và lớn hơn L /600 2. Như trên, khi đường ray nặng 25 kg/m và nhỏ hơn L /400 Xà gồ: 1. Mái lợp ngói không đắp vữa, mái tấm tôn nhỏ L /150 2. Mái lợp ngói có đắp vữa, mái tôn múi và các mái khác L /200 Dầm hoặc giàn đỡ cầu trục: 1. Cầu trục chế độ làm việc nhẹ, cầu trục tay, palăng L /400 2. Cầu trục chế độ làm việc vừa L /500 3. Cầu trục chế độ làm việc nặng và rất nặng L /600 Sườn tường: 1. Dầm đỡ tường xây L /300 2. Dầm đỡ tường nhẹ (tôn, fibrô ximăng), dầm đỡ cửa kính L /200 3. Cột tường 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 Tính theo kết Tính theo kết cấu Chuyển vị cấu phẳng 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 c 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 12
TCXDVN 338 : 2005 lục B) phải được nhân với hệ số điều kiện làm việc c. Mọi trường hợp khác không nêu trong bảng này và không được quy định trong các điều tương ứng thì đều lấy c = 1. 3.4.2 Giá trị của hệ số điều kiện làm việc c được cho trong bảng 3. Bảng 3 - Giá trị của hệ số điều kiện làm việc C Loại cấu kiện 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 0,9 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 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 0,8 diện chữ T tổ hợp từ thép góc (ví dụ: vì kèo và các dàn, v.v ), khi độ mảnh  lớn hơn hoặc bằng 60 4. Dầm đặc khi tính toán về ổn định tổng thể khi b < 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 0,95 b. Thanh chịu kéo trong kết cấu hàn 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 0,75 liên kết qua bản mã bằng liên kết bất kỳ 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 0,75 cạnh ngắn), trừ các trường hợp đã nêu ở mục 7 của bảng này, và các giàn phẳng chỉ gồm thép góc đơn 9. Các loại bể chứa chất lỏng 0,8 GHI CHÚ: 1. Các hệ số điều kiện làm việc C < 1 không được lấy đồng thời. 2. Các hệ số điều kiện làm việc 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 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 13
TCXDVN 338 : 2005 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, fy và fu 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; M 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. 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 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 = fy /M Trượt fv fv = 0,58 fy /M Ép mặt lên đầu mút (khi tì sát) fc fc = fu /M Ép mặt trong khớp trụ khi tiếp xúc chặt fcc fcc = 0,5 fu /M Ép mặt theo đường kính của con lăn fcd fcd = 0,025 fu /M 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 Cường độ tiêu chuẩn f và cường độ tính toán f của thép Cường độ kéo đứt Mác thép y với độ dày t (mm) tiêu chuẩn fu t 20 20 < t 40 40 < t 100 14
TCXDVN 338 : 2005 không phụ thuộc bề dày fy f fy f fy f t (mm) CCT34 220 210 210 200 200 190 340 CCT38 240 230 230 220 220 210 380 CCT42 260 245 250 240 240 230 420 Bảng 6 - Cường độ tiêu chuẩn fy , fu và cường độ tính toán f của thép hợp kim thấp Đơn vị tính : N/mm2 Độ dày, mm Mác thép t 20 20 < t 30 30 < t 60 fu fy f fu fy f fu fy f 09Mn2 450 310 295 450 300 285 – – – 14Mn2 460 340 325 460 330 315 – – – 16MnSi 490 320 305 480 300 285 470 290 275 09Mn2Si 480 330 315 470 310 295 460 290 275 10Mn2Si1 510 360 345 500 350 335 480 340 325 10CrSiNiCu 540 400 * 360 540 400 * 360 520 400 * 360 GHI CHÚ: * Hệ số M 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 Theo giới hạn chảy fw fw = f chất lượng đường hàn bằng các phương pháp vật lý Theo sức bền kéo đứt fwu fwu = ft 15
TCXDVN 338 : 2005 Kéo và uốn fw fw = 0,85 f Trượt fwv fwv = fv Theo kim loại mối hàn fwf fwf =0,55 fwun / M Hàn góc Cắt (qui ước) Theo kim loại ở biên nóng chảy fws fws = 0,45 fu GHI CHÚ: 1. f và fv là cường độ tính toán chịu kéo và cắt của thép được hàn; fu và fwun 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 2 2. Hệ số độ tin cậy về cường độ của mối hàn M lấy bằng 1,25 khi fwun 490 N/mm và bằng 1,35 khi fwu n 590 N/mm . 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 Cường độ tính toán Loại que hàn Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn fwun theo TCVN 3223 : 1994 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 Cường độ chịu cắt và kéo của bulông Cường độ chịu ép mặt của ứng với cấp độ bền cấu kiện thép có giới hạn Trạng thái Ký chảy dưới làm việc hiệu 4.6; 5.6; 6.6 4.8; 5.8 8.8; 10.9 440 N/mm2 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 – – – fu fcb 0,6 410 fu fcb E b. Bulông thô và bulông f – – – f 0,6 340 u f thường cb E u Bảng 10 – Cường độ tính toán chịu cắt và kéo của bulông Đơn vị tính: N/mm2 16
TCXDVN 338 : 2005 Trạng thái Cấp độ bền Ký hiệu làm việc 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 17
TCXDVN 338 : 2005 Bảng 11 – Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông fcb Đơn vị tính: N/mm2 Giá trị f Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện cb được liên kết Bulông tinh Bulông thô và thường 340 435 395 380 515 465 400 560 505 420 600 540 440 650 585 450 675 605 480 745 670 500 795 710 520 850 760 540 905 805 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 12  32 150 192 190 33  60 150 190 185 61  80 150 185 180 81  140 150 185 165 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: 18
TCXDVN 338 : 2005 N  f c An (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 s2t/(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; t – 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) s s 1 2 3 u u 4 5 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: 19
TCXDVN 338 : 2005 M f c W n,min (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: VS  f  It v c w (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; fv – cường 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: F c f c twlz (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) 20
TCXDVN 338 : 2005 y b b h y y h h w h t h w t w l lz w z h h w tw 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 : 2 2 2   c  c 3 1,15 f c (5.6) trong đó: , , 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;  và c tính theo các công thức (5.3) và (5.4); còn  tính theo công thức sau: M  y I n (5.7) trong đó:  và c 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: M M x y y x f I I c nx ny (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). 21
TCXDVN 338 : 2005 2 5.2.1.6 Dầm đơn giản có tiết diện đặc, bằng thép có giới hạn chảy fy 530 N/mm , 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  0,9 fv (trừ tiết diện ở gối): M f c c1Wn,min (5.9) – Chịu uốn trong hai mặt phẳng chính và khi ứng suất tiếp  0,5 fv (trừ đi tiết diện ở gối): M M x y f c W c W c x nx,min y ny,min (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: V  fv c twhw (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 M và V 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 = Mmax (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; – hệ số phân bố lại mômen, tính theo công thức: M e 0,5 1 M max (5.13) 22
TCXDVN 338 : 2005 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: M1 M e max 1 a / l (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  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: M f W c b c (5.16) trong đó: Wc – môđun chống uốn của tiết diện nguyên cho thớ biên của cánh chịu nén; b – hệ số, xác định theo phụ lục E. 23
TCXDVN 338 : 2005 Khi xác định b , 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. 24
TCXDVN 338 : 2005 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) l b b b E Ở cánh trên o 0,35 0,0032 f 0,76 0,02 f f b t t h f f f f fk (5.17) l b f b f b f E Ở cánh dưới o 0,57 0,0032 0,92 0,02 b t t h f f f f fk (5.18) Không phụ thuộc vị trí đặt tải khi l b b b E tính các đoạn dầm giữa các điểm o 0,41 0,0032 f 0,73 0,016 f f b t t h f giằng hoặc khi uốn thuần túy f f f fk (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: N f c A (5.20) trong đó: A - diện tích tiết diện nguyên; f - hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh qui ước  =  E được tính theo các công thức: f 0,073 5,53 Khi 0 <  2,5: = 1 - E   (5.21) f f f 2 1,47 13,0 0,371 27,3  0,0275 5,53  Khi 2,5 <  4,5: = E E E (5.22) 25
TCXDVN 338 : 2005 332 2 Khi  > 4,5: =  51  (5.23) Giá trị số của hệ số 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 , có x< 3y (với x, 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 điều 5.3.2.3 và 5.3.2.5. a) y b) y x x x x y y Hình 3 – Các cấu kiện có tiết diện dạng  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 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 f / E thay  bằng độ mảnh tương đương quy ước  o (  o= o ). Giá trị của o 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 1, 2, 3 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 o 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. 26
TCXDVN 338 : 2005 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. 27
TCXDVN 338 : 2005 28
TCXDVN 338 : 2005 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;  – độ mảnh lớn nhất của thanh; 1, 2, 3 – 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); a3 10 2 1, 2 – các hệ số, xác định theo công thức: b l , 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, n3 – tương ứng là các hệ số được xác định theo các công thức sau: I f 1b I f 1b I f 2b I f 3b n ; n1 ; n2 ; n3 ; Ibl I b1l Ib2l Ibl ở đây: If 1 và If 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 1 và If 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); Ib1 và Ib2 – 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) b) 1-1 1 a x x l 1 lf l lf b 2 2 a) Cột liên kết hàn b) Cột liên kết bulông a) Cét liªn kÕt hµn 2-2 b) Cét liªn kÕt bul«ng b Hình 4 – Sơ đồ thanh giằng xiên Hình 5 – Cột tổ hợp bằng bản giằng 29
TCXDVN 338 : 2005 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: - 6 Vf = 7,15. 10 ( 2330 – E / f ) N / (5.33) trong đó: N – lực nén tính toán trong thanh tổ hợp; – hệ số uốn dọc của thanh tổ hợp xác định theo o. 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: Tb = 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: Ad A Nd= Nf f (5.36) trong đó: N – lực nén trong một nhánh; f l a Af – diện tích tiết diện một nhánh; Ad – diện tích tiết diện một thanh xiên; b – 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). 30
TCXDVN 338 : 2005 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 2 hạn chảy fy 530 N/mm , không chịu trực tiếp tác dụng của tải trọng động, khi  0,5 fv và N/(An f) > 0,1 được thực hiện theo công thức: nc N M M y x 1 A f c W f c W f n c x nx,min c y ny,min c (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. N Nếu An f 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: N M M x y y x f A I I c n nx ny (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: N f c e A (5.39) trong đó e được xác định như sau: 31
TCXDVN 338 : 2005 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: m me = (5.40) trong đó:  – hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện, lấy theo bảng D.9, phụ lục D; eA m W c – 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 o (khi tính lấy o theo bảng 14) và độ lệch tâm tương đối m: Aa m e I (5.41) trong đó: a – 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 – độ lệch tâm; giá trị của M và N 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 32
TCXDVN 338 : 2005 Độ lệch tâm tương Giá trị tính toán của M khi độ mảnh qui ước đối ứng với Mmax  Iy) trùng với mặt phẳng đối xứng, được thực hiện theo công thức: N f c A c y (5.42) trong đó: c - hệ số lấy theo điều 5.4.2.5; y - 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:  c 1 mx (5.43) trong đó các hệ số a và b được lấy theo bảng 16. 33
TCXDVN 338 : 2005 1 c 1 mx y / b – Khi mx 10: (5.44) trong đó: b – 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 b = 1,0. – Khi 5 < mx < 10: c = c5 (2 – 0,2 mx) + c10 (0,2 mx – 1) (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); 34
TCXDVN 338 : 2005 Bảng 16 – Hệ số a và b Giá trị của các hệ số a khi b khi Loại tiết diện y mx 1 1 c c Hở y y y e 0,7 0,65 + 0,05 m 1 e x / x x e c y x x x x y y y y y I 1 1 c 2 2 1 e I e I 2 I 2 y 1 khi x x x x 1 1–0,3 I1 1 – (0,35 – 0,05m ) I1 y x I1 y 0,5 I2 ,  = 1 Kín thanh (bản) giằng đặc y y 0,6 0,55 + 0,05m 1 e e x / c y x x x x y y 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; E / f c – giá trị của y khi y= c= 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). E / f Khi độ mảnh y > c = 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: 35
TCXDVN 338 : 2005 2 cmax 2 16 M 1  (1  )2 x  Nh (5.46) trong đó: 4 I I  x y 2  ; Ah ; I  2 0,156 t 2 2 y 3 Ah ; It 0,433biti ; bi ,ti – 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 y 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: N f c x A (5.47) trong đó: x – hệ số lấy theo điều 5.3.2.1. Nếu x y 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). 36
TCXDVN 338 : 2005 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: N f A c exy (5.48) trong đó: 0,63 c 0,44 c exy ey ; ở đây ey lấy theo điều 5.4.2.2 nhưng thay các đại lượng m và  tương ứng bằng my và y ; c lấy theo điều 5.4.2.5. Khi tính độ lệch tâm tương đối tính đổi mey = my đối với các tiết diện chữ I có các cạnh không giống nhau, hệ số  được lấy như đối với tiết diện loại 8 bảng D.9, phụ lục D. Nếu mey y 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; 37
TCXDVN 338 : 2005 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. x ex y y e y x 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 Chiều dài tính toán lo Phương uốn dọc Thanh Thanh xiên, thanh Các thanh cánh đứng ở gối tựa bụng khác 1. Trong mặt phẳng dàn: a) Đối với các dàn, trừ những giàn ở mục 1.b l l 0,8l 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 l l 0,9l 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 l1 l1 l1 b) Giàn có các thanh cánh là định hình cong, các thanh bụng liên kết dạng chữ T với thanh cánh l1 l1 0,9l1 38
TCXDVN 338 : 2005 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 N1 và N2 (N1 > N2) thì chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng giàn của thanh (Hình 8 c, d) là: N 0,75 0,25 2 N lo= l1 1 (5.49) Khi đó thanh được tính toán về ổn định theo lực N1. a) l d) l l l 1 1 l l l l l l l l b) l e) l l l l l l1 a) Hệ tam giác có thanh đứng; c) l l b) Hệ thanh bụng xiên; l l l c) Hệ tam giác có giàn phân nhỏ; l l 1 l1 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 Chiều dài tính toán lo nếu thanh giao nhau với Đặc điểm mắt giao nhau thanh khảo sát là thanh của các thanh bụng chịu kéo không chịu lực chịu nén 39
TCXDVN 338 : 2005 Cả hai thanh đều không gián đoạn l 0,7 l1 l1 Thanh giao nhau với thanh khảo sát gián đoạn và có phủ bản mã: – Thanh khảo sát không gián đoạn; 0,7l1 l1 1,4 l1 – Thanh khảo sát gián đoạn. 0,7 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 = l (5.50) trong đó: l - chiều dài của cột, từng đoạn của nó hoặc chiều cao của tầng;  - hệ số chiều dài tính toán. 5.5.2.2 Hệ số chiều dài tính toán  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  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: 1 0,46 p n 0,18pn  1 0,93 p n 0,71pn (5.55) Trong công thức (5.55) p và n lấy như sau: – Với khung 1 tầng: p = Ii lc / l Ic ; n = Ib lc / l Ic ; 40
TCXDVN 338 : 2005 – 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 n và p 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 e của cột chịu tải lớn nhất tính như sau: I N / N I e =  c i c i (5.56) Bảng 19 – Hệ số chiều dài tính toán  của cột có tiết diện không đổi Hệ số n và p Sơ đồ tính của khung có chuyển vị Công thức tính  ngang tự do Một nhịp Nhiều nhịp N N N N N Ib Ib1 Ib2 l 0,38 Ic Ic Ic Ic Ic c 2 1 n (5.51) l1 l2 l I blc k n n n n 1 2 N N N N N lI c k 1 I b I b1 I b2 I I I I I l c c c c c c n 0,56 n 0,14 (5.52) l l 1 l 2 Tầng trên cùng Khi n 0,2 I l k n n n b c n 1 2 lc k 1 2lI c p 0,68 n 0,22 I l k p1 p2 p i c p 0,68p p 0,9 n 0,08 0,1n 2lI k 1 N N N N N c Ib Ib1 Ib2 Các tầng giữa 41
TCXDVN 338 : 2005 (5.53) I b l c k n1 n2 n n 2 lI c k 1 Khi n > 0,2 I l k p1 p 2 p i c p k 1 2lI c p 0,63 n 0,28 Tầng dưới cùng I l k n n pn p 0,9 0,1n (5.54) n b c n 1 2 k 1 2lIc 2k p1 p 2 I i lc p p k 1 lI c 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:  - 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; Ni , Ii - 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 e 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  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  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  nhận được này sẽ dùng cho các tổ hợp tải trọng khác; 42
TCXDVN 338 : 2005 - 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 thì giá trị của  lấy theo bảng 20. Bảng 20 – Hệ số chiều dài tính toán  của cột bậc Hệ số  đối với Điều kiện liên kết đoạn cột dưới khi đoạn cột trên ở đầu trên của cột 0,1 < I2/I1 0,3 0,05 I2/I1 0,1 Đầu tự do 2,5 3,0 3,0 Chỉ liên kết không cho xoay 2,0 2,0 3,0 Tựa khớp cố định 1,6 2,0 2,5 Liên kết ngàm 1,2 1,5 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 – ld và imin; 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 ld và imin . Bảng 21 – Chiều dài tính toán lo và bán kính quán tính i của các thanh 43
TCXDVN 338 : 2005 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 dld imin – theo hình 9, a, e dldc 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; d – 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. a) b) c) Ld ld ld lm ld lm lm lc lc d) e) Ld ld ld lm lm 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 Giá trị ldc của thanh xiên khảo sát nếu thanh giao nhau Đặc điểm mắt giao nhau với thanh khảo sát là thanh của các thanh xiên chịu kéo không chịu lực chịu nén 1. Cả hai thanh không gián đoạn ld 1,3ld 0,8Ld 2. Thanh giao nhau với thanh khảo sát gián đoạn và có phủ bản mã: – Kết cấu theo hình 9 a; 1,3ld 1,6ld Ld 44
TCXDVN 338 : 2005 – Kết cấu theo hình 9 e, khi: 1 3 1,3ld 1,6ld Ld 3. Mắt giao nhau của các thanh xiên được liên kết tránh chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn 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 d Liên kết của thanh xiên với Giá trị của d khi l/imin bằng n thanh cánh 60 60 < l/imin 160 160 Bằng đường hàn hoặc bu lông (không 2 1,14 0,54 + 36 (imin/l) 0,765 nhỏ hơn 2) , không có bản mã 6 1,04 0,56 + 28,8 (imin/l) 0,74 Không phụ thuộc Bằng 1 bulông, không có bản mã 1,12 0,64 + 28,8 (i /l) 0,82 n min 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 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+d); khi liên kết cả hai đầu thanh qua bản mã thì d = 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. 45
TCXDVN 338 : 2005 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 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 b) Của hệ mái lưới thanh không gian, hệ thanh không gian rỗng bằng thép góc đơn, dùng liên kết bulông. 220 - 40 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 - 60 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 46
TCXDVN 338 : 2005 Bảng 25 – Độ mảnh giới hạn của các thanh chịu nén (tiếp theo) Độ mảnh giới Các thanh 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: = N /( Afgc) - hệ số lấy không nhỏ hơn 0,5 (khi nén lệch tâm, nén uốn thay bằng e). 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 Khi kết cấu chịu tải trọng Các thanh 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: 47
TCXDVN 338 : 2005 a. Nếu độ mảnh qui ước của bản bụng  w > 3,2 khi dầm chịu tải trọng tĩnh, hoặc  w > 2,2 khi dầm chịu tải trọng di động thì bản bụng phải được tăng cường bằng các sườn cứng ngang (Hình10), trong đó  w = hw f t E w , (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  w > 3,2 và a 2,5hw nếu  w 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 hw/30 + 40 mm; khi chỉ bố trí các sườn ở một bên của f / E bản bụng bs hw/24 + 50 mm. Chiều dày của sườn ts 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  w > 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: 3 - Đối với sườn ngang: Is = 3hwtw ; Is là mômen quán tính của cặp sườn ngang đối với trục dọc của bản bụng; 3 - Đối với sườn dọc: Isl 1,5hwtw ; 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 (, , 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 số b. Ứng suất nén  (lấy dấu "+") ở biên của ô bản khảo sát và ứng suất tiếp trung bình  được tính theo các công thức: M y  = I x (5.57) V  = hwtw (5.58) 48
TCXDVN 338 : 2005 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 M và V 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 c trong bản bụng do tải trọng tập trung được tính theo công thức (5.4) và điều 8.5.6 (khi 1 = 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  và  hoặc c và . 5.6.1.3 Không cần kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng dầm khi: -  w 3,5, trong trường hợp không có ứng suất cục bộ; -  w 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 c = 0, và độ mảnh qui ước  w 6 theo công thức: 2 2  / cr  /  cr  c (5.59) ccr f  cr 2 trong đó:  w (5.60) 0,76 f  10,3 1 v cr  2 2  0 (5.61) Trong công thức (5.60) hệ số ccr lấy như sau: - Đối với dầm hàn, theo bảng 27, phụ thuộc hệ số: 3 b f t f   hw t w (5.62) trong đó: bf , tf – chiều rộng và chiều dày của cánh chịu nén; 49
TCXDVN 338 : 2005  - hệ số, lấy theo bảng 28. Bảng 27 – Hệ số ccr  0,8 1,0 2,0 4,0 6,0 10,0 30 ccr 30,0 31,5 33,3 34,6 34,8 35,1 35,5 Bảng 28 – Hệ số b Dầm Điều kiện làm việc của cánh chịu nén b Ray không hàn 2 Cầu trục Ray được hàn Khi có sàn cứng đặt liên tục trên cánh nén Các dầm khác 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. d f  0 Trong công thức (5.61): tw E 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 c 0, theo công thức: 2 2    c     c cr c,cr cr (5.63) trong đó: , c , - được tính theo các công thức ở điều 5.6.1.2; cr - tính theo công thức (5.61). Giá trị của cr và c,cr trong công thức (5.63) được tính như sau: 50
TCXDVN 338 : 2005 a) Khi a/ hw 0,8: - cr tính theo công thức (5.60); c1 f 2 - c,cr =  a (5.64) a a f / E với: t w c1 - hệ số, đối với dầm hàn lấy theo bảng 29 phụ thuộc vào giá trị của a/hw và  (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 : -  và  (cho biên chịu nén) - c và , (cho biên chịu kéo), khi đó tính hệ số  theo công thức (5.62) thì bf và tf là chiều rộng và dày của cánh chịu kéo. Bảng 29 – Giá trị của c1 đối với dầm hàn 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 2 1 11,5 12,4 14,8 18,0 22,1 27,1 32,6 38,9 45,6 2 12,0 13,0 16,1 20,4 25,7 32,1 39,2 46,5 55,7 4 12,3 13,3 16,6 21,6 28,1 36,3 45,2 54,9 65,1 6 12,4 13,5 16,8 22,1 29,1 38,3 48,7 59,4 70,4 10 12,4 13,6 16,9 22,5 30,0 39,7 51,0 63,3 76,5 30 12,5 13,7 17,0 22,9 31,0 41,6 53,8 68,2 83,6 Bảng 30 – Giá 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 c/ lớn hơn các giá trị cho trong bảng 31 thì: c2 f 2 cr =  w (5.65) trong đó: 51
TCXDVN 338 : 2005 c2 - hệ số lấy theo bảng 32; c,cr – tính theo công thức (5.64), trong đó nếu a/hw > 2 thì lấy a = 2hw. Bảng 31 – Giá trị giới hạn của c /  Giá trị giới hạn của c/  khi a/hw bằng  Loại dầm 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2 1 0 0,146 0,183 0,267 0,359 0,445 0,540 0,618 2 0 0,109 0,169 0,277 0,406 0,543 0,652 0,799 4 0 0,072 0,129 0,281 0,479 0,711 0,930 1,132 Hàn 6 0 0,066 0,127 0,288 0,536 0,874 1,192 1,468 10 0 0,059 0,122 0,296 0,574 1,002 1,539 2,154 30 0 0,047 0,112 0,300 0,633 1,283 2,249 3,939 Bulông cường – 0 0,121 0,184 0,378 0,643 1,131 1,614 2,347 độ cao Bảng 32 – Hệ số c2 a/hw 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Theo bảng 27, c2 37,0 39,2 45,2 52,8 62,0 72,6 84,7 c2= ccr c) Khi a/ hw > 0,8 và tỉ số c/ không lớn hơn các giá trị cho trong bảng 31 thì: - cr tính theo công thức (5.60);  - c, cr tính theo công thức (5.64) nhưng đặt a/2 thay cho a khi tính a cũng như ở trong bảng 30. Trong mọi trường hợp cr đều được tính theo kích thước thực của ô bản. 52
TCXDVN 338 : 2005 a) F    c 1 1 hw 1  1  c t t a F b)  t  t c 1 1  hw 1 1 c    a Hình 10 – Sơ đồ dầm được tăng cường bằng các sườn cứng ngang a) Tải trọng tập trung F đặt ở cánh chịu nén, (t – ứng suất kéo);  1   h 2 2 w 2 h h 1 1 1 1   t t a 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 c 0 thì cần kiểm tra cả hai trường hợp theo các điều 5.6.1.5.b và 5.6.1.5.c không phụ thuộc vào giá trị của c/. 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, E / f 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 53
TCXDVN 338 : 2005 được bào nhẵn, tì sát hoặc hàn vào cánh dưới a) b) 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 a vượt quá cường độ ép mặt. ts Khi hàn sườn gối với cánh dưới của dầm thì đường hàn được tính với phản lực gối tựa. Hình 12 – Sơ đồ đặt sườn cứng ở gối 5.6.2 Ổn định cục bộ của bản bụng cột a) Sườn gối ở đầu mút dầm, mặt tựa được bào nhẵn; 5.6.2.1 Cột chịu nén đúng tâm (m = 0), cột chịu nén lệch b) Sườn gối ở gần đầu mút dầm, tì sát hoặc hàn vào cánh dưới. 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 hoặc hình hộp (Hình 13) mà điều  N N e kiện ổn định được kiểm tra theo công thức h (5.42) thì giá trị giới hạn của hw /tw phụ thuộc vào giá trị của thông số = ( - 1)/ (với  là ứng suất nén lớn nhất tại biên của bản bụng, mang dấu “+”, khi không kể đến các Hình 13 - Sơ đồ cột chịu nén hệ số e, exy hoặc c ; 1 là ứng suất tại biên lệch tâm có tiết diện chữ I và hình hộp tương ứng của bản bụng), được lấy như sau : - Khi 0,5, lấy theo điều 5.6.2.1; - Khi 1, tính theo công thức: h 2 1 E E w 4.35 3,8 2 2 tw  2 4 f (5.66) trong đó: V    = 1,4 (2 -1)  , (với twhw là ứng suất tiếp trung bình trong tiết diện khảo sát). - Khi 0,5 < <1, nội suy tuyến tính giữa các giá trị được tính với = 0,5 và = 1. Bảng 33 – Giá trị giới hạn [hw/tw] 54
TCXDVN 338 : 2005 Giá trị Công thức tính Độ lệch tâm Loại tiết tương đối diện cột [h /t ]  và 1 w w 2  0, giá trị của [hw/tw] lấy cho bản bụng nằm song song với mặt phẳng tác dụng của mômen uốn; – Khi 0 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 f m / với hệ số ( m = hoặc m = e ,  = 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: 55
TCXDVN 338 : 2005 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. E / f 5.6.2.6 Khi bản bụng của cột đặc có hw /tw 2,3 thì phải gia cường bằng các sườn cứng ngang đặt cách nhau một khoảng (2,5  3)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 (Hình14). b bo hw o r ao r r r ao o b w w h h o o b b r r r a bo bo o 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] Không viền mép 0,5 E / f Trong giới hạn đàn hồi Có viền mép 0,75 E / f 56
TCXDVN 338 : 2005 E / f Không viền mép 0,11hw /tw nhưng không lớn hơn 0,5 Kể đến sự phát triển của (1) biến dạng dẻo Có viền mép E / f 0,16hw /tw nhưng không lớn hơn 0,75 (1) E / f GHI CHÚ: : Khi hw/tw 2,7 giá trị [bo/tf] lấy như sau: E / f – Đối với cánh không viền: [bo/tf] = 0,3 ; E / f – 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 f / E 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  ) E / f Thép góc đều cánh và định hình cong không viền bằng sườn (trừ tiết diện chữ E / f ) (0,40 + 0,07  ) Định hình cong có sườn viền (0,50 + 0,18  ) E / f Cánh lớn của thép góc không đều cánh và cánh của tiết diện chữ  (0,43 + 0,08  ) E / f Khi  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; E / f - Khi m 1,0 và  2 + 0,04m: [bo/tf] = 57
TCXDVN 338 : 2005 E / f - Khi m 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 f / của dầm theo độ võng giới hạn thì giá trị của [bo/tf] được nhân với hệ số m nhưng không lớn hơn 1,25, trong đó m và  lấy như sau: - Đối với cột chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm và nén uốn: m là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị của , e, exy, c dùng khi kiểm tra ổn định của cột; còn  = N/A. - Đối với cấu kiện chịu uốn: m = 1; còn  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:  2 _   2 3 2 f x x y y xy c (5.68)  trong đó:  x và y - các ứng suất pháp theo hai phương vuông góc với nhau;  xy - 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:   p 1 2 r1 r2 t (5.69) F  1 2 rt cos  (5.70) trong đó: 1 và 2 - các ứng suất tương ứng theo phương kinh tuyến và phương vòng; r1 và 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; 58
TCXDVN 338 : 2005 F - hình chiếu lên trục z - z của toàn bộ áp lực tính toán tác dụng lên phần vỏ abc (Hình 15); r và  - bán kính và góc như trên hình 15. z z    r  r a c t b  z z 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: pr pr  1  2 - Đối với vỏ trụ: 2t và t (5.71) pr  1  2 - Đối với vỏ cầu: 2t (5.72) pr pr  1  2 - Đối với vỏ nón: 2t cos  và t cos  (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: 1 ccr1 (5.74) trong đó: 1 - ứng suất tính toán trong vỏ; 59
TCXDVN 338 : 2005 cr1 - ứng suất tới hạn, lấy bằng giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị:  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  khi 0 < r/t 300 được tính theo công thức: f r  0,97 0,00025 0,95 E t (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 3/2 kính, nếu ứng suất tiếp ở chỗ mômen lớn nhất  0,07E(t/r) , thì giá trị của ứng suất cr1 được tăng lên bằng cách nhân với (1,1 – 0,11 /1), trong đó:1 - ứng suất nhỏ nhất (ứng suất kéo được quy ước là âm). 5.7.2.2 Thép ống có độ mảnh quy ước   f / E 0,65và khi tỉ số: r/ t 3,14 E / f (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: 2 ccr2 (5.77) trong đó: 2 = pr/t - ứng suất vòng tính toán trong vỏ; cr2 - ứng suất tới hạn, xác định theo các công thức sau: 3/2 - Khi 0,5 l/r 10 : cr2 = 0,55E(r/l)(t/r) (5.78) 2 - Khi l/r 20: cr2 = 0,17E(t/r) (5.79) 60
TCXDVN 338 : 2005 - Khi 10 < l/r < 20, giá trị của cr2 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 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 0,65t E / f về mỗi phía của sườn (tính từ trục sườn). Còn độ mảnh quy ước f   E 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:  1  2  c  cr1  cr 2 (5.80) trong đó: cr1 - được tính theo điều 5.7.2.1; cr2 - được tính theo điều 5.7.2.3. 5.7.2.5 Vỏ nón tròn xoay, có góc ngiêng  60o, chịu lực nén dọc trục N (Hình 17), được kiểm tra về ổn định theo công thức: N cNcr (5.81) trong đó: Ncr - lực nén tới hạn, tính theo công thức: 2 Ncr = 6,28rmtcr1cos  (5.82) với: t - chiều dày của vỏ; cr1 - ứng suất tới hạn, tính theo điều 5.7.2.1 nhưng thay bán kính r bằng bán kính rm: 0,9r2 0,1r1 cos  rm = (5.83) 61
TCXDVN 338 : 2005 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: N 2 ccr2 (5.84) r trong đó: 1 h t  2 = prm/t - ứng suất tính toán trong vỏ; r2 cr2 - ứng suất tới hạn, tính theo công thức: N 3 / 2 cr2 = 0,55E(rm/h)(t/rm) (5.85) Hình 17 – Sơ đồ vỏ nón Với: h - chiều cao của vỏ nón (khoảng cách tròn xoay chịu lực nén dọc giữa hai đáy); trục rm - bán kính, tính theo công thức (5.83). 5.7.2.7 Vỏ nón tròn xoay, chịu tác dụng đồng thời của các tải trọng nêu ở điều 5.7.2.5 và 5.7.2.6 được kiểm tra về ổn định theo công thức: N  2  c N cr  cr2 (5.86) trong đó các giá trị của Ncr và cr2 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:  ccr (5.87) trong đó:  = pr/2t - ứng suất tính toán; cr = 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: 62
TCXDVN 338 : 2005 N f w c tlw (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 , c,  và f tương ứng bằng xw, yw, w 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 /(f hf lw) fwf gc (6.2) - Theo kim loại ở biên nóng chảy (tiết diện 2 trên hình 18): N / (shflw) fws gc (6.3) trong đó: 2 lw - chiều dài tính toán1 của đường hàn, bằng chiều dài thực của nó trừ đi 10 mm; hf - chiều cao của đường hàn góc; f và s - các hệ số lấy như sau: khi các cấu kiện được hàn là thép có giới hạn chảy fy 530 2 2 N/mm , lấy theo bảng 37; khi fy > 530 N/mm 1 – Tiết diện theo kim loại đường hàn không phụ thuộc vào phương pháp hàn, vị trí 2 – Tiết diện theo kim loại ở biên nóng chảy đường hàn và đường kính que hàn lấy f = 0,7 và s = 1. Hình 18 – Sơ đồ tiết diện tính toán của đường hàn góc Bảng 37 – Hệ số f và s 63
TCXDVN 338 : 2005 Giá trị  và  của khi chiều cao đường hàn h , Vị trí f s f Phương pháp hàn, đường mm Hệ số kính que (dây) hàn d, mm đường hàn 3  8 9  12 14  16 18 f 1,1 0,7 Trong máng Hàn tự động khi s 1,15 1,0 d = 3  5 f 1,1 0,9 0,7 Nằm s 1,15 1,05 1,0 f 0,9 0,8 0,7 Trong máng Hàn tự động, bán  1,05 1,0 tự động khi s d = 1,4  2 Nằm, ngang, f 0,9 0,8 0,7 đứng s 1,05 1,0 Hàn tay, bán tự động với dây Trong máng, f 0,7 hàn đặc d <1,4 ngang, đứng, hoặc dây hàn có lõi thuốc ngược s 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: M f  W wf c + Theo kim loại đường hàn: f (6.4) M fws c + Theo kim loại ở biên nóng chảy: Ws (6.5) trong đó: y x Wf , Ws - mô đun chống uốn của tiết diện tính toán y x theo kim loại đường hàn và theo biên nóng chảy của thép cơ bản. M - Khi mômen tác dụng nằm trong mặt phẳng bố trí Hình 19 – Đường hàn góc chịu đường hàn, độ bền của đường hàn được tính theo công mô men tác dụng trong mặt thức: phẳng bố trí đường hàn 64
TCXDVN 338 : 2005 M x2 y2 f  I I wf c + Theo kim loại đường hàn: xw yw (6.6) + Theo kim loại ở biên nóng chảy: M x2 y2 f  I I ws c xs ys (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: wf fwfgc và ws fwsgc (6.8) trong đó: wf và ws - 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 = fvbbA nv (6.9) - Chịu ép mặt: [N]cb = fcbbdt (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; 65
TCXDVN 338 : 2005 A = d2/4 - 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; t - tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía; nv - số lượng các mặt cắt tính toán; b - hệ số điều kiện làm việc của liên kết bulông, lấy theo bảng 38. Bảng 38 – Hệ số điều kiện làm việc b Đặc điểm của liên kết Giá trị b 1. Liên kết nhiều bulông khi tính toán chịu cắt và ép mặt: - Đối với bulông tinh (độ chính xác nâng cao) 1,0 - Bulông thô và bulông độ chính xác bình thường, bulông cường độ cao không điều chỉnh lực xiết đai ốc. 0,9 2. Liên kết có một hoặc nhiều bulông, được tính toán chịu ép mặt khi a = 1,5d và b = 2d, thép được liên kết có giới hạn chảy: 2 - fy 285 N/mm 0,8 2 - fy > 285 N/mm 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: N n N min  c (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. 66
TCXDVN 338 : 2005 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: fhb b1Abn N b  b2 (6.13) trong đó: fhb - cường độ tính toán chịu kéo của bulông cường độ cao, lấy theo điều 4.2.5;  - hệ số ma sát, lấy theo bảng 39; b2 - 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; b1 - hệ số điều kiện làm việc của liên kết, phụ thuộc số lượng bulông chịu lực na trong liên kết, giá trị của b1 lấy như sau: b1 = 0,8 nếu na < 5; b1 = 0,9 nếu 5 na < 10; b1 = 1,0 nếu na 10. Số lượng bulông cường độ cao na cần thiết để chịu lực dọc N được tính theo công thức: N na n f [N]b  c (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 0,85A; bằng diện tích qui ước Ac = 1,18An nếu An< 0,85A. Bảng 39 – Hệ số ma sát  và hệ số độ tin cậy b2 67
TCXDVN 338 : 2005 Hệ số b2 khi tải trọng và độ dung sai giữa đường kính bulông và Phương Phương pháp làm sạch mặt pháp điều Hệ số phẳng của các cấu kiện được liên lỗ , mm chỉnh lực ma sát  kết xiết bulông Động và  = 3  6; Động và  =1; Tĩnh và  = 5  6 Tĩnh và  =1  4 1. Phun cát thạch anh hoặc bột kim Theo M 0,58 1,35 1,12 loại. Theo 0,58 1,2 1,02 2. Phun cát hoặc bột kim loại sau Theo M 0,5 1,35 1,12 đó phun sơn kẽm hoặc nhôm. Theo 0,5 1,2 1,02 3. Bằng ngọn lửa hơi đốt, không có Theo M 0,42 1,35 1,12 lớp bảo vệ mặt kim loại. Theo 0,42 1,2 1,02 4. Bằng bàn chải sắt, không có lớp Theo M 0,35 1,35 1,17 sơn bảo vệ. Theo 0,35 1,25 1,06 5. Không gia công bề mặt Theo M 0,25 1,7 1,3 Theo 0,25 1,5 1,2 GHI CHÚ: Phương pháp điều chỉnh theo M tức là theo mômen xoắn; theo 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: max ff f (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; 68
TCXDVN 338 : 2005 - hệ số, kể đến số lượng chu kỳ tải trọng nQ và được tính theo công thức: 6 - Khi nQ < 3,9 10 : Đối với các nhóm cấu kiện 1 và 2: 2 n n 0,064 Q 0,5 Q 1,75 6 6 10 10 (7.2) Đối với các nhóm cấu kiện từ 3 đến 8: 2 n n 0,07 Q 0,64 Q 2,2 6 6 10 10 (7.3) 6 - Khi nQ 3,9 10 , lấy = 0,77; f - hệ số, lấy theo bảng 41, phụ thuộc vào trạng thái ứng suất và hệ số không đối xứng của ứng suất = min / max , với max và min 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 , e , b. Khi các ứng suất khác dấu nhau, hệ số mang dấu " - ". Khi kiểm tra theo công thức 7.1, tích số ff f không được vượt quá giá trị fu / M ; M = 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 Đơn vị tính : N/mm2 Trị số của f khi cường độ kéo đứt tức thời f Nhóm cấu f u kiện 420 420  440 440  520 520  580 580  635 1 120 128 132 136 145 2 100 106 108 110 116 3 Đối với mọi mác thép 90 4 Đối với mọi mác thép 75 5 Đối với mọi mác thép 60 6 Đối với mọi mác thép 45 7 Đối với mọi mác thép 36 8 Đối với mọi mác thép 27 Bảng 41 – Hệ số f 69