Đang tải... (xem toàn văn)
Kết cấu thép có những ưu điểm cơ bản. Kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn. Do c ường độ của thép cao nên các kết cấu thép có thể chịu được những lực khá lớn với mặt c ắt không cần l
Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 1 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP (THEO 22TCN272-05 & AASHTO-LRFD 1998) MỤC LỤC 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP . 5 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG . 5 1.1.1 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng . 5 1/ Ưu điểm : 5 2/ Nhược điểm : 5 3/ Phạm vi sử dụng : . 6 1.1.2 Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép . 6 1.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 6 1.2.1 Quan điểm chung về thiết kế 6 1.2.2 Sự phát triển của quá trình thiết kế . 7 1.2.3 Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 272-05 . 10 1.2.4 Giới thiệu về tải trọng và tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn 22TCN 272-05 17 1.3 VẬT LIỆU THÉP XÂY DỰNG 21 1.3.1 Thành phần hoá học và phân loại thép . 22 1.3.2 Khái niệm về ứng suất dư . 27 1.3.3 Gia công nhiệt . 28 1.3.4 Ảnh hưởng của ứng suất lặp ( sự mỏi) . 28 1.3.5 Sự phá hoại giòn . 31 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP 33 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP 33 2.1.1 Liên kết dạng đinh: ( đinh tán, bu lông) . 33 2.1.2 Liên kết hàn 33 2.1.3 Phân loại liên kết theo tính chất chịu lực 33 2.2 CẤU TẠO LIÊN KẾT BU LÔNG 34 2.2.1 Cấu tạo , phân loại bu lông . 34 2.2.2 Các hình thức cấu tạo của liên kết bu lông . 37 2.2.3 Bố trí bu lông 39 2.3 LIÊN KẾT BU LÔNG CHỊU CẮT . 42 2.3.1 Các trường hợp phá hoại trong liên kết bu lông thường . 42 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 2 Có hai dạng phá hoại chủ yếu trong liên kết bu lông chịu cắt: phá hoại của bu lông và phá hoại của bộ phận được liên kết. 42 2.3.2 Cường độ chịu ép mặt và cường độ chịu cắt của liên kết . 44 1/ Cường độ chịu cắt của bu lông . 44 2/ Cường độ chịu ép mặt của bu lông . 44 2.3.3 Cường độ chịu ma sát của liên kết bu lông cường độ cao 48 1/ Đặc điểm chế tạo và đặc điểm chịu lực của liên kết bu lông cường độ cao chịu ma sát, các phương pháp xử lý bề mặt thép: . 48 2/ Tính toán sức kháng trượt 48 2.3.4 Tính toán liên kết bu lông chịu cắt . 50 2.4 LIÊN KẾT BU LÔNG CHỊU KÉO . 58 2.5 LIÊN KẾT HÀN 59 2.5.1 Cấu tạo liên kết hàn 60 2.5.2 Sức kháng tính toán của mối hàn 62 2.5.3 Liên kết hàn lệch tâm chỉ chịu cắt 66 2.6 CẮT KHỐI . 70 2.6.1 Cắt khối trong liên kết bu lông . 70 2.6.2 Cắt khối trong liên kết hàn 71 3 CẤU KIỆN CHỊU KÉO . 72 3.1 Đặc điểm cấu tạo : 72 3.1.1 Các hình thức mặt cắt : . 72 3.1.2 Các dạng liên kết : 72 3.2 Tính toán cấu kiện chịu kéo đúng tâm . 73 3.2.1 Tổng quát : . 73 3.2.2 Sức kháng kéo chảy 74 3.2.3 Sức kháng kéo đứt 74 3.2.4 Giới hạn độ mảnh . 79 4 CẤU KIỆN CHỊU NÉN . 81 4.1 Đặc điểm cấu tạo 81 4.1.1 Hình thức mặt cắt kín . 82 4.1.2 Hình thức mặt cắt hở 83 4.2 Khái niệm về ổn định của cột . 83 4.2.1 Khái niệm về mất ổn định đàn hồi 83 4.2.2 Khái niệm về mất ổn định quá đàn hồi . 87 4.3 Tính toán cấu kiện chịu nén đúng tâm . 89 4.3.1 Sức kháng nén danh định 89 4.3.2 Tỷ số độ mảnh giới hạn 92 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 3 4.3.3 Các dạng bài toán 93 5 CẤU KIỆN CHỊU UỐN TIẾT DIỆN CHỮ I . 96 5.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO 96 5.1.1 Các loại dầm và phạm vi sử dụng: 96 1/ Dầm thép hình 96 2/ Dầm ghép ( dầm tổ hợp) . 96 5.1.2 Các kích thước cơ bản của dầm 97 5.2 TỔNG QAN VỀ ỨNG XỬ CỦA DẦM ( DẦM I KHÔNG LIÊN HỢP) . 97 5.2.1 Các giai đoạn làm việc của mặt cắt dầm chịu uốn thuần túy. Khái niệm mô men chảy và mô men dẻo .97 5.2.2 Sự phân bố lại mômen 99 5.2.3 Khái niệm về ổn định của dầm . 101 5.2.4 Phân loại tiết diện . 102 5.2.5 Độ cứng 103 5.3 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN . 103 5.3.1 Trạng thái giới hạn cường độ 103 5.3.2 Trạng thái giới hạn sử dụng 104 5.3.3 Trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy . 105 5.4 MÔ MEN CHẢY VÀ MÔ MEN DẺO 117 5.4.1 Mô men chảy của tiết diện liên hợp 118 5.4.2 Mômen chảy của tiết diện không liên hợp 121 5.4.3 Trục trung hoà dẻo của tiết diện liên hợp . 122 5.4.4 Trục trung hoà dẻo của tiết diện không liên hợp 125 5.4.5 Mômen dẻo của tiết diện liên hợp 125 5.4.6 Mômen dẻo của tiết diện không liên hợp . 127 5.4.7 Chiều cao của vách chịu nén 128 5.5 ẢNH HƯỞNG ĐỘ MẢNH CỦA VÁCH ĐỨNG ĐỐI VỚI SỨC KHÁNG UỐN CỦA DẦM 128 5.5.1 Mất ổn định thẳng đứng của vách . 128 5.5.2 Mất ổn định uốn của vách . 131 5.5.3 Yêu cầu của tiết diện chắc đối với vách . 132 5.5.4 Tóm tắt hiệu ứng độ mảnh 133 5.5.5 Hệ số chuyển tải trọng 134 5.6 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẢNH CỦA CÁNH CHỊU NÉN ĐẾN SỨC KHÁNG UỐN CỦA DẦM 135 5.6.1 Yêu cầu về biên chịu nén của tiết diện chắc . 136 5.6.2 Giới hạn của biên chịu nén đối với tiết diện không chắc 136 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 4 5.6.3 Tóm tắt ảnh hưởng độ mảnh của biên chịu nén 138 5.7 LIÊN KẾT DỌC CỦA CÁNH CHỊU NÉN . 139 5.7.1 Sự cân xứng của phần tử . 141 5.7.2 Hệ số điều chỉnh Cb khi mômen thay đổi . 141 5.7.3 Tiết diện I không liên hợp đàn hồi 143 5.7.4 Tiết diện không liên hợp không chắc 145 5.7.5 Tiết diện chắc không liên hợp . 146 5.7.6 Tiết diện liên hợp đàn hồi . 146 5.7.7 Tiết diện liên hợp không chắc . 147 5.7.8 Tiết diện liên hợp chắc 147 5.8 TÓM TẮT VỀ TIẾT DIỆN CHỮ I CHỊU UỐN . 149 5.9 SỨC KHÁNG CẮT CỦA MẶT CẮT CHỮ I . 156 5.9.1 Sức kháng cắt tác động lên dầm . 156 5.9.2 Sức kháng cắt do tác động trường căng 158 5.9.3 Sức kháng cắt tổ hợp 161 5.9.4 Sức kháng cắt của vách không có sườn tăng cường . 162 5.9.5 Sức kháng cắt của vách được tăng cường . 164 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG . 172 5.10.1 Sườn tăng cường đứng trung gian 172 5.10.2 Sườn tăng cường gối . 178 5.11 MỐI NỐI DẦM 181 5.11.1 Các loại mối nối dầm 181 5.11.2 Mối nối công trường bằng bu lông . 182 6 Tài liệu tham khảo 190 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 5 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 1/ Ưu điểm : Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng do có những ưu điểm cơ bản như sau: Kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn. Do cường độ của thép cao nên các kết cấu thép có thể chịu được những lực khá lớn với mặt cắt không cần lớn lắm, vì thế có thể lợi dụng được không gian một cách hiệu quả. Việc tính toán kết cấu thép có độ tin cậy cao. Thép có cấu trúc khá đồng đều, mô đun đàn hồi lớn. Trong phạm vi làm việc đàn hồi, kết cấu thép khá phù hợp với các giả thiết cơ bản của sức bền vật liệu đàn hồi (như tính đồng chất, đẳng hướng của vật liệu, giả thiết mặt cắt phẳng, nguyên lý độc lập tác dụng). Kết cấu thép “nhẹ” nhất so với các kết cấu làm bằng vật liệu thông thường khác (bê tông, gạch đá, gỗ). Độ nhẹ của kết cấu được đánh giá bằng hệ số c = / Fγ, là tỷ số giữa tỷ trọng γcủa vật liệu và cường độ F của nó. Hệ số c càng nhỏ thì vật liệu càng nhẹ. Trong khi bê tông cốt thép (BTCT) có 1m424.10c−= , gỗ có 1m44,5.10c−= thì hệ số c của thép chỉ là 1 m43,7.10− (Tài liệu [1]) Kết cấu thép có tính công nghiệp hoá cao: Nó thích hợp với thi công lắp ghép và có khả năng cơ giới hoá cao trong chế tạo. Các cấu kiện thép dễ được sản xuất hàng loạt tại xưởng với độ chính xác cao. Các liên kết trong kết cấu thép (đinh tán, bu lông, hàn) tương đối đơn giản, dễ thi công. Kết cấu thép có tính kín : Vật liệu và liên kết kết cấu thép không thấm chất lỏng và chất khí nên rất thích hợp để làm các kết cấu chứa các chất lỏng, chất khí. Ngoài ra thép còn là vật liệu có thể tái chế sử dụng lại sau khi công trình đã hết thời hạn sử dụng , do vậy có thể xem thép là vật liệu thân thiện với môi trường. So với kết cấu bê tông, kết cấu thép dễ kiểm nghiệm, sửa chữa và tăng cường. 2/ Nhược điểm : Bên cạnh các ưu điểm chủ yếu kể trên, kết cấu thép cũng có hai nhược điểm: Kết cấu thép dễ bị han gỉ: Trong môi trường ẩm ướt, có các tác nhân ăn mòn thép dễ bị han gỉ, từ han gỉ bề mặt đến phá hỏng có thể chỉ sau một thời gian ngắn. Do vậy khi thiết kế cần cân nhắc dùng thép ở nơi thích hợp, đồng thời kết cấu thiết kế phải thông thoáng, phải tiện Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 6 cho việc kiểm tra sơn bảo dưỡng .Trong thiết kế phải luôn đưa ra biện pháp chống gỉ bề mặt cho thép như sơn, mạ.Từ nhược điểm này dẫn đến hệ quả là chi phí duy tu bảo dưỡng thường xuyên của các kết cấu thép thông thường là khá cao.Để chống gỉ người ta cũng có thể dùng thép hợp kim . Thép chịu nhiệt kém. Ở nhiệt độ trên 4000C, biến dạng dẻo của thép sẽ phát triển dưới tác dụng của tĩnh tải (từ biến của thép). Vì thế, trong những môi trường có nhiệt độ cao, nếu không có những biện pháp đặc biệt để bảo vệ thì không được phép sử dụng kết cấu bằng thép. 3/ Phạm vi sử dụng : Thép được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng nói chung cũng như trong xây dựng cầu đường nói riêng. Trong thực tế chúng ta có thể thấy thép được dùng làm dầm, giàn cầu, khung, giàn vì kèo của các nhà công nghiệp, dân dụng, các cột điện, các bể chứa… Tuy nhiên, kết cấu thép đặc biệt có ưu thế trong các kết cấu vượt nhịp lớn, đòi hỏi độ thanh mảnh cao, chịu tải trọng nặng và những kết cấu đòi hỏi tính không thấm. 1.1.2 Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép 1/ Yêu cầu về mặt sử dụng, đây là yêu cầu cơ bản nhất đối với người thiết kế. - Kết cấu thép phải được thiết kế để đủ sức kháng lại các tải trọng trong suốt thời gian sử dụng . - Kết cấu thép đảm bảo tuổi thọ đề ra. Hình dáng, cấu tạo phải sao cho tiện bảo dưỡng, kiểm tra và sơn bảo vệ. - Đẹp cũng là một yêu cầu về mặt sử dụng. Kết cấu thép phải có hình dáng hài hòa thanh thoát, phù hợp với cảnh quan chung của khu vực. 2/ Yêu cầu về mặt kinh tế: - Tiết kiệm vật liệu.Thép cần được dùng một cách hợp lý. Khi thiết kế cần chọn giải pháp kết cấu hợp lý, dung các phương pháp tính toán tiên tiến. - Tính công nghệ khi chế tạo. Kết cấu thép cần được thiết kế sao cho phù hợp với việc chế tạo trong xưởng, sử dụng những thiết bị chuyên dụng hiện có, để giảm công chế tạo. - Lắp ráp nhanh Để đạt được hai yêu cầu cơ bản trên đây cần điển hình hóa kết cấu thép. Điển hình hóa từng cấu kiện hoặc điển hình hóa toàn bộ kết cấu. 1.2 THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 272-05 1.2.1 Quan điểm chung về thiết kế Công tác thiết kế bao gồm việc tính toán nhằm chứng minh cho những người có trách nhiệm thấy rằng, mọi tiêu chuẩn tính toán và cấu tạo đều được thỏa mãn. Quan điểm chung để Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bi ging kt cu thộp theo tiờu chun 22TCN272-05- o Vn Dinh 2011 7 m bo an ton trong thit k l sc khỏng ca vt liu v mt ct ngang phi khụng nh hn hiu ng gõy ra bi cỏc ti trng v tỏc ng ngoi, ngha l Sc khỏng ca vt liu Hiu ng ca ti trng hay R Q (1.1) Khi ỏp dng nguyờn tc n gin ny, iu quan trng l hai v ca bt ng thc phi c ỏnh giỏ trong cựng nhng iu kin. Núi cỏch khỏc, s ỏnh giỏ ca bt ng thc phi c tin hnh cho mt iu kin ti trng riờng bit liờn kt sc khỏng v hiu ng ti trng vi nhau. Liờn kt thụng thng ny c quy nh bng vic ỏnh giỏ hai v cựng mt trng thỏi gii hn. Trng thỏi gii hn (TTGH) c nh ngha nh sau: Trng thỏi gii hn l trng thỏi m nu vt quỏ ,thỡ kt cu cu hoc mt b phn ca nú khụng cũn ỏp ng c cỏc yờu cu m thit k t ra cho nú. Cỏc vớ d ca TTGH cho cu dm hp bao gm vừng, nt, mi, un, ct, xon, mt n nh (on), lỳn, ộp mt v trt. Mt mc tiờu quan trng ca thit k l ngn nga khụng t ti TTGH. Tuy nhiờn, ú khụng phi l cỏi ớch duy nht. Cỏc mc tiờu khỏc phi c xem xột v cõn i trong thit k ton th l chc nng, thm m v tớnh kinh t. S l khụng kinh t nu thit k mt cu m khụng cú b phn no cú th b phỏ hoi bao gi. Do ú, cn phi xỏc nh õu l mc ri ro hay xỏc sut xy ra phỏ hoi cú th chp nhn c. Vic xỏc nh min an ton chp nhn c (sc khỏng cn phi ln hn bao nhiờu so vi hiu ng ca ti trng) khụng phi cn c vo ý kin ca mt cỏ nhõn m phi da trờn kinh nghim ca tp th k s v c quan nghiờn cu. Tiờu chun thit k cu 22 TCN 272-05, da trờn tiờu chun AASHTO LRFD (1998) ca Hip hi cu ng M, cú th ỏp ng c cỏc yờu cu trờn. 1.2.2 S phỏt trin ca quỏ trỡnh thit k Qua nhiu nm, quỏ trỡnh thit k ó c phỏt trin nhm cung cp mt min an ton hp lý. Quỏ trỡnh ny da trờn nhng ý kin úng gúp trong phõn tớch hiu ng ca ti trng v cng ca vt liu s dng. 1.Thit k theo ng sut cho phộp (-SCP-ASD)-Allowable Stress Design Cỏc phng phỏp thit k u tiờn trong lch s ó c xõy dng tp trung trc ht vo kt cu thộp. Thộp kt cu cú ng x tuyn tớnh cho ti im chy, c nhn bit khỏ rừ rng v thp hn mt cỏch an ton so vi cng gii hn ca vt liu. an ton trong thit k c m bo bng quy nh l ng sut do hiu ng ca ti trng sinh ra ch bng mt phn ng sut chy fy. Giỏ tr ny tng ng vi vic quy nh mt h s an ton F bng 2, ngha l. sức kháng, 2hiệu ứng tải trọng, 0,5yyfRFQf=== Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bi ging kt cu thộp theo tiờu chun 22TCN272-05- o Vn Dinh 2011 8 Vỡ phng phỏp thit k ny t ra gii hn v ng sut nờn c bit n vi tờn gi thit k theo ng sut cho phộp (Allowable Stress Design, ASD). Khi phng phỏp thit k theo ng sut cho phộp mi ra i, hu ht cỏc cu cú cu to gin hoc vũm. Vi gi thit cỏc cu kin liờn kt vi nhau bng cht v kt cu l tnh nh, vic phõn tớch cho thy cỏc cu kin thng ch chu kộo hoc chu nộn. Din tớch hu hiu cn thit ca mt thanh kộo chu ng sut phõn b u c xỏc nh n gin bng cỏch chia lc kộo T cho ng sut kộo cho phộp ft. nethiệu ứng tải trọngdiện tích hữu hiệu cần thiết ứng suất cho phéptTAf= i vi cu kin chu nộn, ng sut cho phộp fc ph thuc vo mnh ca cu kin, tuy nhiờn, c s xỏc nh din tớch cn thit ca mt ct ngang vn nh trong cu kin chu kộo; din tớch mt ct cn thit bng lc nộn C chia cho ng sut cho phộp fc. grosshiệu ứng tải trọngdiện tích hữu hiệu cần thiết ứng suất cho phépcCAf= Phng phỏp ny ó c ỏp dng trong nhng nm sỏu mi ca th k 19 thit k thnh cụng nhiu cu gin tnh nh nhp ln. Ngy nay, cỏc cu tng t vn c xõy dng nhng chỳng khụng cũn l tnh nh vỡ chỳng khụng cũn c liờn kt bng cht. Do ú, ng sut trong cỏc cu kin khụng cũn phõn b u na. Phng phỏp thit k theo ng sut cho phộp cng c ỏp dng cho dm chu un. Vi gi thit mt ct phng v quan h ng sut-bin dng tuyn tớnh, mụ un mt ct (mụ men chng un) cn thit cú th c xỏc nh bng cỏch chia mụ men un M cho ng sut un cho phộp fb. hiệu ứng tải trọngmô đun mặt cắt cần thiết ứng suất cho phépbMSf= n trong phng phỏp thit k theo ng sut cho phộp l gi thit ng sut trong cu kin bng khụng trc khi cú ti trng tỏc dng, ngha l khụng cú ng sut d tn ti khi ch to. Gi thit ny ớt khi ỳng hon ton nhng nú gn ỳng hn i vi nhng thanh c hn l i vi nhng mt ct h, mng ca cỏc dm thộp cỏn in hỡnh. Cỏc chi tit mng ca dm thộp cỏn ngui i (sau x lý nhit) vi mc khỏc nhau v ng sut d tn ti trong mt ct ngang. Cỏc ng sut d ny khụng ch phõn b khụng u m chỳng cũn khú d oỏn trc. Do ú, cn phi cú s iu chnh i vi ng sut un cho phộp, c bit trong cỏc chi tit chu nộn, xột n nh hng ca ng sut d. Mt khú khn khỏc trong ỏp dng phng phỏp thit k theo ng sut cho phộp i vi dm thộp l un thng i kốm vi ct v hai ng sut ny tng tỏc vi nhau. Do vy, s khụng hon ton ỳng khi s dng cỏc thớ nghim kộo mu xỏc nh cng chy fy cho Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 9 dầm chịu uốn. Một quan niệm khác về ứng suất chảy có kết hợp xem xét hiệu ứng cắt sẽ là logic hơn. Như vậy, phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép đã được xây dựng cho thiết kế các kết cấu thép tĩnh định. Nó không nhất thiết phải được áp dụng một cách cứng nhắc cho các vật liệu khác và cho các kết cấu siêu tĩnh. Phương pháp thiết kế theo ứng suất cho phép hiện vẫn được dùng làm cơ sở cho một số tiêu chuẩn thiết kế ở các nước trên thế giới, chẳng hạn, tiêu chuẩn của Viện kết cấu thép Mỹ (AISC) Phương pháp này có nhiều nhược điểm như : - Quan điểm về độ bền dựa trên sự làm việc đàn hồi của vật liệu đẳng hướng ,đồng nhất . - Không biểu hiện được một cách hợp lý về cường độ giới hạn là chỉ tiêu cơ bản về khả năng chịu lực hơn là ứng suất cho phép - Hệ số an toàn chỉ áp dụng riêng cho cường độ , chưa xét đến sự biến đổi của tải trọng - Việc chọn hệ số an toàn dựa trên ý kiến chủ quan và không có cơ sở tin cậy về xác suất hư hỏng. Để khắc phục thiếu sót này cần một phương pháp thiết kế có thể : - Dựa trên cơ sở cường độ giới hạn của vật liệu - Xét đến sự thay đổi tính chất cơ học của vật liệu và sự biến đổi của tải trọng - Đánh giá độ an toàn liên quan đến xác suất phá hoại . Phương pháp khắc phục các thiếu sót trên đó là AASHTO-LRFD 1998 và nó được chọn làm cơ sở biên soạn tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05. 2. Thiết kế theo hệ số tải trọng và sức kháng LRFD ( Load and Resistance Factors Design) Để xét đến sự thay đổi ở cả hai phía của bất đẳng thức trong phương trình 1.1 .Phía sức kháng được nhân với một hệ số sức kháng Φ dựa trên cơ sở thống kê (Φ<=1).Phía tải trọng được nhân lên với hệ số tải trọng γ dựa trên cơ sở thống kê tải trọng , γ thường lớn hơn 1.Vì hiệu ứng tải trong trạng thái giới hạn bao gồm một tổ hợp của nhiều loại tải trọng (Qi) ở nhiều mức độ khác nhau của sự dự tính nên phía tải trọng được biểu hiện là tổng của các giá trị γi Qi .Nếu sức kháng danh định là Rn , tiêu chuẩn an toàn sẽ là : hiÖu øng cñaniiR Qφ γ≥∑ (1.2) Vì công thức 1.2 chứa cả hệ số tải trọng và hệ số sức kháng nên phương pháp thiết kế này được gọi là phương pháp thiết kế theo hệ số sức kháng và hệ số tải trọng (Load and Resistance Factors Design, viết tắt là LRFD). Hệ số sức kháng φ cho một TTGH nhất định phải xét đến sự không chắc chắn trong: - Tính chất vật liệu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN272-05- Đào Văn Dinh 2011 10 - Phương trình dự tính cường độ - Tay nghề của công nhân - Việc kiểm tra chất lượng - Tầm quan trọng của phá hoại Hệ số tải trọng iγđược chọn đối với một loại tải trọng nhất định phải xét đến sự không chắc chắn trong: - Độ lớn của tải trọng - Sự sắp xếp (vị trí) của tải trọng - Tổ hợp tải trọng có thể xảy ra Trong việc chọn hệ số sức kháng và hệ số tải trọng cho cầu, lý thuyết xác xuất được áp dụng cho các số liệu về cường độ vật liệu và thống kê học, cho trọng lượng vật liệu cũng như tải trọng xe cộ. Một số ý kiến đánh giá về phương pháp LRFD có thể được tóm tắt như sau: Ưu điểm của phương pháp 1. Xét tới sự thay đổi trong cả sức kháng và tải trọng. 2. Đạt được mức độ an toàn khá đồng đều cho các TTGH và các loại cầu khác nhau, không cần phân tích thống kê hay xác xuất phức tạp. 3. Đưa ra một phương pháp thiết kế hợp lý và nhất quán. Nhược điểm của phương pháp 1. Đòi hỏi sự thay đổi trong quan điểm thiết kế (so với tiêu chuẩn cũ). 2. Yêu cầu có hiểu biết cơ bản về lý thuyết xác xuất và thống kê. 3. Yêu cầu có các số liệu thống kê đầy đủ và thuật toán tính xác xuất để điều chỉnh các hệ số sức kháng cho phù hợp với những trường hợp đặc biệt. Phương pháp LRFD được dùng làm cơ sở cho các tiêu chuẩn thiết kế của Mỹ hiện nay như tiêu chuẩn của Viện kết cấu thép Mỹ (AISC), của Hiệp hội cầu đường Mỹ (AASHTO) cũng như tiêu chuẩn thiết kế cầu ở nước ta. 1.2.3 Nguyên tắc cơ bản của tiêu chuẩn 22TCN 272-05 Bản Tiêu chuẩn thiết kế cầu mới 22 TCN 272-05 ( lúc ra đời, năm 2001, mang ký hiệu 22 TCN 272-01) đã được biên soạn như một phần công việc của dự án của Bộ giao thông vận tải mang tên “Dự án phát triển các Tiêu chuẩn cầu và đường bộ ”. Kết quả của việc nghiên cứu tham khảo đã đưa đến kết luận rằng, hệ thống Tiêu chuẩn AASHTO của Hiệp hội cầu đường Mỹ là thích hợp nhất để được chấp thuận áp dụng ở Việt nam. Đó là một hệ thống Tiêu chuẩn hoàn thiện và thống nhất, có thể được cải biên để phù hợp với các điều kiện thực tế ở nước ta. Ngôn ngữ của tài liệu này cũng như các tài liệu tham chiếu của nó đều là tiếng Anh, là ngôn ngữ kỹ thuật thông dụng nhất trên thế giới và cũng là ngôn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com [...]... mối nối dầm 18 1 5 .11 .2 Mối nối công trường bằng bu lông 18 2 6 Tài liệu tham khảo 19 0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN27 2-0 5- Đào Văn Dinh 2 011 5 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1. 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1. 1 .1 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 1/ Ưu điểm : Kết cấu thép được sử... AASHTO-LRFD 19 98) MỤC LỤC 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 5 1. 1 GIỚI THIỆU CHUNG 5 1. 1 .1 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 5 1/ Ưu điểm : 5 2/ Nhược điểm : 5 3/ Phạm vi sử dụng : 6 1. 1.2 Yêu cầu cơ bản đối với kết cấu thép 6 1. 2 THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO TIÊU CHUẨN 22TCN 27 2-0 5 6 1. 2 .1 Quan điểm chung về thiết kế 6 1. 2.2 Sự phát triển của quá trình thiết kế 7 1. 2.3 ... CHỮ I 15 6 5.9 .1 Sức kháng cắt tác động lên dầm 15 6 5.9.2 Sức kháng cắt do tác động trường căng 15 8 5.9.3 Sức kháng cắt tổ hợp 16 1 5.9.4 Sức kháng cắt của vách khơng có sườn tăng cường 16 2 5.9.5 Sức kháng cắt của vách được tăng cường 16 4 5 .10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 17 2 5 .10 .1 Sườn tăng cường đứng trung gian 17 2 5 .10 .2 Sườn tăng cường gối 17 8 5 .11 MỐI NỐI DẦM 18 1 5 .11 .1 Các... 22TCN 27 2-0 5 10 1. 2.4 Giới thiệu về tải trọng và tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn 22TCN 27 2-0 5 17 1. 3 VẬT LIỆU THÉP XÂY DỰNG 21 1. 3 .1 Thành phần hoá học và phân loại thép 22 1. 3.2 Khái niệm về ứng suất dư 27 1. 3.3 Gia công nhiệt 28 1. 3.4 Ảnh hưởng của ứng suất lặp ( sự mỏi) 28 1. 3.5 Sự phá hoại giòn 31 2 LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP 33 2 .1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LIÊN KẾT... mịn thép dễ bị han gỉ, từ han gỉ bề mặt đến phá hỏng có thể chỉ sau một thời gian ngắn. Do vậy khi thiết kế cần cân nhắc dùng thép ở nơi thích hợp, đồng thời kết cấu thiết kế phải thơng thoáng, phải tiện Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN27 2-0 5- Đào Văn Dinh 2 011 1 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP (THEO 22TCN27 2-0 5... nhiên, kết cấu thép đặc biệt có ưu thế trong các kết cấu vượt nhịp lớn, đòi hỏi độ thanh mảnh cao, chịu tải trọng nặng và những kết c ấu đòi hỏi tính khơng thấm. 1. 1.2 u cầu cơ bản đối với kết cấu thép 1/ Yêu cầu về mặt sử dụng, đây là yêu cầu cơ bản nhất đối với người thiết kế. - Kết cấu thép phải được thiết kế để đủ sức kháng lại các tải trọng trong suốt thời gian sử dụng . - Kết cấu thép. .. TRONG KẾT CẤU THÉP 33 2 .1. 1 Liên kết dạng đinh: ( đinh tán, bu lông) 33 2 .1. 2 Liên kết hàn 33 2 .1. 3 Phân loại liên kết theo tính chất chịu lực 33 2.2 CẤU TẠO LIÊN KẾT BU LÔNG 34 2.2 .1 Cấu tạo , phân loại bu lơng 34 2.2.2 Các hình thức cấu tạo của liên kết bu lơng 37 2.2.3 Bố trí bu lơng 39 2.3 LIÊN KẾT BU LÔNG CHỊU CẮT 42 2.3 .1 Các trường hợp phá hoại trong liên kết. .. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN27 2-0 5- Đào Văn Dinh 2 011 3 4.3.3 Các dạng bài toán 93 5 CẤU KIỆN CHỊU UỐN TIẾT DIỆN CHỮ I 96 5 .1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ CẤU TẠO 96 5 .1. 1 Các loại dầm và phạm vi sử dụng: 96 1/ Dầm thép hình 96 2/ Dầm ghép ( dầm tổ hợp) 96 5 .1. 2 Các kích thước cơ bản của dầm 97 5.2 ... hiểm cho các kết cấu tựa trên nó. Các xem xét này được phản ánh trong các hệ số sức kháng ở TTGH cường độ được cho trong bảng 1. 1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài giảng kết cấu thép theo tiêu chuẩn 22TCN27 2-0 5- Đào Văn Dinh 2 011 4 5.6.3 Tóm tắt ảnh hưởng độ mảnh của biên chịu nén 13 8 5.7 LIÊN KẾT DỌC CỦA CÁNH CHỊU NÉN 13 9 5.7 .1 Sự cân... m 4 3,7 .10 − (Tài liệu [1] ) Kết cấu thép có tính cơng nghiệp hố cao: Nó thích hợp với thi cơng lắp ghép và có khả năng cơ giới hoá cao trong chế tạo. Các cấu kiện thép dễ được sản xuất hàng loạt tại xưởng với độ chính xác cao. Các liên kết trong kết cấu thép (đinh tán, bu lông, hàn) tương đối đơn giản, dễ thi cơng. Kết cấu thép có tính kín : Vật liệu và liên kết kết cấu thép khơng thấm chất lỏng . γSE - - - Đặc biệt γp 0,50 1, 00 - - 1, 00 - - - 1, 00 1, 00 1, 00Sử dụng 1. 0 1, 00 1, 00 0,30 1, 00 1, 00 1, 0 /1, 20γTG γSE - - - Mỏi chỉ có LL, IM & CE - 0,75. γp 1, 75 1, 00 - - 1, 00 0,5 /1. 20γTG γSE - - - Cường độ II γp - 1, 00 1, 40 - 1, 00 0,5 /1. 20γTG γSE - - - Cường độ III γp 1, 35 1, 00 0.4 1, 00 1, 00 0,5 /1. 20γTG
