Đối với các công trình dân dụng, cầu bằng kết cấu thép cần vượt nhịp, khi đó hệ dầm bản tổ hợp với chiều cao lớn được sử dụng rất phổ biến. Với bản bụng có tỷ số chiều cao trên chiều dày lớn người ta thường sử dụng sườn gia cường để đảm bảo ổn định cục bộ cho chúng. Bài viết đề cập đến việc tính toán khả năng chịu cắt của dầm bản khi có và không có sườn ngang theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1993-1-5.
KHOA HC & CôNG NGHê nh hng ca sn ngang đến khả chịu cắt dầm bán tổ hợp tính tốn theo tiêu chuẩn Châu Âu EN-1993-5 Influence of transverse web stiffeners on shear buckling resistance of plate girder according to EN 1993-1-5 Nguyễn Danh Hồng Tóm tắt Đối với cơng trình dân dụng, cầu kết cấu thép…cần vượt nhịp, hệ dầm tổ hợp với chiều cao lớn sử dụng phổ biến Với bụng có tỷ số chiều cao chiều dày lớn người ta thường sử dụng sườn gia cường để đảm bảo ổn định cục cho chúng Theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1993-1-5 dầm gia cường sườn ngang khả chịu cắt nhiều điểm khác so với tiêu chuẩn Việt Nam hành 5574-2012 Bài báo đề cập đến việc tính tốn khả chịu cắt dầm có khơng có sườn ngang theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1993-1-5 Từ khóa: sườn, cắt, nén, bụng, kéo Abstract For steel structures, bridges , plate girder systems with high heights are used very commonly With the web, the plate has a high ratio of height to thickness, the stiffeners are used to increase the local stability of the web According to EN 1993-15 when the plate girder works with the stiffeners The shear resistance has many differences from the current Vietnamese standard The paper mentions the calculation of shear resistance of plate girder according to EN 1993-1-5 Key words: stiffener, shear, compress, web, tension Đặt vấn đề Dầm tổ hợp (sau gọi tắt dầm bản) có sườn ngang sử dụng phổ biến Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép hành Việt Nam TCVN 5575-2012, việc bố trí các sườn ngang nhằm đảm bảo cho bụng dầm khơng bị ổn định cục Ngồi việc tính tốn khả chịu lực dầm khơng kể đến ảnh hưởng sườn ngang Về mặt cấu tạo sườn ngang chọn để đảm bảo ổn định cục thân Trong xu hướng hội nhập, tiêu chuẩn thiết kế nước sử dụng ngày nhiều tiêu chuẩn thiết kế châu Âu đầy đủ, đồng sử dụng phổ biến Việt Nam Việc tính tốn dầm theo EN 1993-1-5 có số điểm khác biệt so với tính tốn theo tiêu chuẩn 5575-2012: - Đối với dầm có sườn ngang, sau bị ổn định cục tiếp tục làm việc dàn khả chịu cắt bụng bao gồm thành phần tham gia, khả chịu cắt bụng ổn định cục khả chịu cắt tạo từ dải bụng chịu kéo - Các sườn ngang phải tính tốn nhằm thỏa mãn yêu cầu ổn định cục bộ, cần phải đảm bảo thêm điều kiện sau: + Có mơ men quán tính trục qua tim bụng Ist đảm bảo để sườn tạo liên kết cứng với bụng biên ô (Ist xác định theo 9.2.1 EN 1993-1-5); + Có diện tích As đủ lớn để kết hợp với bụng chịu lực nén xuất làm việc dải kéo bụng gây (As xác định theo 9.3.3 EN 1993-1-5); + Đối với các vị trí sườn đầu dầm, ngồi việc tính tốn chịu nén túy có lực dọc phản lực gối tựa Cịn phải có khả chịu uốn gây ứng suất kéo xuất bụng Tuy nhiên, báo đề cập đến tính tốn khả chịu cắt dầm kể đến làm việc dải bụng chịu kéo Các nội dung khác đề cập báo Bài báo củng cấp tài liệu tham khảo cho kỹ sư, sinh viên tính tốn dầm theo tiêu chuẩn châu Âu Tính tốn khả chịu cắt dầm sau ổn định cục có kể đến dải bụng chịu kéo (tension filed) Khả chịu cắt bụng tính tốn theo cơng thức sau: Vb,Rd = Vbw,Rd + Vbf,Rd ≤ ThS Nguyễn Danh Hồng Giảng viên, Bộ mơn kết cấu Thép-Gỗ Khoa Xây Dựng, Đại học Kiến trúc Hà Nội, ĐT: 0977.959.078 Email: danhhoangdchau@gmail.com ηfyw hw t w γM1 (1) Trong đó: Vbw,Rd khả chịu cắt bụng; Vbf,Rd khả chịu cắt cánh; γM1 hệ số riêng ổn định cục bụng; fyw giới hạn chảy thép làm bụng; hw, tw tương ứng chiều cao, chiều dày bụng Ngày nhận bài: 15/5/2020 Ngày sửa bài: 27/5/2020 Ngày duyệt đăng: 18/11/2021 26 η hệ số kể đến tăng khả chịu cắt bụng mỏng, phụ thuộc vào mác thép sử dụng, theo 5.1 EN 1993-1-5, giá trị η lấy giá trị sau: η =1,2 mác thép từ S235 đến S460; T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Hình Hình ảnh dầm thép tổ hợp Cấu tạo phần đầu dầm dầm thép có nhiều hình thức khác Phần đầu dầm có sườn khơng cứng (1 sườn ngang); sườn cứng (2 sườn ngang) thép tiết diện chữ I định nêu hình Trong nội dung bào báo đề cập đến tính tốn cho trường hợp có đặt sườn ngang sườn đầu dầm sườn cứng 2.1 Tính tốn khả chịu cắt bụng tham gia Giá trị khả chịu cắt bụng tham gia tính tốn sau: Vbw,Rd = χ w fywhw t w γ M1 (7) Trong đó: Hình Dải bụng chịu kéo ô với sườn ngang gia cường χw hệ số chiết giảm khả chịu cắt bụng mỏng ổn định cục bộ, phụ thuộc vào đại lượng λ w , giá trị χw lấy theo bảng sau: Giá trị hw λw = 37,4t w ε k τ η =1,0 mác thép S460 Công thức (1) áp dụng dầm thỏa mãn điều kiện sau: hw ε > 72 dầm khơng có sườn ngang gia cường; tw η (2) hw 31 > ε k τ dầm có sườn ngang gia cường (3) tw η Trong đó: giá trị ε tính sau: 235 ε= fy (4) kτ công thức (2), (3) tính tốn phụ thuộc vào cấu tạo dầm có sườn ngang có sườn ngang sườn dọc, nội dung báo đề cập đến trường hợp tính tốn dầm đặt sườn ngang, kτ lấy sau: 4,00 α ≥1,0; (5) α2 5,34 = k τ 4,00 + α < 1,0 giá trị α = a/hw (6) α = k τ 5,34 + λ w lấy sau: (8) 2.2 Tính tốn khả chịu cắt cánh tham gia Giá trị khả chịu cắt cánh tham gia tính tốn sau: b f t f fyf MEd Vbf,Rd 1− = cγM1 Mf,Rd (9) Trong đó: bf, tf chiều rộng chiều dày cánh dầm, phải thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ, giá trị bf không lấy giá trị lớn 15 εtf; MEd giá trị mô men uốn thiết kế; Mf,Rd khả chịu mô men uốn cánh, lấy giá trị: Mf,rd = fyf1 fyf Mf,k , Mf,rd hf A f1 ,hf A f = γM0 γ γ M0 M0 (10) Af1, Af2: diện tích cánh dưới; γM0: hệ số riêng tính tốn độ bền cánh; c: khoảng cách từ sườn đến điểm điểm chảy dẻo (từ E đến H), giá tri c tính tốn theo cơng thc: Sơ 43 - 2021 27 KHOA HC & CôNG NGHª Hình Liên kết đầu dầm a.Khơng có sườn đầu dầm, b Sườn cứng, c Sườn không cứng Bảng Xác định hệ số χw Mpl,f c= a 0,25 +1,6 Mpl,w Trong đó: Mpl,f = bf t f 2fyf bf t f 2fyf = a 0,25 +1,6 t w hw 2fyw , Mpl,w = t w hw 2fyw Theo (5) k τ =5,34 + (11) Theo (8) tính tốn (12) Giả thiết rằng, mô men uốn thiết kế MEd chịu cánh, ảnh hưởng lực dọc cánh đến khả chịu mô men uốn kể đến cách nhân thêm M 2 b f t f fyf đại lượng − Ed với giá trị Vbf,Rd = Mf,Rd cγ M1 Nếu có xuất lực dọc dầm giá trị Mf,Rd NEd phải giảm cách nhân thêm − vào vế (A f1 + A f )fyf phải công thức (11) γM0 λ= w VEd ≤ 1,0 Vb,Rd 210 = = 2,54 > 1,08 37, 4tε k τ 37, × 0,8 × 1× 7,6 = χw λ w= 2,54 >1,08 nên tra Bảng ta có: (7): 1,37 = 0,422 0,7 + 2,54 Giá trị khả chịu cắt bụng tham gia tính theo = Vbw,Rd χ w fywhw t 0, 422 × 235 × 210 × 0,8 = = 874,64kN γ M1 × 1,1 Khoảng cách từ sườn đến điểm chảy dẻo cánh theo (11): 50×2,22 ×23,5 c = 280× 0,25 +1,6× = 73,07cm 0,8×2802 ×23,5 Khả chụi mơ men uốn cánh tính theo (10): (13) Mf,rd = hf A f1 Với Ved giá trị lực cắt thiết kế lớn gây tổ hợp tải trọng bất lợi Tính tốn khả chịu cắt dầm có tiết diện Hình (cho ô đầu tiên) với trường hợp xét không xét đến làm việc dải bụng chịu kéo Mác thép dầm dùng loại S235 Sườn dày 8mm, khoảng cách sườn a=2,8m, dầm có sườn cứng đầu dầm Giá trị mô men thiết kế điểm A Med = 2000 kN.m Ta tính tốn hệ số: 235 235 a 280 = ε = == 1, α = = 1,33 > fy 235 h w 210 fyf1 γM0 = (210 + 2,2) × (50 × 2,2) × 23,5 = 5434,18kN.m Ví dụ tính tốn 28 hw Do dầm thuộc loại có sườn cứng đầu dầm Sau xác định Vb,Rd theo (1), dầm thỏa mãn điều kiện chịu cắt theo biểu thức sau: = η3 4,00 =7,60 1,332 Theo (9) giá trị khả chịu cắt cánh tham gia: b f t f fyf MEd 1− cγM1 Mf,Rd 2 50 × 2,2 × 23,5 2000 1− 57,70kN = = 73,07 × 1,1 5434,18 Vbf,Rd = Tổng giá trị khả chịu cắt cánh bụng tính theo (1): T„P CHŠ KHOA H“C KI¦N TR”C - XŸY D¼NG Hình Các thành phần cánh bụng dầm tham gia chịu lực Vb,Rd = Vbw,Rd + Vbf,Rd ≤ ηfywhw t w γ M1 = 874,64 + 57,71= 932,35kN < ηfywhw t w γ M1 1,2 × 23,5 × 210 × 0,8 = 2486kN × 1,1 Hình Minh họa cho ví dụ Vbw,Rd + Vbf,Rd 874,64 + 57,71 Tỷ số= = 1,069 Vbw,Rd 874,64 Như khả chịu cắt tăng khoảng 7% tính tốn có kể đến làm việc dải bụng chịu kéo Kết luận Bài báo trình bày cách tính tốn khả chịu cắt dầm thép tổ hợp với sườn ngang sau ổn định cục theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1993-1-5 Theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1993-1-5, khả chịu cắt sau ổn định cục bụng tăng lên có kể đến làm việc dải bụng chịu kéo./ T¿i lièu tham khÀo TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-5: Plated structural elements Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings Comentary and worker examples to EN 1993-1-5 ‘Plated structural elements’ Phạm Văn Hội - Nguyễn Quang Viên - Phạm Văn Tư - Lưu Văn Tường, Kết cấu thép phần Cấu kiện bản, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 Xác định hệ số tính tốn sức chịu tải cọc (tiếp theo trang 25) Sức chịu tải cọc theo tiêu tính mục tổng hợp bảng 5: Bảng Thống kê sức chịu tải cọc KN tính tốn theo tiêu Sức chịu tải cọc khoan nhồi (kN) Theo vật liệu làm cọc Theo tiêu lý Theo kết xuyên tiêu chuẩn SPT 7304 7387 10243 Kiến nghị: Cần có nghiên cứu để đưa hệ số độ tin cậy cho việc tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi theo kết xuyên tiêu chuẩn SPT, việc bao gồm việc hiệu chỉnh giá trị xuyên tiêu chuẩn từ kết thí nghiệm trường./ T¿i lièu tham khÀo Kết luận Kiến nghị TCVN 10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế Kết luận: Đối với cọc khoan nhồi, mũi cọc thường đặt vào lớp có tính nén lún nhỏ, việc tính tốn sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất cho kết gần với sức chịu tải cọc theo vật liệu, kết tính theo số xuyên tiêu chuẩn SPT thường cho kết lớn nhiều kết cịn lại Sở dĩ có tượng việc sử dụng chung hệ số độ tin cậy theo đất TCVN 5574:2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế Architectural Institute of Japan (1988), Recommendations for Design of Building Foundations TCVN 9351:2012 Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm trường – Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) S¬ 43 - 2021 29 ... Như khả chịu cắt tăng khoảng 7% tính tốn có kể đến làm việc dải bụng chịu kéo Kết luận Bài báo trình bày cách tính tốn khả chịu cắt dầm thép tổ hợp với sườn ngang sau ổn định cục theo tiêu chuẩn. .. nội dung bào báo đề cập đến tính tốn cho trường hợp có đặt sườn ngang sườn đầu dầm sườn cứng 2.1 Tính tốn khả chịu cắt bụng tham gia Giá trị khả chịu cắt bụng tham gia tính tốn sau: Vbw,Rd = χ... chuẩn châu Âu EN 1993-1-5 Theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1993-1-5, khả chịu cắt sau ổn định cục bụng tăng lên có kể đến làm việc dải bụng chịu kéo./ T¿i lièu tham khÀo TCVN 5575:2012 Kết cấu thép – Tiêu