bai giang ket cau thep theo TCVN 27205

BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI MỤC LỤC: CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP I.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KẾT CẤU THÉP (KCT) I.1.1 Ưu, khuyết điểm phạm vi sử dụng KCT I.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển cầu thép I.2 NGYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO 22 TCN 272-05 I.2.1 Giới thiệu chung Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05 I.2.2 Quan điểm chung thiết kế .10 I.2.3 Sự phát triển trình thiết kế 11 I.2.4 Nguyên tắc tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 13 I.2.5 Tải trọng tổ hợp tải trọng 16 I.2.6 Một số yêu cầu chung thiết kế KCT cầu 22 I VẬT LIỆU THÉP XÂY DỰNG 23 I.3.1 Thành phần hóa học thép 23 I.3.2 Các sản phẩm thương mại 25 I.3.3 Ứng suất dư 25 I.3.4 Gia công nhiệt .26 I.3.5 Phân loại thép kết cấu 27 I.3.4 Ảnh hưởng ứng suất lặp (sự mỏi) 31 I.3.5 Sự phá hoại giòn 34 CHƯƠNG II: LIÊN KẾT TRONG KẾT CẤU THÉP .35 II.1 LIÊN KẾT BU LÔNG 35 II.1.1 Cấu tạo liên kết bu lông 35 II.1.1.1 Bu lông thường .35 II.1.1.2 Bu lông cường độ cao 36 II.1.1.3 Kích thước bu lông 38 II.1.1.4 Khoảng cách bu lông .38 II.1.2 Tính toán liên kết bu lông chịu cắt 40 II.1.2.1 Liên kết bu lông chịu cắt: Các trường hợp phá hoại 40 II.1.2.2 Sức kháng ép mặt 42 II.1.2.3 Sức kháng cắt bu lông .47 II.1.3 Tính toán liên kết bu lông cường độ cao chịu ma sát 49 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI II.1.4 Tính toán liên kết bu lông cường độ cao chịu kéo 51 II.2 LIÊN KẾT HÀN 52 II.2.1 Vật liệu hàn 52 II.2.2 Các loại mối hàn 53 II.2.2.2 Mối hàn rãnh 54 II.2.2.3 Mối hàn đinh tán .55 II.2.2.4 Hàn đính 55 II.2.3 Cấu tạo liên kết hàn 55 II.2.3.1 Lựa chọn mối hàn .55 II.2.3.2 Giới hạn mối hàn góc 56 II.2.3.3 Kích thước mối hàn góc 57 II.2.3.4 Giới hạn kích mối hàn đinh tán 58 II.2.3.5 Chất lượng mối hàn .58 II.2.4 Sức kháng cắt tính toán liên kết hàn 60 II.2.4.1 Mối hàn rãnh 60 II.2.4.2 Mối hàn góc 60 II.3 CÁC TRƯỜNG HỢP LIÊN KẾT LỆCH TÂM 63 II.3.1 Liên kết bu lông lệch tâm chịu cẳt 63 II.3.2 Liên kết bu lông chịu cắt chịu kéo đồng thời 66 II.3.2 Liên kết hàn lệch tâm chịu cắt 67 CHƯƠNG III : CẤU KIỆN CHỊU KÉO 70 III.1 CÁC DẠNG LIÊN KẾT 70 III.2 SỨC KHÁNG KÉO 71 III.2.1 Hệ số chiết giảm U 72 III.2.2 Diện tích thực 74 III.2.3 Giới hạn độ mảnh 76 III.2.4 Sức kháng cắt khối 76 CHƯƠNG IV: CẤU KIỆN CHỊU NÉN 78 IV.1 KHÁI NIỆM ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU CHỊU NÉN 78 IV.1.1 Chiều dài hữu hiệu cột 80 IV.1.2 Ứng suất dư .81 IV.1.3 Độ cong ban đầu 81 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI IV.2 KHÁI NIỆM MẤT ỔN ĐỊNH QUÁ ĐÀN HỒI 82 IV.3 SỨC KHÁNG NÉN 84 IV.3.1 Sức kháng nén danh định 85 IV.3.2 Tỷ số bề rộng/bề dày giới hạn 86 IV.3.3 Tỷ số độ mảnh giới hạn 87 CHƯƠNG V: MẶT CẮT CHỮ I CHỊU UỐN 91 V.1 TỔNG QUÁT 91 V.1.1 Phân tích ứng suất mặt cắt thẳng góc dầm chịu uốn túy 91 V.1.2 Sự phân phối lại mô men 93 V.1.3 Ổn định .95 V.1.4 Phân loại mặt cắt .96 V.1.4.1 Phân loại theo độ mảnh 96 V.1.4.2 Theo liên kết với BT 97 V.1.5 Đặc trưng độ cứng 98 V.2 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN 98 V.2.1 Trạng thái giới hạn cường độ 98 V.2.1 Trạng thái giới hạn sử dụng .99 V.2.3 Yêu cầu mỏi vách đứng 99 V.2.3.1 Mất ổn định uốn 99 V.2.3.2 Mất ổn định cắt 101 V.3 MÔ MEN CHẢY VÀ MÔ MEN DẺO 103 V.3.1 Mô men chảy mặt cắt liên hợp 103 V.3.2 Mô men chảy mặt cắt không liên hợp 107 V.3.3 Trục trung hòa dẻo mặt cắt liên hợp 107 V.3.4 Trục trung hòa dẻo mặt cắt không liên hợp 110 V.3.5 Mô men dẻo mặt cắt liên hợp 110 V.3.6 Mô men dẻo mặt cắt không liên hợp 113 V.3.7 Chiều cao vách đứng chịu nén 113 V.4 ĐỘ MẢNH CỦA VÁCH ĐỨNG 114 V.4.1 Mất ổn định thẳng đứng vách 114 V.4.2 Mất ổn định uốn vách .117 V.4.3 Yêu cầu mặt cắt vách 118 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI V.4.4 Tóm tắt hiệu ứng độ mảnh vách 119 V.4.5 Hệ số chuyển tải trọng 120 V.5 ĐỘ MẢNH CỦA BẢN BIÊN CHỊU NÉN 120 V.5.1 Yêu cầu mặt cắt biên chịu nén 121 V.5.2 Giới hạn cho biên nén mặt cắt không 122 V.5.3 Tóm tắt hiệu ứng độ mảnh biên chịu nén 123 V.6 LIÊN KẾT DỌC CỦA BIÊN CHỊU NÉN 123 V.6.1 Tổng quát 123 V.6.3 Hệ số điều chỉnh Cb mô men thay đổi 126 V.6.4 Mặt cắt chữ I đàn hồi không liên hợp 128 V.6.5 Mặt cắt không không liên hợp 130 V.6 Mặt cắt không liên hợp 130 V.6.7 Các mặt cắt chữ I đàn hồi liên hợp 130 V.6.8 Mặt cắt không liên hợp 131 V.6.9 Mặt cắt liên hợp 131 V.6.10.Tóm tắt mặt cắt chữ I chịu uốn 132 V.6.11 Nhận xét mặt cắt chữ I chịu uốn .139 CHƯƠNG VI: MẶT CẮT CHỮ I CHỊU CẮT 141 VI.1.SỨC KHÁNG CẮT DO HIỆU ỨNG DẦM 141 VI.2 SỨC KHÁNG CẮT DO HIỆU ỨNG TRƯỜNG KÉO 142 VI SỨC KHÁNG CẮT TỔ HỢP 146 VI.4 SỨC KHÁNG CẮT CỦA VÁCH KHÔNG ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG 147 VI.5 SỨC KHÁNG CẮT CỦA VÁCH ĐƯỢC TĂNG CƯỜNG 149 VI.5.1 Yêu cầu bốc xếp 150 VI.5.2 Khoang mặt cắt .151 VI.5.3 Khoang mặt cắt không .153 VI.5.4 Các khoang đầu .153 CHƯƠNG VII: NEO CHỐNG CẮT 157 VII.1 TTGH MỎI ĐỐI VỚI NEO CHỐNG CẮT 158 VII.2 TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ VỚI NEO CHỐNG CẮT 160 CHƯƠNG VIII: SƯỜN TĂNG CƯỜNG .168 VIII.1 SƯỜNG TĂNG CƯỜNG TRUNG GIAN 168 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI VII.1.1 Độ mảnh .168 VIII.1.2 Độ cứng .169 VII.1.3 Cường độ 170 VII.2 SƯỜN TĂNG CƯỜNG GỐI .174 VIII.2.1 Độ mảnh 174 VIII.2.2 Cường độ chịu ép mặt 175 VII.2.3 Sức kháng lực dọc trục 175 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP ******************** I.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KẾT CẤU THÉP (KCT) I.1.1 Ưu, khuyết điểm phạm vi sử dụng KCT a) Ưu điểm + Kết cấu thép có khả chịu lực lớn Do cường độ thép cao nên kết cấu thép chịu lực lớn với mặt cắt không cần lớn lắm, kết cấu thép mảnh khả vượt nhịp lớn Điều đặc biệt có ý nghĩa xây dựng cầu nơi hạn chế chiều cao kiến trúc + Việc tính toán kết cấu thép có độ tin cậy cao Thép có cấu trúc đồng đều, mô đun đàn hồi lớn Trong phạm vi làm việc đàn hồi, kết cấu thép phù hợp với giả thiết sức bền vật liệu đàn hồi (như tính đồng chất, đẳng hướng vật liệu, giả thiết mặt cắt phẳng, nguyên lý độc lập tác dụng…) + Kết cấu thép “nhẹ” so với kết cấu làm vật liệu thông thường khác (bê tông, gạch đá, gỗ) Độ nhẹ kết cấu đánh giá hệ số c = γ/F, tỷ số tỷ trọng γ vật liệu cường độ F Hệ số c nhỏ vật liệu nhẹ Trong bê tông cốt thép (BTCT) có c = 24.10-4 1/m, gỗ có c = 4,5.10-4 1/m, hệ số c thép c = 3,7.10-4 1/m + Kết cấu thép thích hợp với thi công lắp ghép có khả giới hoá cao chế tạo Các cấu kiện thép dễ sản xuất hàng loạt xưởng với độ xác cao Các liên kết kết cấu thép (đinh tán, bu lông, hàn) tương đối đơn giản, dễ thi công + Kết cấu thép không thấm chất lỏng chất khí thép có độ đặc cao nên thích hợp để làm kết cấu chứa đựng chuyển chở chất lỏng, chất khí + So với kết cấu bê tông, kết cấu thép dễ kiểm nghiệm, sửa chữa tăng cường b) Nhược điểm + Kết cấu thép dễ bị han gỉ, đòi hỏi phải có biện pháp phòng chống bảo dưỡng tốn Đặc biệt, yêu cầu chống gỉ cao đặt cho kết cấu cầu làm việc môi trường xâm thực mạnh môi trường biển + Thép chịu nhiệt Ở nhiệt độ 4000 0C, biến dạng dẻo thép phát triển tác dụng tĩnh tải (từ biến thép) Vì thế, môi trường có nhiệt độ cao, biện pháp đặc biệt để bảo vệ không phép sử dụng kết cấu thép BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI + Trong lĩnh vực giao thông vận tải sử dụng thép làm cấu đòi hỏi phải sơn phủ suốt trình khai thác chi phí cao, ảnh hưởng đến môi trường c) Phạm vi sử dụng KCT + KCT sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, xây dựng GTVT, lĩnh vực khác, ) Tuy nhiên, kết cấu thép đặc biệt có ưu kết cấu vượt nhịp lớn, đòi hỏi độ mảnh cao, chịu tải trọng nặng kết cấu đòi hỏi tính không thấm + Trong lĩnh vực giao thông vận tải kết cấu thép sử dụng làm cầu thép: Cầu dầm thép, cầu giàn thép, cầu dây văng dầm thép, cầu vòm ống thép nhồi bê tông… Ngoài kết cấu thép sử dụng làm đà giáo, ván khuôn, trụ tạm thi công cầu I.1.2 Sơ lược lịch sử phát triển cầu thép Cầu thép đời phát triển với lớn mạnh công nghệ luyện kim giới Tuy nhiên từ năm đầu kỉ nguyên trước người Trung Quốc người Ấn Độ biết dùng dây xích làm cầu treo, kỉ 17 cầu tương tự xây dựng Châu Âu Châu Mỹ Khoảng kỉ thứ 18, công nghiệp luyện kim Châu Âu giai đoạn phát triển với sản phẩm gang sắt Các cầu giai đoạn xây dựng chủ yếu dạng vòm Vòm chia thành nhiều liên kết với bu lông chốt Chiếc cầu vòm gang thuộc loại xây dựng Anh qua sông Severn 1776 – 1779 Chiếc cầu gang ghép từ mảnh không chịu mô men lớn lực xung kích có tải trọng lớn qua cầu, sau cầu vòm gang phát triển theo hướng dùng khối lớn dạng chữ I hay hộp Chiếc cầu điển hình cho loại cầu Ker-bet-Zơ qua sông Neva Peterbourg (Nga) xây dựng năm 1850 Song song với cầu vòm gang cầu treo phát triển với ưu điểm riêng khả vượt nhịp khả thi công nhanh chóng Khoảng đầu kỉ thứ 19 cầu treo Pháp có nhịp tới 256m (Cầu Fray-bua xây dựng năm 1834) Một cầu dây xích tiếng xây dựng khoảng kỷ 19 đầu kỉ 20 cầu Sơ-giê-tren-nưi qua sông Danube Budapest (Hung-ga-ri), có nhịp 203m Cầu xây dựng năm 1849, bị phá hủy chiến tranh giới thứ xây dựng lại vào năm 1949 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Vào khoảng năm 20-30 kỉ 19, xuất dây cáp sợi thép thay cho dây xích làm cho tốc độ phát triển cầu treo tăng nhanh Nhưng chưa hiểu hết tính làm việc vai trò phận kết cấu nên công trình thường không đủ độ cứng theo phương ngang cầu phương dọc cầu Nhược điểm nguyên nhân tai nạn cầu treo lúc Chiếc cầu giàn thép xây dựng Mỹ vào năm 1840, cầu bắc qua kênh Erie New York có chiều dài nhịp 24.5m Chiếc cầu giàn xây dựng Anh vào năm 1885 Cuối kỷ 19 đầu kỉ 20 khoa học kĩ thuật phát triển mạnh ảnh hưởng trực tiếp đến ngành xây dựng cầu, vào cuối kỷ 19 hàng loạt cầu giàn hẫng xây dựng cầu Đơ-nhi-ép, cầu Danube Năm 1890 xây dựng xong cầu giàn hẫng lớn giới qua vịnh Forth Scotland có chiều dài nhịp 521m Mặc dù đạt nhiều thành công việc áp dụng vật liệu sắt đến thép, có nhiều tai nạn sập cầu xảy châu Âu châu Mỹ Vào năm 1870 khoảng 40 cầu bị sập năm chiếm khoảng 1/4 số cầu xây dựng Thập kỉ sau vụ sập cầu Ashtabula khoảng 200 cầu khác Mỹ bị sập người ta hiểu việc xây dựng cầu cần theo tiêu chuẩn chung Từ tiêu chuẩn thiết kế xây dựng cầu đời Cuối kỷ 20 chạy đua chiều dài nhịp cầu treo cầu dây văng Các cầu dây văng có nhịp lớn : Năm 1991 cầu Scarsundet Nauy có chiều dài nhịp 530, năm 1993 hoàn thành cầu Nam Phố (Thượng Hải-Trung Quốc) nhịp 602m, năm 1995 cầu Nomandie (Pháp) nhịp 856m, năm 1999 cầu Tatara nhịp 890m Ở Việt Nam lịch sử phát triển cầu thép trải qua nhiều giai đoạn, gắn liền với lịch sử đấu tranh dân tộc Thời kỳ Pháp thuộc chủ yếu cầu giàn thép xây dựng tuyến đường sắt Bắc Nam Một số cầu có nhịp dài kiến trúc đặc biệt cầu Long Biên, cầu Hàm Rồng Sau kết thúc kháng chiến chống Pháp thời gian ngắn khôi phục làm cầu như: Cầu Làng Giàng, cầu Việt Trì, cầu Ninh Bình, cầu Hàm Rồng Từ năm 1964-1972 hầu hết công trình cầu Miền Bắc bị phá hủy Sau ngày đất nước hoàn toàn giải phóng (1975) cầu thép tuyến đường sắt thay điển cầu Thăng Long, cầu Chương Dương… BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI I.2 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ THEO 22 TCN 272-05 Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 giao thông vận tải biên soạn AASHTO-LRFD 1998 Mỹ Tiêu chuẩn áp dụng cho cầu đường ô tô có chiều dài nhịp nhỏ 150m Các cầu lớn cần có tiêu chuẩn riêng I.2.1 Giới thiệu chung Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 – 05 a) Vài nét Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18 – 1979 Tiêu chuẩn hành để thiết kế cầu Việt nam tiêu chuẩn ngành mang ký hiệu 22 TCN18–1979 với tên gọi “Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn” (thường gọi tắt Quy trình 79) Tiêu chuẩn sử dụng khoảng phần tư kỷ mà chưa có dịp cập nhật, sửa đổi Nội dung Quy trình dựa Quy trình Liên xô (cũ) ban hành từ năm 1962 năm 1967 có tham khảo Quy trình Trung quốc năm 1959.Hiện nay, Quy trình nói sử dụng để thiết kế nhiều cầu nhỏ cầu trung vài cầu lớn Nhưng nói chung thiết kế cầu lớn, nhà thiết kế Việt Nam nước tham khảo sử dụng số tiêu chuẩn thiết kế đại hơn, quốc tế công nhận Đặc biệt, trường hợp có tư vấn nước tham gia dự án Tiêu chuẩn Nhật (JIS) Tiêu chuẩn Hoa kỳ (AASHTO) thường sử dụng b) Cơ sở nội dung Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 Bản Tiêu chuẩn thiết kế cầu mang ký hiệu 22 TCN 272-01 (áp dụng từ năm 2001) biên soạn phần công việc dự án Bộ giao thông vận tải mang tên “Dự án phát triển Tiêu chuẩn cầu đường ” Kết việc nghiên cứu tham khảo đưa đến kết luận rằng, hệ thống Tiêu chuẩn AASHTO (Hiệp hội cầu đường Mỹ) Hoa kỳ thích hợp để chấp thuận áp dụng Việt Nam Đó hệ thống Tiêu chuẩn hoàn thiện thống nhất, cải biên để phù hợp với điều kiện thực tế nước ta Ngôn ngữ tài liệu tài liệu tham chiếu tiếng Anh, ngôn ngữ kỹ thuật thông dụng giới ngôn ngữ thứ hai phổ biến Việt Nam Hơn nữa, hệ thống Tiêu chuẩn AASHTO có ảnh hưởng lớn nước thuộc khối ASEAN mà Việt Nam thành viên Tiêu chuẩn thiết kế cầu dựa Tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD, lần xuất thứ hai (1998), theo hệ đơn vị đo quốc tế SI Tiêu chuẩn LRFD (Load and Resistance Factor Design: Thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng) đời năm 1994, sửa đổi xuất lần thứ hai năm 1998 Tiêu chuẩn soạn thảo dựa BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI kiến thức phong phú tích lũy từ nhiều nguồn khác khắp giới nên coi đại diện cho trình độ đại hầu hết lĩnh vực thiết kế cầu vào thời điểm Các tài liệu Việt nam liệt kê tham khảo nguồn gốc liệu thể điều kiện thực tế Việt nam: + Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 18–1979 + Tiêu chuẩn tải trọng gió TCVN 2737 – 1995 + Tiêu chuẩn tải trọng nhiệt TCVN 4088 – 1985 + Tiêu chuẩn thiết kế chống động đất 22 TCN 221 – 1995 + Tiêu chuẩn giao thông đường thủy TCVN 5664 – 1992 Các quy định Tiêu chuẩn thiết kế cầu nhằm sử dụng cho công tác thiết kế, đánh giá khôi phục cầu cố định cầu di động tuyến đường Các điều khoản không liên quan đến cầu đường sắt, xe điện phương tiện công cộng khác Các yêu cầu thiết kế cầu đường sắt dự kiến ban hành phụ tương lai Sau năm (2001 – 2005) áp dụng thử nghiệm, sửa chữa, bổ sung, Tiêu chuẩn thiết kế cầu thức hành với ký hiệu 22 TCN 272 – 05 I.2.2 Quan điểm chung thiết kế Trong thiết kế kỹ sư phải kiểm tra độ an toàn ổn định phương án khả thi chọn Công tác thiết kế bao gồm việc tính toán nhằm chứng minh cho người có trách nhiệm thấy tiêu chuẩn tính toán cấu tạo thoả mãn Điều kiện để đảm bảo độ an toàn công trình : Sức kháng vật liệu ≥ Hiệu ứng tải trọng Điều kiện phải xét tất phận vật liệu kết cấu Khi nói sức kháng vật liệu ta xét khả làm việc tối đa vật liệu mà ta gọi trạng thái giới hạn(TTGH) Một trạng thái giới hạn trạng thái mà vượt qua kết cấu hay phận không hoàn thành mục tiêu thiết kế đề Mục tiêu không vượt TTGH, nhiên mục tiêu , mà cần xét đến mục đích quan trọng khác, chức năng, mỹ quan, tác động đến môi trường yếu tố kinh tế Sẽ không kinh tế thiết kế cầu mà chẳng có phận nào, chẳng bị hư hỏng Do càn phải xác định đâu giới hạn chấp nhận rủi ro xác suất phá huỷ Việc xác định miền an toàn chấp nhận (Cường độ lớn BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM - Trang 10 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Mặt cắt liên hợp liên tục Khi vùng chịu mô men âm dầm liên tục có cấu tạo liên hợp, lực cắt nằm ngang danh định Vh truyền điểm không mô men điểm có mô men lớn gối trung gian là: Vh  Ar Fyr (7.14) Trong đó, Ar diện tích toàn cốt thép dọc (mm2) bên gối trung gian phạm vi chiều rộng hữu hiệu Fyr cường độ chảy (MPa) cốt thép dọc Hình 5.14 biểu diễn lực tác dụng mặt cắt liên hợp vùng chịu mô men âm Số lượng neo chống cắt cần thiết cho vùng cho công thức 7.10 VÍ DỤ 7.1 Thiết kế neo chống cắt cho mặt cắt liên hợp chịu mô men dương ví dụ 5.1 hình 5.13 Giả thiết biên độ lực cắt Vsr tải trọng mỏi gần không đổi 230 kN vùng chịu mô men dương số chu kỳ N tải trọng mỏi 372.10 Sử dụng đinh neo đường kính 19 mm, chiều dài 100 mm, Fu = 400 MPa cho đinh neo, fc = 30 MPa cho bê tông cấp 345 cho dầm thép Tổng quát Chiều cao khoảng đệm (giữa đáy đỉnh dầm) 25 mm, chiều dài neo nằm bê tông 100  25  75 mm Chiều dài lớn chiều dài tối thiểu 50 mm Tỷ số chiều dài đường kính đinh neo h 100   5, 26  , đảm bảo d 19 Khoảng cách nhỏ theo phương ngang từ tim đến tim đinh neo bốn lần đường kính khoảng cách nhỏ tới mép 25 mm Chiều rộng nhỏ biên cho ba đinh 19 mm hàng b f ,min  2(25)  19  2(4)(19)  221 mm nhỏ so với bề rộng dầm thép cho 300 mm Do vậy, sử dụng đinh neo 19 mm cho mặt cắt ngang Trạng thái giới hạn mỏi Khoảng cách từ tim tới tim đinh neo theo chiều dọc dầm cần không lớn 600 mm không nhỏ lần đường kính (6  19 = 114 mm) NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 165 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Khoảng cách neo khống chế cường độ mỏi đinh neo cho công thức 7.7: p  nZr I Vsr Q I Q thuộc tính đàn hồi mặt cắt liên hợp ngắn hạn Zr xác định từ công thức 7.3: Zr   d  19, d Với  cho công thức 7.4:   238  29,5 log N Với số chu kỳ N 372.106 , có :   238  29,5(8,57)  15 MPa  19 MPa Do vậy: Zr  19, d  19(19)2  6860 N  6,86 kN Các giá trị I Q mặt cắt liên hợp ngắn hạn lấy từ bảng 5.3 I  31, 6.109 mm Q  Ay  (56631)(227,1  25  205 / 2)  20,1.10 mm3 Với ba neo mặt cắt ngang Vsr = 230 kN, khoảng cách neo tính p nZr I 3(6,86)(31, 6)10   140 mm Vsr Q 230(20,1)10 Khoảng cách nằm phạm vi giới hạn 114 600 mm biết Nếu giả thiết khoảng cách từ chỗ có mô men lớn tới điểm có mô men không 12000 mm Vsr không đổi tổng số đinh neo đường kính 19 mm khoảng cách  12000  là: n     257 neo  140  Trạng thái giới hạn cường độ Tổng số neo chống cắt cần thiết để thoả mãn TTGH cường độ điểm có mô men lớn điểm có mô men không xác định thay công thức 7.9 vào công thức 7.10 ns  Vh V  h Qr sc Qn sc  0,85 , Qn cho công thức 7.8 Vh cho công thức 7.12 7.13 Từ công thức 7.8: Qn  0,5 Asc fcEc  Asc Fu Đối với đinh neo đường kính 19 mm: Asc   (19)2  284 mm Và với fc  30 MPa ,  c  2320 kg/m : Ec  0, 043 c1,5 fc  0, 043(2320)1,5 30  26320 MPa NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 166 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Từ đó: Qn  0,5(284) 30(26320)  126180 N  126, kN Giá trị lớn so với giới hạn Asc Fu  284(400)  113600 N  113,6 kN Như vậy, Qn  113, kN Lực cắt nằm ngang danh định nhỏ giá trị cho công thức 7.12 7.13 Từ công thức 7.12 với As lấy từ bảng 5.2 Vh  Fy As  345(29500)  10,18.106 N  10180 kN Từ công thức 7.13 với b = 2210 mm ts = 205 mm lấy từ hình 5.13 Vh  0, 85 fc b ts  0,85(30)(2210)(205)  11, 55.10 N  11550 kN Như vậy, Vh = 10 180 kN số neo cần thiết khoảng cách từ mô men lớn tới mô men không là: ns  Vh 10180   106 sc Qn 0, 85(113, 6) neo Đáp số Số neo chống cắt cần thiết định TTGH mỏi (như thường xảy ra) Với giả thiết đưa ví dụ này, đinh neo đường kính 19 mm ba hàng (một mặt cắt ngang) bố trí với khoảng cách 140 mm suốt chiều dài đoạn dầm chịu mô men dương NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 167 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI CHƯƠNG VIII: SƯỜN TĂNG CƯỜNG ****************** Vách đứng mặt cắt thép cán định hình có kích thước đảm bảo cho chúng đạt tới ứng suất chảy chịu uốn chịu cắt mà không bị ổn định Điều không xảy với nhiều mặt cắt chữ I tổ hợp để ngăn ngừa ổn định, vách đứng dầm phải tăng cường Cả sườn tăng cường ngang sườn tăng cường dọc sử dụng để nâng cao cường độ vách Nói chung, sườn tăng cường ngang làm tăng sức kháng cắt sườn tăng cường dọc làm tăng sức kháng ổn định uốn Các yêu cầu chọn kích thước sườn tăng cường trình bày phần sau VIII.1 SƯỜNG TĂNG CƯỜNG TRUNG GIAN Các sườn tăng cường ngang không ngăn ngừa ổn định cắt khoang vách chúng tạo biên khoang vách mà ổn định xảy Các sườn tăng cường có vai trò neo cho nội lực trường kéo khiến cho sức kháng cắt sau ổn định phát triển (hình 6.3) Việc thiết kế sườn tăng cường ngang trung gian bao gồm xem xét độ mảnh, độ cứng cường độ VII.1.1 Độ mảnh Khi chọn chiều dày chiều rộng sườn tăng cường ngang trung gian, độ mảnh cấu kiện nhô phải giới hạn để ngăn ngừa ổn định cục Đối với sườn tăng cường chịu nén, công thức 4.15 có dạng: bt E k Fys (8.1) Trong đó, bt: Chiều rộng sườn tăng cường nhô ra, tp: Chiều dày sườn tăng cường nhô ra, k: Hệ số ổn định từ bảng 4.1, Fys: Cường độ chảy sườn tăng cường Đối với đỡ dọc theo cạnh, bảng 4.1 cho k = 0,45 cấu kiện nhô phần thép cán định hình Trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05, yêu cầu độ mảnh cho sườn tăng cường ngang trung gian cho hai biểu thức sau đây, giới hạn bề rộng bt sườn tăng cường bên vách 50  d E  bt  0, 48 t p 30 Fys NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM (8.2) BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 168 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI (8.3) 16 t p  bt  0, 25 b f VIII.1.2 Độ cứng Các sườn tăng cường ngang trung gian xác định đường biên thẳng đứng khoang vách Chúng phải có đủ độ cứng để không biến dạng lớn (vẫn giữ độ thẳng tương đối) cho phép vách đứng phát triển cường độ sau ổn định Hình 8.1- Sườn tăng cường ngang trung gian Một quan hệ lý thuyết xây dựng xem xét độ cứng tương đối sườn tăng cường ngang trung gian vách Quan hệ biểu diễn thông số không thứ nguyên:  t  ` t  EDtw3 ( EI )stc với ( EI )w  Từ 12(1   ) ( EI )w 12(1   ) It Dtw3 (8.4) Trong đó,  hệ số Poát xông, D chiều cao vách, tw chiều dày vách It mô men quán tính sườn tăng cường ngang trung gian lấy mép tiếp giáp với vách bố trí sườn tăng cường đơn lấy đường tim vách trường hợp sườn tăng cường kép Với   0,3 , công thức 8.4 viết It NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 169 - BỘ MÔN KẾT CẤU It  TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Dtw3 t 10, 92 (8.5) Đối với vách sườn tăng cường dọc, giá trị t để đảm bảo vách  21  chịu ứng suất oằn tới hạn cắt cr xấp xỉ:  t  mt   15     (8.6) Trong đó,  tỷ số kích thước d0/d mt hệ số phóng đại, xét đến ứng xử sau ổn định ảnh hưởng bất lợi không hoàn hảo (trong chế tạo) Khi lấy mt = 1,3 sau đó, 1  thay công thức 8.6 vào 8.5, ta : It  2,5 Dtw3   0, 7   0,55 Dtw3   (8.7) Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 đưa yêu cầu mô men quán tính sườn tăng cường ngang hai công thức: I t  d0 tw3 J (8.8)  Dp  Và: J  2,5    2,  0,5  d0  (8.9) Trong đó, d0 khoảng cách sườn tăng cường ngang trung gian Dp chiều cao vách D vách sườn tăng cường dọc hay chiều cao lớn khoang phụ D* trường hợp vách có sườn tăng cường dọc (hình 6.6) Khi thay công thức 8.9 với D p  D vào công thức 8.8 thay   d0 / D , viết: 1  It  2,5 Dtw3   0,8   0, 5d0tw3   (8.10) Khi so sánh công thức 8.10 với công thức 8.7, biểu thức tiêu chuẩn giống với biểu thức thu từ lý thuyết VII.1.3 Cường độ Mặt cắt ngang sườn tăng cường ngang trung gian phải đủ lớn để chịu thành phần thẳng đứng ứng suất nghiêng vách Cơ sở xác định diện tích mặt cắt ngang cần thiết dựa nghiên cứu Basler (1961a) Lực dọc trục sườn tăng cường ngang đề cập chương cho công thức 6.13 Khi thay quan hệ đơn giản t từ công thức 6.18 vào công thức 6.13 sử dụng định nghĩa C   cr /  y , lực nén sườn tăng cường ngang trở thành: NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 170 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Fs  Dtw y (1  C )    1   2 12  (8.11) Với y cường độ chảy khoang vách Công thức viết dạng không thứ nguyên cách chia cho D 2 y thành: F( ,  )   Fs 2   (1  C )     (8.12) D 2 y     Trong đó,  tỷ số độ mảnh vách D/tw Trong phạm vi đàn hồi, C cho công thức 6.34 Khi sử dụng định nghĩa  y  Fyw / E lấy k bằng: k  5, 34  biểu thức C trở thành: C  1, 57 ( D / t w )2  Ek   Fyw 2  1, 57   5,34         y  (8.13) (8.14) Khi thay công thức 8.14 vào công thức 8.12, ta được:   3,1    2  F ( ,  )     4,           y       12  (8.15) Nội lực lớn sườn tăng cường ngang trung gian xác định từ phép lấy vi phân phần công thức 8.15   , cho biểu thức 0, giải hai công thức đồng thời Kết thu   1,18   6, 22 /  y Khi thay   1,18 vào công thức 8.11, nội lực lớn sườn tăng cường ngang trung gian trở thành max Fs  0,14 Dtw y (1  C ) (8.16) Nội lực lực dọc trục sườn tăng cường sức kháng cắt lớn khoang vách khai thác hết, tức là, Vu   Vn Trong trường hợp Vu   Vn , nội lực sườn tăng cường giảm tỷ lệ thuận, vậy, Fs  0,14 Dtw Fyw (1  C) Vu  Vn (8.17) Trong đó, Fyw   y , cường độ chảy khoang vách Công thức 8.17 xây dựng cho cặp sườn tăng cường ngang trung gian bố trí đối xứng hai bên vách (hình 8.1) Kiểu cấu tạo khác có sườn tăng cường đơn phía vách Basler (1961a) cho biết rằng, sườn làm chữ nhật, sườn tăng cường phía cần phải 2,4 lần tổng diện tích sườn tăng cường kép Cũng theo ông, thép góc cạnh sử dụng sườn tăng cường phía đòi hỏi diện NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 171 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI tích 1,8 lần diện tích cặp sườn Các trường hợp kết hợp vào công thức 8.17 viết Fs  0,14 BDtw Fyw (1  C) Vu  Vn (8.18) với B định nghĩa hình 8.2 Hình 8.2 - Hằng số B sườn tăng cường ngang trung gian Một phần vách giả thiết tham gia chịu lực dọc trục thẳng đứng Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 coi vách tham gia chịu lực với sườn tăng cường với chiều dài hữu hiệu 18tw Lực nén sườn tăng cường sau trừ bớt phần tham gia chịu vách trở thành: Fs  0,14 BDtw Fyw (1  C) Vu  18tw2 Fyw  Vn (8.19) Diện tích As sườn tăng cường ngang trung gian yêu cầu để chịu hiệu ứng trường kéo vách xác định cách chia công thức 8.19 cho cường độ sườn tăng   F V cường Fys: As   0,15 BDtw (1  C ) u  18tw2   yw  Vr    Fys    (8.20) với Vr   Vn số 0,14 làm tròn lên 0,15 VÍ DỤ 8.1 Chọn kích thước sườn tăng cường ngang trung gian phía cho mặt cắt chữ I ví dụ 6.1 biểu diễn hình 5.14 Sử dụng thép cấp 250 cho sườn tăng cường Thép vách dầm có cấp 345 Giả thiết Vu = 1000 kN mặt cắt Độ mảnh Kích thước sườn tăng cường chọn để thoả mãn yêu cầu độ mảnh sau kiểm tra độ cứng cường độ Từ công thức 8.3, chiều rộng phần nhô sườn phải đảm bảo: bt  0, 25 b f  0, 25(400)  100 mm chiều dày phải thoả mãn NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 172 - BỘ MÔN KẾT CẤU  TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI bt 100   6, 25 mm 16 16 Chiều dày nhỏ chi tiết thép mm, thử dùng sườn tăng cường ngang trung gian kích thước mm  100 mm (hình 8.3) Hình 8.3 - Sườn tăng cường ngang phía ví dụ 8.1 Từ công thức 8.2, chiều rộng bt sườn phải đảm bảo bt  0, 48 t p bt  50  E 200000  0, 48(8)  109 mm, Fys 250 thoả mãn d 1500  30  30  50   102 mm , 30 30 không thoả mãn Thay đổi kích thước chọn thành 10 mm  110 mm bt  0, 48 t p E 200000  0, 48(10)  136 mm, Fys 250 thoả mãn Độ cứng Mô men quán tính sườn tăng cường phía lấy cạnh tiếp giáp với vách Đối với chữ nhật, mô men quán tính lấy trục 1 I t  t p bt3  (10)(110)3  4, 44.10 mm 3 Từ công thức 8.8 8.9, mô men quán tính phải đảm bảo: I t  d0 tw3 J Trong D  J  2,5  p   2,  0,5  d0  Không có sườn tăng cường dọc nên Dp = D = 1500 mm Từ ví dụ 6.1, d0 = 2000 mm tw =  1500  10 mm Vậy: J  2,5    2,  0,59,  2000  NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM lấy J = 0,5 BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 173 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Do đó: It  d0 tw3 J  (2000)(10)3 (0,5)  1, 0.10 mm Được thoả mãn sườn tăng cường 10 mm  110 mm ( I t  4, 44.10 mm ) Cường độ Diện tích mặt cắt ngang sườn tăng cường : As  10(110)  1100 mm   F V Phải thoả mãn công thức 8.20: As   0,15 BDtw (1  C ) u  18tw2   yw  Vr    Fys    T rong B = 2,4 (hình 8.2) từ ví dụ 6.1, C = 0,306 Vr = 1454 kN Do đó, 1000    345  As  0,15(2, 4)(1500)(10)(1  0,306)  18(10)    1454    250   1073 mm Đáp số: Sử dụng sườn tăng cường ngang trung gian phía có chiều dày = 10 mm chiều rộng b t = 110 mm VII.2 SƯỜN TĂNG CƯỜNG GỐI Sườn tăng cường chịu lực sườn tăng cường ngang bố trí vị trí có phản lực gối tải trọng tập trung khác Lực tập trung truyền qua biên đỡ ép mặt lên đầu sườn tăng cường Các sườn tăng cường chịu lực liên kết với vách đóng vai trò đường biên thẳng đứng để neo lực cắt từ hiệu ứng trường kéo Mặt cắt dầm thép cán Sườn tăng cường chịu lực cần thiết cho vách dầm thép cán điểm có lực tập trung lực cắt có hệ số vượt quá: Vu  0, 75b Vn (8.21) với b hệ số sức kháng ép mặt lấy từ bảng 1.1 Vn sức kháng cắt danh định xác định chương VIII.2.1 Độ mảnh Các sườn tăng cường chịu lực thiết kế cấu kiện chịu nén chịu lực tập trung thẳng đứng Chúng thường cấu tạo hay nhiều cặp chữ nhật bố trí đối xứng hai bên vách (hình 8.4) Chúng chạy dài toàn chiều cao vách rộng gần tới mép biên Cạnh nhô sườn tăng cường chịu lực phải đảm bảo yêu cầu sau độ mảnh: bt E  0, 48 Fys (8.22) đó, bt chiều rộng cạnh nhô ra, chiều dày cạnh nhô Fys cường độ chảy sườn tăng cường NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 174 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Hình 8.4 - Các mặt cắt ngang sườn tăng cường chịu lực VIII.2.2 Cường độ chịu ép mặt Các đầu sườn tăng cường chịu lực phải mài nhẵn để áp sát vào biên mà tiếp nhận lực, biên gối tựa biên lực tập trung trung gian Nếu đầu không mài chúng phải liên kết với biên chịu lực đường hàn góc thấu hoàn toàn Diện tích chịu ép mặt hữu hiệu nhỏ diện tích toàn (nguyên) sườn tăng cường đầu sườn tăng cường phải cắt vát để nhường chỗ cho đường hàn góc liên tục vách biên (mặt cắt A-A, hình 8.4) Sức kháng ép mặt dựa diện tích ép mặt hữu hiệu cường độ chảy Fys sườn tăng cường là: Br  b Apn Fys (8.23) đó, Br sức kháng ép mặt có hệ số, b hệ số sức kháng ép mặt lấy từ bảng 1.1 Apn diện tích hữu hiệu phần sườn tăng cường nhô VII.2.3 Sức kháng lực dọc trục Sườn tăng cường chịu lực với phần vách kết hợp làm việc cột chịu lực nén dọc trục (mặt cắt B-B, hình 8.4) Diện tích hữu hiệu mặt cắt cột lấy NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 175 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI diện tích tất sườn tăng cường cộng với dải vách có chiều rộng phía sườn tăng cường (nếu có nhiều cặp) không lớn 9tw Do sườn tăng cường chịu lực áp sát vào biên nên só cản trở quay hai đầu chiều dài cột hữu hiệu hai đầu chốt KL lấy 0,75D, với D chiều cao vách Mô men quán tính mặt cắt cột sử dụng tính toán bán kính quán tính lấy trục trọng tâm vách Người thiết kế thường, thiên an toàn, bỏ qua phần đóng góp vách tính mô men quán tính lấy đơn giản tổng mô men quán tính sườn tăng cường cạnh tiếp giáp với vách Sức kháng lực dọc trục có hệ số Pr tính từ: Pr  c Pn (8.24) Với c hệ số sức kháng nén, lấy từ bảng 1.1 Pn sức kháng nén danh định xác định chương VÍ DỤ 8.2 Chọn sườn tăng cường chịu lực cho mặt cắt chữ I dùng ví dụ 6.3 biểu diễn hình 5.14 để chịu phản lực tập trung có hệ số Ru = 1750 kN Sử dụng thép cấp 250 cho sườn tăng cường Độ mảnh Khi chọn chiều rộng bt sườn tăng cường chịu lực 180 mm để đỡ chiều rộng biên 400 mm thường gặp thực tế, chiều dày tối thiểu xác định từ công thức bt E 200000  0, 48  0, 48  13, Fys 250  bt 180   13,3 mm 13, 13, Chọn thử phần tử sườn tăng cường chịu lực 15 mm  180 mm Sức kháng ép mặt Diện tích cần thiết toàn sườn tăng cường chịu lực tính từ công thức 8.23 Br = 1750 kN, b  1, (mặt tiếp giáp mài) Fys = 250 MPa Br  b Apn Fys  (1, 0) Apn (250) Apn  1750.103  7000 mm2 250 NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 176 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Khi sử dụng hai cặp phần tử sườn tăng cường 15 mm  180 mm hai bên vách (hình 8.4) lấy khoảng trống từ vách tới đường hàn vào biên 40 mm, diện tích ép mặt 4(15)(180  40)  8400 mm2  7000 mm , thoả mãn Thử dùng sườn tăng cường chịu lực bao gồm bốn phần tử 15 mm  180 mm bố trí cặp hai bên vách (Chú ý rằng, miếng cắt vát 45o với cạnh 4t w ngăn ngừa phát triển ứng suất kéo ba trục bất lợi đường hàn nơi giao vách, sườn tăng cường biên.) Hình 8.5 - Sườn tăng cường chịu lực cho ví dụ 8.2 Sức kháng lực dọc trục Khi khoảng cách cặp sườn tăng cường 200 mm hình 8.5, diện tích hữu hiệu mặt cắt ngang cột A  As  tw (18tw  200) A  4(15)(180)  10(180  200)  14600 mm NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 177 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI mô men quán tính phần tử sườn tăng cường lấy đường tim vách I  I  As y 1   180    (15)(180)3   4(15)(180)   5  12     126,6.10 mm Từ đó, bán kính quán tính mặt cắt cột r I 126, 6.10   93 mm A 14600 Tiếp theo, KL 0, 75 D 0, 75(1500)    12,1  120 , r r 93 đảm bảo công thức 4.11 cho 2  KL  Fy  12,1  250     0, 0185  2, 25      r  E    200000 Sức kháng nén danh định cột cho công thức 4.13 Pn  0, 66 Fy As  (0,66)0,0185 (250)(14600)  3, 622.106 N Sức kháng nén dọc trục có hệ số tính từ công thức 8.24 với c  0, 90 Pr  c Pn  0, 90(3622)  3260 kN  1750 kN , đảm bảo Đáp số Sử dụng sườn tăng cường gồm hai cặp phần tử 15 mm  180 mm biểu diễn hình 8.5 NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 178 - BỘ MÔN KẾT CẤU TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Quốc Thái Kết cấu thép Trường Đại học giao thông vận tải, 1980 [2] Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-01 Bộ Giao thông vận tải [3] Lê Đình Tâm Cầu thép NXB Giao thông vân tải, 2003 [4] Richard M Barker; Jay A Puckett Design of highway bridges NXB Wiley Interscience, 1997 [5] William T Segui LRFD Steel Design Thomson Brooks/Cole, 2003 [6] Nguyễn Viết Trung; Hoàng Hà Cầu bê tông cốt thép nhịp giản đơn, tập I NXB Giao thông vận tải, 2003 NGUYỄN ĐĂNG ĐIỀM BÀI GIẢNG KẾT CẤU THÉP THEO 22 TCN 272 – 05 VÀ AASHTO LRFD - Trang 179 -