SO SÁNH các TIÊU CHUẨN THIẾT kế kết cấu THÉP

SO SÁNH CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP American Standard VS Eurocode 3 VS Vietnam Standard ĐẶC ĐIỂM PP TÍNH -Áp dụng 2 phương pháp tính: 1.Ứng suất cho phép ASD 2.Hệ số tải trọ

SO SÁNH CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP American Standard VS Eurocode 3 VS Vietnam Standard

ĐẶC

ĐIỂM

PP TÍNH -Áp dụng 2 phương pháp tính:

1.Ứng suất cho phép (ASD) 2.Hệ số tải trọng (LRFD)

-Tính toán kết cấu theo phương pháp

trạng thái giới hạn

-Áp dụng phương pháp trạng thái giới

hạn->Hệ số an toàn về tải trọng, hệ số an

toàn về vật liệu, hệ số an toàn về điều kiện làm việc

ĐỘ

VÕNG &

CHUYỂN

VỊ

A.Độ võng của phương thẳng đứng:

1.Kèo:

-L/120 (DL+LR) –không có trần -L/180 (DL+LR) – treo trần thạch cao ô

vuông, trần nhựa trần không phải thạch cao,trần khác

-L/240 (DL+LR) – treo trần vữa thạch cao

2.Xà gồ mái: L/150 3.Dầm chính và dầm phụ:

-L/360 < 26mm (1inch) (DL) (AISI Design guide)

-L/240 (DL+LF) (DL=0) (IBC2009) 4.Dầm cầu trục chạy trên đỉnh (TRC) Top Running Crane: (AISI Design guide)

-L/600 (CR) – chế độ làm việc nhẹ và vừa

(Class A,B,C)

-L/800 (CR) – chế độ làm việc nặng

(Class D)

-L/1000 (CR) – chế độ làm việc rất nặng

và liên tục nặng (Class E,F)

Chuyển vị cho phép: được tính toán

là giá trị tối đa do tải trọng sử dụng (hoạt tải) không kể đến hệ số vượt tải, cho phép biến dạng lớn hơn theo TCVN

-Dầm đỡ trần: L/360

-Dầm phụ: L/200-chỉ lấy hoạt tải

tính toán, không lấy toàn bộ như TCVN

Dầm của sàn nhà và mái -Dầm chính: L/400

-Dầm của trần có trát vữa, chỉ tính võng cho tải trọng tạm thời L/350

-Các dầm khác, ngoài trường hợp 1 và 2 L/250

-Tấm bản sàn L/150 Dầm của đường ray -Dầm đỡ sàn công tác có đường ray nặng 35kg/m và lớn hơn L/600

-Như trên, khi đường ray nặng 25kg/m2

và nhỏ hơn L/400

Xà gồ -Mái lợp ngói không đắp vữa, mái tấm tôn nhỏ L/150

-Mái lợp ngói có đắp vữa, mái tôn múi và các mái khác L/200

Dầm hoặc giàn đỡ cầu trục -Cầu trục chế độ làm việc nhẹ, cầu trục tay, palăng L/400

5.Dầm cầu trục treo (URC) UnderHung

Crane: (AISI Design guide) L/450 (CR)

6.Dầm cầu trục 1 thanh ray (MR): L/450 (CR)

với dầm console thì gấp đôi L (thay L=2L)

B.Chuyển vị ngang đầu cột:

1.Cột thép với chiều cao giọt nước<9m:

h/60 (WL) 2.Cột thép với chiều cao giọt nước>=9m:

h/100 (WL) 3.Cột bê tông-vách tường xây có gia cường cột thép : h/100 (WL)

4.Cột thép với chiều cao vai cột: h/100

(CR or WL)-cầu trục điều khiển bằng dây

đeo

5.Cột thép với chiều cao vai cột:

h/240<=50mm (CR or WL)-cầu trục điều

khiển cabin

6.Xà gồ tường (giữa nhịp): L/120 (WL) (AISC)

7.Cột gió đầu hồi (giữa nhịp): h/120 (WL) (AISC)

8.Khung giằng (portal frame): h/60 (WL)

Cầu trục chế độ làm việc vừa L/500\ Cầu trục chế độ làm việc nặng và rất nặng L/600

Sườn tường Dầm đỡ tường xây L/300 Dầm đỡ tường nhẹ (tôn, fibrô xi măng), dầm đỡ cửa kính L/200

Cột tường L/400

L là nhịp của cấu kiện, đối với dầm công xôn thì L lấy 2 lần độ vương của dầm

Chuyển vị ngang ở mức mép mái của nhà công nghiệp kiểu khung 1 tầng, không cầu trục, gây bởi tải trọng gió tiêu chuẩn

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 -Chuyển vị ngang của cột khung:

H/300 với nhà 1 tầng H/500 với nhà nhiều tầng

 Chuyền vị cho phép của cột đỡ cầu trục Chuyển vị theo phương ngang nhà của cột nhà xưởng

/ 1250

T

H -tính theo kết cấu phẳng / 2000

T

H -tính theo kết cấu không gian Chuyển vị theo phương ngang nhà của cột cầu tải ngoài trời H T / 2500

Chuyển vị theo phương dọc nhà của cột trong và ngoài nhà H T / 4000

Chú thích

H là độ cao từ mặt đáy chân cột đến mặt

đỉnh dầm cầu trục hay giàn cầu trục 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

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%

VẬN TỐC

GIÓ &

CHU KÌ

ĐO

AISC 360-05: 3 giây, chu kì 50 năm AISC 360-10: 3 giây, chu kì 700 năm

-BS 6399 sử dụng tốc độ gió trung

bình trong 1 giờ, với chu kỳ 50 năm

và CP3 sử dụng tốc độ gió đo trong

3 giây, chu kỳ 50 năm

-Hệ số khí động của tải trọng gió phải kể đến áp lực âm bên trong công trình

-Tốc độ gió là đo trong 3 giây, chu kỳ 20

năm

-Hệ số gió ở Việt Nam tính theo áp lực gió, không tính theo vận tốc

HỆ SỐ AN

TOÀN

ASD-ứng suất giới hạn không được vượt

quá ứng suất cho phép = ứng suất chảy*

(0,6 -> 0,67)

LRFD-tải trọng được nhân với hệ số

1,2->1,6; hệ số chịu lực được nhân với

0,75->0,9; ứng suất giới hạn chính là giới hạn chảy

- Khi chịu kéo giá trị ứng suất cho phép Ft = 0,6Fy (Fy: giới hạn chảy của thép)

- Khi chịu nén = Fy nhân với hệ số uốn dọc

Kết cấu chịu uốn giá trị giới hạn ký hiệu là

Fb: có giá trị từ 0,6-0,67Fy

 Hệ số an toàn: (BS 6399)

-Tĩnh tải: 1.4 -Hoạt tải: 1.6 -Tải trọng gió: 1.4

 Hệ số an toàn của vật liệu: 1

do đã được điều chỉnh trong khi tính toán cường độ vật liệu

 Hệ số an toàn:

-Tĩnh tải: 1.1 -Hoạt tải: 1.3 -Tải trọng gió: 1.2

 Hệ số an toàn của vật

liệu:1.05->1.1,tùy loại thép

- Giá trị nội lực M,N,Q gây ra do tải trọng tiêu chuẩn gây ra, không có hệ số vượt tải

- Công thức xác định nội lực lại có tổ hợp tải trọng

GIÁ TRỊ

HOẠT TẢI

Hoạt tải: 0.58kN/m2 Hoạt tải: 0.6kN/m2-mái có độ dốc

trên 30

Hoạt tải: 0.3kN/m2

TỔ HỢP

TẢI

TRỌNG

Tổ hợp tải trọng:

1.ASD 360-05:

DL+LR DL+WL 0.6DL+WL 0.6DL+0.7SE DL+0.75(LR+WL)

2.ASD 360-10:

DL+LR DL+0.6WL 0.6DL+0.6WL 0.6DL+0.7SE DL+0.75(LR+0.6WL)

3.LRFD:

1.4DL 1.2DL+1.6LR+0.5LF 1.2DL+0.5LR+1.6LF 1.2DL+1.6LR+0.8WL 1.2DL+0.5(LR+LF)+1.6WL 1.2DL+0.5LF+1.0SE

0.9DL+1.0SE 0.9DL+1.6WL

Trong đó:

Tổ hợp tải trọng:

1.25DL+1.5LR+EHF 1.25DL+1.5SL+0.75WL+EHF 1.25DL+1.5WL+0.75SL+EHF 1.35DL+1.5WL+EHF

DL+AA+EHF DL+AA+0.2WL+EHF

 Trong đó:

DL: Tĩnh tải LR: Hoạt tải WL: Tải gió SL: Tải tuyết AA: Tác động bất ngờ (vụ nổ, va chạm xe cộ,…)

Tổ hợp tải trọng:

TT+HT TT+0.9HT+0.9GX TT+0.9HT-0.9GX TT+0.9HT+0.9GY TT+0.9HT-0.9GY

TT+0.8 HT+0.8(DDX+0.3DDY) TT+DDX+0.3DDY

 Trong đó:

TT: Tĩnh tải HT: Hoạt tải GX: Tải gió theo phương X GY: Tải gió theo phương Y DDX: Tải động đất theo phương X DDY: Tải động đất theo phương Y

DL: Tĩnh tải LR: Hoạt tải WL:Tải gió SE:Tải động đất

ĐẶC

ĐIỂM

TIẾT

DIỆN

Đặc điểm tiết diện Seismically Compact Non-Compact

Compact Slender

Đặc điểm tiết diện Class 1

Class 2 Class 3 Class 4 CƯỜNG

ĐỘ THÉP

A36 (248MPa) A572, A913 (345MPa),A992 (345MPa), A558

A852 AISC yêu cầu A992 tỉ số chảy dẻo/tới hạn 0.85



S235 S355, S420, S460

Tỉ số chảy dẻo/tới hạn 0.91

1.10

u

y f f



CCT34, CCT38 (hay CCT38Mn), CCT42

CẤP

ĐỘNG

ĐẤT

Cấp động đất Mỹ 12 cấp Cấp động đất từ cấp I đến XII

 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ:

1.TIÊU CHUẨN MỸ:

-Áp lực gió q tại cao độ z tính theo công thức: z

2

0.0613

Trong đó

d

K -hệ số gió theo phương

z

K -hệ số áp lực theo dạng đón gió

zt

K -hệ số địa hình

V -vận tốc gió cơ bản, là vận tốc gió trung bình trong 3 giây, đo tại độ cao 10m, ứng với dạng địa hình chuẩn C, chu kì lặp là 300 năm

với công trình cấp I, 700 năm với công trình cấp II và 1700 năm với công trình cấp III, IV

-Áp lực gió tính toán đối với hệ kết cấu chính chịu tải trọng gió (khung, hệ giằng)

   

pq  GC  GC 

Trong đó

p -áp lực gió tính toán

h

q -áp lực vận tốc gió

pf

GC -hệ số khí động mặt ngoài công trình

pi

GC -hệ số khí động mặt trong công trình

2.TIÊU CHUẨN EUROCODE:

-Áp lực ở dộ cao z , q p z

1 7

2

q z     I z   v z c z q

Trong đó

 

e

c z -hệ số kể đến độ thay đổi áp lực gió theo độ cao được xác định bằng cách tra đồ thị hoặc tính theo công thức

1 7

c z c z   I z 

b

q -giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo công thức 1 2

2

q    v

b

v -vận tốc gió cơ bản được xác định là vận tốc trung bình trong 10 phút, chu kì lặp 50 năm, giá trị lấy theo bảng 4.2-QCXD

2/2009-BXD

 

r

c z -hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao và dạng địa hình

-Áp lực gió mặt bên ngoài công trình, w e

 

e p e pe

w q z c

Trong đó

 

p e

q z -giá trị áp lực gió ở độ cao z e

pe

c -hệ số áp lực gió cho các mặt bên ngoài

e

z -chiều cao tham chiếu cho áp lực bên ngoài, phụ thuộc vào hình dạng và kích thước công trình

Áp lực gió lên mặt bên trong công trình w i

 

i p i pi

w q z c

Trong đó

 

p i

q z -giá trị áp lực gió ở độ cao z i

pi

c -hệ số áp lực gió mặt trong nhà

i

z -chiều cao tham chiếu cho áp lực trong nhà, phụ thuộc vào hình dạng và kích thước công trình

Tải trọng gió F w

Lực bên ngoài w e, s d e ref

surfaces

F C C   W A

Lực bên trong w,i s d i ref

surfaces

F C C   W A

Trong đó

s d

C C -hệ số phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, C C s d 1

e

W -áp lực bên ngoài lên bề mặt kết cấu ở độ cao z e

i

W -áp lực bên trong lên bề mặt kết cấu ở độ cao z e

ref

A -diện tích tham chiếu của kết cấu hoặc các bộ phận kết cấu

3.TIÊU CHUẨN VIÊT NAM :

Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió

o

W W kc

Trong đó

o

W -giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng

k -hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình

c -hệ số khí động

1.0

c  khi tính với áp lực dương

0.8

c  khi tính với áp lực âm

Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy 1.2

Thành phần động của tải trong gió

p

W W v

Trong đó

W -giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trong gió ở độ cao z

 -hệ số áp lực động của tải trong gió ở độ cao z

v -hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT:

1.TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ EUROCODE:

1

g

a

g 

Trong đó

gR

1

1 1.25

1 1.00

1=0.75

0.08

g

a

g  , động đất mạnh-> phải tính toán và cấu tạo kháng chấn

0.04 a g <0.08

g

 , động đất yếu-> chỉ áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ

<0.04

g

a

g , động đất rất yếu-> không cần thiết kế kháng chấn

Hệ số ứng xử q của kết cấu

b.Khung có hệ giằng đúng tâm

Hệ giằng chéo

Hệ giằng V

4

2

e.Khung chịu mômen kết hợp với tường chèn Tường xây chèn hộc bê tông không liên kết mà chỉ tiếp giáp với khung Tường chèn phân cách với khung chịu mômen (xem phần khung chịu mômen)

4

Chu kì dao động riêng cơ bản của công trình

3/ 4

1

T C H t

Trong đó

0.085

t

C  -khung thép không gian chịu mômen

0.075

t

C  -khung thép không gian chịu mômen và khung thép có giằng lệch tâm

0.05

t

C  -các kết cấu khác

H-chiều cao của công trình (m) từ mặt móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới

Phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi   d 

d

g



Lực cắt đáy F b S d T1  W 

Trong đó

 1

d

S T -tung độ của phổ thiết kế tại chu kì T 1

1

T -chu kì dao động cơ bản của nhà và công trình do chuyển động ngang theo hướng đang xét

W -tổng trọng của nhà và công trình ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới

0.85

 -nếu T12T Cvới nhà và công trình có trên 2 tầng

1

 với các trường hợp khác

2.TIÊU CHUẨN MỸ UBC-1997:

Tổng lực cắt đáy C I v

RT

Trong đó

v

C -hệ số tra

I -hệ số tầm quan trọng

R-hệ số phụ thuộc loại kết cấu

T-chu kì cơ bản, 3/ 4

t

T C H

W -tổng trọng lượng kết cấu

lực động đất tính toán theo TCXDVN 375:2006 thấp hơn so với lực động đất tính theo UBC:1997 (nếu quy đổi theo vùng)