Tài liệu TCXDVN 338 2005 ppt

Bộ Xây dựng cộng ho xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Số: 17 /2005/QĐ-BXD H nội, ngy 31 tháng 5 năm 2005 Quyết định của bộ trởng Bộ Xây dựng Về việc ban hnh TCXDVN 338 : 2005 "Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế" bộ trởng Bộ Xây dựng - Căn cứ Nghị định số 36 / 2003 / NĐ-CP ngy 4 / 4 / 2003 của Chính phủ quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn v cơ cấu tổ chức của Bộ Xây dựng; - Xét đề nghị của Vụ trởng Vụ Khoa học Công nghệ, quyết định Điều 1. Ban hnh kèm theo quyết định ny 01 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam : TCXDVN 338 : 2005 "Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế". Điều 2. Quyết định ny có hiệu lực sau 15 ngy, kể từ ngy đăng công báo Điều 3. Các Ông Chánh văn phòng Bộ, Vụ trởng Vụ Khoa học Công nghệ v Thủ trởng các đơn vị có liên quan chịu trách nhiệm thi hnh Quyết định ny ./. K/t Bộ trởng bộ xây dựng thứ trởng Nơi nhận: - Nh điều 3 - VP Chính Phủ - Công báo Đã ký - Bộ T pháp - Vụ Pháp chế - Lu VP&Vụ KHCN Nguyễn Văn Liên TI£U CHUÈN X¢Y DùNG ViÖt nam Tcxdvn 338 : 2005  Page4 TCXDVN 338 : 2005 KÕt cÊu thÐp Tiªu chuÈn thiÕt kÕ Steel structures – Design standard hμ néi - 2005 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page5 lời nói đầu TCXDVN 338 : 2005 thay thế cho TCVN 5575 : 1991. TCXDVN 338 : 2005 Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế đợc Bộ Xây Dựng ban hnh theo quyết định số . /2005/QĐ - BXD ngy . tháng . năm 2005. TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page6 Kết cấu thép Tiêu chuẩn thiết kế Steel structures Design standard 1 Nguyên tắc chung 1.1 Các quy định chung 1.1.1 Tiêu chuẩn ny dùng để thiết kế kết cấu thép các công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp. Tiêu chuẩn ny không dùng để thiết kế các công trình giao thông, thủy lợi nh các loại cầu, công trình trên đờng, cửa van, đờng ống, v.v Khi thiết kế kết cấu thép của một số loại công trình chuyên dụng nh kết cấu lò cao, công trình thủy công, công trình ngoi biển hoặc kết cấu thép có tính chất đặc biệt nh kết cấu thnh mỏng, kết cấu thép tạo hình nguội, kết cấu ứng lực trớc, kết cấu không gian, v.v , cần theo những yêu cầu riêng quy định trong các tiêu chuẩn chuyên ngnh. 1.1.2 Kết cấu thép phải đợc thiết kế đạt yêu cầu chung quy định trong Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam l đảm bảo an ton chịu lực v đảm bảo khả năng sử dụng bình thờng trong suốt thời hạn sử dụng công trình. 1.1.3 Khi thiết kế kết cấu thép còn cần tuân thủ các tiêu chuẩn tơng ứng về phòng chống cháy, về bảo vệ chống ăn mòn. Không đợc tăng bề dy 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; Ưu tiên sử dụng công nghệ chế tạo tiên tiến nh hn tự động, hn bán tự động, bu lông cờng độ cao; Chú ý việc công nghiệp hóa cao quá trình sản xuất v dựng lắp, sử dụng những liên kết dựng lắp liên tiếp nh liên kết mặt bích, liên kết bulông cờng độ cao; cũng có thể dùng liên kết hn để dựng lắp nếu có căn cứ hợp lí; TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page7 Kết cấu phải có cấu tạo để dễ quan sát, lm sạch bụi, sơn, tránh tụ nớc. Tiết diện hình ống phải đợc bịt kín hai đầu. 1.2 Các yêu cầu đối với thiết kế 1.2.1 Kết cấu thép phải đợc tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, kể cả tải trọng theo thời gian v mọi yếu tố tác động khác. Việc xác định nội lực có thể thực hiện theo phơng pháp phân tích đn hồi hoặc phân tích dẻo. Trong phơng pháp đn hồi, các cấu kiện thép đợc giả thiết l luôn đn hồi dới tác dụng của tải trọng tính toán, sơ đồ kết cấu l sơ đồ ban đầu không biến dạng. Trong phơng pháp phân tích dẻo, cho phép kể đến biến dạng không đn hồi của thép trong một bộ phận hay ton bộ kết cấu, nếu thoả mãn các điều kiện sau: giới hạn chảy của thép không đợc lớn quá 450 N/mm 2 , 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 đợc chọn theo tiết diện nhỏ nhất thoả mãn các yêu cầu của Tiêu chuẩn ny. Tiết diện của cấu kiện tổ hợp đợc thiết lập theo tính toán sao cho ứng suất không lớn hơn 95% cờng độ tính toán của vật liệu. 1.2.3 Trong các bản vẽ thiết kế kết cấu thép v văn bản đặt hng vật liệu thép, phải ghi rõ mác v tiêu chuẩn tơng ứng của thép lm kết cấu v thép lm liên kết, yêu cầu phải đảm bảo về tính năng cơ học hay về thnh phần hoá học hoặc cả hai, cũng nh những yêu cầu riêng đối với vật liệu đợc quy định trong các tiêu chuẩn kĩ thuật Nh nớc hoặc của nớc ngoi. 1.3 Các đơn vị đo v kí hiệu chính dùng trong tiêu chuẩn 1.3.1 Tiêu chuẩn ny sử dụng đơn vị đo theo hệ SI, cụ thể l: Đơn vị di: mm; đơn vị lực: N; đơn vị ứng suất: N/mm 2 (MPa); đơn vị khối lợng: kg. 1.3.2 Tiêu chuẩn ny sử dụng các kí hiệu chính nh sau: a) Các đặc trng hình học A diện tích tiết diện nguyên A n diện tích tiết diện thực 3 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page8 A f diện tích tiết diện cánh A w diện tích tiết diện bản bụng A bn diện tích tiết diện thực của bulông A d diện tích tiết diện thanh xiên b chiều rộng b f chiều rộng cánh b o chiều rộng phần nhô ra của cánh b s chiều rộng của sờn ngang h chiều cao của tiết diện h w chiều cao của bản bụng h f chiều cao của đờng hn góc h fk khoảng cách giữa trục của các cánh dầm i bán kính quán tính của tiết diện i x , i y bán kính quán tính của tiết diện đối với các trục tơng ứng x-x, y-y i min bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện I f mômen quán tính của tiết diện nhánh I m , I d mômen quán tính của thanh cánh v thanh xiên của gin I b mômen quán tính tiết diện bản giằng I s , I sl mômen quán tính tiết diện sờn ngang v dọc I t mômen quán tính xoắn I tr mômen quán tính xoắn của ray, dầm I x , I y các mômen quán tính của tiết diện nguyên đối với các trục tơng ứng x-x v y-y I nx , I ny các mômen quán tính của tiết diện thực đối với các trục tơng ứng x-x v y- y L chiều cao của thanh đứng, cột hoặc chiều di nhịp dầm l chiều di nhịp l d chiều di của thanh xiên l m chiều di khoang các thanh cánh của gin hoặc cột rỗng l o chiều di tính toán của cấu kiên chịu nén TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page9 l x , l y chiều di tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với các trục tơng ứng x-x, y-y l w chiều di tính toán của đờng hn S mômen tĩnh s bớc lỗ bulông t chiều dy t f , t w chiều dy của bản cánh v bản bụng u khoảng cách đờng lỗ bu lông W nmin môđun chống uốn (mômen kháng) nhỏ nhất của tiết diện thực đối với trục tính toán W x , W y môđun chống uốn (mômen kháng) của tiết diện nguyên đối với trục tơng ứng x-x, y-y W nx,min , W ny,min môđun chống uốn (mômen kháng) nhỏ nhất của tiết diện thực đối với các trục tơng ứng x-x, y-y b) Ngoại lực v nội lực F, P ngoại lực tập trung M mômen uốn M x , M y mômen uốn đối với các trục tơng ứng x-x, y-y M t mômen xoắn cục bộ N lực dọc N d nội lực phụ N M lực dọc trong nhánh do mômen gây ra p áp lực tính toán V lực cắt V f lực cắt qui ớc tác dụng trong một mặt phẳng thanh (bản) giằng V s lực cắt qui ớc tác dụng trong thanh (bản) giằng của một nhánh c) Cờng độ v ứng suất E môđun đn hồi f y cờng độ tiêu chuẩn lấy theo giới hạn chảy của thép f u cờng độ tiêu chuẩn của thép theo sức bền kéo đứt f cờng độ tính toán của thép chịu kéo, nén, uốn lấy theo giới hạn chảy TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page10 f t cờng độ tính toán của thép theo sức bền kéo đứt f v cờng độ tính toán chịu cắt của thép f c cờng độ tính toán của thép khi ép mặt theo mặt phẳng tì đầu (có gia công phẳng) f cc cờng độ tính toán ép mặt cục bộ trong các khớp trụ (mặt cong) khi tiếp xúc chặt f th cờng độ tính toán chịu kéo của sợi thép cờng độ cao f ub cờng độ kéo đứt tiêu chuẩn của bulông f tb cờng độ tính toán chịu kéo của bulông f vb cờng độ tính toán chịu cắt của bulông f cb cờng độ tính toán chịu ép mặt của bulông f ba cờng độ tính toán chịu kéo của bulông neo f hb cờng độ tính toán chịu kéo của bulông cờng độ cao f cd cờng độ tính toán chịu ép mặt theo đờng kính con lăn f w cờng độ tính toán của mối hn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo giới hạn chảy f wu cờng độ tính toán của mối hn đối đầu chịu nén, kéo, uốn theo sức bền kéo đứt f w v cờng độ tính toán của mối hn đối đầu chịu cắt f wf cờng độ tính toán của đờng hn góc (chịu cắt qui ớc) theo kim loại mối hn f ws cờng độ tính toán của đờng hn góc (chịu cắt qui ớc) theo kim loại ở biên nóng chảy f wun cờng độ tiêu chuẩn của kim loại đờng hn theo sức bền kéo đứt G môđun trợt ứng suất pháp c ứng suất pháp cục bộ x , y các ứng suất pháp song song với các trục tơng ứng x-x, y-y cr , c,cr các ứng suất pháp tới hạn v ứng suất cục bộ tới hạn ứng suất tiếp cr ứng suất tiếp tới hạn. d) Kí hiệu các thông số c 1 , c x , c y 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 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page11 e độ lệch tâm của lực m độ lệch tâm tơng đối m e độ lệch tâm tơng đối tính đổi n, p, các thông số để xác định chiều di tính toán của cột n a số lợng bulông trên một nửa liên kết n c số mũ n Q chu kỳ tải trọng n v số lợng các mặt cắt tính toán; f , s các hệ số để tính toán đờng hn góc theo kim loại đờng hn v ở biên nóng chảy của thép cơ bản c hệ số điều kiện lm việc của kết cấu b hệ số điều kiện lm việc của liên kết bulông M hệ số độ tin cậy về cờng 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 hởng hình dạng của tiết diện độ mảnh của cấu kiện ( = l o /i ) độ mảnh qui ớc ( Ef / = ) o độ mảnh tơng đơng của thanh tiết diện rỗng 0 độ mảnh tơng đơng qui ớc của thanh tiết diện rỗng ( Ef / 0 0 = ) w độ mảnh qui ớc của bản bụng ( ( ) Efth ww w //= ) x , y độ mảnh tính toán của cấu kiện trong các mặt phẳng vuông góc với các trục tơng ứng x-x, y-y hệ số chiều di tính toán của cột hệ số uốn dọc b hệ số giảm cờng độ tính toán khi mất ổn định dạng uốn xoắn e hệ số giảm cờng 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 ny đợc sử dụng đồng thời v có trích dẫn các tiêu chuẩn sau : - TCVN 2737 : 1995. Tải trọng v tác động. Tiêu chuẩn thiết kế; - TCVN 1765 : 1975. Thép các bon kết cấu thông thờng. Mác thép v yêu cầu kỹ thuật; - TCVN 1766 : 1975. Thép các bon kết cấu chất lợng tốt. Mác thép v 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 hn điện dùng cho thép các bon v thép hợp kim thấp; TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page12 - TCVN 3909 : 1994. Que hn điện dùng cho thép các bon v hợp kim thấp. Phơng pháp thử; - TCVN 1961 : 1975. Mối hn hồ quang điện bằng tay; - TCVN 5400 : 1991. Mối hn. Yêu cầu chung về lấy mẫu để thử cơ tính; - TCVN 5401 : 1991. Mối hn. Phơng pháp thử uốn; - TCVN 5402 : 1991. Mối hn. Phơng pháp thử uốn va đập; - TCVN 5403 : 1991. Mối hn. Phơng pháp thử kéo; - TCVN 1916 : 1995. Bu lông, vít, vít cấy v đai ốc. Yêu cầu kỹ thuật; - TCVN 4169 : 1985. Kim loại. Phơng pháp thử mỏi nhiều chu trình v ít chu trình; - TCVN 197 :1985. Kim loại. Phơng pháp thử kéo; - TCVN 198 :1985. Kim loại. Phơng pháp thử uốn; - TCVN 312 :1984. Kim loại. Phơng pháp thử uốn va đập ở nhiệt độ thờng; - TCVN 313 :1985. Kim loại. Phơng pháp thử xoắn; - Quy chuẩn xây dựng Việt nam 1997. 3 Cơ sở thiết kế kết cấu thép 3.1 Nguyên tắc thiết kế 3.1.1 Tiêu chuẩn ny sử dụng phơng pháp tính toán kết cấu thép theo trạng thái giới hạn. Kết cấu đợc thiết kế sao cho không vợt quá trạng thái giới hạn của nó. 3.1.2 Trạng thái giới hạn l trạng thái m khi vợt quá thì kết cấu không còn thoả mãn các yêu cầu sử dụng hoặc khi dựng lắp đợc đề ra đối với nó khi thiết kế. Các trạng thái giới hạn gồm: Các trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực l các trạng thái m kết cấu không còn đủ khả năng chịu lực, sẽ bị phá hoại, sụp đổ hoặc h hỏng lm nguy hại đến sự an ton của con ngời, của công trình. Đó l các trờng 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 l các trạng thái m kết cấu không còn sử dụng bình thờng đợc nữa do bị biến dạng quá lớn hoặc do h hỏng cục bộ. Các trạng thái giới hạn ny gồm: trạng thái giới hạn về độ võng v biến dạng lm ảnh hởng đến việc sử dụng bình thờng của thiết bị máy móc, của con ngời hoặc lm hỏng sự hon 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 cờng độ M (xem điều 4.1.4 v 4.2.2); [...]... TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Ghi chú: 1 Các hệ số điều kiện lm việc C < 1 không đợc lấy đồng thời 2 Các hệ số điều kiện lm việc C trong các mục 3, 4, 6a, 7 v 8 cũng nh các mục 5 v 6b (trừ liên kết hn đối đầu) sẽ không đợc xét đến khi tính toán liên kết của các cấu kiện đó 4 Vật liệu của kết cấu v liên kết 4.1 4.1.1 Vật liệu thép dùng trong kết cấu Vật liệu thép dùng trong kết cấu... 1-1 v 2-2 (đối với tiết diện loại 2) Page33 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 1 1-1 a x a) b) x l 1 lf b 2 l lf 2 a) Cột liên kết hn b) Cột liên kết bulông 2-2 a) Cột liên kết hn b) Cột liên kết bulông b Hình 4 Sơ đồ thanh giằng xiên Hình 5 Cột tổ hợp bằng bản giằng Page34 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 5.3.2.5 Bản giằng, thanh giằng của cấu kiện tổ hợp đợc tính theo lực... suất kéo đứt nhỏ nhất đợc đảm bảo của thép M l hệ số độ tin cậy về vật liệu, lấy bằng 1,1 cho mọi mác thép Với các loại vật liệu kim loại khác nh dây cáp, khối gang đúc, v.v phải sử dụng các tiêu chuẩn riêng tơng ứng Bảng 4 Cờng độ tính toán của thép cán v thép ống Page17 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Trạng thái lm việc Tcxdvn 338 : 2005 Ký hiệu Cờng độ tính toán Kéo, nén, uốn f f = fy / M Trợt fv fv...TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Hệ số độ tin cậy về tải trọng Q ( xem điều 3.2.2); Hệ số điều kiện lm việc C (xem điều 3.4.1 v 3.4.2); Cờng độ tính toán của vật liệu l cờng độ tiêu chuẩn nhân với hệ số C v chia cho hệ số M; tải trọng tính toán l tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số Q 3.2... nh công nghiệp kiểu khung một tầng, không cầu trục, gây bởi tải trọng gió tiêu chuẩn đợc giới hạn nh sau : Khi tờng bằng tấm tôn kim loại : H/100; Khi tờng l tấm vật liệu nhẹ khác : H/150; Page13 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Khi tờng bằng gạch hoặc bê tông : H/240; với H l chiều cao cột Nếu có những giải pháp cấu tạo để đảm bảo sự biến dạng dễ dng của liên kết tờng thì các chuyển vị... 10CrSiNiCu 540 400 * 360 540 400 * 360 520 400 * 360 Ghi chú: * Hệ số M đối với trờng hợp ny l 1,1; bề dy tối đa l 40 mm 4.2 4.2.1 Vật liệu thép dùng trong liên kết Kim loại hn dùng cho kết cấu thép phải phù hợp với các yêu cầu sau : Page18 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 1 Que hn khi hn tay lấy theo TCVN 3223 : 1994 Kim loại que hn phải có cờng độ kéo đứt tức thời không nhỏ hơn trị số tơng ứng... tất cả các hệ giằng v hệ khung dọc giữa các cột trong phạm vi khối nhiệt độ 3 Trong các nh xởng có cầu trục ngoạm v cầu trục co san vật liệu, trị số chuyển vị cho phép của cột nh tơng ứng phải giảm đi 10% Page15 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam 3.4 3.4.1 Tcxdvn 338 : 2005 Hệ số điều kiện lm việc c Khi tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của các kết cấu thuộc những trờng hợp nêu trong bảng 3, cờng độ... N/mm2 Loại que hn theo TCVN 3223 : 1994 Cờng độ kéo đứt tiêu chuẩn Cờng độ tính toán fwun fwf N42, N42 410 180 N46, N46 6B 450 200 N50, N50 6B 6B 490 215 Page19 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam 4.2.3 Tcxdvn 338 : 2005 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 cờng độ cao phải tuân theo các quy định riêng... tính: N/mm2 Trạng thái lm việc Cắt Kéo Ký hiệu Cấp độ bền 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 8.8 10.9 fvb 150 160 190 200 230 320 400 ftb 170 160 210 200 250 400 500 Page20 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Bảng 11 Tcxdvn 338 : 2005 Cờng độ tính toán chịu ép mặt của bulông fcb Đơn vị tính: N/mm2 Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện đợc liên kết Bulông tinh Bulông thô v thờng 435 515 560 600 650 675 745 795 850 905 340... thép lm bulông cờng độ cao cho trong bảng B.5, phụ lục B 4.2.6 Cờng độ tính toán chịu kéo của sợi thép cờng độ cao đợc xác định theo công thức fth = 0,63 fu Page21 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam 5 Tcxdvn 338 : 2005 Tính toán các cấu kiện 5.1 5.1.1 Cấu kiện chịu kéo đúng tâm Cấu kiện chịu kéo đúng tâm tính toán về bền theo công thức: = trong đó: N 5.1.2 N f c An (5.1) lực kéo đúng tâm tính toán; An diện . hμ néi - 2005 TIÊU CHUẩN XÂY DựNG Việt nam Tcxdvn 338 : 2005 Page5 lời nói đầu TCXDVN 338 : 2005 thay thế cho. Nguyễn Văn Liên TI£U CHUÈN X¢Y DùNG ViÖt nam Tcxdvn 338 : 2005  Page4 TCXDVN 338 : 2005 KÕt cÊu thÐp Tiªu chuÈn thiÕt kÕ