Bài giảng kết cấu thép version 1

Bi ging Kt cu thộp theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 v AASHTO LRFD H s xột n tớnh d R Tớnh d cú tm quan trng c bit to ln i vi khong an ton ca kt cu cu. Mt kt cu siờu tnh l d vỡ nú cú nhiu liờn kt hn s liờn kt cn thit m bo khụng bin dng hỡnh hc. Vớ d, mt dm cu liờn tc ba nhp l kt cu siờu tnh bc hai. Mt t hp hai liờn kt n, hoc hai liờn kt chng quay, hoc mt liờn kt n v mt liờn kt chng quay cú th b mt i m khụng dn ti hỡnh thnh khp do ngay lp tc vỡ ti trng tỏc dng cú th tỡm c cỏc con ng khỏc truyn xung t. Khỏi nim nhiu ng truyn lc l tng ng vi tớnh d. Cỏc ng truyn lc n hay cỏc kt cu cu khụng d c khuyn cỏo khụng nờn s dng. Tớnh d trong kt cu cu lm tng khong an ton ca chỳng v iu ny c phn ỏnh trng thỏi gii hn cng qua h s xột n tớnh d R, c quy nh trong Tiờu chun 22 TCN 272-01 nh sau: R 1,05 i vi cỏc cu kin khụng d R = 1,0 i vi cỏc cu kin cú mc d thụng thng R 0,95 i vi cỏc cu kin cú mc d c bit H s xột n tm quan trng trong khai thỏc I Cỏc cu cú th c xem l cú tm quan trng trong khai thỏc nu chỳng nm trờn con ng ni gia cỏc khu dõn c v bnh vin hoc trng hc, hay l con ng dnh cho lc lng cụng an, cu ha v cỏc phng tin gii cu i vi nh , c quan v cỏc khu cụng nghip. Cu cng cú th c coi l quan trng nu chỳng giỳp gii quyt tỡnh trng i vũng do tc ng, giỳp tit kim thi gian v xng du cho ngi lao ng khi i lm v tr v nh. Núi túm li, khú cú th tỡm thy tỡnh hung m cu khụng c coi l quan trng trong khai thỏc. Mt vớ d v cu khụng quan trng l cu trờn ng ph dn ti mt vựng ho lỏnh c s dng khụng phi quanh nm. Khi cú s c ng t, iu quan trng l tt c cỏc con ng huyt mch, nh cỏc cụng trỡnh cu, vn phi thụng. Vỡ vy, cỏc yờu cu sau õy c t ra i vi trng thỏi gii hn c bit cng nh i vi trng thỏi gii hn cng : I 1,05 i vi cỏc cu quan trng I = 1,0 i vi cỏc cu in hỡnh I 0,95 i vi cỏc cu ớt quan trng i vi cỏc trng thỏi gii hn khỏc: I = 1,0 1.2.3.4 Cỏc trng thỏi gii hn Kt cu cu thộp phi c thit k sao cho, di tỏc dng ca ti trng, nú khụng vo bt c TTGH no c quy nh bi Tiờu chun thit k cu 22 TCN 272-05. Cỏc TTGH ny cú th c ỏp dng tt c cỏc giai on ca cuc i kt cu cu. iu kin 11 Bi ging Kt cu thộp theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 v AASHTO LRFD phi t ra cho tt c cỏc TTGH l sc khỏng cú h s phi khụng nh hn hiu ng ca t hp ti trng cú h s (cụng thc 1.3) Theo Tiờu chun thit k cu 22 TCN 272-05, i vi kt cu thộp, cú bn trng thỏi gii hn c cp: Trng thỏi gii hn s dng: c xột n nhm hn ch bin dng ca cu kin v hn ch ng sut i vi thộp. Trng thỏi gii hn cng : c xột n nhm m bo kh nng chu lc ca cỏc b phn kt cu v cng v v n nh di cỏc t hp ti trng c bn. Trng thỏi gii hn mi: c xột n nhm hn ch biờn ng sut do mt xe ti thit k gõy ra vi s chu k biờn ng sut d kin. Trng thỏi gii hn c bit: c xột n nhm m bo s tn ti ca cu khi xy ra cỏc s c c bit nh ng t, va õm xe, xúi l, l ln. Trng thỏi gii hn s dng TTGH s dng liờn quan n phm cht ca cu chu ti trng trng thỏi khai thỏc. TTGH s dng ca kt cu thộp, cỏc gii hn c t ra i vi vừng v cỏc bin dng quỏ n hi di ti trng s dng. Bng hn ch vừng, cng thớch hp c m bo v dao ng c gim ti mc cú th chp nhn c. Bng kim tra s chy cc b, cú th trỏnh c cỏc bin dng quỏ n hi thng xuyờn v ci thin kh nng giao thụng. Vỡ cỏc quy nh cho TTGH s dng l da trờn kinh nghim v phỏn quyt ca ngi thit k hn l c xỏc nh theo thng kờ, h s sc khỏng , h s iu chnh ti trng v h s ti trng i trong cụng thc 1.3 c ly bng n v. Gii hn v vừng l khụng bt buc. Nu ch u t yờu cu, cú th ly vừng 1 l , vi l l chiu di nhp tớnh toỏn. Trong tớnh tng i cho phộp i vi hot ti l 800 toỏn vừng, phi gi thit v phõn phi ti trng i vi dm, v cng chng un ca dm cú s tham gia lm vic ca bn mt cu v s úng gúp cng ca cỏc chi tit gn lin nh ro chn v g chn bỏnh bng bờ tụng. Núi chung, kt cu cu cú cng ln hn giỏ tr c xỏc nh bng tớnh toỏn. Do vy, vic tớnh toỏn vừng ch l s c lng vừng thc t. Cỏc gii hn i vi bin dng quỏ n hi l bt buc. S chy cc b di ti trng s dng II (theo AASHTO LRFD) l khụng c phộp. S chy cc b ny s khụng xy ra cho cỏc mt ct c thit k bng cụng thc 1.3 i vi TTGH cng nu hiu ng lc ln nht c xỏc nh bng phõn tớch n hi. Tuy nhiờn, nu cú phõn phi li mụ men quỏ n hi thỡ khp do cú th hỡnh thnh v cỏc ng sut phi c kim tra. Trong trng hp ny, cỏc ng sut ca bn biờn chu un dng v chu un õm cn khụng vt quỏ: i vi c hai bn biờn thộp ca mt ct liờn hp (dm thộp, bn bờ tụng) 12 Bi ging Kt cu thộp theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 v AASHTO LRFD f f 0, 95 Rh Fyf (1.4) i vi c hai bn biờn thộp ca mt ct khụng liờn hp f f 0,80 Rh Fyf (1.5) trong ú, Rh l h s gim ng sut ca bn biờn cho dm lai (l dm m vỏch v bn biờn lm bng vt liu khỏc nhau), ff l ng sut n hi ca bn biờn gõy ra bi ti trng s dng II (MPa) v Fyf l ng sut chy ca bn biờn (MPa). i vi trng hp dm thụng thng cú cựng loi thộp vỏch v cỏc bn biờn, Rh = 1, 0 . Vic m bo cụng thc 1.4 (hay 1.5) s ngn chn s phỏt trin ca bin dng thng xuyờn do s chy cc b ca bn biờn di tỏc ng ca vt ti s dng ụi khi xy ra. Trng thỏi gii hn mi v t góy Thit k theo TTGH mi bao gm vic gii hn biờn ng sut do xe ti mi thit k sinh ra ti mt giỏ tr phự hp vi s chu k lp ca biờn ng sut trong sut quỏ trỡnh khai thỏc cu. Thit k cho TTGH t góy bao gm vic la chn thộp cú do dai thớch hp cho mt phm vi nhit nht nh. Chi tit v ti trng mi v kim toỏn mi cú th tham kho ti liu [3], [4]. Trng thỏi gii hn cng TTGH cng cú liờn quan n vic quy nh cng hoc sc khỏng tho món bt ng thc ca cụng thc 1.3 cho cỏc t hp ti trng quan trng theo thng kờ sao cho cu c khai thỏc an ton trong cuc i thit k ca nú. TTGH cng bao hm s ỏnh giỏ sc khỏng un, ct, xon v lc dc trc. Cỏc h s sc khỏng c xỏc nh bng thng kờ thng l nh hn 1,0 v cú giỏ tr khỏc nhau i vi cỏc vt liu v cỏc TTGH khỏc nhau. Cỏc h s ti trng c xỏc nh bng thng kờ i c cho trong ba t hp ti trng khỏc nhau ca bng 1.1 theo nhng xem xột thit k khỏc nhau TTGH cng c quyt nh bi cng tnh ca vt liu hay n nh ca mt mt ct ó cho. Cú 3 t hp ti trng cng khỏc nhau c quy nh trong bng 1.2 (Theo AASHTO LRFD: cú 5 t hp ti trng cng ). i vi mt b phn riờng bit ca kt cu cu, ch mt hoc cú th hai trong s cỏc t hp ti trng ny cn c xột n. S khỏc bit trong cỏc t hp ti trng cng ch yu liờn quan n cỏc h s ti trng c quy nh i vi hot ti. T hp ti trng sinh ra hiu ng lc ln nht c so sỏnh vi cng hoc sc khỏng ca mt ct ngang ca cu kin. Trong tớnh toỏn sc khỏng i vi mt hiu ng ti trng cú h s no ú nh lc dc trc, lc un, lc ct hoc xon, s khụng chc chn c biu th qua h s gim cng hay h s sc khỏng . H s l h s nhõn ca sc khỏng danh nh Rn v s tha món trong thit k c m bo bi cụng thc 1.3. Trong cỏc cu kin bng thộp, s khụng chc chn cú liờn quan n cỏc thuc tớnh ca vt liu, kớch thc mt ct ngang, dung sai trong ch to, tay ngh cụng nhõn v cỏc 13 Bi ging Kt cu thộp theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 v AASHTO LRFD cụng thc c dựng tớnh toỏn sc khỏng. Tm quan trng ca phỏ hoi cng c cp trong h s ny. Chng hn, h s sc khỏng i vi ct nh hn i vi dm v cỏc liờn kt núi chung vỡ s phỏ hoi ca ct kộo theo nguy him cho cỏc kt cu ta trờn nú. Cỏc xem xột ny c phn ỏnh trong cỏc h s sc khỏng TTGH cng c cho trong bng 1.1. Bng 1.1 Cỏc h s sc khỏng cho cỏc TTGH cng Trng hp chu lc H s sc khỏng Un f = 1,00 Ct = 1,00 Nộn dc trc, cu kin ch cú thộp c = 0,90 Nộn dc trc, cu kin liờn hp c = 0,90 Kộo, t góy trong mt ct thc (mt ct hu hiu) u = 0,80 Kộo, chy trong mt ct nguyờn y = 0,95 ẫp mt ta trờn cỏc cht, cỏc l doa, khoan, l bu lụng v cỏc b mt cỏn b = 1,00 ẫp mt ca bu lụng lờn thộp c bn bb = 0,80 Neo chng ct sc = 0,85 Bu lụng A325M v A490M chu kộo t = 0,80 Bu lụng A307 chu kộo t = 0,65 Bu lụng A325M v A490M chu ct s = 0,80 Ct khi bs = 0,80 Kim loi hn trong cỏc ng hn ngu hon ton - Ct trờn din tớch hu hiu el = 0,85 - Kộo hoc nộn vuụng gúc vi din tớch hu hiu = ca thộp c bn - Kộo hoc nộn song song vi din tớch hu hiu = ca thộp c bn Kim loi hn trong cỏc ng hn ngu khụng hon ton - Ct song song vi trc ng hn e2 = 0,80 - Kộo hoc nộn song song vi trc ng hn = ca thộp c bn - Nộn vuụng gúc vi din tớch hu hiu - Kộo vuụng gúc vi din tớch hu hiu = ca thộp c bn el = 0,80 Kim loi hn trong cỏc ng hn gúc - Kộo hoc nộn song song vi trc ng hn = ca thộp c bn - Ct trong mt phng tớnh toỏn ca ng hn e2 = 0,80 14 Bi ging Kt cu thộp theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 v AASHTO LRFD Trng thỏi gii hn c bit TTGH c bit xột n cỏc s c vi chu k xy ra ln hn tui th ca cu. ng t, ti trng bng tuyt, lc õm xe v va xụ ca tu thuyn c coi l nhng s c c bit v ti mi thi im, ch xột n mt s c. Tuy nhiờn, nhng s c ny cú th c t hp vi l lt ln (khong lp li > 100 nm nhng < 500 nm) hoc vi cỏc nh hng ca xúi l. H s sc khỏng i vi TTGH c bit c ly bng n v. 1.2.4 Gii thiu v ti trng v t hp ti trng 1.2.4.1 Cỏc t hp ti trng Tiờu chun AASHTO LRFD quy nh xột 11 t hp ti trng. Trong Tiờu chun 22TCN 272-05, vic t hp ti trng c n gin húa phự hp vi iu kin Vit nam. Cú 6 t hp ti trng c quy nh nh trong bng 1.2. Bng 1.2 Cỏc t hp ti trng theo Tiờu chun 22TCN 272-05 T hp ti trng Mc ớch ca t hp ti trng Cỏc h s ti trng ch yu Cng I Xột xe bỡnh thng trờn cu khụng cú giú Hot ti L= 1,75 Cng II Cu chu giú cú tc hn 25 m/s Ti trng giú L= 1,40 Cng III Xột xe bỡnh thng trờn cu cú giú vi tc 25 m/s Hot ti L= 1,35 Ti trng giú L= 0,40 Hot ti L= 0,50 Ti trng c bit L= 1,00 Kim tra tớnh khai thỏc, tc l vừng v b rng vt nt ca bờ tụng Hot ti L= 1,00 Ti trng giú L= 0,30 Kim tra mi i vi ct thộp Hot ti L= 0,75 c bit Khai thỏc Mi Kim tra v ng t, va xe, va xụ tu thuyn v xúi l 1.2.4.2 Hot ti xe thit k S ln xe thit k B rng ln xe c ly bng 3500 mm phự hp vi quy nh ca Tiờu chun thit k ng ụ tụ. S ln xe thit k c xỏc nh bi phn nguyờn ca t s w/3500, trong ú w l b rng khong trng ca lũng ng gia hai ỏ va hoc hai ro chn, tớnh bng mm. H s ln xe H s ln xe c quy nh trong bng 1.3 Bng 1.3 H s ln xe m 15 Bi ging Kt cu thộp theo Tiờu chun 22 TCN 272-05 v AASHTO LRFD S ln cht ti H s ln 1 1,20 2 1,00 3 0,85 >3 0,65 Hot ti xe ụ tụ thit k Hot ti xe ụ tụ trờn mt cu hay cỏc kt cu ph tr cú ký hiu l HL-93, l mt t hp ca xe ti thit k hoc xe hai trc thit k v ti trng ln thit k (hỡnh 1.2). Xe ti thit k Trng lng, khong cỏch cỏc trc v khong cỏch cỏc bỏnh xe ca xe ti thit k c cho trờn hỡnh 1.1. Lc xung kớch c ly theo bng 1.4. Hỡnh 1.1 c trng ca xe ti thit k C ly gia hai trc sau ca xe phi c thay i gia 4300 mm v 9000 mm gõy ra ng lc ln nht. i vi cỏc cu trờn cỏc tuyn ng cp IV v thp hn, ch u t cú th xỏc nh ti trng trc thp hn ti trng cho trờn hỡnh 1.1 bi cỏc h s chit gim 0,50 hoc 0,65. Xe hai trc thit k Xe hai trc gm mt cp trc 110.000 N cỏch nhau 1200 mm. Khong cỏch theo chiu ngang ca cỏc bỏnh xe bng 1800 mm. Lc xung kớch c ly theo bng 1.4. 16