tính toán dầm thép chịu cắt theo tcxdvn 338 2005 và theo quy phạm hoa kỳ aisc-2005

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG





TRẦN VĂN SÁCH



TÍNH TOÁN DẦM THÉP CHỊU CẮT
THEO TCXDVN 338:2005 VÀ THEO
QUY PHẠM HOA KỲ AISC-2005



Chuyên nghành : Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
Mã số : 60.58.20




TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT






Đà Nẵng – Năm 2013

Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Phạm Văn Hội



Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Quang Viên


Phản biện 2: TS. Huỳnh Minh Sơn



Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29
tháng 9 năm 2013.




Có thể tìm hiểu luận văn tại:
− Trung tâm Thông tin-H

ọc liệu, Đại học Đà Nẵng
− Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng

1
MỞ ĐẦU
1. Vấn đề thực tiễn.
Dầm là một trong những cấu kiện chịu lực chủ đạo của khung;
dầm nhận tải trọng từ sàn… rồi truyền đến cột, vách rồi truyền xuống
móng. Dầm trong khung, chủ yếu là chịu uốn và chịu cắt. Việc khảo
sát đặc điểm làm việc của công trình, ứng xử của kết cấu, cũng như
tìm hiểu Quy định của Tiêu chuẩn Thiết kế, là công việc rất cần thiết
với các kỹ sư thiết kế.
2. Mục tiêu và nội dung của đề tài.
Đề tài quan tâm đến các cấu kiện bằng thép thông dụng, độc lập
hoặc nằm trong khung thép là dầm chịu cắt.Tính toán dầm chịu cắt
theo quy định của TCXDVN 338:2005 và Quy phạm Hoa Kỳ AISC-
2005.
Nghiên cứu các trình tự tính toán dầm thép chịu cắt nhằm giúp
người thiết kế nhìn nhận rõ hơn ứng xử của dầm thép trong khung khi
chịu cắt. Đây là vấn đề cần quan tâm khi tính toán thiết kế kết cấu
thép và cũng là lý do để chọn đề tài “Tính toán dầm thép chịu cắt
theo TCXDVN 338:2005 và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005” .Nội
dung luận văn bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về dầm thép.
Chương 2: Tính toán dầm thép chịu cắt theo TCXDVN 338:2005
và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
Chương 3: Khảo sát tiết dầm thép chịu cắt.
Phần : Kết luận và kiến nghị.
2
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ DẦM THÉP

1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA DẦM THÉP
Kết cấu dầm thép được sử dụng rộng rãi nhờ có ưu điểm: Cường
độ lớn, độ tin cậy cao, trọng lượng nhẹ, chịu lực tốt, cấu tạo tương đối
đơn giản và chi phí không lớn nên phù hợp với sản xuất công nghiệp.

1.2. CÁC LOẠI DẦM THÉP TRONG XÂY DỰNG.
1.2.1. Dầm định hình.
Dầm được chế tạo từ thép hình. Các loại dầm hình chữ I có tiết
diện đối xứng, thích hợp các kết cấu chịu uốn phẳng như dầm sàn
công tác, dầm mái, dầm cầu trục
1.2.2. Dầm tổ hợp.
Dầm tổ hợp hàn : Dầm được tổ hợp từ thép bản. Liên kết giữa
bản bụng và bản cánh bằng đường hàn góc.
Dầm tổ hợp đinh tán (bulông) dầm được tổ hợp từ thép bản và
thép hình. Bản bụng dầm và bản thép thẳng đứng, bản cánh gồm các
thép góc và có thể kết hợp với bản đậy được tạo thành từ các thép
bản. Liên kết giữa bản bụng và cánh bằng các liên kết đinh tán hay bu
lông.
1.2.3. Dầm bụng khoét lỗ.
Các dầm thép thông thường, chịu tải trọng hay vượt nhịp lớn đều
đòi hỏi có chiều cao tiết diện lớn, trường hợp đó có thể thay thế bởi
kết cấu dầm bụng có khoét lỗ.
3
1.2.4. Dầm bụng sóng
Khi điều kiện ổn định cục bộ đòi hỏi phải có chiều dày khá lớn và
cần được gia cường bằng các sườn ngang và dọc. Một số nước như
Pháp, Đức, Liên Xô(cũ) đã nghiên cứu chế tạo dầm đặc có bản
bụng lượn sóng hay gấp khúc, gọi là dầm bụng sóng.

1.2.5. Dầm cánh rỗng
Dầm thép cánh rỗng (viết tắt là HBF) theo công nghệ của Úc là
loại thép cường độ cao, tiết diện chữ I đối xứng.
1.3. VẬT LIỆU THÉP SỬ DỤNG.
1.3.1. Thép cacbon thấp cường độ thường.
1.3.2 Thép cường độ khá cao.
1.3.3. Thép cường độ cao.
1.3.4. Thép của nước ngoài trên thị trường Việt Nam.
a. Thép của Liên xô (trước đây) và của Nga.
b. Thép Trung Quốc.
c. Thép Hoa Kỳ.
d. Thép Châu Âu.
e. Thép các nước khác.
1.4. GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP
TCXDVN 338-2005 VÀ QUY PHẠM HOA KỲ AISC-2005.
1.4.1.Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 338-2005.
Tiêu chuẩn hiện hành để thiết kế kết cấu thép là TCXDVN 338-
2005, áp dụng cho các công trình nhà cửa và các công trình dân dụng
khác, trừ công trình cầu và hầm. Kết cấu thép theo tiêu chuẩn Việt
Nam được thiết kế theo phương pháp trạng thái giới hạn.
1.4.2. Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
Ký hi
ệu và tên đầy đủ của Quy phạm là ANSI/AISC 360-2005 –
Specification for Structural Steel Buildings ( Quy phạm kỹ thuật về
nhà kết cấu thép) do Viện kết cấu thép Hoa Kỳ (American Institute of
4
Steel Construction, viết tắt là AISC) biên soạn và được sự chấp thuận
của viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (American National Standard
Institute) coi như một Tiêu chuẩn Quốc gia, có hiệu lực từ tháng 3
năm 2005.

5
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN DẦM THÉP CHỊU CẮT THEO TCXDVN 338-
2005 VÀ THEO QUY PHẠM HOA KỲ AISC-2005

2.1. TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN DẦM THÉP CHỊU CẮT THEO
TCXDVN 338-2005.
2.1.1. Nguyên tắc thiết kế.
2.1.2. Tính toán theo điều kiện bền.
a. Tính toán theo điều kiện bền tiết diện chịu cắt của cấu kiện
bụng đặc chịu uốn trong một mặt phẳng chính.
Độ bền chịu cắt của cấu kiện bụng đặc chịu uốn trong một mặt
phẳng chính được tính theo công thức:

v c
w
VS
f
It
τ γ
= ≤
(2.1)
b. Tính toán theo điều kiện bền tiết diện có các ứng suất phức
tạp.
Tại cao độ ứng với biên trên của chiều cao tính toán của bản bụng
dầm, khi đồng thời có ứng suất pháp, ứng suất tiếp và có cả ứng suất
cục bộ thì cần kiểm tra theo ứng suất tương đương :

2 2 2
3 1,15

c c c
f
σ σ σσ τ γ
+ − + ≤ (2.2)
c. Tính toán theo điều kiện bền tiết diện chỉ chịu cắt trong giai
đoạn biến dạng dẻo.
Dầm đơn giản có tiết diện đặc, bằng thép có giới hạn chảy fy ≤
530 N/mm
2
, chịu tải trọng tĩnh, uốn trong các mặt phẳng chính, được
phép tính toán có kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo, công thức
kiểm tra bền tiết diện gối dầm (khi M = 0; M
x
= 0; M
y
= 0) được kiểm
6
tra bền theo công thức:

v c
w w
V
f
t h
τ γ
= ≤
(2.6)
2.1.3. Tính toán theo điều kiện ổn định.
a. Tính toán ổn bản bụng dầm chịu cắt.
Sử dụng phương pháp năng lượng tìm được biểu thức ứng suất

tới hạn của tấm dài:

2
2
2
( )
12(1 )
th
E t
k
h
π
τ
µ
=
−
(2.7)
Với tỉ lệ cạnh β=a/h là hữu hạn hệ số ổn định k được tính bằng
công thức của Bleich như sau:

2
4
5,34k
β
= + , khi cạnh tựa tự do.

2
4
8,98k
β

= + , khi cạnh tựa ngàm.
Để thuận lợi sử dụng được cho các loại thép khác nhau qui phạm
Việt Nam dùng khái niệm độ mảnh qui đổi của bản bụng dầm :
( )
b
h R
t E
λ
=
Điều kiện bản bụng ổn định là độ mảnh của bản không được vượt
quá độ mảnh giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn, tức là
b b
λ λ
 
≤
 
.
Phân biệt các trường hợp:
- Khi
3,2
b
λ
≤ bản bụng luôn ổn định với mọi dạng ứng suất.
Không cần phải gia cố bằng sườn cho bản bụng.
- Khi
3,2
b
λ
> cần phải gia cố các sườn ngang cách nhau a,
không quá 2h để chia bản bụng thành các ô. Sau khi đã gia cố các

7
sườn ngang, tính độ mảnh của ô theo
0
d R
t E
λ
 
=
 
 
với d là cạnh
nhỏ (a hoặc h tùy trường hợp).
+ Khi
3,5
b
λ
≤ ô bản bụng luôn ổn định với mọi dạng ứng suất.
+ Khi
3,5
b
λ
> cần phải kiểm tra ổn định của ô bản dưới tác
dụng đồng thời của σ và τ theo công thức:

2 2
1
th th
σ τ
γσ γτ
   

+ ≤
   
   
(2.12)
Trong đó:
σ
th
và τ
th
là các ứng suất tới hạn khi chịu tác dụng riêng rẻ, được
tính bằng:

2
2
0
0,76
10,3(1 )
c
th
R
τ
β
λ
= + (2.13)

2
0
th
R
C

σ
λ
= (2.24)
b. Tính toán ổn bản bụng dầm chịu tác động đồng thời của ứng
suất pháp và ứng suất tiếp.
Điều kiện ổn định là:

2 2
1
th th
σ τ
γσ γτ
   
+ ≤
   
   
(2.18)
Các trị số σ
th
và τ
th
được tính theo các trường hợp tác dụng riêng
rẽ.
2.2. TÍNH TOÁN THEO TIÊU CHUẨN AISC.
2.2.1. Các ph
ương pháp và cơ sở thiết kế.
2.2.2. Phân lớp tiết diện theo điều kiện ổn định cục bộ.
a. Phân lớp tiết diện.
8
b

t
t
w
h
h
t
w
Tiết diện được phân thành các lớp: đặc chắc, không đặc chắc và
mảnh.
b. Xác định các giới hạn độ mảnh
λ
λλ
λ
p
và
λ
λλ
λ
r
.
Bảng 2.2 - Độ mảnh giới hạn λ
λλ
λp, λ
λλ
λr của dầm và cột
Tiết diện
Độ
mảnh Dầm
C
ột nén đúng

tâm
Cánh
f
b
t
λ
=

0,38
p
y
E
F
λ
= ; 1,0
r
y
E
F
λ
=

0,56
r
y
E
F
λ
=

B
ụng
w
w
h
t
λ
=

3,76
p
y
E
F
λ
= ; 5,7
r
y
E
F
λ
= 1,49
r
y
E
F
λ
=

b
t
λ
=

1,12
p
y
E
F
λ
= ; 1,40
r
y
E
F
λ
= 1,40
r
y
E
F
λ
=


h
t
λ
=

3,76
p
y
E
F
λ
= ; 5,7
r
y
E
F
λ
= 1,49
r
y
E
F
λ
=

2.2.3. Tính toán theo điều kiện bền
a. Tính toán theo điều kiện bền tiết diện dầm cán chữ I chịu
cắt.
Trạng thái giới hạn xảy ra khi ứng suất cắt đạt tới giới hạn chảy τ
y

tức là :

w

y y
V
f
A
τ
= ≤
Với A
w
= dt
w

Kh
ả năng chịu cắt thuần túy (hoặc độ bền chịu cắt) danh nghĩa :
9

w
n y
V A
τ
= (2.24)
Quy phạm lấy τ
y
=0,6F
y
khi đó công thức (2.24) trở thành :
V
n
=0,6F
y
A

w

Công thức này áp dụng khi h/t
w
của bụng khá nhỏ để không xảy
ra oằn. Cụ thể :

w
2,24
y
h E
t F
≤
b. Tính toán theo điều kiện bền tiết diện dầm tổ hợp chịu cắt.
Khả năng chịu cắt thuần túy (hoặc độ bền chịu cắt) danh nghĩa
của dầm tổ hợp tiết diện chữ I đối xứng kép hoặc đối xứng đơn, tiết
diện chữ C được xác định bằng công thức :
V
n
=0,6F
y
A
w
C
v

Trong đó :
+ Theo LRFD, độ bền thiết kế là øV
n
và điều kiện bền :

u v n
V V
≤ Ω Với V
n
=0,9
+ Theo ASD, độ bền thiết kế là V
n
/Ω
v
và điều kiện bền :

n
a
v
V
V ≤
Ω
Với Ω
v
=1,67
Hệ số C
v
xác định như sau :
+ Khi
w
1,10
v
y
k E

h
t F
≤ (tức là Khi
w
2,46
y
h E
t F
≤ đối với dầm
không sườn k
v
=5,0) => C
v
=1,0
+ Khi
w
1,10 1,37
v v
y y
k E k E
h
F t F
< ≤ =>
w
1,10 /
/
v y
v
k E F
c

h t
=
10
+ Khi
w
1,37
v
y
k E
h
F t
<
=>
( )
2
w
1,51
/
v
v
y
Ek
c
h t F
=

Theo qui phạm AISC/LRFD qui định sử dụng:

( )
2

5
5
/
v
k
a h
= +

(2 25)
2.2.4. Tính toán theo điều kiện ổn định
a. Tính toán theo điều kiện ổn định tiết diện dầm chịu cắt.
Xuất phát từ biểu thức ứng suất tới hạn theo Timoshenko và
Woinowwski:

2
2
2
12(1 )
v
cr
k E
h
t
π
τ
µ
=
 
−
 

 
(2.26)
Ổn định bền cắt tiêu chuẩn – theo LRFD.
V
n
= 0,6F
y
A
w
Khi: 187
v
y
k
h
t F
=

/
0,6 187
/
v y
n y w
k F
V F A
h t
= Khi 187 234
v v
y y
k k
h

F t F
< ≤

( )
w
2
264000
/
v
n
k
V A
h t
= Khi 234
v
y
k
h
t F
>
Ổn định bền cắt tiêu chuẩn – theo AISC/ASD
Trên quan điểm thiết kế theo ứng suất thiết kế cho phép, quan hệ
cường độ và tải trong sử dụng là :

/
n n
V V
V
FS
γ φ

 
= ≥
 
 
(2.35)

/
γ φ

là yếu tố lực chia cho yếu tố bền.
FS =1,67 là yếu tố an toàn trong dầm.
11
V
n
là lực cắt tiêu chuẩn, F
y
là cường độ ứng suất cắt cho phép.

w
w
( )
v y v y
v
C A C
F
FS A FS
τ τ
= = (2.36)
Sử dụng
3 0.6 1.67

y y y
F F FS
τ
= = = và thừa nhận cho
Giá trị C
v
lấy như sau:

( )
2
45.000
/
v
v
y
k
C
F h t
=

với
0.8
v
C ≤ (2.37)

190
/
v
v
y

k
C
h t F
=

với
0.8
v
C > (2.38)
F
v
= 0.4 F
y
khi
380
y
h
t
F
≤

0.4
2.89
y v
v y
F C
F F
= ≤

khi

380
y
h
t
F
> (2.39)

Khi không sử dụng sườn cứng, tỉ số a/h lớn lấy gần đúng k
v
=5.34
và F
v
=0.4F
y
ta có:

190 5.34 439
/
v
y
y
C
h
h t F
F
t
= = (2.40)
Như vậy:

439

0.4
2.89
y
v y
y
F
F F
h
F
t
= = (2.41)
Và
380
63
y
h
t
F
= =
(F
y
= 36ksi) là giới hạn để bản bụng dầm
12
(không có sườn) không mất ổn định do cắt. (Theo đơn vị SI, Fy là
Mpa:
1000
63
y
h
t

F
= =
với F
y
=248Mpa)
Tính toán ổn định cắt kể đến trường ứng suất kéo.
Một dầm tổ hợp khi bản dụng mất ổn định cục bộ không thể xác
định được chính xác cường độ của nó. Dầm có cánh và sườn cứng có
thể được xem xét sau mất ổn định. Theo Basler: sau khi bản dụng bị
mất ổn định dầm có thể được xem xét làm việc như kết cấu dàn. Lực
nén sẽ cho các sườn tiếp nhận và lức kéo do tác động của màng bụng
chịu kéo. Tác động của trường ứng suất kéo làm tăng cường độ chịu
cắt của bản bụng sau mất ổn định cục bộ.
Cường độ cắt tiêu chuẩn V
n
bằng tổng lực ổn định cắt V
cr
và
cường độ sau khi mất ổn định V
tf
do tác dụng của trường chịu kéo.
V
n
= V
cr
+ V
tf
(2.42)
Cường độ ổn định cắt:
V

cr
= C
v
τ
y
A
w
(2.43)
Cường độ cắt V
tf
:

2
1
2
tf t
ht a
V
b
σ
 
= +
 
 
(2.44)
Ở đây
t
σ

là ứng suất kéo phát triển trong bản bụng.

Theo điều kiện phá hoại của phần bản bụng dưới tác động của
ứng suất tiếp τ
cr
và ứng suất pháp σ
t
tìm được:
σ
t
= (1 – C
v
)F
y

Thay thế σ
t
và sử dụng C
v
= τ
cr
/ τ
y
= τ
cr
/ ( F
y
/
3
) ta có:

2

1
3
2 1 ( / )
v v
n y
C C
V F ht
a h
 
−
= +
 
 
+
 
(2.45)
13
Theo AISC/LRFD khi sử dụng các sườn ngang với kích thước và
khoảng cách thích hợp độ bền cắt tiêu chuẩn được biểu diễn bằng
biểu thức :
w
2
1
0,6
1,15 1 ( / )
v
n y v
C
V F A C
a h

 
−
= +
 
 
+
 
,
0,6
3
y
y
F
F
= (2.46)
b. Tính toán theo điều kiện ổn định tiết diện dầm chịu cắt và
chịu uốn.
Theo AISC/ASD, nếu M’
n
bằng moment sử dụng nhân với hệ số
an toàn FS, thì cường độ moment tiêu chuẩn Mn là F
y
S
x
, V’
n
là lực
cắt sử dụng nhân với hệ số an toàn FS, và cường độ cắt tiêu chuẩn V
n

là τ
cr
A
w
ta có:

w
( ) ( )
0.625 1.375
y x cr
M FS V FS
F S A
τ
 
+ ≤
 
 
(2.60)
Thay thế f
b
bằng M/S
x
, ứng suất cho phép lớn nhất khi uốn trong
dầm 0.60F
y
/FS, ứng suất cắt sử dụng fv bằng V/A
w
, và ứng suất cắt
cho phép F
v

là τ
cr
/FS, biểu thức 2.72 trở thành :

0.625 1.375
0.6
b v
y v
f f
F F
 
+ ≤
 
 

Rút ra:
(0.825 0.375 ) 0.60
v
b y y
v
f
f F F
F
≤ − ≤
(2.61)
f
v
v
F
0.60F

y
b
f
1,00,60
1,0
0
0,75
f
b
y
0.60F
=1.375-0.625
F
v
v
f
AISD/ASD

Hình 2.15. Quan hệ ứng suất cắt và kéo theo AISC/ASD
14
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT TIẾT DIỆN DẦM THÉP CHỊU CẮT.

3.1. ỨNG SUẤT CẮT CỦA DẦM THÉP.
Trong giới hạn đề tài, để so sánh và đánh giá được hết sự khác
nhau khi khi tính toán thiết kế dầm thép theo TCXDVN 338-2005 và
theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 tác giả chỉ khảo sát tiết diện dầm
thép về mặt kháng cắt, xem xét tiết diện khi không có sườn gia cường
và có sườn gia cường thì tiết diện đó chịu được ứng suất tiếp hoặc
lực cắt là bao nhiêu. Khả năng kháng cắt sẽ thay đổi như thế nào khi

độ mảnh bản bụng thay đổi hoặc khoảng cách sườn gia cường thay
đổi.
3.1.1. Trạng thái giới hạn khi tính tiết diện dầm thép chịu cắt
theo TCXDVN 338-2005.
3.1.2. Sơ đồ khối kiểm tra tiết diện dầm thép chịu cắt theo
TCXDVN 338-2005.
3.1.3. Trạng thái giới hạn khi tính tiết diện dầm thép chịu cắt
theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
3.1.4. Sơ đồ khối kiểm tra tiết diện dầm thép chịu cắt theo
Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
3.2. KHẢO SÁT TIẾT DIỆN DẦM THÉP CHỊU CẮT KHÔNG
CÓ SƯỜN GIA CƯỜNG.
3.2.1. Trình tự kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện dầm
thép không có sườn gia cường chịu cắt theo TCXDVN 338-2005.
3.2.2. Trình tự kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện dầm
thép không có sườn gia cường theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-
2005.
15
3.2.3. Kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện dầm thép
không có sườn gia cường nhưng bề dày bản bụng thay đổi theo
TCXDVN 338-2005 và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
Từ các bước tính toán theo mục 3.2.1. và mục 3.2.2. ta tiến hành
khảo sát tiết diện dầm tổ hợp không có sườn gia cường có kích thước
như hình 3.1 và chiều dày bản bụng biến thiên trong khoản từ 16,45
mm về 12,35 mm. Sử dụng thép A36 của Mỹ (F
y
= 36ksi=
24,8kN/cm
2
) tương đương với thép CT3 của Việt Nam.

t
380
1200
15 1170 15
w

Hình 3.3. Mặt cắt tiết diện khảo sát


Hình 3.4. Biểu đồ biến thiên khả năng chịu cắt của tiết diện khi bảng
bụng thay đổi tính theo TCXDVN 338-2005.
16


Hình 3.5. Biểu đồ biến thiên khả năng chịu cắt tiết diện khi bảng
bụng thay đổi tính theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.

Hình 3.6. Biểu đồ biến thiên khả năng chịu cắt của tiết diện khi bảng
bụng thay đổi tính theo điều kiện bền.
17

Hình 3.7. Biểu đồ biến thiên khả năng chịu cắt của tiết diện khi bảng
bụng thay đổi tính theo điều kiện ổn định.

3.3. KHẢO SÁT TIẾT DIỆN DẦM THÉP CHỊU CẮT CÓ SƯỜN
GIA CƯỜNG.
3.3.1. Trình tự kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện dầm
thép có sườn gia cường chịu cắt theo TCXDVN 338-2005
3.3.2. Trình tự kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện dầm
thép có sườn gia cường theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.

3.3.3. Trình tự kiểm tra khả năng chịu cắt của tiết diện dầm
thép có sườn gia cường theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 khi
xét đến ảnh hưởng của trường lực cắt.

3.3.4. Kiểm tra tiết diện dầm thép có sườn gia cường nhưng
khoản cách giữa hai sườn liên tiếp thay đổi theo TCXDVN 338-
2005 và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
Vẽ được đồ thị so sánh sự biến thiên khả năng chịu cắt của tiết
di
ện khảo sát khi khoản cách sườn gia cường thay đổi theo TCXDVN
339-2005 và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
18

Hình 3.8. Biểu đồ biến thiên khả năng chịu cắt của tiết diện khi khoản
cách sườn gia cường thay đổi tính theo điều kiện ổn định.

Hình 3.9. Biểu đồ biến thiên khả năng chịu cắt của tiết diện khi khoản
cách sườn gia cường thay đổi tính theo điều kiện ổn định của
TCXDVN 338-2005 và có kể đến trường lực cắt theo Quy phạm Hoa
Kỳ AISC-2005.

19
3.4. KẾT LUẬN VỀ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC KHI KHẢO
SÁT CÁC TIẾT DIỆN TRÊN.
Sử dụng thép A36 (Tiêu chuẩn Mỹ) có F
y
= 36ksi tương đương
với thép CT3 (Tiêu chuẩn Việt Nam). Kết quả nghiên cứu cho thấy :
- Khi kiểm tra tiết diện dầm chịu cắt theo TCXDVN 338-2005 ta

phải kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền và kiểm tra theo điều kiện
ổn định, còn khi kiểm tra tiết diện dầm chịu cắt theo Quy phạm Hoa
Kỳ AISC-2005 thì khi điều kiện bền thỏa mãn thì điều kiện ổn định
luôn thỏa mãn.
- Do quy định tính toán tiết diện dầm chịu cắt theo TCXDVN
338-2005 và Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 khác nhau; nên khi tính
toán theo điều kiện bền thì kết quả tính toán cho cùng một tiết diện là
khác nhau và không theo một quy luật nào; còn khi tính toán theo
điều kiện ổn định thì kết quả tính toán được từ một tiết diện cố định
theo TCXDVN 338-2005 luôn cao hơn so với kết quả tính toán theo
Quy phạm Hoa kỳ AISC-2005.
- Khi tính toán tiết diện dầm chịu cắt có sườn gia cường theo
TCXDVN 338-2005 luôn cao hơn so với kết quả tính toán theo Quy
phạm Hoa kỳ AISC-2005.Nhưng khi kể đến trường lực cắt thì kết quả
tính toán khả năng chịu cắt của tiết diện theo Quy phạm Hoa kỳ
AISC-2005 cao hơn kết quả tính toán khả năng chịu cắt của tiết diện
theo TCXDVN 338-2005.
3.5. SO SÁNH HAI TIÊU CHUẨN VỀ CÁCH TÍNH TOÁN
DẦM CHỊU CẮT VÀ KẾT LUẬN.
Dựa vào kết quả so sánh nêu trên, khi tiết diện đặc thì độ mảnh
cho phép của bụng dầm bản theo Quy phạm AISC-2005 là 107 không
khác m
ấy so với tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 338-2005 là 94,65.
Tuy nhiên, với tiết diện không đặc thì độ mảnh cho phép bản bụng
theo tiêu chuẩn Mỹ lớn hơn nhiều 163 so với 94,65 của tiêu chuẩn
20
Việt Nam. Nếu tiết diện mảnh còn chênh lệch lớn hơn khi độ mảnh
cho phép tới 322 mới yêu cầu sườn gia cường. Điều này là do quy
định τth ≥ Rc để dầm không mất ổn định cục bộ trước khi phá hoại
bền. Tuy nhiên, thực tế chỉ cần thoả τ < τth< Rc là đảm bảo cả 02

điều kiện bền và ổn định cục bộ. Như vậy, chiều dày bụng sẽ mỏng
hơn nhiều, giá trị độ mảnh cho phép để không bố trí sườn tính theo
tiêu chuẩn Mỹ lớn hơn nhiều so với tiêu chuẩn Việt Nam.
Khi điều kiện ổn định đảm bảo, ta tính toán lực cắt theo điều kiện
bền V
gh
chỉ phụ thuộc vào đặc trưng hình học tiết diện; khi tính theo
điều kiện ổn định τ
th
theo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 thì k
v
=5,34
với mọi trường hợp, còn theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 thì C
v

và k
v
thay đổi tùy thuộc vào tiết diện được phân cấp như thế nào nên
khi tính toán theo điều kiện bền V
n
phụ thuộc vào hệ số C
v
hay điều
kiện ổn định τ
cr
phụ thuộc vào k
v
.
Khi dầm có sườn gia cường, ta tính toán khả năng chịu cắt với
điều kiện ổn định τ

th
theo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 và theo
Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 đều tùy thuộc vào tiết diện và khoản
cách giữa hai sườn liên tiếp, kết quả tính toán thu được khi tính toán
theo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 luôn lớn hơn theo Quy phạm
Hoa Kỳ AISC-2005; nhưng trong Quy phạm Hoa Kỳ cho phép xét
đến ảnh hưởng của trường lực kéo nếu dầm thỏa mãn một số điều
kiện.
21
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN
Điểm rất khác biệt của Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 so với
Tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 là cho phép người thiết kế sử dụng
các loại tiết diện phân cấp linh hoạt hơn nhiều, kể cả những tiết diện
rất mảnh. Đây là ưu thế so với Tiêu chuẩn Việt Nam.Với tiết diện đặc
chắc thì cho phép sử dụng hết khả năng ứng suất cho phép của vật
liệu.Tiết diện không đặc chắc thì phải giảm ứng suất cho phép đi, còn
tiết diện mảnh thì phải giảm ứng suất đi nữa.
Cả hai tiêu chuẩn đều dựa trên cơ sở lý thuyết ổn định của
TIMOSHENKO nhưng sự khác biệt là do quan điểm tính toán cũng
như các hệ số xác định từ thực nghiệm. Do đó, sự sai khác giữa Quy
phạm Hoa Kỳ AISC-2005 và TCXDVN 338-2005 là bình thường
nhưng Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 đáp ứng nhu cầu thực tế hơn
TCXDVN 338-2005.
Kiểm tra ổn định của dầm tính theo tiêu chuẩn TCXDVN 338-
2005 khắt khe hơn khi chỉ cần cánh hay bụng mất ổn định cục bộ là
coi như mất bền. Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 chấp nhận việc cong
vênh cục bộ của tiết diện, tức là cho phép một số bộ phận của tiết
diện không làm việc, bù lại sẽ giảm ứng suất đi để giữ nguyên đọ an

toàn. Do đó có nhiều qui định cấu tạo về độ mảnh của bụng dầm khác
xa so với tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005.
Trong tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 hướng dẫn thiết kế sườn
c
ứng để tăng cường ổn định cho bản bụng dầm thì bất luận nội lực
trong dầm dù lớn hay nhỏ cũng đều phải bố trí các cặp sườn cứng
ngang theo suốt chiều dài của dầm khi độ mảnh bụng dầm lớn hơn độ
22
mảnh giới hạn .Trong khí đó theo quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 thì
sự cần thiết của việc bố trí các sườn cứng ngang phải căn cứ vào ứng
suất cắt trong dầm. Hệ quả cùng một tải trọng nhưng "Dầm thép thiết
kế theo TCXDVN 338-2005" luôn có các sườn cứng ngang bố trí đều
đặn theo chiều dài của dầm, còn "Dầm thép thiết kế theo Quy phạm
Hoa Kỳ AISC-2005" thì có thể không hoặc có các sườn cứng.
Các tiêu chuẩn thiết kế đều xét kết cấu ở trạng thái tới hạn, vật
liệu làm việc ở giai đoạn đàn hồi và dẻo để tận dụng tối đa khả năng
làm việc.Tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 các công thức được nghiên
cứu tỉ mỉ về lý thuyết nhằm phản ánh đúng sự làm việc của kết
cấu.Quy phạm Hoa Kỳ xét đến kết cấu làm việc sau trạng thái giới
hạn, trạng thái của kết câu lúc bị phá hoại với khả năng hình thành
khớp dẻo.
Tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 và Quy phạm Hoa Kỳ AISC-
2005 thực ra không có gì mâu thuẫn tuy có sự khác nhau về độ
mảnh.Tiết diện trong tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 chỉ là trường
hợp riêng của cấp tiết diên quy định trong Quy phạm Hoa Kỳ AISC-
2005.
2. KIẾN NGHỊ.
Tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 chỉ xét cấu kiện làm việc theo sơ
đồ ít biến dạng, chỉ quy định một loại tiết diện, nên chỉ quy định một
giá trị về cường độ tính toán.Trong khi đó Quy phạm Hoa Kỳ AISC-

2005 có nhiều cấp tiết diện khác nhau nên trước hết phải xét đến cấp
tiết diện.Cấp tiết diện qui định cường độ tính toán cho phép.
Trong quá trình h
ội nhập, quy phạm Việt Nam cho phép các kỹ
sư lựa chọn sử dụng tiêu chuẩn của các nước Mỹ, Anh, Châu Âu,
Úc bên cạnh tiêu chuẩn Việt Nam, vì vậy cần sớm phổ biến và áp
23
dụng thành thạo các tiêu chuẩn các nước tiên tiến như Quy phạm Hoa
Kỳ AISC-2005 trong thiết kế kết cấu thép, nhất là đối với những công
nghệ mới đã và đang chuyển giao ứng dụng vào nước ta.
Hướng phát triển đề tài nghiên cứu tiết diện hợp lý của dầm, ứng
dụng lập phần mền lập trình khi thiết kế, kiểm tra tiết diện.