Thiết kế theo ứng suất cho phép AISC - ASD89

KS.Trần Ngọc Điệp 09.8324.6318 Trang 1

THIẾT KẾ THEO ỨNG SUẤT CHO PHÉP
AISC - ASD89
(American Institute of Steel Construction’s “Allowable Stress Design”)

1.ỨNG SUẤT NÉN CHO PHÉP
F
a
≥ f
a
=
g
P
A

f
a
: Ứng suất nén do tải trọng
P : lực nén
A
g
: Diện tích mặt cắt ngang của thanh
F
a
: Ứng suất nén cho phép
Giá trò ứng suất nén dọc trục cho phép đối với tiết diện chòu nén và
không nén phụ thuộc vào độ mảnh
.Kl
r
và tương ứng với một tỉ lệ mảnh

có trò gới hạn C
c
=
2
2
y
E
F
π

Độ mảnh là giá trò lớn nhất xét theo 2 phương

.Kl
r
=
33 33 22 22
33 22

;
Kl Kl
rr
⎡
⎤
⎢
⎥
⎣
⎦

Ứng suất nén cho phép được xác đònh như sau:
Nếu

.Kl
r
≤ C
c
F
a
=
()
()()
3
3
2
2
8
8
3
3
5
2
1
c
c
y
c
C
r
Kl
C
r
Kl

F
C
r
Kl
−+
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
−

nếu
.Kl
r
> C
c
F
a
=
()
2
2
12
23

E
Kl
r
π

K : Hệ số chiều dài làm việc (phụ thuộc liên kết 2 đầu của
thanh, trên thanh)
KS.Trần Ngọc Điệp 09.8324.6318 Trang 2

l : Chiều dài tự do của thanh
r : Bán kính quán tính
E : modul đàn hồi thép
F
y
: Cường độ thép (36 Kip/in
2
= 2531 Kgf/cm
2
)
Đối với thanh chòu nén độ mảnh không được lớn hơn 200.
2.ỨNG SUẤT KÉO CHO PHÉP
F
a
=
n
g
T
A
φ
γ

=
()
n
g
T
A
γφ
≥ f
a
=
g
T
A

F
a
= 0.6F
y
T
n
: Lực kéo danh nghóa

γ
φ
: Hệ số vượt tải / Hệ số bền
A
g
: Diện tích mặt cắt ngang của thanh
T : Lực kéo do tải trọng
Ứng suất kéo dọc trục cho phép có độ mảnh

l
r
đối với thanh chòu
kéo không được vượt 300.
3.ỨNG SUẤT UỐN CHO PHÉP
n
M
φ
γ
≥ M ⇔
n
M
γ
φ
≥ M
F
b
=
()
n
M
S
γ
φ
≥ f
b
=
M
S

M
n
: Moment danh nghóa
M : Moment do tải trọng
S : Moment chống uốn mặt cắt ngang
F
b
: Ứng suất uốn cho phép
f
b
: Ứng suất uốn do tải trọng
Ứng suất uốn cho phép phụ thuộc theo hình dạng hình học tiết diện,
uốn theo trục, độ cứng mặt cắt, độ mảnh gới hạn.
Đối với tất cả các mặt cắt tiết diện hình chữ I, C, T, L, 2L chiều dài
có độ mảnh giới hạn được lấy bằng chiều dài tự do l, chiều dài giới hạn
được đònh nghóa như sau:
l
c
= min
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
y

f
y
f
dF
A
F
b 20000
;
76
(Ksi)
KS.Trần Ngọc Điệp 09.8324.6318 Trang 3

a.Uốn theo trục chính 3 - 3
Nếu chiều dài tự do của thanh theo trục chính l
33
nhỏ hơn l
c
thì ứng
suất uốn cho phép được xác đònh như sau:
Đối với tiết diện chòu nén : F
b
= 0.66F
y
Đối với tiết diện không chòu nén : F
b
= 0.6F
y
Đối với tiết diện ở giữa 2 loại trên F
b
được nội suy tuyến tính

Nếu chiều dài tự do l
33
lớn hơn l
c
thì cả hai tiết diện chữ I chòu nén và
không chòu nén có ứng suất phụ thuộc vào tỉ lệ
33
T
l
r
.
• Mặt cắt chòu xoắn yếu
Khi
33
33
102*10 . 510*10 .
bb
yT y
Cl
Fr F
≤≤
C

ta có F
b33
=
(
)
2
33

3
.
2
3 1530*10
y
T
y
b
l
F
r
F
C
⎡
⎤
⎢
⎥
−
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
⎣
⎦
≤ 0.6F
y
Khi
3

33
510*10
b
Ty
lC
rF
>

ta có F
b33
=
()
3
2
33
170* 10
b
T
C
l
r
⎡
⎤
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢

⎥
⎣
⎦
≤ 0.6F
y
• Mặt cắt chòu xoắn khoẻ
F
b
=
33
12000
b
f
C
ldA
(Ksi) or F
b
=
33
83000
b
f
C
ldA
(Mpa)
A
f
: Diện tích cánh
d : Chiều cao bụng dầm
M

p
: Moment chảy
M
y
: Moment oằn
r
T
là bán kính quán tính của tiết diện bao gồm cánh nén và 1/3 bụng
chòu nén.
C
b
= 1.75 +
2
1.05 0.3
aa
bb
MM
MM
⎛⎞ ⎛⎞
+
⎜⎟ ⎜⎟
⎝⎠ ⎝⎠
≤ 2.3
KS.Trần Ngọc Điệp 09.8324.6318 Trang 4

M
a
và M
b
là moment đầu và cuối của bất kỳ đoạn phân đoạn tự do

của thanh và M
a
là giá trò tuyệt đối nhỏ hơn M
b
.
ab
M
M lấy giá trò dương đối
với cả hai thớ chòu uốn trái nhau và lấy giá trò âm khi thớ uốn về 1 phía
b.Uốn theo trục phụ 2 - 2
Ứng suất uốn cho phép theo trục phụ F
b22
được xác đònh như sau
F
b22
= 0.6F
y
Ngoài ra trong trường hợp tiết diện chữ I chòu nén khi đó
F
b22
= 0.75F
y
4.ỨNG SUẤT CẮT CHO PHÉP
a.Đối với dầm I đúc
Khi
380
w
y
h
t

F
≤
Được xác đònh như sau
f
v
≤ F
v
= 0.4F
y
f
v
=
w
V
A

V: Lực cắt do tải trọng
A
w
: Diện tích bụng dầm d.t
w
F
v
: Ứng suất cắt cho phép
f
v
: Ứng suất cắt do tải trọng
Khi
380
w

y
h
t
F
>
Được tính toán theo dầm I tổ hợp
b.Đối với dầm I tổ hợp
Ứng suất cho phép đối với dầm tổ hợp không có sườn ngang phải
thoả các điều kiện sau:
w
h
t
≤ 260
f
v
≤
2.89
yv
FC
≤ 0.4F
y
Với C
v
=
()
439
wy
ht F

5.ỔN ĐỊNH CỦA THANH NÉN & UỐN ĐỒNG THỜI

Nếu
a
a
f
F
> 0.15 thì
KS.Trần Ngọc Điệp 09.8324.6318 Trang 5


33 22
33 22
0.6
abb
ab b
f
ff
F
FF
++
≤ 1
Nếu
a
a
f
F
< 0.15 thì

33 22
33 22
ab b

ab b
f
ff
F
FF
++
≤ 1

GIỚI HẠN TỈ LỆ RỘNG DÀY VỚI MẶT CẮT CHỮ I
NÉN VÀ KHÔNG NÉN

Tỉ lệ kiểm tra Compact Section Noncompact Section
2
f
f
b
t

(rolled)
≤
65
y
F
≤
95
y
F

2
f

f
b
t

(welded)
≤
65
y
F
≤
95
yc
Fk

Khi
ay
f
F
≤ 0.16
≤
640
(1 3.74 )
a
y
y
f
F
F
−

w
d
t

Khi
ay
f
F
> 0.16
≤
257
y
F

-
w
h
t

-
≤
760
b
F
Với k
c
=
4
w
h

t
(0.35 ≤ k
c
≤ 0.763), F
y
= 36Ksi = 2531 Kgf/cm²