CHƯƠNG 8 LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

CHƯƠNG 8
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG
DẠNG BẢN

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

175

1. CẤU TẠO
Liên kết khớp loại sườn đứng dạng bản (Fin plate) hay còn gọi là bản mã (Hình
8.1) cấu tạo bao gồm một sườn đứng được hàn sẵn trong nhà máy, có khoan lỗ sẵn để
bắt bu lông .Đây là loại liên kết có tác dụng khắc phục hạn chế của liên kết bu lông khi
liên kết cả hai phía.
Liên kết sườn đứng có khả năng xoay nhờ vào :
- Biến dạng lỗ bu lông trên sườn hay trên bụng dầm
- Uốn ngoài mặt phẳng của sườn đứng
- Biết dạng do cắt của bu lông.

Hình 8.1. Minh họa liên kết sườn đứng dạng bản.

2. MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA LIÊN KẾT
 Phân loại liên kết :
Bản mã thuộc loại ngắn nếu :
0,15
p
P
t
z


Bản mã thuộc loại dài nếu :
0,15
p
P
t
z


Với t
p
: bề dày tấm sườn đứng
z
P
: khoảng cách từ trục của hàng bu lông đầu tiên đến bề mặt gối tựa.
 Lắp dựng :
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

176

Ưu điểm lớn nhất của loại liên kết này là trong quá trình thi công lắp dựng ,
dầm có thể được đặt vào đúng vị trí liên kết với cờ-lê cố định và chỉ cần khoảng 1/3 số
bu lông bắt vào thì cần cẩu đã được giải phóng để cẩu tiếp cấu kiện khác.

Hình 8.2. Minh họa phân loại liên kết và lắp dựng.

Bảng 8.1. Kích thước tiêu chuẩn của sườn đứng
Kích
thước
dầm
(mm)

Số hàng bu
lông theo
phương
đứng
Kích thước
bản sườn
đứng (B
p
xt
p
)
(mm)
Khoảng các bu
lông theo phương
ngang
(z/e
2
),(z/p
2
/e
2
)
(mm)
Khoảng cách
từ đầu dầm đến
mặt gối tựa
(g
h
)
(mm)

≤ 610
1
100x10
50/50
10
> 610
1
120x10
60/60
20
≤ 610
2
150x10
50/50/50
10
> 610
2
180x10
60/60/60
20
Bu lông cấp độ bền 8.8 , đường kính 22mm
Bản sườn đứng có chiều cao h
p
≥ 0,6h
b
(Chiều cao dầm)
Đường hàn có chiều cao 8mm với bản sườn dày 10mm.

Hình 8.3. Minh họa thông số kích thước của liên kết.
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

177

Một số lời khuyên về cấu tạo :
- Bản mã bố trí gần cánh trên của dầm để liên kết ổn định.
- Chiều cao của bản mã ít nhất bằng 0,6 lần chiều cao dầm được liên kết để đảm bảo
dầm không bị xoắn
- Chiều dày của bản mã hay bụng dầm ≤0,2d (thép mác S355), ≤0,5d (thép mác
S275), với d là đường kính bu lông.
- Sử dụng bu lông cấp độ bền 8.8
- Khoảng cách từ bu lông ra các mép trên dầm và bản mã ít nhất là 2d
- Chiều cao đường hàn ít nhất 0,8 lần chiều dày bản mã.
Một số chi tiết cấu tạo sườn gia cường :

Hình 8.4. Các loại sườn gia cường

3. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ
- KIỂM TRA 1 : Chi tiết cấu tạo
- KIỂM TRA 2 : Nhóm bu lông
- KIỀM TRA 3 : Kiểm tra bản mã
- KIỂM TRA 4 : Khả năng chịu lực của bụng dầm
- KIỂM TRA 5 : Khả năng chịu lực chỗ vác
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

178

- KIỂM TRA 6 : Ổn định cục bộ khu vực bị vác
- KIỂM TRA 7 : Kiểm tra đường hàn
- KIỂM TRA 8 : Kiểm tra cục bộ bản bụng dầm chính/cột.

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

179

KIỂM TRA 1
Chi tiết cấu tạo

Ghi chú

1. Chiều dài của bản mã h
p
≥ 0,6h
b
để đủ khả năng chống xoắn
2. Đường kính bu lông d, nên dùng bu lông cấp độ bền 8.8
3. Đường kính lỗ bu lông d
0
, d
0
= d + 2mm cho d ≤ 24mm, d
0
= d + 3mm cho d >
24mm
4. Bản mã dài
0,15
p
t
z

, t
p
là bề dày bản mã
5. Bề dày bản mã t
p
≤ 0,5d

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

180

KIỂM TRA 2
Bu lông trên dầm phụ

1. Khả năng chịu cắt của bu lông
Điều kiện : V
Ed
≤ V
Rd

   
,
22
1
v Rd
Rd
nF
V
nn




F
v,Rd
: Khả năng chịu cắt của 1 bu lông
,
2
v ub
v Rd
M
fA
F




Trong đó :
A :
Diện tích chịu kéo của bu lông, A
s

α
v
:
0,6 cho bu lông cấp độ bền 4.6 và 8.8
0,5 cho bu lông cấp độ bền 10.9
γ
M2
:
Hệ số an toàn của bu lông lấy bằng 1,25
Với 1 hàng bu lông theo phương đứng (n

2
= 1)
α = 0 và
 
1 1 1
6
1
z
n n p




Với 2 hàng bu lông theo phương đứng (n
2
= 2)
2
2
zp
I


và
 
1
1
1
2
zp
n

I



 
2 2 2
1
2 1 1 1
1
1
26
n
I p n n p  

z : khoảng cách từ bề mặt gối tựa đến trọng tâm nhóm bu lông.







LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

181

2. Khả năng chịu ép mặt của bu lông trên bản mã
Điều kiện : V
Ed
≤ V

Rd

22
, , , ,
1
Rd
b ver Rd b hor Rd
n
V
nn
FF


   


   
   
   

F
b,Rd
: Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông
1,
,
2
b u p p
b Rd
M
k f dt

F




Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương đứng trên
bản mã :
1,
,,
2
b u p p
b ver Rd
M
k f dt
F




Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương ngang trên bản mã :
1,
,,
2
b u p p
b hor Rd
M
k f dt
F





Trong đó :
d :
Đường kính của bu lông
t
p
:
Chiều dày bản mã
γ
M2
:
Hệ số an toàn của bu lông lấy bằng 1,25
α, β được tính như trên.
Với
,,b ver Rd
F
:
22
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5
ep
k
dd

  



11
0 0 ,
1
min ; ; ;1
3 3 4
ub
b
up
f
ep
d d f







Với
,,b hor Rd
F
:
11
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5
ep
k
dd


  



22
0 0 ,
1
min ; ; ;1
3 3 4
ub
b
up
f
ep
d d f







Với:
f
ub
: giới hạn bề của bu lông

f
u,p
: giới hạn bền của bản mã

3. Khả năng chịu ép mặt của bu lông trên bụng dầm phụ
Điều kiện : V
Ed
≤ V
Rd



LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

182

22
, , , ,
1
Rd
b ver Rd b hor Rd
n
V
nn
FF


   


   
   

   

F
b,Rd
: Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông
1,
,
2
b u b w
b Rd
M
k f dt
F




Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương đứng
trên bụng dầm phụ :
1,
,,
2
b u b w
b ver Rd
M
k f dt
F




Khả năng chịu ép mặt của 1 bu lông theo phương ngang
trên bụng dầm phụ :
1,
,,
2
b u b w
b hor Rd
M
k f dt
F




Trong đó :
d :
Đường kính của bu lông
t
w
:
Chiều dày bụng dầm
γ
M2
:
Hệ số an toàn của bu lông lấy bằng 1,25

α, β được tính như trên.
Với
,,b ver Rd

F
:
2,
2
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5
b
e
p
k
dd

  



1,
1
0 0 ,
1
min ; ; ;1
3 3 4
b
ub
b
ub
e
f
p

d d f







Với
,,b hor Rd
F
:
1,
1
1
00
min 2,8 1,7;1,4 1,7;2,5
b
e
p
k
dd

  



2,
2
0 0 ,

1
min ; ; ;1
3 3 4
b
ub
b
ub
e
f
p
d d f







Với:
f
ub
: giới hạn bề của bu lông

f
u,b
: giới hạn bền của bụng dầm

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

183

KIỂM TRA 3
Bản mã trên dầm phụ

1. Khả năng chịu cắt
Điều kiện : V
Ed
≤ V
Rd,min
 
,min , , ,
min , ,
Rd Rd g Rd n Rd b
V V V V

Khả năng chịu cắt của tiết diện nguyên :
,
,
0
1,27
3
p p y p
Rd g
M
h t f

V



Ghi chú : Hệ số 1,27 kể đến khả năng giảm lực cắt do mômen xuất hiện trong mặt
phẳng bản mã gây kéo trong bu lông.
Khả năng chịu cắt của tiết diện giảm yếu :
,
,,
2
3
up
Rd n v net
M
f
VA



 
, 1 0v net p p
A t h n d

Khả năng chịu xé khối (block tearing) :
,,
,
2
0
0,5
3

u p nt y p nv
Rd b
M
M
f A f A
V




Trong đó :
Với 1 hàng bu lông theo phương đứng :
 
20
0,5
nt p
A t e d

Với 2 hàng bu lông theo phương dọc :
2 2 0
3
2
nt p
A t e p d

  



 

 
1 1 0
0,5
nv p p
A t h e n d   

Với γ
M0
= 1 ; γ
M2
= 1,1

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

184


2. Khả năng chịu uốn
Điều kiện : V
Ed
≤ V
Rd
Nếu
2,73
p
hz
thì
Rd
V 

Ngược lại thì :
,,
0
el p y p
Rd
M
Wf
V
z



Trong đó :
2
,
6
pp
el p
th
W 

3. Mất ổn định của bản mã dài ( kiểm tra đối với bản mã dài)
Điều kiện : V
Ed
≤ V
Rd
Nếu
0,15
p
t

z 
thì
, , , ,
10
min ;
0,6
el p LT y p el p y p
Rd
MM
W f W f
V
zz







Với γ
M0
= 1, γ
M1
= 1
Ngược lại thì :
,,
0
el p y p
Rd
M

Wf
V
z


trong đó :
2
,
6
pp
el p
th
W 

χ
LT
: hệ số giảm do mất ổn định xoắn ngang của bản mã, hệ số λ
LT
cho bởi:
1/2
2
2,8
86,4 1,5
pp
LT
p
zh
t








z : cánh tay đòn
z
p
: khoảng cách từ mặt gối tựa đến trọng tâm hàng bu lông đầu tiên theo phương dọc.



LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

185

Bảng 8.2. Bảng tra hệ số giảm do mất ổn định xoắn ngang

.

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

186

KIỂM TRA 4
Khả năng chịu lực của bụng dầm

1. Khả năng chịu cắt
Điều kiện : V
Ed
≤ V
Rd,min
 
,min , , ,
min , ,
Rd Rd g Rd n Rd b
V V V V

Khả năng chịu cắt của tiết diện nguyên :
,
,,
0
3
yb
Rd g v wb
M
f
VA



Trong đó :
 
,
22
v wb f w f w w
A A bt t r t h t

    
cho dầm không vác
 
,
2 / 2
v wb Tee f w f
A A bt t r t   
cho dầm vác phía trên
 
 
, 1, 1 1
1
v wb w b e
A t e n p h   
cho dầm vác 2 phía (trên và dưới)
η
Hệ số lấy bằng 1 EN 1993-1-5
A
Tee
Diện tích chữ T (cụ thể trong phần tính toán bên dưới)
d
nt

Chiều cao vác phía trên
d
nb

Chiều cao vác phía dưới
Khả năng chịu cắt của tiết diện giảm yếu :
,
, , ,
2
3
up
Rd n v wb net
M
f
VA



, , 1 0v net v wb w
A A nd t

Khả năng chịu xé khối (block tearing) :
,
,
,
2
0
0,5
3

y b nv
u b nt
Rd b
M
M
fA
fA
V




Trong đó :
Với 1 hàng bu lông theo phương đứng :
 
2, 0
0,5
nt w b
A t e d

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

187

Với 2 hàng bu lông theo phương dọc :
2, 2 0
3
2
nt w b
A t e p d


  



Với dầm có vác :
   
 
1, 1 1 1 0
1 0,5
nv w b
A t e n p n d    

Với dầm không vác :
   
 
1, 1 1 1 0
11
nv w b
A t e n p n d    

Với γ
M0
= 1 ; γ
M2
= 1,1


2. Khả năng chịu cắt uốn đồng thời của hàng bu lông thứ 2 nếu chiều dài vác
l

n
> (e
2,b
+ p
2
)
Điều kiện : V
Ed
(g
h
+ e
2,b
+ p
2
) ≤ M
c,Rd

M
c,Rd
là sức kháng mômen của dầm có vác tại khu vực liên kết khi chịu cắt
Với dầm vác một phía
Lực cắt nhỏ (V
Ed
≤ 0,5V
pl,N,Rd
) :
,,
,
0
y b el N

c Rd
M
fW
M



Lực cắt lớn (V
Ed
> 0,5V
pl,N,Rd
) :
2
,,
,
0 , ,
2
11
y b el N
Ed
c Rd
M pl N Rd
fW
V
M
V





  






 
, , , ,
min ;
pl N Rd Rd g Rd b
V V V

W
el,N
là mômen kháng uốn của tiết diện hình chữ T tại chỗ vác.
Với dầm vác hai phía
Lực cắt nhỏ (V
Ed
≤ 0,5V
pl,DN,Rd
) :
 
 
2
,
, 1 1 1
0
1
6

y b w
c Rd e
M
ft
M e n p h

   

Lực cắt lớn (V
Ed
> 0,5V
pl,DN,Rd
) :
 
 
2
2
,
, 1 1 1
0 , ,
2
1 1 1
6
y b w
Ed
c Rd e
M pl DN Rd
ft
V
M e n p h

V




     






 
, , , ,
min ;
pl DN Rd Rd g Rd b
V V V

h
e
là khoảng cách từ hàng bu lông dưới cùng đế mặt dưới dầm.
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

188



3. Khả năng chịu cắt uốn đồng thời của dầm không vác với bản mã dài.
Với bản mã ngắn
0,15

p
t
z 
thì không cần kiểm tra.
Với bản mã dài
0,15
p
t
z 
thì cần chắc rằng diện tích ABCD như trên hình vẽ có thể
chịu được mômen V
Ed
z
p
với 1 hàng bu lông và V
Ed
(z
p
+ p
2
) cho 2 hàng bu lông.
Với 1 hàng bu lông theo phương đứng (n
2
= 1)
V
Ed
z
p
≤ M
c,BC,Rd

+ F
pl,AB,Rd
(n
1
-1)p
1
Với 2 hàng bu lông theo phương đứng (n
2
= 2)
V
Ed
(z
p
+p
2
/2) ≤ M
c,BC,Rd
+ F
pl,AB,Rd
(n
1
-1)p
1

M
c,Rd
là sức kháng mômen của dầm có vác tại khu vực liên kết khi chịu cắt

Lực cắt nhỏ (V
BC,Ed

≤ 0,5V
pl,BC,Rd
) :
 
2
,
, 1 1
0
1
6
y b w
c Rd
M
ft
M n p

   


Lực cắt lớn (V
BC,Ed
> 0,5V
pl,BC,Rd
) :
 
 
2
2
,
, 1 1

0 ,min
2
1 1 1
4
y b w
Ed
c Rd
M Rd
ft
V
M n p
V




   






F
pl,AB,Rd
: Sức kháng cắt của đoạn bụng dầm AB
F
pl,BC,Rd
: Sức kháng cắt của đoạn bụng dầm BC
Trong đó :

Với 1 hàng bu lông theo phương đứng (n
2
= 1)
2, ,
,,
0
3
b w y b
pl AB Rd
M
e t f
F



 
1 1 ,
,,
0
1
3
w y b
pl BC Rd
M
n p t f
F




LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

189

Với 2 hàng bu lông theo phương đứng (n
2
= 2)
 
2, 2 ,
,,
0
3
b w y b
pl AB Rd
M
e p t f
F




 
1 1 ,
,,
0
1
3
w y b
pl BC Rd
M

n p t f
F




V
BC,Rd
là giá trị lực cắt trên bụng dầm đoạn BC
 
11
,
1
BC Ed Ed
b
np
VV
h



Với h
b
là chiều cao dầm

z khoảng cách từ mặt gối tựa đến trọng tâm nhóm bu lông.
γ
M2
= 1,1

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

190

KIỂM TRA 5
Khả năng chịu lực chỗ vác

1. Với 1 hàng hay 2 hàng bu lông khi x
N
≥ 2d
V
Ed
(g
h
+ l
n
) ≤ M
v,N,Rd

M
v,N,Rd
là sức kháng mômen của dầm tại khu vực bị vác có sự xuất hiện của lực cắt

Với dầm vác 1 phía
Lực cắt nhỏ (V
Ed
≤ 0,5V
pl,N,Rd
) :
,,
,,

0
y b el N
v N Rd
M
fW
M




Lực cắt lớn (V
Ed
> 0,5V
pl,N,Rd
) :
2
,,
,,
0 , ,
2
11
y b el N
Ed
v N Rd
M pl N Rd
fW
V
M
V





  






Với dầm vác 2 phía
Lực cắt nhỏ (V
Ed
≤ 0,5V
pl,DN,Rd
) :
 
 
2
,
, , 1, 1 1
0
1
6
y b w
v DN Rd b e
M
ft
M e n p h


   


Lực cắt lớn (V
Ed
> 0,5V
pl,DN,Rd
) :
 
 
2
2
,
, , 1, 1 1
0 , ,
2
1 1 1
4
y b w
Ed
v DN Rd b e
M pl N Rd
ft
V
M e n p h
V





     







2. Với 2 hàng bu lông khi x
N
< 2d
Max (V
Ed
(g
h
+l
n
); V
Ed
(g
h
+ e
2,b
+ p
2
)) ≤ M
v,N,Rd

M
v,N,Rd

= M
c,Rd

Trong đó :
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

191

W
el,N
:
Mômen kháng uốn của tiết diện chữ T tại khu vực bị vác
V
pl,N,Rd
:
Khả năng chịu cắt tại khu vực bị vác của dầm vác 1 phía
,,
0
3
v N y b
M
Af



 
,
2 / 2
v N tee f w f
A A bt t r t   

V
pl,DN,Rd
:
Khả năng chịu cắt tại khu vực bị vác của dầm vác 2 phía
,,
0
3
v DN y b
M
Af



 
 
, 1, 1 1
1
v DN w b e
A t e n p h   

h
e
:
Khoảng cách từ hàng bu lông dưới cùng đến mép tiết diện
A
Tee
:
Diện tích tiết diện chữ T

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

192

KIỂM TRA 6
Ổn định cục bộ khu vực bị vác

Với dầm vác 1 phía :
2
b
nt
h
d 
và :
nb
lh
với
54,3
b
w
h
t

( thép mác S275)
 
3
160000
/
b
n
bw

h
l
ht

với
54,3
b
w
h
t

( thép mác S275)
nb
lh
với
48
b
w
h
t

( thép mác S355)
 
3
110000
/
b
n
bw
h

l
ht

với
48
b
w
h
t

( thép mác S355)

Với dầm vác 2 phía
 
max ,
5
b
nt nb
h
dd 
và :
nb
lh
với
54,3
b
w
h
t


( thép mác S275)
 
3
160000
/
b
n
bw
h
l
ht

với
54,3
b
w
h
t

( thép mác S275)
nb
lh
với
48
b
w
h
t

( thép mác S355)

 
3
110000
/
b
n
bw
h
l
ht

với
48
b
w
h
t

( thép mác S355)

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

193

KIỂM TRA 7
Kiểm tra đường hàn

Đường hàn đối xứng đủ cường độ được khuyên dùng
Đường hàn cần tuân thủ những qui định sau :

a ≥ 0,46t
p
cho bản mã dùng mác thép S235
a ≥ 0,48t
p
cho bản mã dùng mác thép S275
a ≥ 0,55t
p
cho bản mã dùng mác thép S355
a ≥ 0,75t
p
cho bản mã dùng mác thép S460

Trong đó:
a : chiều dày đường hàn , chiều cao đường hàn
2sa

LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

194

KIỂM TRA 8
Kiểm tra cục bộ bản bụng dầm/cột

Trường hợp liên kết 1 bên
1. Khả năng chịu cắt cục bộ
Điều kiện : V
Ed
/2 ≤ V
Rd
,
,
0
3
yb
Rd v wb
M
f
VA



Trong đó :

,v wb p w
A h t

h
p

Chiều cao bản mã
t
w
Chiều dày bụng cột/dầm

2. Khả năng chịu cắt thủng
,
,2
ub
pw
y p M
f
tt
f







2
,
2

6
u b p p
pw
Ed M
f t h
tt
Vz







Trường hợp liên kết 2 bên
LIÊN KẾT KHỚP LOẠI SƯỜN ĐỨNG DẠNG BẢN

195


Điều kiện : V
Ed,tot
/2 ≤ V
Rd
,1 ,2
, ,min
,1 ,2
Ed Ed
Ed tot p
pp

VV
Vh
hh






,
,
0
3
yb
Rd v wb
M
f
VA



Trong đó :
, ,minv wb p w
A h t

h
p,min

Chiều cao bản mã =min(h
p,1

, h
p,2
)
t
w
Chiều dày bụng cột/dầm