Tính toán dầm thép chịu cắt theo TCXDVN 338 -2005 và theo quy phạm Hoa Kỳ AISC-200

Header Page 1 of 126.
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

Footer Page 1 of 126.


Header Page 2 of 126.
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-Học liệu, Đại học Đà Nẵng
− Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng

Footer Page 2 of 126.


Header Page 3 of 126.

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 AISC2005.
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.

Footer Page 3 of 126.


Header Page 4 of 126.

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.

Footer Page 4 of 126.


Header Page 5 of 126.

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 3382005, 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 hiệu 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

Footer Page 5 of 126.


Header Page 6 of 126.

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.

Footer Page 6 of 126.

Header Page 7 of 126.

5

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN DẦM THÉP CHỊU CẮT THEO TCXDVN 3382005 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:

τ=

VS
≤ fvγ c
Itw

(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 :

σ 2 + σ c2 − σσ c + 3τ 2 ≤ 1,15 f γ c

(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/mm2, 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; Mx = 0; My = 0) được kiểm

Footer Page 7 of 126.


Header Page 8 of 126.

6

tra bền theo công thức:

τ=

V
≤ f vγ c
tw hw

(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:

τ th = k

π 2E
t
( )2
2
12(1 − µ ) h

(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:
k = 5,34 +
k = 8,98 +

4

β2
4

β2

,

khi cạnh tựa tự do.

,

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 :
h
t

λb = ( )

R
E

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 λb ≤ λb  .
Phân biệt các trường hợp:
- Khi λb ≤ 3, 2 bản bụng luôn ổn định với mọi dạng ứng suất.
Không cần phải gia cố bằng sườn cho bản bụng.
- Khi λb > 3, 2 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

Footer Page 8 of 126.


Header Page 9 of 126.

7

d  R

sườn ngang, tính độ mảnh của ô theo λ0 =  
t E

với d là cạnh

nhỏ (a hoặc h tùy trường hợp).
+ Khi λb ≤ 3,5 ô bản bụng luôn ổn định với mọi dạng ứng suất.
+ Khi λb > 3,5 cần phải kiểm tra ổn định của ô bản dưới tác
dụng đồng thời của σ và τ theo công thức:
2

2

 σ   τ 

 +
 ≤1
 γσ th   γτ th 

(2.12)

Trong đó:
σth và τth là các ứng suất tới hạn khi chịu tác dụng riêng rẻ, được
tính bằng:

τ th = 10,3(1 +

0,76 Rc
) 2
2

β
σ th = C

R

(2.13)

λ0
(2.24)

2

λ0
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

 σ   τ 

 +
 ≤1
 γσ th   γτ th 

(2.18)

Các trị số σth và τth được tính theo các trường hợp tác dụng riêng

rẽ.
2.2. TÍNH TOÁN THEO TIÊU CHUẨN AISC.
2.2.1. Các phương 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.

Footer Page 9 of 126.


Header Page 10 of 126.

8

Tiết diện được phân thành các lớp: đặc chắc, không đặc chắc và
mảnh.
b. Xác định các giới hạn độ mảnh λp và λr.
Bảng 2.2 - Độ mảnh giới hạn λp, λr của dầm và cột
Tiết diện

b
t
h

Độ
mảnh

Cột nén đúng
tâm

Dầm

Cánh

λr = 0,56

E
Fy

b
t

E
E
λ p = 0,38
; λr = 1,0
Fy
Fy

λw =

h
tw

λ p = 3,76

E
E
E
; λr = 5,7
λr = 1, 49

Fy
Fy
Fy

λ =

b
t

λ p = 1,12

E
E
E
; λr = 1, 40
λr = 1, 40
Fy
Fy
Fy

λ =

h
t

λ p = 3,76

E
E
E

; λr = 5,7
λr = 1, 49
Fy
Fy
Fy

λf =

t w Bụng

tw
h

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 τy
tức là :
fy =

V
≤τ y
Aw

Với Aw = dtw

Khả năng chịu cắt thuần túy (hoặc độ bền chịu cắt) danh nghĩa :

Footer Page 10 of 126.

Header Page 11 of 126.

9
(2.24)

Vn = τ y Aw

Quy phạm lấy τy=0,6Fy khi đó công thức (2.24) trở thành :
Vn=0,6FyAw
Công thức này áp dụng khi h/tw của bụng khá nhỏ để không xảy
ra oằn. Cụ thể :
h
E
≤ 2,24
tw
Fy

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 :
Vn=0,6FyAwCv
Trong đó :
+ Theo LRFD, độ bền thiết kế là øVn và điều kiện bền :
Vu ≤ ΩvVn

Với Vn=0,9

+ Theo ASD, độ bền thiết kế là Vn /Ωv và điều kiện bền :

Va ≤

Vn
Ωv

Với Ωv =1,67

Hệ số Cv xác định như sau :
+ Khi

kE
h
h
E
≤ 1,10 v (tức là Khi
≤ 2,46
đối với dầm
tw
Fy
tw
Fy

không sườn kv=5,0) => Cv=1,0
+ Khi 1,10

1,10 kv E / Fy
kv E h
kE
< ≤ 1,37 v => cv =
Fy

tw
Fy
h / tw

Footer Page 11 of 126.


Header Page 12 of 126.

10

kv E h
1,51Ekv
<
=> cv =
2
Fy
tw
( h / tw ) Fy

+ Khi 1,37

Theo qui phạm AISC/LRFD qui định sử dụng:
kv = 5 +

5

(a / h)

(2..25)

2

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:

τ cr =

kvπ 2 E
h
12(1 − µ )  
t

(2.26)

2

2

Ổn định bền cắt tiêu chuẩn – theo LRFD.
Vn = 0,6FyAw

Khi:

Vn = 0,6 Fy Aw187

Vn =

264000kv

(h / t )

2

k
h
= 187 v
t
Fy

kv / Fy
h/t

Aw Khi

Khi 187

kv h
k
< ≤ 234 v
Fy t
Fy

k
h
> 234 v
t
Fy

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 :
 Vn
V 
= n  ≥V

 γ / φ FS 

γ / φ là yếu tố lực chia cho yếu tố bền.
FS =1,67 là yếu tố an toàn trong dầm.

Footer Page 12 of 126.

(2.35)


Header Page 13 of 126.

11

Vn là lực cắt tiêu chuẩn, Fy là cường độ ứng suất cắt cho phép.
Fv =

Cvτ y Aw
( FS ) Aw

Cvτ y
=

(2.36)

FS

Sử dụng τ y = Fy 3 = 0.6 Fy FS = 1.67 và thừa nhận cho
Giá trị Cv lấy như sau:
Cv =

Cv =

45.000kv
Fy ( h / t )
190
h/t

Fv = 0.4 Fy khi

Fv =

kv
Fy

2

với Cv ≤ 0.8

(2.37)

với Cv > 0.8

(2.38)

h 380
≤
t
Fy

Fy Cv
2.89

≤ 0.4 Fy khi

h 380
>
t
Fy

(2.39)

Khi không sử dụng sườn cứng, tỉ số a/h lớn lấy gần đúng kv=5.34
và Fv=0.4Fy ta có:
Cv =

190 5.34
439
=
h
h / t Fy
Fy

t

(2.40)

Như vậy:
Fv =

Và

439
= 0.4 Fy
2.89 h F
y
t
Fy

(2.41)

h 380
=
= 63 (Fy = 36ksi) là giới hạn để bản bụng dầm
t
Fy

Footer Page 13 of 126.


Header Page 14 of 126.

12

(không có sườn) không mất ổn định do cắt. (Theo đơn vị SI, Fy là
Mpa:

h 1000
=
= 63 với Fy=248Mpa)
t
Fy

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 Vn bằng tổng lực ổn định cắt Vcr và
cường độ sau khi mất ổn định Vtf do tác dụng của trường chịu kéo.
(2.42)
Vn = Vcr + Vtf
Cường độ ổn định cắt:
Vcr = CvτyAw
(2.43)
Cường độ cắt Vtf :
ht
a
Vtf = σ t
1+  

2
b

2

(2.44)

Ở đây σ t 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 τcr và ứng suất pháp σt tìm được:
σt = (1 – Cv)Fy
Thay thế σt và sử dụng Cv = τcr / τy = τcr / ( Fy / 3 ) ta có:
C
1 − Cv
Vn = Fy ht  v +
 3 2 1 + ( a / h) 2

Footer Page 14 of 126.





(2.45)


Header Page 15 of 126.

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 :

1 − Cv
Vn = 0,6 Fy Aw Cv +

1,15 1 + (a / h)2

 Fy
,
= 0,6 Fy (2.46)
 3

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 FySx , V’n là lực
cắt sử dụng nhân với hệ số an toàn FS, và cường độ cắt tiêu chuẩn Vn
là τcrAw ta có:
 V ( FS ) 
M ( FS )
+ 0.625 
 ≤ 1.375
Fy S x
 τ cr Aw 

(2.60)

Thay thế fb bằng M/Sx , ứng suất cho phép lớn nhất khi uốn trong

dầm 0.60Fy/FS, ứng suất cắt sử dụng fv bằng V/Aw , và ứng suất cắt
cho phép Fv là τcr /FS, biểu thức 2.72 trở thành :
 f 
fb
+ 0.625  v  ≤ 1.375
0.6 Fy
 Fv 

Rút ra:

f b ≤ (0.825 − 0.375
1,0

fv
) Fy ≤ 0.60 Fy (2.61)
Fv
AISD/ASD
fb
f
=1.375-0.625 v
0.60Fy
Fv

0,75
fb
0.60Fy

0

0,60

fv
Fv

1,0

Hình 2.15. Quan hệ ứng suất cắt và kéo theo AISC/ASD

Footer Page 15 of 126.


Header Page 16 of 126.

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 AISC2005.

Footer Page 16 of 126.


Header Page 17 of 126.

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 (Fy= 36ksi=
24,8kN/cm2) tương đương với thép CT3 của Việt Nam.
15

380

15

1170
1200

tw

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.

Footer Page 17 of 126.


Header Page 18 of 126.

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.

Footer Page 18 of 126.


Header Page 19 of 126.

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 3382005 và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.
Vẽ được đồ thị so sánh sự biến thiên khả năng chịu cắt của tiết
diện khảo sát khi khoản cách sườn gia cường thay đổi theo TCXDVN
339-2005 và theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005.

Footer Page 19 of 126.


Header Page 20 of 126.

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.

Footer Page 20 of 126.


Header Page 21 of 126.

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 Fy= 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 mấy 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

Footer Page 21 of 126.


Header Page 22 of 126.

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 Vgh chỉ phụ thuộc vào đặc trưng hình học tiết diện; khi tính theo
điều kiện ổn định τth theo tiêu chuẩn TCXDVN 338-2005 thì kv=5,34
với mọi trường hợp, còn theo Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 thì Cv
và kv thay đổi tùy thuộc vào tiết diện được phân cấp như thế nào nên
khi tính toán theo điều kiện bền Vn phụ thuộc vào hệ số Cv hay điều

kiện ổn định τcr phụ thuộc vào kv.
Khi dầm có sườn gia cường, ta tính toán khả năng chịu cắt với
điều kiện ổn định τth 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.

Footer Page 22 of 126.


Header Page 23 of 126.

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 3382005 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
cứng 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

Footer Page 23 of 126.


Header Page 24 of 126.

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 AISC2005 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 AISC2005.
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 AISC2005 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 hội 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

Footer Page 24 of 126.


Header Page 25 of 126.

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.

Footer Page 25 of 126.