SO SÁNH các TIÊU CHUẨN THIẾT kế kết cấu THÉP

SO SÁNH CÁC TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP
American Standard VS Eurocode 3 VS Vietnam Standard
ĐẶC
ĐIỂM
PP TÍNH

ĐỘ
VÕNG &
CHUYỂN
VỊ

TIÊU CHUẨN MỸ

TIÊU CHUẨN EUROCODE 3

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

-Áp dụng 2 phương pháp tính:
1.Ứng suất cho phép (ASD)
2.Hệ số tải trọng (LRFD)

-Tính toán kết cấu theo phương pháp
trạng thái giới hạn

-Áp dụng phương pháp trạng thái giới
hạn->Hệ số an toàn về tải trọng, hệ số an
toàn về vật liệu, hệ số an toàn về điều
kiện làm việc.

A.Độ võng của phương thẳng đứng:
1.Kèo:

-L/120 (DL+LR) –không có trần
-L/180 (DL+LR) – treo trần thạch cao ô
vuông, trần nhựa trần không phải thạch
cao,trần khác
-L/240 (DL+LR) – treo trần vữa thạch cao
2.Xà gồ mái: L/150
3.Dầm chính và dầm phụ:
-L/360 < 26mm (1inch) (DL) (AISI Design
guide)
-L/240 (DL+LF) (DL=0) (IBC2009)
4.Dầm cầu trục chạy trên đỉnh (TRC) Top
Running Crane: (AISI Design guide)
-L/600 (CR) – chế độ làm việc nhẹ và vừa
(Class A,B,C)
-L/800 (CR) – chế độ làm việc nặng
(Class D)
-L/1000 (CR) – chế độ làm việc rất nặng
và liên tục nặng (Class E,F)

Chuyển vị cho phép: được tính toán
là giá trị tối đa do tải trọng sử dụng
(hoạt tải) không kể đến hệ số vượt
tải, cho phép biến dạng lớn hơn theo
TCVN.
-Dầm đỡ trần: L/360
-Dầm phụ: L/200-chỉ lấy hoạt tải
tính toán, không lấy toàn bộ như
TCVN.

Dầm của sàn nhà và mái

-Dầm chính: L/400.
-Dầm của trần có trát vữa, chỉ tính võng
cho tải trọng tạm thời L/350
-Các dầm khác, ngoài trường hợp 1 và 2
L/250
-Tấm bản sàn L/150
Dầm của đường ray
-Dầm đỡ sàn công tác có đường ray nặng
35kg/m và lớn hơn L/600
-Như trên, khi đường ray nặng 25kg/m2
và nhỏ hơn L/400
Xà gồ
-Mái lợp ngói không đắp vữa, mái tấm
tôn nhỏ L/150
-Mái lợp ngói có đắp vữa, mái tôn múi và
các mái khác L/200
Dầm hoặc giàn đỡ cầu trục
-Cầu trục chế độ làm việc nhẹ, cầu trục
tay, palăng L/400


5.Dầm cầu trục treo (URC) UnderHung
Crane: (AISI Design guide) L/450 (CR)
6.Dầm cầu trục 1 thanh ray (MR): L/450
(CR)
với dầm console thì gấp đôi L (thay L=2L)
B.Chuyển vị ngang đầu cột:
1.Cột thép với chiều cao giọt nước<9m:
h/60 (WL)
2.Cột thép với chiều cao giọt nước>=9m:

h/100 (WL)
3.Cột bê tông-vách tường xây có gia cường
cột thép : h/100 (WL)
4.Cột thép với chiều cao vai cột: h/100
(CR or WL)-cầu trục điều khiển bằng dây
đeo
5.Cột thép với chiều cao vai cột:
h/240<=50mm (CR or WL)-cầu trục điều
khiển cabin
6.Xà gồ tường (giữa nhịp): L/120 (WL)
(AISC)
7.Cột gió đầu hồi (giữa nhịp): h/120 (WL)
(AISC)
8.Khung giằng (portal frame): h/60 (WL)

Cầu trục chế độ làm việc vừa L/500\
Cầu trục chế độ làm việc nặng và rất
nặng L/600
Sườn tường
Dầm đỡ tường xây L/300
Dầm đỡ tường nhẹ (tôn, fibrô xi măng),
dầm đỡ cửa kính L/200
Cột tường L/400
L là nhịp của cấu kiện, đối với dầm công
xôn thì L lấy 2 lần độ vương của dầm
Chuyển vị ngang ở mức mép mái của
nhà công nghiệp kiểu khung 1 tầng,
không cầu trục, gây bởi tải trọng gió tiêu
chuẩn
Khi tường bằng tấm tôn kim loại H/100

Khi tường là tấm vật liệu nhẹ khác H/150
Khi tường bằng gạch hoặc bê tông H/240
-Chuyển vị ngang của cột khung:
H/300 với nhà 1 tầng
H/500 với nhà nhiều tầng
 Chuyền vị cho phép của cột đỡ cầu trục
Chuyển vị theo phương ngang nhà của
cột nhà xưởng
H T /1250 -tính theo kết cấu phẳng

HT / 2000 -tính theo kết cấu không gian
Chuyển vị theo phương ngang nhà của
cột cầu tải ngoài trời HT / 2500
Chuyển vị theo phương dọc nhà của cột
trong và ngoài nhà HT / 4000
Chú thích


HT là độ cao từ mặt đáy chân cột đến mặt
đỉnh dầm cầu trục hay giàn cầu trục
Khi tính chuyển vị theo phương dọc nhà
của cột trong nhà hay ngoài trời, có thể
giả định là tải trọng theo phương dọc nhà
của cầu trục sẽ phân phối cho tất cả các
hệ giằng và hệ khung dọc giữa các cột
trong phạm vi khối nhiệt độ
Trong các nhà xưởng có cầu trục ngoạm
và cầu trục cào san vật liệu , trị số chuyển
vị cho phép của cột nhà tương ứng phải
giảm đi 10%

VẬN TỐC
GIÓ &
CHU KÌ
ĐO

AISC 360-05: 3 giây, chu kì 50 năm
AISC 360-10: 3 giây, chu kì 700 năm

HỆ SỐ AN ASD-ứng suất giới hạn không được vượt
quá ứng suất cho phép = ứng suất chảy*
TOÀN
(0,6 -> 0,67)
LRFD-tải trọng được nhân với hệ số 1,2>1,6; hệ số chịu lực được nhân với 0,75>0,9; ứng suất giới hạn chính là giới hạn
chảy.
- Khi chịu kéo giá trị ứng suất cho phép Ft =
0,6Fy (Fy: giới hạn chảy của thép).
- Khi chịu nén = Fy nhân với hệ số uốn dọc.
Kết cấu chịu uốn giá trị giới hạn ký hiệu là
Fb: có giá trị từ 0,6-0,67Fy

-BS 6399 sử dụng tốc độ gió trung
bình trong 1 giờ, với chu kỳ 50 năm
và CP3 sử dụng tốc độ gió đo trong
3 giây, chu kỳ 50 năm.
-Hệ số khí động của tải trọng gió
phải kể đến áp lực âm bên trong
công trình

-Tốc độ gió là đo trong 3 giây, chu kỳ 20
năm

-Hệ số gió ở Việt Nam tính theo áp lực
gió, không tính theo vận tốc

 Hệ số an toàn: (BS 6399)
-Tĩnh tải: 1.4
-Hoạt tải: 1.6
-Tải trọng gió: 1.4
 Hệ số an toàn của vật liệu: 1
do đã được điều chỉnh trong khi tính
toán cường độ vật liệu.

 Hệ số an toàn:
-Tĩnh tải: 1.1
-Hoạt tải: 1.3
-Tải trọng gió: 1.2
 Hệ số an toàn của vật liệu:1.05>1.1,tùy loại thép.


- Giá trị nội lực M,N,Q gây ra do tải trọng
tiêu chuẩn gây ra, không có hệ số vượt tải.
- Công thức xác định nội lực lại có tổ hợp
tải trọng.
GIÁ TRỊ
HOẠT TẢI
TỔ HỢP
TẢI
TRỌNG

Hoạt tải: 0.58kN/m2
Tổ hợp tải trọng:

1.ASD 360-05:
DL+LR
DL+WL
0.6DL+WL
0.6DL+0.7SE
DL+0.75(LR+WL)
2.ASD 360-10:
DL+LR
DL+0.6WL
0.6DL+0.6WL
0.6DL+0.7SE
DL+0.75(LR+0.6WL)
3.LRFD:
1.4DL
1.2DL+1.6LR+0.5LF
1.2DL+0.5LR+1.6LF
1.2DL+1.6LR+0.8WL
1.2DL+0.5(LR+LF)+1.6WL
1.2DL+0.5LF+1.0SE
0.9DL+1.0SE
0.9DL+1.6WL
Trong đó:

Hoạt tải: 0.6kN/m2-mái có độ dốc
trên 30
Tổ hợp tải trọng:
1.25DL+1.5LR+EHF
1.25DL+1.5SL+0.75WL+EHF
1.25DL+1.5WL+0.75SL+EHF

Hoạt tải: 0.3kN/m2

1.35DL+1.5WL+EHF

Tổ hợp tải trọng:
TT+HT
TT+0.9HT+0.9GX
TT+0.9HT-0.9GX
TT+0.9HT+0.9GY
TT+0.9HT-0.9GY

DL+AA+EHF
DL+AA+0.2WL+EHF
 Trong đó:
DL: Tĩnh tải
LR: Hoạt tải
WL: Tải gió
SL: Tải tuyết
AA: Tác động bất ngờ (vụ nổ, va
chạm xe cộ,…).

TT+0.8 HT+0.8(DDX+0.3DDY)
TT+DDX+0.3DDY
 Trong đó:
TT: Tĩnh tải
HT: Hoạt tải
GX: Tải gió theo phương X
GY: Tải gió theo phương Y
DDX: Tải động đất theo phương X
DDY: Tải động đất theo phương Y

DL: Tĩnh tải
LR: Hoạt tải
WL:Tải gió
SE:Tải động đất
ĐẶC
ĐIỂM
TIẾT
DIỆN
CƯỜNG
ĐỘ THÉP

CẤP
ĐỘNG
ĐẤT

Đặc điểm tiết diện
Seismically Compact
Non-Compact
Compact
Slender
A36 (248MPa)
A572, A913 (345MPa),A992 (345MPa),
A558
A852
AISC yêu cầu A992 tỉ số chảy dẻo/tới hạn
 0.85
Cấp động đất Mỹ 12 cấp

Đặc điểm tiết diện
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
S235
S355, S420, S460
Tỉ số chảy dẻo/tới hạn  0.91
 fu

  1.10 
 fy

Cấp động đất từ cấp I đến XII

CCT34, CCT38 (hay CCT38Mn), CCT42

 TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ:
1.TIÊU CHUẨN MỸ:
-Áp lực gió q z tại cao độ z tính theo công thức:
qz  0.0613K z K zt K dV 2
Trong đó
K d -hệ số gió theo phương

K z -hệ số áp lực theo dạng đón gió

K zt -hệ số địa hình
V -vận tốc gió cơ bản, là vận tốc gió trung bình trong 3 giây, đo tại độ cao 10m, ứng với dạng địa hình chuẩn C, chu kì lặp là 300 năm
với công trình cấp I, 700 năm với công trình cấp II và 1700 năm với công trình cấp III, IV

-Áp lực gió tính toán đối với hệ kết cấu chính chịu tải trọng gió (khung, hệ giằng)
p  qh  GC pf    GC pi  
Trong đó
p -áp lực gió tính toán
qh -áp lực vận tốc gió
GC pf -hệ số khí động mặt ngoài công trình
GC pi -hệ số khí động mặt trong công trình

2.TIÊU CHUẨN EUROCODE:
-Áp lực ở dộ cao z , q p  z 

1
q p  z    1  7  I v  z      vm2  z   ce  z   qb
2
Trong đó
ce  z  -hệ số kể đến độ thay đổi áp lực gió theo độ cao được xác định bằng cách tra đồ thị hoặc tính theo công thức
ce  z   cr2  z   1  7  I v  z   

1
qb -giá trị áp lực gió tiêu chuẩn được xác định theo công thức qb     vb2
2
vb -vận tốc gió cơ bản được xác định là vận tốc trung bình trong 10 phút, chu kì lặp 50 năm, giá trị lấy theo bảng 4.2-QCXD 2/2009BXD
cr  z  -hệ số thay đổi vận tốc gió theo độ cao và dạng địa hình
-Áp lực gió mặt bên ngoài công trình, we
we  q p  ze   c pe

Trong đó
q p  ze  -giá trị áp lực gió ở độ cao z e
c pe -hệ số áp lực gió cho các mặt bên ngoài

z e -chiều cao tham chiếu cho áp lực bên ngoài, phụ thuộc vào hình dạng và kích thước công trình
Áp lực gió lên mặt bên trong công trình wi


wi  q p  zi   c pi

Trong đó
q p  zi  -giá trị áp lực gió ở độ cao zi
c pi -hệ số áp lực gió mặt trong nhà

zi -chiều cao tham chiếu cho áp lực trong nhà, phụ thuộc vào hình dạng và kích thước công trình
Tải trọng gió Fw
Lực bên ngoài Fw,e  Cs Cd 



We  Aref



Wi  Aref

surfaces

Lực bên trong Fw,i  Cs Cd 

surfaces

Trong đó

Cs Cd -hệ số phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, CsCd  1

We -áp lực bên ngoài lên bề mặt kết cấu ở độ cao z e
Wi -áp lực bên trong lên bề mặt kết cấu ở độ cao z e
Aref -diện tích tham chiếu của kết cấu hoặc các bộ phận kết cấu

3.TIÊU CHUẨN VIÊT NAM :
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trọng gió
W  Wo kc
Trong đó
Wo -giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng
k -hệ số tính đến sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình
c -hệ số khí động
c  1.0 khi tính với áp lực dương
c  0.8 khi tính với áp lực âm
Hệ số tin cậy của tải trọng gió lấy 1.2
Thành phần động của tải trong gió
Wp  W  v


Trong đó
W -giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của tải trong gió ở độ cao z
 -hệ số áp lực động của tải trong gió ở độ cao z
v -hệ số tương quan không gian áp lực động của tải trọng gió

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT:
1.TIÊU CHUẨN VIỆT NAM VÀ EUROCODE:
ag
 1
g

Trong đó
agR -đỉnh gia tốc nền tham chiếu ở địa điêm xây dựng công trình
g -gia tốc trọng trường
 1 -hệ số tầm quan trọng
 1  1.25 -công trình I
 1  1.00 -công trình II
 1 =0.75 -công trình III
ag
g

 0.08 , động đất mạnh-> phải tính toán và cấu tạo kháng chấn

0.04 
ag
g

ag
g

<0.08 , động đất yếu-> chỉ áp dụng các giải pháp kháng chấn đã được giảm nhẹ

<0.04 , động đất rất yếu-> không cần thiết kế kháng chấn


Hệ số ứng xử q của kết cấu
Dạng kết cấu
a.Khung chịu mômen
b.Khung có hệ giằng đúng tâm
Hệ giằng chéo

Hệ giằng V
c.Khung có hệ giằng lệch tâm
d.Khung chịu mômen kết hợp hệ giằng đúng tâm
e.Khung chịu mômen kết hợp với tường chèn
Tường xây chèn hộc bê tông không liên kết mà chỉ tiếp giáp với khung
Tường chèn phân cách với khung chịu mômen (xem phần khung chịu mômen)
Chu kì dao động riêng cơ bản của công trình
T1  Ct H 3/4
Trong đó
Ct  0.085 -khung thép không gian chịu mômen

Ct  0.075 -khung thép không gian chịu mômen và khung thép có giằng lệch tâm

Ct  0.05 -các kết cấu khác
H-chiều cao của công trình (m) từ mặt móng hoặc đỉnh của phần cứng phía dưới
Phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi S d T  

Sd T 
g

Lực cắt đáy Fb  S d T1   W  
Trong đó
S d T1  -tung độ của phổ thiết kế tại chu kì T1

T1 -chu kì dao động cơ bản của nhà và công trình do chuyển động ngang theo hướng đang xét
W -tổng trọng của nhà và công trình ở trên móng hoặc ở trên đỉnh của phần cứng phía dưới
  0.85 -nếu T1  2TC với nhà và công trình có trên 2 tầng
  1 với các trường hợp khác

Phân loại cấp dẻo

4
4
2
4
4
4


2.TIÊU CHUẨN MỸ UBC-1997:
CI
Tổng lực cắt đáy V  v  W
RT
Trong đó
Cv -hệ số tra
I -hệ số tầm quan trọng
R -hệ số phụ thuộc loại kết cấu
T -chu kì cơ bản, T  Ct H 3/4
W -tổng trọng lượng kết cấu
 lực động đất tính toán theo TCXDVN 375:2006 thấp hơn so với lực động đất tính theo UBC:1997 (nếu quy đổi theo vùng)