http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
157
bcvà tcchiều rộng và chiều dày của bản biên kéo.
Đối với mặt cắt thép đồn g nhất (trong tài liệu này) công thức trên đơn giản là
h y s
V F A
(7.12)
với Fy là cường độ chảy (MPa) vàAs là diện tích toàn bộ mặt cắt thép (mm2).
Trong trường hợp thứ hai, trục trung ho à dẻo nằm trong mặt cắt thép v à lực nén
h
C V
là cường độ toàn phần của bản được cho bởi
0,85
h c s
V f b t
(7.13)
với
c
f
là cường độ chịu nén 28 ng ày của bê tông (MPa), b là chiều rộng hữu hiệu của bản
(mm) và tslà chiều dày của bản (mm).
Kỹxảo xác định trục trung ho à dẻo trong vùng chịu mô men dương được minh hoạ
trong ví dụ 5.2 và hình 5.13. Trong tính toán Vh, quá trình này có th ể được bỏ qua bằng
cách đơn giản chọn giá trị nhỏ hơn của Vh thu được từ công thức 7.11 và 7.12.
Mặt cắt liên hợp liên tục
Khi các vùng chịu mô men âm trong dầm li ên tục có cấu tạo liên hợp, lực cắt nằm ngang
danh định Vh được truyền giữa điểm không mô men v à điểm có mô men lớn nhất tại một
gối trung gian sẽ là
(7.14)
trong đó, Ar là diện tích toàn bộ của cốt thép dọc (mm 2) bên trên gối trung gian trong
phạm vi chiều rộng bản hữu hiệu v àFyr là cường độ chảy (MPa) của cốt thép dọc. H ình
5.14 biểu diễn các lực tác dụng tr ên một mặt cắt liên hợp ở vùng chịu mô men âm. Số
lượng neo chống cắt cần thiết cho v ùng này được cho bởi công thức 7.10.
VÍ DỤ 7.1
Thiết kế neo chống cắt cho một mặt cắt li ên hợp chịu mô men d ương của ví dụ 5.1 trong
hình 5.13. Giả thiết rằng biên độ lực cắt Vsr đối với tải trọng mỏi gần như không đổi và
bằng 230 kN ở vùng chịu mô men dương và số chu kỳ N của tải trọng mỏi bằng 372.10 6.
Sử dụng đinh neo đ ường kính 19 mm, chiều d ài 100 mm, Fu = 400 MPa cho đinh neo,
c
f
= 30 MPa cho bản bê tông và cấp 345 cho dầm thép.
Tổng quát
Chiều cao khoảng đệm (giữa đáy bản v à đỉnh dầm) là 25 mm, như vậy chiều dài neo nằm
trong bê tông bằng
mm100 25 75
. Chiều dài này lớn hơn chiều dài tối thiểu là 50
mm. Tỷ số giữa chiều dài và đường kính của đinh ne o là
100 5,26 4
19
h
d
,đảm bảo
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
158
Khoảng cách nhỏ nhất theo ph ương ngang từ tim đến tim đinh neo l à bốn lần đường kính
và khoảng cách nhỏ nhất tới mép l à 25 mm. Chiều rộng nhỏ nhất của bản bi ên trên cho ba
đinh 19 mm trong m ột hàng là
mm
,min 2(25) 19 2(4)(19) 221
f
b
nhỏ hơn so với bề rộng dầm thép đ ã cho là 300 mm. Do v ậy, sử dụng 3 đinh neo 19 mm
cho mỗi mặt cắt ngang.
Trạng thái giới hạn mỏi
Khoảng cách từ tim tới tim của các đinh neo theo chiều dọc dầm cần không lớn h ơn 600
mm và không nhỏ hơn 6 lần đường kính (6 19 = 114 mm).
Khoảng cách giữa các neo đ ược khống chế bởi c ường độ mỏi của đinh neo nh ư được
cho trong công thức 7.7
r
sr
nZ I
pV Q
trong đó Ivà Q là các thuộc tính đàn hồi của mặt cắt liên hợp ngắn hạn vàZr được xác
định từ công thức 7.3
2 2
19, 0
r
Z d d
với được cho trong công thức 7.4
238 29,5 log N
Với số chu kỳ N là 372.106 , có
MPa MPa238 29,5(8,57) 15 19
do vậy
N kN
2 2
19, 0 19(19) 6860 6,86
r
Z d
Các giá trị của I và Q đối với mặt cắt liên hợp ngắn hạn được lấy từ bảng 5.3 là
4
mm
9
31,6.10I
3
mm
6
(56631)(227,1 25 205 / 2) 20,1.10Q Ay
Với ba neo trên một mặt cắt ngang vàVsr = 230 kN, khoảng cách neo được tính bằng
mm
9
6
3(6,86)(31, 6)10 140
230(20,1)10
r
sr
nZ I
pV Q
Khoảng cách này nằm trong phạm vi giữa các giới hạ n 114 và 600 mm như đ ã biết. Nếu
giả thiết rằng khoảng cách từ chỗ có mô men lớn nhất tới điểm có mô men bằng không l à
12000 mm và Vsr hầu như không đổi thì tổng số đinh neo đường kính 19 mm trên khoảng
cách này là
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
159
neo
12000
3 257
140
n
Trạng thái giới hạn cường độ
Tổng số neo chống cắt cần thiết để thoả m ãn TTGH cường độ giữa điểm có mô men lớn
nhất và điểm có mô men bằng không đ ược xác định khi thay thế công thức 7.9 v ào công
thức 7.10
h h
s
r sc n
V V
nQ Q
trong đó
0,85
sc
,Qn được cho bởi công thức 7.8 v àVh được cho bởi công thức 7.12
hoặc 7.13. Từ công thức 7.8
0,5
n sc c c sc u
Q A f E A F
Đối với đinh neo đường kính 19 mm
2
mm
2
(19) 284
4
sc
A
và với
MPa30
c
f
,
3
kg/m2320
c
MPa
1,5 1,5
0,043 0,043(2320) 30 26320
c c c
E f
Từ đó
N kN0,5(284) 30(26320) 126180 126,2
n
Q
Giá trị này lớn hơn so với giới hạn trên của
N kN284(400) 113600 113,6
sc u
A F
Như vậy,
kN113,6
n
Q
Lực cắt nằm ngang danh định l à nhỏ hơn các giá trị được cho bởi công thức 7.12
hoặc 7.13. Từ công thức 7.12 với Aslấy từ bảng 5.2
N kN
6
345(29500) 10,18.10 10180
h y s
V F A
Từ công thức 7.13 với b = 2210 mm và ts = 205 mm lấy từ hình 5.13
N kN
6
0,85 0,85(30)(2210)(205) 11,55.10 11550
h c s
V f b t
Như vậy, Vh= 10 180 kN và số neo cần thiết trên khoảng cách từ mô men lớn nhất tới mô
men bằng không là
neo
10180 106
0,85(113,6)
h
s
sc n
V
nQ
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
160
Đáp số
Số neo chống cắt cần thiết đ ược quyết định bởi TTGH mỏi (nh ư thường xảy ra). Với các
giả thiết được đưa ra trong ví dụ này, các đinh neo đư ờng kính 19 mm ba chiếc mỗi h àng
(một mặt cắt ngang) đ ược bố trí với khoảng cách 140 mm trên suốt chiều dài đoạn dầm
chịu mô men dương.
http://www.ebook.edu.vn
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD
161
Chương 8 SƯỜN TĂNG CƯỜNG
Vách đứng của các mặt cắt thép cán định h ình có kích thước đảm bảo cho chúng có thể
đạt tới ứng suất chảy khi chịu uốn v à khi chịu cắt mà không bị mất ổn định. Điều n ày
không xảy ra với nhiều mặt cắt chữ I tổ hợp v à để ngăn ngừa mất ổn định, các vách đứng
của dầm phải được tăng cường. Cả sườn tăng cường ngang và sườn tăng cường dọc đều
có thể được sử dụng để nâng cao c ường độ của vách. Nói chung, các s ườn tăng cường
ngang làm tăng sức kháng cắt trong khi các s ườn tăng cường dọc làm tăng sức kháng mất
ổn định do uốn. Các y êu cầu về chọn kích thước của các sườn tăng cường này được trình
bày trong phần sau đây.
8.1 Sườn tăng cường ngang trung gian
Các sườn tăng cường ngang không ng ăn ngừa mất ổn định cắt của các khoang vách nh ưng
chúng tạo ra các biên của khoang vách mà trong đó mất ổn định xảy ra. Các s ườn tăng
cường này có vai trò như các neo cho nội lực trường kéo khiến cho sức kháng cắt sau mất
ổn định có thể phát triển (h ình 6.3). Việc thiết kế các sườn tăng cường ngang trung gian
bao gồm các xem xét về độ mảnh, độ cứng v à cường độ.
Độ mảnh
Khi chọn chiều dày và chiều rộng của một s ườn tăng cường ngang trung gian, độ mảnh
của cấu kiện nhô ra phải đ ược giới hạn để ngăn ngừa mất ổ n định cục bộ. Đối với các
sườn tăng cường chịu nén, công thức 4.15 có dạng
t
p ys
bE
k
t F
(8.1)
trong đó,
btchiều rộng của sườn tăng cường nhô ra,
tpchiều dày của sườn tăng cường nhô ra,
khệ số mất ổn định của tấm từ bảng 4.1, và
Fys cường độ chảy của sườn tăng cường.
Đối với các tấm được đỡ dọc theo một cạnh, bảng 4.1 cho k = 0,45 đối với các cấu
kiện nhô ra không phải l à một phần của thép cán định h ình.
Trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, các yêu cầu về độ mảnh cho sườn
tăng cường ngang trung gian đ ược cho bởi hai biểu thức sau đây, trong đó giới hạn đối
với bề rộng bt của sườn tăng cường mỗi bên vách
50 0,48
30 t p
ys
d E
b t F
(8.2)