Giám sát thi công và nghiệm thu kết cấu thép P1

Chia sẻ: Tieu Lac | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

135
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thép cacbon có thành phần chính là sắt và cacbon , với lượng cacbon dưới 17%

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giám sát thi công và nghiệm thu kết cấu thép P1

gi¸m s¸t thi c«ng vμ nghiÖm thu kÕt cÊu thÐp PGS Lª KiÒu tr×nh bµy t¹i líp Kü s− t− vÊn do ViÖn Nghiªn cøu vµ øng dông Tù ®éng ho¸ H¶i phßng tæ chøc ( th¸ng 12-2005 ) I. VËt liÖu thÐp lμm kÕt cÊu x©y dùng Trªn thÞ tr−êng ViÖt Nam hiÖn nay, cã nhiÒu lo¹i thÐp ®−îc s¶n xuÊt ë c¸c n−íc nh− ViÖt Nam, Nga, Nga, T©y ¢u, Mü, NhËt, Hµn quèc, Trung quèc. Do cã qu¸ nhiÒu chñng lo¹i, viÖc n¾m v÷ng c¸c tÝnh n¨ng cña thÐp theo nguån gèc lµ hÕt søc quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng x©y dùng. 1. ThÐp cña ViÖt Nam. ThÐp ViÖt nam lµ c¸c lo¹i thÐp do ViÖt Nam s¶n xuÊt hoÆc lµm theo Tiªu chuÈn cña ViÖt Nam . 1.1. ThÐp cacbon. ThÐp cacbon cã thµnh phÇn chÝnh lµ s¾t vµ cacbon, víi l−îng cacbon d−íi 1,7%. ThÐp cacbon dïng trong x©y dùng lµ thÐp cacbon thÊp víi l−îng cacbon d−íi 0,22%, ®ã lµ lo¹i thÐp mÒm, dÎo dÔ hµn. C¸ch gäi tªn cò quen thuéc lµ theo c¸ch ph©n lo¹i cña Liªn x«, chia thÐp cacbon lµm 7 cÊp tõ CT1 ®Õn CT 7, trong ®ã thÐp cacbon dïng cho kÕt cÊu thÐp CT3. Theo TCVN 1765-85 : c¸c thÐp cacbon thÊp cã c¸c m¸c CT34, CT38, CT42. Ch÷ CT lµ viÕt t¾t cña ch÷ стеель tiÕng Nga nghÜa lµ thÐp. ThÐp cacbon th«ng th−êng, hai sè sau lµ giíi h¹n bÒn tèi thiÓu khi kÐo, tÝnh b»ng kG/mm2. C¨n cø theo c«ng dông, thÐp ®−îc chia lµm 3 nhãm : nhãm A, thÐp thuéc nhãm nµy ph¶i ®¶m b¶o tÝnh chÊt c¬ häc ; nhãm B ph¶i ®¶m b¶o thµnh phÇn ho¸ häc ; nhãm C : tho¶ m·n c¶ thµnh phÇn ho¸ häc vµ tÝnh n¨ng c¬ häc. Ch÷ ®Çu tiªn lµ chØ tªn nhãm : A, B hoÆc C. Nh− vËy thÐp tèt nhÊt lµ thuéc nhãm C nh− CCT34, CCT38, CCT42. Quy ph¹m kÕt cÊu thÐp ®Òu yªu cÇu chØ dïng lo¹i thÐp nµy lµm kÕt cÊu chÞu lùc v× ngoµi viÖc ®¶m b¶o tÝnh n¨ng chÞu lùc cßn ®¶m b¶o tÝnh dÔ hµn vµ chÞu lùc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn phøc t¹p. Ch÷ cuèi cïng trong tªn thÐp lµ lµ ch÷ chØ sù khö «xy trong c«ng nghÖ rãt. Khi rãt thÐp tõ lß luyÖn vµo c¸c khu«n vµ ®Ó nguéi cho kÕt tinh l¹i th× cã c¸c c«ng nghÖ ®Ó l¾ng nguéi nh− sau - thÐp s«i : thÐp khi nguéi bèc ra nhiÒu bät khÝ «xy, cacbon oxy nªn tr«ng nh− s«i, ®−îc gäi lµ thÐp s«i. ThÐp s«i cã lÉn nhiÒu bät khÝ nªn cÊu tróc kÐm ®ång nhÊt, thÐp cã chÊt l−îng kh«ng tèt, dÔ bÞ ph¸ ho¹i gißn vµ l·o ho¸ ; - thÐp lÆng (hay lµ tÜnh), trong qu¸ tr×nh nguéi kh«ng cã bèc h¬i ra cuån cuén, do ®· ®−îc thªm nh÷ng chÊt khö oxy nh− silic, nh«m, m¨ngan. Nh÷ng chÊt nµy khö hÕt oxy cã h¹i vµ nh÷ng t¹p chÊt phi kim lo¹i kh¸c t¹o nªn xØ næi trªn mÆt. Lo¹i bá phÇn xØ ®i th× thÐp cßn l¹i trë nªn ®ång nhÊt, chÞu lùc ®éng tèt khã bÞ ph¸ ho¹i gißn. ThÐp lÆng ®¾t h¬n thÐp s«i, ®−îc dïng trong nh÷ng c«ng tr×nh quan träng hoÆc chÞu t¶i träng ®éng lùc ; http://www.ebook.edu.vn 9-1
- thÐp nöa lÆng lµ trung gian gi÷a thÐp lÆng vµ s«i, oxy kh«ng ®−îc khö hoµn toµn. VÒ chÊt l−îng thÐp còng nh− vÒ gi¸ thµnh th× thÐp nöa lÆng lµ trung gian gi÷a thÐp s«i vµ thÐp lÆng. ThÐp s«i cã thªm ch÷ s sau con sè chØ ®é bÒn ; thÐp nöa lÆng cã thªm ch÷ n ; kh«ng ghi th× lµ thÐp lÆng. §èi víi thÐp nöa lÆng cã hµm l−îng mangan n©ng cao th× ë sau ch÷ n cã thªm ch÷ Mn, vÝ dô BCT38nMn2 C¸c nhµ m¸y luyÖn thÐp ë ViÖt Nam s¶n xuÊt chñ yÕu c¸c m¸c thÐp nµy. Chóng t−¬ng ®−¬ng víi tªn thÐp Liªn x« quen thuéc lµ CT2 vµ CT3. D−íi ®©y trÝch tõ TCVN 1765-85 mét sè tÝnh n¨ng c¬ häc cña thÐp cacbon thÊp thuéc nhãm A vµ nhãm C B¶ng 9.1. Mét sè tÝnh n¨ng c¬ häc cña thÐp cacbon thÊp M¸c §é bÒn Giíi h¹n ch¶y tèi thiÓu §é d·n dµi , %, cho bÒ dµy thÐp kÐo (N/mm2) cho bÒ dµy, mm mm 2 N/mm ®Õn 20 trªn 20 trªn 40 ®Õn 20 trªn 20 trªn 40 ®Õn 40 ®Õn 100 ®Õn 40 ®Õn 100 CT34s 330- 420 220 210 200 32 32 30 CT34n, 340- 440 230 220 200 32 31 29 CT34 CT38s 370- 470 240 230 220 27 26 24 CT38n, 380- 490 250 240 230 26 25 23 CT38 CT38Mn 380-500 250 240 230 26 25 23 CT42s 410-520 260 250 240 25 24 22 CT42n, 420-540 270 260 250 24 23 21 CT42 CT51n, 510-640 290 280 270 20 19 17 CT51 CT52Mn 460-600 290 280 270 20 19 17 1.2 ThÐp cacbon dïng trong x©y dùng theo TCVN 5709-93 : XCT34, XCT38, XCT42. Lo¹i thÐp cacbon nµy tho¶ m·n yªu cÇu vÒ tÝnh n¨ng c¬ häc cña thÐp CCT t−¬ng øng, nh−ng yªu cÇu vÒ thµnh phÇn ho¸ häc th× kh«ng chÆt chÏ nh− thÐp nµy, mµ chØ cÇn tho¶ m·n yªu cÇu vÒ mét sè thµnh phÇn chÝnh, nh− sau : hµm l−îng cacbon C kh«ng lín qu¸ 0,22% ®Ó ë trong ph¹m vi thÐp c¸cbon thÊp ; ph«tpho P vµ l−u huúnh S lµ c¸c chÊt cã h¹i, lµm dÎo ®é dÎo vµ ®é dai cña thÐp, lµm thÐp trë nªn http://www.ebook.edu.vn 9-2
gißn ë nhiÖt ®é thÊp hoÆc nhiÖt ®é cao, nªn ph¶i h¹n chÕ d−íi 0,05%. Víi yªu cÇu ®¬n gi¶n h¬n, thÐp XCT dÔ s¶n xuÊt h¬n thÐp CCT vµ ®ñ chÊt l−îng ®Ó dïng lµm kÕt cÊu x©y dùng. Mäi s¶n phÈm thÐp c¸n nãng nh− thÐp thanh, thÐp h×nh, thÐp tÊm vµ c¸c kÕt cÊu thÐp hµn ®Òu ®−îc s¶n xuÊt tõ c¸c m¸c thÐp nµy. B¶ng 2 lµ mét sè tÝnh n¨ng c¬ häc cña thÐp cacbon thÊp dïng trong x©y dùng, theo TCVN 5709- 1993 B¶ng 9.2. Mét sè tÝnh n¨ng c¬ häc cña thÐp cacbon thÊp dïng trong x©y dùng M¸c §é bÒn Giíi h¹n ch¶y tèi thiÓu §é d·n dµi , %, cho bÒ dµy thÐp kÐo (N/mm2) cho bÒ dµy, mm mm 2 N/mm ®Õn 20 trªn 20 trªn 40 ®Õn 20 trªn 20 trªn 40 ®Õn 40 ®Õn 100 ®Õn 40 ®Õn 100 XCT34 340- 220 210 200 32 31 29 440 XCT38 380-500 240 230 220 26 25 23 XCT42 420-520 260 250 240 23 23 22 XCT52 520-620 360 360 350 22 22 21 1.3. ThÐp hîp kim thÊp : Lµ thÐp cã thªm l−îng hîp kim ®Ó t¨ng tÝnh n¨ng c¬ häc vµ ®é bÒn chèng gØ, l−îng hîp kim cã tØ lÖ kh«ng qu¸ 2,5%. thÐp hîp kim thÊp theo TCVN 3107-7909 cã c¸c m¸c : Mn2, 14Mn2,16MnSi, 09Mn2Si, 10Mn2Si1, 10CrSiNiCu. Hai con sè ®Çu tiªn chØ phÇn v¹n cña l−îng cacbon (vÝ dô 14 = 0,14%) ; ch÷ lµ chØ nguyªn tè hîp kim, cã d−íi 1% (Mn : m¨ng gan, Si : silic, Ni : niken, Cu : ®ång, v.v.), con sè ®øng sau lµ chØ l−îng % khi lín h¬n 1. Nh÷ng thÐp hîp kim thÊp nµy cã c−êng ®é cao h¬n thÐp cacbon thÊp tõ 40 ®Õn trªn 100%, nªn tiÕt kiÖm ®−îc l−îng thÐp sö dông. Dïng thÐp hîp kim thÊp lµ ph−¬ng h−íng ph¸t triÓn kÕt cÊu thÐp cña c¸c n−íc trªn thÕ giíi. Tuy nhiªn, thùc tÕ hiÖn nay n−íc ta ch−a s¶n xuÊt ®−îc thÐp hîp kim thÊp víi sè l−îng nhiÒu ®Ó cã thÓ dïng lµm kÕt cÊu x©y dùng. 1.4. ThÐp cacbon kÕt cÊu chÊt l−îng tèt : ®−îc luyÖn trong c¸c lß b»ng, lß quay thæi oxy vµ lß ®iÖn hå quang chñ yÕu dïng cho ngµnh c¬ khÝ, ®Ó gia c«ng s¶n phÈm b»ng ¸p lùc hoÆc b»ng dao c¾t. Mét sè s¶n phÈm thÐp c¸n nh− thÐp èng, thÐp tÊm dµy, thÐp tÊm réng ®−îc chÕ t¹o tõ lo¹i thÐp nµy, chñ yÕu lµ c¸c m¸c C15 vµ C20. Ch÷ C chØ thÐp cacbon kÕt cÊu chÊt l−îng tèt, con sè tiÕp theo chØ hµm l−îng trung b×nh cña cacbon tÝnh theo phÇn v¹n. Mét nhãm thÐp cã hµm l−îng mangan n©ng cao th× cã thªm ch÷ Mn trong tªn, vÝ dô C15Mn, C20Mn. ThÐp nµy cã ®é bÒn cao h¬n thÐp hµm l−îng mangan th−êng, nh−ng ®é dÎo vµ dai thÊp h¬n 2. ThÐp cña Liªn x« cò vµ cña Nga : cßn ®−îc dïng trong c¸c Tiªu chuÈn thiÕt kÕ cña ViÖt Nam, ®Æc biÖt TCVN 5575-91 vÒ thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp. http://www.ebook.edu.vn 9-3
2.1. ThÐp cacbon thÊp : dïng lµm kÕt cÊu gåm c¸c m¸c BCT3 KΠ, BCT3 ΠC, BCT3 CΠ, chøa hµm l−îng cacbon tõ 0,14 dÕn 0,22%. Ch÷ B cã nghÜa lµ thuéc nhãm thø ba, ph¶i tho¶ m·n c¶ yªu cÇu vÒ c¬ tÝnh lÉn thµnh phÇn hãa, t−¬ng tù nh− nhãm C cña ViÖt Nam ; theo quy ®Þnh th× chØ lo¹i thÐp nµy míi ®−îc dïng lµm kÕt cÊu. C¸c ch÷ tiÕp theo : CΠ - lÆng ; ΠC - nöa lÆng, KΠ - s«i. Cuèi cïng lµ con sè chØ h¹ng cña thÐp tõ 1 ®Õn 6, ®Ó sö dông trong nh÷ng tr−êng hîp riªng, vÝ dô chÞu nhiÖt thÊp, khi cÇn cã ®é dai va ch¹m. Th«ng dông trong x©y dùng lµ c¸c m¸c BCT3 KΠ2, thÐp s«i h¹ng 2 ; BCT3 ΠC6, thÐp nöa lÆng h¹ng 6 vµ thÐp lÆng h¹ng 5 BCT3 CΠ5. 2.2. ThÐp hîp kim thÊp : th«ng dông trong x©y dùng cã c¸c m¸c 14Γ2, 09Γ2C, 10Γ2C1, 15ΧCHΔ, 10XCHΔ, v.v. ý nghÜa gièng nh− thÐp hîp kim thÊp ViÖt Nam : hai con sè ®Çu tiªn chØ phÇn v¹n cña l−îng cacbon, ch÷ tiÕp theo lµ nguyªn tè hîp kim víi Γ - m¨nggan , X - cr«m, C - silic, Δ - ®ång,v.v., con sè ®øng sau nguyªn tè lµ tØ lÖ hîp kim khi lín h¬n 1%. VÝ dô thÐp m¸c 09Γ2C cã 0,09 % cacbon, tõ 1 ®Õn 2 % mangan vµ d−íi 1% silic. Dïng cho nhµ cöa lµ 3 lo¹i trªn, 2 m¸c sau dïng cho cÇu. 2.3. ThÐp cacbon kÕt cÊu chÊt l−îng tèt : ®−îc ¸p dông cho nh÷ng kÕt cÊu chÞu lùc nÆng, ®iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng nÒ. Mét sè s¶n phÈm c¸n nh− thÐp èng th−êng ®−îc lµm tõ lo¹i thÐp nµy. Trong x©y dùng dïng m¸c 18 (t−¬ng ®−¬ng C20 cña ViÖt Nam ) hay 18Γ, cã thªm Mn. Còng ghi thªm c«ng nghÖ ®Ó l¾ng trong tªn gäi, vÝ dô 18KΠ, 18ΓΠC. 3. ThÐp Trung Quèc : 3.1. ThÐp cacbon : Theo Tiªu chuÈn GB699-88, thÐp cacbon cã tíi 30 lo¹i, c¸c lo¹i sè 20, 25 ®−îc gäi lµ thÐp sè 3, lµ thÐp cacbon thÊp, t−¬ng ®−¬ng CT3 cña Nga. ThÐp ®−îc ph©n lµm 3 nhãm A, B, C (tiÕng Trung lµ nhãm Gi¸p, Êt vµ §Æc), ®¶m b¶o vÒ tÝnh n¨ng c¬ häc, vÒ thµnh phÇn ho¸ häc hoÆc ®¶m b¶o c¶ hai. Dïng ch÷ Y ®Ó chØ lß quay thæi oxy, ch÷ F ®Ó chØ thÐp s«i, ch÷ b chØ thÐp nöa lÆng vµ cßn thÐp lÆng th× kh«ng cã ch÷ g×. VÝ dô : thÐp sè 3 lÆng, lß b»ng, nhãm A th× kÝ hiÖu A3 ; thÐp sè 3 s«i, lß quay, nhãm B th× kÝ hiÖu BY3F. Tiªu chuÈn míi GB700-88 dïng giíi h¹n ch¶y ®Ó ®Ët tªn thÐp, thÐp sè 3 th× gäi lµ Q235, con sè lµ c−êng ®é ch¶y theo MPa. C¨n cø vµo chÊt l−îng ph©n thÐp lµm 4 cÊp A, B, C, D : A lµ kh«ng quy ®Þnh vÒ ®é dai va ch¹m ; B lµ khi c«ng va ch¹m lµ 27J ë 20oC ; C nh− vËy nh−ng ë 0oC ; D nh− vËy nh−ng ë −20oC. (B, C, D gièng nh− JR, JO, JC cña Tiªu chuÈn ch©u ¢u – xem bªn d−íi). VÝ dô Q235-A.F ; Q235-B.b ; Q235-D.Z (Z lµ thÐp lÆng, cã thÓ kh«ng cÇn viÕt). 3.2. ThÐp hîp kim thÊp : Dïng lµm kÕt cÊu x©y dùng cã 4 lo¹i 16Mn, 16Mnq, 15MnV, 15MnVq. Con sè lµ phÇn v¹n cña cacbon ; nguyªn tè hîp kim m¨ng gan hay vana®i ®−îc kÓ vµo tªn cã hµm l−îng nhá d−íi 1,5% ; ch÷ q lµ thÐp cã ®é dai xung kÝch tèt, dïng lµm cÇu. 3.3. ThÐp cacbon kÕt cÊu chÊt l−îng tèt : trong x©y dùng dïng c¸c m¸c 15 vµ 20, cã thµnh phÇn ho¸ häc vµ tÝnh n¨ng c¬ häc t−¬ng tù thÐp C15 vµ C20 theo TCVN http://www.ebook.edu.vn 9-4
4. ThÐp Hoa k× : ThÐp cña Hoa k× ®−îc s¶n xuÊt vµ ®Æt tªn theo tiªu chuÈn ASTM (American Society for Testing and Materials), ®−îc nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi ¸p dông. Cã 16 lo¹i ®−îc chän dïng trong x©y dùng bëi ViÖn AISC (American Institute of Steel Construction) vµ ASSHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) : 3.1. ThÐp cacbon thÊp : A36, th«ng dông nhÊt, giíi h¹n ch¶y kho¶ng (36 ksi = 2500 kG/cm2 , t−¬ng ®−¬ng nh− CT3. Dïng cho kÕt cÊu phæ th«ng, chñ yÕu cho nhµ, hµn hay bul«ng. Cßn cã A53, A501 c−êng ®é t−¬ng ®−¬ng A36, dïng lµm thÐp èng hµn hay kh«ng mèi nèi, 3.2. ThÐp cacbon c−êng ®é kh¸ cao : vÝ dô A529 , A570, dïng lµm thÐp h×nh uèn nguéi, cã c¸c cÊp c−êng ®é 40 ®Õn 65, lµ giíi h¹n ch¶y (theo ksi) 3.3. ThÐp hîp kim thÊp c−êng ®é cao : gåm nhiÒu lo¹i thÐp cã c¸c chÊt hîp kim , víi giíi h¹n ch¶y tõ 40 - 70 ksi. Lo¹i th«ng dông cã A441, A572 c¸c cÊp 42 ®Õn 65 ; lo¹i chèng gØ tèt cã A242, A606, A588, vÝ dô lo¹i sau cïng cã ®é chèng gØ cao h¬n thÐp A36 tíi 4 lÇn. Lo¹i chuyªn lµm thÐp tÊm, thÐp d¶i nh− A606 cã ®é chèng gØ cao, A607 cã hîp kim vana®i. 3.4. ThÐp dïng cho cÇu : mang sè hiÖu A709, cã thÓ lµ thÐp cacbon hoÆc hîp kim thÊp, nh−ng ®· ®−îc nhiÖt luyÖn. Cã ®ñ c¸c cÊp tõ 36 ®Õn 100. Dïng thay thÕ ®−îc cho c¸c lo¹i tõ A36 ®Õn A 588. Lo¹i chÞu ®ùng thêi tiÕt tèt mang kÝ hiÖu W nh− 50W, 100W. 3.5. ThÐp c−êng ®é rÊt cao (thÐp hîp kim, ®−îc nhiÖt luyÖn) : vÝ dô A852, A514, giíi h¹n ch¶y tíi 90-100ksi, giíi h¹n bÒn 100-130 ksi. B¶ng d−íi ®©y cho giíi h¹n ch¶y vµ giíi h¹n bÒn cña c¸c lo¹i thÐp th«ng dông trong x©y dùng theo ASTM B¶ng 3. Giíi h¹n ch¶y vµ giíi h¹n bÒn cña c¸c lo¹i thÐp th«ng dông trong x©y dùng theo ASTM Tªn thÐp theo Lo¹i thÐp Giíi h¹n ch¶y cùc Giíi h¹n bÒn kÐo ASTM tiÓu (N/mm2) (N/mm2) A36 thÐp cacbon 250 400-550 A53 cÊp B thÐp cacbon 240 415 A242 thÐp hîp kim thÊp 290 435 c−êng ®é cao 315 460 345 480 A441 ngõng s¶n xuÊt tõ 1989 ; thay thÕ bëi A572 A500 CÊp A thÐp cacbon, lo¹i 228 310 CÊp B thanh trßn 290 400 CÊp C 317 427 http://www.ebook.edu.vn 9-5
CÊp A thÐp cacbon, lo¹i 269 310 CÊp B thanh h×nh 317 400 CÊp C 345 427 A501 thÐp cacbon 250 400 A514 thÐp hîp kim, t«i 620 690- 895 vµ nhiÖt luyÖn 690 760- 895 A529 thÐp cacbon 290 414- 586 A570 cÊp 40 thÐp cacbon 275 380 cÊp 45 310 415 cÊp 50 345 450 A572 cÊp 42 thÐp hîp kim thÊp 190 415 cÊp 50 columbi hay 345 450 cÊp 60 vana®i, c−êng ®é 415 520 cao cÊp 65 450 550 A588 thÐp hîp kim thÊp 290 435 c−êng ®é cao 315 460 345 485 A606 thÐp hîp kim thÊp 310 450 c−êng ®é cao 345 480 A607 cÊp 45 thÐp hîp kim thÊp 310 410 cÊp 50 columbi hay 340 450 cÊp 55 vana®i, c−êng ®é 380 480 cao cÊp 60 410 520 cÊp 65 450 550 cÊp 70 480 590 A611 cÊp C thÐp cacbon 230 330 cÊp D 275 360 cÊp E 550 565 A618 cÊp I & II thÐp hîp kim thÊp 345 485 cÊp III c−êng ®é cao 345 450 A709 cÊp 36 thÐp cacbon ; thÐp 250 400- 550 cÊp 50 hîp kim thÊp 345 450 cÊp 50W c−êng ®é cao ; 345 485 thÐp hîp kim, t«i cÊp 100 vµ nhiÖt luyÖn 620 690- 895 &100W cÊp 100 690 760- 895 http://www.ebook.edu.vn 9-6
&100W 5. ThÐp ch©u ¢u . Nh÷ng n¨m gÇn ®©y, thÐp ch©u ¢u ®· dïng tiªu chuÈn chung EN thay thÕ dÇn cho Tiªu chuÈn tõng n−íc nh− NF cña Ph¸p, BS cña Anh. VÝ dô ë Ph¸p th× th«ng dông trong x©y dùng lµ 3 m¸c E24, E28 vµ E36, víi con sè lµ chØ giíi h¹n ch¶y b»ng kG/mm2. ThÐp E24, E28 lµ thÐp cacbon, dïng cho nhµ vµ c¸c c«ng tr×nh th«ng th−êng, E36 lµ thÐp hîp kim thÊp, dïng cho cÇu vµ c¸c c«ng tr×nh lín. Mçi m¸c l¹i cã 3 cÊp chÊt l−îng 2, 3, 4 ; cÊp 2 lµ thÐp s«i, 3 lµ nöa lÆng, 4 lµ lÆng. T¹i Anh th× m¸c thÐp quen thuéc nhÊt lµ thÐp cña BS 4360, gåm c¸c cÊp 40, 43, 50, 55 vµ chia thªm thµnh h¹ng A, B, C cã ®é dai va ch¹m cao h¬n. M¸c 40, 43 cã giíi h¹n ch¶y 24 ®Õn 27 kG/mm2, m¸c 50 vµ 55 cao h¬n nhiÒu. HiÖn nay, c¸c thÐp ®ã ®−îc thay b»ng Tiªu chuÈn ch©u ¢u EN nh− sau : 5.1. ThÐp kÕt cÊu : cã kÝ hiÖu chung lµ Snnn, víi nnn lµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña giíi h¹n ch¶y N/mm2 (tªn gäi dùa vµo c¬ tÝnh), víi 3 cÊp JR, JO, J2 t−¬ng ®−¬ng c¸c cÊp A, B, C cña Anh hay 2,3,4 cña Ph¸p, hay B, C, D cña Trung quèc. ThÐp kÕt cÊu ®−îc cho bëi tiªu chuÈn EN 10025 gåm c¸c m¸c : S235 thay cho E24 hoÆc BS 4360 cÊp 40 ; S275 thay cho E28 hoÆc BS 4360 cÊp 43 ; S355 thay cho E36 hoÆc BS 4360 cÊp 50. VÝ dô thÐp S355J0C cña EN 10025 lµ thÐp kÕt cÊu (ch÷ S) cã giíi h¹n ch¶y 355 N/mm2 (sè 355), ®é dai va ch¹m lµ 27 Joule ë nhiÖt ®é 0oC (ch÷ J0), vµ cã thÓ mang tuèt nguéi, t¹o h×nh nguéi (ch÷ C). ThÐp S355J2WP cña EN 10155 lµ thÐp kÕt cÊu (S), cã giíi h¹n ch¶y 355 N/mm2 (sè 355), ®é dai va ch¹m lµ 27 Joule ë nhiÖt ®é −20oC (ch÷ J2), cã ®é chèng gØ cao (W) dïng lµm cäc v¸n (P). 5.2. ThÐp cã tªn dùa vµo thµnh phÇn ho¸ : thÐp cacbon cã kÝ hiÖu chung lµ Cn.. ( n lµ l−îng cacbon nh©n 100 lÇn, vÝ dô C40), thÐp hîp kim thÊp vÝ dô 25CrMo4, sè ®Çu lµ phÇn v¹n cacbon, tøc lµ 0,25%, tiÕp theo tªn hîp kim vµ phÇn tr¨m cña nã, ë ®©y lµ hîp kim Cr vµ Mo trong ®ã l−îng Mo lµ 4% lÊy trßn. 6. ThÐp c¸c n−íc kh¸c. Cã thÓ gÆp trªn thÞ tr−êng nhiÒu lo¹i thÐp cña c¸c n−íc kh¸c nh− thÐp NhËt vµ thÐp Hµn quèc theo tiªu chuÈn NhËt JIS nh− : thÐp c¸n nãng dïng lµm kÕt cÊu SS330 t−¬ng ®−¬ng CT2, víi giíi h¹n ch¶y 21 kG/mm2 SS400 t−¬ng ®−¬ng CT3, víi giíi h¹n ch¶y 235 ®Õn 245 MPa SS490 lµ thÐp hîp kim thÊp, víi giíi h¹n ch¶y 290 MPa ThÐp dïng cho kÕt cÊu hµn: SM400, SM490, víi c¸c h¹ng A, B, C cã chung c−êng ®é víi thÐp SS nh−ng tÝnh n¨ng hµn cao h¬n. ThÐp cña Uc, theo Tiªu chuÈn AS nh− : 250 (giíi h¹n ch¶y 230MPa), 300 (giíi h¹n ch¶y 280 ®Õn 320 MPa), 350 (330 ®Õn 360 MPa), 400 (380 ®Õn 400MPa), v.v. http://www.ebook.edu.vn 9-7
II. C¸c ®Æc ®iÓm vÒ thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp cña c¸c n−íc 1. Theo Tiªu chuÈn ViÖt Nam : 1.1 Tiªu chuÈn thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp : Tiªu chuÈn hiÖn hµnh lµ TCVN 5575-91, dïng cho c¸c c«ng tr×nh nhµ cöa vµ c«ng tr×nh x©y dùng kh¸c, trõ cÇu vµ hÇm. Tiªu chuÈn nµy dÞch tõ Quy ph¹m Liªn x« SNiP II-23-81, nay cã nhiÒu ®iÓm kh«ng phï hîp, chñ yÕu lµ vÒ c¸c vËt liÖu thÐp. Bé X©y dùng cïng víi tr−êng §¹i häc X©y dùng ®ang so¹n th¶o mét tiªu chuÈn míi, dùa vµo nÒn t¶ng häc thuËt cña Tiªu chuÈn cò, nh−ng cã tham kh¶o thªm nhiÒu Tiªu chuÈn vµ Quy ph¹m c¸c n−íc kh¸c vµ t×nh h×nh thùc tÕ sö dông kÕt cÊu thÐp hiÖn nay cho phï hîp vµ dÔ ¸p dông h¬n. Tiªu chuÈn míi còng nh− c¸c Tiªu chuÈn cò kh«ng cßn mang tÝnh b¾t buéc nhÊt thiÕt ph¶i sö dông, mµ còng coi nh− mét trong 6 Tiªu chuÈn Quy ph¹m cña c¸c n−íc kh¸c ®−îc phÐp dïng khi thiÕt kÕ. 1.1. Tiªu chuÈn vÒ t¶i träng. QuyÕt ®Þnh viÖc tÝnh to¸n kÕt cÊu còng nh− ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n. Trong x©y dùng nhµ vµ c«ng tr×nh, ph¶i theo TCVN 2737-95, trong ®ã quy ®Þnh viÖc x¸c ®Þnh t¶i träng lªn c«ng tr×nh theo c¸c cã hÖ sè v−ît t¶i cña ph−¬ng ph¸p tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n. Trong x©y dùng cÇu th× dïng quy ph¹m riªng. 1.2 Quan ®iÓm vÒ thiÕt kÕ, tÝnh to¸n vµ cÊu t¹o. KÕt cÊu thÐp theo Tiªu chuÈn ViÖt Nam ®−îc thiÕt kÕ theo ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n, ph−¬ng ph¸p d· ®−îc dïng tõ nh÷ng n¨m 1955 ë Liªn x«, ¸p dông ë ViÖt Nam vµo ®Çu c¸c n¨m 60, vµ ®· qua nhiÒu lÇn thay ®æi. Theo ph−¬ng ph¸p nµy, ®· sö dông c¸c hÖ sè an toµn sau : hÖ sè an toµn vÒ vËt liÖu, hÖ sè an toµn vÒ ®iÒu kiÖn lµm viÖc, hÖ sè an toµn vÒ t¶i träng . XÐt kÕt cÊu ë tr¹ng th¸i giíi h¹n tøc lµ tr¹ng th¸i kh«ng cßn ®¸p øng ®−îc yªu cÇu sö dông b×nh th−êng n÷a. Do ®ã ph©n lµm hai nhãm tr¹ng th¸i giíi h¹n : vÒ kh¶ n¨ng chÞu lùc vµ vÒ ®iÒu kiÖn sö dông. XÐt vËt liÖu lµm viÖc ë giai ®o¹n ®µn håi vµ dÎo ®Ó tËn dông tèi ®a kh¶ n¨ng cña nã. Trong ph−¬ng h−íng chØ ®¹o thiÕt kÕ, viÖc tiÕt kiÖm thÐp ®−îc ®Æt lªn hµng ®Çu. Do ®ã c¸c c«ng thøc ®−îc nghiªn cøu tØ mØ vÒ lÝ thuyÕt nh»m ph¶n ¸nh ®óng sù lµm viÖc cña kÕt cÊu vµ vËt liÖu. TÝnh theo Tiªu chuÈn nµy lu«n lu«n tiÕt kiÖm vËt liÖu h¬n theo tiªu chuÈn c¸c n−íc kh¸c. Tuy nhiªn Tiªu chuÈn th−êng xÐt kÕt cÊu lµm viÖc trong s¬ ®å Ýt biÕn d¹ng, nªn coi träng ®é cøng cña kÕt cÊu, kh«ng chÊp nhËn sù biÕn d¹ng qu¸ lín. VÝ dô chuyÓn vÞ ngang cña cét tÇng nhµ kh«ng cho phÐp qu¸ 1/500 ®Õn 1/1000 chiÒu cao cét, trong khi theo BS lµ 1/300. H¹n chÕ ®é m¶nh cña c¸c bé phËn cña dÇm vµ cét ®Ó kh«ng cho mÊt æn ®Þnh nªn trong mét sè tr−êng hîp, kÕt cÊu trë nªn nÆng nÒ. Yªu cÇu vÒ cÊu t¹o chÆt chÏ h¬n so víi tiªu chuÈn c¸c n−íc kh¸c. Nh¾c l¹i mét sè ®iÒu cña viÖc tÝnh to¸n theo TCVN 5575-91: - C−êng ®é tÝnh to¸n cña thÐp : C−êng ®é kÐo - nÐn - uèn R b»ng c−êng ®é tiªu chuÈn Rc chia cho hÖ sè an toµn vÒ vËt liÖu γm. C−êng ®é tiªu chuÈn cña thÐp chÝnh b»ng giíi h¹n ch¶y. HÖ sè an toµn vÒ vËt liÖu γm lÊy b»ng 1,05 ®Õn 1,15 tuú lo¹i thÐp. http://www.ebook.edu.vn 9-8
- Trong tÝnh to¸n ph¶i kÓ ®Õn hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc ®Ó xÐt thªm c¸c yÕu tè cña qu¸ tr×nh sö dông nh− t¶i träng t¸c dông dµi h¹n hoÆc lÆp l¹i nhiÒu lÇn, cÊu kiÖn m¶nh qu¸, vv.. ®Ó nh©n vµo gi¸ trÞ R. - T¶i träng tÝnh to¸n lÊy theo TCVN 2737-95, b»ng t¶i träng tiªu chuÈn nh©n víi hÖ sè tin cËy vÒ t¶i träng n (cßn gäi lµ hÖ sè v−ît t¶i). Khi tÝnh to¸n víi nhiÒu t¶i träng t¸c dông ®ång thêi cßn kÓ ®Õn hÖ sè tæ hîp t¶i träng nc ®Ó gi¶m gi¸ trÞ t¶i träng ®i. - VÝ dô c«ng thøc tÝnh to¸n thanh chÞu kÐo : Tcnnc ≤ ARcγ /γm trong ®ã Tc lµ lùc kÐo g©y bëi t¶i träng tiªu chuÈn, A lµ diÖn tÝch thùc cña tiÕt diÖn. ViÕt gän l¹i d−íi d¹ng : T ≤ AR hay T/A ≤ R 2. Theo Tiªu chuÈn Hoa k× 2.1. Quy ®Þnh kÜ thuËt vÒ thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp AISC vµ AASHTO. VÒ thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp, Hoa k× cã hai quy ph¹m ®−îc chÊp nhËn réng r·i . §ã lµ Quy ®Þnh kÜ thuËt vÒ thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp cña ViÖn AISC American Institute of Steel Construction ¸p dông cho nhµ cöa vµ Quy ®Þnh kÜ thuËt cña AASHTO American Asociation of State Highway and Transportation Officials dïng cho cÇu trªn ®−êng «t«. C¶ hai Quy ®Þnh ®Òu cã ph−¬ng ph¸p tÝnh theo øng suÊt cho phÐp vµ tÝnh theo hÖ sè t¶i träng. Theo ph−¬ng ph¸p øng suÊt cho phÐp, øng suÊt giíi h¹n kh«ng ®−îc v−ît qu¸ (øng suÊt cho phÐp) b»ng øng suÊt ch¶y nh©n víi hÖ sè 0,6 ®Õn 0,67. Ph−¬ng ph¸p hÖ sè t¶i träng dïng t¶i träng tÝnh to¸n ®−îc t¨ng lªn víi hÖ sè 1,2 - 1,6 , hÖ sè chÞu lùc 0,75 - 0,9 cßn øng suÊt giíi h¹n th× chÝnh lµ giíi h¹n ch¶y. Cïng mét lo¹i thÐp th× nãi chung AASHTO quy ®Þnh øng suÊt cho phÐp nhá h¬n, cã nghÜa lµ an toµn h¬n. Giíi thiÖu vÒ Quy ®Þnh cña AISC. - Quy ®Þnh mang tªn Specification for Structural Steel Buildings, ®−îc ban hµnh lÇn cuèi n¨m 1989. Còng nh− mäi quy ph¹m kh¸c cña Hoa k×, Quy ®Þnh nµy kh«ng cã tÝnh chÊt ph¸p lÝ b¾t buéc mµ chØ mang tÝnh chÊt th«ng tin gióp cho ng−êi kÜ s− trong c«ng viÖc cña m×nh. Ng−êi sö dông chÞu hoµn toµn tr¸ch nhiÖm vÒ ®é an toµn cña c«ng tr×nh tÝnh to¸n theo Quy ®Þnh nµy. - Ph−¬ng ph¸p cña Quy ®Þnh lµ ph−¬ng ph¸p øng suÊt cho phÐp nªn tªn ®Çy ®ñ cña Quy ®Þnh lµ Specification for Structural Steel Buildings, Allowable Stress Design. øng suÊt cho phÐp kh«ng cã gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh mµ thay ®æi tuú theo tr¹ng th¸i lµm viÖc. øng suÊt cho phÐp khi chÞu kÐo lµ Ft b»ng 0,60Fy, Fy lµ giíi h¹n ch¶y cña thÐp. øng suÊt cho phÐp khi uèn lµ Fb b»ng 0,6 ®Õn 0,67 cña Fy, tuú theo lo¹i cÊu kiÖn lµ ®Æc ch¾c hay kh«ng ®Æc ch¾c. øng suÊt cho phÐp khi nÐn b»ng Fy nh©n víi hÖ sè uèn däc tuú thuéc ®é m¶nh cña cÊu kiÖn. VÊn ®Ò phøc t¹p nhÊt trong tÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp lµ x¸c ®Þnh ®óng øng suÊt cho phÐp. Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc øng http://www.ebook.edu.vn 9-9
suÊt cho phÐp th× chØ so s¸nh víi øng suÊt lµm viÖc tÝnh b»ng c¸c c«ng thøc th«ng th−êng cña SBVL. - VÝ dô c«ng thøc tÝnh to¸n thanh chÞu kÐo : f = T / Ag ≤ Ft , víi Ag lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn nguyªn cña cÊu kiÖn TÝnh to¸n thanh chÞu uèn : f = M / Sx ≤ Fb, víi Sx lµ m«®un chèng uèn cña tiÕt diÖn. TÝnh to¸n thanh chÞu nÐn : f = P / Ag ≤ Fa , víi Ag lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn nguyªn cña cÊu kiÖn. Fa ®−îc tÝnh to¸n theo c¸c c«ng thøc tuú thuéc ®é m¶nh cña thanh. Trong c¸c c«ng thøc trªn, c¸c néi lùc T, P vµ M g©y ra bëi t¶i träng theo tiªu chuÈn, kh«ng cã hÖ sè v−ît t¶i. - §iÓm rÊt ®Æc biÖt cña Quy ®Þnh AISC so víi TC thiÕt kÕ cña ta lµ ®· ph©n chia ra c¸c lo¹i cÊu kiÖn cã tiÕt diÖn ®Æc ch¾c, kh«ng ®Æc ch¾c vµ tiÕt diÖn m¶nh. Víi tiÕt diÖn ®Æc ch¾c th× ®−îc phÐp sö dông hÕt kh¶ n¨ng øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu. TiÕt diÖn kh«ng ®Æc ch¾c th× ph¶i gi¶m øng suÊt cho phÐp ®i, tiÕt diÖn m¶nh th× cßn ph¶i gi¶m øng suÊt cho phÐp n÷a. Quy ®Þnh AISC chÊp nhËn viÖc cong vªnh côc bé cña tiÕt diÖn, tøc lµ cho phÐp mét sè bé phËn cña tiÕt diÖn kh«ng lµm viÖc, bï l¹i sÏ gi¶m øng suÊt cho phÐp ®i ®Ó gi÷ nguyªn ®é an toµn. Do ®ã cã nhiÒu quy ®Þnh cÊu t¹o vÒ ®é m¶nh cña bông dÇm hay c¸nh dÇm, bông cét hay c¸nh cét kh¸c xa nhiÒu so víi Tiªu chuÈn cña ta. VÝ dô, tØ sè gi÷a bÒ cao vµ bÒ dµy b¶n bông cña dÇm theo TCVN th× tèi ®a lµ 100, qu¸ trÞ sè nµy th× ph¶i cã s−ên gia c−êng ; theo AISC th× tØ sè nµy cã thÓ tíi 320 mµ kh«ng cÇn s−ên. Nh÷ng quy ®Þnh nh− vËy rÊt cã lîi cho viÖc gi¶m träng l−îng thÐp khi thiÕt kÕ. Do ®ã khi kiÓm tra kÕt cÊu thÐp thiÕt kÕ theo AISC ph¶i rÊt chó ý ®iÒu nµy. 2.2. VÒ c¸c Tiªu chuÈn vÒ t¶i träng. Hoa k× cã nhiÒu Tiªu chuÈn t¶i träng do c¸c c¬ quan kh¸c nhau biªn so¹n. §¸ng kÓ nhÊt vµ th«ng dông nhÊt cã c¸c Tiªu chuÈn sau : UBC Uniform Building Code do Héi nghÞ Quèc tÕ c¸c quan chøc x©y dùng so¹n, lµ mét bé trong c¶ tËp hîp nhiÒu quy ph¹m kh¸c nhau vÒ x©y dùng, quy ho¹ch, an toµn, dïng nhiÒu trong c¸c bang miÒn T©y ; SSBC Southern Standard Building Code, bëi §¹i héi Quy ph¹m x©y dùng phÝa Nam dïng t¹i c¸c bang miÒn Nam ; BOCA National Building Code bëi Héi c¸c nhµ qu¶n trÞ Quy ph¹m x©y dùng quèc tÕ, dïng ë c¸c bang §«ng vµ B¾c. Ngoµi ra cßn cã Quy ph¹m cña Héi kÜ s− x©y dùng Hoa k× ASCE, ViÖn Tiªu chuÈn quèc gia Hoa k× ANSI. Kh«ng cã Quy ph¹m nµo b¾t buéc dïng trong c¶ n−íc, mµ do c¸c bang Ên ®Þnh b»ng ®iÒu luËt x©y dùng riªng cña bang. Giíi thiÖu vÒ quy ph¹m t¶i träng UBC : Ch−¬ng 16 cña bé UBC (míi nhÊt 1997) gåm 42 trang dµnh cho c¸c lo¹i t¶i träng. Cho ®Þnh nghÜa cña ho¹t t¶i lµ t¶i träng ®Æt lªn do viÖc sö dông c«ng tr×nh, kh«ng gåm t¶i träng giã nh− TCVN. C¸c tæ hîp t¶i träng chØ gåm cã (kh«ng kÓ ®éng ®Êt vµ tuyÕt) : http://www.ebook.edu.vn 9-10
- TÜnh t¶i + ho¹t t¶i sµn + ho¹t t¶i m¸i - TÜnh t¶i + ho¹t t¶i sµn + giã tøc lµ Ýt h¬n so víi TCVN (kÓ tÊt c¶ c¸c lo¹i t¶i träng : tÜnh + ho¹t sµn + ho¹t m¸i + giã). Ho¹t t¶i sµn lu«n gåm t¶i ph©n bè vµ tËp trung. VÝ dô ®èi víi nhµ lµm viÖc, t¶i ph©n bè lµ 50 pao / fut vu«ng = 244 daN/m2 ; t¶i tËp trung lµ 960 daN (lín h¬n so víi TCVN). Nhµ ë, líp häc lµ kho¶ng 200 daN/m2, còng lín h¬n TCVN. T¶i träng giã : c¸ch tÝnh kh¸c nhiÒu so víi TCVN ë c¸c hÖ sè khÝ ®éng, c¸c hÖ sè ®Þa h×nh, hÖ sè ®é cao, hÖ sè ®é quan träng cña c«ng tr×nh, ®Æc biÖt lµ kh«ng cã c¸ch tÝnh vÒ ®éng lùc. VÝ dô ®èi víi kÕt cÊu th¸p trô, chØ ®¬n gi¶n dïng hÖ sè khÝ ®éng lín tíi 3 – 4 lÇn so víi kÕt cÊu kh¸c. Quy ph¹m t¶i träng UBC t−¬ng thÝch víi c¸ch tÝnh to¸n kÕt cÊu theo c¸c tiªu chuÈn MÜ kh¸c nh− cña AISC, ACI. Kh«ng ®−îc tÝnh to¸n c¸c theo c¸c tiªu chuÈn kÕt cÊu cña MÜ mµ l¹i dïng Tiªu chuÈn t¶i träng cña ViÖt Nam. 2.3. C¸c Quy ph¹m kh¸c. Trong tõng lÜnh vùc riªng, cã c¸c Quy ph¹m tiªu chuÈn chuyªn ngµnh. VÒ kÕt cÊu thÐp, cã c¸c quy ph¹m th«ng dông ®−îc chÊp nhËn réng r·i nh− sau : - VÒ kÕt cÊu hµn, cã Quy ph¹m hµn (1996)cña AWS American Welding Society - VÒ thiÕt kÕ nhµ tiÒn chÕ, cã ChØ dÉn vÒ thiÕt kÕ nhµ thÐp (1996) cña MBMA Metal Building Manufacturers Association; - VÒ kÕt cÊu thÐp t¹o h×nh nguéi, cã s¸ch chØ dÉn (1989) cña AISI American Iron and Steel. NhËn xÐt chung vÒ c¸c Quy ph¹m tiªu chuÈn vÒ thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o kÕt cÊu thÐp cña MÜ cã nhiÒu ®iÓm kh¸c cña ViÖt Nam, cã chç kh¸c rÊt nhiÒu nh− trªn ®· nãi vÝ dô : vÒ t¶i träng giã lªn c«ng tr×nh, nãi chung lµ g©y néi lùc nhá h¬n ; vÒ tæ hîp t¶i träng tÝnh to¸n, gi¶m h¬n nhiÒu so víi Tiªu chuÈn ViÖt Nam ; vÒ thiÕt kÕ kÕt cÊu, nãi chung th× t−¬ng ®−¬ng hoÆc tèn vËt liÖu h¬n, nh−ng nhiÒu tr−êng hîp l¹i Ýt vËt liÖu h¬n h¼n. Khi thiÕt kÕ c«ng tr×nh, chØ nªn dïng mét hÖ thèng quy ph¹m chø kh«ng ®−îc dïng lÉn lén c¶ hai, sÏ ®−a ®Õn nh÷ng phi lÝ. 3. Quy ph¹m mét sè n−íc kh¸c 3.1. Quy ph¹m ch©u ¢u : Tõ 1993, ban hµnh Eurocode 3 ThiÕt kÕ KÕt cÊu thÐp dïng cho c¸c n−íc thuéc céng ®ång ch©u ¢u. Gåm 8 phÇn, phÇn 1 cho nhµ vµ c«ng tr×nh d©n dông, phÇn 2 cho cÇu, phÇn 3 ®Õn 8 cho c¸c c«ng tr×nh chuyªn dông nh− th¸p, cÇu trôc, c«ng tr×nh biÓn, v.v. PhÇn tÝnh to¸n cho nhµ dïng ph−¬ng ph¸p Tr¹ng th¸i cùc h¹n. Tuy nhiªn, vÉn song song tån t¹i c¸c quy ph¹m riªng cña tõng n−íc, quen thuéc cã : Ph¸p CM-66 tÝnh theo øng suÊt cho phÐp ; Anh : BS 5950 (1985) tÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n. Giíi thiÖu Quy ph¹m ch©u ¢u Eurocode 3 : http://www.ebook.edu.vn 9-11
- TÝnh theo tr¹ng th¸i giíi h¹n : cã tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ chÞu lùc vµ tr¹ng th¸i giíi h¹n vÒ sö dông (chñ yÕu nh»m h¹n chÕ biÕn d¹ng qu¸ lín). - Dïng rÊt nhiÒu hÖ sè an toµn ®Ó nh©n víi giíi h¹n ch¶y thµnh øng suÊt giíi h¹n kh«ng ®−îc v−ît qu¸. - Chia ra nhiÒu cÊp tiÕt diÖn kh¸c nhau vÒ ®é m¶nh tøc lµ tØ lÖ bÒ réng trªn bÒ dµy. CÊp 1, 2 dµy h¬n ®−îc tÝnh to¸n víi øng suÊt cao h¬n, cÊp 3 vµ 4 m¶nh h¬n cã thÓ mÊt æn ®Þnh côc bé nªn ph¶i h¹n chÕ øng suÊt tÝnh to¸n. Quan ®iÓm nµy gièng quan ®iÓm cña MÜ vµ kh¸c quan ®iÓm cña TCVN. - C¸c c«ng thøc tÝnh to¸n cÊu kiÖn vµ liªn kÕt hoµn toµn kh¸c víi c¸ch tÝnh quen thuéc cña ViÖt Nam. Thùc tÕ cho ®Õn nay, ch−a thÊy c«ng tr×nh thÐp nµo ë ViÖt Nam ®· ®−îc sö dông Eurocode ®Ó tÝnh to¸n. C¸c n−íc ASEAN ®Çu t− nhiÒu ë ViÖt Nam nh− Malaixia, Singapo ®Òu dïng Tiªu chuÈn BS cho nh÷ng c«ng tr×nh x©y dùng ë ViÖt Nam. Giíi thiÖu Tiªu chuÈn kÕt cÊu thÐp BS 5950 : Tiªu chuÈn BS 5950 Sö dông kÕt cÊu thÐp trong nhµ cã 3 phÇn, Ên b¶n míi nhÊt lµ 1990 vµ 1992. - Nguyªn t¾c tÝnh to¸n chung lµ theo tr¹ng th¸i giíi h¹n : vÒ chÞu lùc (®é bÒn, ®é æn ®Þnh, ®é chèng mái) vµ vÒ sö dông (vâng, rung, h− háng do mái, gØ). nhiÒu hÖ sè an toµn : vÒ vËt liÖu, vÒ t¶i träng, vÒ tÇm quan träng cña c«ng tr×nh. - Ph©n lµm 4 lo¹i tiÕt diÖn nh− Eurocode vµ AISC : tiÕt diÖn cã thÓ tÝnh to¸n theo dÎo, tiÕt diÖn ®Æc, tiÕt diÖn kh«ng ®Æc vµ tiÕt diÖn m¶nh ; c¸c tiÕt diÖn sau ph¶i tÝnh to¸n víi øng suÊt nhá h¬n c¸c tiÕt diÖn tr−íc. C−êng ®é tÝnh to¸n b»ng giíi h¹n ch¶y chia cho mét lo¹t hÖ sè an toµn xÐt sù biÕn ®éng cña vËt liÖu, cña dung sai vÒ tÝnh chÊt vÒ h×nh häc, nãi chung lµ lín h¬n so víi c¸ch tÝnh cña TCVN. VÝ dô cña thÐp BS 4360 cÊp 43, t−¬ng ®−¬ng CT3 th× c−êng ®é tÝnh to¸n py b»ng 2450 ®Õn 2750 daN/cm2. - C«ng thøc tÝnh to¸n kh«ng kh¸c mÊy víi c¸ch tÝnh cña ViÖt Nam nªn dÔ sö dông. VÝ dô tÝnh cÊu kiÖn chÞu uèn : M ≤ py. Z víi Z lµ m«®un chèng uèn cña tiÕt diÖn. Giíi thiÖu Tiªu chuÈn t¶i träng BS : Tiªu chuÈn t¶i träng cña Anh lµ BS 6399 : 1988 cã 3 phÇn, phÇn 1 lµ t¶i träng sµn, phÇn 2 lµ t¶i träng giã, phÇn 3 lµ t¶i träng lªn m¸i (tuyÕt). T¶i träng giã th−êng ®−îc gäi theo tªn cò lµ CP3 : Chapter V : Part 2 : 1972. - T¶i träng giã kh«ng cho b»ng ¸p lùc mµ cho b»ng tèc ®é, råi tÝnh ra ¸p lùc, xÐt mét lo¹t yÕu tè : ®Þa h×nh. lo¹i c«ng tr×nh, v.v. - HÖ sè khÝ ®éng ph¶i kÓ ®Õn ¸p lùc ©m bªn trong nhµ vµ ph¶i chän ¸p lùc ©m nµo bÊt lîi nhÊt. Cã rÊt nhiÒu b¶ng cho chi tiÕt c¸c gi¸ trÞ cña hÖ sè khÝ ®éng. - Kh«ng tÝnh to¸n vÒ ®éng lùc. TÝnh th¸p cao chØ dïng hÖ sè khÝ ®éng cã gi¸ trÞ lín 2-3 lÇn. http://www.ebook.edu.vn 9-12
Nãi chung tÝnh to¸n t¶i träng theo CP3 kh¸ ®¬n gi¶n. 3.2. Quy ph¹m Trung quèc : Tõ 1988, ban hµnh Quy ph¹m thiÕt kÕ kÕt cÊu thÐp GBJ 17-88, thùc tÕ lµ dùa vµo ph−¬ng ph¸p cña Quy ph¹m Liªn x« nh−ng cã ®−a vµo mét sè c«ng thøc míi dùa vµo quy ph¹m c¸c n−íc kh¸c nh− Anh. C¸c kÝ hiÖu th× lÊy theo ph−¬ng t©y. Quy ph¹m Trung quèc rÊt gÇn gòi vµ dÔ hiÓu ®èi víi kÜ s− ViÖt Nam. VÝ dô : - c−êng ®é tÝnh to¸n cña thÐp sè 3 lµ 2000 ®Õn 2150 daN/cm2 gÇn nh− CCT42. - C«ng thøc tÝnh to¸n vÒ æn ®Þnh cña cét : N / ϕA ≤ f vµ ϕ ®−îc tra b¶ng tuú thuéc ®é m¶nh λ. C¸ch lµm nµy cña Trung quèc lµ kÕ thõa c¸c Tiªu chuÈn Quy ph¹m cò ®· ®−îc x©y dùng hµng chôc n¨m, theo ph−¬ng ph¸p cña Tiªu chuÈn Quy ph¹m Liªn x«. 3.3. Quy ph¹m Uc : HiÖn hµnh lµ AS 4100-1990 - KÕt cÊu thÐp , tÝnh theo ph−¬ng ph¸p tr¹ng th¸i giíi h¹n, cã nhiÒu ®iÓm gièng BS nh−ng cã bæ sung nhiÒu. III- Nh÷ng ®Æc ®iÓm cña c¸c lo¹i KÕt cÊu thÐp míi ®ang ®−îc sö dông ë ViÖt Nam : HiÖn nay ë ViÖt Nam ®· cã hµng tr¨m c«ng tr×nh sö dông nhµ thÐp tiÒn chÕ cña c¸c n−íc (NhËt, Ph¸p, §µi loan, vµ chñ yÕu lµ MÜ) lµm theo c«ng nghÖ míi, vÒ ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o cã nhiÒu ®iÓm kh¸c víi kÕt cÊu thÐp truyÒn thèng ®· quen thuéc. Mét h×nh thøc kh¸c cña nhµ tiÒn chÕ lµ kÕt cÊu sö dông thanh thµnh máng t¹o h×nh nguéi, ®· ®−îc chÕ t¹o vµ ¸p dông nhiÒu. Ngoµi ra, c¸c kÜ s− ViÖt Nam ®· thiÕt kÕ vµ x©y dùng hµng chôc c«ng tr×nh sö dông mét lo¹i kÕt cÊu míi ch−a thÊy ë ViÖt Nam trong c¸c thËp kØ qua : kÕt cÊu dµn kh«ng gian. D−íi ®©y sÏ nªu ®Æc ®iÓm cña c¸c lo¹i kÕt cÊu míi ®ã. 1. Nhµ tiÒn chÕ Nhµ tiÒn chÕ lµ mét lo¹i c«ng nghÖ míi ®−îc ¸p dông réng r·i trªn thÕ giíi, ®Æc biÖt ë MÜ, t¹i ®ã c¸c nhµ thÐp ®−îc chÕ t¹o hoµn toµn trong x−ëng vµ ®−îc chuyªn chë ®Õn hiÖn tr−êng ®Ó dùng l¾p. So s¸nh víi nhµ thÐp truyÒn thèng, nhµ thÐp tiÒn chÕ cã nh÷ng kh¸c biÖt nh− sau : 1.1. VÒ vËt liÖu chÕ t¹o : thÐp lµm kÕt cÊu chÞu lùc ®Òu lµ thÐp c−êng ®é cao víi øng suÊt ch¶y 3400 daN/cm2 trë lªn nh− thÐp A572 ASTM, thÐp S 355 cña EN10025. KÕt cÊu sÏ cã träng l−îng nhÑ h¬n tíi 40%. Thay v× dïng c¸c thanh thÐp h×nh c¸n nãng, nhµ tiÒn chÕ sö dông réng r·i thÐp tÊm ®Ó dÔ tæ hîp thµnh c¸c cÊu kiÖn cã h×nh d¹ng linh ho¹t phï hîp víi ®iÒu kiÖn chÞu lùc. §èi víi c¸c cÊu kiÖn phô nh− xµ gå, dÇm t−êng th× dïng thÐp cuén vµ cuèn nguéi thµnh cÊu kiÖn thµnh máng. ThÐp cuèn nguéi cã gèc kim lo¹i lµ hîp kim thÊp, phñ mÆt b»ng m¹ hay s¬n s½n. http://www.ebook.edu.vn 9-13
1.2. VÒ kÕt cÊu chÞu lùc chÝnh : Ýt dïng kÕt cÊu dµn rçng v× cång kÒnh khã vËn chuyÓn, vµ chÕ t¹o nhiÒu c«ng. Th−êng dïng kÕt cÊu tæ hîp thÐp b¶n v× cã thÓ dïng c«ng nghÖ chÕ t¹o tù ®éng ë c¸c kh©u c¾t vµ hµn. Do lµ khung ®Æc nªn sö dông s¬ ®å kÕt cÊu thÝch hîp lµ cã liªn kÕt khíp ë ch©n. Cét vµ dÇm tæ hîp cã thÓ lµm tiÕt diÖn thay ®æi ®Ó phï hîp víi biÓu ®å m«men uèn, tiÕt kiÖm vËt liÖu. Do ®ã ®· t¹o nªn mét lo¹i cÊu kiÖn míi, phæ biÕn trong c¸c quy ph¹m tÝnh to¸n ¢u – MÜ , nh−ng hÇu nh− ch−a ®−îc ®Ò cËp ®Õn trong quy ph¹m tÝnh to¸n cña ViÖt Nam : cÊu kiÖn v¸t. Xem h×nh vÏ 1 d−íi ®©y so s¸nh khung cã tiÕt diÖn cét dÇm thay ®æi vµ khung kh«ng thay ®æi. H×nh 9.1. So s¸nh khung cã tiÕt diÖn cét dÇm thay ®æi vµ khung kh«ng thay ®æi Cét, dÇm ®−îc chÕ t¹o thµnh tõng cÊu kiÖn vËn chuyÓn, dµi kh«ng qu¸ 12 m. Mèi nèi c¸c cÊu kiÖn t¹i hiÖn tr−êng chØ b»ng bul«ng, hÇu nh− kh«ng dïng liªn kÕt hµn hiÖn tr−êng. KiÓu mèi nèi ®−îc ¸p dông réng r·i lµ mèi nèi mÆt bÝch, cã kh¶ n¨ng truyÒn m«men vµ lùc c¾t (h×nh 9.2). Mèi nèi nµy ®−îc b¾t b»ng bul«ng c−êng ®é cao ®−îc xiÕt tr−íc víi lùc c¨ng tèi ®a theo quy ®Þnh. HÖ gi»ng ®¶m b¶o ®é cøng cña nhµ theo ph−¬ng däc, gåm gi»ng ch÷ thËp ë m¸i ®Ó chÞu lùc giã lªn ®Çu håi vµ hÖ gi»ng ch÷ thËp ë cét ®Ó chÞu toµn bé lùc giã däc vµ lùc h·m däc cña cÇu trôc (h×nh 9.3). Sù kh¸c biÖt ®èi víi hÖ gi»ng cña nhµ thÐp truyÒn thèng lµ c¸c thanh gi»ng rÊt m¶nh, b»ng c¸p hay b»ng thÐp trßn. Tho¹t nh×n http://www.ebook.edu.vn 9-14
H×nh 9.2 DÇm khung vµ c¸c mèi nèi mÆt bÝch H×nh 9.3 Bè trÝ kÕt cÊu khung chÝnh vµ hÖ thèng gi»ng http://www.ebook.edu.vn 9-15
th× nghÜ r»ng chóng yÕu ít m¶nh dÎ, nh−ng qua tÝnh to¸n vÒ chÞu lùc däc nhµ vµ vÒ yªu cÇu ®é cøng ®Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh cho cét th× chóng hoµn toµn tho¶ m·n. 1.3. KÕt cÊu thø yÕu : ChØ c¸c lo¹i cÊu kiÖn : xµ gå, dÇm t−êng, thanh chèng mÐp m¸i, vµ c¶ cét t−êng håi. Nh÷ng cÊu kiÖn nµy gi÷ vai trß quan träng, kh«ng chØ lµ ®Ó ®ì m¸i, ®ì t−êng, mµ cßn tham gia chÞu lùc cïng kÕt cÊu chÝnh : chóng cã t¸c dông lµ hÖ gi»ng gi÷ æn ®Þnh cho khung chÝnh vµ t¹o nªn c¸c v¸ch cøng (diaphragm) trong mÆt ph¼ng m¸i vµ mÆt ph¼ng t−êng däc. HÖ m¸i vµ t−êng cña nhµ thÐp tiÒn chÕ lu«n lu«n lµ lo¹i kÕt cÊu nhÑ. Xµ gå (vµ dÇm t−êng) phÇn lín lµ cÊu kiÖn t¹o h×nh nguéi, tiÕt diÖn ch÷ C, ch÷ Z (h×nh 9.4). VËt liÖu lµm cÊu kiÖn t¹o h×nh nguéi lµ thÐp cuén c−êng ®é cao nh− A570 ASTM, øng suÊt ch¶y 3400 daN/cm2 trë lªn, kim lo¹i ®−îc m¹ hay s¬n s½n. Lo¹i cÊu kiÖn thµnh máng t¹o h×nh nguéi lµ lo¹i cÊu kiÖn ®Æc biÖt, sÏ ®−îc nãi kÜ ë phÇn d−íi. §Æt trªn dÇm m¸i, xµ gå th−êng ®−îc t¹o nªn dÇm liªn tôc, cã lîi vÒ m«men vµ ®é vâng h¬n dÇm ®¬n gi¶n. ViÖc t¹o dÇm liªn tôc víi tiÕt diÖn ch÷ C vµ Z kh¸ ®¬n gi¶n : tiÕt diÖn ch÷ Z th× ®Æt phñ chång lªn nhau, tiÕt diÖn ch÷ C th× quay l−ng vµo nhau, vµ b¾t bul«ng. Cµng t¨ng chiÒu dµi phñ chång th× cµng t¨ng ®é liªn tôc : chiÒu dµi ®o¹n phñ chång Ýt nhÊt lµ 60 cm, nhiÒu nhÊt tíi nöa nhÞp (xµ gå v−¬n xa khái dÇm m¸i 1/4 nhÞp), kh¶ n¨ng chÞu lùc cã thÓ t¨ng tíi 100% (H×nh 9.5) . M¸i lîp lµm b»ng tÊm kim lo¹i mét líp hoÆc ba líp (cã c¸ch nhiÖt), víi nhiÒu líp phñ b¶o vÖ vµ s¬n, tho¶ m·n ®Çy ®ñ yªu cÇu sö dông, tiÖn nghi, bÒn v÷ng (thêi h¹n ®¶m b¶o tõ 20 n¨m ®Õn 50 n¨m) (h×nh 9.6). 1.4. VÒ Quy ph¹m vµ Tiªu chuÈn tÝnh to¸n : do Nhµ n−íc cho phÐp sö dông Quy ph¹m Tiªu chuÈn tÝnh to¸n cña 7 n−íc tiªn tiÕn nªn c¸c c«ng tr×nh nhµ tiÒn chÕ ®Òu sö dông Quy ph¹m tiªu chuÈn n−íc ngoµi. V× ph−¬ng ph¸p vµ quan ®iÓm tÝnh to¸n cña c¸c Quy ph¹m lµ kh¸c nhau nªn kh«ng thÓ lÊy Tiªu chuÈn ViÖt Nam mµ tÝnh to¸n kiÓm tra l¹i, nh− ®· cã nh÷ng c¬ quan thÈm ®Þnh th−êng lµm. VÝ dô t¶i träng giã : c¸c c«ng tr×nh n−íc ngoµi thiÕt kÕ chØ sö dông sè liÖu vÒ tèc ®é giã cña ViÖt Nam cßn mäi c«ng thøc vµ hÖ sè th× theo n−íc ngoµi. DÉn ®Õn kÕt qu¶ lµ cã nh÷ng bé phËn c«ng tr×nh th× néi lùc t¨ng lªn, cã nh÷ng bé phËn kh¸c th× néi lùc gi¶m ®i so víi khi sö dông TCVN. VÒ kiÓm tra ®é bÒn cña kÕt cÊu th× thÊy nhiÒu chç lµ thõa an toµn nh−ng còng nhiÒu chç lµ kh«ng an toµn. VÝ dô xÐt tr−êng hîp ®¬n gi¶n mét nhµ x−ëng thÊp m¸i dèc tÝnh to¸n vÒ t¶i träng giã theo TCVN vµ theo MBMA (mét quy ph¹m cña héi c¸c nhµ chÕ t¹o nhµ thÐp Hoa k×), c¸c hÖ sè khÝ ®éng ®−îc ghi trªn h×nh vÏ : −0,4 −0,4 −1,0 −0,65 +0,8 −0,5 +0,25 − 0,55 TCVN 2737-95 MBMA-96 http://www.ebook.edu.vn 9-16
H×nh 9.4 Xµ gå tiÕt diÖn ch÷ Z, ch÷ C vµ thanh chèng mÐp m¸i H×nh 9..5 Mèi nèi chång xµ gå kiÓu liªn tôc http://www.ebook.edu.vn 9-17
H×nh 9.6. TÊm m¸i. C¸c líp : 1- Líp s¬n mÆt ; 2- Líp s¬n lãt ; 3- Líp chuÈn bÞ ; 4- Líp m¹ Zincalum ; 5- Líp thÐp c−êng ®é cao Râ rµng lµ m«men ch©n cét tÝnh theo TCVN th× lín h¬n so víi tÝnh theo MBMA trong khi m«men cña dÇm th× l¹i nhá h¬n. Tuy nhiªn c¶ hai tr−êng hîp kÕt cÊu ®Òu an toµn nh− kinh nghiÖm hµng v¹n c«ng tr×nh x©y dùng ®· chøng tá, v× thùc ra kÕt cÊu kh«ng lµm viÖc riªng lÎ theo tõng tiÕt diÖn mµ lµ sù lµm viÖc tæng thÓ, kh«ng ph¶i chØ trong mét khung mµ cßn trong c¶ hÖ thèng nhµ. 1.4. VÒ ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o vµ dùng l¾p : sö dông c«ng nghÖ chÕ t¹o míi ®¸p øng ®−îc yªu cÇu chÕ t¹o nhanh, linh ho¹t (dÔ thay ®æi theo vËt liÖu hiÖn cã trong kho), dùng l¾p nhanh vµ dÔ. Ba c¬ së cña c«ng nghÖ míi lµ : sö dông c¸c vËt liÖu míi nh− thÐp tÊm c−êng ®é cao, thÐp cuén ; c«ng nghÖ c¸n, hµn vµ c¾t tù ®éng ; hÖ thèng m¸y tÝnh ®Ó thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt khiÕn cã thÓ tËn dông vËt liÖu vµ triÓn khai thiÕt kÕ nhanh. C¸c cÊu kiÖn thµnh máng ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch cuèn nguéi trªn d©y chuyÒn nªn n¨ng suÊt rÊt cao. ViÖc dùng l¾p t¹i hiÖn tr−êng chØ dïng liªn kÕt bul«ng, vÝt, hÇu nh− kh«ng dïng hµn ë c«ng tr−êng. Bul«ng cã lo¹i th−êng vµ lo¹i c−êng ®é cao cã khèng chÕ lùc xiÕt, l¾p ®Æt b»ng clª chuyªn dông. Sö dông réng r·i vÝt tù khoan vµ sóng b¾n vÝt ®Ó liªn kÕt c¸c panen m¸i vµ t−êng. 1.5. VÒ gi¸ thµnh : Nãi chung lµ thÊp h¬n gi¸ thµnh cña nhµ thÐp thiÕt kÕ theo kiÓu truyÒn thèng 10 ®Õn 20%. §Æc biÖt, nhiÒu tr−êng hîp gi¸ chÕ t¹o cña c¸c c«ng ty trong n−íc cµng thÊp h¬n so víi c«ng ty n−íc ngoµi, nªn mang tÝnh c¹nh tranh cao. D−íi ®©y lµ mét sè h×nh ¶nh cña nhµ thÐp tiÒn chÕ. H×nh 9.7 : Tæng thÓ hÖ thèng nhµ x−ëng tiÒn chÕ H×nh 9.8 : Mét nhµ x−ëng tiÒn chÕ ®ang ®−îc dùng l¾p t¹i Hµ Néi http://www.ebook.edu.vn 9-18
http://www.ebook.edu.vn 9-19
http://www.ebook.edu.vn 9-20