BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN
NGUYỄN HOÀI SƠN
TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ DẦM THÉP
TIẾT DIỆN CHỮ I THEO
TCVN 5575:2012 VÀ TIÊU CHUẨN AISC 360-10
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số: 8.58.02.01
Người hướng dẫn khoa học: TS. Đỗ Đại Thắng
Long An – 2019
i
LỜI CAM ĐOAN
Ngoài những kết quả tham khảo từ những nghiên cứu khác như đã được ghi
trong luận văn, tôi xin cam kết rằng luận văn này là do chính bản thân thực hiện và
chỉ được nộp tại Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An.
Tôi xin cam đoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
hoàn toàn trung thực và chưa từng được sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công
trình nghiên cứu nào khác.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm ơn và các thông tin
trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.
Long An, ngày tháng năm 2019
Học viên thực hiện
Nguyễn Hoài Sơn
ii
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời gian học tập và nghiên cứu các tài liệu, đồng thời qua việc giảng
dạy, truyền đạt các kiến thức từ các thầy cô, cùng với sự cố gắng, nỗ lực của bản
thân, tôi đã được giao nhận đề tài “Tính toán ổn định tổng thể dầm thép tiết diện
chữ I theo TCVN 5575:2012 và tiêu chuẩn AISC 360-10”
Đề tài được tiến hành nghiên cứu về lý thuyết ổn định tổng thể của dầm thép
tiết diện chữ I theo tiêu chuẩn Việt nam và tiêu chuẩn Mỹ, đồng thời đưa ra một số
ví dụ để so sánh giữa hai tiêu chuẩn. Tuy nhiên vì thời gian có hạn nên trong luận
văn này chỉ đề cập đến loại dầm tiết diện chữ I (đối xứng) chịu uốn tổng thể.
Với tất cả sự kính trọng và biết ơn sâu sắc với Ban giám hiệu Trường Đại
học Kinh tế Công nghiệp Long An cùng với tập thể giảng viên giàu kinh nghiệm
trong lĩnh vực ngành kỹ thuật xây dựng nói riêng và các ngành khác nói chung, đã
tạo điều kiện cho học viên trong quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn
cao học này.
Do thời gian cùng với sự hiểu biết của bản thân vẫn còn hạn chế và đề tài
nghiên cứu về so sánh tiêu chuẩn, nên vấn đề đưa ra trong Luận văn không khỏi có
việc thiếu sót. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS.Đỗ Đại Thắng cùng
tập thể các thầy cô, đồng nghiệp đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến
thức, kinh nghiệm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành nội dung luận
văn. Tôi rất mong nhận được sự hướng dẫn, góp ý từ các thầy cô và những người
quan tâm đến lĩnh vực này để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn nữa. Đó cũng
chính là sự giúp đỡ quý báo nhất để tôi hoàn thiện hơn trong quá trình học tập,
nghiên cứu và công tác sau này.
Long An, ngày tháng năm 2019
Học viên thực hiện
Nguyễn Hoài Sơn
iii
NỘI DUNG TÓM TẮT
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ DẦM THÉP TIẾT DIỆN
CHỮ I THEO TCVN 5575 - 2012 VÀ TIÊU CHUẨN AISC 360-10
Kết cấu thép là kết cấu thanh mảnh, bề dày của chúng nhỏ so với bề rộng. Dẫn
đến kết cấu thép dễ bị mất ổn định. Mất ổn định trong kết cấu thép là nguyên nhân
phá hoại chính. Theo tiêu chuẩn TCVN 5575 - 2012 quy định về thiết kế kết cấu
thép thì phần quy định liên quan đến mất ổn định chiếm chủ yếu. Hiện nay quá trình
toàn cầu hóa phát triển nhanh chóng, nhu cầu sử dụng kết cấu thép trong ngành xây
dựng phát triển mạnh mẽ, dẫn đến việc nghiên cứu tìm hiểu về tiêu chuẩn nước
ngoài như AISC (Mỹ), BS5950 (Anh), Eurocode (Châu Âu)… là rất cần thiết.
Trong đó, tiêu chuẩn Mỹ AISC quy định chi tiết và có nhiều ví dụ thiết kế giúp cho
người kỹ sư dễ hiểu và áp dụng
Khi thiết kế dầm chịu tải trọng trong mặt phẳng uốn, do thông thường tải trọng
đặt theo phương thẳng đứng. Dầm chịu moment uốn Mx, dầm chịu uốn và phát sinh
biến dạng trong mặt phẳng tác dụng của tải trọng. Khi tăng tải trọng đến một giá trị
nào đó mà dầm không còn chịu uốn trong mặt phẳng chịu lực x-x của dầm được
nữa, nên dầm phát sinh moment biến dạng ở ngoài mặt phẳng uốn My theo phương
y-y và cả moment xoắn T. Hai moment My và T trong quá trình tính toán không
được xét đến nên có thể dầm bị phá hoại. Trường hợp này dầm vừa chịu uốn vừa
chịu xoắn và bị vênh ra khỏi mặt phẳng chịu uốn, dầm mất khả năng chịu lực. Hiện
tượng đó là mất ổn định tổng thể (global buckling) hoặc còn được gọi là dầm bị oằn
ngang (lateral torsional buckling).
Nguyên nhân: Khi chịu lực tác dụng từ trên xuống theo phương thẳng đứng
(không có lực nào tác dụng theo phương ngang), tiết diện dầm chữ I được chia ra
thành 2 phần chịu nén và chịu kéo, hai phần này phân chia bởi trục trung hòa (như
hình 1b). Bản cánh dưới và một phần bản bụng dưới chịu nén có xu hướng mất ổn
định giống như cột chịu nén. Trong khi đó bản cánh trên và một phần bản bụng trên
chịu kéo có xu hướng kéo căng dầm. Tổng hợp hai phần dẫn đến dầm bị uốn theo
phương ngang My và bị xoắn (oằn ngang).
iv
Khi tải trọng nhỏ thì dầm bị uốn theo phương trong mặt phẳng của nó. Khi tải
trọng tăng lên và đạt đến một mức nào đó dầm sẽ mất ổn định (oằn ngang), giá trị
moment làm dầm bắt đầu oằn ngang gọi là moment tới hạn Mcr
Công thức tổng quát cho các trường hợp dầm tiết diện chữ I mất ổn định tổng
thể với các trục x,y, z.
C󰇣
Γ
󰇛󰇜󰇤
Luận văn nghiên cứu tính toán ổn định tổng thể của dẩm thép tiết diện chữ I
theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575-2012 và theo tiêu chuẩn Mỹ AISC 360-10.
Đầu tiên lý thuyết về ổn định dầm thép tiết diện chữ I, trong đó giá trị moment tới
hạn về mất ổn định tổng thể cho trường hợp khác nhau của tải trọng được nghiên
cứu. Tiếp theo quy định thiết kế ổn định tổng thể của dầm tiết diện chữ I theo tiêu
chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn Mỹ được nghiên cứu và so sánh. Có 2 ví dụ minh
họa cho các bài toán được trình bày. Từ đó, rút ra được các đặc điểm giống và khác
theo 2 tiêu chuẩn trên khi thiết kế dầm mất ổn định tổng thể.
Lập chương trình tự động hóa kiểm tra ổn định tổng thể dầm thép theo TCVN
5575:2012 và tiêu chuẩn AISC 360-10.
Nghiên cứu phát triển lý thuyết hoặc tín hành thực nghiệm để xây dựng công
thức xác định một hệ số điều chỉnh theo hai tiêu chuẩn.
Ngoài việc nghiên cứu về mất ổn định tổng thể có nghiên cứu về ổn định cục
bộ hoặc có thể nghiên cứu dầm tiết diện chữ I không đối xứng hoặc dầm có tiết diện
thay đổi.