Giáo trình Kim nh cu
Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 29/72
CHNG 4:
ÁNH GIÁ NNG LC CHU TI CA CU C
4.1. KHÁI NIM CHUNG
Khi ánh giá cht lng k thut ca mt công trình cu c không chn thun da
vào vic tính toán mà phi kt hp tt c các công vic kho sát, o c, th nghim mu
trong phòng thí nghim, th ti cu, làm các thí nghim không phá hu ngay trên kt cu
thc, tính toán nhiu ln theo mt s gi thit khác nhau. Trong nhiu trng hp kinh
nghim ca k s thanh tra có mt vai trò quan trng quyt nh.
Nói chung, kh nng chu lc ca cu có th doán bng các tính toán li, xác nh
các ni lc cho phép ln nht  tng b phn kt cu và so sánh chúng vi các ni lc do các
i trng (tnh ti và hot ti) gây ra. Nhng ti trng c xét s là ti trng d kin i qua
u trong tng lai.
Khi tính toán li kt cu phi cn c vào trng thái thc ti ca nó, có liên quan n:
-  hình hc thc t ca kt cu và công trình.
- Các mt ct chu lc thc t ( có h hng và khuyt tt)
- c m và thc trng ca h liên kt các b phn.
- Các c trng cng ca vt liu thc t trên kt cu.
Có 2 ng li thng áp dng khi tính toán cu c
Xác nh ng sut trong kt cu do hot ti thc t và so sánh vi ng sut cho
phép ( hoc cng  tính toán ) ca vt liêu kt cu.Tó kt lun v kh nng
thông qua cu.
Các kt cu cu thép sc tính toán ng cp ch theo u kin cng  và
u kin mi. Các ti trng qua cu cng sc tính ng cp ca chúng. Nu
ng cp ti trng nh hn ng cp các kt cu thì thông xe c.
Trong Chng này, ch trình bày mt s vn  v tính toán li kt cu và tính toán
ng cp ca kt cu cu ng st c.
4.2. CÔNG THC CHUNG TÍNH TOÁN NG CP CU THÉP NG ST.
4.2.1. XÉT KT CU NHP
Nguyên tc tính toán nng lc chu ti ca kt cu nhp thép bng phng pháp phân

4.2.2. XÉT OÀN TÀU.
ng cp ca ti trng K
o
bng t s ca ti trng ri u tng ng ca oàn tàu
ang c xét (có c h s xung kích) vi ti trng n v chun (có k h s xung kích).
Trong ó:
k
o
- Ti trng ri u tng ng ca oàn tàu ang c phân cp (T/m).
k
H
- Ti trng n v chun theo s T
1
, ng (T/m)
1+µ
o
- H s xung kích ca oàn tàu ang c phân cp (ly theo Quy trình Thit k
u mi hin hành hoc theo kt qu th nghim c th)
1+µ - H s xung kích i vi ti trng n v chun theo s T
1
Các tr s k
o
và k
H
c ly i vi cùng mt ng nh hng.
Các ti trng tng ng k
0
và ng cp tàu K
o
c xác nh vi ng nh hng

phi tính toán ng cp cng nh kim toán di ti trng th cu theo các ni dung sau:
Tính toán theo ng sut pháp
Tính toán theo ng sut tip
Tính toán v cng  ca inh tán hoc bu lông tinh ch, ca mi hàn  liên
t bn bng vi bn cánh ca dm.
Tính toán n nh chung ca dm.
Tính toán n inh cc b ca bn bng dm.
Tính toán n nh cc b ca bn bng có sn ng tng cng  mt ct gi.
Tính toán v mi
Tính toán mi ni (nu có)
Ngoài ra, i vi các dm dc và dm ngang ca h mt cu, phi tính toán thêm các
i dng sau:
Tính toán liên kt dm dc và dm dc ct vi dm ngang.
Tính toán liên kt gia dm ngang và dm ch
4.3.2. Tính toán cng  theo ng sut pháp
Trong tính toán hot ti ri u tng ng cho phép, các mt ct cn phi xét bao gm:
- i vi dm ch và dm dc mt cu:
t ct gia dm
t ct ch ct t bn ph cánh dm (theo hàng inh u tiên)
t ct gim yu do khuyt tt hoc h hng
t ct nguy him khác.
t ct ni ( nu dm có mi ni)
- i vi dm ngang:
t ct i qua các linh liên kt dm ngang và dm dc
Hot ti ri u tng ng cho phép (T/m) khi tính theo ng sut pháp i vi mt ct
vuông góc bt k ca dm c tính theo công thc:
Trong ó:
ε
k
- H s phân b ngang ca hot ti i vi phin dm ang xét

3
)
ε
k
- H s phân b ngang ca tnh ti i vi cu kin ang xét
Σp n
p
- Tng các tnh ti ri u tính toán (mi loi tnh ti tng ng vi mt h s ti
trng) (T/m)
Mô men chng un tính toán W
o
ca mt ct dm  ngoài phm vi mi ni c ly bng mô
men chng un ca mt ct thu hp W
th
max
th
tho
Y
I
WW ==
Trong ó:
I
th
- Mô men quán tính ca mt ct thu hp i vi trc trung hoà
Y
max
- Khong cách t trc trung hoà n th xa nht ca mt ct ang xét.
i vi các dm inh tán mà không có tm nm ngang ca bn cánh, c phép ly W
th
= 0,82W

a toàn mt ct ΣI
i
, hoc tng các mô men quán tính ca các din tích tính i ca các inh
tán hay các bu lông tinh ch liên kt các na tp bn ni, ly i vi trc trung hoà ca toàn
t ct I
o
( ly tr s nh hn)
y
i
- Khong cách t trc trung hoà ca toàn mt ct n inh tán, bu lông th i, liên kt
∑
=
2
1
i
o
o
yI
µ
Giáo trình Kim nh cu
Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 33/72
a tp bn ni. i vi các inh tán nm ngang thì y
i
ly n tâm linh, i vi các inh
tán thng ng thì y
i
ly n mt chu ct tng ng ca inh
1/µ
o
Din tích tính i ca inh tán hoc bu lông tinh ch.

i vi các dm ngang u (biên): Ωk = Ωp = (d + l
k
) e
o
/ 2d
Trong ó:
e
o
- Khong cách t tim dm ch ( giàn ch) n mt ct c xét ca dm ngang; e
o
phi nh hn hoc bng khong các t tim dm ch (giàn ch) n dm dc h mt cu gn
ó nht, (m).
d - chiu dài khoang dm dc
l
k
- chiu dài dm dc ct
 s α th hin v trí tng i ca nh ng nh hng c xác nh nh sau:
i vi dm ch: α = a
o
/l
i vi dm dc h mt cu: α = a
o
/d
i vi dm ngang phía trong α = 0.5
i vi dm ngang u α = 0
Trong ó:
a
o
- Khong cách tnh ng nh hng n u gn nht ca nó, (m)
Giáo trình Kim nh cu

3
).
δ - Chiu dy bn bng dm.
ε
k
- H s phân b ngang ca hot ti i vi phin dm ang xét
n
k
- H s ti trng i vi oàn tàu
m - H su kin làm vic.
R - Cng  tính toán c bn ca thép.
0.75 - H s chuyn i t cng  c bn ca thép sang cng  chu ct
C - H s xét n s cho phép xut hin bin dng do hn ch các th biên ca dm,
y bng 1,1 i vi dm ch và dm dc mt cu, bng 1 i vi dm ngang và i vi mi
trng hp tính toán v mi.
W
o
- Mô men chng un ca mt ct ang xét (m
3
)
ε
k
- H s phân b ngang ca tnh ti i vi cu kin ang xét
Σp n
p
- Tng các tnh ti ri u tính toán (mi loi tnh ti tng ng vi mt h s ti
trong) (T/m)
Có th tính toán gn úng t s I/S i vi dm tán inh không có tm nm ngang  bn
cánh (vi bng dm cao t 350 n 1500mm) bng 0,835 h
b

2
)5,0(
2
+
=Ω
ng vi λ = 0,5 l + C
o
và α = 0); Ω
p
= C
o
Riêng mt ct ti gi thì Ω
k
= Ω
p
= l / 2
ng vi λ = 1 và α = 0)
Trong ó:
C
o
- Khong cách t gia nhp n mt ct c xét ca dm (m)
i vi dm dc h mt cu:
Ω
p
= C
o
;
d
Cd
o

ng vi λ = d + l
k
và α = 0)
l
k
- Chiu dài dm dc ct, (m)
4.3.4. TÍNH TOÁN THEO CNG  CA LIÊN KT THÉP GÓC BN CÁNH VI
N BNG ( BNG INH TÁN, BU LÔNG HOC HÀN)
Trong các tính toán u xét trên mt n bn cánh dài 1 m.
Công thc tính hot ti ri u tng ng cho phép (T/m) theo u kin nói trên nh sau:
- Khi tà vt kê trc tip lên bn cánh trên ca dm:
Giáo trình Kim nh cu
Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 36/72
3
2
kp
kk
o
A
I
S'100
n
mRF
k
+






mh
1 / µ
o
- Din tích tính toán tính i ca inh tán (bu lông)
n
d
- S lng inh tán (bu lông) trên n cánh dài 1 m ang c xét
S - h s tính toán mi hàn
F
mh
- Din tích các mi hàn trên n dài 1 m
α
p
- H s xét n trng lng bn thân dm:
+ Khi tính dm dc và dm ngang hay dm ch ngn hn 20 m → α
p
=1,1
+ Khi tính dm ch có nhp dài 20 – 45 m → α
p
=1,1 – 1,2.
+ Các s trung gian ly ni suy
S’ - Mô men tnh ca mt nguyên cánh dm (gm bn cánh và các thép góc cánh), ly
i vi trc trung hoà ca nó (m
3
)
I - Mô men quán tính ca mt ct nguyên dm, ly i vi trc trung hoà ca nó (m
4
)
A
3

ppp
kkk
npRW(m
n
1
k
∑
−=ϕ
Là công thc tính hot ti ri u tng ng cho phép dùng  tính ng cp ca
m theo u kin n nh chung.
Trong ó:
Ω
p
= Ω
k
- Din tích ng nh hng mô men un ca dm i vi mt ct  gia
chiu dài t do c xét ca bn cánh chu nén (m
2
)
ϕ - H s un dc ly tu theo  mnh quy c ca bn cánh chu nén λ
o
= l
o
/r
l
o
- Chiu dài t do ca bn cánh chu nén
r - Bán kính quán tính quy c ca bn cánh chu nén (m)
c
c

t ngang (m)
u không có h liên kt trong phm vi nhp thì l
o
bng chiu dài nhp dm l (m)
Khi tính toán dm ngang, l
o
sc ly tr s nào ln hn trong hai tr s sau:
Khong các gia các dm dc.
Khong cách t tim giàn chn dm dc gn ó nht.
Thành phn ca mt ct bn cánh chu nén c ly nh sau:
i vi dm tán inh: Bao gm các bn cánh và các thép góc cánh, và phn bn bng
m trong phm v chiu cao ca thép góc cánh.
i vi dm hàn: ch gm các bn cánh.
Giáo trình Kim nh cu
Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 38/72
4.3.6. TÍNH TOÁN THEO U KIN N NH CC B CA BN BNG CÓ SN
NG TNG CNG  MT CT GI DM.
 tính toán là mt ct chu nén úng tâm bi lc nén là phn lc gi bt li nht
thng ng, mt ct ca ct quy c này bao gm phn bn bng dm  trên gi và phn din
tích mt ct ca các sn tng cng ng  mt ct gi dm.
Hot ti ri u tng ng cho phép, dùng  tính toán ng cp ca dm u kin
ã nêu trên c tính nh sau:
)np-mRF(
n
1
k
pppb
kkk
∑
=ϕ

4.3.7.2. Hot ti ri u tng ng cho phép (T/m) xét theo u kin n nh cc b
a bn bng dm, c tính trong 2 trng hp
a. Khi tà vt kê trc tip lên bn cánh trên ca dm:
Giáo trình Kim nh cu
Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 39/72
p
h
9,0
p
A
I
y
1
n
1
k
p
2
o
Q
k
2
op
M
o1
o
M
k
kk
−




+
=
b.Khi tà vt không kê trc tip lên bn cánh trên ca dm:
p
h
9,0
I
y
1
n
1
k
p
2
o
Q
k
2
o1
o
M
k
kk
−




=
4.3.7.3. Khi các sn tng cng nm ngang thì n nh cc b ca bng dm c tính
toán theo ch dn ca Quy trình thit k cu mi hin hành
ng cp ca bng dm và ng cp ca ti trng c xác nh vi
λ = l hay λ = d
và α = a
o
/l hay α = a
o
/d
4.3.8. TÍNH TOÁN THEO U KIN MI
ng lc chu ti ca các dm ch và dm phn xe chy theo u kin mi c xác
nh ti ch ct t bn thép nm ngang, cng nh các ch khác mà có h s tp trung ng
sut cao.
Hot ti cho phép (T/m)
( )
ppo
kk
p'RW

1
k −=
Trong ó:
θ - H s chuyn i
Ω
k
, Ω
p
-Các din tích ng nh hng mô men un ti mt ct ang xét ca dm
(m

- Mô men kháng un ca mt ct thu hp ti v trí ngàm ca dm dc ct có xét
t ct ca bn cá (nu có) và không xét mt ct ca tm bn nm ngang cng nh ca các
thép góc cánh (m
3
)
a - H s, ph thuc vào s tà vt t trên dm dc ct, ly bng 0,6 thi có 1 tà vt,
ng 0,8 khi có 2 tà vt.
L
1
- Khong cách t trc dm ngang n trc ca tà vt nm u dm dc ct (m)
R - Cng  tính toán c bn chu un ca thép (T/m
2
)
4.3.9.2. ng cp ca dm dc ct v cng  theo ng sut tip là:
a
0,063Rh
K
k
2
δ
=
Trong ó:
h - Chiu cao bng dm dc ct ti mt ct bên di tà vt gn dm ngang nht (m)
δ - Chiu dy tm bn thng ng ca dm dc ct (m).
4.3.9.3. ng cp ca dm dc ct theo cng  ca bn cá trên v liên kt ca nó là
1k
al
0,13Rh
K


m ngang (m
2
)
4.3.9.5. ng cp ca dm dc ct vi dm ngang khí không có bn cá trên (theo cng
 ca inh tán ni vi bng dm ngang) c tính theo công thc sau:
Giáo trình Kim nh cu
Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 41/72
- Khi tính v cng :
1k
ok
5
al
F0,027Rh
K =
- Khi tính v mi:
al
F0,032Rh
K
1k
ok
6
=
Trong ó:
F
o
- Din tích tính toán tính i ca các inh tán chu t u inh (chu nh) (cm
2
)
h
k










+
=
'
k
1
k
o
8
h
l
211a
0,13RF
K
Trong ó:
F
o
- Din tích tính toán tính i ca các inh tán trong bn thng ng ca dm dc
t, ly theo s làm vic cu inh tán chu ct 2 mt hay chu ép p (m
2
)
h’

i ni các dm dc kiu t chng lên các dm ngang, theo kiu liên kt mt bích
c tính toán cng giióng nh liên kt dm dc vi dm ngang c.
ng cp theo liên kt dm dc vi dm ngang và ng cp tng ng ca ti trng
trong mi trng hp nói di ây c tính vi λ = d và α = 0
4.3.11. TÍNH TOÁN LIÊN KT DM NGANG VI GIÀN CH.
4.3.11.1. Nu mi ni kiu mi ni chp thì hot ti cho phép (T/m ng) là:
( )
ppo
kkk
(mRF
n
1
k −=
Trong ó:
Ω
k
= Ω
p
Din tích ng nh hng lc ct trong mt ct dm ngang, nm trên gia
m dc và giàn ch (m
2
)
m = 1 H su kin làm vic
o
o
n
F
µ
3
=

kkk
(mRF
n
1
k −=
 su kin làm vic m = 0,85. Din tích làm vic tính i ca inh tán cng c
xác nh ging nh trng hp có bn ni hng
4.4. TÍNH TOÁN CÁC B PHN CA GIÀN CH
4.4.1 TÍNH THANH CHU NÉN THEO CNG  CA BN GIN HAY THANH GING
ng lc chu ti ca thanh giàn chu nén theo u kin cng  ca bn ging hoc
thanh ging c kim toán i vi trng hp mt ct ghép hình hp hoc hình H gm các
nhánh c ni ghép vi nhau trên sut chiu dài bng mt hay hai mt phng thanh ging
hoc bn ging.
4.4.2. TÍNH TOÁN THANH BIÊN TRÊN CA GIÀN KHI TÀ VT T TRC TIP LÊN NÓ
Xác nh hot ti cho phép (T/m) i vi các thanh biên trên (chu nén) ca giàn có tà
t t trc tip lên chúng trong hai trng hp
Khi tính v cng 
Khi tính vn nh
ng cp  tính toán nng lc chu ti ca các thanh biên trên ca giàn ch khi có tà
t t trc tip lên chúng c xác nh nh phn 4.1.6 khi λ = l; α = a
o
/l.
4.4.3. TÍNH TOÁN NÚT GI NHN CA GIÀN.
Nút gi nhn là nút u giàn, chu un
ng cp ca nút gi nhn ca giàn ch kt cu nhp c xác nh:
Theo ng sut pháp c xác nh ti các mt ct
a) t ct 1-1 ti ch bt u cu thanh biên
b) t ct 2-2  cách mt ct 1-1 mt khong bng 0,4 – 0,5 m
c) t ct t các tm nm ngang
Theo ng sut tip  gi theo u kin cng  ca các tp bn thng ng,  v trí

nh hng ca g kim loi c xét n bng cách a vào trong công thc tính toán
các c trng hình hc thc t ca mt ct c xét n có kn s gim yu do chúng b g.
Trong mi mt ct nh th cn xác nh các c trng hình hc tng ng i vi phn mt
t còn li cha b g.
Khi tính toán v mi ca các cu kin ã b gim yu do g thép thì cn phi xét h
 tp trung ng sut.
4.5.2. NH HNG CA S CONG VÊNH CA CÁC CU KIN
Khi cu kin chu nén có  cong vênh vi ng tên f > 0,0025 l
o
i vi kt cu mt
t t hp hoc mt ct thép hình H có bn tm nm ngang c hoc có f > 0,143 ρi vi
u kin có mt ct ngang Π (l
o
- chiu dài t do; ρ - bán kính lõi ca mt ct) nh hng ca
 cong vênh cn phi c kn khi xác nh h s un dc ϕ. H s un dc ϕ trong
trng hp ó ly tu thuc vào  mnh λ
o
và  lch tâm tng i i.
u trong mt cu kin t hp mà  cong vênh ca nhánh là f > 0,004 l
o
thì trong
din tích tính toán ca cu kin khi tính toán chc da vào din tích ca nhánh không b
cong vênh.
Các cu kin chu nén có các ch cong vênh cc b ca các tm bn thép hoc ca
thép góc khi mà ng tên do un ln hn tr s ρã c tính toán mà không xét n các
m bn thép góc ó (ρ - bán kính lõi ca phn b h hng ca mt ct, bao gm mi b phn
ã b h hng - các bn thép, các thép góc theo hng ngc vi hng ca  lch tâm)
m có thành bng c b cong vênh trong mt bng gia các nút ca h ging liên
t sc kim toán vn nh chung có xét é  cong vênh ca bn cánh chu nén.
4.5.3. NH HNG CA CÁC L THNG, CÁC CH MÓP LÕM VÀ CÁC VT NT.

p
, W’
p
- Din tích (m
2
) và mô men kháng un (m
3
) ca phn nguyên lành ca mt
t b gim yu nht.
Trên hình v 4.1 các vùng h hng ca dm thép c. Nhng h hng vùng 1 không
có nh hng ln n nng lc chu ti ca kt cu nhp và nu thép góc tng cng cng
không b h hng thì có th b qua không xét n các h hng. Nu h hng  vùng 3 thì phi
kim toán mt ct b gim yu theo ng sut tip.
l
2/3 l
h/2
1 3 1 13
2
2
h
Hì
Hình 4-1: Các vùng h hng ca dm c
Phi kim toán v cng  và v mi i vi dm ã h hng theo ng sut pháp ti
t ct gim yu bng các công thc ging nhi vi dm không b h hng. Trong tính
toán s ly tr s nào nh hn ca mô men kháng un tính toán ca phn nguyên lành ca mt
t ã c tính toán hai ln, i vi:
- Trc i qua trng tâm ca mt ct cha b hng
- Trc i qua trng tâm ca phn mt ct còn li sau khi h hng
Mô men kháng un tính toán trong c hai trng hp c tính i vi th biên trên và
th biên di ca mt ct. Các mép phn cha h hng ca mt ct dm chu un c ly

NG BNG CÁCH THÊM THÉP, C XÁC NH NH SAU:
Hot ti cho phép theo cng  và n nh ca cu kin giàn ch sau khi gia cc
xác nh theo các công thc (trang 188-189, Quy trình k thut kim nh cu ng st) ph
thuc vào phng pháp gia c, du ca ni lc và ti trng (Tính toán theo cng , tính
toán theo n nh)
Hot ti cho phép khi tính toán theo mi i vi cu kin sau khi gia cc xác nh
theo các công thc:
- Khi tính các cu kin c gia c có d trng lng bn thân
( )
ppy
kk
B
p'RG(m

1
k −=γ
- Khi tính các cu kin c gia c không d trng lng bn thân:
( )
pycpy
kk
B
p'RG(m

1
k γγ−=
Trong ó γ
yc
: H s tính toán khi cu kin c gia c mà không có d trng lng bn thân
o
Ho

Printed: 5:16 PM 8/12/07 Page 47/72
ϕ - H s un dc c xác nh theo  mnh quy c λ
o
F’
d
- Din tích mt ct nguyên ca phn cha b h hng ca b phn (m
2
)
 mnh quy c: λ = l
o
/r
l
o
- Chiu dài t do ca b phn
r - Bán kính quán tính (m)
'
1,1
p
p
F
I
r =
I
p
- Mô men quán tính tính i ca mt ct nguyên (m
4
)
I
p
= I’

mϕF
p
. Sau ó ch cn tính toán, hoc v cng , hoc vn nh tu theo tr s din tích
tính toán quy c nào bé hn.
Khi tính toán các mi ni và các liên kt (k c bn nút giàn) ca các cu kin chu
kéo và cu kin chu nén thì cn xác nh din tích tính toán quy c tính i ca các inh tán
(bu lông) mF
o
và din tích quy c ca bn nút chu xé rách mF’
o
. Nu tr s mF
0
hay mF’
o
n hn tr s tng ng ca din tích tính toán quy c ca b phn (mF
th
, hay mϕF
p
) nng
c chu ti ca b phn và cng  mi (liên kt) hay bn nút cáo th không c xác nh.
Trong trng hp nng lc chiu ti ca các b phn giàn v mi là không  thì cn
xác nh lng tích tu h hng mi ( d tr) theo lý thuyt h hng tính lu (thuc phn
tính toán c bit ca h s kim nh cu). Theo kt qu ca tính toán ó mà lp u kin
khai thác mà chn bin pháp tng cng kt cu nhp phù hp