SO SÁNH ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN AISC/ASD (MỸ)
VỚI TIÊU CHUẨN TCVN 5575- 1991 (VIỆT NAM) ĐỂ
KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỤC BỘ DẦM THÉP BẢN TỔ HỢP
COMPARISON APPLYING STANDARD AISC/ASD (AMERICAN)
TO STANDARD TCVN 5575-1991 (VIETNAMESE)
INTO CHECKING BUCKLING OF PLATE GIRDERS
HUỲNH MINH SƠN
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Bài báo nhằm giới thiệu một cách áp dụng Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép AISC/ASD (1989 -
Hoa Kỳ) hiện đang rất phổ biến trên thế giới và đặc biệt đối với nhà thép tiền chế ở Việt Nam
để kiểm tra ổn định cục bộ dầm bản tổ hợp và so sánh với tiêu chuẩn TCVN 5575-1991 (Việt
Nam). Kết quả nghiên cứu cho phép mạnh dạn sử dụng tiêu chuẩn nước ngoài vào ứng dụng
và chuyển giao công nghệ mới trong thực tế xây dựng nước ta.
ABSTRACT
This article introduces a method of applying AISC/ASD (American Structural Steel Buildings
Standard) into checking the buckling of plate girders which is very popular in Pre-engineered
Buildings, in comparison with the TCVN 5575-1991 (Vietnamese Structural Steel Buildings
Standard). The results of this study is significant in using foreign standards in the process of
applying and transfering technology to our country.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước đây ở nước ta, khi nhịp lớn thường sử dụng dàn thép tổ hợp từ 2 thép góc tuy giải
quyết được yêu cầu chịu lực, tương đối tiết kiệm vật liệu song hạn chế lớn nhất là chiếm chiều
cao nhà, chế tạo thủ công, năng suất thấp và giá thành cao. Sự ra đời của công nghệ nhà thép
tiền chế (Pre-Engineered Buildings) từ những năm 90 của các công ty nước ngoài: Zamil steel,
Kirby, BHP, Blue scope Lysaght… đã nhanh chóng và phát triển chiếm lĩnh thị trường Việt
Nam, được một số doanh nghiệp trong nước vận dụng chế tạo thành công ở những mức độ khác
nhau. Cấu tạo từ dầm bụng đặc, tổ hợp từ thép bản tiết diện vát dạng chữ I (chiều cao thay đổi
tuyến tính phù hợp biểu đồ ứng suất), kết cấu thép nhà tiền chế được tiêu chuẩn hoá và hợp lý
hoá toàn diện các giai đoạn thiết kế, chế tạo và lắp dựng phù hợp với yêu cầu của mỗi loại công
trình. Do đó, nhà tiền chế có những ưu điểm nổi bật về công nghệ và kinh tế: Tiết kiệm vật liệu;

3. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỤC BỘ DẦM BẢN THEO AISC/ASD (MỸ)
3.1. Phân cấp tiết diện dầm
Tiêu chuẩn AISC/ASD (Mỹ) phân cấp tiết diện gồm
03 loại:
- Cấp tiết diện đặc (Compact section):
Bản cánh:
y
f
f
F
t
b
65
2
≤
(1) và Bản bụng:
y
w
F
t
d
640
≤
(2)
Cho phép khả năng chịu mômen của dầm đạt đến mômen dẻo M=M
p
do đó ứng suất
cho phép khi chịu uốn là F
b
= 0,66 F

Khi dầm tổ hợp có bụng là đặc hoặc không đặc; cánh là không
đặc:
cy
f
f
y
kF
t
b
F /
95
2
65
≤≤
(5)
Ứng suất cho phép nội suy giữa 02 giá trị trên: F
b
= F
y
[ 0,79-0,002
cy
f
f
kF
t
b
/
2
] (6)
- Cấp tiết diện mảnh (Slender section):








(8)
Khi
cy
f
f
kF
t
b
/
951
2
>
(9) thì: Q
S
=
2
.
)/(
26200
tbF
k
y
c

w
F
t
h 760
<
(11) thì coi là dầm thường.
- Đối với dầm có độ mảnh bản bụng:
b
w
F
t
h 760
>
(12) thì coi là dầm bản.
Nhận xét: Tiêu chuẩn Việt Nam không phân biệt dầm bản và dầm thường khi tính toán
theo điều kiện bền. Nếu độ mảnh bản bụng không quá lớn thì không cần bố trí sườn và dầm bản
sẽ được tính toán và cấu tạo hoàn toàn tương tự như dầm thường. Việc thiết kế dầm bản trong
tiêu chuẩn Mỹ do đó được quy định thành 01 chương riêng (Chapter 6) với những công thức
tính toán cụ thể khác tiêu chuẩn Việt Nam.
3.3. Kiểm tra ổn định cục bộ dầm bản
Khả năng chịu uốn và cắt của dầm bản phụ thuộc rất nhiều vào độ mảnh của bản bụng.
Nếu độ mảnh bụng dầm quá lớn sẽ gây ra các hiện tượng mất ổn định cục bộ như sau:
- Oằn do uốn trong mặt phẳng bụng làm giảm khả năng bụng dầm chịu một phần
mômen uốn.
- Oằn theo phương đứng của cánh nén do bụng không đủ độ cứng để giữ cho cánh khỏi
bị oằn.
h/t
w
95/
cy

t
h 760
>
: Bụng sẽ bị oằn
trước khi thớ biên đạt ứng suất chảy F
y
. Phần bụng bị mất
ổn định bỏ qua, không xét đến, tiết diện thu lại chỉ còn tiết
diện hữu hiệu.
Khả năng chịu uốn: M
n
= M
y
. [1-0,0005








−
y
f
w
F
t
h
A

−
b
f
w
F
t
h
A
A
760
] < 1 (15).
A
w
: Diện tích bản bụng. A
f
: Diện tích 01 bản cánh. Điều kiện không bị uốn cục bộ:
b
F
t
h 760
≤

(16)
2. Oằn cánh dầm theo phương đứng:
Nếu bụng dầm quá mảnh sẽ không đủ
độ cứng để giữ cho cánh nén của dầm khỏi
oằn theo phương đứng. Điều kiện không xảy
ra sự oằn theo phương đứng cánh nén.
- Khi không có sườn đứng hoặc sườn
cách nhau quá 1,5h

τ
−
=
(19)
k
v
: Hệ số phụ thuộc tỷ số cạnh ngắn trên cạnh dài ô bản.
Khi a/h ≤ 1: k= 4,0 +
2
)/(
34,5
ha
(20). Khi a/h ≥ 1: k= 5,34 +
2
)/(
0,4
ha
(21)
- AISC quy định ứng suất cho phép chịu cắt của bụng dầm bản: F
v
=
y
Yv
F
FC
4,0
89,2
≤

(22)

Cánh oằn theo
phương đứng
H. 4 Oằn cánh dầm theo phương đứng
C
v
=
2
.
.45000








w
y
v
t
h
F
k
khi C
v
< 0,8 (23) và C
v
=
y

)
50
h
. Mặt khác, tỷ số bề rộng
trên bề dày của sườn phải thoả điều kiện không đặc:
y
F
t
b 95
≤
. Sau khi bản bụng mất ổn định
cục bộ,dầm vẫn chưa bị phá hoại hoàn toàn mà vẫn có thể làm việc như một dàn. Các sườn
ngang sẽ chịu lực nén và phần bụng còn lại chịu lực kéo (gọi là tác dụng của trường lực kéo.
Tác dụng của trường lực kéo làm tăng cường độ cắt của bụng nên ứng suất cắt cho phép khi có
sườn trung gian: F
v
=
( )








+
−
+
2

f
= 38.1,5 = 57 cm
2
Diện tích bụng: A
w
= 1.117 = 117cm
2
Mômen quán tính: I
x
= 533693 cm
4
Môđun kháng uốn: W
x
= 8895 cm
3
2. Tính nội lực và ứng suất trong dầm:
Mômen uốn max: M
x
= q.L
2
/8 = 5,5.12
2
/8 = 99000000
N.cm
Lực cắt max: V = q.L/2 = 5,5.12/2 = 330000 N
Ứng suất uốn max= M
x
/W
x
= 9900000/8895 = 11130 N/cm