TCVN 5575:2012 - Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế

Tóm tắt TCVN 5575:2012 - Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế

1. Giới thiệu chung
TCVN 5575:2012 quy định các nguyên tắc và yêu cầu cơ bản trong thiết kế kết cấu thép dùng cho công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp. Tiêu chuẩn này được biên soạn dựa trên tiêu chuẩn GOST 27751 (Liên Xô), có điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện Việt Nam.

2. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn áp dụng cho:

• Thiết kế kết cấu thép dân dụng và công nghiệp.

• Cấu kiện thép chế tạo sẵn hoặc lắp ghép tại hiện trường.

• Kết cấu khung, giàn, dầm, cột, vòm, hệ giằng...
  Không áp dụng cho kết cấu thép đặc biệt như: cầu thép, cột điện, bể chứa, ống thép, đường ống áp lực, thiết bị công nghiệp...

3. Nguyên tắc thiết kế

Thiết kế kết cấu thép phải đảm bảo:

• Độ bền, ổn định, khả năng sử dụng và tuổi thọ theo yêu cầu.

• Ứng xử an toàn với tổ hợp tải trọng tác động trong suốt thời gian sử dụng.

• Phù hợp với công nghệ chế tạo, vận chuyển và thi công lắp dựng.

Phải áp dụng phương pháp hệ số giới hạn trạng thái (Limit State Design), gồm:

• Trạng thái giới hạn cường độ (SLR): mất khả năng chịu lực (gãy, ổn định mất).

• Trạng thái giới hạn sử dụng (SLS): biến dạng quá mức, dao động, nứt...

4. Tải trọng và tổ hợp tải

• Tải trọng bao gồm: tĩnh tải, hoạt tải, gió, động đất, nhiệt, va chạm,...

• Tải trọng và tổ hợp tải thực hiện theo TCVN 2737 và các tiêu chuẩn liên quan.

• Phải xem xét tổ hợp bất lợi nhất (cả thường xuyên và đặc biệt).

5. Vật liệu

• Thép dùng trong kết cấu: thép cacbon, thép hợp kim thấp cán nóng.

• Phải đáp ứng yêu cầu về: giới hạn chảy, độ bền kéo, độ dẻo, độ dai va đập.

• Có xét đến ảnh hưởng của điều kiện hàn, tán, bulông, liên kết...

6. Cấu kiện chịu kéo – nén – uốn

6.1. Cấu kiện chịu kéo:

• Tính toán theo tiết diện hữu hiệu.

• Kiểm tra giới hạn chảy và độ ổn định nếu cấu kiện dài.

6.2. Cấu kiện chịu nén:

• Kiểm tra ứng suất nén giới hạn và ổn định tổng thể.

• Xét các yếu tố: độ mảnh, độ lệch tâm tải, độ cong ban đầu,...

6.3. Cấu kiện chịu uốn:

• Kiểm tra ứng suất uốn cho phép, ổn định cục bộ và ổn định xoắn uốn.

• Cần xét đến sơ đồ gối đỡ, liên kết phụ chống xoay.

7. Tổ hợp chịu lực phức tạp

• Khi cấu kiện chịu kết hợp kéo/nén + uốn + xoắn, phải tính theo phương pháp tổ hợp nội lực.

• Áp dụng các biểu thức tương tác để đảm bảo cấu kiện không bị quá tải cục bộ.

8. Ổn định tổng thể của hệ kết cấu

• Kiểm tra ổn định khung, giàn, cột...

• Cần thiết kế hệ giằng, liên kết phụ để đảm bảo ổn định trong quá trình thi công và sử dụng.

9. Liên kết trong kết cấu thép

9.1. Liên kết hàn:

• Tính toán theo ứng suất cho phép hoặc cường độ mối hàn.

• Kiểm tra các loại hàn: giáp mối, góc, chồng.

9.2. Liên kết bulông:

• Bulông thường: chịu kéo, cắt, xuyên.

• Bulông cường độ cao: làm việc theo ma sát hoặc chịu cắt trực tiếp.

9.3. Liên kết bằng đinh tán (ít dùng hiện nay).

10. Yêu cầu cấu tạo

• Các chi tiết kết cấu cần đảm bảo dễ thi công, dễ lắp dựng và bảo trì.

• Tránh tạo khe hở, túi nước gây ăn mòn.

• Tấm bản, xà gồ, liên kết phải đảm bảo chống xoắn, chống lật.

11. Bảo vệ chống ăn mòn

• Bảo vệ bằng sơn, mạ kẽm, phủ epoxy,... tùy điều kiện môi trường.

• Cần đánh giá mức độ ăn mòn (vùng biển, công nghiệp...) để lựa chọn biện pháp phù hợp.

12. Gia công và lắp dựng

• Kết cấu phải phù hợp với điều kiện chế tạo: cắt, hàn, lắp ráp.

• Tính đến sai số chế tạo, biến dạng khi vận chuyển.

• Thiết kế cần có các liên kết tháo/lắp dễ dàng trong thi công.

13. Kiểm tra và nghiệm thu

• Kiểm tra chất lượng vật liệu, mối hàn, bulông, sai số hình học,...

• Kết cấu thép phải được nghiệm thu theo các quy trình kiểm định hiện hành.

14. Phụ lục

Tiêu chuẩn có các phụ lục hướng dẫn:

• Tính toán ổn định dầm/cột.

• Tính liên kết bằng bulông, hàn.

• Bảng hệ số an toàn, hệ số tổ hợp tải...

Kết luận

TCVN 5575:2012 là tiêu chuẩn thiết yếu trong thiết kế kết cấu thép, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thi công công trình. Tiêu chuẩn quy định chặt chẽ về tải trọng, vật liệu, liên kết, ổn định, và yêu cầu chế tạo – giúp kỹ sư tính toán, thiết kế và kiểm soát chất lượng công trình một cách chính xác và khoa học.