Bài giảng Kết cấu thép - TS. Nguyễn Trung Kiên

pdf

199 trang phuongnguyen 4510

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kết cấu thép - TS. Nguyễn Trung Kiên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tai_lieu_ket_cau_thep_ts_nguyen_trung_kien.pdf

Nội dung text: Bài giảng Kết cấu thép - TS. Nguyễn Trung Kiên

KẾT CẤU THÉP PHẦN CẤU KIỆN CƠ BẢN TS. Nguy ễn Trung Kiên Bơ ̣ mơn Kết cấu cơng trình Khoa Xây dựng va ̀ Cơ học ứng dụng Đại học Sư ph ạm ky ̃ thu ật TPHCM, 09-2012 1
NƠỊ DUNG • TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP • LIÊN KÊT HÀN VÀ LIÊN KÊT BU LƠNG • TÍNH TỐN DÂM THÉP • TÍNH TỐN CƠṬ THÉP • TÍNH TỐN DÀN THÉP 2
TÀI LI ÊỤ THAM KHAỎ • Kết cấu thép – cấu ki ện cơ bản (Phạm Văn Hội và các tác gi ả khác – NXB KHKT 2009) • Kết cấu thép cơng trình dân dung̣ và cơng nghiêp̣ (Phạm Văn Hội và các tác gi ả khác – NXB KHKT 2006) • Bài tập thi ết kế kết cấu thép (Tr ần Thị Thơn – NXB ĐHQG TPHCM 2009) • TCXDVN 338-2005 3
NƠỊ DUNG • TỞNG QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP • LIÊN KÊT HÀN VÀ LIÊN KÊT BU LƠNG • TÍNH TỐN DÂM THÉP • TÍNH TỐN CƠṬ THÉP • TÍNH TỐN DÀN THÉP 4
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP ĐĂ C̣ ĐIÊM̉ KÊT CÂU THÉP PHA Ṃ VI ỨNG DUNG̣ KCT CÁC YÊU CÂU ĐƠI V ỚI KCT VÂṬ LIÊỤ THÉP QUY TĂC CÁN THÉP TRONG XÂY D NG 5
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Ưu • Kh ả năng ch ịu lực lớn, độ tin cậy cao • Thép cĩ cường độ cao: fy=220 - 400Mpa • Cấu trúc đồng nh ất của vật li ệu • Tr ọng lượng nh ẹ • “Nh ẹ nh ất” so với kết cấu ch ịu lực khác Cấu trúc vi mơ thép [µm] nh ư bê tơng, gạch, đá, gỗ c= γ/f • Thép: c= 3,7.10 -4 m-1 • Gỗ: c= 5,4.10 -4 m-1 • Bê tơng : c= 2,4.10 -3 m-1 • Cơng nghi ệp hĩa cao • Vật li ệu, kết cấu th ực hi ện trong nhà máy Cấu trúc bê tơng [cm]6
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Ưu Tính cơ động trong vận chuy ển và lắp ráp Tính kín • Khơng th ấm nước • Khơng th ấm khí Bể ch ứa ch ất lỏng Cấu trúc vi mơ thép [µm] Bể ch ứa xăng dầu Kết cấu Loggia KCT 7
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Khuy ết • Ch ịu gỉ kém Bảo vệ bằng : sơn, mạ kẽm, mạ nhơm, 8
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP I. ĐẶC ĐIỂM CỦA KẾT CẤU THÉP Khuy ết • Ch ịu lửa kém • Vật li ệu khơng cháy • Vật li ệu chuy ển sang dẻo, mất kh ả năng ch ịu lực từ t=500-600 oC Bảo vệ bằng : sơn ch ống lửa, bê tơng, 9
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP • Kết cấu thép thích hợp với cơng trình: • Nh ịp lớn • Chi ều cao lớn • Tải tr ọng nặng • Cần tr ọng lượng nh ẹ • Cần độ kín khơng th ấm 10
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP khung 1. NHÀ CÔNG NGHIỆP Thơng th ường: • Kết cấu khung • Ph ần tử: thanh dầm dây • thanh (kéo, nén), • dầm (uốn), • cột (nén, uốn) • dây (kéo) 11
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 2. NHÀ NHỊP LỚN • Nhà thi đấu TDTT, nhà tri ển lãm, kết cấu đỡ mái SV Đ, 12 Kết cấu vịm, L=100m SVĐ San siro Kết cấu dầm dàn
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 2. NHÀ NHỊP LỚN • Kết cấu dàn khơng gian • Ph ần tử kết cấu ch ịu lực theo 3 ph ươ ng, các phân tử dàn dựa theo cấu trúc phân tử hĩa học • Phù hợp kết cấu nh ịp lớn 13
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 3. NHÀ CAO TẦNG kết cấu liên hợp thép-bê tơng (composite) 42,3 m - Thi cơng : m 2-2,5 l ầu/1 tu ần 5 0 , 3 3 Sàn bê tơng Lõi bê tơng Dầm sàn composite Khung composite Cột composite 14 Millennium Tower (Vienna Austria) – 51 tầng
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 4. KẾT CẤU TRỤ THÁP TR Ụ • Chi ều cao lầu 1: 57,63m • Chi ều cao lầu 2: 115,73m • Chi ều cao lầu 3: 276,13m • Chi ều cao tổng cộng bao gồm anten: 324m • Xây dựng 1887 – 1889 • Kh ối lượng : 10 100T, 4,5kg/m2 • Liên kết: 2 500 000 đinh tán Tháp Eiffel Paris 15
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 5. BE Å CHỨA – ĐƯỜNG ỐNG B ch a ch t l ng ể ứ ấ ỏ 16
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 6. CẦU KC vịm: L=165m Viaduc Gabarit (Pháp) xây dựng bởi Gustave Eiffel 1884 17
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 7. DÀN KHOAN Kết cấu dàn khoan 18
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP II. P HẠM VI ỨNG DỤNG CỦA KẾT CẤU THÉP 8. KẾT C ẤU KHÁC MÁI DÂY 19
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP III. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI KẾT CẤU THÉP 1. Yêu cầu về sử dụng: - Đảm bảo yêu cầu về ch ịu lực - Đảm bảo về độ bền vững, kh ả năng bảo dưỡng - Đẹp 2. Yêu cầu về kinh tế - Ti ết ki ệm vật li ệu - Cơng nghi ệp khi ch ế tạo -Lắp ghép nhanh Điển hình hĩa kết cấu 20
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP IV. V T LI U THÉP • Qu ặng sắt (Fe 2O3, Fe 3O4 ) đem luy ện Gang (Fe và C) với C ≥ 1,7%. Kh ử bớt C Thép. • Nếu: + Lượng C ≥ 1,7% GANG + Lượng C < 1,7% THÉP Nhi ều lo ại thép khác nhau theo thành ph ần hĩa học, pp luy ện. Phân lo i theo thành ph n hĩa hc: • Thép xây dng - Thép cacbon th ấp (0,05-0,3%): thép mềm, dễ cán, dê ̃ rèn • Thép hợp kim: cĩ thêm Cr (ch ống gỉ), Ni (ch ống ăn mịn), Mn (độ bền) nh ằm nâng cao ch ất lượng thép, cứng hơn thép carbon Thép hợp kim th ấp dùng trong XÂY D ỰNG (%hk < 2,5%) Phân lo i theo ph ươ ng pháp luy n thép: PP lị quay, PP lị bng Phân lo i theo mc đơ ̣ kh ử ơxy : Thép sơi, thép tĩnh, na tĩnh 21
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP IV. V T LI U THÉP Thép xây dựng : Cĩ 3 lo ại : sơi, tĩnh, nửa tĩnh Chia thành 3 nhĩm Nhĩm A: đảm bảo ch ặt ch ẽ về tính ch ất cơ học Nhĩm B : đảm bảo ch ặt ch ẽ về thành ph ần hĩa học Nhĩm C : đảm bảo về đặc tính cơ học và hĩa học Ch ỉ dùng lo ại này cho các kết cấu ch ịu lực Chia thành 6 hạng theo yêu cầu về độ dai xung kích Ký hi ệu thép xây dựng, vd: CCT38n2 C : Thép dùng trong kt cu xây dng CT : Cacbon th ường 2 38 : độ bền kéo đứt 38 KN/cm = 380Mpa n : nửa tĩnh 2 : hạng 2 22
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP IV. V T LI U THÉP – Sự làm vi c khi ch u kéo Bi ểu đồ kéo thép – quan hệ σε (1) Mi ền đàn hồi (E, fy) (2) Th ềm ch ảy dẻo (3) Mi ền củng cố (fu) (4) Mi ền co th ắt 23
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP IV. V T LI U THÉP – Cưng đợ 24
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP VI. QUY T C CÁN THÉP XÂY DNG Thép gĩc đều cạnh Thanh dàn (h. a) theo TCVN 1656 : 1993 Vd: L40x4 Nh ỏ nh ất: L20x3 Lớn nh ất: L250x35 Thép gĩc khơng đều cạnh (h. b) theo TCVN 1657 : 1993 Vd: L63x40x4 Nh ỏ nh ất : L30x20x3 Cột Lớn nh ất: L200x150x25 Cấp chính xác khi ch ế tạo: A : cấp chính xác cao Dầm B : cấp chính xác th ường Thép gĩc và các ứng dụng 25
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP VI. QUY T C CÁN THÉP XÂY DNG Thép ch ữ I theo TCVN 1655-75 Vd: I30 Nh ỏ nh ất: I10 Lớn nh ất: I60 Từ I18 – I30 cĩ thêm ti ết di ện cánh rộng, vd : I22a Thép I đư ợc dùng làm Dầm ch ịu uốn, cột : độ cứng theo ph ươ ng tr ục x lớn, tăng cường độ cứng theo tr ục y bằng cách mở rộng bản cánh ho ặc tổ hợp Bất lợi: bản cánh hẹp và vát bên trong khĩ liên kết. Thép ch ữ I và các ứng dụng 26
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP VI. QUY T C CÁN THÉP XÂY DNG Thép ch ữ C theo TCVN 1654- 75 Vd: [ 22 Nh ỏ nh ất: [5 Lớn nh ất: [40 Từ [14 – [24 cĩ thêm ti ết di ện cánh rộng và dày hơn, vd : [22a Thép [ đư ợc dùng làm Liên kết thu ận lợi, liên kết cánh bất lợi Thép ch ữ [ và các ứng dụng Dầm ch ịu uốn, đặc bi ệt xà gồ mái, cột – ti ết di ện tổ hợp 27
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP VI. QUY T C CÁN THÉP XÂY DNG Thép ch ữ I cánh rộng (h.a) h cĩ th ể lên đến 1000mm Cánh cĩ mép song song dễ liên kết Dùng làm dầm, cột Giá thành cao Thép ống (h.b) cĩ 2 lo ại: cĩ đư ờng hàn dọc và khơng cĩ đư ờng hàn dọc Ch ịu lực tốt, ch ống xo ắn tốt Thép hình khác Dùng trong kết cấu thanh dàn, cột 28
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP VI. QUY T C CÁN THÉP XÂY DNG - Thép tấm ph ổ thơng: kết cấu tấm bản (dày 4-60mm) - Thép tấm dày: kết cấu tấm bản (dày 4 – 160 mm) - Thép tấm mỏng: các thanh thành mỏng bằng cán ngu ội (dày 0,2 – 4 mm) Thép tấm cán ngu ội 29
C1 - TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP CÁC NỢI DUNG CÂN ƠN TẬP: Đặc điểm của kết cấu thép (KCT) Ph ạm vi ứng dụng KCT Các yêu cầu đối với KCT Vt li u thép Sự pha ́ ho i dịn ca thép Quy cách cán thép trong xây dng 30
NƠỊ DUNG • TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP • LIÊN KÊT HÀN VÀ LIÊN KÊT BU LƠNG • TÍNH TỐN DÂM THÉP • TÍNH TỐN CƠṬ THÉP • TÍNH TỐN DÀN THÉP 31
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG Liên kết hàn Liên kết bu lơng Liên kết đinh tán • LIÊN KÊT HÀN • LIÊN KÊT BU LƠNG • LIÊN KÊT ĐINH TÁN 32
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN Các ph ươ ng pháp hàn trong KCT Hàn hơ ̀ quang đin Hàn hơi Các yêu cu chính khi hàn Hàn trong nhà máy axetylen oxy Hàn hơi Hàn hồ quang điện bằng tay33
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN Các ph ươ ng pháp ki m tra ch t lư ng đư ng hàn Ki m tra bng tr c quan Ki m tra bng pp vt ly ́ Các lo i đư ng hàn va ̀ cư ng đơ ̣ tính tốn: Đư ng hàn đi đu : fwc , fwt , fwv Đư ng hàn gĩc : fwf , fws Thi t b siêu âm ktra đư ng hàn Hàn đi đu Hàn gĩc 34
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN CƯ NG Đ TÍNH TỐN CÁC ĐƯ NG HÀN: Đư ng hàn đi đu : fwc , fwt , fwv Khi ch ịu nén: fwc =f (khơng phu ̣ thu c vào PP ki m tra) Khi ch u kéo: fwt =f (ki m tra bng PP vt ly ),́ fwt =0.85f (ki m tra bng PP thơng th ư ng) Khi ch u ct : fwv =f v (khơng phu ̣ thu c vào PP ki m tra) Đư ng hàn gĩc : fwf , fws fwf : cư ng đơ ̣ tính tốn ch u ct ca thép đư ng hàn phu ̣ thu c vào lo i que hàn (tra bng) fws =0.45f u : cư ng đơ ̣ tính tốn thép cơ bn trên biên nĩng ch y 35
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN CƯ NG Đ TÍNH TỐN CÁC ĐƯ NG HÀN: Đư ng hàn gĩc : fwf , fws fwf : cư ng đơ ̣ tính tốn ch u ct ca thép đư ng hàn phu ̣ thu c vào lo i que hàn (tra bng) fws =0.45f u : cư ng đơ ̣ tính tốn thép cơ bn trên biên nĩng ch y 36
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN Phân lo i đư ng hàn theo cơng dng : cu to, ch u lc Phân lo i theo v trí khơng gian : đư ng hàn nm, đng, ng ư c, ngang Phân lo i theo đa đa đim gia cơng : nha ̀ máy, cơng tr ư ng Phân lo i theo tính liên tc : đư ng hàn liên tc, đt quãng 37
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U – Đ C ĐIM: Liên kết trực tiếp 2 cấu kiện cùng nằm trong mặt phẳng Đường hàn đối đầu cĩ thể thẳng gĩc hoặc xiên Đường hàn đối đầu chịu lực tốt, ứng suất tập trung nhỏ Khi bản thép dày cần gia cơng bản thép cơ bản 38
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U – D NG GIA CƠNG MÉP: 39
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U – D NG GIA CƠNG MÉP: 40
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U: Tng hp cơng th c tính tốn đư ng hàn đi đu Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn σ=N ≤γ = Chi ụ kéo: wf wt c , A w tl w Aw + lw= l - 2t : chiều dài nh tốn đươ ̀ng hàn + fwt : cươ ̀ng đơ ̣ nh tốn đươ ̀ng hàn chi ụ kéo + γc : hê ̣ sớ điều ki êṇ làm vi êc̣ Chi ụ cắt: τ=V ≤γ = wf wv c , A w tl w Aw 41
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U: Tng hp cơng th c tính tốn đư ng hàn đi đu Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn Chi ụ uớn: 2 M tl σ= ≤γ = w wf wt c , W w Ww 6 Chi ụ uớn và cắt: σ=σ+τ≤23 2 1,15f γ tđ w w wt c σ=M τ= V w, w Ww A w tl 2 A= tl ,W = w w w w 6 42
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U: Tng hp cơng th c tính tốn đư ng hàn đi đu Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn Chi ụ uớn, cắt và kéo: σ=σ+τ≤23 2 1,15f γ tđ w w wt c σ=M + N τ= V w, w Ww A w A w tl 2 A= tl ,W = w w w w 6 43
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN Đ I Đ U: Tng hp cơng th c tính tốn đư ng hàn đi đu Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn Đươ ̀ng hàn đới đầu xiên: α σ=Nsin ≤γ wf wt c tl w α τ=Ncos ≤γ wf wv c tl w b l= − 2t w sin α θ α (θ = α) ( ≡ ) 44
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN LIÊN K T HÀN GĨC – Đ C ĐIM: Liên kết hàn gĩc nằm ở gĩc vuơng tạo bởi 2 cấu kiện cần hàn Tiết diện đường hàn là 1 tam giác vuơng cân, hơi phồng ở giữa, cạnh của tam giác gọi là chiều cao đường hàn (hình a và b) Dùng đường hàn gĩc thoải hoặc hoặc hàn lõm khi chịu tải trọng động để giảm sự tập trung ứng suất (hình c và d) 45
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN LIÊN K T HÀN GĨC – Đ C ĐIM: Đường hàn gĩc khi chịu lực : Cĩ đường lực phức tạp Ứng suất phân bớ khơng đều Hai mút của đường hàn cĩ τmax để giảm bớt sự phân bớ khơng đều ứng suất thì khơng nên dùng đường hàn quá dài Trong tính tốn xem đường hàn chịu cắt quy ước và phá hoại theo 2 tiết diện 46
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: Tng hp cơng th c tính tốn đư ng hàn gĩc Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn - Kiêm̉ tra: τ=N ≤γτ= N ≤γ w1f wfcw2 , f wsc Aw1 A w2 =β =β =− Aw1 ff h∑ l,A w w2 sf h ∑ l,l ww l10mm - Thiết kế: N l ≥ ∑ w ()β β γ hminf f f wf , s f ws c -Ứng suất phân bớ đều do c̣ đươ ̀ng hàn và bi ̣ phá hoa ị do - Ghi chú: 4h≤≤β l 85 h,l ≥ 40mm cắt f w ffw ≤ - Đoa ṇ chờng: ≥5t min hf 1,2t min 47
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: Chi u cao nho ̉ nh t đư ng hàn gĩc: hfmin 48
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: β β Xác đnh các hê ̣ sơ ́ : f, s 49
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: Tng hp cơng tính tốn đư ng hàn gĩc Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn -Sự phân bớ nơị lc cho đươ ̀ng hàn sớng và mép: e N=2 N = kN 1 + e1 e 2 = − N2 (1 k)N - Ví du ̣ : thép gĩc đều ca nh,̣ k=0.7 50
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: Tng hp cơng tính tốn đư ng hàn gĩc Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn - Chi ụ mơ men: τ=MM ≤γτ= ≤γ w1f wfcw2 , f wsc WWw1 w2 l2 = β w Ww1 f h f ∑ 6 l2 = β w Ww2 sf h ∑ 6 = − lw l 10mm 51
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: Tng hp cơng tính tốn đư ng hàn gĩc Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn - Chi ụ cắt: τ=V ≤γτ= V ≤γ w1f wfcw2 , f wsc Aw1 A w2 = β Aw1 ff h∑ l w = β Aw2 sf h∑ l w = − lw l 10mm 52
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN TÍNH TỐN LIÊN K T HÀN GĨC: Tng hp cơng tính tốn đư ng hàn gĩc Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn - Chi ụ cắt và chi ụ uớn:  2  2 τ=VM + ≤γ td1    fwf c AWw1  w1   2  2 τ=VM + ≤γ td2    fws c AWw2  w2  =β =β Aw1 ff h∑ l,A w w2 sf h ∑ l w l2 l 2 =βw =β w Ww1 ff h∑ ,W w2 sf h ∑ 6 6 53
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG I. LIÊN KT HÀN LIÊN K T HÀN GĨC CĨ B N GHÉP: Bn ghép liên kt thép cơ bn bng các đư ng hàn gĩc cnh va ̀ gĩc đu Cĩ sự tp trung ng su t ln khơng dùng cho ti tr ng đng Gi m ng su t tp trung bng cách vát cnh va ̀ khơng hàn tồn bơ ̣ bn ghép Ti t di n bn ghép: 54
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Phân lo i liên kt bu lơng Bu lơng thơ Bu lơng th ư ng Bu lơng tinh Bu lơng cư ng đơ ̣ cao Bu lơng neo Cp đơ ̣ bn va ̀ cư ng đơ ̣ tính tốn: Cp đơ ̣ bn bu lơng: từ 4.6 đ n 10.9 Cư ng đơ ̣ tính tốn: fvb , ftb , fcb . Liên kt bu lơng 55
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Cp đơ ̣ bn va ̀ cư ng đơ ̣ tính tốn: Cp đơ ̣ bn bu lơng: từ 4.6 đ n 10.9 Cư ng đơ ̣ tính tốn: fvb , ftb , fcb . 56
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Sự là vi c liên kt bu lơng th ư ng, thơ, tinh: Pha ́ ho i ct ngang thân bu lơng Pha ́ ho i thép cơ bn do ép mt Kha ̉ năng ch u ct bu lơng: × γ × × [N] vb =fvb b A nv fvb : cư ng đơ ̣ tính tốn ch u ct vt li u bu lơng A : di n tích ti t diên ngang thân bu lơng (ph n khơng b ren) nv: sơ ́ lư ng mt ct tính tốn ca bu lơng γ : hê ̣ sơ ́ điu ki n làm vi c liên kt bu lơng b 57
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Sự là vi c liên kt bu lơng th ư ng, thơ, tinh: Pha ́ ho i ct ngang thân bu lơng Pha ́ ho i thép cơ bn do ép mt Kha ̉ năng ch u ép mt bu lơng: Σ × × γ [N] cb =d ( t) min fcb b fcb : cư ng đơ ̣ ép mt tính tốn bu lơng d : đư ng kính thân bu lơng (ph n khơng b ren) Σ ( t) min : tng chi u dày nho ̉ nh t các bn thép cùng tr ư t vê ̀ mt hư ng γ : hê ̣ sơ ́ điu ki n làm vi c liên kt bu lơng b 58
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Sự làm vi c ch u tr ư t ca liên kt bu lơng cư ng đơ ̣ cao: Lc ma sát ln to ra do lc xi t ln ca êcu bu lơng Kha ̉ năng ch u tr ư t ca 1 bu lơng: × × γ µ/γ × [N] cb =f hb Abn b1 ( b2 )min nf fhb : cư ng đơ ̣ tính tốn ch u kéo vt li u bu lơng, f hb =0.7f ub Abn : di n tích th c thân bu lơng (kê ̉ đ n ph n b ren) µ : hê ̣ sơ ́ ma sát γb1 : hê ̣ sơ ́ điu ki n làm vi c liên kt bu lơng nf : sơ ́ lư ng mt ph ng tính tốn γ ̣ ́ đ ̣ b2 : hê sơ ơ tin c y 59
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Sự làm vi c bu lơng khi ch u kéo: Kha ̉ năng ch u tr ư t ca 1 bu lơng: × [N] tb =Abn ftb ftb : cư ng đơ ̣ tính tốn ch u kéo vt li u bu lơng A : di n tích th c thân bu lơng (kê ̉ đ n ph n b ren) bn 60
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Cu to liên kt bu lơng: 61
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Tng hp cơng tính tốn liên kt bu lơng Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn - Bu lơng chi ụ cắt và ép măt:̣ N n ≥ []N γ min b c [][][]N= minN() ,N min b vb cb - Bu lơng chi ụ cắt và ép măt:̣ V n ≥ []N γ min b c [][][]N= minN() ,N min b vb cb 62
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Tng hp cơng tính tốn liên kt bu lơng Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn -Lc max tác du ng̣ lên bu lơng: Ml N=1 ≤[] N γ bmax2 min b c m∑ l i + m : sớ bu lơng trên mơṭ hàng -Lc max tác du ng̣ lên bu lơng: 2 Ml  V  2 N=1  +≤γ[] N bmax 2    min b c m∑ l i  n  63
C2 - LIÊN KÊT HÀN VÀ BU LƠNG II. LIÊN KT BU LƠNG Tng hp cơng tính tốn liên kt bu lơng Sơ đờ chi ̣u lc Cơng th ức nh tốn - Bu lơng chi ụ kéo: N n ≥ []N γ tb c - Kiêm̉ tra bền thép cơ ba n̉ do gia m̉ yếu : N ≤ γ γ f bl c An + Di êṇ ch th c kê ̉ đến gia m̉ yếu lỡ bu lơng: An = A – A1 Với : A = Max (A 1,5 , A 1,2,3,4,5 – n×s2t/4u) 1 1 1 64
NƠỊ DUNG • TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP • LIÊN KÊT HÀN VÀ LIÊN KÊT BU LƠNG • TÍNH TỐN DÂM THÉP • TÍNH TỐN CƠṬ THÉP • TÍNH TỐN DÀN THÉP 65
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP I. DM ĐNH HÌNH Thi t kê ́ dm đnh hình đư c ti n hành theo các bư c sau: Ch n ti t di n dm Ki m tra ti t di n dm đa ̃ ch n vê ̀ : Đơ ̣ bn : ng su t pháp, ng su t ti p Đơ ̣ võng n đnh tng thê ̉ ca dm Dầm đinḥ hình Cu to va ̀ tính tốn các chi ti t ni dm, gi dm 66
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP I. DM ĐNH HÌNH Ch n ti t di n dm Ví d B1 : tính tốn ni lc M, Q B2 : tính mơ men ch ng un Wyc từ điu ki n ng su t pháp ≥ Mmax Wyc γ B1: M =ql 2/8, Q =ql/2 f c max max B2: B3 : tính mơ men quán tính yêu ql 2 cu từ điu ki n đơ ̣ võng : ∆ ≤ W ≥ yc γ [∆] 8f c B4: Ch n ti t di n B3: 5ql4 5ql 4 ∆ = ≤∆→[] I ≥ max384EI yc 384E []∆ B4 : từ Wyc va ̀ Iyc , ch n ti t di n 67
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP I. DM ĐNH HÌNH Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Theo điu ki n ng su t pháp: σ =Mmax ≤γ maxf c Wx Theo điu ki n ng su t ti p: τ=Qmax S x ≤γ maxf v c Jx t w Theo điu ki n đơ ̣ võng: ∆ ≤[ ∆ ] 68
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP I. DM ĐNH HÌNH Ki m tra điu ki n n đnh tng thê :̉ M σ=max ≤γγ=f , 0,95 ϕ c c bW c Wc : mơ men ch ng un ca ti t di n nguyên dm ϕ b: hê ̣ sơ ́ gi m un ca dm khi xét điu ki n n đnh ϕ tng thê ̉ dm, ly phu ̣ thu c vào hê ̣ sơ ́ 1 nh ư sau: I   2 ϕ = ψ y h E 1   Ix l 0  f ϕ ≤ ϕ ϕ Nu 1 0,85 : ly b= 1 ϕ ϕ ϕ ≤ Nu 1>0,85 : ly b=0.68 + 0.21 1 1 vi ψ : hê ̣ sơ ́ ly theo bng tra phu ̣ thu c vào • Với dầm I cán nĩng: liên kt gi ta dm, dng va ̀ v trí ti tr ng, 2 α It l 0  va ̀ tham sơ ́ . α = 1,54   I h Jxn : mơ men quán tính ch ng xo n ti t di n y   l0 : chi u dài tính tốn ngồi mt ph ng dm 69
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP 70 70
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP 71 71
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP I. DM ĐNH HÌNH Ki m tra điu ki n n đnh tng thê :̉ Các trường hợp khơng cần kiểm tra ổn định tổng thể dầm : Cĩ bản sàn thép hoặc BTCT liên kết chắc chắn vào cánh dầm, Dầm composite, Đợ mảnh ngồi mặt phằng dầm l0/b f nằm trong giới hạn cho phép. Giải pháp tăng cường ổn định tổng thể: Tăng bf, gi ảm tf, gi ảm hfk . Khi đĩ sẽ ph ải ch ọn lại ti ết di ện dầm Dùng hệ sàn cứng ho ặc gi ằng ngang ở cánh nén Dùng hệ gi ằng ch ống xo ắn Cánh nén 72
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Thi t kê ́ dm tơ ̉ hp hàn đư c ti n hành theo các bư c sau: Ch n ti t di n dm Ki m tra ti t di n dm đa ̃ ch n vê ̀ : Đơ ̣ bn : ng su t pháp, ng su t ti p Đơ ̣ võng n đnh tng thê ̉ ca dm n đnh cc bơ ̣ bn cánh, bn bng Đư ng hàn liên kt bn cánh bn bng Cu to va ̀ tính tốn các chi ti t ni dm, gi dm, thay đi ti t di n dm Dầm tơ ̉ hp hàn 73
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ch n ti t di n dm tơ ̉ hp hàn ≤ ≤ Ch n chi u cao ti t di n: hmin h hmax Ch n chi u dày b n b ng : tw 3 V t ≥ max Từ điu ki n ng su t ti p: w γ Dầm tơ ̉ hp hàn 2 hw f v c h f ≥ w Từ điu ki n n đnh bn bng: tw 5,5 E Dm cao (1-2m): = + 3h tw 7 1000 74
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ch n ti t di n dm tơ ̉ hp hàn Ch n kích th ư c bàn cánh (b f, tf) từ điu ki n ng su t pháp Cách ch n: ÷ tf>tw ti ết di ện làm vi ệc hi ệu qu ả, tf=12 24mm ≤ tf 30mm tránh ứng su ất ph ụ khi hàn, cường độ tính tốn tăng khi chi ều dày gi ảm ≤ bf 30t f ứng su ất pháp phân bố đều trên cánh kéo, ổn định cục bộ cho cánh nén ÷ ≥ ≥ bf=h/2 h/5; b f 180mm; b f h/10 ổn định tổng th ể, dễ liên kết dầm với các cấu ki ện khác Dầm tơ ̉ hp hàn ≤ bf/tf E / f ổn định cục bộ bản cánh nén 75
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Theo điu ki n ng su t pháp: σ =Mmax ≤γ maxf c Wx Theo điu ki n ng su t ti p: τ=Qmax S x ≤γ maxf v c Jx t w Ki m tra ti các v trí ch u M va ̀ V: σ= στ2 + 2 ≤ γ td13 1 1,15 f c M h VS σ=w τ = c 1; 1 W h Ix t w Sc: mơ men tĩnh ca bn cánh 76
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Ki m tra ng su t cc bơ ̣ bng dm khi cĩ lc tp trung cc bơ ̣ lên bn cánh: lz= b + 2t f Ki m tra đng th i ti t di n ch u ng su t pháp, ng su t ti p va ̀ ng su t nén cc bơ :̣ Theo điu ki n đơ ̣ võng: ∆ ≤ ∆ max [ ] 77
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Ki m tra n đnh tng thê ̉ dm tơ ̉ hp: tươ ng tự nh ư dm đnh hình, trong đo ́ tham sơ ́ α đư c xác đnh nh ư sau (đi vi dm tơ ̉ hp hàn): 2 L t  at 3  α=0 w +w = 8   13  ,a0,5h fk hfk b f  bf t f  Tăng cư ng n đnh tng thê :̉ Cánh nén Tăng bf, gi ảm tf, gi ảm hfk . Khi đĩ sẽ ph ải ch ọn lại ti ết di ện dầm Dùng hệ sàn cứng ho ặc gi ằng ngang ở cánh nén Dùng hê ̣ gi ng ch ng xo n 78
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Ki m tra n đnh cc bơ ḅ n cánh: 2 t  b E σ=f →≤0f cr 0.25E  0,5 bof  t f f Ki m tra n đnh cc bơ ̣ bn bng dm: Do ng su t ti p: f h f + TT Tĩnh: τ=10.3v , λ= w ≤λ=  3.2 crλ2 w w  w tw E h f λ=w ≤λ=  + TT Độ ng: w w  2.2 tw E Nu khơng th a mãn thi ̀ ph i bơ ́ trí các sư n ngang đê ̉ gia cư ng bng dm 79
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Cu to sư n ngang: Kho ng cách 2 sư n: ≤ λ a 2h w khi w > 3,2 ≤ λ ≤ a 2,5h w khi w 3,2 ≥ Bê ̀ rng sư n: bs hw/30 + 40mm Chi u dày sư n: f t≥ 2b mm s s E Chi u cao đư ng hàn sư n: hfmin =5mm Tính li đơ ̣ mnh bn bng khi cĩ gia cư ng 0.76  f d f τ=10.31 +v , λ= cr µ2  λ 2 ow   ow tw E 80
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Ki m tra n đnh cc bơ ̣ bn bng dư i tác dng ng su t pháp: = hw t w  5,5Ef Bơ ́ trí các sư n dc kp hai bên bn bng nu bn bng khơng th a mãn điu ki n n đnh 81
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP II. DM T HP HÀN Ki m tra ti t di n đa ̃ ch n Liên kt cánh dm va ̀ bn bng: lc tr ư t T tác dng lên 2 đư ng hàn gĩc bn cánh VS VS VS T=τ= tf t = f →h ≥ f w w f 2()β f I γ Ix t w I x wmin x c Nu cĩ lc tp tr ng thi ̀ ph i kê ̉ đ n nh hư ng ca nĩ trong tính tốn đư ng hàn 82
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP III. DM T HP BU LƠNG Cánh dm bu lơng va ̀ đinh tán: Ch ọn trư ớc thép gĩc cánh dầm (nên ch ọn đều cạnh): t d, bd ÷ ÷ bg=h/12 h/9; tg=tw; tg=(b g/11 bg/10) Xác định ti ết di ện bản ph ủ: h t h 3 IIIIW=−−= −w w − 4IaA() + 2 dxwg x2 12 0ggg = 2 Id 2nbth 1ddd /4 td I0g : Mơmen quán tính của một thép gĩc với tr ục tr ọng tâm của nĩ 5 Lấy h =h(12 ÷24)mm d a g x x n1: số lư ợng bản ph ủ ở mỗi cánh dầm t h h a w w d 2I g = d bd t d 2 5 n1 h d td bd 83
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP III. DM T HP BU LƠNG ≥ Ch ọn trư ớc bd theo đi ều ki ện: b d 2b g+t w Ch ọn td theo yêu cầu cấu tạo của ph ần đua ra của bản ph ủ: ≤ Khi dùng 1 bản ph ủ: a 1 15t d ≤ Khi dùng 2 bản ph ủ: a 1 8t d bg a1 x x tf 2b g+t w 84
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP IV. CU T O VÀ TÍNH TỐN MI NI DM Ni dm bng liên kt hàn: Nới đới đầu Nớiđớiđầu+ ghép Nớighép 85
C3 - TÍNH TỐN DÂM THÉP IV. CU T O VÀ TÍNH TỐN MI NI DM Ni dm bng liên kt bu lơng: g n ơ c i h t ễ D 86
NƠỊ DUNG • TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP • LIÊN KÊT HÀN VÀ LIÊN KÊT BU LƠNG • TÍNH TỐN DÂM THÉP • TÍNH TỐN CỢT THÉP • TÍNH TỐN DÀN THÉP 87
C4 – CƠṬ THÉP Ch5_8888
C3 – NỢI DUNG KHÁI QUÁT CHUNG CỘT ĐẶC CHNU NÉN ĐÚNG TÂM CỘT RỖNG CHNU NÉN ĐÚNG TÂM CỘT CHNU NÉN L ỆCH TÂM CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN CHI TI ẾT CỘT Ch5_8989
C3 – TÍNH TỐN CƠṬ THÉP I. KHÁI QUÁT CHUNG Đặc điểm chung Phân loại cột Sơ đờ tính Ch5_9090
C3 – TÍNH TỐN CƠṬ THÉP I.1 ĐC ĐIM CHUNG Truy ền tải tr ọng từ các kết cấu bên trên xu ống kết cấu bên dư ới Cột gồm 3 bộ ph ận chính Đầu cột: Đỡ các kết cấu bên trên và phân ph ối tải tr ọng cho thân cột Thân cột: Truy ền tải tr ọng từ trên xu ống dư ới Chân cột: Liên kết cột vào mĩng, phân ph ối tải tr ọng từ cột vào mĩng Ch5_9191
C3 – TÍNH TỐN CƠṬ THÉP I.2 PHÂN LOI CT Theo cấu tạo: Cột đặc, cột rỗng, cột ti ết di ện khơng đổi, cột ti ết di ện thay đổi Theo sơ đồ ch ịu lực: Cột nén đúng tâm (N), cột nén lệch tâm (N, M) Ch5_9292
C3 – TÍNH TỐN CƠṬ THÉP I.3 SƠ Đ TÍNH Sơ đồ tính – Sơ đồ tr ục dọc cột với các đi ều ki ện biên (liên kết ở chân cột và đầu cột) Chi ều dài tính tốn Đối với cột ti ết di ện khơng đổi ho ặc đo ạn cột của cột bậc: = µ L0 L – L - chi ều dài hình học của cột – µ - hệ số chi ều dài tính tốn, ph ụ thu ộc vào đặc đi ểm tải tr ọng và đi ều ki ện biên Cột ti ết di ện thay đổi µ µ µ – Lo= j L, trong đĩ j lấy theo bảng tra Ch5_9393
C3 – TÍNH TỐN CƠṬ THÉP I.3 SƠ Đ TÍNH Độ mảnh cột: L L x y = λ= λ= in I n A x; y ix i y o Lx, L y: chi ều dài tính tốn của cột tính theo tr ục x và y o ix, iy: bán kính quán tính cột tính theo tr ục x và y. Kh ả năng ch ịu nén đúng tâm của cột được quy ết định bởi độ mảnh lớn nh ất λ = λλ maxmax( x , y ) λ= λ Để cĩ kh ả năng ch ịu lực hợp lý: x y Để cột làm vi ệc bình th ường: λ≤ λ max   [λ]: Độ mảnh gi ới hạn Ch5_9494
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Hình thức ti ết di ện Tính tốn Xác định ti ết di ện cột Ví dụ minh hoạ Ch5_9595
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM II.1 HÌNH THC TI T DI N Ti ết di ện I Tiết diêṇ chữ thâp̣ Tiết diêṇ kín Ch5_9696
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM II.1 KIM TRA TI T DI N Kiêm̉ tra về bền: σ=N ≤ γ f c An o N: lực dọc tính tốn o An: di ện tích ti ết di ện th ực o f: cường độ tính tốn của vật li ệu γ o c: hệ số đi ều ki ện làm vi ệc của cột Ch5_9797
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Kiêm̉ tra ổn định tổng th ể: N λ≤ λ σ= ≤ γ λ= λ f max   f ϕ c E min A f  • Khi 0 4,5 : ϕ = λ2 ()51 − λ Ch5_9898
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Kiêm̉ tra về ổn định cục bộ: – Đi ều ki ện ổn định cục bộ bản bụng: y x x hw h h  tw λ=w ≤ λ = w w w    t t w w  y • hw, tw: chi ều cao tính tốn, chi ều dày bản bụng λ • [ w]: độ mảnh gi ới hạn của bản bụng Ch5_9999
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Ch5_100100
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Nếu khơng thoả ĐK ổn định cục bộ bản bụng: → λ → – C1: Tăng chi ều dày bụng gi ảm w tốn thép ≥ ≥ – C2: Đặt cặp sườn dọc với bsl 10t w, t sl 0,75t w vào λ β λ gi ữa bản bụng. Khi đĩ [ w]=[h w/tw]= [ w] với: 0,4I 0,1 I 3  ≤ 3 β =1 +sl 1 − sl • Khi Isl 6h wtw : 3 3  y htww ht ww  3 β = 2 • Khi Isl > 6h wtw : sư ờn dọc tsl I : mơmen quán tính của sườn dọc đ/v tr ục ở bụng cột bsl sl vuơng gĩc với cạnh bsl y hw: chi ều cao tính tốn của bụng cột khi ch ưa đặt sườn dọc Ch5_101101
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM – C3: bỏ ph ần gi ữa bụng cột đã bị mất ổn định cục bộ, cần kh ống ch ế: λ< λ w2  w  Khi đĩ ph ải ki ểm tra lại đi ều ki ện ổn định tổng th ể: N ≤ f γ ϕ c min A với A là di ện tích ph ần ti ết di ện cột cịn lại: x y y = λ c10,5 t w w  c1 c1 x Ch5_102102
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM h E • Ngồi ra, nếu w ≥ 2,3 t f ph ải gia cường sưw ờn cứng ngang, ÷ a = (2,5 3)h w với kích th ước: sư ờn dọc h ≥ w bs +40 mm 30 a sư ờn ngang f t≥ 2 b mm s s E • Khi vận chuy ển cột : đặt ít nh ất 2 sườn ngang trên mỗi đo ạn chuyên ch ở Ch5_103103
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Đi ều ki ện ổn định cục bộ của bản t cánh: f y b0f b b  x x λ=0 ≤ λ = 0 f f    tf t f  – b0: chi ều rộng tính tốn của ph ần y bản cánh nhơ ra – tf: chi ều dày bản cánh λ – [ f]: độ mảnh gi ới hạn Ch5_104104
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM → Gi ả thi ết đã cĩ N, L x, L y thi ết kế cột Chọn ti ết di ện cột Ch ọn dạng ti ết di ện Xác định di ện tích cần thi ết của ti ết di ện N A = ct ϕ γ f c trong đĩ ϕ được gi ả thi ết tr ước ho ặc xác định theo λ độ mảnh gi ả thi ết gt . Ch5_105105
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Xác định kích thước bản cánh và bụng l l b = y ,h = x ct α λ ct α λ y gt x gt α α trong đĩ x, y là các hệ số để xác định gần đúng các bán kính quán tính của ti ết di ện α α (i x= xh, iy= yb) h=(1 ÷1,15)b: dễ liên kết, hình dáng cân đối ÷ ÷ tf=8 40mm, tw=6 16mm Kiêm̉ tra tiết diêṇ đã choṇ Cấu ta ọ liên kết hàn cánh và bung̣ cơṭ Ch5_106106
II. TÍNH TỐN CỢT ĐẶC CHI ̣U NÉN ĐÚNG TÂM Xác định N, L o λ ϕ Gi ả thi ết gt = 40-100 tra bảng Tính Act , bct , hct , chọn tf, tw chọn ti ết di ện cột Tính tốn các đặc tr ưng hình học cột ϕ λ Tính theo max Ki ểm tra ti ết di ện Ch5_107107
III. TÍNH TỐN CỢT RƠNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM KHÁI QUÁT CHUNG CỘT ĐẶC CHNU NÉN ĐÚNG TÂM CỘT RỖNG CHNU NÉN ĐÚNG TÂM CỘT CHNU NÉN L ỆCH TÂM CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN CHI TI ẾT CỘT Ch5_108108
CỘT RỖNG NÉN ĐÚNG TÂM Yêu cầu bảo dư ỡng Cấu tạo Tải tr ọng lớn Tải tr ọng khơng lớn nhưng cột cao Ch5_109109
Cấu tạo thân cột • Bản gi ằng:  1 1  b t = 6 −12 mm ,t =  − d ,t ≥ b b b 10 30  b b 50 = ()− db 0,5 0 8, h • Chống xoắn và chống bi ến hình: →Vách cứng cách nhau 3-4m Ch5_110110
Sự làm vi ệc của cột rỗng 2 nhánh a. Sự làm vi ệc đối với tr ục th ực (y-y) • Uốn dọc trong mặt ph ẳng xz, ti ết di ện cột xoay quanh tr ục th ực yy: → Thanh bụng ho ặc bản gi ằng hầu như khơng xu ất hi ện nội lực và bi ến dạng → cột làm vi ệc như cột đặc I2 I I L L =y = y0 = y 0 = λ =y = y iy i y 0 y A2 Af A f iy i y 0 với A , i , I : di ện tích, bán kính quán tính và mơmen quán z f y0 y0 tính của ti ết di ện nhánh đ/v tr ục y của nĩ (y ≡y) x 0 0 Ch5_111111
Sự làm vi ệc của cột rỗng 2 nhánh b. Sự làm vi ệc đ/v tr ục ảo (x-x): t • Ct 1 γ π 2 L I 1 EA λ = x = x µ =1 + x i x t λ 2 i A x x γ z 1: gĩc trư ợt của ti ết di ện cột ảo do lực cắt bằng 1 gây ra y Ch5_112112
Sự làm vi ệc của cột rỗng 2 nhánh c. Độ mảnh tương đương của cột rỗng bản gi ằng: kh ớp gi ả thi ết để đơn gi ản hố tính tốn z Ch5_113113 y
Sự làm vi ệc của cột rỗng 2 nhánh γ • Gĩc tr ượt 1 do lực cắt bằng đơn vị V=1: λ 2 + γ = 1 (1 n) λ = a = 1 , 1 , A 2Af 12 EA ixo EI  EI  I C n =x0  b  = x 0 a  C  Ib a 3 • Ib: mơmen quán tính của bản gi ằng, Ib=t bd b/12 • C: kho ảng cách tr ọng tâm hai nhánh cột • a: kho ảng cách tâm các bản gi ằng γ π2EA λ 2 µ =+11 =+ 10,821() + n 1 t λ2 λ 2 x x λµλ==+ λ2 λ 2 ( + ) 0 t x x 0,821 1 n Ch5_114114
Sự làm vi ệc của cột rỗng 2 nhánh d. Độ mảnh tương đương của cột rỗng thanh gi ằng: Khi bị uốn dọc: được xem nh ư dàn ph ẳng cĩ các mắt kh ớp. γ = 1 1 2 θ θ EA d 1 sin cos α A λ= µλ = λ 2 + 1 0 t x x A π 2 d 1 α = 1 sin 2 θ cos θ • Ad1 : tổng di ện tích ti ết di ện của các thanh bụng xiên ở hai mặt rỗng của cột, A d1 =2A t • ld: chi ều dài tr ục thanh bụng xiên Ch5_115115
Tính tốn cột rỗng chịu nén đúng tâm • Bền: σ=N ≤ γ f c An An: tổng di ện tích th ực của các nhánh cột • Ổn định tổng thể: N ≤ f γ ϕ c min A ϕ λ λ λ min : xác định theo max =max( 0; y) • Ổn định cục bộ: gi ống cột đặc chịu nén đúng tâm: h b λ=w ≤ λ λ=0 ≤  λ  w w  f f  t 116 tw f Ch5_116
Tính tốn cột rỗng chịu nén đúng tâm • Các yêu cầu về độ mảnh – Tồn cột: λ≤ λ max   – Từng nhánh cột: • Bản gi ằng: λ ≤ λ≤ λ 1 80 và 1 y Thanh gi ng: • ằ λ ≤ λ≤ λ 1 40 và 1 y λ 1: Độ mảnh của nhánh cột theo tr ục bản thân x0-x0 Ch5_117117
Thi ết kế cột rỗng → Bi ết tr ước N, L x, L y thi ết kế cột a. Ch ọn ti ết di ện cột • Ch ọn dạng ti ết di ện: 2 nhánh ti ết di ện nh ư nhau • Di ện tích cần thi ết của nhánh cột theo tr ục th ực: N A = fct ϕ γ 2 y f c ϕ λ ÷ λ ≤ λ với y được xác định theo y =40 90 và y [ ] • Xác định bán kính quán tính cần thi ết với tr ục thực l i = y yct λ ygt Ch5_118118
Thi ết kế cột rỗng • Ch ọn nhánh cột : Afct , iyct ch ọn ti ết di ện • Ki ểm tra cột theo tr ục th ực: N l ≤ fγ ,λ = y ≤ []λ ϕ c y y A iy – A=2A f, Af: di ện tích nhánh cột đã ch ọn ϕ λ – y: xác định theo y tính theo ti ết di ện đã ch ọn – iy=i y0 , i y0 : bán kính quán tính của ti ết di ện nhánh cột đã ch ọn theo tr ục y0 của nĩ, trùng với tr ục y Ch5_119119
Thi ết kế cột rỗng • Xác định kho ảng cách hai nhánh - C: 2  = + C = 2 − 2 Ix2  I0 x A f  C ct 2 ixct ix 0 λ 4  – Xác định xct căn cứ vào sự làm vi ệc đ/v tr ục ảo x-x và đi ều ki ện hợp lý λ λ 0= y: • Đ/v cột rỗng bản gi ằng : Sơ bộ gi ả thi ết n≤1/5: λ= λλ2 + 2 = λ λ = λ 2 − λ 2 0x 1 y xct y 1 λ trong đĩ 1 sơ bộ ch ọn tr ước • Đ/v cột rỗng thanh gi ằng : α α 2 1A 2 1 A lx λ= λ + = λ λ = λ y − → i = 0 x y xct xct λ Ad 1 Ad1 xct α Để cĩ 1 và Ad1 ph ải sơ bộ ch ọn tr ước thép gĩc làm thanh bụng xiên và bố trí tr ước sơ đồ hệ thanh bụng Ch5_120120
Thi ết kế cột rỗng b. Tính tốn bản gi ằng và thanh bụng: Lực cắt quy ước Vf:   = ×−6 − EN Vf 7,15 10 2330  f  ϕ – N: lực dọc tính tốn của cột – ϕ: hệ số uốn dọc của cột Ch5_121121
Thi ết kế cột rỗng Tính tốn sơ bộ: = Vf V f A – Vf: tính bằng daN – A: di ện tích ti ết di ện nguyên của cột tính bằng cm2 • Lực cắt quy ước tác dụng trên một mặt rỗng cột: = Vs n r V f nr=0,5 đối với cột rỗng hai nhánh Ch5_122122
Thi ết kế cột rỗng Tính bản gi ằng – Ch ọn kích th ước bản gi ằng theo cấu tạo – Xác định nội lực: khung nhi ều tầng 1 nh ịp ch ịu Vf Va V a M V a M =2 s = s T =b = s b 2 2 2 b C2 C Ch5_123123
Thi ết kế cột rỗng Ki m tra b n gi ng: 2 2 – ể ả ằ M  T  σστ=+=2 2 b + b ≤ γ td 32  3  1,15 f c tdbb6  td bb  – Ki ểm tra liên kết bản gi ằng với nhánh cột: 2 2 M  T  σ=+= σ2 τ 2 b  + b  ≤ f γ w w w β2  β  wf(s) c fs()fwhL6  fs ()fw hL  2 2 M  T  b+ b ≤ ()βf γ 2   w min c hLfw6  hL fw  • hf: ch ọn tr ước theo đi ều ki ện cấu tạo ho ặc tính và ch ọn lại theo đi ều ki ện cấu tạo theo cơng th ức sau: 2 1 6M  • (βf ) =min( β f ; β f ) h≥b  + T 2 w min f wf s ws f L()β f γ L b cm w wmin c  w  • Lw = d b - 1 Ch5_124124
Thi ết kế cột rỗng Tính thanh gi ằng – Ch ọn hệ thanh bụng – Nội lực: V • Hệ khơng cĩ thanh ngang : N = s tx θ nt sin hệ thanh bụng tam giác nt = 1, hệ thanh bụng hình thoi nt = 2 • Hệ cĩ thanh ngang : V α N A l a2 N = s + d f t ,α = d tx θ d 3 + 3 2sin Af ld 2C – Nf: lực dọc trong một nhánh cột • Ch5_125125
Thi ết kế cột rỗng • Chọn ti ết di ện thanh bụng λ λ ≤ → ϕ – Gi ả thi ết max của thanh bụng là gt 150 min l i = i = d ct min λ gt N – Di ện tích yêu cầu của thanh bụng xiên: A = tx tct ϕ γ min f c – Căn cứ At,yc và imin ch ọn ti ết di ện thép • Ki ểm tra thanh bụng: cấu ki ện chịu nén đúng tâm N tx ≤ fγ ,γ = 0,75 ϕ c c min At • Liên kết thanh xiên vào nhánh chịu Ntx Ch5_126126
IV. TÍNH TỐN CỢT CHI ̣U NÉN LỆCH TÂM • KHÁI QUÁT CHUNG • CỘT ĐẶC CHNU NÉN ĐÚNG TÂM • CỘT RỖNG CHNU NÉN ĐÚNG TÂM • CỘT CHNU NÉN L ỆCH TÂM • CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN CHI TI ẾT CỘT Ch5_127127
IV. TÍNH TỐN CỢT CHI ̣U NÉN LỆCH TÂM Cấu tạo Tính tốn cột đặc nén lệch tâm Tính tốn cột rỗng nén lệch tâm Ch5_128128
IV.1 CẤU TẠO • Cũng cĩ 2 loại ti ết di ện ĐẶC và RỖNG: M khơng lớn; (N 1, M1) và (N 2, M 2) (N 1, M1) và (N 2, M 2) chênh nhau nhi ều đối xứng ho ặc gần đối xứng Ch5_129129
CẤU TẠO • Ch ọn kích th ước cột sơ bơ :̣ – Cơṭ đăc:̣ 1 1  h=÷  l,b =÷() 0.30.5h 10 15  c Cột rỗng: 1 1  h=÷  l ,b =() 0.3 ÷ 0.5 h 8 14  c • Cột nén lệch tâm : – Dùng bản gi ằng khi V < lực cắt quy ước Vf, khoa ng̉ cách nhánh bé – Bản gi ằng: cấu tạo nh ư cột nén đúng tâm, cĩ th ể dùng thép hình [ khi nội lực uốn Mb của nĩ lớn – Thanh giằng khi khoa ng̉ cách nhánh lớn Ch5_130130
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm Đợ lêcḥ tâm nh đơỉ me: e M A m=η m,m = = e ρ NW m: đợ lệch tâm tương đối M, N: mơ men và lực dọc A, W: diện tích mặt cắt ngang và mơ men chống uốn tiết diện η: hệ sớ phụ thuộc hình dạng tiết diện đến sự phát triển biến dạng dẻo Ch5_131131
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm Ch5_132132
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm Ch5_133133
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm • KI ỂM TRA BÊN – Đi ều ki ện Bền của cột là: Chú ý Ch5_134134
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT của cột trong mp uốn (tr ục x-x) TH 1 Cột ch ịu N và Mx nằm trong Mx mặt ph ẳng Wx đối xứng của ti ết di ện cột Ch5_135135
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT của cột trong mp vuơng gĩc TH 1 mp uốn (tr ục y-y): Cột ch ịu N và Mx nằm trong mặt ph ẳng đối xứng của ti ết di ện cột Ch5_136136
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT của cột trong mp vuơng gĩc TH 1 mp uốn (tr ục y-y): Cột ch ịu N và Mx nằm trong mặt ph ẳng đối xứng của ti ết di ện cột Ch5_137137
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm Ch5_138138
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT của cột trong mp vuơng gĩc mp uốn (tr ục y-y): TH 1 Cột ch ịu N và Mx nằm trong mặt ph ẳng đối xứng của ti ết di ện cột Ch5_139139
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT của cột trong mp vuơng gĩc mp uốn (tr ục y-y): TH 1 Cột ch ịu N và Mx nằm trong mặt ph ẳng đối xứng của ti ết di ện Các trư ờng hợp cột khác, xem tiêu chu Nn Ch5_140140
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT trong mp uốn (tr ục y-y): TH 2 Tính với tr ục y Cột ch ịu • Ổn định TT trong mp ⊥ mp uốn (tr ục x- N và My cĩ x): chỉ phải thực hi ện khi λx > λy, lúc I < I y x này bỏ qua ảnh hưởng của My: Ch5_141141
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm b) Tính tốn về Ổn Định Tổng Th ể: cĩ 3 trư ờng hợp • Ổn định TT được ki ểm tra theo: TH 3 my Cột ch ịu nén uốn trong 2 mp φe. y N, M y, My cĩ y Ix > Iy Ch5_142142
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm c) Tính tốn về Ổn Định Cục Bộ: • Ổn định cục bộ bản cánh: Ch5_143143
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm c) Tính tốn về Ổn Định Cục Bộ: • Ổn định cục bộ bản bụng: 1 Ch5_144144
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm c) Tính tốn về Ổn Định Cục Bộ: • Ổn định cục bộ bản bụng: 2 Ch5_145145
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm c) Tính tốn về Ổn Định Cục Bộ: • Ổn định cục bộ bản bụng: Ch5_146146
Tính tốn cột đặc nén lệch tâm c) Tính tốn về Ổn Định Cục Bộ: • Ổn định cục bộ bản bụng: 3 Ch5_147147
Xác định ti ết di ện cột đặc NLT a) Ch ọn dạng ti ết di ện cột theo ph ần Cấu Tạo b) Xác định ti ết di ện cột: Xét dạng I, ch ịu (N, Mx) • Chọn bề cao (h) và bề rộng (b) của ti ết di ện: • Xác định di ện tích ti ết di ện cột: Cách 1 Ch5_148148
Xác định ti ết di ện cột đặc NLT a) Ch ọn dạng ti ết di ện cột theo ph ần Cấu Tạo b) Xác định ti ết di ện cột: Xét dạng I, ch ịu (N, Mx) • Xác định di ện tích ti ết di ện cột: Cách 2 Ch5_149149
Xác định ti ết di ện cột đặc NLT a) Ch ọn dạng ti ết di ện cột theo ph ần Cấu Tạo b) Xác định ti ết di ện cột: Xét dạng I, ch ịu (N, Mx) • Chọn bề dày bản cánh (tf), bề dày bản bụng (tW): • Ti ết di ện cột đã chọn phải ki ểm tra lại về: – Bền – Ổn định tổng th ể – Ổn định cục bộ Ch5_150150
Tính tốn cột rỗng chịu NLT • Tr ường hợp cột chỉ chịu (Mx và N), nội lực dọc trong các nhánh cột là: Ch5_151151
Tính tốn cột rỗng chịu NLT • Tr ường hợp cột chỉ chịu (M1, N1) và (M2, N2) với M1 ng ược dấu với M2 và M1 gây nén cho nhánh 1, M2 gây nén cho nhánh 2, nội lực dọc trong các nhánh là: Ch5_152152
Tính tốn cột rỗng chịu NLT • Đối với cột rỗng bản gi ằng , khi chịu M uốn quanh tr ục ảo, ngồi lực dọc (Nf hoặc , Nf1 , Nf2 ) cịn cĩ mơmen uốn phụ quanh tr ục xo của nhánh, do lực cắt V gây ra: • Với cột 2 nhánh nh ư nhau, momen uốn ph ụ là: • Với cột cĩ 2 nhánh khác nhau, mơmen uốn ph ụ là: Ch5_153153
Tính tốn cột rỗng chịu NLT a) Tính tốn về bền • Phải ki ểm tra Bền đối với cột rỗng NLT khi: – Trên các nhánh cột cĩ sự gi ảm yếu ti ết di ện ho ặc – Cột cĩ độ lệch tâm tương đối m > 20 • Vi ệc tính tốn này được thực hi ện riêng cho từng nhánh: – Với cột rỗng thanh gi ằng, ki ểm tra với Nf ho ặc Nf1 , Nf2 Cột đặc NĐT – Với cột rỗng bản gi ằng, cĩ M uốn quanh tr ục ảo, ki ểm tra với nội lực (Nf, Mf) ho ặc (Nf1 , Mf1 ) và (Nf2 , Mf2 ): Cột đặc NLT Ch5_154154
Tính tốn cột rỗng chịu NLT b) Tính tốn về ổn định tổng th ể: • Tính tốn đối với tr ục ảo (x-x): với cột NLT – Cĩ độ lệch tâm tương đối m ≤ 20 – Cặp nội lực nguy hi ểm (N, Mx) ho ặc (M1, N1) và (M2, N2) Ch5_155155
Tính tốn cột rỗng chịu NLT b) Tính tốn về ổn định tổng th ể: • Tính tốn đối với tr ục thực (y-y) và tr ục nhánh (x o-xo): – Đối với tr ục th ực (y-y), xem nh ư các nhánh cột làm vi ệc độc lập Các nhánh cột được ki ểm tra ổn định nh ư một cột đặc NĐT hay NLT theo 2 tr ục ti ết di ện của nĩ là (x o- xo) và (y o-yo). – Cặp nội lực nguy hi ểm (N, Mx) ho ặc (M1, N1) và (M2, N2) – Chi ều dài tính tốn: • Đối với tr ục (x o-xo) là lf (riêng với cột rỗng bản gi ẳng, khi n > 0.2) lấy là a). Ch5_156156 • Đối với tr ục (y-y) là ly
Tính tốn cột rỗng chịu NLT b) Tính tốn về ổn định tổng th ể: – Đối với cột rỗng thanh gi ằng, các nhánh được ki ểm tra ổn định tổng th ể nh ư một cột đặc ch ịu NĐT với lực dọc Nf ho ặc Nf1 , Nf2 theo cơng th ức: – Đối với cột rỗng bản gi ằng cĩ M uốn quanh tr ục ảo (x-x), các nhánh được ki ểm tra ổn định tổng th ể nh ư một cột đặc NLT với nội lực (Nf, Mf) ho ặc (Nf1 ,Mf1 ) và (Nf2 , Mf2 ) theo cơng th ức: Ch5_157157
Tính tốn cột rỗng chịu NLT c) Tính tốn về ổn định cục bộ: • Cột rỗng NLT cĩ các nhánh được làm bằng các thép hình dập nguội hay tổ hợp từ các bản thép, thì các nhánh này cần phải tính tốn về ổn định cục bộ như sau: – Với cột rỗng thanh gi ằng , tính tốn nh ư cột đặc NĐT theo cơng th ức: – Với cột rỗng bản gi ằng cĩ M uốn quanh tr ục ảo, tính tốn nh ư cột đặc ch ịu nén lệch tâm. Ch5_158158
Xác định thân cột rỗng NLT a) Ch ọn dạng và kích thư ớc chính h, b của ti ết di ện: • Dạng ti ết di ện chọn như phần Cấu Tạo • Sau đây chỉ xét cho cột 2 nhánh dạng ti ết di ện khơng đối xứng và cột chỉ chịu uốn quanh tr ục ảo: – Đã cĩ: l x, ly và các cặp nội lực nguy hi ểm nh ất cho cột là (N1, M1) và (N2, M2) – b, h được ch ọn sơ bộ theo chi ều dài lc của cột: Ch5_159159
Xác định thân cột rỗng NLT b) Ch ọn ti ết di ện nhánh: • Xác định nội lực nhánh: -Với y1, y 2 được xác định gần đúng như sau: -Nếu N1 = N2 thì xác định y1 theo cơng thức: Ch5_160160
Xác định thân cột rỗng NLT b) Ch ọn ti ết di ện nhánh: • Cột rỗng thanh gi ằng , các nhánh được xác định như cột đặc chịu NĐT với Nf1 , Nf2 . • Cột rỗng bản gi ằng , các nhánh được xác định như cột đặc chịu NLT với (Nf1 , Mf1 ) và (Nf2 , Mf2 ) trong đĩ (Nf1 , Mf1 ) và (Nf2 , Mf2 ) được xác định như trên. Ch5_161161
Xác định thân cột rỗng NLT b) Tính tốn thanh bụng và bản gi ằng • Các thanh bụng hay bản gi ằng của cột được tính tốn và ki ểm tra với nội lực sinh ra do lực cắt lấy là: max (Vf xác định theo (4.45) và V thực tế). • Vi ệc tính tốn các thanh bụng, các bản gi ằng cũng như tính liên kết gi ữa chúng với nhánh cột ti ến hành như phần cột rỗng NĐT. Ch5_162162
CHI TI ẾT CỘT • Đầu cột: – Đỡ các kết cấu bên trên nĩ nh ư dàn, dầm – Phân ph ối tải tr ọng tập trung dàn đều trên ti ết di ện cột – Cấu tạo liên kết cần đảm bảo sơ đồ tính là liên kết cứng hay kh ớp. • Chân cột: – Dùng để truy ền tải tr ọng từ thân cột xu ống mĩng – Gi ữ cho chân cột phù hợp với sơ đồ tính là ngàm hay kh ớp Ch5_163163
Chân cột Bản đế dày ≥2cm Chân cột liên kết kh ớp Ch5_164164
Chân cột (tt) Chân cột liên kết ngàm Ch5_165165
Chân cột (tt) b. Tính tốn bản đế: • Với chân cột chịu nén đúngN tâm, di ện tích A= LB ≥ bản đế: bd αψϕ bR b • N: lực dọc tính tốn của cột • hệ số ph ụ thu ộc vào cấp bêtơng, với bêtơng cấp B25 và α lớn hơn =13,5R bt /R b • Rb, Rbt : cường độ nén, kéo tính tốn của bêtơng • ψ=1: tải nén phân bố đều, ψ=0,75: tải nén phân bố khơngϕ đề=u 3 bA m A bd • • Am: di ện tích mặt mĩng Ch5_166166
Chân cột (tt) • Nếu chân cột ch ỉ cĩ dầm đế = = – Ch ọn B theo kích th ướcB chân L cộ A tbd và đo ạn cơngxơn C=10 ÷12cm ho ặc 6M – L=Abd /B t = với M= σ A C bd bf γ 1 1 – Chi ều dày bản đế: c cơngxơn σ = N LB • • b: chi ều rộng cột • A1: di ện tích truy ền tải vào cơngxơn (ph ần hình thang gạch chéo) • C1: kho ảng cách từ tr ọng tâm di ện truy ền tải hình thang đến ti ết di ện tính tốn (mép biên cột) Ch5_167167
Chân cột (tt) Nếu tbd >80mm thì sử dụng chân cột cĩ dầm đế và sườn, hoặc trong đi ều ki ện cĩ thể tăng mác bêtơng mĩng để gi ảm Abd và C1 làm cho ≤ tbd 80mm • Với chân cột cĩ dầm đế và sườn: A L = bd với B= b( or h)+2t +2C B dd – b, h: kích th ước cột ÷ – tdd : chi ều dày dầm đế, cĩ th ể lấy sơ bộ 8 10mm – C: độ nhơ cơngxơn của bản đế, lấy C≤100mm Ch5_168168
Chân cột (tt) – Thân cột, dầm đế và sườn chia bản đế thành nh ững ơ bản cĩ đi ều ki ện biên khác nhau • Ơ 1: bản cơngxơn, ơ 2: tựa kh ớp trên 2 cạnh kề nhau, ơ 3: tựa trên kh ớp 3 cạnh, ơ 4: tựa kh ớp trên 4 cạnh • Tr ừ ơ 1, mỗi ơ bản được tính về uốn dưới tác dụng của ph ản lực Ch5_169169
Chân cột (tt) – Mơmen uốn lớn nh ất của mỗi ơ bản: = α σ 2 Mb d • d: nh ịp tính tốn của ơ bản α • b: hệ số lấy theo Bảng 4.11 và 4.12 α – Ơ 1: d=c, b=1/2 α – Ơ 4: d=a 1, b tra bảng 4.11 theo tỷ số b1/a 1 với a1 là cạnh ng ắn α – Ơ 3: d=a 2, b tra bảng 4.12 theo tỷ số b2/a 2 với a2 là chi ều dài biên tự do, b 2 là chi ều dài cạnh được liên kết vuơng gĩc với α biên tự do; khi b2/a 2<0,5 tính nh ư cơngxơn với d=b 2, b=1/2 – Ơ 2: Tính nh ư ơ 3 với kích th ước a2, b 2 lấy nh ư hình vẽ (thiên về an tồn) 6M – Chi ều dày bản đế: t = max bd γ f c Ch5_170170
NƠỊ DUNG • TƠNG̉ QUAN VÊ KÊT CÂU THÉP • LIÊN KÊT HÀN VÀ LIÊN KÊT BU LƠNG • TÍNH TỐN DÂM THÉP • TÍNH TỐN CƠṬ THÉP • TÍNH TỐN DÀN THÉP 171
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP I. Các gi ả thi ết: • Tr ục các thanh đồng quy tại tim nút dàn, lực tập trung đặt tr ực ti ếp vào nút dàn • Xem nút dàn là khớp (gi ả thi ết gần đúng) → Nội lực trong thanh dàn là lực dọc Khi cấu tạo dàn cần thoả: – Tr ục các thanh đồng quy tại tim nút – Ti ết di ện ngang của các thanh ph ải đối xứng qua mặt ph ẳng dàn 172 172
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP • Bao gồm: – Tải tr ọng th ường xuyên: Tr ọng lượng tấm lợp, tấm ch ống th ấm, lớp cách nhi ệt, xà gồ, bản thân dàn gi ằng, cửa mái, tr ần – Tải tr ọng tạm th ời: tr ọng lượng ng ười và thi ết bị sửa ch ữa mái, tải tr ọng giĩ, cần tr ục treo • Tải được tính trên đơn vị di ện tích mặt bằng và được quy đổi thành lực tập trung đặt tại nút dàn 173 173
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP d+ d P= t f qc B γ i2 Q – Pi: lực tập trung tại nút i – dt, df: kho ảng cách nút dàn bên trái và bên ph ải nút i theo ph ương nh ịp dàn – qc: tải tr ọng tiêu chu Nn phân bố trên di ện tích mặt bằng. Nếu phân bố trên di ện tích mái dốc thì ph ải chia cho cos α, α là gĩc nghiêng của mái – B: bước dàn – γ : hệ số tin cậy về tải tr ọng ứng với qc Q 174 174
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP • Tính nội lực dàn cho các tr ường hợp tải tr ọng sau: – Tải tr ọng th ường xuyên đặt cả dàn – Tải tr ọng sửa ch ữa mái đặt ½ dàn và cả dàn – Tải tr ọng giĩ Khi cĩ tải tr ọng tập trung đặt ngồi nút thì ngồi nội lực dọc tr ục, thanh dàn cịn ch ịu uốn cục bộ với giá tr ị mơmen: ψPd M = cb 4 ψ: hệ số kể đến tính liên tục của cánh trên, ψ=1 cho khoang đầu, ψ=0,9 cho các khoang bên trong • Tổ hợp nội lực để tìm nội lực nguy hi ểm nhất 175 175
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP • Xác định chi ều dài tính tốn để: – Với thanh ch ịu nén: Ki ểm tra sự ổn định của thanh – Với thanh ch ịu kéo: Xác định độ mảnh của nĩ sao cho khơng quá lớn để thanh khơng bị uốn cong do tr ọng lượng bản thân và chuyên ch ở lắp dựng • Chi ều dài tính tốn sẽ được xác định theo hai phương trong (L x) và ngồi mặt phẳng (L y) 176 176
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP a. Chi ều dài tính tốn trong mặt phẳng – Trong th ực tế, nút dàn cĩ độ cứng nh ất định nên khơng ph ải là kh ớp lý tưởng – Khi một thanh ch ịunénnàođĩliênkết tại nút mất ổn định (bị cong) làm nút quay dẫn đến các thanh nén khác quy tụ tại nút cong theo. Các thanh kéo liên kết tạinútnàycĩxuhướng bị kéo dài ra nên ch ống lại sự xoay này. – Quy ước: Nút cĩ nhi ều thanh nén hơn thanh kéo thì nút dễ xoay và được xem là kh ớp. Nút cĩ nhi ều thanh kéo hơn thanh nén thì nút khĩ xoay và được xem là nút ngàm đàn hồi 177 177
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP – Ví dụ: Khi ch ịu lực, gi ả thi ết dấu nội lực các thanh µ nh ư hình vẽ. Thanh ac: x=1 (2 đầu kh ớp), thanh ce: µ x=0,8 (nút c kh ớp, nút e là ngàm đàn hồi) – Chi ều dài tính tốn trong mặt ph ẳng dàn được lấy nh ư sau: • Thanh cánh trên, cánh dưới, thanh xiên đầu dàn, thanh đứng gối tựa: L x=L kh ớp • Thanh bụng cịn lại: L x=0,8L (Với thanh bụng phân nh ỏ, chi ều dài tính tốn của nĩ đư ợc lấy bằng kho ảng cách nút dàn ở thanh bụng 178 kh ảo sát) ngàm 178
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP b. Chi ều dài tính tốn ngồi mặt phẳng – Thanh bụng: L y=L – Thanh bụng phân nh ỏ ch ịu nén dài L1 cĩ 2 tr ị số nội lực N1 và N2 (N1>N2); Thanh cánh nằm trong ph ạm vi gi ữa hai đi ểm cố kết (cách nhau L1) cĩ hai tr ị số nội lực N1 và N2 (N1>N2): N  = + 2 Ly 0,75 0,25  L 1 N1  179 179
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP c. Độ mảnh gi ới hạn các thanh dàn: λ ≤ [λ] [λ]: tra Bảng 180 180
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP • Ti ết di ện hợp lý khi sự làm vi ệc hai phương λ ≈ λ bằng hoặc xấp xỉ nhau: x y • Ti ết di ện thanh dàn thường dùng: ≈ – Hai thép gĩc khơng đều cạnh, ghép cạnh lớn (i x iy): dùng hợplýcho cácthanhdàncĩLx = L y ≈ – Hai thép gĩc khơng đều cạnh, ghép cạnh bé (i x 0,5i y): dùng hợp lýcho các thanh dàncĩ Ly = 2L x ≈ – Dạng hai thép gĩc đều cạnh ghép lại (i x 0,75i y): dùng hợp lý cho các thanh bụng dàn cĩ Lx = 0,8L y – Hai thép gĩc đều cạnh ghép lại thành hình ch ữ th ập: dùng cho thanh đứng ở vị trí khuy ếch đại 181 181
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP a. Nguyên tắc chọn ti ết di ện – Ti ết di ện thanh dàn nh ỏ nh ất là L50x5 – Trong một dàn L ≤ 36m nên ch ọn khơng quá 6 đến 8 lo ại thép – Với L ≤ 24m khơng cần thay đổi ti ết di ện thanh cánh. Khi L > 24m thì ph ải thay đổi ti ết di ện để ti ết ki ệm vật li ệu. Dùng khơng quá hai lo ại ti ết di ện với L ≤ 36m – Bề dày bản mã dàn được ch ọn dựa vào lực lớn nh ất ở thanh xiên đầu dàn 182 182
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP 183 183
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP b. Chọn và ki ểm tra ti ết di ện thanh chịu nén: Tính tốn như cấu ki ện nén đúng tâm – Di ện tích cần thi ết N A ≥ yc ϕ γ gt c f ϕ • gt : hệ số uốn dọc tra theo Bảng D.8 dựa vào độ mảnh λ gt gi ả thi ết λ ÷ λ ÷ • gt =60 80 với thanh cánh, gt =100 120 với thanh bụng – Tra Bảng, ch ọn số hi ệu thép gĩc cần dùng và tra ix, iy, A g λ λ λ → ϕ – Tìm max =max( x=L x/i x; y=L y/iy) min 184 184
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP – Ki ểm tra ti ết di ện đã ch ọn N λ≤  λ  σ= ≤ f γ max   ϕ c min A A = 2A g: di ện tích ti ết di ện → Nếu khơng thoả mãn chọn lại ti ết di ện và ki ểm tra lại Tr ường hợp thanh cánh cĩ uốn cục bộ thì phải tính tốn theo cấu ki ện chịu nén lệch tâm 185 185
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP c. Chọn và ki ểm tra ti ết di ện thanh chịu kéo – Di ện tích cần thi ết: N A ≥ yc γ c f – Tra bảng ch ọn ti ết di ện thép gĩc, tra ix, iy, A g – Ki ểm tra lại di ện tích ti ết di ện: λ≤ λ σ=N ≤ γ max   f c An An: di ện tích th ực tế của ti ết di ện 186 186
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP d. Chọn ti ết di ện thanh theo độ mảnh gi ới hạn → → λ λ – Với thanh cĩ nội lực nh ỏ Ayc nh ỏ > [ ] → ch ọn ti ết di ện theo λ = [ λ] L L =x = y – Tính: ixyc,; i yyc , λ  λ – Dựa vào ix,yc và iy,yc , tra bảng ch ọn thép gĩc làm ti ết di ện thanh 187 187
E - TÍNH TỐN DÀN THÉP Chọn ti ết di ện thanh xiên đầu dàn chịu lực nén tính tốn N=53000daN. Dùng thép CCT34 tbm 188 188
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN I. Nguyên tắc chung: – Tr ục các thanh dàn được đồng quy tại tim nút dàn – Các thanh dàn liên kết hàn với bản mã bằng các ≥ ≥ đường hàn gĩc cạnh với hf 4mm, Lw 50mm Lw 189 189
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN – Kho ảng cách đầu thanh bụng với thanh cánh khơng nh ỏ hơn 6t bm -20 mm ho ặc 50mm và khơng lớn hơn 80mm – Bản mã nên ch ọn hình dáng đơn gi ản (nên cĩ hai cạnh song song) để dễ ch ế tạo. Gĩc hợp bởi cạnh bản mã và tr ục thanh bụng khơng nh ỏ hơn 15 0 để đảm bảo sự truy ền lực d 190 190
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN – Khi cĩ thay đổi ti ết di ện thanh cánh, thanh cánh được nối tại nút dàn. Kho ảng cách hở gi ữa hai đầu thanh bằng 50mm 50 191 191
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN – Khi bề dày cánh thép gĩc cánh trên mỏng (tg<10mm), dưới tác dụng của lực tập trung (sườn panen mái ho ặc xà gồ) tại vị trí nút dàn, cánh thép gĩc dễ bị uốn cong → tạinútdàngiacường bản thép gĩc 192 192
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN – Với thanh dàn làm từ hai thép gĩc, đặt các bản đệm để hai thép gĩc cùng làm vi ệc. Chi ều dày đệm bằng bản mã, chi ều rộng từ 50mm đến 100mm, dài vượt kh ỏi thanh dàn mỗi đầu từ 10mm đến 15mm để đủ hàn. ≤ • Thanh nén: a 40i 1 ≤ • Thanh kéo: a 80i 1 i1: bán kính quán tính của một thép gĩc lấy đ/v tr ục riêng (tr ục 1-1) song song với mặt ph ẳng dàn Trong mỗi thanh dàn đặt khơng ít hơn 2 tấm đệm 193 193
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN II. Cấu tạo và tính tốn chi ti ết nút dàn: (SV tự đọc SGK) 194 194
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN III. Cấu tạo và tính tốn chi ti ết nút dàn: a) Nút gối: 195 195
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN III. Cấu tạo và tính tốn chi ti ết nút dàn: b) Nút trung gian : 196 196
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN III. Cấu tạo và tính tốn chi ti ết nút dàn: c) Nút đỉnh dàn: 197 197
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN III. Cấu tạo và tính tốn chi ti ết nút dàn: d) Nút gi ữa dàn cánh dưới: 198 198
E - CẤU T ẠO VÀ TÍNH TỐN NÚT DÀN III. Cấu tạo và tính tốn chi ti ết nút dàn: e) Nút cĩ nối thanh cánh : 199 199