TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẼ KẾT CẤU THÉP

N hó m II - kết cấu không thích hợp đối với việc sử dụng bình thường.T h u ộ c về trạng thái giới hạn của nhóm thứ nhất là: mất ổn định hình dạng; mất ổn định vị trí; độ dai, độ giòn, độ

LỜI NÓI ĐẦU

- Đ ộ bền (cường độ) tức khả năng chống được những tác động bên ngoài.

- Đ ộ đàn hồi, tức khả năng khôi phục hình dạng ban đầu của nó sau khi dỡ bỏ tải trọng;

- Đ ộ dẻo, tức tính chất không trở về trạng thái ban đầu sau khi d ỡ bỏ tải trọng (hiện tượng như th ế gọi là biến dạng dư);

- Tính giòn, tức bị phá hoại khi có biến dạng nhỏ

Cường độ tạm thời ơg (MPa) giới hạn chảy ƠT (MPa), độ dãn dài tương đối khi kéo đứt 8, % (trong lý lịch về thép thường được ký hiệu bằng ô, hay ô l0) là những đặc trưng

c ơ học chính c ủ a thép, xác định mức độ bển, độ đàn hồi và độ dẻo

M ôđun đ àn hồi lấy đối với tất cả các dạng thép E = 2,1.105M Pa, hệ số dãn nở do

nhiệt đ ộ a = 0 , 0 0 0 0 1 2 , hệ s ố biến dạng ng a ng V = 0 ,3 là những đ ặ c trưng vật lý đư ợ c sử

d ạ n g khi tính toán kết cấu

1.1.2 Sự làm việc của thép duứi tác dụng củ a tải trọng

a ) S ự l à m v i ệ c c h ị u k é o c ủ a t h é p Những đặc trung cơ học cơ b ả n được xác định bằng thí n gh iệm kéo các mẫu thcp dẹt hay tròn tiêu chuẩn trên những m á y kéo đứt chuyên dụng Khi dó quan hệ giữa ứng suất và độ dãn dài của m ẫu thí nghiệm xuất hiện

5

dưới dạng biểu đồ kéo Khi thí nghiệm các mẫu trên những máy hiện đại, thì biểu đó kéo được vẽ tự đ ộn g bằng máy.

Khi đặt tải, thép sẽ biên dạng, nghĩa là bị dãn dài hoặc co ngắn (tuỳ thuộc vào đát tải như th ế nào, kéo hay nén) Gần đến ứng suất xác định ở mẫu do tải trọng đặt vào, thì những biến d ạng này sẽ là biển dạng đàn hồi, nghĩa là nó sẽ m ất đi sau khi dỡ bỏ tải trọng Khi ứng suất tiếp tục tăng thì những biến dạng dư xuất hiện, nó được bảo toàn sau khi dỡ bó tải trọng Điểu đó thấy rõ trên biểu đồ kéo thép ít các bon (hình 1.1, a)

Hình 1.1: Biểu đ ồ kéo tliép:

a) T hép ít cacbon C T 3 ; b) Biểu dồ lý tưởng hoá; c) Thép ứ c á c bon C T 3 ( 1 ) ,

độ bêu tăng cao (2) và clộ bển cao (3)

Đ ê thuân tiên cho viêc xây dưng biểu đồ kéo, người ta biểu thi ứng suất ơ = — đãt

F ■

theo trục tung, và độ dãn dài tương đối e = (A///0) đặt theo trục hoành Trong những công thức này: ơ - ứng suất pháp tuyến; p - tẩi trọng; F - diện tích tiêt diện ban đầu của mẫu trước khi kéo nó; £ - độ dãn dài tương đối; /G - chiểu dài ban đầu của mẫu; A/ - độ dãn dài của mẫu

Ở phần đường thẳng của biếu đồ (từ điểm o đến điểm 1) ứng suất và độ dãn dài tương đối tỉ lệ với nhau, nghĩa là iheo định luật Hook, nó được biểu thị bằng phương trình ơ = Ee

ứ n g suất ở điểm 1 được gọi là giới hạn tỷ lệ Ơơ Trên điểm 1, quan hộ đường thẳng bị phá vỡ và trên biểu đồ xuất hiện phần đường cong Từ điểm 1 đến điểm 2 vật liệu còn tiếp tục làm việc đàn hồi (hiên dạng hoàn toàn mất đi sau khi dỡ bở tải trọng), ở cao hơn điểm 2 vật liệu bắt đầu làm việc dẻo, nghĩa là sau khi dỡ bỏ tải trọng, biến dạng dư được bảo toàn, ứ n g suất ở điểm 2 được gọi là giới hạn đàn hồi ơ dh

Ở điểm 3, sau bước nhảy không lớn, biểu đồ tạo thành đường nằm ngang (với dao động không lớn) Ó đoạn đó vật liệu dãn dài không có sự tăng tải trọng, nghĩa là bắt đầu chảy, ứ n g suất tạo thành diện chảy khi đó gọi là giới hạn chảy ƠT

6

Ớ đ iể m 4, vật liệu lại bắt đẩu tiếp nhận tải trọng (tự tăng bền) nhưng biến dạng vượt trước ứng suất, đường cong nâng lên phía trên đến điểm 5, tại đó ứng suất đạt trị số lớn nhất, xảy ra trước khi vật liệu bị đứt, gọi là cường độ tạm thời ƠB.

Biến d ạ n g ở mẫu tiếp tục tăng nhanh tạo nên cổ thắt, diện tích tiết diện ở chỗ đó giảm

m ạnh, và m ẫu đứt xảy ra khi tải trọng nhỏ (điểm 6)

Đ ộ dã n dài tương đối e, xác định sau khi có sự phá hoại của vật liệu là chỉ tiêu chínhcủa độ dẻo Đ ộ dãn dài tương đối càng lớn thì lượng dự trữ làm việc dẻo của thép cũng càng lớn, có thể sử dụng nó khi tính toán kết cấu Đối với thép các bon m ềm e = 22 - 26% Thép có đ ộ dãn dài tương đối nhỏ hơn 13 - 14% thường không được sử dụng trong kết cấu kim loại

Ớ n h ữ n g thép chất lượng hạt nhỏ, giới hạn đàn hồi hầu như trùng với giới hạn chảy Việc xác đ ịnh ơ dh đối với mỗi loại thép cụ thể rất khó khăn, vì th ế trong tính toán không

sử dụ n g giới hạn đàn hồi, coi như trước giới hạn chảy thép làm việc đàn hồi N hư vậy, giới hạn c h ả y là một trong những đặc trưng cơ học quan trọng của thép

T ron g thực tế tính toán thường sử dụng biểu đồ kéo đơn giản hoá đối với vật liệu đàn dẻo lý tưởng (hình 1.1, b) Theo biếu đổ này, vật liệu ở đoạn 0-1, nghĩa là trước giới hạn cháy, nó làm việc đàn hổi, sau đó làm việc dẻo tuyệt đối

ứ n g suất trong kết cấu thực, đúng ra cần phải ở trong giới hạn làm việc đàn hồi của vật liệu (đoạn 0-1 trên biểu đồ hình 1-1, b) Nếu chúng vượt quá giới hạn chảy, thì sau khi d ỡ bỏ tải trọng, ở vật liệu còn lại biến dạng dư, điều đó không phải lúc nào cũng cho phép có ở kết cấu

Diện c hảy xuất hiện ở những loại thép mềm, chứa 0,1 - 0,3% cácbon Trong thép có

độ bền lớn hơn, diện chảy được co ngắn lại, còn ở thép cường độ cao, nói chung không

có diện chảy (hình 1.1, c) Trong trường hợp này ứng suất tương ứng với biến dạng dư bằng 0 , 2 % , ký hiệu là ơ 02 (trong thép mêm chỗ bát dầu diện chảy cũ ng tương ứng với biến d ạ n g d ư 0,2%)

b) S ự làm việc của thép ở trạng thái ứng suất phức tạp

T ron g thực tế xảy ra trạng thái ứng suất phức tạp khi m à ở m ộ t điểm những ứng suất phát sinh có phương khác nhau (ví dụ sự làm việc của vỏ thép m ỏng, nơi m à ứng suất pháp ơ, và ơ : có phương vuông góc với nhau, hay ổ bụng dầm khi m à yêu cầu đồng thời tính toán ứng suất pháp ơ x và ứng suất tiếp Txy)

T ron g trường hợp đó, sự chuyển tiếp vào giai đoạn dẻo phụ thuộc không chỉ vào m ột ứng suất m à vào hàm của m ột số ứng suất Khi m à năng lượng riêng biến đổi hình dạng

c ủ a vật thể và khi biến dạng đạt đến một số giá trị giới hạn thì trạng thái dẻo bắt đầu được sử dụng vào thép kết cấu Trên cơ sở của chuẩn số đó, nhận được hàm của những ứng suất hữu ích gọi là ứng suất tính đổi ơ ld, chúng được cân bằng với giới hạn chảy của vật liệu ƠT

7

‘Đối với.trạng thái ứng suất thế tích:

Những yếu tô' khác nhau có

thể thúc đẩy chuyển thép sang

trạng thái giòn: sử dụ ng ở nhiệt

độ thấp, tác dụng xung kích,

thành phần hoá học k h ôn g tốt,

hạt thô, có khuyết tật ở kết cấu

v.v Hiện tượng phá hoại giòn

thường xảy ra khi ứng suất pháp

cao, biểu đổ kéo không có diện

chảy (thềm chảy) và giai đoạn

dẻo như chỉ rõ trên hình 1.2, a

l10

Hình 1.2: P há hoại giòn của thép:

a) Biểu đ ồ p h á h oại giòn; b) M ầ u đ ể th í nghiệm

độ dai va đập; c) S ự p h ụ thuộc của độ d a i va dập của thép C T 3 vào n h iệt độ; 1 Thép sôi; 2 Thép lặng.

H ìn h 1.3: N liững yếu tô'ảnh hưởng dến s ự p h á ho ạ i giòn c ủ a tliép:

a) Biến cứng nguội; b) T ập trung ứng su ấ t; c) B iểu d ồ s ự làm việc của m ẫu

với nliữiig m á y tuyển tinh kliác Iiliau; d) Đ ư ờng cong độ b ền m ỏ i của thép C T3

Đ ộ dai va đập càng thấp thì khuynh hướng thép bị phá hoại giòn càng lớn Ở nhiệt độ thấp, giá trị của độ dai va đập sụt giảm, điều đó thấy rõ từ đường co ng aH đối với thép CT3 (hình 1.2, c)

N hững yếu tố chính ảnh hưởng đến sự làm việc của thép và thúc đ ẩy xuất hiện những vết nứt giòn là: 1) Sự biến cúng nguội; 2) Sự hoá già; 3) M ức độ phân b ố ứng suất không đểu; 4) Đ ộ mỏi của thép; 5) ảnh hưởng của nhiệt độ

Sự tăng cao giới hạn chảy và tính đàn hồi của thép cùng với sự giảm đồng thời độ dãn dài, gây ra bởi sự chất tải lại của thép vượt quá giới hạn chảy gọi là biến cứng nguội Hiện tượng biến cứng nguội nguy hiểm đối với kết cấu thép và có thể xuất hiện khi uốn

và cắt thép bằng dao, khi đột lỗ v.v Trên hình 1.3, a, đường liên tục (nét liền) chỉ rõ dạn g nối tiếp của biểu đồ kéo mẫu sau khi chất tải lại, dẫn tới biểu đồ phá hoại giòn Ớ lần chất tải đầu tiên, tải trọng đã dỡ bỏ ở điểm 1, ở lần chất tải thứ hai, tải trọng dỡ bỏ ở điểm 2, ở lần chất tải thứ ba, tải trọng được dỡ bỏ ở điểm 3

9

Sự hoá già là sự thay đổi tính chất của thép theo thời gian do sự thoát ra từ dung dịch rắn những thành phần d ư thừa (cacbon, nitơ v.v ) tạo thành hợp chất có sắt.

Trong quá trình h oá già, độ dẻo và độ dai giảm, độ giòn của thép tăng lèn Tính chất của vật liệu thay đổi, không thay đổi cấu trúc vĩ mô của nó Người ta phân biệt sự hoágià do nhiệt (sự hoá già nhân tạo khi nung nóng và sự hoá già tự nhiên ở nhiệt độ tiêuchuấn) và sự hoá già do biến dạng

Sự tập trung ứng suất Ớ trạng thái ứng suất một trục của m ẫu nhẩn, dòng lực ở mẫu được phân bô' đều (hình 1.3, b) Nếu ở chúng có lỗ, rãnh hay mối hàn đắp, thì đường của dòng lực sẽ uốn cong và ở đó phát sinh sự tập trung ứng suất

Sự tập trung ứng suất được đặc trưng bởi hệ số tập trung:

ơ 0Trong đó:

ơ max ■ ^ 8 su â f lớn nhất ở tiết d iện m ẫu tại chỗ mẫu bị phá h o ạ i ;

N

ơ (l = —— - ứng suất pháp ở tiết diên (ở đây N là lưc doc; Fgi là diên tích của tiết

Fg,

diện tính có xét đến sự giảm yếu của tiết diện)

Trên hình 1.3, b cho thấy, hệ số k phụ thuộc vào dạng tập trung của đường lực

Đ ộ lệch cùa quỹ đạo đường lực so với đường thẳng chứng tỏ có ứng suất tác dụng trong hai hướng Sự phát sinh trạng thái ứng suất phẳng đơn vị dẫn đến làm giảm phạm

vi làm việc dẻo của thép và thúc đẩy phá hoại giòn Mức độ tập trung ứng suất càng cao thì biến dạng dẻo khi phá hoại càng nhỏ và sự phụ thuộc của ứng suất vào biến dạng gần với biểu đổ phá hoại giòn (hình 1.3, c), điều đó cần phải tính đến khi thiết k ế kết cấu hàn, đặc biêt từ thép cường độ cao và những kết cấu sử dụng ở nhiệt độ thấp

Đ ộ mỏi của thép Nếu thép chịu tác dụng của tải trọng lặp, thì sẽ phát sinh hiện tượng mỏi làm giảm độ bển của thép Sự giảm độ bền phụ thuộc vào số chu trình đặt tải Số chu trình đặt tải càng lớn thì độ bền (cường độ) của thép càng thấp Đ ộ bền của thép với

sự tăng chu trình đặt tải sẽ giảm đến trị số xác định, gọi là giới hạn độ bền chấn động ƠBC hay giới hạn độ bền mỏi, nó tương ứng với khoảng hai triệu chu trình đặt tải Nếu tiếp tục tăng số chu trình của tải trọng, thì hầu như không ảnh hưởng đến độ bền chấn động Tải trọng có thế thay đổi cả dấu lẫn trị số gây ra trong các bộ phận của kết cấu lần lượt chịu nén và chịu kéo Nguy hiếm nhất là tải trọng thay đổi dấu, khi đó độ bền của thép có thể giảm 0,3 - 0,4 ƠB Trên hình 1.3, d cho đường cong độ bền mỏi của thép CT3 phụ thuộc vào số chu trình đật tải

Sự tập trung ứng suất gây ra sự giảm rõ rệt giới hạn của độ bền mỏi Thép có độ bền mỏi lớn hơn, có trị s ố a BC lớn Sự tập trung ứng suất lớn đáng kể ảnh hưởng đến thép cường độ cao, ƠBC của nó có thể giảm đến cường độ chấn động nhỏ hơn độ bền của thép

10

Vì th ế trong những kết cấu chịu tác dụng của tải trọng thay đổi, việc sử dụng thép cường

độ cao không phải lúc nào cũng hợp lí

H iện tượng mỏi xuất hiện trong nhũng kết cấu chịu tác dụng xung kích như cầu, cầu cạn, dầm cầu trục cần phải được xét đến khi tính toán và thiết kế

N hững bộ phận của kết cấu trực tiếp chịu tác dụ ng của tải trọng lặp, tải trọng di động

và tải trọng chấn động với số chu trình tải trọng lớn hơn 105 cần phải kiểm tra về độ bềnmỏi và trong kết cấu phải tránh sự tập trung ứng suất

V iệc tính toán độ bền mỏi được thực hiện theo công thức:

Trong đó:

a - hệ số tính đến số chu trình tải trọng;

R m - cường độ mỏi tính toán;

Ym - hệ số phụ thuộc vào dạng trạng thái ứng suất và hộ số ứng suất k h ỏ n e đối xứng p = ơ m„ /ơ max Ở đây ơ min và ơ max theo trị số tuyệt đối cửa ứng suất trong những bộ phận tính toán

Á nh hưởng của nhiệt độ Sự thay đổi của nhiệt độ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của thép Ớ nhiệt độ âm, cường độ của thép tăng m ột chút, nhưng độ dẻo giảm Khi tãng nhiệt độ đến 2 50 °c, tính chất cơ học của thép thực tế không thay đổi ở nhiệt độ

300 - 3 3 0 ° c thép trở nên giòn, ở nhiệt độ cao hơn, tính giòn biến mất, nhưng dẫn đến sụt giảm đáng kể và đột ngột ƠT và ƠB và ở nhiệt độ 600 - 6 5 0 ° c thì bắt đầu gọi là độ dẻo nhiệt độ (khi mà giới hạn chảy gần về O) Như vậy sự nung nóng kết cấu thép trong thời gian cháy rất nguy hiểm dẫn tới biến dạng nhanh của kết cấu và phá hoại chúng

N hững kết cấu thép được ch ế tạo từ những m ác thép khác nhau Ngoài cường độ và

độ dẻo thì tính hàn tốt là yêu cầu cơ bản đối với thép xây dựng

Phụ thuộc vào những đặc trưng độ bển và thành phần hoá học, thép xây dựng có thể chia thành 3 nhóm:

1 Thép cacbon chất lượng bình thường (độ bền bình thường) có giới hạn cháy 285

M P a (2850 k G /c m 2) và hàm lượng các bon < 0,22%

2 Thép hợp kim thấp, cường độ được cải thiện, có giới hạn chảy 265 - 390 MPa

3 Thép hợp kim thấp, cường độ cao, có giới hạn chảy > 440M Pa

Ngoài việc phân chia theo nhóm và mác, thép xây dựng còn được phân ra theophương pháp luyện và khử ôxi, theo thành phần hoá học và tính hàn

T hép lặng (cn) là thép tốt nhất, sự làm nguội nó do cho vào trong thép những chất khử ôxi (silic, nhôm , m angan) làm cho oxi tách ra từ từ (lặng) không thoát mãnh liệt (sôi) T hép nhận dược có hạt nhỏ, chất lượng cao hơn

Thép nửa lặng (nc) không khư oxi hoàn toàn, chiếm vị trí trung gian giữa thép lặng

và thép sôi về chất lượng và giá thành

Thép ít các bon chất lượng bình thường được sản xuất bằng phương pháp lặng, nửa lặng và sôi Thép hợp kim thấp chất lượng cải thiện và thép hợp kim thấp cường độ cao chú yếu được sản xuất bằng phương pháp lặng (những mác cá biệt sản xuất bằng phương pháp nửa lặng)

Tính hàn của thép, phụ thuộc vào một số yếu tố, trước tiên vào hàm lượng các bon trong thép H àm lượng các bon càng lớn thì tính hàn của thép càng kém và ngược lại Thép ít cácbon m ềm có tính hàn tốt hơn cả Cùng với sự tăng cường độ của thép thì việc hàn cũng phức tạp thêm (ví dụ thép cường độ cao đòi hỏi phải áp dụng những công nghệ hàn đặc biệt)

Thép cácbon có tính hàn được sử dụng nhiều nhất để c h ế tạo kết cấu thép Những mác thép sau đây được sản xuất tại Nga:

- Theo r O C T 23 57 0 - 79: thép 18 và 1 8 r (Chỉ số 18 chỉ hàm lượng trung bình của cacbon tính bằng % , ch ữ r chỉ hàm lượng tăng cao của m angan) Những thép trên hàn tốt, tuỳ thuộc vào m ác và chiều dày có giới hạn chảy ƠT = 216 - 235 MPa, giới hạn dưới của cường độ tạm thời ƠB = 363 - 392 MPa và độ dãn dài tương đối ô5 = 24 - 26%

- Theo TY 14.1-3023-80: thép CT3 và C T 3 r có ƠT < 285M Pa giới hạn dưới của

ƠB = 345 MPa, độ dãn dài tương đối ỗ5 = 22 - 25% Tất cả những thép cacbon kể trên có thể sản xuất bằng phương pháp sôi, nửa lặng và lặng

N hững thép sản xuất theo TY 14.1-3023-80 được phân ra những mác sau: CT1, CT2, CT3, CT4 và CT5 cùng với C T 3 r Với sự tăng số hiệu của m ác thép do tăng hàm lượng cacbon, thì tính hàn của chúng giảm đi Đối với kết cấu thép hàn, chủ yếu sử dụng CT3

và C T 3 r , có hàm lượng các bon tương đối thấp (< 0,22%), và silic (< 0,3%), có cường

Thép hợp kim thấp cường độ được cải thiện Những thép này có những đặc trung cơ học cao hơn so với thép cácbon 18 và CT3, nhờ cho thêm vào nhũng nguyên tố hợp kim: crom, m angan, silic, niken, đổng, molipđen, vanadi V V

Ký hiệu mác thép bao gồm chữ cái chỉ rõ phụ gia hợp kim nào được sử dụng ở mác

đã cho của thép (X - crom , r - mangan, H - niken, c - silíc, <ĩ>- vanadi, M - molipđen) và chữ số chỉ hàm lượng tính theO'% của nguyên tố, trong đó hai chữ số đầu ở mác thép chỉ hàm lượng cacbon tính bằng số %

12

Những mác thép sau đây của thép hợp kim thấp có độ bền cải thiện được sử dụng nhiều nhất:

Thép hợp kim đặc biệt cường độ cao:

- Có giới hạn chảy 4400 kG /cm 2: 1 6 r 2 A 0 , 18F2A<ĩ>nc, 15r2C<í>T/o;

- Có giới hạn chảy 5900 kG/cm2: 12rCM4>, 12rH2CcỊ>AIO, 1 4 X 2 r M P

1.3 C H Ọ N T H É P Đ Ố I V Ớ I K Ế T CÂU XÂY DỤNG

Chọn đúng thép cho phép nhận được kết cấu có tính kinh tế, và độ tin cậy (an toàn) trong sử dụng

Khi chọn m ác thép cần xuất phát từ những quy tắc cơ bản sau đây

1 Trước tiên đ ể chọn mác này hay mác kia của thép phải chú ý đến ảnh hưởng của đặc trưng tác d ụn g lực, công năng và quy mô của công trình (chiều cao nhà, số tầng, nhịp mái v.v ) C hẳng hạn ở những nhà ít tầng, có kích thước trung bình chịu tác động bình thường thì d ùn g thép cácbon có tính hàn, cường độ bình thường là hợp lý nhất (mác

18, BCT3, B C T 3 r nc), đối với những bộ phận chịu tải lớn nhất, ví dụ cột, có thể sử dụng thép hợp kim thấp cường độ nâng cao (mác 0 9 r 2 , 0 9 r 2 C , 14T2)

Ở những khung nhà cao tầng và mái nhịp lớn, thì sử dụng rộng rãi thép hợp kim thấp

là hợp lý và đối với nhà và công trình cao thì sử dụng thép cường độ cao có hiệu quả hơn, ví dụ m ác 16r2A<t>

2 Cần phải chi rõ Tiêu chuẩn Quốc gia hay Quy phạm kỹ thuật của những m ác thép

cụ thể được sử dụng, theo đó thép này được nấu luyện Yêu cầu đó được giải thích bởi hai lý do: lý do th ứ nhất, cùng một mác thép nấu luyện theo Tiêu chuẩn hay Q uy phạm khác nhau có những đặc trưng cơ học khác nhau; lý do thứ hai là hệ s ố tin cậy về vật liệu Ihường được quyết định phụ thuộc vào Tiêu chuẩn Quốc gia hay Q uy phạm Kỹ thuật đối với Ihcp, m à không phụ thuộc vào mác thép

3 Chọn m ác thép phụ thuộc vào mức độ quan trọng của kết cấu và điếu kiện sử dụng

nó Theo những diều kiện này, tất cả những kết cấu thép được chia ra 4 nhóm:

13

Thuộc về n h óm thứ nhất là những kết cấu hàn và những bộ phận riêng biệt củ a nó làm việc trong điều kiện đặc biệt nặng, chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xung kích, tải trọng chấn độ ng và tải trọng di động Những kết cấu thép thuộc nhóm này ít được đưa vào sử dụng trong thành phố.

Những kết cấu thép để xây dựng nhà ở, nhà công nghiệp và nhà công cộng (trừ dầm cầu trục), tháp, cột và những công trình kiến trúc thành phố khác, làm việc với tải trọng tĩnh thuộc vào nhóm kết cấu thứ hai và thứ ba Những dàn của nhà, dầm ngang của khung, dầm trần và dầm mái, dầm cầu thang là những kết cấu thuộc nhóm thứ hai; cột nhà, thanh đứng, bản gối tựa, những kết cấu đỡ các thiết bị công nghệ thuộc vào nhóm thứ ba N hững kết cấu phụ như hệ giằng liên kết, những bộ phận của khung cặp gạch, cầu thang, kết cấu ngăn cách thuộc về nhóm thứ tư

1.4 LO Ạ I T H É P

N hững cấu kiện đầu tiên, từ chúng tạo thành những kết cấu thép ngăn cách và kết cấu chịu lực của nhà và công trình là thép hình và thép tinh, c h ế tạo tại các nhà m áy kim loại Lý lịch của thép hình cán có chỉ rõ các kích thước, đặc trưng hình học của tiết diện

và trọng lượng l m dài

1.4.1 T h ép hình cán nóng

T hép góc được sản xuất hai loại: thép góc đều cạnh và thép góc không đều cạnh có tỉ

số các cạnh bằng 1:1,6 Ký hiệu kích thước của cánh thép là góc là b và chiều dày của

c h ú n g là t ( m m ), v í dụ thép g ó c đểu cạnh L 1 0 0 X 100 x i o , hay thép g ó c k h ô n g đều cạnh

L 250 X 160 X 20 Chúng được sử dụng rộng rãi cả để làm những bộ phận chính của dàn

và hệ liên kết lẫn để làm những chi tiết kết cấu và chi tiết liên kết Chúng được sản xuất

có các kích thước: thép góc đểu cạnh từ L,4? X 45 X 4 đến L 25 0 X 250 X 30, thép góc không đều cạnh từ L 56 X 36 X 4 đến L250 X 160 X 20

Trong kết cấu, kết cấu thép để làm những bộ phận chịu lực cần phải không nhỏ hơn L50 X 50 X 5 hay L 63 X 40 X 5

M ột số ví dụ về sử dụng thép góc cán chỉ trên hình 1.4

T hép chữ I, m ặt trong của cánh có độ nghiêng được sử dụng chủ yếu để làm những bộ phận chịu uốn T hép chữ I được ký hiệu theo số hiệu phù hợp với chiều cao của nó tính bằng cm

Thép chữ I có m ặt ngoài và mặt trong của cánh song song được chia ra loại dầm, cánh rộng, cột và cột m ở rộng

T hép chữ I loại dầm được sản xuất có chiều cao < lOOOmm, với cánh rộng < 320mm; thép chữ I cánh rộng cũng có chiều cao < lOOOmm với bề rộng cánh lớn nhất là 400mm; thép chữ I loại cột có tỉ lệ chiều cao với chiều rộng cánh bằng 1:1 và kích thước lớn nhất

14

là 40 0 X 4 0 0 m m , được sử dụng tốt để làm cột nhà; thép chữ I loại cột - m ở rộng có kích thước cánh lớn so với chiều cao.

H ìn h 1.4: M ột sô 'ví dụ s ử dụng tliép góc

a ) T ổ hợ p thành tiết diện c h ữ T ; b) T ổ hợp h a i thép góc thành tiết d iện c h ữ thập;

c) T ổ hợp 4 thếp góc thành tiếí diện chữ thập của kết cấu (án đinh;

d ) C ô kết dầm vào cột bằng thép góc; e) Thép góc nối hai tấm.

Việc sử d ụ n g thép chữ I cánh rộng rất hiệu quả bởi vì chúng có thể thay đổi khối lượng công tác hàn các tiết diện thành phần

Thép ch ữ T có mặt cánh song song được chia ra thành thép chữ T tiêu chuẩn, chữ T cánh rộng và ch ữ T kiểu cột Thép chữ T thường được sử dụng làm thanh m ạ của dàn, cũng n hư để làm các sườn cứng

T hép chữ u có ưu điểm là bản bụng tự do, cho phép liên kết nó với các bộ phận khác

dễ dàng Đ iều đó tạo khả năng sử dụng thép chữ U không chỉ để làm những bộ phận chịu uốn, m à còn để làm những cấu kiện tiếp nhân lực dọc trục (thanh dàn, cột) Cũng như thép ch ữ I, thép chữ u được ký hiệu bởi số hiệu tương ứng với chiều cao bản bụng tính bằng cm và được sản xuất với các số hiệu từ Na5 đến N240 M ột số ví dụ vé sử dụng thép ch ữ I, ch ữ T và chữ u nêu ở hình 1.5

d )

15

= r h Ị=

Ị

• X

hoàn toàn b ằ n g th ép tấm Đặc biệt

trong ngành th ô n g tin liên lạc, với

việc sử d ụ n g kết c ấu cường độ cao,

thì lượng d ù n g thép tấm tăng lên,

trung bình đến 6 0 % trọng lượng

kết cấu T h é p tấm được sản xuất:

- T h eo r O C T 19903-74 với dạng tấm có chiều dày đến 160mm, rộng 600 - 380 0m m ;

- Theo r O C T 103 - 76 với dạng dải dày 4 - 60m m , rộng 12 - 2 00m m ;

- Theo r O C T 82-70 dạng vạn năng, có mép cán rất thuận tiện cho sử dụng Chiều

d ày của tấm 6 - 6 0 m m , rộng 160 - 1050mm

Ố ng thép tròn được sử dựng để làm những bộ phận chịu lực của kết cấu thép là hợp

lý, mặc dù việc liên kết nó với những kết cấu khác là khó khăn N hững ống thép tròn được sản xu ất có hai dạng: ống thép cán nóng không có mối hàn đường kính

25 - 5 5 0 m m với chiểu dày thành ống 3,5 - 75m m và ống thép hàn điện đường kính đến 1620m m với ch iều dày thành ống 1 - 16mm

T rong kết cấu thép cũng sử dụng thép tấm khía (hình 1.6, a) và thép kéo đột lỗ để làm tấm lát chiếu nghỉ và cầu thang; thép lượn sóng để làm mái (hình 1.6, b); những thép hình đặc biệt để làm khuôn cửa sổ, thép tròn để làm những bộ phận giằng liên kết; thép vuông, cáp thép, thép sợi cacbon cường độ cao

16

Thép hình uốn được sử dụng trong những kết cấu nhẹ và trong những bộ phận yêu cầu

độ cứng lớn khi iực tác dụng không lớn Thép hình uốn tiết kiệm kim loại đến 15% Chúng được chế tạo từ thép tấm mỏng, hay từ thép dải bằng cách uốn trên những m áy uốn chuyên dụng Chiều dày của thép hình phụ thuộc vào chiều dày của tấm phôi (hình 1.7)

T hép góc đều cạnh và không đểu cạnh được ch ế tạo có chiều d ày cánh đến 6m m

T h é p chữ u được sản xuất dưới dạng uốn nguội, có chiều cao đến 3 8 0 m m , bề rộng c ánh 160mm với chiều dày 2,5 - 8mm Ngoài ra còn sản xuất thép c h ữ c, thép hình lòng

m áng , thép chữ z , thép hình chữ nhật khép kín không có mối hàn và thép hình tiết diện vuông từ phôi có bể rộng 100 - 600m m , dày 2 - 8mm Chiều cao lớn n h ấ t của thép hình tiết diện vuông là 160mm, của thép hình mặt cắt chữ nhật là 180mm

Thép hình gợn sóng móng có sườn hoặc uốn sóng được áp dụng rộ ng rãi trong xây dựng cũng như thép hình uốn có đột lỗ cho hép giảm chi phí vật liệu trong kết cấu trung bình 18 - 2 0 %

1.4.2 Thép hình uôn

17

C h ư ơ n g 2

N G UY ÊN LÝ THIẾT KÊ VÀ TÍNH TOÁN KÊT CẮƯ TH ÉP

2.1 NH ŨNG Y ÊU CẦU c ơ BẢN ĐỔI VỚI KẾT CÂU TH ÉP

Y êu cầu chính m à kết cấu nói chung, trong đó có kết cấu thép cần phải thoả mãn, đó

là đáp ứng được m ục đích sử dụng Những kết cấu chịu lực tiếp nhận những tải trọng khác nhau, vì th ế ch ún g cần phải bền, cứng, vững chắc, đồng thời phải kinh tế và có khối lượng lao động tối thiểu khi chế tạo và lắp ráp

Để tạo ra m ột sản phẩm kết cấu, phải trải qua ba giai đoạn: thiết kế, chế tạo và lắp ráp G iá thành của kết cấu thép thành phẩm được phân bổ như sau:

Việc thiết k ế kết cấu thép là một trong những khâu quan trọng, m ặc dù giá thành thiết k ế tương đối thấp Q uá trình thiết kế được tiến hành bắt đầu từ phương án sơ đồ tổ hợp kết cấu và cuối cù ng là phương pháp lắp ráp nó một cách hợp lý Khi thiết k ế các yêu cầu đật ra đối với kết cấu thép phải được đảm bảo

2.1.1 N hữ n g yêu cầu chun g

Cần phải thực hiện tốt nhất những yêu cầu đặt ra để dạt được sự phù hợp với mục đích sử dụng của kết cấu Phải xét đến những đặc điểm khi khai thác kết cấu: môi trường bên ngoài (trong buồ ng kín, trong môi trường khí quyển, trong môi trường xâm thực), điều kiện chịu lực c ủ a kết cấu (tái trọng tĩnh, tải trọng di động, tải trọng chấn động) Kết cấu cần phải có đủ độ bền, độ cứng, đảm bảo an toàn trong sử dụng; sơ đồ kết cấu, những kích thước cơ bản của nó, tiết diện của những cấu kiện riêng biệt phải hợp lý, kinh tế

về chi phí kim loại Tiết kiệm vật liệu là một trong những yêu cầu quan trọng khi thiết k ế kết cấu thép, bởi vì thành thành của thép chiếm hơn một nửa giá thành của kết cấu

Kết cấu cần phải cân đối, đẹp, và thuận tiện để bảo vệ chống ãn m òn (gỉ): không có khe hở và u bướu, tại đó có thể tích tụ bụi bản và hơi ẩm

2.1.2 N hữ n g yêu cầu về sản xuất

N hững kết cấu th ép cần phải đáp ứng được những yêu cầu của sản xuất công nghiệp, nghĩa là thích ứng tốt nhất với điều kiện sản xuất trong nhà máy C ũng cần phải xét đến

năng lực sản xuất của nhà máy: những tính năng kỹ thuật của m áy, sức nâng tải của cần trục, những đặc tính kỹ thuật của các thiết bị để hàn và tán đinh, dây chuyền chuyên

m ôn hoá, những thiết bị phụ v.v

Kết cấu cần đảm bảo sao cho khối lượng lao đ ộng c h ế tạo là ít nhất Đ iều đó đạt được bởi h ình dạng kết cấu đơn giản, bởi số lượng các chi tiết là tối thiểu, bởi khả năng gia

cô ng cơ khí, bởi việc lắp ráp, hàn đơn giản và thuận tiện

Sự phân chia kết cấu thành những cấu kiện xuất xưởng là vấn để quan trọng K ết cấu thép, c h ế tạo ở nhà m áy được vận chuyến đến nơi lắp ráp chủ yếu bằng đường sắt, vì thế kích thước của những cấu kiện (bộ phận) xuất xưởng phải phù hợp với khổ giới hạn của đường sắt

Chiều dài lớn nhất của cấu kiện xuất xưởng phụ thuộc vào kích thước của plátíooc (toa sàn) và phương pháp xếp tải Để chuyên chở kết cấu thép, thường người ta sử dụng toa sàn trục kép trọng tải 20T, có chiều dài tính theo tim móc tự đ ộ n g 10424mm, toa sàn

4 trục trọng tải 60T với chiều dài tim móc 14194mm và xà lan đáy bằng trọng tải 60T

N hững cấu kiện xuất xưởng dài được xếp lên những toa sàn chuyên dụng với kê tựa ở

m ột hay hai toa

2 1 3 N hữ n g yêu cầu về lắp ráp

L ắp ráp là giai đoạn sau cùng của quá trình sản xuất kết cấu thép N ó được thực hiện trong những điều kiện khó khăn nhất - ở ngoài trời trong điều kiện công trường Vì thế những yêu cầu chính ở đây là đơn giản, thuận tiện, nhanh và khối lượng lao động ít

N h ữ ng yêu cầu khác nhau đặt ra đối với kết cấu thép, đôi khi dẫn đến những quyết định trái ngược: có thể kinh tế về thép, nhưng lại phức tạp về hình dạn g kết cấu và điều

đó m âu thuẫn với yêu cầu khối lượng lao động ít nhất; có thể tăng độ lặp lại của các cấu kiện xuất xưởng, nếu cấu kiện được chế tạo có tính vạn năng (nghĩa là thống nhất những tính chất yêu cầu từ những cấu kiện khác nhau vào một câu kiện) và điều đó có thể dẫn đến tăng khối lượng lao đ ộng chế tạo hoặc tăng chi phí thép

Đ ể đạt được tốt nhất đồng thời tất cả những yêu cầu này, người thiết, k ế cần giải

q u y ế t bài toán cơ bản: sự phù hợp với mục đích sử d ụng cùng với chi phí tối thiểu về thép và khối lượng lao động ch ế tạo là ít nhất trong điều kiện lắp ráp đơn giản và nhanh

2.2 T ổ chứ c công tác thiết kẻ

V iệc thiết k ế công trình được tiến hành dựa vào luận chứng kinh tế kĩ thuật N ó được lập ra trên cơ sở của quy hoạch phát triển nền kinh tế quốc dân đã được phê chuẩn

C ôn g tác thiết k ế thường được tiến hành m ột bước (một giai đoạn) dưới dạn g thiết k ế

kỹ th u ật thi công (thiết k ế kỹ thuật kết hợp với bản vẽ thi công)

T h iết k ế hai giai đoạn là thiết kế kỹ thuật và thiết k ế bản vẽ thi công - cho phép đối với tổ hợp công nghiệp lớn và phức tạp, với những giải pháp kỹ thuật phức tạp của các

c ô n g trình riêng (đặc biệt) Những kết cấu thép thường được thiết k ế theo hai giai đoạn

19

T r o n g g i a i đ o ạ n t h i ế t k ế k ỹ t h u ậ t , những đặc điểm thi công công trình, những thông tin về nơi xây dựng công trình: khí hậu, tình hình địa chất, tải trọng, nhũng phương án được xem xét c ủ a giải pháp thiết kế, thời gian và giá thành xây dựng là cơ sở để lập thiết

kế Ớ giai đoạn này, tính hợp lý của việc sử dụng kết cấu thép được xác định, việc c họn

sứ dụng kết cấu điển hình được thực hiện và sơ đổ kết cấu có tính nguyên tắc của công trình được xác lập

B ấ n v ẽ t h i c ô n g của kết cấu thép được thực hiện trong hai giai đoạn: giai đoạn thiết

kế bản vẽ kết cấu thép và giai đoạn thiết kế bản vẽ kết cấu thép - chi tiết hoá

Ớ giai đoạn thiết k ế bản vẽ kết cấu thép, tất cả những vấn đề tổ hợp kết cấu, và những ràng buộc c h ú n g với những phần khác của thiết kế: công nghệ, vận chuyên, kiến trúc - xây dựng v.v được giải quyết

Trong thành phần của thiết k ế bản vẽ kết cấu thép gồm có: danh m ục các bản vẽ thiết

kế kết cấu thép; báng tiêu đề gồm những tài liệu về tải trọng, mác thép, những ký hiệu quy ước, nhãn m ác và những nhận xét chung khác; sơ đồ kết cấu - mặt bằng, mặt cắt ngang, mặt cắt dọc với nhãn hiệu của tất cả các kết cấu và những chỉ dẫn tiết diện của chúng; những nút kết cấu, chỉ rõ sự liên kết giữa các bộ phận riêng biệt với nhau và bản liệt kê thép theo m ặt cắt cho toàn bộ công trình N hững tính toán kết cấu thép nằm trong thuyết minh tính toán riêng, hoặc được trình bày dưới dạng bản tính trong thành phần của bản vẽ kết cấu thép Bản vẽ kết cấu thép cẩn phải bao gồm tất cả những tài liệu để lập bản vẽ kết cấu thép chi tiết hoá

Thiết k ế bản vẽ kết cấu thép chi tiết hoá được thực hiện ở trong phòng thiết kế của nhà m áy kết cấu thép trên cơ sở thiết k ế bản vẽ kết cấu thép, có xét đến đặc điểm công nghệ của nhà m á y (thiết bị, dây chuyền công nghệ, thiết bị hàn, những thiết bị phụ v.v )

và các sản phẩm kim loại có ở kho

Thiết kế bản vẽ kết cấu thép chi tiết bao gồm bản kê danh mục các bản vẽ thiết kế và bản thuyết m inh, sơ đồ láp ráp các cấu kiện xuất xưởng có đóng nhãn m ác và các cụm lắp ráp, bản vẽ thi công của các cấu kiện xuất xưởng, những bulông lắp ráp, mối hàn và đinh tán

2.3 N G UYÊN LÝ TÍN H TOÁN KẾT CẤU TH ÉP TH EO TR ẠN G TH Á I GIỚI HẠN

2 3.1 T rạ n g thái giói hạn cùa kết cấu

Trạng thái khi m à kết cấu không đáp ứng được những yêu cầu dã quy định phù hợp với m ục đích c ủ a cô n g trình được đặt ra với nó trong quá trình khai thác hoặc khi xây dựng thì gọi là trạng thái giới hạn

Có hai n hóm trạng thái giới hạn:

N hóm ỉ - kết cấu (công trình) mất khả năng chịu lực, hoặc không thích hợp đối với việc sử dụng;

2Ơ

N hó m II - kết cấu không thích hợp đối với việc sử dụng bình thường.

T h u ộ c về trạng thái giới hạn của nhóm thứ nhất là: mất ổn định hình dạng; mất ổn định vị trí; độ dai, độ giòn, độ mỏi hoặc những đặc tính khác bị phá hoại; sự phá hoại do tác dụn g đồng thời của các yếu tô' lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường bên ngoài; sự thay đổi cấu hình (hình dạng bên ngoài); những dao động cộng hưởng dẫn tới

vi ph ạm (phá hoại) điều kiện sử dụng; những trạng thái với chúng nảy sinh sự cần thiết ngừng khai thác kết cấu (công trình) (do sự chảy của vật liệu, sự trượt ở liên kết, từ biến hoặc sự phát triển quá mức của vết nứt)

T hu ộc về trạng thái giới hạn thứ hai là: trạng thái khó khai thác (sử dụng) kết cấu

m ột cách bình thường, hoặc giảm độ vĩnh cửu (tuổi thọ) của chún g do sự xuất hiện

nh ữ n g chuyển vị không cho phép (độ võng, độ lún, góc xoay), sự d ao động, vết nứt v.v Việc tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn nhằm ngăn ngừa sự xuất hiện của trạng thái giới hạn bất kỳ khi xây dựng công trình và trong suốt toàn bộ thời gian phục

Đ iều kiện giới hạn của trạng thái giới hạn thuộc nhóm II là:

f - biến dạng hay chuyển vị của kết cấu (phụ thuộc vào tải trọng, vật liệu và hệ thống kết cấu);

fgh - biến dạng hay chuyến vị giới hạn (phụ thuộc vào công của kết cấu được quy định bởi Q uy phạm hay Tiêu chuẩn xây dựng)

2.3 2 T ải trọng tác d ụ n g vào cõng trình

Trong quá trình khai thác, kết cấu chịu tác dụng củ a những tải trọng khác nhau (trọng lượng bản thân, tải trọng công nghệ và những tác động c ủ a môi trường) N hững tải trọng phù hợp với những điểu kiện khai thác bình thường gọi là tải trọng tiêu chuẩn (N ,c) N hững tái trọng tiêu chuẩn được quy định trong Tiêu chuẩn thiết kế

T ro ng quá trình làm việc kết cấu có thể chịu tải vượt quá tải trọng tiêu chuẩn m ột chút do những sai lệch ngẫu nhiên của điều kiện khai thác bình thường Tải trọng lớn nhất có thể xuất hiện trong thời gian tồn tại cửa kết cấu gọi là tải trọng tính toán (N)

(2.2)

trong đó:

21

Độ kiên cố (k h ô n g bị phá hoại) của kết cấu cần phải được đảm bảo trong toàn bộ thời giạn làm việc c ủ a nó, vì th ế việc tính toán kết cấu theo khả năng chịu lực được thực hiện với tải trọng tính toán.

Tải trọng tính toán được xác định bằng cách nhân tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n:

Trị số của m ột số hệ sô vượt tải chính nêu trong bang 1 của phụ lực I

Tuỳ thuộc thời gian tác dụng vào kết cấu, tải trọng được chia ra là tải trọng thường xuyên (tải trọng k h ô ng đối) và tải trọng tạm thời Những tải trọng tạm thời được phân ra

là tải trọng tạm thời lâu dài, tải trọng tạm thời ngắn hạn và tải trọng đặc biệt

T ả i t r ọ n g t h ư ờ n g x u y ê n là những tải trọng liên tục tác dụng vào kết cấu: trọng lượng bản thân của kết cấu, áp lực đất, tác dụng căng trước đối với kết cấu và v.v

T ả i t r ọ n g t ạ m t h ò i l á u d à i là những tải trọng tác dụng vào kết cấu trong m ộ t thời gian dài (lúc đó, lúc không): trọng lượng của thiết bị công nghệ, áp lực của chất lỏng và chất khí trong các bế chứa và trong đường ống dẫn, trọng lượng của hàng xếp kho v.v

T ả i t r ọ n g t ạ m t h ò i n g ắ n h ạ n là những tải trọng tác dụng trong thời gian không dài: gió, cần trục di độ n g , tải trọng phát sinh khi chuyển chở và lắp ráp, sửa chữa và thí rmhiệm kết cấu, tác động của khí hậu, nhiệt độ V V .

T ả i t r ọ n g đ ặ c b i ệ t - đó là những tải trọng có thê xuất hiện trong những trường hợp đặc biệt (hiếm có); động đất, sự vi phạm nghiêm trọng dây chuyền công nghệ, sự lún sụt quá mức của đất

Có thê’ xảy ra tác dụng đổng thời của một số tải trọng vào kết cấu hay công trình Số tải trọng tạm thời tác dụng vào kết cấu càng lớn, thì xác suất trùng hợp những giá trị lớn nhất của chúng c à n g nhỏ và những kết cấu được tính với tổ hơp đơn giản của tất cả các tải trọng sẽ có dự trữ độ bền dư thừa Vì thế, người ta tính kết cấu với t ổ h ợ p t í n h t o á n

c ủ a t ả i t r ọ n g

Có hai tổ hợp tính toán của tải trọng:

1 T ố h ợ p c h í n h - bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời lâu dài và tải trọng tạm thời n gắn hạn

2 T ổ h ọ p đ ặ c b i ệ t - bao gồm tải trọng thường xuyên, tải trọng tạm thời lâu dài, tải trọng tạm thời n gắn hạn và một trong những tải trọng đặc biệt

Nếu đưa vào trong tổ hợp chính hai (hoặc lớn hơn) tải trọng ngắn hạn, thì những giá trị tính toán củ a tải trọng ngắn hạn này được nhân với hệ số tổ hợp nc = 0,9 (nếu trong tổ hợp tải trọng chi có m ột tải trọng ngắn hạn tham gia, thì cộng giá trị của nó với tải trọng thường xuyên và tái trọng lâu dài)

Khi lập tổ hợp tải trọng đặc biệt, những giá trị tính toán của tải trọng ngắn hạn tổng cộng được nhân với hệ số tổ hợp nc = 0,8

22

Trong những kết câu thép, g i ó i h ạ n c h ả y Ơ J được ưu tiên lấy làm cường độ giới hạn

c ủ a vật liệu, tương ứng với lúc mất khả năng chịu lực Trong những trường hợp khi mà theo đặc tính làm việc của kết cấu cho phép sự phát triển của những biến dạng quan trọng và k h á năng chiu lực của kết cấu được xác định chỉ bởi độ bền, hoặc khi m à không

có biếu hiện của diện cháy và giới hạn chảy quy ước xấp xỉ với (gần tới) cường độ tạm thời thì c ư ờ n g đ ộ t ạ m t h ò i Ơ B được lấy làm cường độ tiêu chuẩn

Giá trị cứa giới hạn cháy tiêu chuẩn và của cường độ tạm thời được quy định bởi các Tiêu c h u ẩn Q uốc gia về vật liệu và gọi là cường độ tiêu chuẩn R lc

Trị sô nhỏ nhất của cường độ có thê xảy ra gọi là c ư ờ ì i g đ ộ t í n h t o á n R Cường độ tính toán nhận được bằng cách chia cường độ tiêu chuẩn cho hệ số an toàn về vật liệu k > 1

H ê s ố a n t o à n v é v ậ t l i ệ u xét đến sự thay đổi cơ tính của kim loại

N hững giá trị tiêu chuẩn của đặc tính cơ học bị loại bỏ ít nhất và có độ đảm bảo

< 0,95 Tuy nhiên, việc kiểm tra chất lượng kim loại được thực hiện bằng phương pháp

c họn lọc, vì thế không loại trừ khả năng rơi vào kết cấu có những giá trị của đặc tính cơ học g iảm thấp so với các giá trị tiêu chuẩn Ngoài ra, hệ số an toàn về vật liệu xét đến sự làm việc của vật liệu mẫu thí nghiệm và của vật liệu kết cấu thực không hoàn toàn tương

2.3.3 Cường độ giói hạn của vật liệu

thích, cũ n g như xét đến sai số âm khi cán

Hệ s ố an toàn k về vật liệu lấy như sau:

- Khi xác định cường độ tính toán theo giới hạn chảy

T h é p có cường độ lớn hơn (nhưng < thép có tính dẻo) 1,2

- Khi xác định cường độ tính toán theo cường độ tạm thời

Hệ số điều kiện làm việc xét đến ảnh hưởng của những điều kiện làm việc cụt hể của kết cấu đã cho về khả năng chịu lực của nó hay tính biến hình (ví dụ ảnh hưởng của nhiệt độ, môi trường xâm thực, tác dụng lực lặp nhiều lần, mức độ gần đúng của sơ đồ tính toán v.v )

23

Đối với phần lớn kết cấu, hệ số điều kiện làm việc m = 1, những giá trị của hệ số điều kiện làm việc để tính toán kết cấu nêu trong bảng 2 cùa phụ lục I.

H ệ s ô tin c ậ y được xét đến tron g những trường hợp cần thiết về mức độ qưan trọng

và quy m ô của những công trình c ũ n g như tính hiển nhiên của công trình bắt đầu ở trạngthái giới hạn này hay ở trạng thái giới hạn khác Những giá trị của hệ số tin cậy được xác định bởi Q uy phạm thiết kế; đối với số lớn kết cấu kim loại k H = 1

Đê thuận tiện và đơn giản tính toán, những hệ số điều kiện làm việc và hệ số tin cậy được đưa vào trong cường độ tính toán của vật liệu, giá trị của nó có dạng:

N hững giá trị của cường độ tính toán đối với thép xây dựng xem bảng 2.1

Bảng 2.1 Cường độ tính toán R(kN/cm2) của thép cán

Ký hiệu quy ước

Nén theo đường kính của con lăn khi

tiếp xúc tự do (trong kết cấu có sự dịch

Chú thích: 1 Cường độ tính toán của thép C38/23 được xác lập đối với chiểu dày < 30mm.

Khi chiểu dày là 31 - 40mm, R = 19kN/cnr, đối với chiều dày > 40mm,

R = 17 kN /cm :.

2 Đối với thép chữ I và chữ u lấy chiểu dày cùa bản bụng.

Đ ặc trưng vật lí của thép đối với việc tính toán kết cấu kim loại nêu trong bảng 2.2

24

Báng 2.2 Đâc trưng vật lí của thép cán

15000 k N /c m 2 xoắn ốc và có lõi kim loại;

13000 k N /c m 2 có lõi hữu cơ;

20000 k N /c rrr bó và những dảnh sợi cường độ cao b ố trí song song

2.3.4 T ín h toán kết cấu theo trạng Ihái giói hạn và so sánh với tính toán theo ứng su ấ t ch o phép

Bất đẳng thức, phản ánh trạng thái giới hạn thuộc nhóm I của kết cấu có nghĩa ứng lực phát sinh trong bộ phận kết cấu do tổ hợp tính toán của tải trọng (có xét đến hệ số vượt tải đối với những tải trọng khác nhau và hệ số tổ họp) không được vượt quá khả năng chịu lực tối thiểu của bộ phận kết cấu đó được xác định bởi những đặc trưng hình học của tiết diện và bởi cường độ của vật liệu (có xét đến hệ số an toàn về vật liệu, hệ số điều kiện làm việc và hệ số tin cậy) Ví dụ điều kiện độ bền khi lực tác d ụn g dọc trục:

k k HKhi tính toán kết câu, thường trước tiên là chọn tiết diên, sau đó kiểm tra ứng suất, so sánh nó với cường độ tính toán Vì thế, để thuận tiện có thể viết điều kiện nêu trên dưới dạng sau:

N

FKiểm tra trạng thái giới hạn thứ hai bằng cách so sánh chuyển vị của kết cấu f với giá trị cho phép [f|:

25

Khi tính toán kết cấu theo ứng suất cho phép thì điều kiện độ bển của kết cấu là ứng suất trong bộ phận kết cấu do tải trọng khai thác bình thường không được vượt quá ứng suất cho phép [ơ]

ứ n g suất cho phép được quy định bởi Quy phạm thiết k ế bằng cường độ giới hạn của vật liệu ƠT chia cho hệ số an toàn Ẹ, > 1:

So sánh phương trình cuối cùng này với công thức (2.10) nhận thấy rằng sự khác biệt

là ở chỗ hệ số an roàn £, ớ phương pháp ứng suất cho phép tương ứng với nhóm hệ số

Trong phương pháp tính toán mới, hệ số an toàn £, được thay thế bằng tổ hợp của 4 hệ

sô n, k, kH và m tính riêng ánh hưởng cúa tải trọng, cường độ vật liệu, điều kiện làm việc và độ tin cây của Kết cấu, do đó hệ sỗ an toàn tổng quát nhận được khác nhau đối

"ới n h ữ n g kết cấu khác nhau, phản ánh chính xác hơn trạng thái giới hạn của kết cấu Viêc tính toán theo irang thái giới hạn phản ảnh khá chính xác sự làm việc thực tế của

cô ng trình, cho phép thiết k ế có độ bền đều hơn, làm rõ sư dư thừa của độ an toàn (dự trữ) vể cường độ và tạo điều kiện tiết kiệm kim loai.

2.3.5 T ính toán kết cấu khi chịu tác dung cảu tái trọng lặp K iêm tra độ bền mỏi

Những kết cấu thcp trực tiếp tiếp nhận tác đống nhiều lần của tải trọng di động hay tái trọng chấn động (dầm cầu trục trong nhà có ché độ làm việc nặng, dầm sàn chịu lực, cầu cạn bunke và cáu cạn dở tái) có thể bị phá hoại do độ mỏi của thép, vì th ế chúng cần được kiểm tra bằng tính toán về độ bền mỏi

Trong kết cấu thép, khi tính toán về độ bền mỏi, cường độ tính toán cua vật liệu chính và của liên kết được triết giảm bằng cách nhân với hệ SỐỴ, xác định theo công thức:

Khi m à ứng suất có trị số tuyệt đối lớn nhất là ứng suất kéo, và:

b - a p

khi mà ứng suất này là ứng suất nén

Trong những công thức (2.12) và (2.13): p = ơ min/ ơ maxlà hệ số không đối xứng

l ơ minv^ ơ max ' tươnể ứng là ứng suất có trị số tuyệt đôi nhỏ nhất và lớn nhất ờ bộ phận tính toán, tính do tải trọng tiêu chuẩn không kế hệ số vượt tải, hệ số xung kích cp, (pBH (mỗi một trị s ố với dấu của nó)]; a, b, c - hệ số phụ thuộc vào loại thép, kết cấu liên kết

và vào số chu trình đặt tải cúa kết cấu trong thời gian khai thác nó

Khi tính toán về độ bển mỏi, ứng suất trong các bộ phận kết cấu được xác định do tác

d ụn g của tải trọng tiêu chuẩn (không tính hệ số vượt tải và hệ số xung kích), bởi vì hệ số vượt tải dặc trưng cho sự vượt quá một cách ngẫu nhiên của tải trọng trên mức quy định, những tải trọng này không được lặp lại nhiều lần ứng suất ơ nhận được cần phải nhỏ hơn cường độ tính toán của thép nhân với hệ số y:

Khi thiết k ế kết cấu thép chịu tác dụng của tải trọng di động hoặc tái trọng chấn động, cần đặc biệt chú ý đến việc lập phương án kết cấu sao cho chúng phát sinh ứng suất tập trung nhỏ nhất: tạo sự chuyển tiếp đều đặn ở các bộ phận nối ghép, không có sự thay đổi đột ngột của tiết diện, lỗ, vết nứt v.v

27

Chương 3

TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA

3.1 TÍNH TOÁN NH ŨNG CÂU KIỆN CHỊU KÉO VÀ CH ỊU NÉN ĐÚNG TÂM

Cường độ của những cấu kiện chịu kéo và chịu nén đúng tâm bởi lực N được xác định theo công thức:

trong đó:

R - cường độ tính toán chịu kéo hay chịu nén của thép;

F gl - diện tích tiết diện giảm yếu của cấu kiện

Đ ộ ổn định của cấu kiện chịu nén đúng tâm được kiểm tra theo công thức:

trong đó: cp - hệ số uốn dọc, lấy theo bảng 3.1 phụ thuộc độ m ảnh Ằ;

F - diện tích tiết diện nguyên của cấu kiện

Bảng 3.1 Hệ sô uốn dọc (p của những bộ phận chịu nén đúng tâm

Độ Hệ sô' (p đối với những bộ phận bằng thép cấp:

C h ú t h í c h : I - chiều dài tính toán của cấu kiện;

r - bán kính quán tính của tiết diện Khi xác định độ mánh của thanh bằng thép góc đơn thì bán kính quán tính r của tiết diện thép góc lấy như sau: nếu thanh được cố định chỉ ở đầu thì lấy trị số nhỏ nhất: khi

có liên kết trung gian (có thanh chống ngang, thanh giằng tăng cứng, v.v ) xác định trước hướng vồng lèn cửa thép góc trong m ặt phẳng song song với một trong các cánh thì lấy đối với trục song song với cánh thứ hai của thép góc

Ẳ - Ị - U ?

bụng đặc tiết diện dạng chữ n khi

Ằx < 3 Ày trong đó Ằx và Ằ y là độ mảnh của

cấu kiện đối với trục X và y (hình 3.1) thì

nên kẹp chặt (tăng cường) bằng bản giằng

hay m ạng thanh giằng

Khi không có bản giằng hay thanh

giằng, thì đối với những cấu kiện này,

neoài kiểm tra theo công thức (3.2), cần

kiểm tra về ổn định theo công thức mất ổn định do uốn xoắn

Đổi với những thanh thành phần chịu nén đúng tâm, nhánh của nó liên kết bằng bản giằng hay thanh giằng, thì hệ sô' uốn dọc cp đối với trục tự do (vuông góc với m ặt phẳng

H ỉ n h 3 1 : T i ế t d i ệ n c ấ u k i ệ n c h ữ n

29

bán giằng hay thanh giằng) cần xác định theo độ m ảnh tính đối (tương đương) Àtd, tính theo công thức trong bảng 3.2.

Độ mảnh của những nhánh riêng biệt Ằ| và Ằ7 trên đoạn giữa các bản giằng cần phải không nhỏ hơn 40

Ớ những thanh thành phần có m ạng thanh giằng (thanh bụng) thì ngoài việc k iểm tra

độ ổn định tổng thể của thanh, cần đảm bảo độ ổn định của các nhánh riêng trên đoạn giữa các nút

Những cấu kiện thành phần bằng thép góc thép u v.v được liên kết chặt hoặc thông qua bản đệm thì được tính toán như thanh bụng đặc trong điều kiện khoảng cách lớn nhất giữa các liên kết của chúng (bằng bản đệm ) không vượt quá: đối với cấu kiện chịu nén - 40r; đối với cấu kiện chịu kéo - 80r, trong đó r là bán kính quán tính của thép góc hay thép chữ u đối với trục song song với m ặt phảng b ố trí bản đệm

Ằ|, Ằ2 - độ mảnh của nhánh riêng biệt khi uốn chúng trong mặt phẳng vuông góc với trục

tương ứng 1-1 và 2-2, trên đoạn giữa các bản giằng được hàn (khoảng cách tĩnh) hoặc giữa tim của các đinh tán biên;

F - diện tích tiết diện toàn bộ thanh;

Fpl, Fp2 - diện tích tiết diện thanh giằng xiên, nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục

tương ứng 1-1 và 2-2;

K| và K2 - hệ số lấy phụ thuộc vào góc a, và ạ , giữa thanh xiên và nhánh trong mặt phảng

của mạng thanh giằng tương ứng (hình 3.2)

30

a , ( a 2) 30° 40° 45-60°

C h ú t h í c h : Những công thức (3.3) và (3.5) là xác thực khi tỉ số giữa độ cứng theo chiều dài

và độ cứng của nhánh i/i„ > 5, khi i/i„ < 5 cần phải xét ảnh hưởng độ mảnh của bản giằng đến trị

Bảng 3.3 Lực ngang quy ước Q„

(3.8)Trong công thức (3.7) và (3.8):

Q n - lực ngang quy ước tương thích tác dụng vào hệ bản giằng, bố trí trong một mặt phảng;/ - khoảng cách giữa tâm của các bản giằng;

c - khoảng cách giữa đường trục của các nhánh

M ạng thanh giằng liên kết được tính như hệ thanh bụng (thanh xiên) của dàn Khi tính toán các thanh chéo giao cắt nhau của hệ thanh giằng chữ thập có những thanh giằng chống, thì cần phải tính ứng lực phụ phát sinh trong chúng do nén của thanh mạ.Những thanh dùng để giảm chiều dài tính toán của những bộ phận chịu nén được tính với lực bằng lực ngang quy ước trong những thanh nén chính, xác định theo bảng 3.3

s - m ôm en tĩnh của phần trượt đi của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà;

ỗ - chiểu dày bụng;

R và R c - tương ứng là cường độ tính toán chịu uốn và chịu cắt của thép

Khi có giảm -yếu do lỗ đinh tán hay lỗ bulông thì ứng suất tiếp xác định theo công thức (3.10) phải nhân với tỉ số a/(a-d), trong đó a - bước lỗ đinh tán hay bước lỗ bulông;

d - đường kính lỗ

Ở bản bụng của dầm cần thực hiện điều kiện:

ơ x, ơ y - ứng suất pháp ở mặt phẳng giữa bản bụng, song song và vuông góc với

trục dầm;

Txy - ứng suất tiếp;

n - hệ số, lấy đối với dầm cầu trục tựa liên tục n = 1,3; đối với các dầm khác n = 1,15;

3.2 TÍNH TO Á N NH ŨNG CÂU KIÊN CHIU UỐN

Cường độ khi uốn trong một mặt phẳng chính được kiểm tra theo công thức:

m - hệ số điều kiện làm việc, lấy theo bảng 2 của phụ lục I; đối với những dầm khác không có trong bảng 2, lấy m = 1; ở dầm cầu trục tựa liên tục ở vùng kéo do uốn m = 1.

Toàn bộ ứng suất tính theo tiết diện giảm yếu

ú n g suất cục bộ ở bản bụng của dầm cầu trục được kiểm tra có xét đến uốn của bản bụng d o xoắn bản cánh trên

ứ n g suất nén cục bộ ơ nc ở bản bụng của dầm dưới tác dụng của tải trọng tập trung đặt

ớ m ạ dầm tại những chỗ không liên kết sườn, xác định theo công thức:

( 3 1 2 )

o.z(nó không được vượt quá cường độ tính toán chịu nén R của thép),

c - hệ số, lấy đối với dầm cán và dầm hàn là 3,25; đối với dầm tán đinh là 3,75;

J n - tổng m ômen quán tính của mạ dầm và ray cần trục (trong trường hợp liên kết ray bằng mối hàn, đảm bảo sự cùng làm việc của ray và mạ dầm; Jn - m ôm en quán tính tổng cộng của ray và mạ)

b) K hi có sự tựa trực tiếp trên mạ thượng những dầm ngang cán (hình 3.4) hay những kết cấu cô định khác

33

x gi y gi

trong đó:

X và y - tung độ của điểm khảo sát của tiết diện đối với trục chính của nó;

J xgi, J ygi - m ôm en quán tính của tiết diện giảm yếu đối với trục tương ứng x-x và y-y

N hững dầm đơn giản tiết diện kh ôn g đổi (dầm thép cán và dầm hàn) bằng thép C38/23, C44/29, C46/33, C52/40 và C60/45 chịu tải trọng tĩnh được k iểm tra về cường

độ theo inom en kháng uốn dẻo w n trong điều kiện tuân theo những yêu cầu sau:

a) Đ ả m bảo ổn định tổng thể của dầm M u ố n vậy, trị số của ì f b đối với bản cánh chịu nén không được vượt quá 0,7 trị số nêu trong bảng 3.4 Việc xét đến độ d ẻ o khi tính toán dầm có bản cánh chịu nén m ở rộng nhỏ hơn được phép chỉ khi có tấm lát cứng liên tục;

kiểm tra độ ổn định của dầm bằng thép cấp C38/23

Trị sô' lớn nhất của //b đối với dầm có tỉ số kích thước

Dầm h/b Khi tải trọng đặt vào Khi có hệ Khi tải trọng đặt vào Khi có hệ

Cánh trên Cánh dưới

giằng ở nhịp phụ thuộc vào chỗ đặt tải Cánh trên Cánh dưới

giằng ở nhịp phụ thuộc vào chỗ đặt tải

Ký hiệu: I - chiều dài tính toán của dầm, bằng khoảng cách giữa các điểm cố kết cánh chịu nén khỏi

chuyển vị ngang (những nút liên kết dọc hay ngang, điểm tựa của tấm lát cứng); khi khuông

có hệ giằiìg liên kết thì / là nhịp; b và 5, - bề rộng và chiều dày của cánh chịu nén;

h - chiều cao đđy đủ của tiết diện.

C h ủ t h í c h : Đối với những dằm bằng thép loại khác thì những trị số của l / b ờ trên được nhân

với 7 2 10 / R , (R tính bằng MPa)

34

b) Tỉ số của chiều c a o tính toán của bản bụng hD với chiều dày ỗ của nó không được vượt quá 1 0 ^ 2 1 0 / R , , R tính bằng MPa;

c) Ti số của chiều cao tính toán của bản bụng h0 với chiều dày ỗ của nó khôn g vượt quá 70-V210/ R , , R tính bằng MPa;

d) ứ n g suất tiếp luyến ở chỗ mômen nuốn lớn nhất không vượt q uá 0,3R-

Cường độ của dầm được kiểm tra theo công thức:

- Khi uốn trong một mặt phảng chính:

- Khi uốn trong hai mặt phẳng chính của dầm chữ I, chữ u và dầm tiết diện hình hộp:

M, M x, M y, Wgnj, w v , Wyngj - những giá trị tuyệt đối của m ô m e n uốn và m ô m en

kháng uốn dẻo của tiết diện giảm yếu

G iá trị c ủ a W" đưa vào trong tính toán không được vượt quá 1,2W

Đối với thép hình chữ I và chữ u cán cần phải lấy khi uốn trong m ặt phẳng của bản bụng W" = 1,12W ; ở mặt pháng song song với bản cánh W" = 1,2W

Khi có vùng uốn thuần tuý, thì môinen kháng uốn thích ứng lấy bằng 0,5 (W + w n).Trong những dầm liên tục và dầm ngàm tiết diện không đổi (dầm cán và dầm hàn) có nhịp khác nhau không quá 20% chịu tải trọng tĩnh trong điều kiện tuân theo những yêu

cầu trên thì m om en uốn tính toán dược xấc định từ điều kiện cân bằng m o m e n nhịp và các m om en gối, khi đó cường độ được kiểm tra theo công thức (3.9)

Trị số củ a m om en tính toán được lấy như sau:

a) Trong những dầm liên tục có đáu tựa tự do thì lấy trị số lớn hơn trong các trị số sau:

Mị, M : - tương ứng là mômen uốn ở nhịp biên và nhịp trung gian, tính như trong

b) T ron g n hững dấm một nhịp và dầm liên tục có đầu ngàm M, = 0,5M , trong đó M

là m ô m e n lớn nhất trong những mômen tính như ở dầm có tựa khớp;

c) Ớ dầm có m ộ t đầu ngàm và đầu kia tựa tự do thì tính như nhịp biên của dầm liên tục theo c ông thức 3.18

Trong trường hợp uốn trong hai mặt phẳng chính thì kiểm tra cường độ theo công thức 3.15

Đ ộ ổn định củ a dầm kiểm tra theo công thức:

M

trong đó:

M, w - m ô m e n uốn và momen kháng uốn trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất

(W được tính với bản cánh chịu nén)

(pơ - hệ số, xác định theo chí dẫn dưới đây:

K iểm tra độ ổn định của dầm không yêu cầu:

a) Khi truyền tải trọng tĩnh phân bố thông qua tấm lát cứng tựa liên tục trên bản cánh chịu nén của dầm và cố kết chắc với nó (bản bêtông cốt thép bằng bêtông năng, bêtông nhẹ và b êtô ng tổ ong, tấm lát kim loại, thép lượn sóng, tấm xim ăng - amian v.v )

b) Đối với dầm tiết diện chữ I đối xứng hoặc có mở rộng lớn cánh chịu nén khi tỉ sốcủa chiều dài tính toán I của dầm với bề rộng b của cánh chịu nén không vượt quá giá trịnên trong bảng 3.4

Đối với dầm ch ữ I đối xứng qua hai mặt phẳng, hệ số (p0 xác định theo công thức:

JK - m ô m e n quán tính khi xoắn;

/ - chiều dài tính toán của dầm

b) Đối với d ầ m chữ I hàn và dầm chữ I tán đinh:

ô - chiều dày bụng dầm;

b và ô, - bề rộng và chiều dày bản cánh của dầm;

h - chiều cao đầy đủ của tiết diện dầm;

d = 0,5h

- đối với dầm tán đinh:

5 - tổng chiều dày của bản bụng và cánh thẳng đứng của thép góc;

Ô, - tổng chiều dày của bản cánh và cánh nằm ngang của thép góc;

d - chiểu cao cánh thẳng đứng của thép góc cộng với chiều d ày tậ p bản gnang Nếu cpơ > 0,85 thì đáng lẽ lấy (po theo công thức 3.20 cần thay b ằn g trị số cpơ xác địnhtheo bảng 3.7

Bảng 3.5 Hệ sô \ị/ đối với dầm chữ I bằng thép C38/23

a

2 vị trí c ố kết trung gian chia nhịp thành các phần đều nhau không phụ thuộc vị trí đặt tải

Đối với dầm không có cố kết ở nhịp

Khi tải trọng tập trung đặt ở Khi tải trọng phân bố đều đặt ở

Cánh trên Cánh dưới Cánh trên Cánh dưới

C h ú t h í c h : 1 Khi có 1 vị trí cố kết ờ giữa nhịp thì ch ìa ra các trường hợp như sau: lực tâp

trung ở 1/4 nhịp hoạc tải trọng phân bố đều đạt ở cánh trên \ị/ = 1,4Vị/*; lực tập trung ờ 1/4 nhịp, đặt ở cánh dưới \|/ = l,6iị/*;; tải trọng phân bố đều đặt ở

cánh dưới, \ị/ = 1,3\ị/* Ở đây \ự* được hiểu là giá trị Vị/ theo biểu đổ thứ nhất

bằng thép C38/23 khi có tải trọng tập trung đặt ở đầu côngxon

N, M x, M y - giá trị tuyệt đối của lực dọc, và m om en uốn đối với trục x-x và y-y;

w " , w n - mômen dẻo kháng uốn của tiết diện giảm yếu đối với trục x-x và y-y;

Nếu N /(F glR) < 0,25 thì sử dụng công thức (3.24) được phép chỉ khi thực hiện những yêu cầu đặt ra đối với dầm tính về cường độ theo mômen kháng uốn dẻo Trong những trường hợp khác, việc kiểm tra được thực hiện theo công thức:

gi x gi y.gi

trona đó: X, y - tung độ điểm khảo sát của tiết diện đối với trục chính của nó

Khi tiết diện không bị giảm yếu và giá trị của các m ôm en uốn như nhau được sử dụng trong tính toán về cường độ và độ ổn định, nếu độ lệch tâm m, < 20 thì không yêu cáu kiểm tra cấu kiện chịu nén lệch tâm về cường độ

N hững cấu kiện chịu nén lệch tâm cần được kiểm tra về độ ổn định cả trong m ặt phẳng tác d ụ ng của m om en (mất ổn định phẳng) lẫn mất ổn định ra ngoài m ặt phẳng tác dụng của m ô m e n (mất ổn định dạng uốn - xoắn)

39

Đ ộ ổn định củanhững cấu kiện nén lệch tâm tiết diện không đổi trong m ặt phẳng tác dụng của m ôm en trùng với mặt phẳng đối xứng, được kiểm tra theo công thức:

- Đối với thanh rỗng, lấy theo bảng 3.9, phụ thuộc vào độ m ảnh tính đổi quy ước

^Id - Vr / E và độ lệch tâm tương đối m

FĐối với thanh bụng đặc, độ lệch tâm tương đối m = e — , trong đó w được tính với

thớ chịu nén lớn nhất

Đối với thanh rỗng có thanh giằng hay bản giằng, bố trí trong mặt phẳng song song

với m ặt phẳng uốn, độ lệch tâm tương đối xác định theo công thức:

J x

trong đó:

X, và y, - k h o ả n g c á c h t ừ t rục y- y h a y x-x đ ế n t rụ c c ủ a n h á n h c h ị u n é n lớn n hất,

nhưng không nhỏ hơn khoảng cách đến trục bản bụng của nhánh

Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện ĩ| lấy theo bảng 3.10

Độ mảnh tính đổi Ằk| đối với thanh rỗng được xác định theo các công thức trong bảng 3.2.Với độ lệch tâm quy đổi ni| > 2 0 thì không cần kiểm tra độ ổn định theo công thức 3.26.Những giá trị tính toán của mômen uốn M, cần thiết để tính toán độ lệch tâm

e = M/N lấy bằng:

- Đối với cột tiết diện không đổi của hệ khung là mômen lớn nhất trong phạm vi chiều dài cột;

- Đối với cột có bậc là m om cn lớn nhất trên chiều dài của phần tiết diện không đổi;

- Đối với congxon là m ỏm en ở ngàm;

40

Bảng 3.8 Hệ số ọ /! đé kiểm tra độ ổn định của thanh bụng đặc chịu nén lệch tám trong mặt phẳng tác dụng của momen trùng với mặt phảng đối xứng

C h ú t h í c h : 1 Giá trị của hệ số (p/l trong bảng tăng 1000 lần;

2 Giá trị (p/l được lấy không lớn hơn giá trị ọ trong bảng 3.1