bài giảng kết cấu thép chương 4 thết kế cột thép (phần 1)

Sơ đồ tính, chiều dài tính toán, và độ mảnh Giải pháp liên kết : ở đầu cột và chân cột được lựa chọn tuỳ theo mục đích và yêu cầu chịu lực :.. Sơ đồ tính, chiều dài tính toán, và độ mản

Trang 1

CHƯƠNG 4: CỘT THÉP

Trang 2

§4.1 KHÁI QUÁT CHUNG

1 Đặc điểm chung

Đầu cột: để đỡ các kết cấu bên trên và phân

phối tải trọng xuống

thân cột

Chân cột: là bộ phận liên kết cột với móng và

phân phối tải trọng từ

cột thép xuống móng

BTCT

Thân cột: là bộ phận

chịu lực chính và truyền tải trọng từ trên xuống dưới

Trang 3

2 Các loại cột

- Theo sử dụng: cột nhà công nghiệp, cột nhà cao tầng, cột đỡ sàn, …

- Theo cấu tạo: cột tiết diện đặc, cột tiết diện rỗng, cột tiết diện không

đổi, cột có tiết diện thay đổi, cột bậc, …

Gọi tên cột kết hợp cả 3 loại trên: cột đặc chịu nén đúng tâm của nhà công nghiệp

- Theo sơ đồ chịu lực:

Cột nén đúng tâm (N 0, M = 0), Cột nén lệch tâm, cột nén uốn (N, M)

xy

x



Trang 4

3 Sơ đồ tính, chiều dài tính toán, và độ mảnh

Giải pháp liên kết : (ở đầu cột và chân cột) được lựa

chọn tuỳ theo mục đích và yêu cầu chịu lực :

Liên kết khớp (M=0)

Liên kết ngàm cứng (Góc xoay=0)

Liên kết ngàm trượt (khi xà ngang có độ cứng rất lớn)

Liên kết ngàm đàn hồi (Trung gian giữa khớp và ngàm);

a) Sơ đồ tính

Trục dọc của cột (trục tính toán) theo phương z-z.

Liên kết ở chân cột và đầu cột :

- Liên kết ở 2 đầu cột có thể khác nhau;

- Liên kết theo 2 trục x-x và y-y của tiết diện cột có thể

khác nhau

yx

1-1

yxz

Trang 5

a) Sơ đồ tính

Liên kết ở chân cột: có thể là ngàm hoặc khớp;

- Liên kết khớp: thường được sử dụng cho cột

chịu nén đúng tâm; khi nền đất yếu

- Liên kết ngàm: được sử dụng để tăng độ cứng

tổng thể của công trình, giảm chuyển vị ngang của

cột

Liên kết ở đầu cột: có thể là liên kết khớp hoặc

liên kết cứng

yx

Liên kết cứng

b) Chân cột liên kết ngàma) Chân cột liên kết khớp

Trang 6

b) Chiều dài tính toán

Chiều dài tính toán được sử dụng cho tính toán ổn

lx : là chiều dài tính toán của cột đối với trục

x-x (khi tiết diện cot xoay quanh trục x-x);

ly là chiều dài tính toán của cột đối với trục y-y

(khi tiết diện cột xoay quanh trục y-y)

l : là chiều dài hình học của cột (bằng nhau theo

1-1

: là hệ số chiều dài tính toán cua cot, phụ thuộc vào sơ đồ liên kết ở 2 đầu cột và nội lực nén dọc trong cột

yxz

Trang 7

c) Độ mảnh của cột

Đối với trục x-x :

A I

l i

Điều kiện làm việc hợp lý của cột

chịu nén đúng tâm : (cột làm việc

)

; max(

max x y

Trang 8

§4.2 CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

- Điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng;

- Điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh;

- Giải pháp sườn ngang, dọc cho bản bụng của cột.

Trang 9

- Có thể điều chỉnh các kích thước thiết diện h, bf, tf, tw để có

hoặc có thể sử dụng tiết diện ghép từ các thép hình chữ I và C

Trang 10

- Tiết diện có ix = iy => sử dụng hợp lý khi

cột chịu nén đúng tâm có lx = ly

- Có thể điều chỉnh tiết diện cột để ix = k iy

=> dễ đảm bảo điều kiện đồng ổn định

- Khi cần tiết diện có A lớn thì h/t và b/t lớn => điều kiện ổn định cục bộ kém

Sử dụng trường hợp c) thì liên kết phức tạp (thêm 16 đường hàn) Sử dụng cho cột chịu tải trọng lớn

Trang 11

- Tiết diện kín có ix, iy

lớn (vật liệu được đưa

Trang 12

f A

N 

   Chỉ xét đến từng tiết diện nguy hiểmchưa xét đến cả đoạn cột ,

c

f A

N 

min 

A : là diện tích tiết diện nguyên, không trừ phần giảm yếu

: là hệ số uốn dọc nhỏ nhất của cột, phụ thuộc vào

được tra Bảng phụ lục II.1 hoặc tính theo Công thức 4.8 đến 4.11

)

; max(

max x y

 min



  

max 

và

Trang 13

Độ mảnh của cột Độ mảnh qui đổi của cột

Đàn dẻoChảy

dẻo

Trang 14

cr 

Hay nói cách khác, độ mảnh giới hạn của các bản bụng và bản cánh cột

phải đảm bảo để không bị mất ổn định cục bộ trước khi cột bị mất ổn định tổng thể hay bị phá hoại về bền

: Cường độ chịu nén tính toán của thép;

: Cường độ chịu cắt tính toán của thép

f

v

f

: Ứng suất pháp giới hạn: Ứng suất tiếp giới hạn

cr



cr



Trang 15

t

h t

Điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh:

b0 0

b0 = (bf – tw)/2 là chiều rộng nhô ra của bản cánh

độ mảnh giới hạn của bản cánh nhô ra, tra Bảng 4.4, phụ thuộc vào dạng tiết diện cột và độ mảnh tính đổi

Trang 16

w w

w

t

h t

t

h t

C1 0 , 5

PA1 Thay đổi kích thước bản bụng dầm tf và bf

và đồng thời ổn định tổng thể của cột được đảm bảo với diện tích tiết diện được lấy chỉ kể đến 2 phần bản bụng hữu hiệu tiếp giáp với 2 cánh, bỏ qua khả năng chịu lực của phần bản bụng ở giữa do bị cong vênh:

Trang 17

2 Nguyên tắc tính toán cột đặc chịu nén đúng tâm

c) Tính toán về ổn định cục bộ của bản thép

PA3 Đặt sườn ngang cho bản bụng của cột:

Khi tiết diện có

thì phải đặt các sườn ngang cách nhau 1

h

w

3 , 2

30 

 w s

h b

50

24 

 w s

h b

mm khi bố trí đối xứng ở 2 bên

Trang 18

c) Tính toán về ổn định cục bộ của bản thép

PA4 Đặt sườn dọc cho bản bụng dầm:

Khi chiều cao tiết diện lớn (h > 1 m), nếu điều

kiện ổn định cục bộ của bản bụng không đảm bảo

=> có thể sử dụng giải pháp gia cường bằng

sườn ngang và sườn dọc; thay vì tăng bề dày của

bản bụng lên quá dầy

Yêu cầu kích thước của sườn dọc:

Kích thước sườn dọc được kể vào tiết diện tính toán của cột

giá trị độ mảnh giới hạn của bản bụng tăng lên, lấy bằng nhân với hệ số Việc sử dụng sườn dọc làm tăng công chế tạo, cấu tạo phức tạp hơn

Trang 19

d) Khả năng chịu nén đúng tâm của cột đặc

  N  min    N b;   N  

Khả năng chiu luc cua cot theo điều kiện bền:

Khả năng chiu luc cua cot theo điều kiện ổn định tổng thể:

  N b  An  f   c

  N   min  A  f  c  A  f   c

trong đó:

c n

f A

N 

c

f A

N 

min 

Trang 20

3 Các bước thiết kế

cột đặc chịu nén đúng tâm

3.1 Chọn so bo tiết diện cột đặc

3.2 Kiểm tra tiết diện cột đã chọn

3.3 Xác định tiết diện cột theo độ mảnh tới hạn

3.3 Liên kết bản cánh và bản bụng cột

Trang 24

l h





gt y

l b



 



: là các hệ số để xác định gần đúng các bán kính quán tính của tiết diện, được tra Bảng phụ thuộc vào loại tiết diện x

 y

Ví dụ với cột tiết diện chữ H: x  0 , 42 và  y  0 , 24

x

Trang 25

• x , y : hệ số xác định BKQT tương ứng gần đúng cho trong bảng sau :

Trang 27

3 Các bước thiết kế cột đặc chịu nén đúng tâm

a) Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn: b) Kiểm tra về bền

c) Kiểm tra về ổn định tổng thể d) Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng đối với cột tổ hợp từ các bản thép:

Trang 28

a) Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện đã chọn:

An , A , Ix , Iy , lx , ly ,

x x

y y

y  l / i



min

 Tra bảng phụ lục

Đối với cột dạng chữ H có (hay iy < ix) và ly ≥ lx thì

=> chỉ cần kiểm tra ổn định tổng thể đối với trục y-y, trục vuông góc với cánh

b

x

tw tf

Trang 29

b) Kiểm tra về bền

c n

f A

w

t

h t

x

tw tf

Trang 30

3.3 Xác định tiết diện cột theo độ mảnh tới hạn

x

tw tf

Đối với cột có chiều dài lớn và chịu lực dọc trục N nhỏ

Trong trường hợp này điều kiện bền thường được thoả mãn

l i

  

y yc

y y

l i

Xác định Ayc theo độ mảnh giả thiết:

Tiết diện chọn phải đảm bảo:

Trang 31

3.4 Liên kết bản cánh và bản bụng cột

x

Liên kết giữa bản cánh và bản bụng của cột

thép tổ hợp phải đảm bảo chịu lực cắt V

Trong trường hợp cột chịu nén đúng tâm thì

lực cắt V sinh ra do cột bị uốn dọc hay cột

chịu các tác dụng ngẫu nhiên gây uốn

Lực V khá nhỏ nên liên kết được lấy theo

cấu tạo

Với cột tổ hợp hàn thì lấy đường hàn chạy

suốt chiều dài cột và hf = 6 ÷ 8 mm.

Định dạng
Số trang	31
Dung lượng	876,26 KB