Bài giảng Kết cấu thép: Chương 4 - ThS. Cao Tấn Ngọc Thân - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

 Cột là cấu kiện dùng để truyền tải trọng từ các kết cấu bên trên xuống kết cấu bên dưới.. 5.[r]

1

 Chương 0 Tổng quan về Kết Cấu Thép

 Chương 1 Vật Liệu và Sự Làm Việc của KC Thép

 Chương 2 Liên Kết Kết Cấu Thép

 Chương 3 Dầm Thép

 Chương 5 Dàn Thép

2

I KHÁI QUÁT CHUNG

II CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

III CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

IV CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM

V CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CHI TIẾT CỘT

3

1 Đặc điểm chung

4

 Cột là cấu kiện dùng để truyền tải trọng từ các kết cấu

bên trên xuống kết cấu bên dưới

5

Ch5_6

 Cột gồm 3 bộ phận chính:

– Đầu cột: Đỡ các kết cấu bên trên và phân

phối tải trọng cho thân cột – Thân cột: Truyền tải trọng từ trên xuống dưới

– Chân cột: Liên kết cột vào móng, phân phối tải

trọng từ cột vào móng

6

 Theo cấu tạo: Cột đặc, cột rỗng, cột tiết diện không đổi, cột

tiết diện thay đổi

 Theo sơ đồ chịu lực: Cột nén đúng tâm (N), cột nén lệch

tâm (N, M)

7

a) Sơ đồ tính

– Sơ đồ trục dọc cột với các điều kiện biên (liên kết ở chân

cột và đầu cột)

b) Chiều dài tính toán

Đối với cột tiết diện không đổi hoặc đoạn cột của cột bậc:

– L - chiều dài hình học của cột

–  - hệ số chiều dài tính toán, phụ thuộc vào đặc điểm tải

trọng và điều kiện biên

0

L  L

8

c) Cột tiết diện thay đổi

Lo=jL

9

d) Độ mảnh cột

Lx, Ly: chiều dài tính toán của cột tính theo trục x và y

ix, iy: bán kính quán tính cột tính theo trục x và y

 Khả năng chịu nén đúng tâm của cột được quyết định bởi

độ mảnh lớn nhất

 Cột có khả năng chịu lực hợp lý:

 Cột làm việc bình thường:

[l]: Độ mảnh giới hạn

lx  x ;ly  y

L L

lmax  max(l lx , y )

lmax    l

lx  ly

 In

n

i A

10

Ch5_11

Ch5_12

1 Hình thức tiết diện cột

13

a) Tiết diện I

– Đặc điểm:

» Dễ liên kết

» Dễ thoả yêu cầu kiến trúc

» Hình thức đơn giản, dễ chế tạo – Thép hình I phổ thông: ix lớn hơn iy nhiều, chỉ dùng hợp lý khi cột có Lx rất lớn so với Ly

– Thép hình I cánh rộng: Hợp lý hơn thép hình I phổ thông vì chênh lệch giữa ix và iy nhỏ hơn

– Tiết diện H: ghép từ 3 bản thép hoặc ghép từ thép hình: Khi tải trọng lớn

14

b) Tiết diện chữ thập

– Đặc điểm

» Cấu tạo đơn giản

» ix = iy, sử dụng hợp lý với Lx = Ly

» Khó liên kết với các kết cấu

» Khó đáp ứng yêu cầu kiến trúc – Tiết diện ghép từ 2 thép góc: Dùng khi tải trọng nhỏ – Tiết diện ghép từ bản thép: Dùng khi tải trọng lớn

15

c) Tiết diện kín: bán kính quán tính lớn hơn tiết diện hở cùng diện tích  chịu lực tốt hơn

– Đặc điểm: Dễ đáp ứng lx=ly, hình thức gọn và đẹp, không bảo dưỡng được mặt bên trong

– Cột thép ống:

» Hợp lý nhất về trọng lượng và

khả năng chịu nén đúng tâm

» Khó liên kết với kết cấu khác

– Tiết diện tổ hợp từ 2 hoặc 4 thép góc, 2 thép C

– 2 thép C + thép bản: tải trọng lớn

16

a) Tính toán về bền

– N: lực dọc tính toán

– An: diện tích tiết diện thực

– f: cường độ tính toán của vật liệu

– c: hệ số điều kiện làm việc của cột

c n

N

f A

17

b) Tính toán ổn định tổng thể

 Lực Ncr - lực tới hạn Euler:

 Ứng suất giới hạn:

với - độ mảnh lớn nhất của thanh

 Đặt - hệ số uốn dọc của thanh

18

N

L



H

 



 

min min

0

cr

N

 



l



   

min min

0

A

cr cr



l  0 

min min

L L

i i

 



l

2 2

cr

E

f f

Điều kiện ổn định tổng thể

 Khi

 Khi

 Khi

min

c

N

f A



 

max

1 0,073 5,53 f

E

        l l

0  l  2,5 :

2,5  l  4,5 :

4,5 :

l 

2

1, 47 13 f 0,371 27,3 f 0, 0275 5,53 f

2

332 51







f E

l  l

19

c) Tính toán về ổn định cục bộ

– Vị trí: bản cột có ứng suất pháp nén > khả năng chịu ứng suất pháp nén

 biến dạng ra ngoài mặt phẳng bản

 mất ổn định cục bộ

 bản thép mất khả năng làm việc