Chuong 4 cột thép (gửi SV)

Liên kết ở chân cột:Liên kết ở đầu cột: b Chiều dài tính toán khi cột có tiết diện không đổi :... c Độ mảnh của cộtĐối với trục x-x : Đối với trục y-y : Khả năng chịu nén đúng tâm của cộ

§ 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG

§ 4.2 CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

§ 4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

§ 4.4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỘT

1 Khái quát chung

2 Các loại cột

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

1 Khái quát chung

2 Các loại cột

- Theo sử dụng:

- Theo cấu tạo:

- Theo sơ đồ chịu lực:

Cột nén đúng tâm (N ≠0, M = 0),

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

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: theo phương z-z.

Liên kết ở chân cột và đầu cột :

Giải pháp liên kết : chọn theo mục đích và yêu

cầu chịu lực:

Liên kết ở chân cột:

Liên kết ở đầu cột:

b) Chiều dài tính toán khi cột có tiết diện không đổi :

l - chiều dài hình học của

c) Độ mảnh của cột

Đối với trục x-x : Đối với trục y-y :

Khả năng chịu nén đúng tâm của cột được quyết định theo phương có

độ mảnh lớn nhất :

Điều kiện làm việc hợp lý của cột chịu nén đúng tâm : (cột làm việc

đồng ổn định theo 2 phương)

1 Hình thức tiết diện

2 Tính toán cột đặc chịu nén đúng tâm

3 Xác định tiết diện cột đặc chịu nén đúng tâm

1 Hình thức tiết diện

a) Tiết diện dạng chữ I và H

Ưu điểm:

Nhược điểm:

b) Tiết diện dạng chữ thập

Ưu điểm:

Nhược điểm:

c) Tiết diện kín

Ưu điểm:

Nhược điểm:

2 Tính toán cột đặc chịu nén đúng tâm

c n

f A

5 , 4 5

, 2

f E

f

5 , 4

_ 51

Độ mảnh giới hạn của bản bụng cột.

Khi điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng cột không thỏa mãn thì có các giải pháp sau:

- Cách 1: Thay đổi kích thước bản bụng cột (Tăng chiều dày bản bụng)

- Cách 2: Không cần thay đổi kích thước của bản bụng nếu thỏa mãn

• Điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh:

f o

Độ mảnh giới hạn [b o /t ] của phần bản cánh nhô ra của cột

d) Khả năng chịu nén đúng tâm [N] của cột đặc

• Khả năng theo điều kiện ổn định tổng thể

Khả năng chịu nén đúng tâm của cột

• Khả năng theo điều kiện bền:

- Chọn dạng tiết diện:

c

ct

f φ

N A

Xác định kích thước tiết diện bản cánh và bản bụng (b, h, t f và t w )

b Kiểm tra tiết diện cột

c Xác định tiết diện cột theo độ mảnh (khi cột có lực N quá nhỏ hay cột

có chiều dài lớn mà lực N nhỏ)

Cho gt = [], xác định được Act, bct, hct theo các công thức ở mục a, chọn

bề dày tối thiểu cho các bản thép

Tiết diện được chọn phải có:

d Liên kết cánh và bụng cột: hàn suốt chiều dài cột với hf=68mm

- Kiểm tra bền

- Kiểm tra ổn định

- Ổn định tổng thể

- Ổn định cục bộ

1 Cấu tạo thân cột

2 Sự làm việc của cột rỗng

3 Tính toán cột rỗng chịu nén đúng tâm

4 Xác định thân cột rỗng chịu nén đúng tâm

1 Cấu tạo thân cột

Góc  giữa thanh bụng xiên và nhánh

cột được lấy:

= 50o  60o - không có thanh ngang

Kích thước bản giằng được lấy

như sau:

d

b t

d t

mm t

b

b b

b b

b

8,05,0501

30

110

1

126

- Khi dùng liên kết hàn bản giằng phải trùm lên nhánh cột 4050mm

Các vách cứng chống xoắn và giữ cho tiết diện cột không đổi bố trí cách

nhau 34m và trên mỗi đoạn cột chuyên chở phải có ít nhất 2 vách cứng

Trục y-y: trục thực

Trục x-x: trục ảo

a Sự làm việc của cột rỗng đối với trục thực (y − y)

- Các bản giằng và các thanh bụng trong cột rỗng

được xem như không tham gia vào sự làm việc của

cột đối với trục thực

y

y y

A

I A

I A

I

2 2

2 Sự làm việc của cột rỗng

b) Sự làm việc của cột rỗng đối với trục ảo (x − x)

-Lực cắt làm biến dạng hệ bụng rỗng, các nhánh có biến dạng trượt giữa

chúng và dịch lại gần nhau hơn: Ct < C

- Mômen quán tính khi mất ổn định nhỏ hơn mômen quán tính ban đầu của tiết diện: Ixt < Ix

Timoshenko đã cho lời giải lực tới hạn của cột chịu nén đúng tâm có kể đến ảnh hưởng của lực cắt như sau:

2

2 1 2

x t

2 2 2

2

o

cr cr

o cr

E A

N

EA N

c) Độ mảnh tương đương o của cột rỗng bản giằng

b xo

i a

d t I

C

I a

I n

=

=

= 1

3 12

; :

Tính được mt và o : ( ) ( )

( ) 122

2

2 1 2

2

2 2

1 2

2 1

1 82 , 0 1

1 12

1 12

1 1

1

x t

x x

x t

n

n

EA EA

n EA



 m

+ +



+ +

=

+ +

= +



m

2 1

+ Trường hợp cột rỗng bản giằng bốn nhánh:

2 2

2 1

2 max 1,3

d) Độ mảnh tương đương o của cột rỗng thanh giằng

Biến dạng của cột rỗng thanh bụng khi bị uốn dọc

1

d l

A d d

o = + + 

2

2 1

1 2

max





3 Tính toán cột rỗng chịu nén đúng tâm

c n

f A

d) Các yêu cầu về độ mảnh của cột rỗng max ≤ []

Chọn tiết diện cột: cột rỗng hai nhánh

Xác định diện tích tiết diện của nhánh cột

- Theo trục thực y-y, xác định diện tích cần thiết nhánh cột như cột đặc

c ygt

fct

f

N A





2

=

ygt xác định theo độ mảnh ygt=4090 ≤ []

• Xác định bán kính quán tính cần thiết đối với trục thực

ygt

y yct

l i

λ

=

Chọn nhánh cột và kiểm tra cột theo trục thực

f

4 Xác định thân cột rỗng chịu nén đúng tâm: đã biết N, l x , l

Xác định khoảng cách hai nhánh (C)

Theo điều kiện làm việc hợp lý: o=y

- Đối với cột rỗng bản giằng, sơ bộ coi n  1/5

y x

1 2

Độ mảnh cần thiết ban đầu của cột đối với trục ảo là:

2 1

- Bán kính quán tính cần thiết theo trục ảo là:

xct

x xct

l i



=

- Khoảng cách cần thiết của hai nhánh là:

2 2

2 xct xo

Căn cứ vào C ct và các yêu cầu cấu tạo như khe hở giữa hai nhánh,

chọn ra được khoảng cách hai nhánh

* Cần phải kiểm tra lại cột đã chọn

- Xác định hệ bản giằng hoặc hệ thanh bụng của cột

b) Tính toán bản giằng và thanh bụng

6

10 2330

E ,

V f

- Khi tính toán sơ bộ, lực cắt quy ước có thể lấy theo công thức:

A V

Lực cắt quy ước tác dụng trên một mặt rỗng của cột là:

V s = n r V f

trong đó: n r = 0,5 với cột rỗng hai nhánh và bốn nhánh

a V C

M T

a V a

V M

s s

b b

s s

/

2 2

2 2

Tính toán kiểm tra bản giằng

và liên kết bản giằng với nhánh cột Sơ đồ tính toán bản giằng

* Tính toán thanh bụng

Chọn sơ đồ hệ thanh bụng theo yêu cầu cấu tạo về góc nghiêng  hợp lý

và đảm bảo yêu cầu độ mảnh của nhánh cột

−Tính nội lực trong thanh bụng

+ Khi hệ thanh bụng không có

n

V

N =

+ Khi hệ thanh bụng có thanh ngang:

t f

V

N = + 

Chọn tiết diện thanh bụng

Giả thiết max=gt ≤ 150, xác định được min, tính được imin của tiết diện:

gt

d ct

l i

f

N A

Các thanh bụng ngang chọn tiết diện như thanh bụng xiên

− Tính toán kiểm tra thanh bụng xiên

c

tx f A

1.Đầu cột và liên kết xà ngang vào cột

2 Chân cột

1 Đầu cột và liên kết xà ngang vào cột

a Xà ngang đặt trên đỉnh cột

b Xà ngang liên kết khớp ở bên cạnh cột

2 Chân cột