6. ỔN ĐỊNH UỐN CỦA CỘT THÉP THANH THÀNH MỎNG Ở ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO
6.3 PP PTHH và so sánh kết quả lý thuyết ổn định uốn tiết diện C
6.3.3 Phân tích Lực- Chuyển vị ở nhiệt độ không đổi
6.3.3.2 Nhận xét và so sánh
PP PTHH cho các giá trị cao hơn khả năng chịu lực tới hạn của cấu kiện được tính theo Eurocode 3. Khi so sánh các giá trị tính toán sử dụng đường cong uốn dọc c ở nhiệt độ cao, giá trị khi đặc trưng vật liệu tương ứng nhiệt độ thép 2000C hơn từ 16 …27% giá trị mất ổn định ban đầu. Khi T=3000C, giá trị lực tới hạn hơn từ 5%…16%, và khi T=6000C giá trị lực tới hạn hơn từ 1%…23%. Có sự tương ứng rõ ràng giữa độ lớn của mất ổn định ban đầu và giá trị lực tới hạn, mất ổn định nhỏ hơn thì lực tới hạn lớn hơn.
Kết quả so sánh trên cho thấy ứng xử của cấu kiện chịu nén thay đổi khi điều kiện mất ổn định ban đầu thay đổi. Khi sử dụng đường cong uốn dọc c, tất cả phân tích đều cho giá trị cao hơn giá trị lực tới hạn tính theo Eurocode 3 (1995) và theo giá trị ứng suất tương ứng với 0.2% biến dạng tổng cộng.
Khi giá trị lực tới hạn so sánh với giá trị tính toán sử dụng đường cong uốn dọc b ở tất cả nhiệt độ, giá trị lực tới hạn từ PP PTHH khá gần với phương pháp Eurocode 3. Tất cả giá trị ở T=3000C và T=6000C trong khoảng 10% ngoại trừ trường hợp đặc biệt 6k, khi mà mất ổn định tổng thể không xét đến. Hầu hết các giá trị phân tích khá gần khi so sánh theo kết quả PP PTHH và có vài trường hợp kết quả PP PTHH nhỏ hơn giá trị Eurocode nhưng sự khác nhau chỉ là 1% hay 2%.
Nếu giá trị ứng suất tương ứng với biến dạng tổng cộng cao hơn được dùng trong quá trình phân tích, thì giá trị Eurocode 3 sẽ cao hơn giá trị PP PTHH. Giá trị ban đầu không được xác định rõ trong phạm vi của bài, nhưng cơ bản dựa vào việc sử dụng đường cong uốn dọc b và ứng suất tương ứng với 0.2% biến dạng dẻo đối
với tiết diện có đầu thừa ở các nhiệt độ. Việc sử dụng đường cong uốn dọc c cho các kết quả thiên về an toàn quá mức.
Young và Rasmussen (1998) trình bày và kết quả khảo sát cột thanh thành mỏng ở nhiệt độ thông thường trên cơ bản sử dụng so sánh kết quả tính theo EC3 và PP PTHH, họ cho thấy cường độ thiết kế Eurocode 3 là vừa phải cho tất cả tiết diện cột khảo sát. Kết quả PP PTHH ở bảng 6.5 cho thấy tương tự.
Hình 6.6 cho thấy lực tới hạn khác nhau trong các phân tích và có một mất ổn định cục bộ h/200 và độ lớn của mất ổn định tổng thể khác nhau. Lực tới hạn tính toán theo Eurocode 3 cũng được so sánh. Kết quả sắp xếp theo sự gia tăng của mất oồn ủũnh toồng theồ.
Tương tự, hình 6.7 cho thấy lực tới hạn khác nhau trong các phân tích và có một mất ổn định tổng thể L/500 và độ lớn của mất ổn định cục bộ khác nhau. Kết quả sắp xếp theo sự gia tăng mất ổn định cục bộ. Cả hai cho thấy ảnh hưởng của sự gia tăng giá trị mất ổn định lên lực tới hạn.
Mode 2k, 3k và 6k chỉ bao gồm mất ổn định cục bộ và mode 2l, 3l và 6l chỉ bao gồm mất ổn định tổng thể. Kết quả cho thấy có sự tăng đáng kể lực tới hạn trong các trường hợp trên.
Dựa vào cỏc kết quả cơ bản, ta cú thể thấy khi cả hai sựù mất ổn định tổng thể và cục bộ hiện diện thì sự gia tăng độ lớn của mất ổn định cục bộ dẫn đến sự giảm tương đối về độ cứng ban đầu.
Nói cách khác, độ lớn của mất ổn định tổng thể có ảnh hưởng lớn hơn đến lực tới hạn của cấu kiện. Mất ổn định tổng thể ban đầu nhỏ hơn, lực tới hạn lớn hơn.
0 2 4 6 8 10 12
Sự không hoàn hảo tổng thể
Lưùc giới haùn [KN]
Lực giới hạn theo PP PTHH Lực giới hạn theo đường cong uốn dọc b, F=10.34kN
0 2 4 6 8 10 12
Sự không hoàn hảo tổng thể
Lưùc giới haùn [KN]
Lực giới hạn theo PP PTHH Lực giới hạn theo đường cong uốn dọc c, F=9.71kN
10.72 mode cục bộ 21 mode
6d
L/1000
10.72 mode cục bộ 21 mode
6e
L/750
10.37 mode cục bộ 4 mode
L/500
10.17 mode cục bộ 21 mode
6b
L/500
9.92 mode cục bộ
21 mode
6f
L/400
10.72 mode cục bộ
21 mode 6d
L/1000
10.72 mode cục bộ 21
mode 6e
L/750
10.37 mode cục bộ 4
mode
L/500
10.17 mode cục bộ 21
mode 6b
L/500
9.92 mode cục bộ 21
mode 6f
L/400
Hình 6.5 Lực giới hạn đối với giá trị sự không hoàn hảo cục bộ h/200 và sự không hoàn hảo tổng thể khác nhau (Kaitila(2002)).
0 2 4 6 8 10 12
Sự không hoàn hảo cục bộ
Lưùc giới haùn [KN]
Lực giới hạn theo PP PTHH Lực giới hạn theo đường cong uốn dọc b, F=10.34kN
0 2 4 6 8 10 12
Sự không hoàn hảo cục bộ
Lưùc giới haùn [KN]
Lực giới hạn theo PP PTHH Lực giới hạn theo đường cong uốn dọc c, F=9.71kN
10.88 Mode 6l
None
10.43 Mode 6l
2xh/4000
10.37 Mode 6m
h/200
10.21 Mode 6m
2xh/200
10.17 Mode 6b
h/200
9.77 Mode
6g
h/100
10.88 Mode 6l
None
10.43 Mode 6l
2xh/4000
10.37 Mode 6m
h/200
10.21 Mode 6m
2xh/200
10.17 Mode 6b
h/200
9.77 Mode
6g
h/100
Hình 6.6 Lực tới hạn đối với giá trị mất ổn định tổng thể L/500 và mất ổn định cục bộ khác nhau (Kaitila(2002)).
Aûnh hưởng đặc trưng vật liệu
Đường cong uốn dọc và công thức thiết kế của Eurode 3: Phần 1.3 (1995) bắt đầu phát triển cho tiết diện hàn (hot rolied, welded sections) và sau đó sử dụng như một thiết kế cơ bản của cấu kiện thép thanh mỏng. Công thức Eurocode 3 hoàn toàn bao gồm một mất ổn định tổng thể bằng L/1000 và ứng suất dư. Tuy nhiên, như đã giải thích ở chương 3, ảnh hưởng của ứng suất dư được bỏ qua trong bài.
Trong mô hình PTHH, đặc trưng vật liệu dựa trên các thí nghiệm đã được tiến hành trên các miếng thép nguyên mẫu, không có sự biến đổi về đặc trưng vật liệu trong tiết diện ngang. Tuy nhiên, cần lưu ý trước, kết quả thí nghiệm nhỏ hơn đặc trưng vật liệu cho trong Eurocode 3: Phần 1.2 (1995).
Giá trị phân tích so sánh trong bảng 6.2 và 6.3 tính toán sử dụng ứng suất từ những thí nghiệm tương tự và tương ứng với 0.2% biến dạng dẻo. Trong bảng 6.5, giá trị PP PTHH đánh giá lực tới hạn cao hơn giá trị ứng suất này. Nếu một giá trị cao hơn của ứng suất sử dụng, kết quả sẽ gần đúng với giá trị lý thuyết hơn. Tuy nhiên, nếu ứng suất bền thật sự của thí nghiệm vật liệu ở 6000C được sử dụng, lực tới hạn trong phân tích trên sẽ là 12 kN và tất cả các trường hợp xét trên đều thiên về an toàn khi so sánh với giá trị này. Khi 0.2% ứng suất chịu lực sử dụng, kết quả vẫn thiên về an toàn, một số hơn, một số ít hơn, nhưng khuynh hướng xảy ra khi nhiệt độ gia tăng là mô hình sử dụng ứng suất tương ứng với 0.2% biến dạng dẻo và PP PTHH sử dụng đặc trưng vật liệu theo kết quả thí nghiệm tương ứng gần đúng hôn.