6. ỔN ĐỊNH UỐN CỦA CỘT THÉP THANH THÀNH MỎNG Ở ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO
6.2 Phân tích tính toán ổn định uốn của tiết diện C
Ở kết cấu thanh thành mỏng, cột tiết diện C thông thường được gắn vật liệu bao phủ ở hai cánh. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao vật liệu bao phủ bị đốt cháy và khả năng bảo vệ của chúng bị giảm nhiều và cuối cùng hoàn toàn mất đi khi phần lớn vật liệu bị rơi xuống chỉ cần vật liệu bao phủ rắn đủ giữ cho cột, ổn định uốn ở trục chính (mạnh hơn) là ổn định uốn dọc phổ biến. Sau khi vật liệu bao phủ ở phía bị cháy của cột mất đi khả năng bao phủ bảo vệ, cột tiết diện C có thể xảy ra mất ổn định uốn-xoắn. Nhiệt độ khi mà vật liệu bao phủ mất khả năng bao phủ bảo vệ phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng, thông thường ở nhiệt độ khoảng 5500C (Ranby (1999)). Tuy nhiên với điều kiện biên ràng buộc ở hai cánh thì nhiệt độ có thể lên đến 6000C.
Đối với nhiệt độâ không đổi giá trị phân tích tính toán cho lực tới hạn tương ứng với ổn định uốn của tiết diện C dựa vào công thức (6.1) cho trong Eurocode3:
Phaàn 1.3 (1996).
M1 Rd
.
b A /
N =χ⋅ eff ⋅fy γ (6.1)
Trong đó: Aeff là diện tích thực (hữu hiệu) của tiết diện ngang [mm2] χ là giá trị thích hợp của hệ số giảm khả năng uốn dọc.
fy là cường độ bền [N/mm2] γMl là hệ số an toàn thích hợp.
Lực ổn định uốn đàn hồi đối với cột ngàm một đầu không ràng buộc dọc chiều dài cho trong bảng 6.1. Giá trị lực ổn định uốn đàn hồi ở nhiệt độ cao T=3000C và T=6000C dựa vào giá trị giảm đi của mođun đàn hồi theo Outinen. Mặt khác, phương pháp thiết kế ở nhiệt độ bình thường của Eurucode 3 được sử dụng để tính giá trị lý thuyết (tính bởi chương trình tính toán NMAX).
Bảng 6.1 Lực uốn dọc đàn hồi Euler của tiết diện C 100x40x15 với t = 1.0 mm ở nhiệt độ đều khác nhau với chiều dài L=2500 mm.
Nhiệt độ [0C]
Lực uốn dọc Euler theo truùc phuù
[N/mm2]
Lực uốn dọc Euler theo truùc chớnh
[N/mm2] 20
300 600
17.69 14.15 5.48
112.12 89.69 34.76
Lực tới hạn tương ứng với các mode uốn dọc khác nhau tính toán theo Eurocode 3 cho trong bảng 6.2 và 6.3. Giá trị ứng suất bền tương ứng 0.2% biến dạng dẻo sử dụng dựa vào kết quả thí nghiệm của Outinen (2001) trình bày ở chửụng 3.
Theo Eurocode 3, thiết kế ở nhiệt độ bình thường đường cong uốn dọc b sử dụng đối với tiết diện có cánh cho uốn dọc theo bất kỳ trục nào. Ở nhiệt độ cao, phương pháp đơn giản hóa trong Eurocode 3: Phần 1.2 (1995) bắt buộc phải sử dụng đường cong uốn dọc c. Cả hai cách trên đều được xem xét để thấy sự khác nhau giữa sự lựa chọn các đường cong uốn dọc ở nhiệt độ cao. Bảng 6.2 giá trị lực tới hạn tính toán sử dụng đường cong uốn dọc b cho các trường hợp và bảng 6.3 so sánh các giá trị tương ứng ở nhiệt độ cao sử dụng dường cong uốn dọc c (các kết quả tính toán bằng chương trình NMAX và được trình bày cụ thể trong Phụ Lục 1).
Bảng 6.2 Lực giới hạn của cột ngàm một đầu tiết diện C 100x40x15 với t = 1.0 mm với chiều dài L=2500 mm ở nhiệt độ đều khác nhau. Sử dụng đường cong uốn dọc b.
Bảng 6.3 Lực giới hạn của cột ngàm một đầu tiết diện C 100x40x15 với t = 1.0 mm với chiều dài L=2500 mm ở nhiệt độ đều khác nhau. Sử dụng đường cong uốn dọc c.
Có hai cách cho trong Eurocode 3 để tính toán diện tích thực (hữu hiệu) của tiết diện. Trong bài, phương pháp tổng quát là sử dụng quá trình lặp hệ số giảm χ. Ví dụ tính toán trình bày ở Phụ Lục 1. Diện tích thực được xác định với điều kiện E=210000 N/mm2, fy=350 N/mm2. Diện tích tiết diện tổng cộng của tiết diện C 100x40x15 với t=1.0 mm là Agr= 210mm2 và diện tích thực bị nén là Aeff=122.82 mm2. Giá trị chiều dày t=1.0 mm được sử dụng trực tiếp trong các tính toán và
Nhiệt độ [0C]
Lực giới hạn tương ứng với uốn dọc cục bộ Nb.Rd [kN]
Lực giới hạn tương ứng với uốn dọc Euler truùc chớnh
Nu,i [kN]
(xem Phuù Luùc 1)
Lực giới hạn tương ứng với
oồn ủũnh xoaộn [kN]
Lực giới hạn tương ứng với ổn
ủũnh uoỏn-xoaộn [kN]
20 300 600
42.99 37.09 12.31
35.56 30.22 10.34
12.23 9.89 3.74
11.67 9.44 3.58
Nhiệt độ [0C]
Lực giới hạn tương ứng với uốn dọc cục bộ Nb.Rd [kN]
Lực giới hạn tương ứng với uốn dọc Euler truùc chớnh
Nu,i [kN]
Lực giới hạn tương ứng với
oồn ủũnh xoaộn [kN]
Lực giới hạn tương ứng với ổn
ủũnh uoỏn-xoaộn [kN]
300 600
37.09 12.31
28.17 9.71
9.18 3.46
8.78 3.31