10/21/2014
Tr−êng ®¹i häc thuû lîi
Khoa c«ng tr×nh
Nội dung môn học
Bé m«n kÕt cÊu c«ng trinh
=======
Ch
BÀI GiẢNG KÕt cÊu thÐp
• Chương 1: Cơ sở thiết kế kết cấu thép • Chương 2: Liên kết hàn 2 Liê kết hà • Chương 3: Liên kết Bulông • Chương 4: Dầm thép • Chương 5: Cột thép • Chương 6: Dàn thép p g
+ Bài tập nộp:
http://www.mediafire.com/thang.kcct
1
2
http://www.mediafire.com/thang.kcct
Tiế Thắ GVHD Hồ GVHD: Hồng Tiến Thắng Bộ môn Kết Cấu Công Trình
5.1. Khái niệm chung
CỘT THÉP
5
• §Þnh nghÜa: Cét lµ ph©n tè chñ yÕu chÞu nÐn.
- TruyÒn t¶i träng tõ kÕt cÊu bªn trªn xuèng kÕt cÊu d−íi (mãng)
•
e
Ph©n lo¹i: + Theo t¶i träng t¸c dông :
- Cét chÞu nÐn trung t©m - Cét chÞu nÐn lÖch t©m (nÐn+uèn)
5.1. Khái niệm chung 5.2. Cột chịu nén trung tâm 5.3. Cột chịu nén lệch tâm
+ Theo h×nh thøc tiÕt diÖn :
- Cét ®Æc: cét cã 2 trôc ®Òu c¾t qua tiÕt diÖn
y
y
x
h
x
h
b
b
4
http://www.mediafire.com/thang.kcct
http://www.mediafire.com/thang.kcct
1
GVHD: Hồng Tiến Thắng Đại học Thủy Lợi Bộ môn Kết Cấu Công Trình 3
10/21/2014
- Cét rçng:
≥ 1 trôc kh«ng c¾t qua tiÕt diÖn
Cột đặc
B¶n gi»ng Thanh gi»ng
5.2. Cột chịu nén trung tâm
5.2. Cột chịu nén trung tâm
Quan hÖ vµ td tra ë b¶ng 5-1
• §Þnh nghÜa: là cét mµ lùc nÐn ®Æt ®óng träng t©m tiÕt diÖn
5.2.1. C«ng thøc kiÓm tra æn ®Þnh:
- ®é m¶nh cña cét
R
th
r
§Æt =th/R
- b¸n kÝnh qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn
NN th F F
ol r J F
R
Víi:
Lo - chiÒu dµi tÝnh to¸n thanh nÐn phô thuéc vµo liªn kÕt hai ®Çu cét :
N F
th th R
thN th FR
EJ 2 )
FR
R
E R
2 E 2 ) (
2 l ( 0
2 2 td
l 0
l 1
td
1 0,5
1 1
1 0,7
1 2
http://www.mediafire.com/thang.kcct
7
8
http://www.mediafire.com/thang.kcct
2
Quan hÖ vµ td tra ë b¶ng 5-1
10/21/2014
N
(2 b
F
hF
b
). b c
YC
h
5.2.2. Tr×nh tù thiÕt kÕ cét ®Æc
δb , δc
chän δb = 1/2δc
δb b X¸c ®Þnh h, b, δb, δc δc
KiÓm tra tiÕt diÖn chän
h
b
- X¸c ®Þnh h, b r x
1
r y
2
mR
( (
F
F
) )
F th th
ng ng
gy gy
- KiÓm tra c−êng ®é KiÓm tra c−êng ®é
N thF F
y
y
Quan hÖ
;
h
b
h
x
h
x
mR
yc r x 1
yc r y 2
F
- KiÓm tra æn ®Þnh
b
b
- X¸c ®Þnh δb, δc
+ b¶n c¸nh
N min ( ϕmin øng víi max (x , y) )
(B¶ng 5.2)
R
Tõ ®iÒu kiÖn «n ®Þnh
α1=0,32 α2=0,49
F
α1=0,42 α2=0,24
k
N x
C
a 1 c c
- KiÓm tra æn ®Þnh côc bé
a1
V× = f () Gi¶ thiÕt gt Gi¶ hiÕ t V× f ()
Lo¹i cét
N (kN)
Lo (m)
<1500
5 - 7
gt 70 - 90
yc r x
yc r y
Cét ghÐp
l 0 x gt
N Fyc R l 0 y gt
2500 - 3000
5 - 7
50 - 70
TiÕt diÖn chän cã diÖn tÝch vµ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh xÊp xØ diÖn tÝch vµ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh yªu cÇu
Kc phô thuéc δc lo¹i thÐp (B¶ng 5.3)
40
0, 2
(5 7)
b
2100 R
h b b
+ b¶n bông
1 Khi b ≥ 70 ph¶i ®Æt s−ên ngang (2,5 I3,0 hb)
- KiÓm tra ®é m¶nh giíi h¹n cña cét
2 Khi b ≥ b (5-7), 75 ph¶i ®Æt s−ên däc 1 2
max ≤ gh
δb
gh : Bang 5-4
Nhµ m¸y ®ãng tÇu Nam triÖu
3
hb
10/21/2014
22
420
22
= 47,3 → ??
VÝ dô Cét cao 6,5m mét ®Çu ngµm mét ®Çu khíp
λ
47
48
chÞu N=3600 kN ; m=1 YC: KiÓm tra æn ®Þnh cét
380
0,896
Y
y=47,26 = 47+0,3
0,898
X® c¸c ®Æc tr−ng h×nh häc F,J,r ?? X® ¸ ®Æ F J ??
h× h h
X
Jx=89138,42cm4 Jy= 20125,76cm4
rx=20,24cm
0,898
.0,3 0,897
min
0,898 0,896 1
F=217,6 cm2 ry= 9,62cm
mR
F
N min
l l
l l
48,22
x
3,47
y
L 70 L 7,0 r x
oy r
y
2
2
ox J x F
1844,38
daN cm /
mR
2100
daN cm /
360000 0,897.217, 6
max= max(x, y) = 47,3
Cét æn ®Þnh
5.2.2. ThiÕt kÕ cét rçng (b¶n gi»ng, thanh gi»ng).
-Trong mÆt ph¼ng y
Môc tiªu
mR
N F y
Sè hiÖu thÐp lµm nh¸nh cét
ln
)
Y
( td f y
BÒ réng b é g
HÖ gi»ng ¶nh h−ëng ®Õn æn ®Þnh, nªn : Ln
KÝch th−íc hÖ gi¨ng Ft,Ln…
Fn F
td y
x
VÊn ®Ò æn ®Þnh cña cét rçng!!!
Y
y1
y1
2
C
k
td y
2 y
td y
2 n
y
-Trong mÆt ph¼ng X
F n F t t
HÖ gi»ng Ýt ¶nh h−ëng ®Õn «® nªn:
n
n
®é m¶nh tÝnh ®æi cña cét ®èi víi trôc ¶o y y1 y + §èi víi cét b¶n gi»ng + §èi víi cét thanh gi»ng
L r
1y
X
mR
)
f ( X
L ox r X
N F x
L ox J X F
Ph©n biÖt
ntd
y
y
4
α k – HÖ sè phô thuéc gãc nghiªng α α - Gãc nghiªng cña thanh gi»ng víi nh¸nh cét Ft
10/21/2014
C
Tr×nh tù thiÕt kÕ cét rçng
VÝ dô: X¸c ®Þnh sè hiÖu thÐp lµm nh¸nh cét
0,5C
8 m
N=1650 kN - Chän tiÕt diÖn № Sè hiÖu thÐp lµm nh¸nh cét BÒ réng b
ycr xr cÇn x®: Fyc vµ cÇn x®: F vµ
F
y y y1 y1 X§ Sè hiÖu thÐp lµm nh¸nh cét X§ Sè hiÖu thÐp lµm nh¸nh cét
N mR
yc
x
).
x
Dùa vµo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®èi víi trôc thùc x
x
§Ó chän tiÕt diÖn, cÇn x¸c ®Þnh Fyc vµ Ryc
l ox r x x
f ( x . l 0 x J x x F
2
cm
97
Fyc
81,0x
,70gt
165000 .81,0
2100
N F yc R
x
yc r x
x gt
x
l 0 x
l
yc
3,11
cm
r x
V× F ch−a biÕt gi¶ thiÕt gt Tõ ®iÒu kiÖn æn ®Þnh trong mÆt ph¼ng x
gt
800 70
ox x
Tra b¶ng Sè hiÖu thÐp
Tõ Fyc = 97cm2 vµ rxyc=11,3cm, chän ®−îc tiÕt diÖn nh¸nh cét
X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m nh¸nh: c
2
2
5,46
cm
5,48
cm
F
yc
F n
c/2
c
y
[ N0 33 có
td
1,13
cm
3,11
cm
x y
1 2 yc r x
r x 1
y1 Dùa vµo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh ®èi víi trôc ¶o y vµ nguyªn t¾c
td y
x
2 n
2 y
y
2 n
2 x
- CÇn kiÓm tra l¹i tiÕt diÖn chän ngay ®èi víi trôc x:
TiÕt diÖn ®−îc chän cã Fn vµ rx xÊp xØ víi gi¸ trÞ tÝnh to¸n. Cét b¶n gi»ng
61
0,855
x
x
0 y
gi¶ thiÕt n = 30 - 40
800 13,1 13 1
l ox xr r
y
0 yl yr
MÆt kh¸c MÆt kh¸c
2
2
2
2
2
2
J
c ( / 2)
2070
daN
/
cm
R
2100
daN
/
cm
J
F n
y 1
c
r y
2 r 1 y
1650 10. 93.855,0
y F
2
c 2
c 2
F n
l 2 y 0 2 x
2 n
5
C
10/21/2014
o45
Chän tr−íc thanh gi»ng b»ng thÐp gãc L50x5, cã Ft=4,8 cm2, N=1650 kN
VÝ dô: X¸c ®Þnh bÒ réng cét B cét thanh gi»ng
td
61
k
y
2 y
x
F n F t
82,58y
8 m
→ K=27 K 27
o45 o
l
l
58,82
y
MÆt kh¸c
2
l J
2
L oy r y
2
J
( / 2) c
1 y
F n
(
)
2 r 1 y
c 2
y F
2
F n
td y x
c =26,6 cm
td td
61 61
k k
x x
y y
2 2 y y
F F n n F F t t
B = c+2Z0 = 26,6 + 2.2,6 = 31,8 cm
§Ó x¸c ®Þnh B, XP tõ ®iÒu kiÖn «® ®èi víi trôc ¶o y vµ ®iÒu kiÖn
Q
TÝnh to¸n b¶n gi»ng
Q/2
Q
0
y
X¸c ®Þnh lùc t¸c dông vµo hÖ gi»ng
2Tg
Gt: Khi mÊt «® bÞ uèn S
Q
l1
A
l1
TÝnh to¸n thiÕt kª hÖ gi»ng (thanh gi»ng, b¶n gi»ng) (cét rçng chÞu nÐn ®óng t©m)
Q/2
a
Q
c
Khi mÊt «® → cét bÞ uèn cong → Sinh M → lùc c¾t Q
H×nh 5-11
l1: Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®−êng trôc b¶n gi»ng
Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng
Lùc c¾t Q ®−îc gi¶ thiÕt lµ ph©n bè ®Òu däc chiÒu cao cét vµ hoµn toµn do gi»ng chÞu
2
0
Tg
T a 2 g
TÝnh to¸n thiÕt kÕ b¶n gi»ng
Q= 20 Fng (daN) víi thÐp th−êng (CT3 hoÆc t−¬ng ®−¬ng) Q=40Fng (daN) víi thÐp c−êng ®é cao ( CT5, hîp kim thÊp hoÆc t−¬ng ®−¬ng)
AM o
QL 1 4 a
lQ 1 2 2
aTM
g
g
1QL 4
d
g
g
12 mm 1 30
b
g
1 50
6 1 10
6
bg KÝch th−íc b¶n gi»ng : dg = (0,5-0,8)bg dg Tg Qg Mg δg 40-50mm
10/21/2014
2Nt
TÝnh to¸n thanh gi»ng
Q
5.3. Cột đặc chịu nén lệch tâm
Q
Ft
N M
2Ntsinα = Q
Q
Nt
Q sin2
Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng ΣX=0
Trong mÆt ph¼ng x : cã M vµ N Trong mÆt ph¼ng x : cã M vµ N
Trong mÆt ph¼ng Y : chØ cã N
Trong mÆt ph¼ng cã m«men mÆt ph¼ng x
ChiÒu dµi tÝnh to¸n:
Lo = L
- hÖ sè phô thuéc liªn kÕt ë hai ®Çu cét
Rm
N lt
F
x
lt
x (B¶ng 5.8): Phô thuéc x vµ ®é lÖch t©m m1
Chän TD thanh gi»ng, Cã Nt TÝnh liªn kÕt thanh gi»ng víi nh¸nh cét
m
.
x
m 1
)
M x N
e x x
F ( W x
hÖ sè ¶nh h−ëng cña h×nh d¹ng tiÕt diÖn (B¶ng 5.9)
Ngoµi mÆt ph¼ng uèn - mÆt ph¼ng y Ngoµi mÆt ph¼ng uèn mÆt ph¼ng y
ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña ch©n khung???
h
h
§Çu d−íi: Liªn kÕt ngµm hoÆc khíp h Æ khí
?
mR
c
1
c
F
xm
N y
l
§Çu trªn: Phô thuéc ®é cøng liªn kÕt (k) cña cét víi dÇm
7
c : HÖ sè ¶nh h−ëng cña m«men uèn α, - (B¶ng 5.12) : HÖ sè tuú thuéc vµo h×nh d¹ng tiÕt diÖn
10/21/2014
h
Lox = 1 h
h
Víi 1 = f(k)
l
l
k
J d l
h J
c c
K
0
0,2
0,3
0,5
1
2
3
Liªn kÕt ë mãng
- Ngµm - Khíp
2 -
1,5 3,42
1,4 3,0
1,28 2,63
1,16 2,33
1,08 2,17
1,06 2,11
1,0 2,0
Jd
k
1
oxl
Jc
k
1
oxl
8
B¶ng tra 1 B¶ t
