zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 P16

Chia sẻ: Cindy Cindy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

138
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khi mặt cắt thép cán định hình được sử dụng làm dầm, yêu cầu về độ mảnh của vách không cần phải kiểm tra vì tất cả các vách đều thoả mãn tiêu chuẩn mặt cắt chắc. Ngoài ra, khi thép cấp 250 được sử dụng, tất cả các thép cán, trừ số hiệu W150 22, đều thoả mãn tiêu chuẩn độ mảnh của bản biên đối với một mặt cắt chắc. Nếu thép cấp 345 đ ược sử dụng thì sáu thép hình 253 W được liệt kê trong AISC (1992) không tho ả mãn tiêu chuẩn độ mảnh...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 P16

Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Với và , công th ức 5.104 trở thành Đáp số Mặt cắt l à đảm bảo an to àn vì ứng suất có thể khai thác bằng 342 MPa lớn h ơn ứng suất cực đại bằng 316 MPa do tải trọng tác dụng sinh ra. 5.9 Nhận xét về mặt cắt chữ I chịu uốn Khi mặt cắt thép cán định h ình được sử dụng l àm dầm, yêu cầu về độ mảnh của vách không c ần phải kiểm tra v ì tất cả các vách đều thoả m ãn tiêu chu ẩn mặt cắt chắc. Ngo ài ra, khi thép c ấp 250 đ ược sử dụng, tất cả các thép cán, trừ số hiệu W150 22, đều thoả mãn tiêu chu ẩn độ mảnh của bản bi ên đối với một mặt cắt chắc. Nếu thép cấp 345 đ ược sử dụng t hì sáu thép hình 253 W được liệt kê trong AISC (1992) không tho ả mãn tiêu chuẩn độ mảnh của bản bi ên đối với một mặt cắt chắc. Do đó, mất ổn định cục bộ ít khi l à vần đề đối với mặt cắt thép cán định h ình và khi chúng được sử dụng th ì điều quan trọng là việc bố trí gối đỡ ngang thích hợp cho bản bi ên nén đ ể chống mất ổn định tổng thể. Cần chú ý rằng, các hằng số li ên quan đến các giới hạn độ mảnh trong Ti êu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD (1998) có độ chính xác cao h ơn so với những giá trị đ ã được sử dụng kh i xây dựng các công thức đó. Chẳng hạn, giới hạn độ mảnh của vách cho các mặt cắt chắc được cho trong các bảng 5.8 -5.10 là Yêu cầu này có ngu ồn gốc là công th ức hệ inch -pound c ủa AISC (1986) cho các vách chịu nén uốn (5.105 ) trong đó, hc là hai lần khoảng cách từ trục trung ho à tới mép b ên trong c ủa bản biên nén trừ đi phần vát hay bán kính cong, thực tế l à bằng 2Dcp, và Fy là cường độ chảy tính bằng ksi. Hằng số 640 bao h àm căn bậc hai của mô đun đ àn hồi E = 29000 ksi. Đ ể làm xuất hiện đại l ượng thay đổi n ày và làm cho h ằng số trở n ên không th ứ nguyên, công th ức 5.99 được viết l à (5.106 ) http://www.ebook.edu.vn133
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Chương 6 MẶT CẮT CHỮ I CHỊU CẮT Khi vách c ủa một mặt cắt chữ I ch ịu lực cắt tác dụng tăng dần trong mặt phẳng của nó, lý thuyết dầm biến dạng nhỏ có thể đ ược sử dụng để dự đoán c ường độ chịu cắt cho đến khi tải trọng oằn tới hạn đ ược đạt tới. Nếu vách đ ược tăng c ường, c ường độ chịu cắt bổ sung sau mất ổn định do hiệu ứn g của trường kéo sẽ có mặt cho tới khi vách bị chảy. Sức kháng c ắt danh định Vn có thể được tính bằng (6.1) với là sức kháng cắt do hiệu ứng dầm v à là sức kháng c ắt do hiệu ứng của tr ường kéo. 6.1 Sức kháng cắt do hiệu ứng dầm Một khối ứng suất tại trục trung ho à của vách một mặt cắt chữ I đ ược biểu diễn tr ên hình 6.1. Vì ứng suất uốn tại trục trung ho à bằng không n ên khối ứng suất l à ở trạng thái cắt thuần tuý. Một vòng tròn Mohr ứng suất [h ình 6.1(b)] bi ểu thị các ứng suất chính và . Các ứng suất chính n ày nghiêng góc 45 o so với , có giá tr ị bằng ứng suất cắt phương n ằm ngang. Khi sử dụng lý thuyết dầm, th ường giả thiết rằng lực cắt V được chịu bởi diện tích của vách, nghĩa l à (6.2) với D là chiều cao của vách v à tw là chiều dày của vách. Nếu không xảy ra mất ổn định, ứng suất cắt có thể đ ạt tới c ường độ chảy của nó v à lực cắt dẻo to àn phần có thể đ ược phát triển. Nếu đ ưa các giá tr ị này vào công th ức 6.2 và viết lại, ta có (6.3) Bản thân c ường độ cắt chảy không thể xác định đ ược mà nó phụ thuộc vào tiêu chu ẩn phá hoại cắt đ ã được thừa nhận. Khi sử dụng ti êu chuẩn phá hoại cắt của Mises, cường độ cắt chảy có quan hệ với c ường độ kéo chảy của vách bởi (6.4) Nếu xảy ra mất ổn định , ứng suất mất ổn định tới hạn do cắt đối với một khoang chữ nhật (hình 6.2) được cho bởi http://www.ebook.edu.vn134
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 6.1 Trạng thái ứng suất của hiệu ứng dầm. (a) khối ứng suất ở trục trung ho à và (b) vòng tròn Mohr ứng suất (6.5) trong đó (6.6) với do là khoảng cách giữa các s ườn tăng c ường ngang. Nếu giả thiết rằng, ứng suất cắt đ ược chịu trong ứng xử kiểu dầm l à đến tận và được giữ nguy ên sau đó th ì có thể được xác định l à một phần bậc nhất của Vp, nghĩa là (6.7) 6.2 Sức kháng cắt do hiệu ứng tr ường kéo Nếu một khoang vách chữ nhật chịu cắt đ ược tựa tr ên bốn cạnh th ì hiệu ứng tr ường kéo xiên có th ể phát triển. Khoang vách của một mặt cắt chữ I (h ình 6.2) có hai c ạnh là các bản biên và hai c ạnh là các sư ờn tăng c ường ngang. Hai cặp đ ường biên này là r ất khác nhau. Các b ản biên là khá linh ho ạt trong ph ương th ẳng đứng v à không th ể chịu ứng suất từ trường kéo trong vách. Ngư ợc lại, các s ườn tăng c ường ngang có thể l àm việc như là một neo cho tr ường ứng suất kéo. Kết quả l à, vùng vách g ần sát chỗ tiếp giáp với các bản biên không tham gia làm vi ệc và cơ cấu chịu lực kiểu gi àn của hình 6.3 có th ể được giả thiết. Trong s ự tương tự giàn này, các b ản biên là các thanh gi ằng (thanh kéo), các s ườn tăng cường ngang l à các thanh ch ống (thanh nén) v à vách là m ột thanh kéo xi ên. http://www.ebook.edu.vn135
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 6.2 Định nghĩa tỷ số kích th ước Hình 6.3 Hiệu ứng của tr ường kéo Các cạnh của tr ường kéo hữu hiệu trong h ình 6.3 được giả thiết l à chạy qua các góc của khoang. Chiều rộng tr ường kéo s phụ thuộc v ào góc nghiêng của các ứng suất kéo so với phương nằm ngang v à bằng (6.8) Sự phát triển của tr ường kéo bộ phận n ày thu đư ợc từ nhiều kết quả thí nghiệm. Một ví dụ trong các kết quả thí nghiệm của tr ường ĐH tổng hợp Lehigh đ ược biểu diễn tr ên hình 6.4. Ở giai đoạn đầu của tải trọng, lực cắt trong vách được chịu bởi hiệu ứng dầm cho tới khi ứng suất nén chính của hình 6.1(b) đạt tới ứng suất tới hạn của nó v à thanh nén xiên c ủa khoang bị mất ổn định. Tại thời điểm n ày, vách không th ể chịu thêm ứng suất nén bổ sung nh ưng ứng suất kéo trong thanh kéo xiên ti ếp tục tăng cho tới khi chúng đ ạt đạt ứng suất chảy của vật liệu vách. Mặt cắt chữ I đ ược tăng c ường trong hình 6.4 cho th ấy rõ ràng hình ảnh vách bị oằn, ứng xử sau mất ổn định của tr ường kéo và hình ảnh tương tự giàn của cơ chế phá huỷ. Phần đóng góp cho lực cắt từ hiệu ứng của tr ường kéo là thành ph ần thẳng đứng của lực kéo xi ên (hình 6.3), ngh ĩa là (6.9) http://www.ebook.edu.vn136
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 6.4 Dầm hộp vách mỏng sau thí nghiệm (Đại học tổng hợp Lehigh) Để xác định góc nghi êng của trường kéo, giả thiết rằng khi , phương c ủa trường kéo cho giá tr ị là lớn nhất. Điều kiện n ày có thể được biểu thị bằng Khi thay th ế công thức 6.8 đối với s, ta được có thể rút gọn th ành Giải phương trình đối với (6.10) với là tỷ số kích th ước của khoang vách . Sử dụng các quan hệ l ượng giác để có (6.11) và (6.12) Xét cân bằng phần cấu kiện đ ược tách ra ABCD trong h ình 6.5 bên d ưới trục trung hoà của vách và giữa hai trung điểm của các khoang vách ở một phía n ào đó c ủa sườn tăng cường ngang. Khi giả thiết mặt cắt I đối xứng hai trục, các th ành phần của nội lực trường kéo bộ phận tại mặt cắt thẳng đứng AC v à BD là (thẳng đứng) v à Fw (nằm ngang) đư ợc biểu diễn tr ên hình 6.5. Trên m ặt cắt nằm ngang AB, ứng suất của tr ường http://www.ebook.edu.vn137
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD kéo nghiêng m ột góc và tác đ ộng trên một diện tích chiếu . Sự cân bằng trong phương th ẳng đứng cho thấy tải trọng trục trong s ườn tăng c ường là Hình 6.5 Cân b ằng nội l ực của hiệu ứng tr ường kéo Khi thay th ế công thức 6.12 v ào (6.13) Sự cân bằng trong ph ương nằm ngang cho thấy sự thay đổi nội lực của bản bi ên là Khi thay c ác công th ức 6.11 và 6.12 vào công th ức trên đối với và rút gọn, ta được (6.14) Cân bằng mô men quanh điểm E cho kết quả http://www.ebook.edu.vn138
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Như vậy, phần tham gia chịu lực cắt của hiệu ứng tr ường kéo trở thành (6.15) Với việc sử dụng các công thức 6.3 v à 6.4, có thể được viết trong quan hệ với (6.16) 6.3 Sức kháng cắt tổ hợp Khi thay các công th ức 6.7 và 6.16 vào công th ức 6.1, ta thu đ ược một biểu thức xác định sức kháng cắt danh định tổ hợp của vách của mặt cắt chữ I (6.17) trong đó, s ố hạng thứ nhất trong móc vuông l à do hiệu ứng dầm v à số hạng thứ hai l à do hiệu ứng tr ường kéo. Hai hiệu ứng n ày không ph ải là hai hi ện tượng xảy ra ri êng rẽ, độc lập với nhau khi m à hiệu ứng thứ nhất xảy ra rồi sau đó hi ệu ứng thứ hai trở n ên chiếm ưu thế. Hai hiệu ứng đ ược xem xét l à xảy ra đồng thời v à tác động tương hỗ tạo nên sức kháng c ắt tổ hợp của công thức 6.17. Basler (1961a) đ ã phát tri ển một quan hệ đ ơn giản đối với tỷ số trong công thức 6.17 dựa tr ên hai gi ả thiết. Giả thiết thứ nhất l à trạng thái ứng suất ở bất cứ n ơi nào giữa cắt thuần tuý v à kéo thu ần tuý có thể đ ược xấp xỉ bằng một đ ường thẳng khi sử dụng tiêu chu ẩn chảy của Mises. Giả thiết thứ hai l à góc bằng giá tr ị giới hạn 45 o. Khi dùng hai giả thiết này và thay th ế vào công th ức ứng suất mi êu tả tiêu chuẩn chảy của Mises, ta được (6.18) Basler (1961a) đ ã tiến hành nghiên c ứu thực nghiệm so sánh sức kháng cắt danh địn h của công thức 6.17 với kết quả khi sử dụng công thức gần đúng 6.18. Ông chỉ ra rằng, sự chênh lệch là nhỏ hơn 10% đ ối với các giá trị của nằm giữa không v à vô cùng. Khi thay công thức 6.18 vào công th ức 6.17, sức kháng cắt danh định tổ hợp của vách trở thành (6.19) Trong Tiêu chu ẩn thiết kế cầu 22 TCN 272 -05, công th ức 6.19 có dạng l à (6.20) http://www.ebook.edu.vn139
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD trong đó (6.21) (6.22) (6.23) 6.4 Sức kháng cắt của vách không đ ược tăng c ường Sức kháng cắt danh định của vách không có s ườn tăng c ường trong mặt cắt chữ I có thể được xác định từ công thức 6.20 k hi lấy do bằng vô c ùng, có ngh ĩa là chỉ còn lại sức kháng do hi ệu ứng dầm (6.24) Khi thay công th ức 6.4 v à 6.5 vào công th ức 6.21 với (6.25) Từ công thức 6.7 với do bằng vô c ùng, k = 5,0, ta có (6.26) khi sức kháng cắt đ ược quyết định bởi mất ổn định cắt đ àn hồi của vách. Nếu vách t ương dối dày, ứng suất mất ổn định tới hạn do cắt có thể lớn hơn so với ứng suất cắt chảy và vách sẽ không bị mất ổn định tr ước khi vật liệu vách bắt đầu chảy. Tỷ số độ mảnh giới hạn để sự chảy xảy ra tr ước khi mất ổn định được cho bởi (6.27) Trên cơ s ở những thí nghiệm mặt cắt chữ I li ên kết hàn với tỷ lệ thật, Basler (1961a) đề nghị rằng, tỷ số độ mảnh giới hạn của vách giữa mất ổn định đ àn hồi và quá đàn h ồi được đánh giá khi http://www.ebook.edu.vn140

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.