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 P9

Chia sẻ: Cindy Cindy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Báo xấu

117
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đường cong cột Euler và thềm chảy chuẩn được biểu diễn bằng đường trên cùng trong hình 4.7. Đường cong chuyển tiếp quá đàn hồi cũng được thể hiện. Đường cong cột có xét đến sự giảm hơn nữa tải trọng oằn do độ cong ban đầu l à đường dưới cùng trong hình 4.7. Đường dưới cùng này là đường cong cường độ của cột được sử dụng trong tiêu chuẩn thiết kế.

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 P9

Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD (4.6) Đối với cột d ài, tải trọng gây oằn tới hạn Euler Pcr thu đư ợc khi nhân công thức 4.3 với As (4.7) Khi chia bi ểu thức 4.7 cho biểu thức 4.6, ta có công thức xác định đ ường cong cột đ àn hồi Euler chuẩn (4.8) với là giới hạn độ mảnh của cột c (4.9) Đường cong cột Euler và thềm chảy chuẩn đ ược biểu diễn bằng đ ường trên cùng trong hình 4.7. Đường cong chuyển tiếp quá đ àn hồi cũng đ ược thể hiện. Đ ường cong cột có xét đến sự giảm h ơn nữa tải trọng oằn do độ cong ban đầu l à đường dưới cùng trong hình 4.7. Đường d ưới cùng này là đư ờng cong c ường độ của cột đ ược sử dụng trong ti êu chuẩn thiết kế. Hình 4.7 Đường cong cột chuẩn với các ảnh h ưởng của sự không ho àn hảo Đường cong c ường độ của cột phản ánh sự tổ hợp ứng xử quá đ àn hồi và đàn hồi. Sự oằn quá đàn hồi xảy ra đối với cột có chiều d ài trung bình t ừ c = 0 tới c = prop , với prop là giới hạn độ mảnh cho một ứng suất tới hạn Euler prop (công th ức 4.4). Sự oằn đ àn hồi xảy ra cho cột d ài với c lớn hơn so với prop. Khi thay bi ểu thức 4.4 v à các định nghĩa này vào 4.8, ta thu đư ợc http://www.ebook.edu.vn 73
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD hay (4.10) Giá trị của prop phụ thuộc vào tương quan đ ộ lớn của ứng suất d ư nén rc và ứng suất chảy Fy. Ví dụ, nếu Fy = 345 MPa và rc = 190 MPa thì công th ức 4.10 cho kết quả và prop = 1,49. Ứng suất d ư càng l ớn thì giới hạn độ mảnh m à tại đó xảy ra sự chuyển sang mất ổn định đ àn hồi càng lớn. Gần nh ư tất cả các cột được thiết kế trong thực tế đều làm việc như cột có chiều d ài trung bình quá đàn hồi. Ít khi gặp các cột có độ mảnh đủ để nó làm vi ệc như các c ột dài đàn h ồi, bị oằn ở tải trọng tới hạn Euler. Sức kháng nén danh định Để tránh căn thức trong công t hức 4.9, giới hạn độ mảnh cột đ ược định nghĩa lại nh ư sau (4.11) Điểm chuyển tiếp giữa oằn quá đ àn hồi và oằn đàn hồi hay giữa cột có chiều d ài trung bình và c ột dài được xác định ứng với = 2,25. Đ ối với cột d ài ( ≥ 2,25), cư ờng độ danh định của cột Pn được cho bởi (4.12) là tải trọng oằn tới hạn Euler của công thức 4.7 nhân với hệ số giảm 0,88 để xét đến độ cong ban đ ầu bằng L/1500. Đối với cột d ài trung bình ( < 2,25), cư ờng độ danh định của cột Pn được xác định từ đường cong mô đun tiếp tuyến có chuyển tiếp êm thuận giữa Pn = Py và đường cong oằn Euler. Công th ức cho đ ường cong chuyển tiếp l à (4.13) Các đường cong mô tả các công thức 4.12 v à 4.13 đư ợc biểu diễn trong h ình 4.8 ứng với c chứ không phải để giữa nguy ên hình d ạng của đ ường cong nh ư đã được biểu diễn trước đây trong các h ình 4.6 và 4.7. Bước cuối c ùng để xác định sức kháng nén của cột l à nhân s ức kháng d anh định Pn với hệ số sức kháng đối với nén c được lấy từ bảng 1.1, tức l à (4.14) http://www.ebook.edu.vn 74
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 4.8 Đường cong cột thiết kế Tỷ số bề rộng/bề d ày giới hạn Cường độ chịu nén của cột d ài trung bình có c ơ sở là đường cong mô đun ti ếp tuyến thu được từ thí nghiệm cột công son. Một đ ường cong ứng suất -biến dạng điển h ình của cột công son đư ợc cho tr ên hình 4.5. Vì c ột công son l à khá ngắn nên nó sẽ không bị mất ổn định uốn. Tuy nhi ên, có th ể xảy ra sự mất ổn định cục bộ vớ i hậu quả là sự giảm khả năng chịu tải nếu tỷ số bề rộng/bề d ày của các chi tiết cột quá lớn. Do vậy, độ mảnh của các tấm phải thoả m ãn (4.15) trong đó, k là kệ số oằn của tấm đ ược lấy từ bảng 4.1, b là bề rộng của tấm đ ược cho trong bảng 4.1 (mm) v à t là bề dày tấm ((mm). Các quy định cho trong bảng 4.1 đối với các tấm được đỡ dọc tr ên một cạnh và các tấm được đỡ dọc tr ên hai cạnh được minh hoạ tr ên hình 4.9. Tỷ số độ mảnh giới hạn Nếu các cột quá mảnh, chúng sẽ có c ường độ rất nhỏ v à không kinh t ế. Giới hạn đ ược kiến nghị cho các cấu kiện chịu lực chính l à và cho các thanh c ấu tạo là . VÍ DỤ 4.1 Tính cư ờng độ chịu nén thiết kế của một cột W360 x 110 có chiều d ài bằng 6100 mm và hai đ ầu liên kết chốt. Sử dụng thép công tr ình cấp 250. Các đặc trưng Tra từ AISC (1992): As = 14100 mm 2, d = 360 mm, tw = 11,4 mm, bf = 256 mm, tf = 19,9 mm, hc/tw = 25,3, rx = 153 mm, ry = 62,9 mm. http://www.ebook.edu.vn 75
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Bài giải Tỷ số độ mảnh Giới hạn độ mảnh của cột → cột có chiều d ài trung bình Cường độ chịu nén thiết kế Hình 4.9 Các tỷ số bề rộng/bề d ày giới hạn http://www.ebook.edu.vn 76
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Bảng 4.1 Các tỷ số bề rộng/bề d ày giới hạn Các tấm được đỡ dọc theo một k b cạnh Các bản biên và cạnh chìa ra c ủa tấm 0,56 Bề rộng nửa cánh của mặt cắt I Bề rộng toàn bộ cánh của mặt cắt U Khoảng cách giữa mép tự do v à đường bu lông ho ặc đường hàn đầu tiên trong t ấm Chiều rộng to àn bộ của một cánh thép góc ch ìa ra đối với một cặp thép góc đặt áp sát nhau Thân c ủa thép cán T 0,75 Chiều cao toàn bộ của thép T Các chi ti ết chìa ra khác 0,45 Chiều rộng to àn bộ của một cánh th ép góc chìa ra đối với thanh chống thép góc đ ơn hoặc thanh chống thép góc kép đ ặt không áp sát Chiều rộng to àn bộ của phần ch ìa ra cho các tr ường hợp khác Các tấm được đỡ dọc theo hai k b cạnh Các bản biên của hình hộp và các 1,4 Khoảng cách trốn g giữa các vách trừ đi bán kính tấm đậy góc trong ở mỗi bên đối với các bản bi ên của mặt cắt hình hộp Khoảng cách trống giữa các đ ường hàn hoặc bu lông đối với các tấm đậy cánh Các vách và các c ấu kiện tấm khác 1,49 Khoảng cách trống giữa các bản bi ên trừ đi bán kính cong đ ối với vách của dầm thép cán Khoảng cách trống giữa các gối đỡ mép cho các trường hợp khác Các tấm đậy có lỗ 1,86 Khoảng cách trống giữa các gối đỡ mép http://www.ebook.edu.vn 77
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Chương 5 MẶT CẮT CHỮ I CHỊU UỐN Các mặt cắt I chịu uốn l à các cấu kiện chịu tải trọng ngang vuông góc với trục dọc của chúng ch ủ yếu trong tổ hợp uốn v à cắt. Trong hầu hết các dầm cầu đ ược sử dụng, lực dọc trục thường nhỏ và không đư ợc xét đến. Nếu lực dọc trục lớn đáng kể th ì mặt cắt ngang phải được xem là một dầm cột. Nếu tải trọng ngang l à lệch tâm so với trọng tâm cắt của mặt cắt ngang th ì phải xét đến uốn v à xoắn kết hợp. Nội dung ch ương này đư ợc giới hạn cho ứng xử c ơ bản và thiết kế các mặt cắt dầm I thẳng tuyệt đối bằng thép cán hoặc thép tổ hợp trong nh à máy, đ ối xứng qua trục thẳng đứng trong mặt phẳng vách v à chủ yếu chịu uốn. 5.1 Tổng quan Sức kháng uốn của mặt cắt chữ I phụ thuộc lớn v ào độ ổn định cục bộ cũng nh ư tổng thể. Nếu mặt cắt rất ổn định ở tải trọng lớn th ì mặt cắt I có thể pháp triển sức kháng uốn từ mô men kháng ch ảy đầu ti ên My tới mô men kháng d ẻo toàn phần Mp. Nếu ổn định bị hạn chế bởi mất ổn định cục bộ hay mất ổn định tổng thể th ì sức kháng uốn sẽ nhỏ h ơn Mp và, nếu mất ổn định nghi êm trọng, sẽ nhỏ h ơn My . 5.1.1 Phân tích ứng suất tr ên mặt cắt thẳng góc dầm chịu uốn thuần tuý Xét mặt cắt I đối xứng hai trục trong h ình 5.1, ch ịu uốn thuần tuý ở v ùng giữa nhịp bởi hai lực tập trung bằng nhau. Giả thiết ổn định đ ược đảm bảo v à đường cong ứng suất -biến dạng của thép l à đàn hồi-dẻo lý tưởng. Khi tải trọng tăng l ên, mặt cắt ngang phẳng tr ước biến dạng th ì vẫn phẳng sau biến dạng (giả thuyết Béc nu li) v à biến dạng tăng cho tới khi các thớ ngoài cùng c ủa mặt cắt đạt (hình 5.1b). Mô men u ốn mà tại đó thớ đầu tiên bị chảy đ ược định nghĩa l à mô men ch ảy My. Sự tăng tả i trọng tiếp tục l àm cho bi ến dạng và sự quay tăng l ên, đồng thời, ng ày càng có nhi ều thớ của mặt cắt ngang bị chảy (h ình 5.1c). Tình hu ống giới hạn l à khi các biến dạng do tải trọng gây ra lớn đến mức to àn bộ mặt cắt ngang có thể đ ược coi là đạt ứng suất chảy Fy (hình 5.1d). Lúc này, m ặt cắt là dẻo hoàn toàn và mô men u ốn tương ứng được định nghĩa l à mô men d ẻo Mp. Bất kỳ sự gia tăng tải trọng n ào chỉ dẫn đến tăng biến dạng m à không làm tăng s ức kháng u ốn. Giới hạn n ày của mô men có thể đ ược thấy tr ên biểu đồ mô men -độ cong lý tưởng trong h ình 5.2. Độ cong đ ược xác định bằng mức độ thay đổi biến dạng hay đ ơn giản là độ nghiêng của biểu đồ biến dạng, tức l à (5.1) http://www.ebook.edu.vn 78
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 5.1 Quá trình ch ảy khi chịu uốn. (a) dầm giả n đơn ch ịu hai lực tập trung, (b) chảy đầu ti ên ở thớ ngoài cùng, (c) d ẻo một phần v à đàn h ồi một phần v à (d) dẻo toàn phần Hình 5. 2 Ứng xử mô men -độ cong đ ược lý t ưởng hoá với là ứng biến ở khoảng cách c so với trục trung ho à. c Quan hệ mô men -độ cong trong hình 5.2 có ba đoạn: đàn hồi, quá đ àn hồi và dẻo. Đoạn quá đ àn hồi thể hiện sự chuyển tiếp êm thuận giữa ứng xử đ àn hồi và ứng xử dẻo http://www.ebook.edu.vn 79
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD khi ngày càng có nhi ều thớ tr ên mặt cắt ngang bị chảy. Chiều d ài của đoạn đáp ứng dẻo p so với đoạn đáp ứng đ àn hồi y là thư ớc đo tính dẻo của mặt cắt. 5.1.2 Sự phân phối lại mô men Khi mô men d ẻo Mp đạt tới ở một mặt cắt, góc quay phụ sẽ xuất hiện tại đó v à một khớp dẻo có mô men không đổi Mp sẽ hình thành. Khi kh ớp dẻo này hình thành trong m ột kết cấu tĩnh định, nh ư trong dầm giản đ ơn của hình 5.1, cơ cấu phá huỷ xuất hiện v à sự phá hoại sẽ xảy ra. Tuy nhiên, n ếu một khớp dẻo h ình thành trong m ột kết cấu si êu tĩnh, sự phá hoại không x ảy ra và dầm còn tiếp tục chịu đ ược một phần tải trọng bổ sung. Sự tăng th êm tải trọng này có thể được minh hoạ bằng một dầm công son có gối đỡ trong h ình 5.3a, d ầm này chịu tải trọng tập trung tăng theo bậc tại giữa nhịp. Giới hạn của ứng xử đ àn hồi là khi tải trọng gây ra mô men ở đầu ng àm của dầm đạt tới My. Tải trọng giới hạn Py này sẽ gây ra mô men là không đ ổi bằng phân tích đ àn hồi như cho th ấy trong h ình 5.3b. Hình 5.3 Sự phân phối lại mô men trong một dầm công son có gối đỡ. (a) mô men đ àn hồi, (b) mô men ch ảy đầu ti ên và (c) mô men lúc gãy c ơ học http://www.ebook.edu.vn 80
Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Sự tăng tiếp tục của tải trọng sẽ l àm hình thành kh ớp dẻo tại đầu ng àm. Tuy nhiên, kết cấu không bị sập v ì cơ cấu chuyển động ch ưa hình thành. D ầm có một đầu ng àm giờ đây trở thành một dầm giản đ ơn với mô men đ ã biết Mp ở một đầu. C ơ cấu chuyển động chưa hình thành cho t ới khi xuất hiện một khớp dẻo thứ hai ở vị trí có mô men lớn nhất thứ hai dưới tác dụng của tải trọng tập trung. T ình huống này được biểu diễn tr ên hình 5.3c. Khi giả thiết My = 0,9 Mp, tỷ số giữa tải trọng phá hoại Pcp và tải trọng gây chảy Py là Cho ví d ụ này, sức kháng tăng khoảng 25% so với tải trọng đ ược tính theo phân tích đ àn hồi. Tuy nhi ên, để đạt được điều n ày, khả năng quay phải xảy ra tại khớp dẻo ở ng àm để có thể có sự phân phối lại mô men. Một cách thức khác để thấy sự phân phối lại mô men khi hình thành kh ớp dẻo l à so sánh mô men dương v ới mô men ân. Đối với biểu đồ mô men đ àn hồi trên hình 5.3b, t ỷ số này là , trong khi v ới biểu đồ mô men khi phá hoại (h ình 5.3c) Điều rõ ràng là mô men đã được phân phối lại. Nếu các điều kiện l à chắc chắn, ti êu chuẩn AASHTO LRFD 1998 cho phép giảm tối đa 10% mô men âm thu đư ợc từ tính toán đ àn hồi. Khi lấy mô men âm giảm đi, sự cân bằng tĩnh học đ òi hỏi mô men d ương ở các nhịp lân cận phải tăng l ên. Trong trư ờng hợp dầm công son có gối đỡ nh ư trong h ình 5.3, n ếu mô men âm Mneg giảm 10% th ì, để đảm bảo cân bằng, mô men d ương được điều chỉnh ở giữa nhịp phải tăng l ên bởi 0,05 Mneg, tức là Nếu cả hai đầu dầm là liên tục thì sự tăng mô men d ương có th ể là gấp đôi. Sự phân phối lại mô men có thể xảy ra trong một kết cấu si êu tĩnh được đảm bảo ổn định nếu khả năng quay có thể xảy ra ở khớp dẻo đ ược hình thành s ớm hơn. Điều này tạo ra một sự truyền mô m en từ vị trí chịu ứng suất lớn tới vị trí có dự trữ về c ường độ. Kết http://www.ebook.edu.vn 81

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.