§1.5 Cột thép nhà công nghiệp một tầng §1.5 Cột thép nhà công nghiệp một tầng
1. Phân loại 1. Phân loại
Cột thép dùng cho nhà công nghiệp có hình thức rất đa Cột thép dùng cho nhà công nghiệp có hình thức rất đa dạng, tùy thuộc vào yêu cầu và điều kiện sử dụng, về cơ bản dạng, tùy thuộc vào yêu cầu và điều kiện sử dụng, về cơ bản có thể phân loại theo: có thể phân loại theo:
a) Cột không thay đổi tiết diện theo chiều dài, cấu tạo tiết a) Cột không thay đổi tiết diện theo chiều dài, cấu tạo tiết
Cột đặc; Cột đặc;
Cột rỗng. Cột rỗng.
diện thân cột có thể là: diện thân cột có thể là:
Cột bậc; Cột bậc;
Cột vát. Cột vát.
b) Cột thay đổi tiết diện: b) Cột thay đổi tiết diện:
§1.5 Cột thép nhà công nghiệp một tầng §1.5 Cột thép nhà công nghiệp một tầng
1. Phân loại 1. Phân loại
§1.5 Cột thép nhà công nghiệp một tầng §1.5 Cột thép nhà công nghiệp một tầng
1. Phân loại 1. Phân loại
Cột vát Cột vát Cột bậc tiết diện đặc Cột bậc tiết diện đặc Cột phân nhánh Cột phân nhánh
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
Để thiết kế được tiết diện cột cần phải xác định chiều dài tính toán Để thiết kế được tiết diện cột cần phải xác định chiều dài tính toán của cột và theo hai phương chính: trong mặt phẳng khung llxx và và của cột và theo hai phương chính: trong mặt phẳng khung ngoài mặt phẳng khung llyy.. ngoài mặt phẳng khung
a) Cột có tiết diện không thay đổi:
x l x l
= m llxx =
mm hệ số quy đổi chiều dài tính toán phụ thuộc vào: hệ số quy đổi chiều dài tính toán phụ thuộc vào: liên kết hai đầu cột (trong mặt phẳng khung) và liên kết hai đầu cột (trong mặt phẳng khung) và tỷ số độ cứng đơn vị tỷ số độ cứng đơn vị KK giữa cột và xà ngang, giữa cột và xà ngang, Giá trị mm của cột không thay đổi tiết diện liên kết cứng với xà ngang của cột không thay đổi tiết diện liên kết cứng với xà ngang Giá trị
m
Trị số m khi K bằng
Liên kết chân
cột với móng
0.2
0.3
0.5
1
2
3
>10
0
Ngàm
1.5
1.4
1.28
1.16
1.08
1.06
1.00
2
Khớp
3.42
3.00
2.63
2.33
2.17
2.11
2.00
-
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
b) Cột thay đổi tiết diện theo chiều cao (cột bậc)
Khi xét chiều dài tính toán, để đơn giản có thể đưa về 4 dạng Khi xét chiều dài tính toán, để đơn giản có thể đưa về 4 dạng sơ đồ khung sau: sơ đồ khung sau:
Khung một nhịp liên kết khớp với Khung một nhịp liên kết khớp với xà có khả năng mất ổn định cả 2 xà có khả năng mất ổn định cả 2 cột. Xét như cột một đầu ngàm Xét như cột một đầu ngàm cột. một đầu tự do. . một đầu tự do
Khung một nhịp liên kết cứng Khung một nhịp liên kết cứng với xà có khả năng mất ổn định với xà có khả năng mất ổn định cả 2 cột. Xét như cột một đầu Xét như cột một đầu cả 2 cột. ngàm một đầu ngàm trượt. ngàm một đầu ngàm trượt.
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
b) Cột thay đổi tiết diện theo chiều cao (cột bậc)
Khung hai nhịp trở lên liên kết Khung hai nhịp trở lên liên kết cứng với xà chỉ có thể mất ổn cứng với xà chỉ có thể mất ổn định riêng lẻ từng cột một. Xét Xét định riêng lẻ từng cột một. như cột hai đầu ngàm. như cột hai đầu ngàm.
Khung hai nhịp trở lên liên kết Khung hai nhịp trở lên liên kết khớp với xà chỉ có thể mất ổn khớp với xà chỉ có thể mất ổn định riêng lẻ từng cột một. Xét Xét định riêng lẻ từng cột một. như cột một đầu ngàm một như cột một đầu ngàm một đầu khớp. . đầu khớp
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
b) Cột thay đổi tiết diện theo chiều cao (cột bậc)
=
m
= m
được xác định Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung lxx được xác định Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung l riêng rẽ cho từng đoạn cột: riêng rẽ cho từng đoạn cột:
l
H
l
H
và
x
1
1
d
x
2
tr
2
(cid:0) (cid:0)
11, , m
m m m – hệ số qui đổi chiều dài tính toán cho từng đoạn cột 22 – hệ số qui đổi chiều dài tính toán cho từng đoạn cột
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
I
d
d
d
=
=
=
a
n
b ;
và
1
b
b) Cột thay đổi tiết diện theo chiều cao (cột bậc) b) Cột thay đổi tiết diện theo chiều cao (cột bậc)
(cid:0)
(khung Khi đầu trên của cột được xem tự do hoặc ngàm trượt (khung Khi đầu trên của cột được xem tự do hoặc ngàm trượt và aa một nhịp), mm xác định thông qua hệ số nn và , được lập thành 11, được lập thành 11 xác định thông qua hệ số một nhịp), TCXDVN 338:2005.. bảng Phụ lục D, Bảng D.2 và D.3 TCXDVN 338:2005 bảng Phụ lục D, Bảng D.2 và D.3 N H I tr tr N H H
I
H � I d
d
tr
tr
tr
và mm 1111 và
(khung Khi đầu trên cột được xem khớp cố định hoặc ngàm (khung Khi đầu trên cột được xem khớp cố định hoặc ngàm xác định thông qua hệ số bb , , mm hai nhịp), mm theo công hai nhịp), 1212 theo công 11 xác định thông qua hệ số thức: thức:
m
+ m
b
(
) 1
2 12
=
m
1
2 11 b
mm
1212 hệ số chiều dài tính toán của phần cột dưới tương ứng hệ số chiều dài tính toán của phần cột dưới tương ứng
1111, , mm tra bảng Phụ lục D, Bảng D.4 và D.5 TCXDVN 338:2005 tra bảng Phụ lục D, Bảng D.4 và D.5 TCXDVN 338:2005
(cid:0) -
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
trong mọi 22 trong mọi
m
=
(cid:0)1
3
2
m a
1
Hệ số quy đổi chiều dài tính toán của cột trên mm Hệ số quy đổi chiều dài tính toán của cột trên trường hợp xác định theo công thức: trường hợp xác định theo công thức:
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung
c) Cột có tiết diện thay đổi liên tục: c) Cột có tiết diện thay đổi liên tục:
Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung llxx: :
=
m
m
Cách xác định chiều dài tính toán của cột vát có thể xác Cách xác định chiều dài tính toán của cột vát có thể xác định gần đúng theo công thức sau: định gần đúng theo công thức sau:
l
oxl
1
(cid:0) (cid:0)
11 hệ số chiều dài tính toán bổ sung đối với cột (đặc hoặc hệ số chiều dài tính toán bổ sung đối với cột (đặc hoặc (xem bảng D7 TCXDVN rỗng) có tiết diện thay đổi (xem bảng D7 TCXDVN rỗng) có tiết diện thay đổi 338:2005) 338:2005)
mm hệ số chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi hệ số chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi mm
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
c) Cột có tiết diện thay đổi liên tục: c) Cột có tiết diện thay đổi liên tục:
Sơ đồ khung
Hệ số µ
Một nhịp, chân cột khớp, cột liên kết cứng với xà ngang.
2.0
Một nhịp, chân cột ngàm, cột liên kết khớp với xà ngang.
2.0
Hai nhịp (≥2 nhịp), chân cột khớp, cột liên kết cứng với xà ngang.
0.7
µ1 khi
Hình dạng cột
LL11/l/l
Giá trị tỷ số lmin min / l/ lmaxmax Giá trị tỷ số l 0.4
0.2
0.6
0.8
1.0
0.01
0.1
1.66
1.45
1.24
1.14
1.06
1.00
1.69
1.35
1.25
1.14
1.08
1.03
1.00
0.0
- -
1.45
1.22
1.15
1.08
1.05
1.02
0.2
-
1.23
1.11
1.07
1.04
1.02
1.01
0.4
-
1.07
1.03
1.02
1.01
1.01
1.00
0.6
-
1.01
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
0.8
-
2. Chiều dài tính toán của cột 2. Chiều dài tính toán của cột
d) d) Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung l lyy
Do ngoài mặt phẳng khung độ cứng của cột nhỏ, liên kết hai Do ngoài mặt phẳng khung độ cứng của cột nhỏ, liên kết hai đầu được coi là khớp, vì vậy chiều dài tính toán ngoài mặt đầu được coi là khớp, vì vậy chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng của cột chính là khoảng cách cố định theo phương phẳng của cột chính là khoảng cách cố định theo phương dọc nhà. dọc nhà.
Cột trên trên dầm cầu trục đến cánh dưới xà ngang;; trên dầm cầu trục đến cánh dưới xà ngang
Cột trên: chiều dài tính toán : chiều dài tính toán lly2y2 bằng khoảng cách từ mặt bằng khoảng cách từ mặt
: chiều dài tính toán lly1y1 bằng khoảng cách từ bằng khoảng cách từ
Cột dưới Cột dưới: chiều dài tính toán mặt móng đến mép dưới dầm cầu trục. mặt móng đến mép dưới dầm cầu trục.
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Các hình dạng Các hình dạng tiết diện cột tiết diện cột
a) Cột đặc tiết diện H a) Cột đặc tiết diện H
(1/10÷1/15)H ; hw chọn chẵn đến 10mm
»
Chiều cao bản bụng (hw)
(1/90÷1/100)hw ; tw ≥6mm
Chiều dày bản bụng (tw)
(0.3÷0.5)hw ;v200mm≤bf ≤350mm
Bề rộng bản cánh (bf)
(1/28÷1/35)bf ;tf >tw ; tf ≥8mm
hw tw » bf » tf »
Chiều dày bản cánh (tf)
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Tính toán cột nén lệch tâm cần phải kiểm tra khả năng làm Tính toán cột nén lệch tâm cần phải kiểm tra khả năng làm
Điều kiện về
việc theo các điều kiện: việc theo các điều kiện:
Điều kiện
độ mảnh, Điều kiện về độ mảnh,
Điều kiện
bền, Điều kiện bền,
Điều kiện
ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn, Điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn,
Điều kiện
ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn, Điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn,
ổn định cục bộ. Điều kiện ổn định cục bộ.
+
=
Diện tích cần thiết của tiết diện cột được chọn theo công thức Diện tích cần thiết của tiết diện cột được chọn theo công thức kinh nghiệm kinh nghiệm
(
)
A
2 2 2 8
.
.
e h
N � . 1 25 � (cid:0) � f
� � �
c
g
(cid:0)
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
=
l
a
Kiểm tra điều kiện về độ mảnh đối với cột có chiều dài lớn, Kiểm tra điều kiện về độ mảnh đối với cột có chiều dài lớn, nội lực trong cột nhỏ. nội lực trong cột nhỏ. [ l
]
180 60
c
a
=
(cid:0) - Cột chịu nén: Cột chịu nén:
j ;
0 5 .
g
j
(cid:0)
N A f
c
l
=
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
]
[ l
400
t
(cid:0) Cột chịu kéo: Cột chịu kéo:
Giới hạn về độ mảnh lấy trong tiêu chuẩn TCXDVN Giới hạn về độ mảnh lấy trong tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép. 338:2005 Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép.
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Điều kiện về độ bền: được kiểm tra với cột có chiều cao nhỏ Điều kiện về độ bền: được kiểm tra với cột có chiều cao nhỏ hoặc khi cột có tiết diện giảm yếu. hoặc khi cột có tiết diện giảm yếu.
M
y
+
g
f
c
MN + x A W W xn
n
yn
(cid:0) (cid:0)
NN lực dọc lực dọc AnAn diện tích thực diện tích thực MxMx, , MyMy mômen uốn trong và ngoài mặt phẳng khung mômen uốn trong và ngoài mặt phẳng khung WxnWxn, , WynWyn mômen kháng uốn tiết diện thực trong và ngoài mômen kháng uốn tiết diện thực trong và ngoài mặt phẳng uốn mặt phẳng uốn
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Tính toán về ổn định tổng thể Tính toán về ổn định tổng thể
Ổn định tổng thể của cột nén lệch tâm, nén uốn, chịu ảnh hưởng của độ mảnh của cột, chịu ảnh hưởng của mômen uốn và hình dạng của tiết diện cột.
Ổn định tổng thể của cột được tính toán theo cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện, trong đó ở một hoặc cả hai mặt phẳng này chứa mômen uốn của cột (Mx hoặc Mx và My).
Xét trường hợp cột chịu N và Mx nằm trong mặt phẳng đối xứng của tiết diện cột:
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn (công Điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn (công thức kiểm tra cấu kiện nén lệch tâm): thức kiểm tra cấu kiện nén lệch tâm):
N
s
=
g
f
x
c
j
(cid:0) (cid:0)
A
e
(cid:0)
jj
l
l = x
x
·= h
độ mảnh quy ước: :
m e
x
hệ số ổn định tổng thể của cấu kiện nén lệch tâm, tra ee hệ số ổn định tổng thể của cấu kiện nén lệch tâm, tra bảng D.10 TCXDVN 338:2005 phụ thuộc vào độ lệch tâm độ lệch tâm bảng D.10 TCXDVN 338:2005 phụ thuộc vào tính đổi mmee và và độ mảnh quy ước tính đổi f E m
hh (êta) hệ số ảnh hưởng hình dáng của tiết diện lấy theo (êta) hệ số ảnh hưởng hình dáng của tiết diện lấy theo bảng D.9 tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005 bảng D.9 tiêu chuẩn TCXDVN 338:2005
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
x
r
=
mmxx độ lệch tâm tương đối độ lệch tâm tương đối
m
·= e
x
M N
A W
xc
·
Giá trị Mx để xác định me phải cùng tổ hợp tải trọng với N và lấy như sau:
+ với cột dạng công xôn là giá trị mômen ở ngàm nhưng không nhỏ hơn mômen ở tiết diện cách ngàm một phần ba chiều dài cột;
+
với cột tiết diện không đổi của khung, là mômen lớn nhất trên chiều dài cột;
+
với cột bậc, là mômen lớn nhất trên đoạn cột có tiết diện không đổi.
mômen kháng uốn của thớ chịu nén lớn nhất WWxcxc mômen kháng uốn của thớ chịu nén lớn nhất
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn (theo công thức của Ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn (theo công thức của cấu kiện chịu nén đúng tâm): cấu kiện chịu nén đúng tâm):
s
=
g
f
y
c
N j
(cid:0) (cid:0)
c
A
y
(cid:0) (cid:0)
jj hệ số uốn dọc của thanh chịu nén đúng tâm phụ thuộc yy hệ số uốn dọc của thanh chịu nén đúng tâm phụ thuộc
vào ll yy, tra bảng D.8 tiêu chuẩn; , tra bảng D.8 tiêu chuẩn; vào
cc hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn trong mặt phẳng hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn trong mặt phẳng
đến ổn định của cột ngoài mặt phẳng uốn đến ổn định của cột ngoài mặt phẳng uốn
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
cc Hệ số kể đến ảnh hưởng của
Hệ số
Hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn trong mặt mômen uốn trong mặt đến ổn định của cột ngoài mặt phẳng uốn, được tính phẳng đến ổn định của cột ngoài mặt phẳng uốn, được tính phẳng tại tiết diện ở vị trí 1/3 chiều dài cột (riêng sơ đồ côngxôn tại tiết diện ở vị trí 1/3 chiều dài cột (riêng sơ đồ côngxôn lấy tại tiết diện ngàm). lấy tại tiết diện ngàm). Hệ số cc phụ thuộc vào độ lệch tâm tương đối phụ thuộc vào độ lệch tâm tương đối mmxx
mx ≤5
5
mx ≥10
1
=
=
=
(
)
+
(
)
c
c
c
2 0 2 m
.
0 2 m 1
.
c
5
c
10
x
x
j
b
+ (cid:0)
a
1
m
(cid:0)y
+
x
1
m
x
j
b
j
c5 hệ số xác định khi mx=5
c10 hệ số xác định khi mx=10
b xác định theo
phụ lục E [1]
a , b lấy theo
bảng 16
TCXDVN
338:2005
(cid:0) - (cid:0) (cid:0) (cid:0) -
giá trị mômen tính toán MMxx
Khi xác định độ lệch tâm tương đối mmxx giá trị mômen tính toán
Khi xác định độ lệch tâm tương đối
phải cùng với tổ hợp tải trọng với NN và lấy như
phải cùng với tổ hợp tải trọng với
sau:
và lấy như sau:
+ Với cột chân và đầu liên kết khớp không cho chuyển vị
vuông góc với mặt phẳng uốn, Mx là mômen lớn nhất trong
đoạn một phần ba giữa của chiều dài cột, nhưng không
nhỏ hơn một nửa mômen lớn nhất trên cột.
+ Với cột dạng côngxôn, Mx là mômen ở ngàm nhưng
không nhỏ hơn mômen tại tiết diện cách ngàm một phần
ba chiều dài cột.
=
=
M
; M
max
max
)
(
x
1
xM
M ; M
1
1
3
3
M M
�
1
2
;
�
2
2
�
�
�
�
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
Ổn định cục bộ
Ổn định cục bộ
không có
Ổn định cục bộ của bản cánh cột tiết diện chữ II không có
Ổn định cục bộ của bản cánh cột tiết diện chữ
viền mép được kiểm tra theo điều kiện sau:
viền mép được kiểm tra theo điều kiện sau:
l
<
=
0 8
.
l
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
(
)
+
0 36 0 10
.
.
khi
l
>
=
b
0
t
E
f
f
l
0 8
. ;
l
4 0
. ;
4 0
.
� �
b
=
0
� �
t
� �
f
(cid:0) (cid:0)
h
w
t
w
� �
h
(cid:0) � �
w
t
� �
w
Ổn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo điều
Ổn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo điều
kiện sau:
kiện sau:
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
b) Cột rỗng
b) Cột rỗng
Các dạng tiết diện cột rỗng
Các dạng tiết diện cột rỗng
Cột biên có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh:
Cột biên có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh:
nhánh mái thường có hình dạng chữ [ và nhánh cầu trục thường
nhánh mái thường có hình dạng chữ [ và nhánh cầu trục thường
có hình dạng chữ II. Cột giữa có tiết diện đối xứng được cấu tạo
. Cột giữa có tiết diện đối xứng được cấu tạo
có hình dạng chữ
như nhánh cầu trục của cột biên.
như nhánh cầu trục của cột biên.
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
Sơ bộ chọn tiết diện cột
Sơ bộ chọn tiết diện cột
Chiều cao tiết diện hh: đã chọn trước khi chọn kích thước
: đã chọn trước khi chọn kích thước
Chiều cao tiết diện
khung
khung
=
=
Bề rộng tiết diện bb: theo đ/k đảm bảo độ cứng cho cột
: theo đ/k đảm bảo độ cứng cho cột
Bề rộng tiết diện
(
b
0 3 0 5
.
)
. h
1
1
�
�
20 30
�
�
H; b
�
�
(cid:0) (cid:0)
Hệ bụng rỗng: :
Hệ bụng rỗng
Khi chiều cao tiết diện cột dưới
h<1m
h≥1m
Cột bản giằng
Cột thanh giằng, góc nghiêng
a =300÷600, hợp lý a =450
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
Thiết kế cột rỗng:
Thiết kế cột rỗng:
Nội lực tính toán
Nội lực tính toán
Chọn hai cặp nội lực nguy hiểm trái chiều nhau, tương ứng
Chọn hai cặp nội lực nguy hiểm trái chiều nhau, tương ứng
gây nguy hiểm cho hai nhánh: nhánh mái và nhánh cầu trục .
gây nguy hiểm cho hai nhánh: nhánh mái và nhánh cầu trục .
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
=
=
y
; y
1
2
ctr
A
nh
+
A
A
m
A
nh
+
A
A
m
nh
ctr
nh
ctr
nh
m
nh
x
x
=
=
Cột rỗng được tính toán theo sơ đồ giàn cánh song song khi
Cột rỗng được tính toán theo sơ đồ giàn cánh song song khi
chịu uốn quanh trục ảo (trục xx xx). Nhánh được tính như cấu
). Nhánh được tính như cấu
chịu uốn quanh trục ảo (trục
kiện cột đặc chịu nén đúng tâm, lực tính toán trong nhánh do
kiện cột đặc chịu nén đúng tâm, lực tính toán trong nhánh do
mômen MxMx và lực dọc
mômen và lực dọc NN::
N
y
; N
y
m
nh
2
ctr
nh
1 m
N
c
M
c
N
c
M
c
và y2y2 khoảng cách từ trọng tâm của cột đến trọng tâm của nhánh khảo sát
khoảng cách từ trọng tâm của cột đến trọng tâm của nhánh khảo sát
A
nh
y1y1 và
(lấy dấu + khi MxMx gây nén và ngược lại)
gây nén và ngược lại)
(lấy dấu + khi
cc khoảng cách trọng tâm hai nhánh cột
khoảng cách trọng tâm hai nhánh cột
ctr
vàm
diện tích tiết diện nhánh mái và nhánh cầu trục
diện tích tiết diện nhánh mái và nhánh cầu trục
A
nh
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
Ổn định tổng thể của cột theo phương trục ảo xx
Ổn định tổng thể của cột theo phương trục ảo xx
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
Kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo trục ảo (
N
s
=
g
+
Kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo trục ảo (x x xx) với hai
) với hai
cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh
cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh
f
=
; A A
A
m
nh
c
ctr
nh
j
(cid:0) (cid:0)
A
e
(cid:0)
f
l
=
l
l
=
0
0
E
jj ee phụ thuộc vào độ mảnh quy
phụ thuộc vào độ mảnh quy
ước ước
c
=
(cid:0)
m
Me
=
x
r
N
A y
I
x
(cid:0) và độ lệch tâm tương đối
và độ lệch tâm tương đối
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
ll
l
=
l
Cột rỗng bản giằng nn≤1/5≤1/5
Cột rỗng bản giằng
0
+2
l
x
2
1
độ mảnh tương đương phụ thuộc vào hệ bụng rỗng
00 độ mảnh tương đương phụ thuộc vào hệ bụng rỗng
t
b
3
b
0
=
=
n
I
b
(cid:0) (cid:0)
I
x
I
c
a
d
12
b
l
=
l
+
+
(cid:0)
(
)
0 82 1
,
l
n
0
2
x
2
1
Cột rỗng bản giằng nn>1/5
>1/5
Cột rỗng bản giằng
l
=
l
+
Cột rỗng thanh giằng
Cột rỗng thanh giằng
0
a
2
x
dA A
1
1
(cid:0)
3. Cấu tạo và tính toán cột
3. Cấu tạo và tính toán cột
Kiểm tra ổn định tổng thể theo phương trục
Kiểm tra ổn định tổng thể theo phương trục
thực
thực
ææn ®Þnh tæng thÓ cña cét rçng theo trôc y-y (trôc thùc)
n ®Þnh tæng thÓ cña cét rçng theo trôc y-y (trôc thùc)
®· ®îc xÐt ®Õn khi tÝnh to¸n c¸c nh¸nh cét;
®· ®îc xÐt ®Õn khi tÝnh to¸n c¸c nh¸nh cét;
Kiểm tra ổn định cục bộ
Kiểm tra ổn định cục bộ
Cột rỗng chịu nén lệch tâm có các nhánh được tổ hợp từ các
Cột rỗng chịu nén lệch tâm có các nhánh được tổ hợp từ các
bản thép thì các nhánh này cần phải tính toán về ổn định cục
bản thép thì các nhánh này cần phải tính toán về ổn định cục
bộ tương tự như tính toán ổn định cục bộ với cấu kiện chịu
bộ tương tự như tính toán ổn định cục bộ với cấu kiện chịu
nén đúng tâm.
nén đúng tâm.
mx ≥10
1
=
=
=
(
) +
(
)
c
c
c
2 0 2 m .
0 2 m 1
.
c
5
c 10
x
x
j
b + (cid:0) a
1
m
(cid:0)y
+
x
1
m
x
j
b
j
c5 hệ số xác định khi mx=5 c10 hệ số xác định khi mx=10
b xác định theo phụ lục E [1]
a , b lấy theo bảng 16 TCXDVN 338:2005
(cid:0) - (cid:0) (cid:0) (cid:0) -
giá trị mômen tính toán MMxx
Khi xác định độ lệch tâm tương đối mmxx giá trị mômen tính toán Khi xác định độ lệch tâm tương đối phải cùng với tổ hợp tải trọng với NN và lấy như phải cùng với tổ hợp tải trọng với
sau: và lấy như sau:
+ Với cột chân và đầu liên kết khớp không cho chuyển vị vuông góc với mặt phẳng uốn, Mx là mômen lớn nhất trong đoạn một phần ba giữa của chiều dài cột, nhưng không nhỏ hơn một nửa mômen lớn nhất trên cột.
+ Với cột dạng côngxôn, Mx là mômen ở ngàm nhưng không nhỏ hơn mômen tại tiết diện cách ngàm một phần ba chiều dài cột.
=
=
M
; M
max
max
)
(
x
1
xM
M ; M 1
1
3
3
M M � 1 2 ; � 2 2 �
� � �
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Ổn định cục bộ Ổn định cục bộ
không có Ổn định cục bộ của bản cánh cột tiết diện chữ II không có Ổn định cục bộ của bản cánh cột tiết diện chữ viền mép được kiểm tra theo điều kiện sau: viền mép được kiểm tra theo điều kiện sau:
l
<
=
0 8 .
l
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
(
)
+ 0 36 0 10
.
.
khi
l
>
=
b 0 t
E f
f
l 0 8 . ; l 4 0 . ;
4 0 .
� � b = 0 � � t � � f
(cid:0) (cid:0)
h w t
w
� � h (cid:0) � � w t � � w
Ổn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo điều Ổn định cục bộ của bản bụng cột được kiểm tra theo điều kiện sau: kiện sau:
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
b) Cột rỗng b) Cột rỗng Các dạng tiết diện cột rỗng Các dạng tiết diện cột rỗng
Cột biên có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh: Cột biên có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh: nhánh mái thường có hình dạng chữ [ và nhánh cầu trục thường nhánh mái thường có hình dạng chữ [ và nhánh cầu trục thường có hình dạng chữ II. Cột giữa có tiết diện đối xứng được cấu tạo . Cột giữa có tiết diện đối xứng được cấu tạo có hình dạng chữ như nhánh cầu trục của cột biên. như nhánh cầu trục của cột biên.
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Sơ bộ chọn tiết diện cột Sơ bộ chọn tiết diện cột
Chiều cao tiết diện hh: đã chọn trước khi chọn kích thước : đã chọn trước khi chọn kích thước Chiều cao tiết diện khung khung
=
=
Bề rộng tiết diện bb: theo đ/k đảm bảo độ cứng cho cột : theo đ/k đảm bảo độ cứng cho cột Bề rộng tiết diện
(
b
0 3 0 5
.
) . h
1 1 � � 20 30 �
� H; b � �
(cid:0) (cid:0)
Hệ bụng rỗng: : Hệ bụng rỗng
Khi chiều cao tiết diện cột dưới
h<1m
h≥1m
Cột bản giằng
Cột thanh giằng, góc nghiêng a =300÷600, hợp lý a =450
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Thiết kế cột rỗng: Thiết kế cột rỗng:
Nội lực tính toán Nội lực tính toán
Chọn hai cặp nội lực nguy hiểm trái chiều nhau, tương ứng Chọn hai cặp nội lực nguy hiểm trái chiều nhau, tương ứng gây nguy hiểm cho hai nhánh: nhánh mái và nhánh cầu trục . gây nguy hiểm cho hai nhánh: nhánh mái và nhánh cầu trục .
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
=
=
y
; y
1
2
ctr A nh +
A
A
m A nh + A
A
m nh
ctr nh
ctr nh
m nh
x
x
=
=
Cột rỗng được tính toán theo sơ đồ giàn cánh song song khi Cột rỗng được tính toán theo sơ đồ giàn cánh song song khi chịu uốn quanh trục ảo (trục xx xx). Nhánh được tính như cấu ). Nhánh được tính như cấu chịu uốn quanh trục ảo (trục kiện cột đặc chịu nén đúng tâm, lực tính toán trong nhánh do kiện cột đặc chịu nén đúng tâm, lực tính toán trong nhánh do mômen MxMx và lực dọc mômen và lực dọc NN::
N
y
; N
y
m nh
2
ctr nh
1 m
N c
M c
N c
M c
và y2y2 khoảng cách từ trọng tâm của cột đến trọng tâm của nhánh khảo sát khoảng cách từ trọng tâm của cột đến trọng tâm của nhánh khảo sát
A
nh
y1y1 và (lấy dấu + khi MxMx gây nén và ngược lại) gây nén và ngược lại) (lấy dấu + khi cc khoảng cách trọng tâm hai nhánh cột khoảng cách trọng tâm hai nhánh cột ctr vàm diện tích tiết diện nhánh mái và nhánh cầu trục diện tích tiết diện nhánh mái và nhánh cầu trục A nh
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Ổn định tổng thể của cột theo phương trục ảo xx Ổn định tổng thể của cột theo phương trục ảo xx
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo trục ảo (
N
s
=
g
+
Kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo trục ảo (x x xx) với hai ) với hai cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh
f
= ; A A
A
m nh
c
ctr nh
j
(cid:0) (cid:0)
A
e
(cid:0)
f
l
= l
l
=
0
0
E
jj ee phụ thuộc vào độ mảnh quy phụ thuộc vào độ mảnh quy ước ước
c
=
(cid:0)
m
Me = x r N
A y I
x
(cid:0) và độ lệch tâm tương đối và độ lệch tâm tương đối
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
ll
l
=
l
Cột rỗng bản giằng nn≤1/5≤1/5 Cột rỗng bản giằng
0
+2 l x
2 1
độ mảnh tương đương phụ thuộc vào hệ bụng rỗng 00 độ mảnh tương đương phụ thuộc vào hệ bụng rỗng
t
b
3 b
0
=
=
n
I
b
(cid:0) (cid:0)
I x I
c a
d 12
b
l
=
l
+
+
(cid:0)
(
)
0 82 1
,
l n
0
2 x
2 1
Cột rỗng bản giằng nn>1/5 >1/5 Cột rỗng bản giằng
l
=
l
+
Cột rỗng thanh giằng Cột rỗng thanh giằng
0
a 2 x
dA A
1
1
(cid:0)
3. Cấu tạo và tính toán cột 3. Cấu tạo và tính toán cột
Kiểm tra ổn định tổng thể theo phương trục Kiểm tra ổn định tổng thể theo phương trục thực thực
ææn ®Þnh tæng thÓ cña cét rçng theo trôc y-y (trôc thùc) n ®Þnh tæng thÓ cña cét rçng theo trôc y-y (trôc thùc) ®· ®îc xÐt ®Õn khi tÝnh to¸n c¸c nh¸nh cét; ®· ®îc xÐt ®Õn khi tÝnh to¸n c¸c nh¸nh cét;
Kiểm tra ổn định cục bộ Kiểm tra ổn định cục bộ
Cột rỗng chịu nén lệch tâm có các nhánh được tổ hợp từ các Cột rỗng chịu nén lệch tâm có các nhánh được tổ hợp từ các bản thép thì các nhánh này cần phải tính toán về ổn định cục bản thép thì các nhánh này cần phải tính toán về ổn định cục bộ tương tự như tính toán ổn định cục bộ với cấu kiện chịu bộ tương tự như tính toán ổn định cục bộ với cấu kiện chịu nén đúng tâm. nén đúng tâm.
