Bài giảng Thiết kế kết cấu thép 1: Chương 4 - ThS. Trần Tiến Đắc

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Thiết kế kết cấu thép 1" Chương 4 - Cột thép, cung cấp cho sinh viên những kiến thức như: Khái niệm, phân loại, triết lý thiết kế; Chọn tiết diện và kiểm tra theo phương pháptrạng thái giới hạn cho cột đặc chịu nén đúng tâm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế kết cấu thép 1: Chương 4 - ThS. Trần Tiến Đắc

2021 Thiết kế kết cấu thép CHƯƠNG 4 – CỘT THÉP A Các vấn đề chung Khái niệm, phân loại, triết lý thiết kế B Thiết kế cột đặc Chọn tiết diện và kiểm tra theo phương pháp trạng thái giới hạn cho cột đặc chịu nén đúng tâm 1
2021 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương TRIẾT LÝ THIẾT KẾ CỘT THÉP Mất ổn định trong mặt phẳng Trục x là trục chịu lực chính Cột sẽ bị phá hoại do mất ổn định tổng thể theo trục nào? Mất ổn định ngoài mặt phẳng Trục y là trục chịu lực yếu hơn 2
2021 TRIẾT LÝ THIẾT KẾ CỘT THÉP Thép hình I-60 Mất ổn định I-36 trong mặt phẳng I-36 Trục x là trục I-60 chịu lực chính Cột sẽ bị phá hoại do mất ổn định tổng thể theo trục nào? Bụng tiết diện cùng phương Mất ổn định với mặt phẳng khung ngoài mặt phẳng I-36 Cánh tiết diện cùng phương I-36 với mặt phẳng khung Trục y là trục chịu lực yếu hơn Liên kết ngàm Liên kết khớp TRIẾT LÝ THIẾT KẾ CỘT THÉP y y y x x x 4 0 1 1 2 0 1 1 2 3
2021 TRIẾT LÝ THIẾT KẾ CỘT THÉP N   f c  min A  min  max , f  Độ mảnh giới hạn H z x max ,   y Điều kiện làm việc tối ưu cho cột đặc x y ⁄ ⁄ 1-1 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 4
2021 CỘT ĐẶC & CỘT RỖNG CỘT RỖNG CỘT ĐẶC 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 5
2021 BA BÀI TOÁN CỘT THÉP P P CỘT RỖNG CỘT RỖNG CỘT ĐẶC BẢN GIẰNG THANH GIẰNG 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 6
2021 BỐN DẠNG SƠ ĐỒ TÍNH BỐN DẠNG SƠ ĐỒ TÍNH TCVN 5575-2012 Bảng D.1 - Hệ số  xác định chiều dài tính toán của cột có tiết diện không đổi Cách liên kết và dạng tải trọng Hệ số  theo lý thuyết 1,0 0,7 0,5 2,0 1,0 2,0 0,725 1,12 Hệ số  khi các điều kiện liên 1,0 0,8 0,65 2,1 1,2 2,0 - - kết gần sát với lý thuyết 7
2021 BỐN DẠNG SƠ ĐỒ TÍNH 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 8
2021 NĂM LOẠI TIẾT DIỆN CỘT RỖNG Khi lực nén N không lớn, nhưng cột có chiều cao lớn (có độ mảnh lớn, dễ bị mất ổn định tổng thể). Khi N  350 tấn Khi 350 < N  600 tấn 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 9
2021 LƯU ĐỒ QUY TRÌNH THIẾT KẾ Begin f, fv, c H, x, y 1. Chọn 2 SĐT 2. Ngoại lực 3. Nội lực 4. Ứng suất Giả thiết Ayc Atk  tk 5. Chọn tiết diện iyc itk No Yes, but… Yes 6. End Kiểm tra TTGH 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 10
2021 THUẬT NGỮ CHI TIẾT CẤU TẠO 1.Đầu cột: để đỡ các kết cấu bên trên và phân phối tải trọng xuống thân cột. 2.Thân cột: là bộ phận chịu lực chính và truyền tải trọng từ trên xuống dưới. 3.Chân cột: là bộ phận liên kết cột với móng và phân phối tải trọng từ cột thép xuống móng BTCT. Tiết diện cột 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương 11
2021 KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỘT RỖNG 3.Cột rỗng BẢN GIẰNG 7.Trục THỰC 2.Cột rỗng 4.Cột rỗng THANH GIẰNG 5.Hệ trục 6.Hệ trục TỔNG THỂ ĐỊA PHƯƠNG 1.Cột đặc 8.Trục ẢO KHÁI NIỆM LIÊN QUAN CỘT RỖNG Cột đặc có 2 trục thực Cột rỗng có ít nhất 1 trục ảo 12
2021 4A Các vấn đề chung 1 Triết lý thiết kế cột thép 2 Cột đặc và cột rỗng 3 Ba bài toán cột thép 4 Bốn dạng sơ đồ tính cột 5 Năm loại tiết diện cột rỗng 6 Sáu bước quy trình thiết kế 7 Thuật ngữ chi tiết cấu tạo 8 Khái niệm liên quan cột rỗng 9 Công thức độ mảnh tương đương CÔNG THỨC ĐỘ MẢNH TƯƠNG ĐƯƠNG CỘT RỖNG BẢN GIẰNG CỘT RỖNG LOẠI TIẾT DIỆN ⋅ 1 1  THANH GIẰNG CỘT RỖNG ⋅ 5 5 0.82 1 (4.27) (4.30) (4.35) 0.82 1 (4.28) (4.31) (4.36) 2 0.82 1 3 1.3 3 (4.29) (4.32) (4.37) 13
2021 CHƯƠNG 4 – CỘT THÉP A Các vấn đề chung Khái niệm, phân loại, triết lý thiết kế B Thiết kế cột đặc Chọn tiết diện và kiểm tra theo phương pháp trạng thái giới hạn cho cột đặc chịu nén đúng tâm 4B Thiết kế cột đặc 1 Phân loại tiết diện cột đặc 2 Hai dạng mất ổn định 3 Phương pháp lặp 4 Lưu đồ chọn tiết diện cột đặc 5 Kiểm tra ổn định tổng thể 6 Kiểm tra ổn định cục bộ 7 Ví dụ thiết kế cột đặc 14
2021 PHÂN LOẠI TIẾT DIỆN CỘT ĐẶC 2. NHÓM TIẾT DIỆN CHỮ THẬP 1. NHÓM TIẾT DIỆN CHỮ I VÀ CHỮ H 3. NHÓM TIẾT DIỆN KÍN PHÂN LOẠI TIẾT DIỆN CỘT ĐẶC 1. Tiết diện chữ I và chữ H 2. Tiết diện chữ thập 3. Tiết diện kín Không gian kín, khó hàn, Các đường hàn có không gian Không gian mở, ở gần Chế tạo không hàn được mép mở, cách xa nhau. nhau, dễ biến hình. trong, khó bảo dưỡng, Dễ liên kết với các dầm ở 2 Phức tạp nhất (chỉ gắn Dễ liên kết với các dầm Liên kết phương. bụng với bụng). ở 2 phương. Đặc trưng ix >> iy ix = i y ix = i y hình học Chịu xoắn kém Chịu xoắn kém nhất Chịu xoắn tốt Kích thước Khó tăng diện tích vì làm Linh hoạt nhất Trung bình tiết diện giảm ổn định cục bộ. Cột chịu nén lệch tâm một Phạm vi áp Cột chịu nén đúng tâm, có Cột nén đúng tâm hoặc phương hoặc cột đúng tâm có dụng chiều dài tính toán lx = ly. lệch tâm hai phương. chiều dài tính toán lx >> ly. Có thể điều chỉnh kích thước Có thể điều chỉnh tiết diện Cải tiến tiết tiết diện tổ hợp hàn hoặc dung cột để ix = k*iy => dễ đảm diện tiết diện ghép thép hình để có bảo điều kiện cùng ổn định x = y. theo 2 phương. 15
2021 4B Thiết kế cột đặc 1 Phân loại tiết diện cột đặc 2 Hai dạng mất ổn định 3 Phương pháp lặp 4 Lưu đồ chọn tiết diện cột đặc 5 Kiểm tra ổn định tổng thể 6 Kiểm tra ổn định cục bộ 7 Ví dụ thiết kế cột đặc HAI DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH 16
2021 HAI DẠNG MẤT ỔN ĐỊNH Vị trí mất ổn định cục bộ Mất ổn định Mất ổn định tổng thể cục bộ 4B Thiết kế cột đặc 1 Phân loại tiết diện cột đặc 2 Hai dạng mất ổn định 3 Phương pháp lặp 4 Lưu đồ chọn tiết diện cột đặc 5 Kiểm tra ổn định tổng thể 6 Kiểm tra ổn định cục bộ 7 Ví dụ thiết kế cột đặc 17
2021 PHƯƠNG PHÁP LẶP N   f c  min A  min  max , f  x max ,   y ⁄ ⁄ PHƯƠNG PHÁP LẶP 18
2021 PHƯƠNG PHÁP LẶP Ntt f, fv, c Begin f ⁄  ,  / ⁄ No So sánh giữa hai lần tính lặp liên tiếp Yes max , End
2021 4B Thiết kế cột đặc 1 Phân loại tiết diện cột đặc 2 Hai dạng mất ổn định 3 Phương pháp lặp 4 Lưu đồ chọn tiết diện cột đặc 5 Kiểm tra ổn định tổng thể 6 Kiểm tra ổn định cục bộ 7 Ví dụ thiết kế cột đặc PHÂN LOẠI BÀI TOÁN Tiết diện thép tổ hợp Tiết diện thép hình Chọn tiết diện Theo lực nén yêu cầu Theo độ Chọn gt = [] Chọn gt = [] mảnh giới Không tính Ayc Không tính Ayc hạn Chọn kích thước để x = y Tra bảng từ iyc 20