So sánh ổn định tổng thể của dầm thép chữ I theo tiêu chuẩn TCVN 5575 : 2012 và Eurocode 3

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong thiết kế kết cấu thép thì điều kiện ổn đinh tổng thể đóng vai trò quan trọng đến khả năng chịu lực của cấu kiện. Bài viết trình bày so sánh ổn định tổng thể của dầm thép chữ I theo tiêu chuẩn TCVN 5575 : 2012 và Eurocode 3.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: So sánh ổn định tổng thể của dầm thép chữ I theo tiêu chuẩn TCVN 5575 : 2012 và Eurocode 3

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 SO SÁNH ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP CHỮ I THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5575 : 2012 VÀ EUROCODE 3 Nguyễn Văn Thắng Đại học Thủy lơi, email: thangnv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG M  f c (1) bWc Trong thiết kế kết cấu thép thì điều kiện ổn đinh tổng thể đóng vai trò quan trọng đến khả Trong đó: năng chịu lực của cấu kiện. Wc: môđun kháng uốn của tiết diện Với cấu kiện dầm thì mô men uốn sẽ làm nguyên cho thớ biên của cánh chịu nén; dầm biến dạng trong mặt phẳng uốn. Khi tải b: hệ số xác định theo bảng 1 phụ thuộc trọng đến một giá trị nào đó, ngoài biến dạng hệ số 1 và 2, hệ số b ≤1 trong mặt phẳng uốn thì dầm còn phát sinh I y 2hh1 E 1   (2) biến dạng ngoài mặt phẳng uốn. Lúc này dầm I x l02 f vừa bị uốn và bị xoắn, tiết diện dầm bị vênh I y 2hh2 E 2   (3) và lệch ra khỏi mặt phẳng uốn ban đầu. Hiện I x lo2 f tượng đó là mất ổn định tổng thể trong dầm thép. Các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép    D B  B2  C  (4) hiện nay đưa ra cách tính toán khác nhau về Trong đó: ổn định tổng thể của dầm thép. l0 - khoảng cách giữa các điểm cố kết của Bài báo sẽ so sánh phương pháp tính toán cánh chịu nén không cho chuyển vị ngang của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575:2012 Các hệ số D, C, B lấy theo bảng 2, bảng 3 và tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 3. y l x x z y y z y F z F Hình 2. Ký hiệu tiết diện dầm thép chữ I y Bảng 1. Bảng tra hệ số φb Hình 1. Mất ổn định tổng thể của dầm Giá trị của Hệ số b khi cánh chịu nén là 2 Cánh lớn hơn Cánh nhỏ 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2  0,85 b = 1 b = 2 a) Theo tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 Điều kiện ổn định tổng thể của dầm thép  n 1  n  b = 0,68 + 2 > 0,85 b  1 0,21 0,68   được kiểm tra theo công thức:   1 2  0,212 96
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 Bảng 2. Bảng tra hệ số C, D b) Theo tiêu chuẩn Eurocode 3 Hệ số C Công thức kiểm tra ổn định tổng thể: Dạng tải trọng Hệ số D Chữ I, M sd ,max  M u ,LT / M 1  LT w w pl , y f y /  M 1 (5) Chữ T, n  0,9 n=1 Trong đó: Tập trung w: phụ thuộc loại tiết diện; giữa nhịp 3,265 0,330 0,0826 w = 1 với tiết diện loại 1 và loại 2 (mô Phân bố đều 2,247 0,481 0,1202 men bền dẻo); Uốn thuần túy 4,315 0,101 0,0253 w = Wel,y / Wpl,y với tiết diện loại 3 (mô men đàn hồi); Trong đó: n  I1 /  I1  I 2  ; = n(1 - n)(9,87 + 1) w = Weff,y / Wpl,y với tiết diện loại 4 (mô I t  I1  I 2   l0  2 t1b13 t2b23 men bền của tiết diện hiệu quả); 1  0,385   ; I1  12 , I1  12 ; Wel,y : mô men kháng uốn đàn hồi; I1 I 2 h Wpl,y : mô men kháng uốn dẻo; It    b1t13  b2t23  / 3 ;  = 1,25 với tiết diện chữ Weff,y : mô men kháng uốn hiệu quả. I một trục đối xứng;  = 1,20 với tiết diện chữ T; Theo tiêu chuẩn Eurocode 3, có 4 loại tiết   1,54. I t I y .  l0 h  với dầm thép cán nóng; 2 diện thanh: tiết diện đặc, tiết diện nửa đặc, 2 tiết diện mảnh và tiết diện rất mảnh (tiết diện lt   0,5ht 3  thành mỏng).   8 0 1  1   với dầm thép tổ hợp  hb b f t13   f   f fy Bảng 3. Bảng tra hệ số B Sơ đồ tiết diện Hệ số B khi sơ đồ đặt tải và vị trí Tập trung Phân bố Uốn thuần đặt tải trọng giữa nhịp đều túy    0   –1  –1  Hình 3. Biểu đồ quan hệ ứng suất biến dạng 1–  1– – Hệ số giảm khả năng chịu uốn của dầm: 1  LT  1 (6) – 2 – –  LT  LT2   LT 2 Trong đó:   0,5[1   LT ( LT  0,2)   LT ] LT (7) n  I1 /  I1  I 2  ;   n  0, 734  ;   n  1,145 LT = 0,21 với dầm thép cán nóng. LT = 0,49 với dầm thép tổ hợp hàn   b1   b1  b    2   0,47  0,035  1   0,072 1   2n  1 Độ mảnh quy đổi của dầm:   h   h  h     w f LT  w pl , y y (8) M cr Đối với tiết diện chữ I khi 0,9 < n < 1,0 thì lấy n = 0,9 để xác định C trong bảng 2; Mômen đàn hồi tới hạn của dầm thép Mcr: Khi n > 0,7 và 5  l0/ b2  25 thì hệ số 2 sẽ 2EIz   k 2 Iw (kL)2GI. t   Mcr C1  ( )  2 (Cz Cz )2 (Cz 3 j  Cz ) (9) nhân với giá trị (1,025–0,015l0/b2) nhưng (kL)   kw Iz  EIz 2 2 g  2 g 3 j    không lớn hơn 0,95. Không cho phép dùng tiết C1, C2, C3: Hệ số phụ thuộc dạng tải trọng diện có l0/ b2  25. và điều kiện liên kết hai đầu dầm; 97
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2017. ISBN: 978-604-82-2274-1 k, kw: Các hệ số chiều dài tính toán của dầm Bảng 4. So sánh kết quả tính toán khi uốn quanh trục z và khi xoắn; (TCVN) (EC3) kw: hệ số kể đến sự vênh tiết diện ở hai đầu Sơ đồ Vị trí M Msd,max dầm. Khi không có các phương pháp đặc biệt tải trọng tải trọng (daNm) (daNm) ngăn cản vênh thì lấy kw = 1 (thường lấy trong qCánh trên 61636 46266 tính toán); Trọng tâm - 50839 k: hệ số liên quan góc xoay khi uốn ở các Với nhịp l=6m Cánh dưới 61636 54650 đầu thanh so với trục yếu. q Cánh trên 61636 50381 k = 0,5 với thanh hai đầu ngàm Trọng tâm - 57499 k = 0,7 với thanh đầu ngàm, đầu tự do Với nhịp l=6m Cánh dưới 61636 60558 k =1 với thanh tựa hai đầu q Cánh trên Không 26801 Trọng tâm cho 35948 z Nhịp l=10m Cánh dưới phép 44198 q Cánh trên Không 39282 Trọng tâm cho 50776 y y Nhịp l=10m Cánh dưới phép 55972 Từ bảng 4 ta thấy mô men giới hạn ổn định tổng thể dầm thép chữu I theo tiêu chuẩn Việt Nam cho kết quả lớn hơn nhưng z tiêu chuẩn Châu Âu tính toán tổng quát hơn. Hình 4. Ký hiệu tiết diện dầm thép chữ I 4. KẾT LUẬN 1 1 3 zj  zs   z(y  z )dA zs  2I (A z dA A zy dA) (10) 2 2 2 2Iy A Cả hai tiêu chuẩn khi kiểm tra ổn định y tổng thể dầm thép chữ I đều kể đến các yếu zg = za – zs tố ảnh hưởng như: liên kết hai đầu, dạng tải za: tung độ điểm đặt lực trọng, vị trí đặt tải, hình dạng và loại tiết diện zs: tung độ tâm cứng, dương khi được tính (thép tổ hợp hàn hoặc thép cán nóng). từ trọng tâm tiết diện đến cánh nén Mô men giới hạn ổn định tổng thể của dầm I fc I ft thép chữ I theo tiêu chuẩn Eurocode 3 nhỏ Iw  I z h fk2 (11) ( I fc  I ft )2 hơn theo tiêu chuẩn Việt Nam. Tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 chưa kể đến Ifc, Ift: mô men quán tính của cánh chịu nén sự vênh tiết diện hai đầu dầm, chưa xét đến và chịu kéo lấy đối với trục đứng của tiết diện. vị trí đặt tải trọng tại trọng tâm tiết diện. 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN Tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 chỉ xét tiết diện dầm chung, không phân ra nhiều loại tiết Xác định mô men giới hạn của dầm thép diện như tiêu chuẩn Eurocode 3. Tiêu chuẩn chịu tải phân bố đều theo điều kiện ổn đinh này cũng không cho phép dùng dầm thép có tổng thể. Biết: chiều dài tính toán quá lớn cho với bề rộng E = 2,1.106 daN/cm2 cánh (l0/b2>25). Vì vậy việc tham khảo tiêu G = 8.105 daN/cm2 chuẩn Eurocode 3 khi thiết kế là cần thiết. fy = 2350 daN/cm2 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 5575:2012, 2012, “Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế”, Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. [2] Eurocode 3, 2002, “Design of steel Hình 5. Kích thước tiết diện dầm (cm) structure”, European Standard. 98