Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xây dựng được lý thuyết tính ổn định tổng thể dầm thép có tiết diện thay đổi. Ứng dụng được vào lập chỉ dẫn, quy định trong thiết kế khung nhà thép công nghiệp tiền chế.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH VĂN VIỆN NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP CHỮ I CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 U N VĂN THẠC K THU T Đà Nẵng - Năm 2015
Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Quang Hưng Phản biện 1: GS.TS. Phạm Văn Hội Phản biện 2: TS. Lê Anh Tuấn Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 22 tháng 8 năm 2015 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Khi tính toán thiết kế kết cấu thép trong công trình xây dựng dân dụng, cần phải xem xét hai khả năng chính là độ bền và độ ổn định của kết cấu. Do vật liệu thép có cường độ rất cao so với các vật liệu xây dựng khác nên tiết diện thường mảnh, điều kiện về độ bền dễ thỏa mãn nhưng điều kiện về ổn định lại không thỏa. Thực tế điều kiện ổn định là điều kiện tiên quyết đến khả năng chịu lực của các cấu kiện dầm, cột trong công trình. Hiện nay, kết cấu thép đang được sử dụng rộng rãi trong lắp dựng nhà công nghiệp ở nước ta, do sự phát triển vượt bậc về vật liệu, thép cường độ cao ngày càng được sử dụng nhiều dẫn đến các khung nhà công nghiệp rất thanh mảnh, nhẹ và thẩm mỹ. Để tiết kiệm vật liệu, người thiết kế thường thay đổi tiết diện dầm trong khung phù hợp với nội lực trong dầm, điều đó dẫn đến phải tính toán dầm có thiết diện thay đổi. Việc tính toán ổn định tổng thể (chống lật) của dầm có tiết diện thay đổi là vấn đề khá phức tạp, tiêu chuẩn về thiết kế kết cấu thép của Việt Nam TCVN 5575:2012 hoàn toàn không có một hướng dẫn nào đề cập đến vấn đề này. Khi thiết kế thực tế, các kỹ sư thường bố trí khoảng cách các xà gồ thật dày để đảm bảo điều kiện này, dẫn đến có thể lãng phí. Trên thế giới đã có một số nghiên cứu về tính ổn định tổng thể cho dầm tiết diện thay đổi, các nghiên cứu đó đã đưa ra một số lí thuyết tính toán dựa vào ổn định dầm trong miền đàn hồi của Timoshenko trong một số bài toán cụ thể. Các nghiên cứu này cũng chưa thể được áp dụng để tính toán đối với một khung thép nhà công nghiệp.
2 Vậy việc nghiên cứu tính toán dầm ổn định tổng thể của dầm có tiết diện thay đổi là vấn đề thực sự cần thiết, giúp thiết lập các cơ sở, chỉ dẫn cho các kỹ sư trong thiết kế khung thép nhà công nghiệp một cách tin cậy và hiệu quả. 2. Mục tiêu đề tài Xây dựng được lý thuyết tính ổn định tổng thể dầm thép có tiết diện thay đổi. Ứng dụng được vào lập chỉ dẫn, quy định trong thiết kế khung nhà thép công nghiệp tiền chế. 3. Phạm vi nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Tính toán ổn định tổng thể. Đối tượng nghiên cứu: Dầm thép chữ I có chiều cao tiết diện thay đổi 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết: Thu thập tài liệu; tìm hiểu và xây dựng lý thuyết tính toán. Tính toán và so sánh: Tính toán ổn định dầm thép chữ I có chiều cao tiết diện thay đổi theo một số phương pháp và so sánh. 5. Cấu trúc luận văn Mở đầu. Chương 1: Tổng quan về tính toán ổn định của dầm thép. Chương 2: Ổn định của dầm thép chữ I có tiết diện thay đổi. Chương 3: Một số trường hợp cụ thể tính toán ổn định tổng thể của dầm thép chữ I có tiết diện thay đổi. Kết luận và kiến nghị.
3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA DẦM THÉP 1.1. SƠ LƢỢC VỀ NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP 1.1.1. Sơ lƣợc đặc điểm của dầm thép trong xây dựng 1.1.2. Sơ lƣợc nguyên lý tính toán kết cấu thép 1.2. ỔN ĐỊNH ĐÀN HỒI CỦA DẦM THÉP 1.2.1. Các phƣơng trình cân bằng khi dầm chuyển vị x m  O z C'  n (a) y m y z P1 P2 -u   O z x C -v C' n l  (b) (c) Hình 1.2. Chuyển vị của dầm khi mất ổn định Phương trình mômen uốn sau khi mất ổn định: d 2v EI   M (1  1) dz 2 d 2u EI 2  M  (1  2) dz d d 3 C  C1 3  M  (1  3) dz dz 1.2.2. Trƣờng hợp dầm chịu uốn thuần túy y M M O z l (a) (b) Hình 1.5. Dầm có tiết diện không đổi chịu uốn thuần túy
4 Phương trình theo góc xoắn : d  4 d 2 4  2 2    0 (1  7) dz dz Mô men tới hạn M 0 cr    C 2  EI  C 1  1 2  (1  9) l  C l  1.2.3. Trƣờng hợp dầm công sôn chịu tải trọng tập trung x  m O z  -u1 n (a) y m y z -u   O z x C -v C' n P P l  (b) (c) Hình 1.6. Dầm công sôn có tiết diện không đổi chịu tải trọng tập trung Phương trình theo góc xoắn : d 4 C d 2 P2 2   s  0 ds 4 C1 ds 2 EI  C1 (1  15) Lực tới hạn: EI  C Pcr   2 (1  16) l2
5 1.2.4. Dầm đơn giản chịu tải trọng x  m A O B z -u1 D  A1 B1 (a) n y m z O z P n P/2 P/2 l/2 l/2 (c) (b) Hình 1.7. Dầm đơn giản có tiết diện không đổi chịu tải trọng tập trung Phương trình theo góc xoắn : d 4 d 2 P2 l C1 4 C 2  (  z) 2   0 (1  21) dz dz 4 EI  2 Lực tới hạn EI  C Pcr   2 (1  22) l2 1.3. TRƯỜNG HỢP TỔNG QUÁT CHO TIẾT DIỆN KHÔNG ĐỔI Dầm thực tế có nhiều kiểu liên kết 2 đầu, tính chất chịu lực phức tạp, nhiều tác giả đã nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm để đưa ra cách xác định mômen giới hạn một cách tổng quan. Có thể biểu diễn bằng công thức:  2 EI    Ck 2 l 2   M cr  A1  ( A2 y a  A3  ) 2  I  1     ( A2 y a  A3  ) (1  23) k k l 2  I  C 1 2     Trong đó: - A1, A2, A3: hệ số kể đến ảnh hưởng của kiểu tải trọng và điều kiện biên ở đầu dầm. - k; k: hệ số kể đến sự ngàm chặt đầu dầm vào liên kết. - ya: khoảng cách từ tâm trượt C của tiết diện đến điểm đặt lực (lấy dấu dương nếu điểm đặt lực nằm giữa C và cánh chịu kéo của dầm).
6 - : đặc trưng quạt của tiết diện; xác định theo công thức: 1   yC  A y( x  y )dA 2 2 2I x Với I: mômen quán tính đối với trục ; yC: khoảng cách từ tâm trượt C đến trọng tâm tiết diện G (dương nếu điểm C nằm giữa G và cánh nén). Với tiết diện đối xứng 2 trục thì =0. Hình 1.9. Nội lực dầm chữ I 1.3.1. Ảnh hƣởng của điều kiện biên 1.3.2. Ảnh hƣởng của kiểu tải trọng 1.3.3. Ảnh hƣởng của điểm đặt tải trọng 1.3.4. Ảnh hƣởng của chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng 1.4. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THEO TCVN 5575:2012 1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG - Trong kết cấu dầm thép chữ I có chiều cao dầm lớn việc mất ổn định rất dễ xảy ra đặc biệt đối với thép có cường độ cao và dầm chịu tải trọng lớn. - Chương 1 đã trình bày được cách thiết lập phương trình ổn định và xác định mômen uốn giới hạn cho dầm ứng với một số trường hợp khác nhau. Các kết quả này áp dụng cho dầm có tiết diện không đổi. - TCVN 5575:2012 quy định tính toán ổn định tổng thể của dầm cũng dựa vào các lí thuyết như đề cập ở trên, tuy nhiên chưa đề cập đến trường hợp dầm có tiết diện thay đổi, người thiết kế chưa có cơ sở
7 để tính toán và kiểm tra. Trong chương tiếp theo, ổn định tổng thể của dầm có chiều cao tiết diện thay đổi sẽ được triển khai, mục đích là làm sao đơn giản hóa các bước tính toán một cách chấp nhận được. CHƢƠNG 2 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM THÉP CHỮ I CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI 2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong chương 1, ổn định tổng thể của dầm có tiết diện không đổi đã được triển khai một cách rất cụ thể. Tuy nhiên trong thực tế, người thiết kế hay chọn phương án thay đổi tiết diện của dầm sao cho phù hợp với sự phân bố nội lực trên kết cấu. Ví dụ như hình 2.1, xà ngang có tiết diện thu nhỏ dần do ở giữa có mômen bé. Hình 2.1. Phân bố mô men trong khung nhà công ngiệp Trong trường hợp như trên, chúng ta sẽ phải tính toán kiểm tra ổn định tổng thể của dầm có tiết diện thay đổi. Vấn đề này chưa được chỉ dẫn trong TCVN 5575:2012 nên người thiết kế không có cơ sở để tính toán. Mục đích của chương 2 là thiết lập được một cơ sở tính toán tương đối hợp lí và đơn giản. 2.2. PHƢƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA DẦM THÉP CHỮ I CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI Giả thuyết chuyển vị nhỏ và ảnh hưởng của bản bụng khi dầm
8 chịu uốn theo phương trục y là nhỏ. Do dọc theo chiều dài dầm, các đặc trưng hình học của tiết diện biến đổi nên phương trình vi phân sẽ có dạng phức tạp hơn nhiều so với trường hợp tiết diện không đổi. 2.2.1. Dầm chịu chịu uốn thuần túy khi mất ổn định a) Mômen trên đoạn dầm không thay đổi y m z M M z h O h n l (b) (a) M Hình 2.2. Dầm có tiết diện thay đổi chịu uốn thuần túy có mômen không đổi Phương trình theo góc xoắn : d 4 d 3 3 d    2 4G ( h  z ) 2  2 ( h   z )  2bw t 3 w  ( h   z )t f dz 4 dz 3 3E I  dz 2 4Gt 3f d 4M 02 (2  9)   2  0 3E I  dz E 2 I  Với:    h  h   l  b) Mômen trên đoạn dầm thay đổi tuyến tính Phương trình theo góc xoắn : d 5 4 d 4 2  4Gbwt w3  3E I   2 4Gt 3f  d 3      dz 5 (h  z ) dz 4 3E I   ( h  z ) 2 (h  z )  dz 3 (2  15) 8Gt 3f d 2 4( M  z ) 2 d 12 ( M 0  z )   2 20   0 3E I  (h  z ) dz E I  (h  z ) 2 dz E 2 I  (h  z ) 2 2 2 2 Với    M0  Ml    l 
9 2.2.2. Dầm công sôn chịu tải trọng tập trung khi mất ổn định x  m O z  -u1 n (a) y m y z -u   O z x C h h -v C' b b n P P l  (b) (c) Hình 2.5. Dầm công sôn có tiết diện thay đổi chịu tải trọng tập trung Phương trình theo góc xoắn : d  4 2 d 3 4G  2bw t w3 t 3f  d 2      dz 4 (h  z ) dz 3 3E I   (h  z ) 2 (h  z )  dz 2 (2  20) 4Gt 3f d 4 P 2 (l  z ) 2    0 3E I  (h  z ) 2 dz E 2 I  (h  z ) 2 2 2.2.3. Dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung khi mất ổn định x  m A O B z -u1 D  A1 B1 (a) n y m z O z h h b b P n P/2 P/2 l/2 l/2 (c) (b) Hình 2.6. Dầm đơn giản có tiết diện thay đổi chịu tải trọng tập trung Phương trình theo góc xoắn : d  4 2 d 3 4G  2bw t w3 t 3f  d 2      dz 4 (h  z ) dz 3 3E I   (h  z ) 2 (h  z )  dz 2 (2  20) 4Gt 3 d P (l  2 z ) 2 2  f   0 3 E I  ( h  z ) 2 4 E 2 I  ( h  z ) 2 2 dz
10 2.3. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM THÉP CHỮ I CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI THEO PHƢƠNG PHÁP CHIỀU CAO TƢƠNG ĐƢƠNG Giả sử xét trường hợp cơ bản là dầm chịu mômen uốn thuần túy thì phương trình vi phân là (theo mục 2.2.1): d 4 d 2 M 2 C1 4 C 2  0   0 dz dz EI Trong phương trình này các đặc trưng hình học C 1  EC , C  GJ , I(z) phụ thuộc vào chiều cao h(z) thay đổi theo z; sự phụ thuộc này có thể lên đến bậc 3. Theo đề xuất giải theo phương pháp chiều cao tương đương của Y.Galea, chiều cao tương đương: heq  hmax 0.283  0.434  0.283 2 Với   hmin / hmax Chiều cao heq sử dụng để tính toán C 1 (hay tính C – Mônmen quán tính quạt); các đặc trưng khác: - Mômen quán tính tương đương đối với trục y: I,eq=Iy (xem như không ảnh hưởng). - Hằng số xoắn đều tương đương: Ceq = 0,5.G.(Jmax+Jmin). Phương pháp này chỉ áp dụng để kiểm tra từng đoạn dầm mà hai đầu được cố kết chống chuyển vị xoay và ra ngoài mặt phẳng. Tương tự như Mục 1.2.2 ta xây dựng được các phương trình góc xoắn  và các tải trọng tới hạn đối với dầm chịu uốn thuần túy: - Phương trình góc xoắn: d 4 d 2 M 2 C1 4  Ceq 2  0   0 (2  26) dz dz EI  - Mômen tới hạn:   C 1  2  M 0 cr  EI  Ceq 1   C l2  (2  27) l  eq 
11 2.4. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM THÉP CHỮ I CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI THEO PHƢƠNG PHÁP ĐƢA VỀ THANH CHỊU NÉN TƢƠNG ĐƢƠNG Từ phương trình (2-9) ta có thể viết:  CEI  C EI 2 4 (2-28) M   cr  2 y 1 y l l4 2   2 C1 EI y  (2-29) 2 M cr    cr    CEI y    2    2  2   l Wx2  cr , cr , w Wx  lW x * Ứng suất do thành phần xoắn không đều: Trong trường hợp tổng quát, nếu kể đến ảnh hưởng của kiểu tải trọng:  2 C1 EI y (2-32)  cr ,w   l2 Wx2 * Trường hợp dầm tổ hợp chữ I, phương pháp thanh chịu nén tương đương: Khi tiết diện có bản bụng mảnh, chiều cao tiết diện lớn so với bề rộng cánh tiết diện thì yếu tố xoắn đều ảnh hưởng không đáng kể và yếu tố xoắn không đều gây ảnh hưởng lớn.  2 C1 EI y (2-33)  cr   cr ,w   l2 Wx2 2 Trong đó: C1  EC , C  I y h 4  1  h2   h4  t12h 2 3 I x  2. b f t f w   Af  Aw   6  2 Ix  1  Wx   Af  Aw  h h / 2  6  Af và Aw là diện tích bản cánh và bản bụng. Xét phần tiết diện chịu nén gồm cánh chịu nén và 1/6 tiết diện bản bụng, bán kính quán tính của phần tiết diện này đối với trục y có thể biểu diễn gần đúng:
12 1 Iy iD  2 1 A f  Aw 6  2E  2E  2E  2E  2E (2-36)  cr   iD2      l 2 l / iD  2 l/   2  l0  2 D 2      i   iD   D  Với l  l ; D  l0 / iD .  0 Như vậy trong trường hợp này, ổn định tổng thể của dầm được đưa về bài toán tính ứng suất nén tới hạn của một thanh chịu nén đối với trục yếu y, có chiều dài tính toán là l0; bán kính quán tính iD ; độ mảnh D. * Trường hợp dầm có tiết diện thay đổi: Nếu vẫn quan niệm hiện tượng xoắn đều không ảnh hưởng nhiều thì vẫn đưa bài toán về thanh chịu nén tương đương như trên, mômen tới hạn: 1 Iy (2-38)  2E Ix  2E h M cr   cr Wx   2 . 2 .   2 .I y . lD 2I x h lD 2 h2 2 Mômen quán tính Iy có thể lấy bằng mômen quán tính đối với y của 2 bản cánh (bỏ qua bản bụng); lúc đó Iy =2Iyf với Iyf là mômen quán tính của 1 bản cánh, vậy:  2E (2-39) M cr   .I yf .h l D2 2.5. MÔ HÌNH DẦM BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PHẦN MỀM ANSYS) 2.5.1. Mô hình dầm bằng phần tử tấm Dầm tổ hợp chữ I được tạo thành do ghép các tấm thép mỏng lại với nhau. Luận văn sẽ sử dụng phần mềm ANSYS để làm công cụ tính toán nên chọn phẩn tử shell cho phù hợp với phần tử được dùng trong phần mềm ANSYS (hình 2.8).
13 Hình 2.8. Phần tử tứ giác (shell) trong phần mềm ANSYS Như vậy ẩn số tại nút có thể thể viết: u(i )  [ u (i) x u (i) y u (i) z x(i)  y(i) z(i) ] Ma trận độ cứng phần tử có kích thước (24x24):  k11(i) k12(i) k13(i) k14(i) k15(i) k16(i)   k (i) (i) k22 (i) k23 (i) k24 (i) k25 (i)  k26  21  k k36(i)  (i) k32(i) k33(i) k34(i) k35(i) k(i )   31(i) (i) (i) (i) (i) (i)  k k42 k43 k44 k45 k46  41 (i)   k51 k52(i) k53(i) k54(i) k55(i) k56(i)   k61(i) k62(i) k63(i) k64(i) k65(i) k66(i)  2.5.2. Phương pháp phần tử hữu hạn tính toán ổn định dầm Tại trạng thái tới hạn, nếu cho hệ chuyển vị thêm một lượng U nào đó thì ngoại lực tác dụng lên hệ vẫn không đổi. Phương trình cân bằng lúc này được viết:  K   KG   U  0 Trong đó  là hằng số phải tìm, nghĩa là số lần mà tải trọng tham chiếu phải nhân lên để gây mất ổn định. Lưu ý là yếu tố tải trọng tham chiếu F đã được đặt nằm trong KG. Như vậy bài toán ổn định đàn hồi tuyến tính đưa đến bài toán tìm trị riêng và vectơ riêng. Tích số giá trị riêng bé nhất min và tải trọng tham chiếu F chính là lực bé nhất gây nên mất ổn định. 2.5.3. Giới thiệu chung về chƣơng trình ANSYS
14 2.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG Lý thuyết tính toán dầm chữ I có tiết diện thay đổi trên cơ cở các phương trình chuyển vị dẫn đến phải giải phương trình vi phân bậc cao, việc giải các phương trình vi phân bậc cao bằng phương pháp giải tích để đưa ra nghiệm tổng quát hiện luận văn vẫn chưa giải quyết được, do đó cần được nghiên cứu thêm. Việc tính toán ổn định theo các phương pháp đưa về các sơ đồ tương đương gần đúng được thực hiện tương đối đơn giản và khối lượng tính toán ít, tuy nhiên cần được đánh giá để giới hạn phạm vi áp dụng. Trong phần tiếp theo kết quả tính theo các mô hình gần đúng được so sánh với kết quả tính trên các chương trình phân tích kết cấu bằng phương pháp số. CHƢƠNG 3 MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP CHỮ I CÓ TIẾT DIỆN THAY ĐỔI 3.1. DẦM THÉP CHỮ I CÓ CHIỀU CAO BẢN BỤNG THAY ĐỔI CHỊU UỐN THUẦN TÚY 3.1.1. Dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen không đổi Mô hình tính toán như Hình 3.1. Thông số về tiết diện như Bảng 3.1. y tf M M tf h=hmin h=hmax O z tw tw tf tf bf bf l (a) (b) M Hình 3.1. Dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy có mô men không đổi
15 Bảng 3.1: Kích thước và đặc trưng vật liệu dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen không đổi Loại l hmax hmin=hmax bf tf tw E dầm (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (N/mm2) Loại 1 4000 600 Thay đổi 280 14 6 210000 Loại 2 4000 600 Thay đổi 280 10 5 210000 Mô hình mất ổn định tổng thể của dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen không đổi trong ANSYS được biểu diễn như Hình 3.2. Kết quả tính toán theo các phương pháp thể hiện trong Bảng 3.2. Hình 3.2. Mô hình mất ổn định tổng thể của dầm đơn giản tiết diện thay đổi chịu mô men uốn đều trong ANSYS Bảng 3.2: Kết quả tính toán dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen không đổi Mcr1 Mcr2 Mcr3 Mcr1/ Mcr2/ Vị trí  (Ntd) (heq) (ANSYS) Mcr3 Mcr3 Dầm loại 1 Đầu dầm 0,80 1885847 1614343 1780000 1,06 0,91 Cuối dầm 0,80 1490684 1614275 1780000 0,84 0,91 Đầu dầm 0,70 1885847 1441969 1680000 1,12 0,86 Cuối dầm 0,70 1293229 1441878 1680000 0,77 0,86 Đầu dầm 0,60 1885847 1282856 1560000 1,21 0,82 Cuối dầm 0,60 1095895 1282747 1560000 0,70 0,82 Đầu dầm 0,50 1885847 1133686 1450000 1,30 0,78
16 Cuối dầm 0,50 898733 1133567 1450000 0,62 0,78 Đầu dầm 0,40 1885847 997777 1330000 1,42 0,75 Cuối dầm 0,40 701847 997650 1330000 0,53 0,75 Dầm loại 2 Đầu dầm 0,80 1366815 1153061 1210000 1,13 0,95 Cuối dầm 0,80 1084115 1153021 1210000 0,90 0,95 Đầu dầm 0,70 1366815 1029941 1150000 1,19 0,90 Cuối dầm 0,70 942826 1029888 1150000 0,82 0,90 Đầu dầm 0,60 1366815 916292 1080000 1,27 0,85 Cuối dầm 0,60 801592 916230 1080000 0,74 0,85 Đầu dầm 0,50 1366815 809747 1000000 1,37 0,81 Cuối dầm 0,50 660431 809678 1000000 0,66 0,81 Đầu dầm 0,40 1366815 712672 817000 1,67 0,87 Cuối dầm 0,40 519382 712599 817000 0,64 0,87 0,90 0,80 0,84 0,91 0,70 0,77 0,86 Quan hệ hmin/hmax Mcr(Ntđ)/Mcr(Ansys) và delta 0,60 0,70 0,82 "Quan hệ Mcr(heq)/Mcr(Ansys) và delta" 0,50 0,62 0,78 0,40 0,53 0,75 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Tỷ số Mcr Hình 3.3: Quan hệ giữa =hmin/hmax các tỷ số Mcr dầm chịu uốn thuần túy mômen không đổi dầm loại 1
17 0,90 0,80 0,90 0,95 Quan hệ 0,70 0,82 0,90 Mcr(Ntđ)/Mcr(Ansys) hmin/hmax và delta "Quan hệ 0,60 0,74 0,85 Mcr(heq)/Mcr(Ansys) và delta" 0,50 0,66 0,81 0,40 0,64 0,87 0,30 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 Tỷ số Mcr Hình 3.4: Quan hệ giữa =hmin/hmax các tỷ số Mcr dầm chịu uốn thuần túy mômen không đổi dầm loại 2 Qua các biểu đồ so sánh như hình 3.3 và 3.4 ta có nhận xét như sau: - Phương pháp tính theo thanh chịu nén tương đương cho kết quả nhỏ hơn phương pháp tính dầm có chiều cao tương đương và cả hai phương pháp này nhỏ hơn so với kết quả tính toán bằng phần mềm ANSYS. - Tỷ số hmin/hmax càng nhỏ thì kết quả sai lệch khi so sánh hai phương pháp tính theo thanh chịu nén tương đương và phương pháp dầm có chiều cao tương đương so với kết quả tính toán bằng phần mềm ANSYS càng lớn. Tính theo phương pháp thanh chịu nén tương đương lệch đến 47% khi hmin/hmax=0,4. - Từ các biểu đồ nhận thấy tính theo phương dầm có chiều cao tương đương có kết quả tương đối tốt hơn. Khi hmin/hmax càng bé (chiều cao dầm nhỏ) nên hiện tượng xoắn đều chiếm ưu thế dẫn đến kết quả sai lệch lớn. Theo ví dụ trên nên sử dụng phương pháp dầm có chiều cao tương đương để tính toán và hiệu chỉnh sai lệch từ (5-25)% tùy theo tỷ lệ hmin/hmax .
18 3.1.2. Dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen thay đổi tuyến tính Mô hình tính toán như Hình 3.5. Thông số về tiết diện như Bảng 3.3. y tf tf Mmax Mmin h=hmin h=hmax O z tw tw tf tf bf bf l (a) (b) Mmax Mmin Hình 3.5: Dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mô men thay đổi tuyến tính Bảng 3.3: Kích thước và đặc trưng vật liệu dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen thay đổi tuyến tính l hmax = bf tf tw E = (mm) (mm) hmin/hmax (mm) (mm) (mm) (N/mm2) Mmin/Mmax 4000 600 0,7 280 14 6 210000 Thay đổi Mô hình mất ổn định tổng thể của dầm chữ I có chiều cao bản bụng thay đổi chịu uốn thuần túy mômen thay đổi tuyến tính trong ANSYS được biểu diễn như Hình 3.6. Kết quả tính toán theo các phương pháp thể hiện trong Bảng 3.4. Hình 3.6. Mô hình mất ổn định tổng thể của dầm đơn giản tiết diện thay đổi chịu mô men uốn thay đổi tuyến tính trong ANSYS