Tính toán cấu kiện thép tạo hình nguội chịu nén và uốn bằng phương pháp DSM theo tiêu chuẩn australia

Bài báo trình bày phương pháp DirectStrength Method (DSM) trong thiết kế cấu kiện théptạo hình nguội chịu nén và uốn theo tiêu chuẩnASNZS 4600:2018. Phần mềm THINWALL2 đượcgiới thiệu để xác định ứng suất mất ổn định của tiếtdiện mà sử dụng trong tính toán của phương phápDSM. Các ví dụ tính toán sau đó được đưa để xácđịnh khả năng chịu nén và uốn của cấu kiện théptạo hình nguội tiết diện chữ C dựa trên các cơ sởtính toán đã trình bày.

QUARTERLY JOURNAL Editor-in-Chief JOURNAL OF BUILDING SCIENCE AND TECHNOLOGY 48TH YEAR, N0 4/2020 (190) ISSN 1859 - 1566 MINISTRY OF CONSTRUCTION VIET NAM INSTITUTE FOR BUILDING SCIENCE AND TECHNOLOGY Dr Nguyen Dai Minh Science Council Chairman Prof Dr Nguyen Manh Kiem Vice Chairman A/Prof Dr Tran Chung Members A/Prof Dr Vu Ngoc Anh Prof Dr Sc Nguyen Dang Bich Dr Nguyen Thanh Binh A/Prof Dr Nguyen Xuan Chinh Dr Trinh Viet Cuong TS Dinh Quoc Dan Dr Nguyen Cao Duong Dr Hoang Minh Duc A/Prof Dr Pham Minh Ha Dr Nguyen Hong Hai Dr Ngo Van Hoi Dr Le Quang Hung A/Prof Dr Nguyen Ba Ke Dr Pham Van Khoan MEng Nguyen Son Lam Prof Dr Sc Nguyen Van Lien Prof Dr Tran Van Lien A/Prof.Dr Sc Tran Manh Lieu Dr Le Minh Long Prof Dr Vu Dinh Loi Dr Nguyen Nam Thang A/Prof Dr Nguyen Vo Thong A/Prof Dr Cao Duy Tien Dr Arch Nguyen Hoang Tuan A/Prof Dr Doan The Tuong Dr Vu Thanh Trung Dr Tran Ba Viet CONTENTS STRUCTURAL - CONSTRUCTION TECHNOLOGY MEng Le Van Binh Dr Doan Ngoc Tinh Nghiem A/Prof Dr Ngo Huu Cuong MEng Le Phuong Binh  Distributed plasticity analysis of steelconcrete composite beams MEng Tran Thi Ngoc Hoa A/Prof Dr Dang Vu Hiep MEng Pham Thanh The ● Experimental study on deflection and cracks of reinforced by concrete beams GFRP bars under bending 14 MEng Nguyen Cong Nghi Dr Le Anh Tuan MEng Ta Duc Tuan MEng Dinh Quang Trung  Research on the effect of mesh size in finite element analysis on convergence through cross-reference to the experimental results of explosions in the air 22 Dr Phan Huy Thien Dr Nguyen Can Ngon ● Using the Newmark method to solve simple span bridge model under the moving loads 31 BUILDING METERIALS - ENVIRONMENT Dr Hoang Minh Duc Dr Le Phuong Ly MEng Doan Thi Thu Luong Eng Phan Cong Hau  Efficiency of using concrete brick in the works 38 Dr Hoang Minh Duc Dr Le Phuong Ly MEng Doan Thi Thu Luong Dr Le Van Quang  Research on production and properties of non-fired geopolymer bricks using red mud 44 GEOTECHNICAL - SURVEYING Eng Nguyen Cong Kien  Assessment of permeability deformation in dike foundation of the red river dynamic zone in Hanoi  Research to assess the current situation and causes of landslides around Van Hoi Lake, Hoai An District, Binh Dinh Province Head of management board Dr Nguyen Nam Thang Editorial Office Vien KHCN Xay dung 81 Tran Cung-Nghia TanCau Giay-Ha Noi Phones: 024.37556 098; 024.37544196 Fax: 84.24.38361197 Email: tapchi@ibst.vn website: http:// www.ibst.vn Publication permit: Nr.442/GP-BTTTT Dated Sep 27th, 2016 Ba Dang Thi Nhu Tuyet Dr Duong Thi Toan Meng Dinh Thi Quynh 49 59 REGULATIONS - STANDARD Dr Cao Duy Khoi A/Prof Dr Cao Duy Tien Dr Pham Ngoc Hieu A/Prof Dr Vu Quoc Anh MEng Pham Ngoc Hung   Criteria for classification of buildings and structures for the structures design Analysis of cold-formed steel member capacities under compression and bending using DSM method based on AS/NZS4600:2018 68 73 Printed in Khanh Dung tradinh advertisement and printing company limited Printing completed and deposited on Dec, 2020 ● Criteria for classification of buildings and structures for the structures design ● Research on the effect of mesh size in finite element analysis on convergence through cross-reference to the experimental results of explosions in the air ● Using the Newmark method to solve simple span bridge model under the moving loads ● Distributed plasticity analysis of steel-concrete composite beams ● Experimental study on deflection and cracks of reinforced by concrete beams GFRP bars under bending ● Analysis of cold-formed steel member capacities under compression and bending using the DSM method based on AS/NZS4600:2018 In Công ty TNHH in ấn & quảng cáo thương mại Khánh Dung In xong nộp lưu chiểu tháng 12/2020 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN TÍNH TỐN CẤU KIỆN THÉP TẠO HÌNH NGUỘI CHỊU NÉN VÀ UỐN BẰNG PHƯƠNG PHÁP DSM THEO TIÊU CHUẨN AS/NZS 4600: 2018 TS PHẠM NGỌC HIẾU, PGS TS VŨ QUỐC ANH Đại học Kiến trúc Hà Nội ThS PHẠM NGỌC HƯNG Công ty Cổ phần CID Việt Nam Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp Direct Strength Method (DSM) thiết kế cấu kiện thép tạo hình nguội chịu nén uốn theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018 Phần mềm THIN-WALL-2 giới thiệu để xác định ứng suất ổn định tiết diện mà sử dụng tính tốn phương pháp DSM Các ví dụ tính tốn sau đưa để xác định khả chịu nén uốn cấu kiện thép tạo hình nguội tiết diện chữ C dựa sở tính tốn trình bày Từ khóa: thép tạo hình nguội; nén uốn; phương pháp cường độ trực tiếp; tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018 Abstract: This paper presents the Direct Strength Method (DSM) in designing cold-formed steel members subjected to compression and bending according to AS/NZS 4600: 2018 Standard THIN-WALL-2 software is introduced to determine sectional buckling stresses using in DSM method design Examples are subsequently given to calculate compressive and flexural capacities of cold-formed Channel members on the basis of the presented design method Keywords: cold-formed steel; compression and bending; the Direct Strength Method; AS/NZS 4600:2018 standard Giới thiệu Kết cấu thép tạo hình nguội có xu hướng sử dụng ngày phổ biến giới ưu điểm chi phí vật liệu, cơng nghiệp hóa sản xuất thuận tiện vận chuyển lắp dựng [1] Loại kết cấu ứng dụng phổ biến cho nhà thấp tầng văn phòng, bệnh viện trường học Mỹ hay Australia [1], bước đầu quan tâm sử dụng Việt Nam Kết cấu thép tạo hình nguội quy định tiêu chuẩn thiết kế Mỹ AISI Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 S100-16 [2], Châu Âu [3] Australia AS/NZS 4600:2018 [4] Về lý thuyết tính tốn, phương pháp bề rộng hiệu dụng (EWM) ([5], [6]) đề xuất dựa tảng lý thuyết ổn định phẳng Ảnh hưởng ổn định cục tới khả chịu lực cấu kiện kể đến tính tốn, song nhược điểm phương pháp khối lượng tính tốn lớn khơng tính tiết diện phức tạp nhiều sườn trung gian Các nhược điểm khắc phục cách sử dụng phương pháp DSM Phương pháp đề xuất giáo sư Grogery Hancock (Australia) hoàn thiện giáo sư Ben Schafer (Mỹ), đưa vào tiêu chuẩn thiết kế Mỹ [2] Australia [4] Phương pháp DSM có số ưu điểm so với phương pháp bề rộng hiệu dụng (EWM) sau (xem [7]): 1) Quy trình thiết kế đơn giản xác định khả chịu lực cấu kiện, đặc biệt cho tiết diện phức tạp với nhiều sườn trung gian; 2) Phương pháp tận dụng khả phân tích ổn định tuyến tính từ cơng cụ số hóa mà xem xét tương tác cân phần tử tiết diện Tuy nhiên, giới hạn phương pháp DSM báo cáo Schafer Pekoz [7] tiết diện mảnh mà có ứng suất ổn định tiến tới không, dẫn đến khả chịu lực cấu kiện tiến tới khơng Bài báo trình bày cách tính tốn cấu kiện thép tạo hình nguội phương pháp cường độ trực tiếp (DSM) theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018 [4], với hỗ trợ phần mềm phân tích ổn định đàn hồi THIN-WALL-2 [8], sau dùng vào ví dụ cụ thể cho cấu kiện thép tạo hình nguội chữ C chịu nén chịu uốn Phương pháp cường độ trực tiếp (DSM) Phương pháp cường độ trực tiếp phát triển Schafer and Pekoz ([1], [7], [9]) bắt nguồn 73 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN từ phương pháp thiết kế xác định cường độ ổn định méo (distortional buckling) tiết diện thành mỏng đề xuất Hancock et al[10] Phương pháp DSM dùng xác định khả chịu lực tiết diện cấu kiện thép tạo hình nguội sử dụng phân 𝑓𝑦 𝑓𝑐𝑟𝑜 Độ mảnh ổn định tổng thể (1) 𝑓𝑦 𝑓𝑐𝑟𝑙 Độ mảnh ổn định cục (2) 𝑓𝑦 𝑓𝑐𝑟𝑑 Độ mảnh ổn định méo (3) 𝜆𝑜 = √ 𝜆𝑙 = √ 𝜆𝑑 = √ đó: fy - ứng suất chảy, fcro, fcrl fcrd tương ứng ứng suất ổn định tổng thể, cục méo Các giá trị độ mảnh danh nghĩa sử dụng trực tiếp để tính cường độ ổn định tổng thể, cục méo theo mục 7.2.1 7.2.2 tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018[4] trình bày cho cấu kiện tiết diện nguyên không giảm yếu chịu nén chịu uốn 2.1 Cấu kiện chịu nén tiết diện nguyên không giảm yếu Khả chịu lực danh nghĩa cấu kiện chịu nén giá trị nhỏ cường độ ổn định tổng thể (Nce), ổn định cục (Ncl), ổn định méo (Ncd) - Cường độ ổn định tổng thể: 𝜆2 𝑐 (4) ) 𝑁𝑦 (5) Với λc ≤ 1,5: 𝑁𝑐𝑒 = (0,658 )𝑁𝑦 Với λc> 1,5: 𝑁𝑐𝑒 = ( 0,877 𝜆2 𝑐 đó: λc - độ mảnh khơng đơn vị, 𝜆𝑐 = √𝑁𝑦 ⁄𝑁𝑜𝑐 ; Ny - cường độ chảy dẻo cấu kiện chịu nén, Ny=Agfy; Noc - lực ổn định đàn hồi nhỏ chịu nén dạng ổn định uốn, xoắn, uốnxoắn đồng thời, Noc =Agfoc; foc xác định theo Phụ lục D, tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018[4] - Cường độ ổn định cục Với λl ≤ 0,776: 𝑁𝑐𝑙 = 𝑁𝑐𝑒 Với λl > 0,776: 𝑁𝑐𝑙 = [1 − 0,15 ( 74 tích ổn định đàn hồi ứng suất chảy (fy) Độ mảnh danh nghĩa đưa cho dạng ổn định cụ thể phụ thuộc vào ứng suất ổn định đàn hồi ứng suất chảy, công thức đây: (6) 𝑁𝑜𝑙 0,4 𝑁𝑜𝑙 0,4 𝑁𝑐𝑒 𝑁𝑐𝑒 ) ]( ) 𝑁𝑐𝑒 (7) đó: λl - độ mảnh khơng đơn vị, 𝜆𝑙 = √𝑁𝑐𝑒 ⁄𝑁𝑜𝑙 ; Nol - lực ổn định cục đàn hồi, Nol=Agfol; fol - ứng suất ổn định cục đàn hồi chịu nén, xác định phân tích ổn định đàn hồi - Cường độ ổn định méo: Với λd ≤ 0,561: 𝑁𝑐𝑑 = 𝑁𝑦 Với λd > 0,561:𝑁𝑐𝑑 = [1 − 0,25 ( (8) 𝑁𝑜𝑑 𝑁𝑦 0,6 ) ]( 𝑁𝑜𝑑 𝑁𝑦 0,6 ) 𝑁𝑦 (9) đó: λd - độ mảnh khơng đơn vị, 𝜆𝑑 = √𝑁𝑦 ⁄𝑁𝑜𝑑 ; Nod - lực ổn định méo đàn hồi, Nod = Ag fod; fod - ứng suất ổn định méo đàn hồi, xác định phân tích ổn định đàn hồi 2.2 Cấu kiện chịu uốn tiết diện nguyên không giảm yếu Khả chịu mô men danh nghĩa mô men danh nghĩa nhỏ cường độ ổn định uốn-xoắn (Mbe), ổn định cục (Mbl), ổn định méo (Mbd) - Mô men ổn định uốn-xoắn: Với Mo < 0,56My: 𝑀𝑏𝑒 = 𝑀𝑜 (10) 10𝑀𝑦 10 Với 2,78My ≥ Mo≥0,56My: 𝑀𝑏𝑒 = [1 − ] 𝑀𝑦 (11) Với Mo< 2,78My: 𝑀𝑏𝑒 = 𝑀𝑦 36𝑀𝑜 (12) đó: My Mo tương ứng mơ men chảy mô men ổn định uốn-xoắn - Mô men ổn định cục bộ: Với λl ≤ 0,776: 𝑀𝑏𝑙 = 𝑀𝑏𝑒 (13) Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Với λl > 0,776: 𝑀𝑏𝑙 = [1 − 0,15 ( 𝑀𝑜𝑙 0,4 𝑀𝑜𝑙 0,4 𝑀𝑏𝑒 𝑀𝑏𝑒 ) ]( ) đó: 𝑀𝑏𝑒 (14) Zf - độ cứng chống uốn tiết diện nguyên λl - độ mảnh không đơn vị, 𝜆𝑙 = √𝑀𝑏𝑒 ⁄𝑀𝑜𝑙 ; - Mô men ổn định méo: Mol - mô men ổn định cục đàn, Mol=Zffol ; Với λl ≤ 0,673: 𝑀𝑏𝑑 = 𝑀𝑦 (15) fol - ứng suất ổn định cục đàn hồi chịu uốn, xác định phân tích ổn định đàn hồi; Với λl > 0,673: 𝑀𝑏𝑑 = [1 − 0,22 ( 𝑀𝑜𝑑 𝑀𝑦 0,5 ) ]( λd - độ mảnh không đơn vị, 𝜆𝑑 = √𝑀𝑦 ⁄𝑀𝑜𝑑 ; Mod - mô men ổn định méo đàn hồi Phần mềm THIN-WALL-2 THIN-WALL-2 [8] phần mềm phân tích ổn định kết cấu kim loại tạo hình nguội thép nhơm, phát triển nhóm tác giả (TS Van Vinh Nguyen, TS Cao Hung Pham & GS Gregory Hancock) trường Đại học Sydney Phiên phần mềm THIN-WALL phát triển từ năm 1993 Giáo sư Gregory Hancock viết lập trình Fortran, phân tích ổn định tiết diện tạo hình nguội chịu uốn chịu nén THIN-WALL-2 sau phát triển phân tích ổn định cho tiết diện tạo hình nguội khơng chịu uốn, chịu nén mà chịu cắt, lực cục dạng chịu lực kết hợp Chi tiết phần mềm trình bày cơng bố thức tác giả ([8], [11], [12]) Giao diện phần mềm thể hình Chương trình viết dựa tảng phương pháp dải hữu hạn, phương pháp phát triển giáo sư Y.K Cheung [13] từ năm 1976 Phương pháp thể tính hiệu phân tích kết cấu cách chia nhỏ Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 𝑀𝑜𝑑 𝑀𝑦 0,5 ) 𝑀𝑦 (16) phần tử kết cấu thành dải hữu hạn hai chiều ba chiều (hình 2), giảm số lượng phân tử phân tích so với phương pháp phân tử hữu hạn [13] dẫn đến đơn giản phân tích phần tử kết cấu Phần mềm THIN-WALL-2 [8] đưa kết phân tích ổn định tiết diện dạng đường cong “Signature Curve” dịch “Đường cong chữ ký” mà thể mối quan hệ ứng suất ổn định chiều dài nửa bước sóng dạng ổn định Mỗi tiết diện riêng biệt có “Đường Cong Chữ Ký” riêng biệt đặc trưng cho tiết diện Hình biểu diễn đường cong ứng suất ổn định cho tiết diện chịu nén, đặc trưng hai giá trị cực tiểu Giá trị cực tiểu ứng với chiều dài nửa bước sóng ngắn ứng suất ổn định cục (local buckling stress), giá trị cực tiểu thứ hai ứng với nửa bước sóng dài ứng suất ổn định méo (distortional buckling stress) Các giá trị ứng suất với chiều dài nửa bước sóng lớn đường cong Eurler Giá trị ứng suất ổn định cục ổn định méo từ phần mềm THIN-WALL-2[8] dùng để xác định khả chịu lực cấu kiện tạo hình nguội phương pháp cường độ trực tiếp (DSM) trình bày phần trước 75 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Hình Giao diện phần mềm THIN-WALL-2 Hình Phân chia dải hữu hạn [13] Hình Đường cong ứng suất ổn định tiết diện chịu nén Ví dụ tính tốn 4.1 Cấu kiện chịu nén Xác định khả chịu lực cột thép tạo hình nguội chữ C chịu nén tâm hai đầu liên kết khớp với chiều dài 2,5m 4,0m Tiết diện 76 Lipped Channel LL20330 (hình 4) lấy từ Catalogue thép tạo hình nguội BlueScope Lysaght [14] Grade 300 (fy = 300 MPa) với thơng số hình học: D=203 (mm); B=76 (mm); L=24 (mm); t=3,0 (mm); Diện tích A= 1140 (mm2); Mơ men qn tính: Ix=7,115e+6 (mm4); Iy=0,875e+6 (mm4); Độ Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN cứng chống uốn: Zx=70,1e+3 (mm3); Zy=16,54e+3 (mm3); Bán kính quán tính: rx=79 (mm); ry=27,7 (mm); Đặc trưng chịu xoắn: J=3420 (mm4); Iw=7439 (mm6); Tọa độ tâm cắt: x0= 55,7 (mm); y0=0 Hình Kích thước hình học tiết diện Lipped Channel [14] a Phân tích ổn định tuyến tính Mất ổn định tổng thể: xác định theo phụ lục D, tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018 [4] Ứng suất ổn định tổng thể giá trị nhỏ đây: Ứng suất ổn định uốn (foy): f oy  l  2E ey / ry  (17) Ứng suất ổn định uốn xoắn (foxz): f oxz   ( f ox  f oz )  ( f ox  f oz )2  4 f ox f oz    2 đó: Ag, J, Iw, rx, ry - thơng số hình học; ley - chiều dài tính tốn theo trục y; lex, ley, lez - chiều dài tính tốn, lex = ley = lez = r - bán kính quán tính tiết diện nguyên; l; fox, foz - ứng suất ổn định tuyến tính uốn theo trục x ổn định xoắn theo trục z; f ox  f oz  (18) rol - bán kính quán tính trục tâm cắt;  2E  lex / rx  l - chiều dài hình học cấu kiện; (19) GJ   EIW  1   Ag rol2  GJlez2  (20) E - mô đun đàn hồi thép, E = 200000 (MPa); rol  rx2  ry2  x02  y02 x0, y0 - tọa độ tâm cắt tiết diện; Hệ số β quy định theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018[4] 𝛽 =1−( G - mô đun đàn hồi chịu cắt thép, G = 80000 (MPa); 𝑥0 𝑟𝑜𝑙 ) Bảng Ứng suất ổn định tổng thể cấu kiện chịu nén Chiều dài (m) 2,5 4,0 Chiều dài tính toán (m) lex ley lez 2,5 4,0 2,5 4,0 2,5 4,0 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 Các thành phần ứng suất (MPa) foy fox foz foxz 242 94,6 1969 769 221 100 213 95,7 Ứng suất ổn định tổng thể foc (MPa) 213 94,6 77 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Nhận xét: Mất ổn định uốn xoắn xảy với cấu kiện 2,5m, ổn định uốn xảy với cấu kiện 4,0m Mất ổn định tiết diện: sử dụng phần mềm THINWALL-2[8] Tiết diện Lipped Channel LL20330 khai báo phân tích phần mềm THIN-WALL-2, cho giá trị ứng suất ổn định sau: Giá trị ứng suất ổn định cục (local buckling stress) fol = 235,14 (MPa); Giá trị ứng suất ổn định méo (distortional buckling stress) fod = 345,34 (MPa) a) Mất ổn định cục b) Mất ổn định méo Hình “Signature Curve” cho tiết diện Lipped Channel LL20330 chịu nén b Xác định khả chịu lực cấu kiện chịu nén phương pháp DSM Bảng Khả chịu lực cấu kiện chịu nén Chiều dài (m) 2,5 4,0 Mất ổn định tổng thể Nce(kN) 𝜆𝑐 1,18 189 1,78 94,5 Mất ổn định cục Ncl(kN) 𝜆𝑙 0,84 180 0,59 94,5 Nhận xét: Mất ổn định tổng thể xảy với cấu kiện dài (4,0m) giá trị lực 94,5 kN Với cấu kiện ngắn (2,5m), khả chịu lực cấu kiện giảm từ 189 kN xuống 180 kN ảnh hưởng ổn định cục 4.2 Cấu kiện chịu uốn Xác định khả chịu uốn túy tiết diện chữ C theo trục x-x có hai đầu liên kết khớp với chiều dài 3,0m 5,0m Tiết diện Lipped Channel LL20312 (hình 4) lấy từ Catalogue thép tạo hình nguội BlueScope Lysaght [14] Grade 300 (fy = 300 MPa) với thông số hình học: D=203 (mm); B=76 (mm); L=24 (mm); t=1,2 (mm); Diện tích A= 465 (mm2); Mơ men qn tính: Ix=2,97e+6 (mm4); Iy=0,379e+6 (mm4); Độ cứng chống uốn: Zx=29,3e+3 (mm3); Zy=7,09e+3 (mm3); Bán kính 78 Mất ổn định méo Ncd (kN) 𝜆𝑑 0,93 270 0,93 270 Khả chịu lực (kN) 180 94,5 quán tính: rx=79 (mm); ry=27,7 (mm); Đặc trưng chịu xoắn: J=223,6 (mm4); Iw=3280 (mm6); Tọa độ tâm cắt: x0= 57,9 (mm); y0=0 a Phân tích ổn định tuyến tính Mơ men ổn định tổng thể xác định theo phụ lục D, tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018 [4], sau: M o  Cb Ag rol f oy f oz (21) đó: Cb - hệ số phụ thuộc vào biểu đồ phân bố mô men, Cb =1,0 (mô men phân bố đều), chi tiết xem thêm phụ lục D.2 AS/NZS 4600:2018[4]; Ag - diện tích tiết diện nguyên; rol - bán kính quán tính với tâm cắt, xem mục 4.1; foy, foz - ứng suất ổn định tuyến tính uốn theo trục x ổn định xoắn theo trục z, xem công thức (17) (20) tương ứng Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Bảng Mô men ổn định tổng thể cấu kiện chịu uốn Chiều dài (m) 3,0 5,0 Chiều dài tính toán (m) lex ley lez 3,0 3,0 3,0 5,0 5,0 5,0 Các thành phần ứng suất (MPa) foy foz 178 149 64 56 Mô men ổn định tổng thể (kNm) 7,82 2,87 Mất ổn định tiết diện: sử dụng phần mềm THINWALL-2[8] Giá trị ứng suất ổn định cục (local buckling stress) fol = 188,76 (MPa); Tiết diện Lipped Channel LL20312 khai báo phân tích phần mềm THIN-WALL-2, cho giá trị ứng suất ổn định sau: Giá trị ứng suất ổn định méo (distortional buckling stress) fod = 264,29 (MPa) a) Mất ổn định cục b) Mất ổn định méo Hình “Signature Curve” cho tiết diện Lipped Channel LL20312 chịu uốn b Xác định khả chịu lực cấu kiện chịu uốn phương pháp DSM Bảng Khả chịu lực cấu kiện chịu uốn Chiều dài (m) 3,0 5,0 Mất ổn định tổng thể Mo (kNm) Mbe (kNm) 7,82 2,87 6,63 2,87 Mất ổn định cục Mbl (kNm) 𝜆𝑙 1,097 0,722 Nhận xét: Mô men ổn định tổng thể xảy với cấu kiện dài (5,0m) 2,87 kNm Với cấu kiện ngắn (3,0m), khả chịu mô men giảm từ 6,63 kNm xuống 5,29 kNm ảnh hưởng ổn định cục Kết luận Bài báo giới thiệu phương pháp Direct Strength Method (DSM) thiết kế cấu kiện thép tạo hình nguội chịu nén uốn theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018[4], với hỗ trợ phần mềm THIN-WALL-2 [8] phân tích ổn định tiết diện Các ví dụ tính tốn Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 5,29 2,87 Mất ổn định méo Mbd (kNm) 𝜆𝑑 1,066 1,066 6,54 6,54 Khả chịu lực (kNm) 5,29 2,87 đưa xác định khả chịu nén uốn cấu kiện thép tạo hình nguội tiết diện chữ C (Lipped Channel) với chiều dài khác để thấy ảnh hưởng ổn định cục đến khả chịu lực cấu kiện Mất ổn định tổng thể thường xảy với cấu kiện dài (hay cấu kiện có độ mảnh cao), ổn định cục xu hướng xảy với cấu kiện ngắn (hay độ mảnh thấp) dẫn đến giảm khả chịu lực cấu kiện thép thành mỏng Điều thấy ví dụ, khả chịu lực giảm từ 189 kN xuống 180 kN cho cấu kiện chịu nén từ 6,63 kNm xuống 5,29 kNm cho cấu kiện chịu uốn ảnh hưởng ổn định cục 79 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN TÀI LIỆU THAM KHẢO of Thin-Walled Sections under Generalised Loading Procedding of 8th International Conference on Schafer, B.W (2008) Review: The Direct Strength Advances in Steel Structures Method of cold-formed steel member design Journal of Constructional Steel Research, 64(7-8): 766-778 Schafer, B.W (2002) Local, Distortinal, and Euler Buckling American Iron and Steel Institute (2016) North of Thin-Walled Columns Journal of Structural Engineering, 128(3): 289-299 American Specification for the Design of Cold-formed 10 Hancock, G.J., Kwon, Y.B and Bernard, E.S (1994) Steel Structural Members The US Strength design curves for thin-walled sections European Committee for Standardization (2004) Eurocode 3: Design of Steel Structure, Part 1-3: General rules Supplementary for undergoing distortional buckling Journal of Constructional Steel Research, 31(2-3): 169-186 Cold-formed 11 Vinh, N.V., Hancock, G.J and Hung, P.C (2017) Members and Sheeting The UK New development in the Direct Strength Method AS/NZS 4600-2018 (2018) Australian/ New Zealand (DSM) for designof cold-formed steel sections under Standard Cold-formed Steel Structures Australia localised Winter, G (1940) Strength Distribution in and Equivalent Width of Flanges of Wide, Thin-Walled Winter, G (1947) Strength of Thin Steel Compression Flanges Transactions, 112: 527-554 Schafer, B.W and Pekoz, T (1998) Direct Strength Prediction of Cold-formed Members using Numerical Elastic Buckling Solutions The Proceeding in EuroSteel Copenhagen 12 Vinh, N.V., Hancock, G.J and Hung, P.C (2017) Application of the THIN-WALL-2 V2.0 program for Steel Beams NACA : in Technical Note 784 loading Fourteenth analysis of thin-walled sections under localised loading Proceeding in 4th Congres International de Geotechnique-Ouvrages-Structures Vietnam 13 Cheung, Y.K (1976) Finite Strip Method in Structural Analysis Pergamon International Library of Science, Technology, Engineering and Social Studies International Specialty Conference on Cold-formed Steel Structures Vinh, N.V., Hancock, G.J and Hung, P.C (2015) Development of the Thin-Wall-2 for Buckling Analysis 80 14 BlueScope Lysaght (2010) Cold-formed Sections Ngày nhận bài: 05/8/2020 Ngày nhận sửa lần cuối: 08/12/2020 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Determination of cold-formed steel member capacities under compression and bending using dsm method according to the as/nzs 4600:2018 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2020 ... dụng tính tốn phương pháp DSM Các ví dụ tính tốn sau đưa để xác định khả chịu nén uốn cấu kiện thép tạo hình nguội tiết diện chữ C dựa sở tính tốn trình bày Từ khóa: thép tạo hình nguội; nén uốn; ... tiến tới không, dẫn đến khả chịu lực cấu kiện tiến tới khơng Bài báo trình bày cách tính tốn cấu kiện thép tạo hình nguội phương pháp cường độ trực tiếp (DSM) theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2018 [4],... định đàn hồi THIN-WALL-2 [8], sau dùng vào ví dụ cụ thể cho cấu kiện thép tạo hình nguội chữ C chịu nén chịu uốn Phương pháp cường độ trực tiếp (DSM) Phương pháp cường độ trực tiếp phát triển Schafer