Về việc áp dụng đường cong mất ổn định của cấu kiện thép chịu nén đúng tâm theo EN 1993-1-1 cho các mác thép khác tại Việt Nam

Bài viết Về việc áp dụng đường cong mất ổn định của cấu kiện thép chịu nén đúng tâm theo EN 1993-1-1 cho các mác thép khác tại Việt Nam trình bày cơ sở lý thuyết và thực nghiệm của bài toán mất ổn định cấu kiện thép tiết diện không đổi chịu nén đúng tâm theo EN 1993-1-1, nghiên cứu các tiêu chuẩn tương đương Eurocodes của một số nước có chủng loại mác thép đa dạng, từ đó đề xuất hướng áp dụng đường cong mất ổn định của cấu kiện thép chịu nén đúng tâm cho các mác thép không được quy định trong EN 1993-1-1 nhưng được sử dụng ở Việt Nam.

QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN VỀ VIỆC ÁP DỤNG ĐƯỜNG CONG MẤT ỔN ĐỊNH CỦA CẤU KIỆN THÉP CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM THEO EN 1993-1-1 CHO CÁC MÁC THÉP KHÁC TẠI VIỆT NAM ON THE APPLICATION OF THE BUCKLING CURVE OF STEEL MEMBERS UNDER CENTERED COMPRESSION ACCORDING TO EN 1993-1-1 FOR OTHER STEEL GRADES IN VIETNAM TS CAO DUY KHÔI Viện KHCN Xây dựng Email: cdkhoi@gmail.com Tóm tắt: Bài báo trình bày sở lý thuyết equivalent standards of some countries with thực nghiệm toán ổn định cấu kiện thép different types of steel grades Thereby suggesting tiết diện không đổi chịu nén tâm theo EN the application of buckling curves of uniform 1993-1-1, nghiên cứu tiêu chuẩn tương đương members in compression for other steel grades Eurocodes số nước có chủng loại mác thép which are not mentioned in EN 1993-1-1 but đa dạng, từ đề xuất hướng áp dụng đường cong available in Vietnam ổn định cấu kiện thép chịu nén tâm cho mác thép không quy định EN 1993-1-1 sử dụng Việt Nam Từ khóa: kết cấu thép, EN 1993, đường cong ổn định, mác thép Keywords: steel structure, EN 1993, application of buckling curves, steel grades Đặt vấn đề Các đường cong ổn định (buckling curves) a0, a, b, c, d (bảng hình 1) để tính tốn cấu Abstract: This article presents the theoretical kiện thép tiết diện không đổi chịu nén tâm theo and experimental basis of buckling resistance of EN 1993-1-1 nguyên tắc áp dụng cho steel uniform members under axial compression mác thép châu Âu (từ S235 đến S460) according to EN 1993-1-1, studies the Eurocodes quy định EN 1993-1-1 Bảng Lựa chọn đường cong ổn định (trích phần từ bảng 6.2 [1]) Tiết diện ngang Giới hạn Tiết diện chữ I hàn Tiết diện cánh tf  40mm 70 40 mm  tf  100mm tf  100 mm tf  100 mm tf  40mm tf  40 mm Mất ổn định quanh trục y-y z-z y-y z-z Đường cong ổn định S235 S275 S355 S460 S420 a a0 b a0 b a c a y-y z-z y-y z-z b c d d a a c c y-y z-z y-y z-z b c c d b c c d Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2022 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN Hình Các đường cong ổn định cho cấu kiện tiết diện không đổi chịu nén tâm theo [1] Thị trường Việt Nam có nhiều mác thép khác Cơ sở lý thuyết thực nghiệm việc xây với nguồn gốc tính chất đa dạng Về nguồn dựng đường cong ổn định cho cấu kiện gốc, có ba loại phổ biến thép sản xuất hoàn toàn thép tiết diện không đổi chịu nén tâm nước, nhập từ nước ngồi, nhập phơi thép từ nước ngồi gia cơng chế biến 2.1 Bài toán ổn định Euler thành thép kết cấu Việt Nam Về tính chất, Mất ổn định cấu kiện tiết diện không đổi chịu gặp Việt Nam nhiều mác thép khác nén tâm tính tốn tính chất lý hóa, ví dụ SS400, SS540 theo JIS tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép Cơ sở lý G3105 Nhật; Q235 theo GB/T 700, Q345B theo thuyết ban đầu toán ổn định Euler GB/T 1591 Trung Quốc; mác 50[345] theo [5,6] ASTM A572, mác A36 theo ASTM A36 Mỹ, a Các giả thiết toán Euler CT38 theo TCVN 1765 Việt Nam Thống kê khoảng 5000 mẫu thép thí nghiệm năm gần - Vật liệu đồng nhất, đàn hồi đẳng hướng; LAS XD 01 Viện KHCN Xây dựng cho - Khơng có sai lệch hình học Tiết diện thấy gặp thép châu Âu quy định EN không đổi suốt chiều dài thanh; 1993-1-1 (chiếm chưa tới 0,5%)… Do đặc điểm đa - dạng nên biên soạn Tiêu chuẩn thiết kế b Cơng thức Euler tính tốn lực tới hạn kết cấu thép định hướng theo châu Âu cho Việt Liên kết hai đầu lý tưởng N Euler ,cr   Nam, cần nghiên cứu câu hỏi: với mác thép khác (không đề cập đến EN 1993-1-1) áp dụng đường cong ổn định nào? Để giải tốn này, khơng thể nghiên cứu mác thép cụ thể mà cần tìm hiểu sở lý thuyết thực nghiệm việc xây dựng đường cong ổn định trên, xem xét ảnh hưởng yếu tố giới hạn chảy fy thép, hình dạng tiết diện, nghiên cứu tiêu chuẩn tương đương EN 1993-1-1 phụ lục quốc gia số nước Singapore, Belarus việc áp dụng đường cong ổn định cho mác thép khác, từ có số đề xuất việc áp dụng đường cong ổn định cho mác thép Tạp chí KHCN Xây dựng - số 2/2022 EI L2o (1) đó: N Euler ,cr - lực tới hạn Euler; E - mô đun đàn hồi vật liệu, thể quan hệ tuyến tính ứng suất biến dạng dọc trục thanh; I - mô men quán tính tiết diện ngang; Lo - Chiều dài tính tốn thanh, Lo = µ*L, µ hệ số chiều dài tính tốn, phụ thuộc vào điều kiện liên kết hai đầu thanh, L chiều dài hình học Từ công thức (1), ứng suất tới hạn Euler tính sau: 71 QUY CHUẨN - TIÊU CHUẨN  Euler ,cr  Với N Euler ,cr A   L0 / i   EI L0 A   Ei 2 L   2E 2 - độ mảnh thanh; (2) i I/A - bán kính quán tính tiết diện c Giới hạn áp dụng công thức Euler Công thức Euler (và chứng minh thực nghiệm, theo [5,6]) quan hệ ứng suất - biến dạng quan hệ tuyến tính Theo đó, khơng bị ổn định điều kiện sau thỏa mãn:  Euler ,cr  fel (3) Với fel – giới hạn đàn hồi vật liệu Theo [11] vật liệu thép có thềm chảy vật lý, fel ≈ 0.8fy, với fy – giới hạn chảy vật liệu thép Cũng theo [11], suy từ công thức (3) giới hạn áp dụng cơng thức Euler là: - Đối với thép mềm (fel ≈ 200 N/mm ), λ ≥ 100 Tức với λ