Tính toán kết cấu khung thép thành mỏng tạo hình nguội nhà một tầng theo tiêu chuẩn aisi

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒN VĂN DŨNG TÍNH TỐN KẾT CẤU KHUNG THÉP THÀNH MỎNG TẠO HÌNH NGUỘI NHÀ MỘT TẦNG THEO TIÊU CHUẨN AISI LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒN VĂN DŨNG TÍNH TỐN KẾT CẤU KHUNG THÉP THÀNH MỎNG TẠO HÌNH NGUỘI NHÀ MỘT TẦNG THEO TIÊU CHUẨN AISI Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp Mã số: NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS NGUYỄN TIẾN CHƯƠNG HÀ NỘI, NĂM 2020 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu độc lập thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luậnvăn Đoàn VănDũng LỜI CÁM ƠN Trước hết, tác giả xin bày tỏ tình cảm biết ơn chân thành tới Ban giám hiệu Trường đại học Thủy Lợi quan tâm, tạo điều kiện để tác giả hồn thành chương trình đào tạo, đồng thời xin chân thành cảm ơn tất thầy Khoa Cơng trình – Trường đại học Thủy Lợi giúp đỡ, dẫn hữu ích trình học tập, thời gian tiến hành luậnvăn Tác giả xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Bộ môn Xây dựng Dân dụng Công nghiệp – Trường đại học Thủy Lợi có ý kiến quý báu cho thảo luận văn Đặc biệt, tác giả xin cảm ơnGS.TS NGUYỄN TIẾN CHƯƠNGđã tận tình giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn đưa nhiều ý kiến quý báu, tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu động viên suốt q trình hồn thành luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn bạn đồng nghiệp, gia đình giúp đỡ, động viên trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Mặc dù có nhiều cố gắng để hồn thiện Luận văn tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp q báu Q thầy đồngnghiệp Tác giả luậnvăn Đoàn VănDũng MỤC LỤC LỜICAM ĐOAN i LỜICÁMƠN .ii DANH MỤCHÌNHẢNH vi DANH MỤCBẢNGBIỂU viii DANH MỤC CÁCKÝHIỆU ix MỞĐẦU 1 Về tính cấp thiết củađềtài Mục đíchnghiêncứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn củađềtài Đối tượng phạm vinghiêncứu Cách tiếp cận phương phápnguyêncứu Kết dự kiếnđạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP THÀNH MỎNG TẠO HÌNHNGUỘI 1.1 Giới thiệu kết cấu thép thành mỏng tạohìnhnguội 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phạm vi áp dụng kết cấu thépthành mỏng .4 1.1.3 Biện phápthicông .10 1.2 Ưu điểm, nhược điểm kết cấu thépthànhmỏng 11 1.2.1 Ưuđiểm 11 1.2.2 Nhượcđiểm 11 1.3 Vật liệu dùng kết cấu thép thành mỏng tạohìnhnguội 12 1.3.1 Đặc tính théphìnhnguội 12 1.3.2 Vấn đềphònggỉ 13 1.4 Công nghệ chế tạo thépthànhmỏng .15 1.4.1 Máydậpmép .15 1.4.2 Máyépkhuôn 16 1.4.3 Máy cántrụclăn 17 1.5 Ảnh hưởng cường độ thép tạohình nguội 18 1.5.1 Sự tăng cứng khidậpnguội 18 1.5.2 Xác định cường độ tính tốn thép sau khidậpnguội 19 1.6 Phương phápthiết kế 20 Kết luậnchương1 22 CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP THÀNH MỎNG TẠO HÌNHNGUỘI THEO TIÊUCHUẨNAISI 23 2.1 Các đặc trưng cấu kiệnthànhmỏng 23 2.1.1 Phần tử nén không tăngcứng(u.c.e) 23 2.1.2 Phần tử nén cứng tăng cứng mộtphần(s.c.e) .23 2.1.3 Phần tử tăng cứng nhiều lần (Multiplestiffenedelement) 24 2.1.4 Bề rộng phẳng (Flat width-w) 24 2.1.5 Tỷ lệ bề rộng phẳng chiều dày (FlatWidth-ThicknessRatio) 24 2.1.6 Chiều rộng hiệu (Effective Design Width–b) 24 2.1.7 Chiềudày(t) 25 2.1.8 Đặc trưng hình học củatiếtdiện 25 2.1.9 Chiều rộng hiệu phần tửchịunén 25 2.2 Thiết kế cấu kiệnchịuuốn 35 2.2.1 Cường độchịuuốn .36 2.2.2 Cường độ chịu oằn bên tượng uốn– xoắn 37 2.2.3 Tính tốn dầmchịucắt .43 2.2.4 Tính tốn dầm chịu cắt uốnđồngthời 46 2.2.5 Tính tốn bụng dầm bịépdập 47 2.2.6 Tính tốn bụng dầm chịu ép dập kếthợpuốn .48 2.3 Thiết kế cấu kiệnchịunén .49 2.3.1 Sự oằn douốn dọc .49 2.3.2 Sự oằn xoắn vàuốnxoắn 51 2.4 Thiết kế cấu kiện chịu uốn chịu lựcdọctrục 53 2.4.1 Cấu kiện chịu kéođúngtâm .53 2.4.2 Cấu kiện chịu kéo kếthợp uốn 55 2.4.3 Cấu kiện chịu nénđúngtâm .56 2.4.4 Cấu kiện chịu nén kếthợp uốn 57 2.5 Liên kết kết cấu thépthànhmỏng 59 2.5.1 Liênkếthàn .59 2.5.2 Liên kết bulông 60 2.5.3 Liênkếtvít 63 Kết luậnchương2 65 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN KHUNGMỘT TẦNG 66 3.1 Thông số công trình số liệutínhtốn 66 3.1.1 Thơng số củacơngtrình .66 3.1.2 Số liệutínhtốn 67 3.2 Sơ đồ tính tải trọngtácdụng .68 3.2.1 Sơ đồtính 68 3.2.2 Tải trọngtínhtốn 69 3.3 Nội lực tổ hợpnộilực 71 3.3.1 Nội lực .71 3.3.2 Tổ hợpnộilực 71 3.4 Thiết kế cấu kiệntrongkhung 71 3.4.1 Thiết kếcột .71 3.4.2 Thiết kếxàmái 80 3.5 Thiết kếliênkết 88 3.5.1 Vật liệusử dụng 88 3.5.2 Thiết kế liên kếtchâncột 89 3.5.3 Thiết kế liên kết cột–xà 92 3.5.4 Thiết kế liên kết xà–xà .95 3.6 Kết luậnchương3 98 KẾT LUẬN VÀKIẾNNGHỊ .98 Kếtluận Error! Bookmark notdefined Kiếnnghị Error! Bookmark notdefined TÀI LIỆU THAMKHẢO 100 PHỤLỤC1 .102 PHỤLỤC2 .104 PHỤLỤC3 .112 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Máygập mép .16 Hình 1.2 Máyép khuôn 17 Hình 1.3 Dây chuyền máy éptrụclăn 18 Hình 2.1 Sự oằn bên uốn–xoắn 38 Hình 2.2 Ứng suất oằn bên lớn dầm tiết diệnchữI .41 Hình 2.3 Sự vênh bụng tác dụng lực cắttớihạn 45 Hình 2.4 So sánh Pcrvới Px, Pyvà Pzđối với tiết diệnhìnhmũ .53 Hình 2.5 Các trường hợp phá hoại liên kếtbulông 61 Hình 3.1 Mặt bằngtầng1 66 Hình 3.2 Mặt đứngtrục1-6 66 Hình 3.3 Mặt đứngtrụcA-B .67 Hình 3.4 Mặtcắt 1-1 67 Hình 3.5 Sơ đồtínhtốn .68 Hình 3.6 Tiếtdiện cột 71 Hình 3.7 Tiếtdiện cột 81 Hình 3.8 Liên kếtchâncột 89 Hình 3.9 Liên kết cột-xà 92 Hình 3.10 Liên kết xà-xà 95 Hình PL Sơ đồcấukiện 104 Hình PL Sơ đồphần tử 104 Hình PL Tĩnh tảitácdụng .104 Hình PL Hoạt tảitácdụng .105 Hình PL Tải gió +GCpitác dụng 105 Hình PL Tải gió -GCpitác dụng .105 Hình PL Lực dọc tổ hợp Comb1tácdụng 106 Hình PL Lực dọc tổ hợp Comb2tácdụng 106 Hình PL Lực dọc tổ hợp Comb3tácdụng 106 Hình PL 10 Lực dọc tổ hợp Comb4tácdụng 107 Hình PL 11 Lực dọc tổ hợp Comb5tácdụng 107 Hình PL 12 Lực dọc tổ hợp Comb6tácdụng 107 Hình PL 13 Mô men tổ hợp Comb1tácdụng .108 Hình PL 14 Mơ men tổ hợp Comb2tácdụng .108 Hình PL 15 Mơ men tổ hợp Comb3tácdụng .108 Hình PL 16 Mô men tổ hợp Comb4tácdụng .109 Hình PL 17 Mơ men tổ hợp Comb5tácdụng .109 Hình PL 18 Mô men tổ hợp Comb6tácdụng .109 Hình PL 19 Lực cắt tổ hợp Comb1tácdụng .110 Hình PL 20 Lực cắt tổ hợp Comb2tácdụng .110 Hình PL 21 Lực cắt tổ hợp Comb3tácdụng .110 Hình PL 22 Lực cắt tổ hợp Comb4tácdụng .111 Hình PL 23 Lực cắt tổ hợp Comb5tácdụng .111 Hình PL 24 Lực cắt tổ hợp Comb6tácdụng .111 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng PL Nội lực tạichâncột 112 Bảng PL Nội lụctrêncột .112 Bảng PL Nội lực trênxàmái 113