Hiệu quả khi thiết kế khung thép nhà công nghiệp xét đến độ đàn hồi của liên kết

LVTS10 Hiệu quả khi thiết kế khung thép nhà công nghiệp xét đến độ đàn hồi của liên kết Đăng ngày 24062011 11:05:00 PM 451 Lượt xem 537 lượt tải Giá : 0 VND Hiệu quả khi thiết kế khung thép nhà công nghiệp xét đến độ đàn hồi của liên kết Hãng sản xuất : Unknown Đánh giá : 0 điểm 1 2 3 4 5

LỜI CAM ĐOAN

Tªn t«i : TrÇn Xu©n Hïng

Sinh ng y: 16 - 10 – 1984ày: 16 - 10 – 1984

N¬i sinh : Mai S¬n – S¬n La

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu vµkÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ cha tõng c«ng bè trong bÊt kú c«ngtr×nh nghiªn cøu nµo kh¸c

H néi, ng y 20 th¸ng 03 n¨m à néi, ngày 20 th¸ng 03 n¨m à néi, ngày 20 th¸ng 03 n¨m 2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Xu©n Hïng

LỜI CẢM ƠN

Luận văn n y ày: 16 - 10 – 1984 được ho n th nh tày: 16 - 10 – 1984 ày: 16 - 10 – 1984 ại Khoa sau đại học trường Đại học Kiếntróc H Này: 16 - 10 – 1984 ội dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy gi¸o TS Vò Quèc Anh.

T¸c giả xin b y tày: 16 - 10 – 1984 ỏ lßng biết ơn s©u sắc đến th y gi¸o hày: 16 - 10 – 1984 ướng dẫn TS VòQuèc Anh đ· tận t×nh hướng dẫn, động viªn t¸c giả trong qu¸ tr×nh thực hiệnluận văn T¸c giả ch©n th nh cày: 16 - 10 – 1984 ảm ơn sự gióp đỡ về vật chất v tinh thày: 16 - 10 – 1984 ần củaKhoa Sau đại học v bày: 16 - 10 – 1984 ộ m«n KÕt CÊu ThÐp, Trường đại học Kiến Tróc H Này: 16 - 10 – 1984 ội.T¸c cũng xin b y tày: 16 - 10 – 1984 ỏ lßng biết ơn đến gia đ×nh, đồng nghiệp v c¸c bày: 16 - 10 – 1984 ạn học đ·gióp đỡ, động viªn khÝch lệ để luận văn được ho n th nh ày: 16 - 10 – 1984 ày: 16 - 10 – 1984 đóng hạn

Luận văn được thực hiện trong điều kiện t i liày: 16 - 10 – 1984 ệu, phương tiện v kiày: 16 - 10 – 1984 ếnthức của t¸c giả cßn nhiều hạn chế, phải bổ sung cập nhật dần, v× vậy chắc chắncßn nhiều thiếu sãt T¸c giả rất mong nhận được nhiều ý kiến đãng gãp của thầygi¸o v c¸c bày: 16 - 10 – 1984 ạn đồng nghiệp

H néi, ng y 20 th¸ng 03 n¨m à néi, ngày 20 th¸ng 03 n¨m à néi, ngày 20 th¸ng 03 n¨m

2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Trần Xu©n Hïng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHơNG 1: TỔNG QUAN Về KHUNG THéP NH CôNG NGHIệP Μ CôNG NGHIệP 3

1.1 Giới thiệu chung 3

1.2 Liên kết đàn hồi trong thiết kế kết cấu khung thép trên thế giới : 7

1.2.1 Lịch sử nghiên cứu liên kết đàn hồi trong kết cấu khung thép: 7

1.2.2 Một số phơng pháp phân loại liên kết đàn hồi : 10

1.2.3 Tiêu chuẩn các n ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đ n hồi :−ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi : 13 1.3 Liên kết đàn hồi trong kết cấu khung thép tại Việt Nam : 14

CHơNG 2: SỰ LΜM VIệC M VIệC Μ CôNG NGHIệP CỦA NH KHUNG THéP NH CôNG Μ CôNG NGHIệP Μ CôNG NGHIệP NGHIệP 16

2.1 Các trạng thái của liên kết dầm – cột 16

2.1.1 Tính toán độ đàn hồi của liên kết theo cách thức cấu tạo liên kết [21] 17

2.1.2 Tính toán độ đàn hồi của liên kết theo tiêu chuẩn EUROCODE 3 24

2.1.2.a Đối với một nút dầm – cột chữ T hoặc chữ thập, liên kết bằng tấm mặt bích nhô ra ngoài cánh dầm : 26

2.1.2.b .Đối với liên kết dầm – cột chữ T hoặc chữ thập, liên kết bằng tấm mặt bích tụt vào trong cánh dầm : 30

2.2 Cách thức cấu tạo chân cột 35

CHơNG 3: CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN 38

3.1.Ví dụ 1 38

3.1.1 Tính toán khung với liên kết cứng thông thờng: 38

3.1.2 Tính toán khung có xét đến độ đàn hồi của liên kết : 45

3.1.3 Tính toán và cấu tạo liên kết : 54

3.2.Ví dụ 2: 56

3.2.1 Tính toán khung với liên kết cứng thông thờng: 63

3.2.2 Tính toán khung có xét đến độ đàn hồi của liên kết : 71

3.3 Ví dụ 3: 82

3.3.1.Tính toán liên kết chân cột trong bảng 3.2(liên kết cứng) 84

3.3.2.Tính toán liên kết chân cột trong bảng 3.12 (liên kết đàn hồi) 87

3.4 Nhận xét 91

KếT LΜM VIệC UậN V Μ CôNG NGHIệP KIếN NGHị 93

T Μ C«NG NGHIÖP I LΜM VIÖC IÖU THAM KH¶O 94

Danh mục các bảng

Bảng 3.1 Nội lực trong khung khi liên kết giữa dầm-cột là liên kết cứng 39

Bảng 3.2 Nội lực trong khung khi liên kết dầm và cột là liên kết đàn hồi 46

Bảng 3.3 Tiết diện cột của hai phơng án 53

Bảng 3.4 Tiết diện dầm của hai phơng án 54

Bảng 3.5 Tĩnh tải và hoạt tải 58

Bảng 3.6 Hệ số khí động 60

Bảng 3.7 Tải trọng gió 61

Bảng 3.8 Nội lực trong khung trục 5 với liên kết dầm – cột là liên kết cứng .63

Bảng 3.9 Nội lực trong khung trục 5, liên kết dầm – cột là liên kết đàn hồi .71

Bảng 3.10 Tiết diện cột của hai phơng án 79

Bảng 3.11 Tiết diện dầm của hai phơng án 80

Bảng 3.12 Nội lực trong khung khi liên kết dầm – cột, cột – móng là liên kết đàn hồi 83

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 1.1 Hình ảnh không gian nhà công nghiệp 2 tầng .4

Hình 1.2a Khung thép điển hình 5

Hình 1.2b Chi tiết liên kết đỉnh cột biên 5

Hình 1.2c Chi tiết liên kết đỉnh cột giữa 5

Hình 1.2d Chi tiết liên kết đỉnh dầm 6

Hình 1.2e Chi tiết liên kết chân cột biên 6

Hình 1.2f Chi tiết liên kết chân cột giữa 6

Hình 1.3: Liên kết dầm v o cột v đặc điểm phân loại liên kếtμn hồi : μn hồi : .8

Hình 1.4: Quan hệ mô men-góc xoay một số liên kết bu lông phổ biến 10

Hình 2.1 Cấu tạo liên kết và mối quan hệ mô men-góc xoay tơng ứng 17

Hình 2.2 Liên kết đỉnh dầm và đáy dầm vào cột bằng thép góc 17

Hình 2.3 Chiều dài tĩnh của bulông 18

Hình 2.4 Liên kết kép đỉnh dầm và bản bụng dầm vào cột bằng thép góc 19

Hình 2.5 Liên kết bản bụng dầm và bản cánh dầm 20

Hình 2.6 Liên kết bản biên không mở rộng 21

Hình 2.7 Liên kết bản biên mở rộng 22

Hình 2.8 Mối quan hệ Mômen-góc xoay cho liên kết bản biên mở rộng 23

Hình 2.9 Liên kết chịu uốn với với mặt bích không có bulông ngoài 25

Hình 2.10 liên kết bằng tấm mặt bích nhô ra ngoài cánh dầm 26

Hình 2.11 Liên kết bằng tấm mặt bích tụt vào trong cánh dầm 30

Hình 2.12: Chi tiết các chân cột, liên kết với hai đến bốn bulông neo 36

Hình 2.13 Bản đế với 2 v 4 ày: 16 - 10 – 1984 bu lông neo 37

Hình 3.1 Khung nhà thép 2 tầng 3 nhịp 38

Hình 3.2 Liên kết dầm và cột giữa ví dụ 1 54

Hình 3.3 Liên kết dầm và cột biên ví dụ 1 55

Hình 3.4a Sơ đồ kết cấu nhà máy matsuo 56

Hình 3.4b Mặt bằng, mặt cắt nhà máy matsuo 57

Hình 3.5 : Sơ đồ gió tác dụng lên công trình 59

Hình 3.6 : Sơ đồ khung trục 5 62

Hình 3.7 : Liên kết dầm với cột giữa 81

Hình 3.8 Liên kết dầm với cột biên 82

Hình 3.9 chi tiết chân cột biên 85

H×nh 3.10 chi tiÕt ch©n cét gi÷a 87 H×nh 3.11 chi tiÕt ch©n cét biªn 89 H×nh 3.12 chi tiÕt ch©n cét gi÷a 91

Kết cấu thép đựơc gia công thành các cấu kiện rời trong nhà máy hoặcngoài công trờng rồi đợc mang đến lắp dựng tại các công trờng xây dựng Tại

đây các cấu kiện rời rạc đó sẽ đợc lắp ráp lại với nhau bằng nhiều phơng phápliên kết nh liên kết hàn, liên kết đinh tán, liên kết bu lông Phụ thuộc vào yêucầu chịu lực của hệ kết cấu mà bằng nhiều cách khác nhau ta sẽ có nhữngcách cấu tạo các nút liên kết khác nhau

Trong thiết kế kết cấu thép truyền thống, để mô hình hoá sự làmviệc của kết cấu thờng giả thiết liên kết trong khung là liên kết cứng hoặcliên kết khớp lý tởng Giả thiết này giúp cho quá trình phân tích, thiết kế

đơn giản hơn nhng nó dẫn đến những dự đoán thiếu chính xác về ứng xửcủa liên kết nói riêng và toàn hệ kết cấu nói chung Sự làm việc thực tếcủa hệ kết cấu thông qua các kết quả thí nghiệm cho thấy các liên kếttrong khung bằng bu lông và ngay cả liên kết hàn đều có độ đàn hồi nhất

định Hiện nay, sự phát triển nh vũ bão về khoa học và công nghệ, đặc biệt

là công nghệ chế tạo kim loại, cùng với các phơng pháp tính tiên tiến, việc

đa ra mô hình tính sát với sự làm việc thực của hệ kết cấu là cần thiết, đápứng đợc các yêu cầu thực tế trong xây dựng hiện nay Nghiên cứu khungthép liên kết đàn hồi là một trong những hớng nghiên cứu mới, phù hợpvới xu hớng phát triển trong xây dựng kết cấu công trình bằng kim loạihiện nay tại Việt Nam và trên thế giới

Là một ngời đang làm công tác t vấn thiết kế, tôi chọn nghiên cứu đề tài

“Hiệu quả khi thiết kế khung thép nhà công nghiệp xét đến độ đàn hồi của liên kết” bởi việc nghiên cứu cách ứng xử đàn hồi của liên kết có hiệu quả rõ

ràng trong thực tế Khi thiết kế khung thép không xét tới độ đàn hồi của liênkết sẽ không phản ánh đúng sự làm việc của khung và nội lực của các cấu kiệnthờng lớn hơn so với thực tế Khi giả thiết là liên kết cứng thờng bỏ qua độ

đàn hồi của liên kết, dẫn đến kết quả chuyển vị của khung thờng nhỏ hơn thực

tế, trái lại nội lực trong các tiết diện tại nút thờng có giá trị lớn hơn Do đó tiếtdiện dầm và kích thớc liên kết thờng lớn hơn so với yêu cầu Khi ứng dụngliên kết đàn hồi vào khung thì sẽ có sự phân bố lại mô men trong dầm làm chomô men lớn nhất trong dầm sẽ giảm đi Nói một cách khác việc áp dụng liênkết đàn hồi vào thực tế sẽ đảm bảo độ an toàn cấu kết cấu cao hơn khi dự đoán

sự ứng xử của khung chính xác hơn, bên cạnh đó việc nội lực trong khunggiảm sẽ tiết kiệm đợc nguyên vật liệu Nh vậy việc xét tới liên kết đàn hồitrong khung thép đa đến hiệu quả khi thiết kế khung

* Mục đích nghiên cứu :

- Đa ra cách xác định hệ số đàn hồi của một số dạng liên kết thờng gặptrong thực tế xây dựng tại Việt Nam

- Khảo sát sự làm việc của khung thép với các liên kết đàn hồi có độcứng khác nhau để tìm đợc sự phân phối nội lực hợp lý cho khung thép nhàcông nghiệp

- Từ nội lực và hệ số thu đợc đi bố trí cấu tạo liên kết phù hợp với thực tế

* Đối tợng và phạm vi nghiên cứu :

Nghiên cứu sự làm việc của khung thép nhà công nghiệp có xét tới liênkết đàn hồi, dầm và cột tiết diện chữ I đặc có hình dạng định hình hoặc thép tổhợp, liên kết dầm cột có cấu tạo kiểu liên kết bu lông Vật liệu thanh ở cácphần tử dầm và cột làm việc trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính Liên kết trongcác nút là liên kết đàn hồi

Chơng 1 Tổng quan về khung thép nhà công nghiệp

1.1 Giới thiệu chung

Trong giai đoạn mở rộng công nghiệp hoá trên toàn bộ đât nuớc hiệnnay kết cấu thép đợc sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng côngnghiệp

Giá th nh kết cấu l một trong những mối quan tâm lớn trong xâyμn hồi : μn hồi :dựng nhμn hồi : công nghiệp bằng thép cũng nh mọi kết cấu thép dân dụng vước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :công nghiệp khác Cùng với tiến bộ khoa học v công nghệ, lý thuyết vμn hồi : μn hồi :

ph ơng pháp tính dùng trong thiếtước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : kế kết cấu thép đã v đang đ ợcμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :nghiên cứu v phát triển Trong kết cấu thép hiệnμn hồi : đại, sự phân bố vật liệurất gần với trạng thái l m việc tối μn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :u v kinh tế Với nhữngμn hồi : ph ơng ánước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

thiết kế mới v công nghệ chế tạo tiên tiến, các cấu kiện cơ bản nh dầmμn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

v cột đ ợc chế tạo với chất l ợng cao v có trọng l ợng nhỏ hơn.μn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

Trong kết cấu khung thép, liên kết giữa dầm v cột l liên kết cơμn hồi : μn hồi :bản tạo nên kết cấu khung, đóng vai trò hết sức quan trọng, đảm bảo sự

l m việc bình th ờngμn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : của khung, v ảnh h ởng rất nhiều đến khả năngμn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :chịu lực, độ cứng, độ ổn định của to n hệ kết cấu.μn hồi : Việc chọn loại khungthép phải dựa trên cơ sở hợp lý về kinh tế kỹ thuật, tr ớc hết căn cứ vàokích thớc nhà, tải trọng cầu trục, các yêu cầu về công nghệ sản xuất, kểcả những vấn đề liên quan đến cung cấp vật t , và thời gian xây dựng côngtrình

 Mét sè h×nh ¶nh vÒ nhµ c«ng nghiÖp khung thÐp 2 tÇng cña c«ng

ty TNHH XD TM DV Trung L©m (http://trunglam.vn) :

H×nh 1.1 H×nh ¶nh kh«ng gian nhµ c«ng nghiÖp 2 tÇng

 Một số hình ảnh về liên kết chủ yếu trong nhà công nghiệp khungthép :

Hình 1.2a Khung thép điển hình.

Hình 1.2b Chi tiết liên kết đỉnh cột biên.

Hình 1.2c Chi tiết liên kết đỉnh cột giữa

Hình 1.2d Chi tiết liên kết đỉnh dầm.

Hình 1.2e Chi tiết liên kết chân cột biên.

Hình 1.2f Chi tiết liên kết chân cột giữa.

Trên đây giới thiệu sơ bộ về hình ảnh một dạng nhà công nghiệp đợc sửdụng rất rộng rãi trong các nhà công nghiệp ở Việt Nam với tiết diện cột, dầmchữ I Phần sàn tầng trung gian ( mezzanine) có thể nằm ở một phần nhà haytoàn bộ nhà, tuỳ thuộc vào công năng sử dụng của công trình Toàn bộ các cấukiện, bộ phận đều đợc thiết kế và sản xuất đồng bộ tại nhà máy và đem ra lắp

dựng ngoài công trờng Khi mang đến công trờng, chỉ cần thao tác lắp dựng đểtạo ra một công trình hoàn chỉnh Nên dễ kiểm soát đợc chất lợng, mang tínhchuyên môn hoá cao, giảm thiểu đợc thời gian thi công công trình.

1.2 Liên kết đàn hồi trong thiết kế kết cấu khung thép trên thế giới :

1.2.1 Lịch sử nghiên cứu liên kết đàn hồi trong kết cấu khung thép:

Mô hình tính khung có xét đến độ đ n hồi của liên kết tuy đã đ ợcμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :nghiên cứu từ khá lâu nh ng còn gặp khó khăn khi đ a v o thực tế, vì thiếuước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :

ph ơng phápước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : cũng nh công cụ tính toán phù hợp Khối l ợng tính toán vước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :mức độ phức tạp sẽ tăng lên v rất khó sử dụng các ph ơng pháp tính toánμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :thủ công Với việc các công cụ tính toán phát triển nhanh, đặc biệt l khảμn hồi :năng phân tích xử lý của máy vi tính v các ngôn ngữ lập trình mạnh, trongμn hồi :những năm gần đây cũng đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết

v thực nghiệm, tiếp cận các môμn hồi : hình l m việc chính xác hơn cho khungμn hồi :thép Trong đó mô hình tính toán khung thép có liên kết đ n hồi l một trongμn hồi : μn hồi :những h ớng phát triển ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : đợc quan tâm trong phân tích vμn hồi : tính toán khungthép hiện nay

Những nghiên cứu khởi đầu về xác định độ đ n hồi của liên kết đ ợcμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :tiến h nh tại ủy ban nghiên cứu kết cấu thép (Steel Structures Researchμn hồi :Committee) của Anh từ năm 1934 Cùng thời gian đó các nghiên cứu t ơngước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

tự cũng đ ợc thực hiệnước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : tại Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canađa [1] Tiếpsau l tại tr ờng Đại học Lehigh củaμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : Mỹ năm 1942 [33] Các công trìnhnghiên cứu thực nghiệm để xác định độ đ n hồiμn hồi : của liên kết đã đ ợc nhiềuước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :tác giả quan tâm, chẳng hạn: A N Sherbourne (1961), J.R Bailey (1970), J

O Sturtee (1970), S A Ioannides (1978), P Grudy (1980), N.D Johnstone(1981), Y L Yee (1984), D B Moore (1986), J B Davison (1987), [23]

Nh đã nói ở trên, dữ liệu thí nghiệm về đặc điểm ứng xử góc xoay-mômen liên kết l rất nhiều, do đó việc phải xem xét tất cả các dữ liệu thửμn hồi :nghiệm liên quan khi thực hiện phân tích đối với một kiểu liên kết riêng biệt

sẽ phức tạp Vì vậy, cần thiết để xây dựng mô hình ứng xử cho các liên kếtriêng biệt dựa trên cơ sở dữ liệu sẵn có, nhằm mục đích mô phỏng đặc điểmứng xử thực của liên kết bằng các h m toán học Trong kỹ thuật, đa số các kếtμn hồi :quả đợc thể hiện bởi một số dạng đờng cong thích hợp, dựa trên dữ liệu thínghiệm sẵn có của từng loại liên kết riêng biệt hoặc một số loại liên kết khácnhau, nhằm có thể đại diện cho quan hệ ứng xử mô men - góc xoay của các

kiểu liên kết tơng ứng đó m không cần phải thực hiện quá trình xử lý các dữμn hồi :liệu thí nghiệm Dựa trên kỹ thuật mô phỏng toán học, nhiều mô hình khácnhau đã đợc đề xuất [7]

Đặc điểm ứng xử n y đμn hồi : ợc thể hiện bởi đồ thị mô tả quan hệ mô men đầudầm (M) v góc xoay tμn hồi : ơng đối liên kết dầm-cột (θ), (hình 1.3) :

nghiên cứu của 145 thí nghiệm về liên kết đ n hồi từ năm 1936 đến nămμn hồi :

1975 u điểm củaước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : mô hình n y l dễ sử dụng, tuy nhiên còn ch a xét hếtμn hồi : μn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

đ ợc các đặc tínhước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : chính của liên kết đ n hồi.μn hồi :

 Mô hình Kishi v Chenμn hồi : [25] đ ợc xây dựng dựa trên hơn 300 kết quảước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :thí nghiệm trên to n thế giới từ năm 1936 đến năm 1986, đ ợc chia l m bẩyμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :kiểu liên kết chính, xây dựng th nh bảng v lập ra ngân h ng dữ liệu liên kếtμn hồi : μn hồi : μn hồi :(Steel Connection Data Bank) Các thông số chính của liên kết đ n hồi trongμn hồi :mô hình Kishi v Chen l : độμn hồi : μn hồi : cứng ban đầu, mô men tới hạn, góc xoay dẻocủa liên kết Mô hình n y hiệnμn hồi : đang đ ợc sử dụng phổ biến để xác định cácước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

đặc tính của liên kết đ n hồi.μn hồi :

 Hiện nay Tiêu chuẩn Châu Âu (Eurocode 3) đã cho phép xác định độ

đ n hồiμn hồi : của liên kết bằng các công thức giới thiệu trong phần phụ lục [18].Dựa v o các mô hình liên kết nói trên, hoặc tiêu chuẩn Eurocode 3, có thểμn hồi : xác

định đ ợc các đặc tính của liên kết đ n hồi ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :

Nh ng một trong những trở ngạiước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : hiện nay l ch a có ph ơng phápμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :phân tích v tính toán khung thép liên kết đ n hồiμn hồi : μn hồi : thống nhất Đặc biệt vớinhững b i toán phân tích về: ổn định, phi tuyến hình học,μn hồi : dao động của khungthép liên kết đ n hồi hiện nay th ờng tính toán gần đúng bằngμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : cách tách ratừng phần tử dầm hoặc cột độc lập để tính Do vậy kết quả đạt đ ợc chỉước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : lμn hồi :gần đúng v t ơng đối khó áp dụng trong thực tế thiết kế.μn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

Tuy nhiên, nội dung phân tích chỉ đề cập đến liên kết riêng biệt v chμn hồi : a cóphơng pháp cụ thể để ứng dụng v o b i toán phân tích kết cấu khung tổng thể μn hồi : μn hồi :

Các vấn đề đã đợc nghiên cứu [7]:

*Nghiên cứu về đặc tính lμm việc của liên kết nửa cứng: m việc của lμm việc của liên kết nửa cứng: iên kết nửa cứng: μm việc của liên kết nửa cứng:

-Thực nghiệm

-Lý thuyết

-Các mô hình, tiêu chuẩn

*Nghiên cứu tính toán kết cấu có lμm việc của liên kết nửa cứng: iên kết nửa cứng:

-Tính toán khung chịu tải trọng tĩnh lực (mô hình tuyến tính, mô hình phituyến);

-Tính toán khung chịu tải trọng thay đổi (mô hình tuyến tính, mô hìnhphi tuyến đ n hồi); μn hồi :

- Tính toán khung chịu tải trọng động lực (mô hình tuyến tính, mô hìnhphi tuyến đ n hồi) μn hồi :

1.2.2 Một số phơng pháp phân loại liên kết đàn hồi :

 Phơng pháp phân loại theo Bjorhovde :

Bjorhovde [28] đề xuất phơng pháp phân loại n y v o năm 1990, liênμn hồi : μn hồi :kết đợc phân loại theo ba tiêu chí về độ bền, độ cứng, v độ mềm Phμn hồi : ơng pháp

n y có những ứng dụng thực tiễn cho việc thực hiện thiết kế khung đàn hồiμn hồi :

m không cần phải truy cập v o dữ liệu liên kết chi tiết, sử dụng thích hợpμn hồi : μn hồi :cho những trờng hợp trong đó không biết rõ về chi tiết cấu kiện trớc khi thựchiện thiết kế kết cấu

Theo [7], nhóm tác giả Goto v Miyashita (1995μn hồi : ) cho rằng phơng pháp

phân loại n y không thể cung cấp những thông tin hiệu quả về ứng xử tổng thểμn hồi :của kết cấu khung Tác giả Nethercot (1998) thì nói rằng việc phân loại liên kếtbởi phơng pháp n y có thể áp dụng cho trμn hồi : ờng hợp liên kết l m việc bình thμn hồi : ờng

v trμn hồi : ờng hợp tới hạn Foley v Vinnakota (1999) phát biểu thêm rằng phμn hồi : ơngpháp n y không thể đánh giá đối với các khung thép trong thực tế μn hồi :

Theo [7], ngo i tác giả Bjorhovde, tác giả Szlendak năm 1996 đã phátμn hồi :triển một phơng pháp phân loại thống nhất cho việc ứng dụng các loại liên kếtdầm-cột Nhóm tác giả Goto v Miyashita năm 1998 cũng đã phát triển mộtμn hồi :phương pháp phân loại đối với các liên kết dầm-cột, có xét đến ranh giới giữa

liªn kÕt cøng v nöa cøng M« h×nh liªn kÕt ®μn håi : îc sö dông cho ph©n lo¹i n y lμn håi : μn håi :mét m« h×nh lòy thõa (h×nh 1.4)

H×nh 1.4: Quan hÖ m« men-gãc xoay mét sè liªn kÕt bu l«ng phæ biÕn [7]

Mô tả đặc điểm liên kết:

(1) Liên kết có 2 thép góc ở bụng dầm

(2) Liên kết có tấm đầu dầm

(3) Liên kết có thép góc ở cánh trên

v dμn hồi : ới

(4) Liên kết có thép góc ở cánh trên

& dới v hai bên bụng dầm μn hồi :

(5) Liên kết có tấm đầu mút v μn hồi :không gân gia cờng

(6) Liên kết có tấm đầu mút v gân μn hồi :gia cờng

(7) Liên kết dạng T-stub

 Phơng pháp phân lμm việc của liên kết nửa cứng: oại theo tiêu chuẩn Eurocode3

Tiêu chuẩn Eurocode 3 [18] cho phép tính gần đúng giá trị góc xoay,cung cấp hình dạng v chi tiết các bộ phận cấu tạo liên kết một cách thuận lợiμn hồi :hơn Đồng thời cũng dự đoán đợc ứng xử tổng thể của liên kết Các liên kết đ-

ợc phân loại theo hai tiêu chí về độ cứng v độ bền (không căn cứ theo độμn hồi :mềm), dựa trên cơ sở đánh giá đặc điểm ứng xử tổng thể của liên kết

 Phân lμm việc của liên kết nửa cứng: oại theo độ cứng (hình 1.5):

Theo [7] chia th nh ba loại l : liên kết nút cứng, nút khớp v nút nửaμn hồi : μn hồi : μn hồi :cứng, phụ thuộc v o độ cứng góc xoay của liên kết Trong đó: μn hồi :

Liên kết nút khớp: l nút có khả năng truyền lực, khả năng truyền môμn hồi :men l bằng không hoặc không đáng kể để ảnh hμn hồi : ởng đến ứng xử chung của

Hình 1.5: Phân loại liên kết theo độ

Ib l mô men quán tính của dầmμn hồi :

Ic l mô men quán tính của cột μn hồi :

Lb l nhịp dầm (tính từ tâm đến tâmμn hồi :

cột)

Lc l chiều cao cột.μn hồi :

Vùng 2: lμm việc của liên kết nửa cứng: iên kết nút đàn hồi.

Tất cả nút nằm trong vùng 2 sẽ đợcphân loại l nút μn hồi : đàn hồi Các nútthuộc vùng 1 hoặc 3 cũng có thể đợcxem l μn hồi : đàn hồi, tùy trờng hợp cụ thể

Vùng 3: lμm việc của liên kết nửa cứng: iên kết nút khớp

Nếu Sj,ini ≥ 0,5EIb /Lb

Đối với khung có Kb /Kc < 0,1, các nút

sẽ đợc phân loại đàn hồi

1.2.3 Tiêu chuẩn các n ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đ n hồi :ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :

Cách ứng xử đ n hồi nhiều hay ít của liên kết đều ảnh h ởng đến sựμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :phân bố nội lực cũng nh mức độ biến dạng của dầm v cột, đến ổn định vước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi : μn hồi :dao động của khung Vì vậy phân tích khung thép liên kết đ n hồi đã đ ợcμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :xét đến trong một số quy trình v tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thépμn hồi : [1]

Do ý nghĩa thực tế v mô hình l m việc hợp lý của liên kết đ n hồi nênμn hồi : μn hồi : μn hồi :mô hình tính toán khung thép có kể đến độ đ n hồi của các liên kết đã đ ợcμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

đ a v o tiêuước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi : chuẩn thiết kế kết cấu thép ở một số n ớc ngay từ những nămước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

60 Cụ thể sớm nhất lμn hồi : Tiêu chuẩn ấn độ IS 875-1964 [26], sau đó l Tiêuμn hồi :chuẩn Anh BS 449 - 1969 [22], BS 5950 - 2000 [14], Tiêu chuẩn Đức DIN

18800 : 1990 [16], Tiêu chuẩn Australia AS 4100-1990 [11], Tiêu chuẩn Châu

Âu Eurocode 3 [18], Tiêu chuẩn Mỹ AISCLRFD 1999 [10] Theo qui địnhtrong các tiêu chuẩn trên, độ đ n hồi của liên kếtμn hồi : đ ợc phép đ a v o thiếtước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :

kế v tính toán cấu tạo khung thép.μn hồi : Mặc dù liên kết đ n hồi đ ợc đ a v oμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :tiêu chuẩn một số n ớc, nh ng vẫnước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ch a cóước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : những qui định kỹ thuật về thiết

kế chi tiết, cũng nh ph ơng pháp tính cụước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : thể giúp các kỹ s có thể đ aước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :liên kết đ n hồi ứng dụng v o thực tế xây dựngμn hồi : μn hồi : [1]

Theo Tiêu chuẩn kết cấu thép Việt Nam TCVN 5575 : 1991 [2], liên kết

đ nμn hồi : hồi vẫn ch a đ ợc đề cập, cả về việc phân loại liên kết cũng nhước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

ph ơng pháp tính.ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

1.3 Liên kết đàn hồi trong kết cấu khung thép tại Việt Nam :

Nghiên cứu về liên kết đ n hồi ở Việt Nam hiện nay có hai xu h ớngμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :chủ yếu [1] :

 Tập trung v o việc xác định hệ số đ n hồi cho các kiểu liên kết,μn hồi : μn hồi :

 Ph ơngước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : pháp phân tích nội lực v chuyển vị cho khung thép liên kếtμn hồi :

đ nμn hồi : hồi

Theo h ớng thứ nhất có các tác giả nh : L u Nguyễn Nam Hải với việcước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :nghiên cứu liên kết bu lông chịu tác dụng đồng thời của mô men v lực cắtμn hồi :[5]

[28], [29], Nguyễn Trâm v các cộng sự [μn hồi : 30] với ph ơng pháp luận để xácước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

định hệ số đ n hồi của một số loại liên kết bu lông trong kết cấu thépμn hồi : Trongcông trình nghiên cứu [9] các tác giả đã trình b y phμn hồi : ơng trình mô men-gócxoay của phần tử thanh có liên kết đàn hồi phụ thuộc hệ số l tỷ số giữa độμn hồi :cứng thanh v độ cứng nút, sau đó thiết lập công thức liên hệ giữa nội lực vμn hồi : μn hồi :chuyển vị ở hai đầu mút phần tử

Theo h ớng nghiên cứu thứ hai: phân tích nội lực v chuyển vị khungước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :thép liên kết đ n hồi đã đ ợc nghiên cứu bởi các tác giả: Vũ Th nh Hải [6],μn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :

v Nguyễnμn hồi : Trâm [9] Trong công trình nghiên cứu [1] mô phỏng liên kết đànhồi bằng lò xo không trọng lợng v có chiều d i bằng không, thiết lập maμn hồi : μn hồi :trận độ cứng hình học phần tử dầm có liên kết đàn hồiqua việc đề xuất phơngpháp dùng tải trọng dọc trục trong cột đạt đợc từ một phân tích tuyến tính đểxác định tải trọng dọc trục tới hạn v hệ số chiều d i ảnh hμn hồi : μn hồi : ởng μn hồi : của mỗi cộtkết cấu khung

Ph ơng pháp tính đ ợc nghiên cứu của các tác giả trên chủ yếu dựaước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

v oμn hồi : ph ơngước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : pháp giải tích v bán giải tích, có khả năng tự động hoá nh ngμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :thuật toán còn phức tạp hoặc chỉ sử dụng có hiệu quả cho một số dạng kết cấukhung nhất định, do vậy còn khó khăn trong việc lập ch ơng trình tính tổngước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :quát, mức độ ứng dụng phổ biến trong thực tế ch a cao Đặc biệt với các b iước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :toán ổn định, phi tuyến hình học v dao động cho khung thép liên kết đ nμn hồi : μn hồi :hồi, ch a đ ợc xét đến.ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :

Giáo trình kết cấu thép cho sinh viên ng nh xây dựng đã đề cập đếnμn hồi :cách xác định mô men dẻo của liên kết đ n hồi khi tính khung thép, nh ngμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :vẫn ch a đ aước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ra ph ơng pháp xác định nội lực v chuyển vị khung thép cóước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :liên kết đ n hồi [μn hồi : 8] ở Việt nam, cho đến nay vẫn ch a có ph ơng phápước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi :phân tích v tính toánμn hồi : khung thép có liên kết đ n hồi n o đ ợc coi l hiệuμn hồi : μn hồi : ước cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : μn hồi :

quả v tổng quát, cũng nh cácμn hồi : −ớc cho phép thiết kế khung thép liên kết đμn hồi : qui định về việc phân loại v xác định hệ sốμn hồi :

đ n hồi cho các kiểu liên kết.μn hồi :

có độ xoay tơng đối giữa dầm và cột có thể đợc sử dụng trong phân tích khung

do vậy việc làm rõ mối quan hệ mômen – và góc xoay và xử lý các liên kếtdầm cột đàn hồi là điểm mấu chốt trong các phân tích động tĩnh và thiết kếkhung thép có các liên kết đó

Hình 2.1 Cấu tạo liên kết và mối quan hệ mô men-góc xoay tơng ứng [21.

2.1.1 Tính toán độ đàn hồi của liên kết theo cách thức cấu tạo liên kết [21]2.1.1.1 Liên kết đỉnh dầm và đáy dầm vào thân cột bằng thép góc

Hình 2.2 Liên kết đỉnh dầm và đáy dầm vào cột bằng thép góc [21]

Cấu hình liên kết đợc thể hiện trong hình 2.2 và mối quan hệ mômen-độxoay theo Maxwell, Jenkins và Howlett (1981) đa ra :

M  k Khi   p ( 2.1a)

M  Mp Khi   p ( 2.1b)

Hình 2.3 Chiều dài tĩnh của bulông [21]

trong đó:

k M

b

b h lt M

n A

l lt

d b Eh k

p p

m s

p

b b

b m

( 2

, 3

) 2 / (

10 2 1

3 1

3 2

A b : Diện tích mặt cắt hiệu dụng của một bu lông

lμm việc của liên kết nửa cứng: b : chiều dài hiệu dụng của bu lông, nh thể hiện trong Hình 2.3

n b : số bu lông ở hàng đầu tiên tại chân thẳng đứng của góc khi kéo

lμm việc của liên kết nửa cứng: và t 1 : độ dài và độ dày của các góc tơng ứng,

b m và b : khoảng cách từ tâm bulông tới phần sau của góc và các cạnh góc vòng cung tơng ứng

s

 : giới hạn chảy của thép góc

Mối quan hệ mômen- góc xoay tơng ứng cũng đợc Frye và Morris (1975) đa ra:

5 19 3

6

6 ( ) 7 00 10 ( ) 6 37 10 ( ) 10

49

14

Trong đó:  là độ xoay tơng đối giữa dầm và cột của khớp nối Đơn vịcác biến trong phơng trình (2.2) nh sau:  là (rad), M là (Nm) và tất cả các

đơn vị kích thớc trong tính toán của k là (m).

2.1.1.2 Liên kết kép đỉnh dầm và bản bụng dầm vào cột bằng thép góc :

Hình 2.4 Liên kết kép đỉnh dầm và bản bụng dầm vào cột bằng thép góc [21]

Dạng liên kết đợc thể hiện trong hình 2.4 và mối quan hệ mômen-góc xoay đợc Frye và Morris (1975) đa ra:

5 22 3

14

7 ( ) 1 283 10 ( ) 1 732 10 ( ) 10

976

41

3 0 4145 0 6941 1 35

2 287 1 128 1 1

a l

t d t

k M

, 10

230

1 10 2 227 2 616 0 501 0 038 0 849 0 519 0 218 1 539

d

A g

t b g d

t t h p c

b s

bs b

p b b f

w f

11

5 ( ) 7 21 10 ( ) 3 47 10 ( ) 10

62

383

 và slà giới hạn chảy của bulông và bản biên tơng ứng

Các đơn vị độ dài, mômen và độ xoay trong các phơng trình trên cũng giống nh trong phơng trình (2.2), và các đơn vị lực là Pa

2.1.1.5 Liên kết bản biên mở rộng :

Hình 2.7 Liên kết bản biên mở rộng [21]

Cấu hình liên kết đợc thể hiện trong hình 2.7 và mối quan hệ mômen-độ xoay do Krishnamurthyetal (1979) đa ra:

, 10

076

7 1.38

158 8

38 6

, 10

267 2

, 1

172

20 1 10

58 1 26 0 30 1 03 1 61 0 5

36 0 03 2

f

bl f

w t d t b

A p c









Tơng tự theo Frey và Morris (1975):

 đối với liên kết khớp:

5 16 3

11

5 ( ) 7 21 10 ( ) 3 47 10 ( ) 10

62

2 ( 10 383

10

5 ( ) 1 21 10 ( ) 1 11 10 ( ) 10

58

2 ( 10 639

tp: là độ dày của bản biên,

bf và tf là chiều rộng và độ dày của cánh dầm tơng ứng,

tw: là độ dày của bụng dầm,

t fc là độ dày của cánh cột,

w là mômen chịu uốn của dầm

A b1 là tổng diện tích mặt cắt của bu lông liên kết trong một hàng

p f là khoảng cách từ tâm bulông ngoài đến mép của cánh dầm

Tất cả các đơn vị số lợng trên tơng tự nh trong phơng trình (2.2)

Yee và Melchers (1986) và Boswell và O'Conner (1988) đề xuất một mối quan hệ mômen-độ xoay khác (nh trong hình 2.8) cho liên kết bản biên mở rộng:

, )

( exp

p

p e

M

c k k M

Hình 2.8 Mối quan hệ Mômen-góc xoay cho liên kết bản biên mở rộng [21]

M p là mômen dẻo của liên kết,

k e là độ cứng ban đầu của liên kết,

k p là độ cứng của liên kết

c là một yếu tố có giá trị 3,5 để liên kết cứng và 1,5 cho liên kết khớp.

Phơng pháp tính toán M p , k e và k p đợc đề xuất cụ thể theo Yee và Melchers (1986)

2.1.2 Tính toán độ đàn hồi của liên kết theo tiêu chuẩn EUROCODE 3

Theo tiêu chuẩn EUROCODE 3 [17] thông thờng liên kết có thể đợc đặctrng bởi các đại lợng sau :

- Độ cứng tiêu chuẩn không đổi S

chịu lực trong liên kết Với liên kết dầm – cột các thành phần liên quan tớicác vùng chịu lực nh sau (hình 2.9)

 Miền chịu nén:

- Bản bụng cột vùng chịu nén

- Bản cánh dầm vùng chịu nén

 Miền chịu kéo:

- Bản bụng cột vùng chịu kéo

- Bản cánh chịu kéo của cột do uốn

- Bulông chịu kéo

- Tầm mặt bích đầu dầm chịu uốn

- Bản bụng dầm vùng chịu kéo

 Miền chịu cắt trợt:

- Tấm bụng cột chịu cắt

Mỗi phân tố thành phần có mức độ chịu lực riêng ( ký hiệu là FRi) và độ cứng riêng ký hiệu là ki Các thành phần khác nhau của bản bụng cột sẽ tạo nên tính cứng và tính mềm của 3 miền nh trong hình 2.9

Miền chịu cắt tr ợt

Miền chịu kéo

Miền chịu kéo

F

Hình 2.9 Liên kết chịu uốn với với mặt bích không có bulông ngoài [18].

Độ cứng ki và độ bền tính toán FRi của mỗi thành phần đợc đánh giá từ các mô hình liên kết khác nhau, tổng hợp lại ta có độ cứng của một liên kết

- Độ cứng ban đầu của liên kết :

2 0

1 1

.

i

n k

E h

S 



Trong đó :

E : là môđun đàn hồi của vật liệu.

n : là số lợng phân tố liên quan tới độ cứng ban đầu của nút

H : là khoảng cách đặt lực F ( tơng ứng với chiều cao bụng dầm)

- Độ cứng tiêu chuẩn của liên kết :

Sau đây trình bày một số công thức để xác định độ cứng ki , độ bền FRi

theo phơng pháp phân tố hóa theo quy định của tiêu chuẩn EUROCODE 3 2.1.2.a Đối với một nút dầm – cột chữ T hoặc chữ thập, liên kết bằng tấm mặt bích nhô ra ngoài cánh dầm :

Hình 2.10 liên kết bằng tấm mặt bích nhô ra ngoài cánh dầm [18]

Khi chịu tác dụng của tải trọng, các phân tố thành phần tham gia chịu lực

và tạo nên độ cứng của liên kết nh sau:

 Bản bụng cột chịu cắt:

- Độ cứng k1: 1

0.385

bc bd

A k

h





bc c

A R V

hbd là chiều cao của bản bụng dầm

R là cờng độ tính toán của thép

bbcn là khoảng cách chịu nén nhỏ nhất của bụng cột.

kbc là hệ số tính đến tác động bất lợi của ứng suất dọc trong bụng cột

đến độ bền cục bộ tính toán của bụng cột khi chịu nén

h t



Trong đó:

Mtd là mômen bền tính toán của dầm

 Bulông chịu kéo:

- Độ cứng k4: 4 3.2 bl

bl

A k

Abl là diện tích tiết diện thu hẹp của bulông

lbl là chiều dài của bulông

Fbl1 là độ bền tính toán của bulông

Rbl là cờng độ tính toán của bulông

cc cc

R k

c

t R p



Trong đó:

Fccu là độ bền tính toán của cánh cột chịu uốn

kcc là hệ số tính đến tác động bất lợi của ứng suất dọc trong cánh cột

đến độ bền cục bộ tính toán của bản cánh cột chịu uốn

lccu là chiều dài nhỏ nhất cánh cột chịu uốn.

t t bl t t

n e l p F

t

t R p



Trong đó:

ltu là chiều dài nhỏ nhất của mặt bích chịu uốn

Ftu là độ bền mặt bích chịu uốn

2.1.2.b .Đối với liên kết dầm – cột chữ T hoặc chữ thập, liên kết bằng tấm mặt bích tụt vào trong cánh dầm :

Hình 2.11 Liên kết bằng tấm mặt bích tụt vào trong cánh dầm [18]

Khi chịu tác dụng của tải trọng, các phân tố thành phần tham gia chịu lực

và tạo nên độ cứng của liên kết nh sau:

 Bản bụng cột chịu cắt:

- Độ cứng k1: 1

0.385

bc bd

A k

bc c

A R V

hbd là chiều cao của bản bụng dầm

R là cờng độ tính toán của thép

bbcn là khoảng cách chịu nén nhỏ nhất của bụng cột.

kbc là hệ số tính đến tác động bất lợi của ứng suất dọc trong bụng cột

đến độ bền cục bộ tính toán của bụng cột khi chịu nén

h t



Trong đó:

Mtd là mômen bền tính toán của dầm

 Bulông chịu kéo:

- Độ cứng k4: 4 1.6 bl

bl

A k

Abl là diện tích tiết diện thu hẹp của bulông

lbl là chiều dài của bulông

Fbl1 là độ bền tính toán của bulông

Rbl là cờng độ tính toán của bulông

R k

c

t R p



Trong đó:

Fccu là độ bền tính toán của cánh cột chịu uốn

kcc là hệ số tính đến tác động bất lợi của ứng suất dọc trong cánh cột

đến độ bền cục bộ tính toán của bản cánh cột chịu uốn

lccu là chiều dài nhỏ nhất cánh cột chịu uốn.

t

t R p

b d R F



Trong đó:

bbdk là khoảng cách chịu kéo nhỏ nhất của bụng dầm

dd là hiều dày bản bụng dầm

2.2 Cách thức cấu tạo chân cột

Chân cột là một trong những cấu kiện đợc nghiên cứu ít nhất So với cácliên kết dầm-cột có hàng ngàn thử nghiệm, thì số lợng các thử nghiệm trênchân cột đợc giới hạn trong khoảng 200 Mức độ mô tả các dữ liệu đo đợc làkhác nhau Trong những năm gần đây, các phân tích đàn hồi, xem [32] và[12], đã thay thế các phơng pháp tiếp cận đàn hồi truyền thống trong thiết kế

chân cột Tiêu chuẩn Eurocode 3 (chỉ tiêu ENV) Mục 6, và phụ lục L có cácquy tắc ứng dụng chi tiết cho khả năng làm việc của chân cột đối với tải trọngnén dọc trục Trong dự thảo định mức, prEN, có đề cập đến các tấm đế chịutải lệch tâm [19].

Phơng pháp tiếp cận cổ điển [15], [24], và [27] của thiết kế bản đế chịulực mômen theo phân tích đàn hồi, dựa trên giả định rằng các phần bao gồmneo bulông và một bản đế khi nén vẫn phẳng Bằng việc giải các phơng trìnhcân bằng, ứng suất tối đa trong bêtông (dựa trên phân phối tam giác của ứngxuất), mức độ của khối ứng suất và độ kéo khi nén các cấu kiện xuống có thể

đợc xác định Trong khi quy trình này đã đợc chứng minh là đạt yêu cầu trongnhiều năm qua, phơng pháp tiếp cận bỏ qua sự linh hoạt của các bản đế khiuốn, giữ các cấu kiện và bê tông, xem [31] và [34] Các mô hình đàn hồitruyền thống để thiết kế chân cột cho giải pháp an toàn với bản đế tơng đốidày và giữ (neo) các hệ thống Tính cố định của bản đế có tác dụng quan trọnglên trạng thái tính toán của khung , đặc biệt lên độ võng của khung [17] Theotruyền thống, chân cột đợc mô hình hóa ở cả dạng bắt bu lông và chôn vào bêtông móng, tuy nhiên trên thực tế thì chỉ có 1 trong 2 dạng Khó có thể vừatính toán vừa làm mô hình độ cứng của bản đế trong quá trình phân tích

Hình 2.12: Chi tiết các chân cột, liên kết với hai đến bốn bulông neo

Dựa vào hình thức liên kết giữa chân cột thép và móng bê tông, về cơ bản

có thể chia chân cột thành hai loại nh sau :

1 Chân cột sử dụng bản đế: Thờng sử dụng khi cột chịu lực nén lớn