bài giảng kết cấu thép chương 4 thiết kế cột thép (phần 3)

3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm 3.1 Xác định tiết diện nhánh cột 3.2 Tính toán hệ bụng rỗng a) Xác định lực cắt qui ước: b) Tính toán bản giằng : c) Tính toán thanh giằng : 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm - Vật liệu thép sử dụng: E, f; -Sơ đồ kết cấu: Sơ đồ liên kết ở 2 đầu cột ( , ) => chiều dài tính toán của cột lx và ly ; - Giá trị lực dọc N ; - Dạng tiết diện cột: tiết diện rỗng. - Diện tích các nhánh cột Af = ?; - Khoảng cách giữa 2 nhánh cột C =?; - Hệ thanh giằng hoặc bản giằng; x  y  Cần xác định : y y 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm a) Chọn hình dạng tiết diện nhánh cột: Đối với cột rỗng chịu nén đúng tâm, thường chọn 2 nhánh cột có tiết diện giống nhau. b) Xác định diện tích tiết diện yêu cầu của nhánh cột Afyc = ?: Theo điều kiện ổn định tổng thể đối với trục thực y-y: cy ycf f N A    2 , : là hệ số uốn dọc của cột đối với trục thực y-y;  ygt = 40  90 và  ygt ≤ [  ] Từ và đặc trưng của vật liệu thép (f, E) => tra Bảng phụ lục II.1 hoặc tính theo Công thức 4.8 – 4.11 để xác định và Af,yc theo biểu thức trên. chưa biết nên cần giả thiết trước độ mảnh của cột đối với trục thực y-y: y  y  gt  y  3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm d) Xác định độ mảnh ban đầu yêu cầu của cột đã chọn đối với trục ảo x-x : Dựa theo điều kiện làm việc hợp lý (điều kiện đồng ổn định) của cột rỗng: y   0 Đối với cột rỗng bản giằng: Sơ bộ coi tỷ số n là nhỏ 5 1 n yx   2 1 2 0 2 1 2   yxyc Đối với cột rỗng thanh giằng: y d x A A       1 1 2 0 1 1 2 d yxyc A A    Cần phải chọn sơ bộ trước tiết diện thép góc làm thanh bụng xiên và bố trí hệ thanh bụng xiên (chọn khoảng cách a) dựa theo các yêu cầu cấu tạo. trong đó  1 và Ad1 chưa biết. nên ta có: 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm e) Xác định khoảng cách yêu cầu giữa 2 nhánh cột Cyc = ?: ) 4 (2 2 0 C AII fxx  AiI xx  2 f AA 2 Ai C AI xfx  2 2 0 ) 4 (2 0 2 2 2 2 xxf IAi C A  22 2 xoxycyc iiC  xyc x xyc l i   ixo là bán kính quán tính của nhánh đối với trục bản thân x0-x0. Bố trí các nhánh cột phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo: Khe hở giữa 2 nhánh không nhỏ hơn 150 ~ 200 mm. Chiều cao h chọn là số chẵn cm: 0 2ZCh yc  y y ; ; 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm f) Kiểm tra tiết diện cột đã chọn: Kiểm tra ổn định tổng thể của cột đối với trục ảo x-x : Nếu thì không cần phải kiểm tra cột theo điều kiện ổn định tổng thể và điều kiện về độ mảnh. (đã thoả mãn vì đã kiểm tra đối với trục thực y-y). Thực tế nên chọn khoảng cách C để y   0 y   0 Kiểm tra điều kiện về độ mảnh của cột:  max = max{  0 ;  y}  [  ] y y 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm f) Kiểm tra tiết diện cột đã chọn: Kiểm tra ổn định cục bộ của các nhánh cột: (nếu tiết diện tổ hợp hàn) Kiểm tra ổn định của nhánh cột đối với trục bản thân x0-x0: Đối với cột rỗng bản giằng:  40 và đồng thời 1 < y Đối với cột rỗng thanh giằng:  80 và đồng thời 1  y 01 xf il  01 x ia  Kiểm tra điều kiện ổn định của các đoạn nhánh cột có chiều dài tính toán là a đối với trục bản thân x0-x0: y y 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm e) Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột rỗng thanh giằng (hoặc bản giằng) theo điều kiện bền:   cn b fAN   y y 3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm e) Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột :   c fAN    min y y yo y y y y i l i l   e) Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột rỗng thanh giằng theo điều kiện ổn định tổng thể: 1 1 2 0 d xxt A A       cossin 2 2 1   )2/( fx x x x x AI l i l   ) 4 (2 2 0 C AII fxx  );max( 0max  y  min  3. Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm e) Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột :   c fAN    min y y yo y y y y i l i l   e) Xác định khả năng chịu nén đúng tâm của cột rỗng bản giằng theo điều kiện ổn định tổng thể: )2/( fx x x x x AI l i l   ) 4 (2 2 0 C AII fxx  );max( 0max  y  min  2 1 2 0   xxt xo i a  1  [...]... đinh tán )  4. 4 CHÂN CỘT • 4. 4.1 Cấu tạo chân cột – Yêu cầu tính toán – Chân cột chỉ có bản đế – Chân cột gồm bản đế, dầm đế , sườn đế • 4. 4.2 Tính toán chân cột chòu nén đúng tâm – Tính diện tích bản đế – Tính chiều dày bản đế • Chân cột chỉ có bản đế • Chân cột gồm bản đế, dầm đế , sườn đế 4. 4.1 Cấu tạo chân cột • Chân cột là bộ phận trực tiếp đặt lên móng và có nhiệm vụ truyền lực từ thân cột xuống... tính chân cột : – Truyền đều tải trọng từ cột lên móng – Phù hợp sơ đồ tính là ngàm hoặc khớp – Thuận tiện cho việc lắp dựng • Chú ý : – Chân ngàm : dùng bulông để ngăn cản sự xoay của chân cột – Dự kiến liên kết  Tính toán  Cấu tạo liên kết đúng ý thiết kế móng bản đế bu lông chôn sẵn trong móng lỗ khoét oval Hình 4. 8 Cấu tạo chân cột chỉ có bản đế a Chân cột chỉ có bản đế • Dùng cho chân cột khớp... bố lên móng đều • Với cột nặng : – Cho thân cột, dầm đế, sườn tì trực tiếp vào bản đế với các mặt tiếp xúc được gia công phay – Đường hàn liên kết bản đế với cột :Tính với lực cắt ở chân cột khi cột nén lệch tâm; Tính với (0,15-0,2)N với cột nén đúng tâm • Cách hàn : – Đh liên kết bản đế với cột hàn trước khi có dầm đế , sườn đế và hàn quanh chu vi thân cột – Sau đó hàn dầm đế: chỉ được hàn ở 2 đầu... kê 4 cạnh, cạnh ngắn a, cạnh dài b 2 • Momen theo phương cạnh ngắn : Ma  1..a • Momen theo phương cạnh dài : Mb  2..b2 – Ô 3 : Bản kê 3 cạnh: M = 3  b12 BẢNG TRA 1 , 2 ( để tính bản kê 4 cạnh ) b/a 1 1,1 1,2 1,3 1 ,4 1,5 1 0, 048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 2 0, 048 0, 049 0,050 0,050 0,050 0,050 b/a 1,6 1,7 1,8 1,9 2 >2 1 0,086 0,091 0,0 94 0,098 0,100 0,125 2 0, 049 0, 048 0, 048 0, 047 ... W tb d b 6 • Đường hàn liên kết bản vào nhánh cột (chỉ là đường hàn đầu), chòu: Lực cắt T; Momen M N Ds db Vs=Vf/2 l Dd  y x lb l l1 f S Vs=Vf/2 • Thường chọn kích thước bản giằng theo điều kiện cấu tạo  1 1 1  tb  6  12mm; t b    d b ; t b  lb  50  10 30    d b : đủ để liên kết ; d b  0,5  0,8b ; b : chiều rộng TD cột l  b; l : đủ phủ lên nhánh cột 40 - 50mm ( lk hàn ) b b lb...3 Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm Các dạng bài tốn thường gặp: - Xác định khoảng cách Cyc và chiều cao h của tiết diện cột rỗng; - Kiểm tra khả năng chịu lực của cột đối với trục ảo x-x; - Xác định khả năng chịu lực của cột đối với trục ảo x-x; - Xác định khả năng chịu lực của cột; y y 3.2 Tính tốn hệ bụng rỗng a) Xác định lực... đế Hình 4. 9 Cấu tạo chân cột gồm : bản đế + sườn đế+ dầm đế • Dùng cho chân cột khớp và ngàm với móng  dùng cho cột trung bình và nặng • Tác dụng của dầm đế và sườn : – Phân phối tải trọng từ thân cột ra bản đế – Là gối đỡ cho bản đế chòu uốn do phản lực từ móng lên – Làm tăng độ cứng của bản đế cũng như toàn chân cột – Bản đế làm việc nhẹ nhàng hơn – Tải trọng phân bố lên móng đều • Với cột nặng...   B 2 – Các đường hàn nằm liên kết dầm đế với bản đế cũng tính chòu lực N • Cách tính Sườn đế – Thường là côngxon , ngàm tại chỗ liên kết hàn giữa nó với cột hoặc dầm đế, chòu tải trọng phân bố đều – qs =  as ( as : bề rộng của diện truyền phản lực lên sườn đế ) – Chiều cao sườn ( hsđ ) xác đònh từ điều kiện chòu M và Q của các đường hàn liên kết sườn với thân cột hoặc dầm đế q l2 Ms  – – – –... móng ( để giảm A  giảm C1 ) – Yêu cầu của bđ : t bđ t  bđ  t bđ t  bđ  20mm : không quá dày  40 mm : khi có sườn , dầm đế  60  80mm : khi chỉ có bản đế – Cột rỗng có khoảng cách các nhánh lớn: chân cột thường cấu tạo riêng rẻ cho mỗi nhánh • Chân cột có bản đế, dầm đế và sườn đế – Thân cột, dầm đế và sườn chia bản đế thành những ô bản có các điều kiện biên khác nhau Mỗi ô bản này được tính... truyền lên trên phần diện tích mà nó phải chòu • Cách tính dầm đế : – Giả thiết lực từ cột truyền xuống coi như chỉ truyền lên dầm đế – Lực này truyền xuống bản đế bằng bốn Đh góc đứng Mỗi đh góc đứng giữa thân cột và dầm đế sẽ chòu 1 lực là N /4  Tính được lw  Chọn hdđ theo điều kiện đường hàn : lw  hdđ và chọn chẵn hdđ  N 4. hf ( fw ) min  c – tdđ : tính theo điều kiện tiết diện dầm đế (tdđ , . Thiết kế tiết diện thân cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm - Vật liệu thép sử dụng: E, f; -Sơ đồ kết cấu: Sơ đồ liên kết ở 2 đầu cột ( , ) => chiều dài tính toán của cột lx và ly ; - Giá. b bb : :; 8,05,0: 50 1 ; 30 1 10 1 ;126 b bdd ldmmt bb bbbbb N  V s =V f /2 V s =V f /2 y x d S D D s l 1 l f l b l d b 4. 4. CHÂN CỘT • 4. 4.1. Cấu tạo chân cột – Yêu cầu tính toán – Chân cột chỉ có bản đế – Chân cột gồm bản đế, dầm đế , sườn đế • 4. 4.2. Tính toán chân cột chòu nén đúng tâm –. liên kết  Tính toán  Cấu tạo liên kết đúng ý thiết kế Hình 4. 8 Cấu tạo chân cột chỉ có bản đế bu lông chôn sẵn móng bản đế lỗ khoét oval trong móng a. Chân cột chỉ có bản đế • Dùng cho chân cột