Sổ tay Kỹ thuật thủy lợi - Phần 1.4

Sổ nay này phục vụ công việc tra cứu và tham khảo của kỹ sư, kỹ thuật viên và bạn đọc các ngành có liên quan đến Thủy lợi ( thiết kế, thi công ) công trình, quản lý hệ thống. Sổ tay cũng rất h

Chương 4 Kết cấu thép

Biên soạn: PGS TS Vũ Thành Hải Hiệu đính: PGS TS Đỗ Văn Hứa

4.1 Cơ sở thiết kế kết cấu thép

4.1.1 Ph-ơng pháp tính kết cấu thép theo trạng thái giới hạn

Kết cấu thép, cũng như các loại kết cấu xây dựng khác (kết cấu gỗ, kết cấu bêtông cốt thép, ), được tính toán theo phương pháp trạng thái giới hạn Trong kết cấu thép trạng thái giới hạn (TTGH) được chia thành hai nhóm:

- Nhóm TTGH thứ nhất: về cường độ và ổn định - Nhóm TTGH thứ hai: về biến dạng hoặc chuyển vị

Theo nhóm TTGH thứ nhất, điều kiện để kết cấu có đủ khả năng chịu lực về cường độ và ổn định được biểu diễn dưới dạng sau:

N = S gNi nc= Sn Ni ci ng Ê F =c SR (4.1) trong đó:

N - nội lực tính toán do tổ hợp tải trọng tính toán bất lợi nhất; Ni - nội lực tính toán do tải trọng tính toán Pi;

N - nội lực do tải trọng tiêu chuẩn P (tải trọng lớn nhất trong điều kiện sử dụng ic bình thường);

ni - hệ số lệch tải, xét tới tải trọng thực tế có thể khác tải trọng tiêu chuẩn một cách bất lợi, vậy tải trọng tính toán Pi bằng tải trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số lệch tải:

www.vncold.vnCường độ tính toán R của vật liệu:

c =S g d Ê D

D (4.2) trong đó:

Dc- biến dạng hoặc chuyển vị của kết cấu dưới tác dụng của các tải trọng tiêu chuẩn trong những tổ hợp bất lợi nhất;

di - biến dạng hay chuyển vị do tải trọng đơn vị sinh ra; [D] - biến dạng hay chuyển vị giới hạn

gn, c - xem công thức (4.1)

Các số liệu có liên quan đến thiết kế kết cấu thép xem Tiêu chuẩn thiết kế - Kết cấu thép TCVN 5575-91 hiện hành

4.1.2 Vật liệu thép dùng trong kết cấu

Các loại thép dùng làm kết cấu phải lựa chọn thích hợp tuỳ theo mức độ quan trọng của công trình, điều kiện làm việc, tính chất của tải trọng và phương pháp liên kết Thép dùng trong các kết cấu chịu lực cần chọn loại thép lò Martin hoặc lò quay thổi ôxy, rót sôi hoặc nửa tĩnh, tĩnh, có mác tương đương với các mác thép CCT34, CCT38, CCT42 theo Tiêu chuẩn TCVN 1765:1975 và các mác tương ứng với TCVN 5709:1993, các mác thép hợp kim thấp theo TCVN 3104:1979 Thép phải được đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn nêu trên cả về tính năng cơ học và cả về thành phần hoá học

Thép dùng để chế tạo phần động kết cấu van có thể dùng: - Thép cacbon: CCT38-5, CCT38n5, CCT38nMn5

- Thép hợp kim thấp: 09Mn2, 09Mn2Si, 10Mn2Si1, 14Mn2A, 10CrSiNi,

Cường độ tính toán của vật liệu thép cán trong các trạng thái ứng suất khác nhau được tính theo các công thức cho ở bảng 4-1

Bảng 4-1 Công thức xác định cường độ tính toán của thép cán

Trạng thái ứng suất Ký hiệu Cường độ tính toán

- ép mặt lên đầu mút khi tì sát Rem Rem = sb/gvl - ép mặt trong ổ trục khi tiếp xúc chặt Rem.c Rem.t = 0,5sb/gvl- ép theo đường kính con lăn Rcl Rcl = 0,025sb/gvl

Chú thích: gvl - hệ số an toàn về vật liệu, lấy bằng 1,05 cho mọi mác thép

Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán của một số loại thép cacbon thông dụng cho ở bảng 4-2, của thép hợp kim thấp cho ở bảng 4-3 Cường độ tính toán của một số loại thép dùng để chế tạo kết cấu chịu lực của phần động cửa van trong công trình thủy lợi ứng với tổ hợp tải trọng cơ bản và đ∙ xét tới điều kiện làm việc của kết cấu, có thể tham khảo bảng 4-4

Bảng 4-2 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán của thép cacbon (TCVN 5709:1993)

Cường độ tiêu chuẩn Rc và cường độ tính toán R của thép với độ dày d(mm), (MPa)

dÊ 20 20 < dÊ 40 40 < dÊ 100 Mác thép

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn sb không phụ thuộc chiều dày d (mm) CCT34

CCT38 CCT42

220 240 260

210 230 245

210 230 250

200 220 240

200 220 240

190 210 230

340 380 420

Chú thích: - Khi tính theo giới hạn chảy Rc = sc;

Bảng 4-3 Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán của thép hợp kim thấp

Cường độ tiêu chuẩn Rc và cường độ tính toán R của thép với độ dày d (mm), (MPa) dÊ 20 20< dÊ 30 30 < dÊ 60 Mác

thép

09Mn2 14Mn2 16MnSi 09Mn2Si 10Mn2Si1

310 340 320 330 360

450 460 490 480 510

295 325 305 315 345

300 330 300 310 350

450 460 480 470 500

285 315 285 295 335

- - 290 290 340

- - 470 460 480

- - 275 275 325

Chú thích: - Khi tính theo giới hạn chảy Rc = sc;

Bảng 4-4 Cường độ tính toán của thép dùng làm kết cấu chịu lực phần động của cửa van trong công trình thủy lợi (MPa)

Thép số hiệu BMCT3CP khi chiều dày của

thép cán định hình Ê 20 mm và của thép bản Ê 40 mm

trong cửa van

10G2CDtrong cửa van Trạng thái ứng suất Ký

hiệu

Nhóm 1 ~ 4 Nhóm 6 Nhóm 1~4 Nhóm 6 - Kéo, nén dọc trục

- Kéo, nén khi uốn - Cắt

- ép mặt lên đầu mút khi tì sát R RuRc Rem

149,0 156,5 89,5 223,0

168 176 101 251

214 225 129 322

241 258 145 362

4.1.3 Vật liệu thép dùng trong liên kết

4.1.3.1 Vật liệu thép dùng trong liên kết hàn

Kim loại que hàn phải có cường độ kéo đứt tức thời không nhỏ hơn trị số tương ứng của thép được hàn, khi hàn tay que hàn lấy theo TCVN 3223:1994 Cường độ tính toán của liên kết hàn đối với những dạng liên kết và trạng thái ứng suất khác nhau được xác định theo các công thức trong bảng 4-5 và 4-6 Cường độ tính toán của liên kết hàn trong kết cấu phần động chịu lực của cửa van công trình thủy lợi ứng với tổ hợp tải trọng cơ bản và đ∙ xét tới điều kiện làm việc của kết cấu cho ở bảng 4-7

Bảng 4-5 Công thức xác định cường độ tính toán của mối hàn

Dạng liên kết Trạng thái ứng suất Ký hiệu Cường độ tính toán - Nén, kéo và uốn khi kiểm tra chất lượng của đường

hàn bằng các phương pháp vật lý Rh Rh = R - Nén, kéo và uốn khi kiểm tra chất lượng của đường

hàn bằng các phương pháp thông thường RhRh = 0,85R Hàn đối đầu

R = Rc Theo kim loại của mối hàn h

s là cường độ kéo đứt tiêu chuẩn của thép được hàn và của kim loại hàn

b

Bảng 4-6 Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn sh

b và cường độ tính toán R gh của kim loại hàn trong mối hàn góc (MPa)

Loại que hàn theo TCVN 3223:1994

Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn

s (MPa)

Cường độ tính toán

R (MPa) N42, N42-6B

N46, N46-6B N50, N50-6B

410 450 490

180 200 215

Bảng 4-7 Cường độ tính toán của liên kết hàn trong kết cấu chịu lực phần động của cửa van trong công trình thủy lợi (MPa)

Thép số hiệu BMCT3CP khi chiều dày của

thép cán định hình Ê 20 mm và của thép bản Ê 40 mm

trong các cửa van

10G2CD trong cửa van Loại

đường hàn Trạng thái ứng suất

- Phương pháp tiên tiến - Phương pháp thông thường

75,5

117,5 84,5

150 114,5

168,5 129

4.1.3.2 Vật liệu thép dùng trong liên kết bulông

Vật liệu làm bulông phải phù hợp với yêu cầu của TCVN 1916:1995

Cường độ tính toán của liên kết một bulông được xác định theo các công thức trong bảng 4-8, các bảng 4-9 và 4-10

Bảng 4-8 Công thức xác định cường độ tính toán của liên kết một bulông

Cường độ tính toán của liên kết một bulông Cắt và kéo của một bulông với cấp độ bền

Trạng thái ứng suất

Ký hiệu

a Bulông có độ chính xác cao

b Bulông có độ chính xác bình thường và bulông thô

Bảng 4-9 Cường độ tính toán của bulông chịu kéo và chịu cắt

Cường độ tính toán của các loại bulông (MPa) với cấp độ bền Trạng thái

Chú thích: Giá trị trong bảng được tính theo công thức trong bảng 4-8 và làm tròn đến 5 MPa

Bảng 4-10 Cường độ tính toán về ép mặt của bulông

Cường độ tính toán ép mặt của cấu kiện trong liên kết bulông Rbem(MPa)

Giới hạn bền kéo đứt của thép cấu kiện được liên kết

sb (MPa)

Bulông tinh Bulông thường và thô 345

355 365 370 380 390 400

365 385 400 410 430 445 465

335 350 365 370 385 400 415

QS Êd=

t (4.3) trong đó:

M, Q - mômen uốn tính toán và lực cắt tính toán;

W - môđun chống uốn nhỏ nhất của tiết diện đối với trục trung hòa; S - mômen tĩnh của phần trượt của tiết diện nguyên đối với trục trung hòa; J - mômen quán tính của tiết diện nguyên đối với trục trung hòa;

db - chiều dày bản bụng dầm

R, Rc - cường độ tính toán chịu uốn và chịu cắt của thép, lấy theo bảng 4-2, 4-3, 4-4 phải nhân với hệ số điều kiện làm việc g, lấy theo bảng 4-11

Bảng 4-11 Hệ số điều kiện làm việc g

- Dầm bụng đặc và các thanh chịu nén trong dàn của sàn những phòng lớn - Cột của các nhà công cộng và của tháp nước

- Các thanh bụng chịu nén tiết diện chữ T ghép bằng hai thép góc của dàn mái và dàn đỡ sàn khi độ mảnh lớn hơn hoặc bằng 60

- Dầm bụng đặc khi tính toán ổn định tổng thể

- Thanh căng, thanh kéo, thanh treo, thanh neo được làm từ thép cán - Các cấu kiện của kết cấu thanh ở mái và sàn

- Các thanh chịu nén lầm bằng một thép góc được liên kết trên một cánh

0,9 0,95 0,80 0,95 0,90 0,95 0,75

s = và 1 1 c

Q SJ

t =

d (4.5)

www.vncold.vntrong đó:

M1, Q1 - mômen uốn và lực cắt tính toán tại tiết diện kiểm tra; J - mômen quán tính của tiết diện đối với trục trung hoà; Sc - mômen tĩnh của bản cánh tiết diện đối với trục trung hoà;

y1 - khoảng cách từ trục trung hòa đến chỗ tiếp giáp giữa bụng và cánh dầm

ãKiểm tra độ bền của bản bụng dầm tại mặt cắt có đặt lực tập trung cục bộ theo công thức sau đây:

R15,13 2

td = s +s -s s + t Ê

trong đó:

s1, t1 - được xác định theo công thức (4.5) tại mặt cắt đặt lực tập trung;

scb - ứng suất cục bộ do tải trọng tập trung P đặt ở cánh trên của dầm và tại đó bản bụng dầm không có sườn gia cường, được tính theo công thức:

bcb = d

s (4.7) với Z là chiều dài quy ước chịu tải của bản bụng dầm:

Z = b + 2d1 trong đó:

b - bề rộng chuyền tải trong tập trung P lên bản cánh dầm;

d1 - khoảng cách từ mặt trên bản cánh dầm đến chỗ tiếp giáp giữa bụng và cánh dầm (hình 4-1)

Hình 4-1 Sơ đồ xác định chiều dài chịu tải của bụng dầm

- Kiểm tra độ võng của cấu kiện chịu uốn do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra không

được vượt quá giá trị độ võng giới hạn [f]:

c =b Ê (4.8)

www.vncold.vntrong đó:

b - hệ số phụ thuộc vào tải trọng và liên kết ở hai đầu dầm, với dầm đơn chịu tải trọng phân bố đều b = 5/48, với dầm đơn chịu tải tập trung ở giữa nhịp b = 1/12;

M - mômen uốn lớn nhất do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra; [f] - độ võng giới hạn của cấu kiện chịu uốn cho ở bảng 4-12

Bảng 4-12 Độ võng giới hạn [f] của cấu kiện chịu uốn

Các cấu kiện của kết cấu Độ võng giới hạn [f]1 Dầm chính trong cửa van:

- Cửa van âu thuyền thường xuyên công tác trong dòng chảy - Cửa van chính của đập công tác trong dòng chảy

L/700 L/600

- Dầm chính - Các dầm khác

L/400 L/250

- Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm tiết diện chữ I, chịu uốn trong mặt phẳng bản

bụng dầm theo công thức sau:

j (4.9)

trong đó:

M - mômen uốn lớn nhất trong dầm;

W- mômen chống uốn của tiết diện nguyên của dầm lấy đối với thớ nén xa nhất;

jd - hệ số giảm khả năng chịu lực của dầm khi xét đến khả năng mất ổn định tổng thể

Đối với dầm tiết diện chữ I có hai trục đối xứng, để xác định hệ số jd cần phải tính hệ số j1 theo công thức:

2y

www.vncold.vntrong đó:

y - hệ số lấy theo bảng 4-13, phụ thuộc vào liên kết của dầm ở các gối tựa, vào dạng và vị trí tải trọng tác dụng lên dầm và tham số a

Bảng 4-13 Hệ số y đối với dầm chữ I có hai trục đối xứng

Công thức tính y khi trị số aSố lượng cố kết ở

cánh nén trong nhịp

Dạng tải trọng tác dụng

Vị trí

đặt tải 0,1 < a Ê 40 40 <a Ê 400 Tập trung Cánh trên

Cánh dưới

y = 1,75 + 0,09ay = 5,05 + 0,09a

y = 3,3 + 0,053a - 4,5.10-5 a2

y = 6,6 + 0,053a - 4,5.10-5 a2Không có cố kết

Phân bố đều Cánh trên Cánh dưới

y = 1,6 + 0,08ay = 5,05 + 0,09a

y = 3,15 + 0,04a - 2,7.10-5 a2

y = 5,35 + 0,04a - 2,7.10-5 a2Có 2 hoặc nhiều

cố kết (*) Bất kỳ Bất kỳ y = 2,25 + 0,07ay = 3,6 + 0,04a - 3,5.10-5 a2

Tập trung ở

giữa nhịp Bất kỳ y = 1,75y1 y = 1,75y1 Tập trung ở

1/4 nhịp

Cánh trên Cánh dưới

y = 1,14y1y = 1,6y1

y = 1,14y1y = 1,6y1Có một cố kết

ở giữa nhịp

Phân bồ đều Cánh trên Cánh dưới

y = 1,14y1y = 1,3y1

y = 1,14y1y = 1,3y1

Chú thích:

- (*) Các điểm cố kết chia nhịp thành những phần bằng nhau

Với dầm chữ I thì tham số a được tính theo công thức:

h- chiều cao của tiết diện dầm;

Lo - chiều dài tính toán của dầm ở ngoài mặt phẳng uốn là khoảng cách giữa hai điểm cố kết cánh chịu nén không cho chuyển vị ngang (khi không có hệ giằng Lo = L);

www.vncold.vnJk - mômen quán tính xoắn, với thép chữ I định hình có thể lấy theo bảng 4-14,

với dầm chữ I là dầm hàn tổ hợp, được ghép bằng ba tấm thép và có hai trục đối xứng thì Jk được xác định theo công thức:

k = d + d (4.12) Nếu j1Ê 0,85, lấy jd = j1; còn nếu j1 > 0,85, lấy jd = 0,68 + 0,21 j1 Ê 1

Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm khi tải trọng truyền qua sàn đặc cứng, tựa liên tục lên cánh chịu nén của dầm và liên kết chặt với dầm (Lo = 0)

Bảng 4-14 Mômen quán tính xoắn Jk của tiết diện thép hình chữ I (theo GOCT 8239-72)

INo Jk(cm4) INo Jk(cm4) INo Jk(cm4) INo Jk(cm4) 10

12 14 16 18 18a

2,28 2,88 3,59 4,46 5,60 6,54

20 20a

22 22a

24 24a

6,92 7,94 8,60 9,77 11,1 12,8

27 27a

30 30a

33 36

13,6 16,7 17,4 20,3 23,8 31,4

40 45 50 55 60

40,6 54,7 75,4 100 135

- Kiểm tra độ bền các cấu kiện chịu uốn trong hai mặt phẳng chính theo công thức:

J ± J Ê (4.13) trong đó:

Mx, My - mômen uốn đối với hai trục chính x, y;

x, y - toạ độ của điểm kiểm tra đối với các trục chính x, y

- Kiểm tra ứng suất tương đương trong bản bụng của dầm ở hai mặt phẳng uốn

chính cũng được tiến hành theo các công thức (4.4) và (4.6)

- Kiểm tra ổn định cục bộ của bản cánh dầm:

Điều kiện để bản cánh dầm chịu nén không bị mất ổn định cục bộ:

d (4.14)

với dầm chữ I hàn thì bo là khoảng cách từ biên của bản bụng tới mép của bản cánh

- Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng dầm:

Bản bụng của dầm cần gia cường bằng các sườn ngang (đứng) nếu giá trị độ mảnh quy ước của bản bụng 3,2

l khi không có tải trọng di động và lb> 2,2 khi có tải trọng di động trên cánh dầm Khoảng cách a giữa các sườn ngang không được vượt quá 2ho khi lb> 3,2 và 2,5ho khi l Êb 3,2; ho là chiều cao tính toán của bản bụng dầm Kích thước các sườn ngang lấy như sau: bề rộng phần nhô ra của các sườn ngang khi bố trí cặp sườn đối xứng bs³

+40mm, chiều dày của sườn ds³ 2bs R/E Cần phải đặt các sườn ngang tại gối tựa và tại vị trí đặt tải trọng tập trung có giá trị lớn (hình 4-2)

Hình 4-2 Bụng dầm được gia cường bằng các sườn ngang

Kiểm tra ổn định cục bộ các ô bản bụng dầm có tiết diện đối xứng, khi chỉ được gia cường bằng các sườn ngang và độ mảnh quy ước của bản bụng l Êb 6, cần được tiến hành theo các công thức sau:

a Khi không có lực tập trung (ứng suất cục bộ scb=0):

g - hệ số điều kiện làm việc, lấy theo bảng 4-11;

so - ứng suất pháp tới hạn được xác định theo công thức sau: o o2

bt

www.vncold.vntrong đó:

bc, dc - chiều rộng và chiều dày của bản cánh chịu nén;

Cầu trục - Ray được hàn vào cánh nén - Ray được hàn vào cánh nén

2 ƠCác dầm khác - Khi có sàn cứng đặt liên tụ trên cánh nén

- Trong trường hợp khác

Ơ0,8

Chú thích: Đối với dầm cầu trục khi có lực tập trung đặt ở cánh chịu kéo, lấy b=0,8

to - ứng suất tiếp tới hạn được xác định theo công thức sau:

co 2 2

R0, 7610,3 1ổ ử

l =

d - cạnh nhỏ của ô bản bụng (ho hoặc a);

m - tỷ số giữa cạnh lớn trên cạnh nhỏ của ô bản bụng;

s, t - ứng suất nén ở biên và ứng suất tiếp trung bình của ô bản bụng kiểm tra, được tính theo các công thức sau:

s =

b b

Qh

b Trường hợp có lực tập trung (ứng suất cục bộ scbạ 0):

2 2cb

ãNếu a/ho > 0,8 và tỉ số scb/s không lớn hơn giá trị [scb/s] trong bảng 4-17, thì so

xác định theo công thức (4.16) và scb,o xác định theo công thức (4.22) nhưng thay a bằng a/2 cả trong công thức tính lacả khi tra bảng 4-17 để tìm hệ số c1

Bảng 4-17 Giá trị hệ số c1 đối với dầm hàn

Giá trị của c1 đối với dầm hàn khi a/ho bằng t

Ê1 2 4 6 10 ³ 30

11,5 12,0 12,3 12,4 12,4 12,5

12,4 13,0 13,3 13,5 13,6 13,7

14,8 16,1 16,6 16,8 16,9 17,0

18,0 20,4 21,6 22,1 22,5 22,9

22,1 25,7 28,1 29,1 30,0 31,0

27,1 32,1 36,3 38,3 39,7 41,6

32,6 39,2 45,2 48,7 51,0 53,8

38,9 46,5 54,9 59,4 63,3 68,2

45,6 57,7 65,1 70,4 76,5 83,6

www.vncold.vnNếu ngoài các sườn ngang còn đặt các sườn dọc để gia cường bản bụng dầm, thì cần kiểm tra ổn định các ô bản bụng dầm theo các công thức riêng cho trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép hiện hành

Bảng 4-18 Giá trị giới hạn của tỉ số [scb/s]

Giá trị giới hạn của tỉ số [scb/s] khi a/ho bằng Loại dầm t

Dầm hàn

Ê1 2 4 6 10 ³ 30

0 0 0 0 0 0

0,146 0,109 0,072 0,066 0,059 0,047

0,183 0,169 0,129 0,127 0,122 0,112

0,267 0,277 0,281 0,288 0,296 0,300

0,359 0,406 0,479 0,536 0,574 0,633

0,445 0,543 0,711 0,874 1,002 1,283

0,540 0,652 0,930 1,192 1,539 2,249

0,618 0,799 1,132 1,468 2,154 3,939

trong đó:

N - lực dọc tính toán;

Fth - diện tích tiết diện thu hẹp của cấu kiện;

R - cường độ tính toán khi chịu kéo hoặc chịu nén của thép, lấy theo bảng 4-1

4.2.2.2 Tính toán ổn định tổng thể

Kiểm tra ổn định tổng thể các cấu kiện chịu nén đúng tâm theo công thức sau: N

trong đó:

F - diện tích tiết diện nguyên của cấu kiện;

j - hệ số uốn dọc được tính theo công thức (4.27) cho ở bảng 4-20, phụ thuộc vào độ mảnh quy ước l hoặc tra ở bảng 4-21, phụ thuộc vào độ mảnh l và cường độ tính toán R

j =

l - l (4.27c)

Chú thích: Độ mảnh quy ước l xác định theo công thức (4.28)

Bảng 4-21 Hệ số uốn dọc j của cấu kiện chịu nén đúng tâm

Hệ số j đối với các cấu kiện bằng thép có cường độ tính toán R (MPa) Độ mảnh

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

988 967 939 906 869 827 782 734 665 599 537 479 424 376 328 290 259 233 210 191 174 160

987 962 931 894 852 805 754 686 612 542 478 419 364 315 276 244 278 196 177 161 147 135

985 959 924 883 836 785 724 641 565 495 427 366 313 272 239 212 189 170 154 140 128 117

984 955 917 873 822 766 687 602 522 448 381 321 276 240 211 187 167 150 136 124 113 104

983 952 911 863 809 749 654 566 483 408 338 287 247 215 189 167 150 135 122 111 102 094

982 949 905 854 796 721 623 532 447 369 306 260 223 195 171 152 136 123 111 101 093 086

981 946 900 846 785 696 595 501 413 335 280 237 204 178 157 139 125 112 102 093 085 077

980 943 895 839 775 672 568 471 380 309 258 219 189 164 145 129 115 104 094 086 079 073

979 941 891 832 764 650 542 442 349 286 239 203 175 153 134 120 107 097 088 080 074 068

978 938 878 825 746 628 518 414 326 267 223 190 163 143 126 112 100 091 082 075 069 064

Chú thích: Giá trị j trong bảng đã được tăng lên 1000 lần

www.vncold.vnĐộ mảnh l và độ mảnh quy ước l của cấu kiện được xác định theo công thức sau:

l = và RE

trong đó:

r - bán tính quán tính của tiết diện;

R, E - cường độ tính toán và môđun đàn hồi của thép

Chiều dài tính toán Lo của cấu kiện có tiết diện không đổi theo chiều dài thanh được xác định theo công thức:

trong đó:

m - hệ số chiều dài tính toán, phụ thuộc vào liên kết ở hai đầu cấu kiện, xem bảng 4-21;

L - chiều dài của cấu kiện

Bảng 4-22 Hệ số m đối với cột có mặt cắt không đổi

Sơ đồ liên kết ở hai đầu cột và tải trọng

m = 2 m = 1,12 m = 1 m = 0.725 m = 0,7 m = 0,5

Đối với cột trong khung một tầng một nhịp chân khung liên kết khớp hoặc ngàm, khi dầm liên kết cứng với cột và tải trọng tác dụng tại các nút khung thì hệ số chiều dài tính toán m được xác định theo công thức (4.31) và (4.32), phụ thuộc vào tỷ số giữa độ cứng tương đối của dầm và cột tính theo công thức sau:

ddccdc

www.vncold.vn- Khi cột liên kết khớp với móng:

0,382 1

của J

L 0,01 0,1 0,2 0.4 0.6 0,8 1,0

Bậc nhất 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

1,23 1,14 1.07 1,02 1,00

1,19 1,11 1,05 1,01 1,00

1,12 1,07 1,04 1,01 1,00

1,07 1,04 1,02 1,01 1,00

1,03 1,02 1,01 1,00 1,00

1,00

Bậc nhất Bậc hai Bậc ba

0 0 0

1,45 1,66 1,75

1,35 1,45 1,48

1,21 1,24 1,25

1,13 1,13 1,14

1,05 1,05 1,06

1,00 1,00 1,00

Chú thích: Cột có bề dày không đổi theo chiều cao

Đối với cột có mặt cắt thay đổi kiểu bậc thang thì hệ số chiều dài tính toán được xác định riêng cho từng phần cột

www.vncold.vnĐối với các cấu kiện là các thanh của dàn phẳng thì chiều dài tính toán Lo khi tính về ổn định trong mặt phẳng dàn và trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng dàn (ngoài mặt phẳng dàn) được xác định theo bảng 4-24

Nếu dọc theo chiều dài của thanh dàn tính toán, các lực nén có giá trị khác nhau (N1> N2), thì chiều dài tính toán Lo ngoài mặt phẳng dàn được tính theo công thức:

NL L 0,75 0,25

và khi tiến hành kiểm tra ổn định theo công thức (4.26) cần phải lấy N = N1

Bảng 4-24 Chiều dài tính toán Lo của các thanh dàn phẳng

Chiều dài tính toán L0 Phương uốn dọc

Thanh cánh Thanh xiên và thanh đứng ở gối

Các thanh bụng khác - Trong mặt phẳng dàn

- Ngoài mặt phẳng dàn

L L1

L L1

0,8L L1

ltđ nếu sử dụng bảng 4-21; thay độ mảnh quy ước l bằng độ mảnh quy ước tương đương ltđ = ltđ R E nếu tính theo công thức (4.27)

Độ mảnh tương đương ltđ của thanh rỗng bản giằng và thanh giằng được tính theo các công thức (4.35) và (4.36) cho trong bảng 4-25

Trong những cột rỗng bản giằng thì độ mảnh l1, l2 của từng nhánh riêng rẽ giữa các bản giằng không được lớn hơn 40, còn trong các cột rỗng thanh giằng thì độ mảnh của các nhánh riêng rẽ giữa các mắt không được lớn hơn 80 và không được vượt quá độ mảnh tương đương ltđ của toàn cột

Bảng 4-25 Công thức tính độ mảnh tương đương ltđ

Độ mảnh tương đương ltđ của thanh tổ hợp rỗng Sơ đồ tiết diện

Với bản giằng khi n Ê 0,2 Với thanh giằng

Loại tiết diện 1

l = l + l

(4.35a)

l = l + a (4.36a)

Loại tiết diện 2

l = l + l + l

a) b)

Hình 4-3 Cột tổ hợp

a) Cột rỗng bản giằng; b) Cột rỗng thanh giằng