Slide luận văn tốt nghiệp

Tính toán khung nhà Công nghiệp không cầu trục một tầng một nhịp có cấu kiện thanh thành mỏng tiết diện 2C dƣới tác dụng của các tải trọng cơ bản là tĩnh tải, hoạt tải và tải trọng gió có kể đến sự thay đổi độ cứng của cấu kiện khung. Tính toán khả năng chịu lực của các cấu kiện, các liên kết các cấu kiện, độ võng xà, chuyển vị đỉnh cột của khung. Đánh giá ảnh hƣởng của sự thay đổi độ cứng các cấu kiện do giảm yếu tiết diện khi mất ổn định cục bộ hoặc mất ổn định vênh một phần tiết diện khung đến kết quả tính toán khung theo TTGH1 TTGH2 Trên cơ sở lý thuyết tính toán cấu kiện thành mỏng theo Eurocode 3, sử dụng phƣơng pháp tiết diện hiệu quả tính khả năng chịu lực của các cấu kiện, tính toán liên kết khung. Mô phỏng trạng thái ứng suất, biến dạng của các liên kết trong khung.

TÍNH TOÁN KHUNG THÉP NHẸ

SỬ DỤNG CẤU KIỆN THÀNH MỎNG THEO EUROCODE 3 CÓ KỂ ĐẾN SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CỨNG CỦA CẤU KIỆN

Hà Nội, tháng 01 năm 2017

Hướng nghiên cứu của LV:

• Tìm hiểu phương pháp thiết kế.

• Đánh giá ảnh hưởng của các cấu kiện khi khung bị thay đổi độ cứng do sự bỏ đi của tiết diện không hiệu quả đến tính toán khung theo TTGH1 và TTGH2

• Tính toán liên kết.

- Thanh có tiết diện đặc:

- Thanh có tiết diện nửa đặc:

- Thanh có tiết diện mảnh:

- Thanh có tiết diện rất mảnh (thanh thành mỏng):

Phân loại tiết diện thanh theo EC:

Phạm vi ứng dụng của kết cấu thanh thành mỏng:

- Nhóm 1: các bộ phận kết cấu chịu lực.

- Nhóm 2: các chi tiết và bộ phận kiến trúc.

Ưu, khuyết điểm của kết cấu thanh thành mỏng

Hình dạng tiết diện được chọn lựa đa dạng theo yêu cầu Việc vận chuyển, bốc xếp, lắp dựng tuy nhanh chóng nhưng nhưng dễ

bị hư hại.

Dùng tiết diện kín tạo vẻ đẹp kết cấu, bớt che lấp diện tích kính lấy ánh

Các dạng cấu kiện tạo hình nguội.

1.Tiết diện hở

2.Tiết diện kín

Tiết diện đơn hở chữ C, L, Z, U,…

Tiết diện kín như ống,hộp.

3.Hàn các tiết diện đơn với nhau có thể tạo nên tiết diện phức hợp

Tiết diện ghép hở

Các loại tấm mỏng thông dụng

Một số đặc điểm đặc biệt của thanh thành mỏng.

3.Sự gỉ của kết cấu kim loại chủ yếu là hiện tượng ăn mòn điện hóa

Biện pháp phòng gỉ được lưu ý từ lúc thiết kế đến khi thi công sử dụng

-Sơn: lớp bảo vệ rẻ nhất dễ áp dụng.

-Các kết cấu thành mỏng hiện đại phần lớn là dùng biện pháp

Công nghệ chế tạo thanh thành mỏng

Dùng phương pháp gia công nguội, có thể làm được cấu kiện thành mỏng mà không thể dùng phương pháp cán nóng.

1.Giả thiết sơ đồ tính 2.Tính tiết diện hiệu quả của bản cánh,

sườn biên

3.Xác định ứng suất tới hạn

4.Xác định ứng suất tới hạn quy đổi 5.Các vòng lặp

6.Tính tiết diện hiệu quả với bề rộng hiệu

quả xác định ở vòng lặp

Tính tiết diện hiệu quả

KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO ĐIỀU KIỆN BỀN

Cấu kiện Công thức kiểm tra

1.Chịu kéo

2.Chịu nén nếu

nếu

3.Chịu uốn nếu Weff <Wel

nếu Weff =Wel

KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO ĐIỀU KIỆN BỀN

Cấu kiện Công thức kiểm tra

4 Chịu kéo – uốn đồng thời

5.Chịu nén – uốn đồng thời

6.Chịu cắt

7.Chịu lực tổng hợp

, d , d , d , d d

b R

M

h tf V

KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO ĐIỀU KIÊN ỔN ĐỊNH

Tính toán cấu kiện thanh thành mỏng chịu nén, xoắn và uốn theo các công thức

c

f M

0,5 2

2 w

1 χ

KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG.

Mômen quán tính trong trạng thái giới hạn được nội suy từ mômen quán tính của tiết diện nguyên và

tiết diện hiệu quả và được xác định bởi biểu thức:

Igr : là mômen quán tính của tiết diện nguyên.

σgr : ứng suất nén uốn lớn nhất của tiết diện nguyên

I(σ)eff : Mômen quán tính của tiết diện hiệu quả khi tiết diện này đạt đến trạng thái ứng suất lớn nhất

I(σ)eff = Ieff

σ = fyb

Điều kiện kiểm tra chuyển vị ngang của đỉnh cột: Δ ≤ [Δ] =h/300.

Điều kiện kiểm tra võng của xà : f ≤ [f] =L/250.

r

σ σ

d, er r

r

W

σ = E s g

g

M

II.Phân tích nội lực

III.Tính toán cấu kiện

VÍ DỤ TÍNH TOÁN.

Tiết diện tương đương để tính toán.

Bước 1

Bước 2

Bước 3

Bước 4 Bước 5

Quá trình lặp có thể dừng lại ở đây.

Tiết diện hiệu quả của CK chịu nén Tiết diện hiệu quả của CK uốn quanh trục y-y

Nhập tỷ lệ đặc trưng hình học của TD nguyên /TD hiệu quả

vào sap

Tiết diện hiệu quả có đặc trưng hình học khác TD nguyên

Tiến hành phân tích, tính toán theo TTGH1

Tỷ lệ về bền kéo - uốn

Tỷ lệ về chịu cắt

Cột 75.91% 56.98% 28.97% 5.91%

Dầm 78.42% 55.21% 28.61% 8.49%

Kiểm tra cấu kiện theo TTGH1

Bảng tổng hợp tỷ lệ chịu lực

Nghiên cứu sự ảnh hưởng độ cứng của tiết diện hiệu quả tới khả

năng chịu lực của khung

Iy (mm 4) Asy (mm 2) Tiết diện nguyên 1547.52

Chia cấu kiện thành nhiều đoạn nhỏ,

tiến hành phân tích và tính toán cấu

Cấu kiện t Tỷ lệ về ổn định Tỷ lệ về bền

nén-uốn

Tỷ lệ về bền uốn Tỷ lệ chịu cắt

kéo-Cột

1.5 -0.27% -0.37% -0.39% -0.46% 1.6 -0.25% -0.34% -0.35% -0.41% 1.7 -0.23% -0.31% -0.33% -0.38% 1.8 -0.21% -0.29% -0.30% -0.35% 1.9 -0.20% -0.27% -0.28% -0.32%

2 -0.46% -0.52% -0.48% 0.20%

Dầm

1.5 -0.42% -0.47% -0.44% 0.19% 1.6 -0.38% -0.42% -0.40% 0.17% 1.7 -0.36% -0.39% -0.37% 0.16% 1.8 -0.33% -0.36% -0.34% 0.15% 1.9 -0.31% -0.34% -0.32% 0.14%

2 -0.27% -0.37% -0.39% -0.46%

Bảng tỷ số tương đối tỷ lệ chịu lực

R2,i : Tỷ lệ chịu lực của cấu kiện khi giảm độ cứng.

R1,i : Tỷ lệ chịu lực của cấu kiện ban đầu.

i: Các thành phần về khả năng chịu lực.

Xét tỷ số:

Kết luận: ảnh hưởng của giảm độ cứng không ảnh

hưởng nhiều tới tỷ lệ chịu lực của cấu kiện do nội lực

trong khung không thay đổi nhiều.Trong tính toán có

thể bỏ qua ảnh hưởng này.

KIỂM TRA CẤU KIỆN THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN SỬ DỤNG (TTGH2).

Cấu kiện t

Tỷ lệ Ay,fic/Ay,g

Tỷ lệ Iy,fic/Iy,g

Tỷ lệ ASy,fic/ASy ,g

f1(Cvị-Đvõng

TD nguyên)mm

f2(Cvị-Đvõng TD giảm yếu)mm

[f] (CV-độ võng cho phép)mm (f2-f1)/f1

Cột

1.5 0.413 0.912 0.321 5.37 6.10 13.33 13.71%1.6 0.442 0.935 0.344 5.03 5.56 13.33 10.69%1.7 0.470 0.938 0.366 4.73 5.20 13.33 10.00%1.8 0.497 0.953 0.389 4.46 4.82 13.33 8.03%1.9 0.523 0.957 0.410 4.22 4.53 13.33 7.33%

2 0.545 0.964 0.426 4.00 4.26 13.33 6.40%

Dầm

1.5 0.413 0.914 0.321 16.57 19.21 20.40 15.90%1.6 0.442 0.936 0.344 15.64 17.62 20.40 12.68%1.7 0.470 0.939 0.366 14.82 16.56 20.40 11.77%1.8 0.497 0.954 0.389 14.08 15.44 20.40 9.63%1.9 0.523 0.958 0.410 13.43 14.61 20.40 8.78%

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT

-Tính toán liên kết đỉnh cột và xà + Chọn bulông cấp độ bền 5.6 đường kính M10

Chi tiết liên kết cột và xà

+ Kiểm tra các điều kiện liên kết

+ Kiểm tra khả năng chịu cắt của bulông

Phân phối lực cắt cho mỗi bulông

Bulông chịu lực cắt lớn nhất là bulông ở xa tâm liên kết nhất:

+Kiểm tra tiết diện giảm yếu

Mô hình hóa nút liên kết Gán điều kiện biên, tải trọng Tiến hành mesh và phân tích

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT

+Mô phỏng abaqus CAE để xác định ứng suất các cấu kiện của liên kết

-Kết quả giải tích

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT

Ứng suất lớn nhất của bản cánh là:

Ứng suất lớn nhất của bản bụng là:

Ứng suất S11 của cấu kiện 2C250 tại vị trí nút

-Kết quả phân tích bằng abaqus:

1

230,81

144,26 / 1,6

TÍNH TOÁN LIÊN KẾT

Ứng suất trong tấm liên kết bụng

Ứng suất lớn nhất của bản (1) : σmax,1 = 195,3N/mm 2

Ứng suất lớn nhất của bản (2) : σmax,2 = 187,4N/mm 2

Ứng suất lớn nhất của bản (3) : σmax,3 = 58,37N/mm 2 Ứng suất lớn nhất của bản (4) : σmax,4 = 27,42N/mm 2

Ứng suất trong tấm liên kết cánh

Chi tiết liên kết xà - xà

Kết luận:

- Khi mô phỏng nút liên kết hiện nay đang mô hình liên kết cứng hoàn toàn tại một đầu thanh và đầu còn lại chưa có điều kiện biên Thực tế điều kiện biên tại những vị trí trên đều là gối đàn hồi.

- Luận văn đã đưa ra cách tính tiết diện hiệu quả, tính toán cấu kiện theo TTGH1, TTGH2 và tính toán liên kết trong khung.

- Khả năng mất ổn định của cấu kiện luôn chiếm tỷ lệ cao hơn so với khả năng bền chịu nén – uốn, kéo – uốn và chịu cắt.

- Khi cấu kiện làm việc với tiết diện hiệu quả => độ cứng bị giảm nhưng ta có thể bỏ qua ảnh hưởng này.

- Khi kiểm tra cấu kiện theo trạng thái giới hạn thứ hai người kỹ sư thiết kế cần kể đến ảnh hưởng của sự thay đổi độ cứng

Giả thiết mô phỏng tính toán:

- Đầu thừa tại vị trí nút khi mô phỏng gần vị trí liên kết nhất có thể.

- Tiết diện tổ hợp được giả thiết làm việc đồng thời với nhau.

Xin chân thành cảm ơn!