Giáo trình kết cấu thép_Chương 4

Chỉång 4: CÄÜT &THANH NẸN ÂỤNG TÁM ξ1.Khại niãûm chung Hçnh 4.1: Cäüt tiãút diãûn khäng âäøi 1.1.Âàûc âiãøm chung: Cäüt v thanh nẹn âụng tám l kãút cáúu thỉåìng dng trong kãút cáúu thẹp nhỉ: cäüt nh, cäüt sn cäng tạc, thanh nẹn trong dn. Cäüt cọ cạc bäü pháûn chênh: - Âáưu cäüt: bäü pháûn âåí cạc kãút cáúu bãn trãn v phán phäúi ti trng xúng thán cäüt. - Thán cäüt: bäü pháûn chëu lỉûc cå bn, truưn ti trng tỉì bãn trãn xúng mọng. - Chán cäüt: bäü pháûn liãn kãút cäüt våïi mọng, phán phäúi ti trng tỉì bãn trãn xúng mọng. 1.2.Cạc loải cäüt: Hçnh 4.2: Cäüt tiãút diãûn thay âäøi Cäüt cọ nhiãưu loải ty theo cạch phán loải:  Theo sỉí dủng: - Cäüt nh cäng nghiãûp - Cäüt nh khung nhiãưu táưng - Cäüt âåí sn cäng tạc - Cäüt âåí âỉåìng äúng  Theo cáúu tảo: - Cäüt âàûc - Cäüt räùng - Cäüt tiãút diãûn khäng âäøi - Cäüt báûc thang  Theo så âäư chëu lỉûc: - Cäüt chëu nẹn âụng tám - Cäüt chëu nẹn lãûch tám 1.3.Så âäư tênh v chiãưu di tênh toạn: 1. Så âäư liãn kãút âáưu cäüt v chán cäüt: - Chán cäüt khåïp cäú âënh: thỉåìng dng cho cäüt chëu nẹn âụng tám. Âäúi våïi cäüt chëu nẹn lãûch tám nọ âỉåüc sỉí dủng khi u cáưu thiãút kãú khäng cọ moment åí chán cäüt, nhỉ khi mọng trãn nãưn âáút úu. 78 - Chán cäüt liãn kãút ngm: dng cho cäüt nẹn lãûch tám v cho c cäüt nẹn âụng tám, nọ lm tàng âäü äøn âënh cho cäüt. - Âáưu cäüt liãn kãút ngm våïi x ngang: thỉåìng dng cäüt trong hãû khung. - Âáưu cäüt liãn kãút khåïp våïi x ngang: thỉåìng dng trong cäüt chëu nẹn âụng tám. - Liãn kãút åí âáưu cäüt cng nhỉ chán cäüt cọ thãø khạc nhau theo cạc phỉång. 2.Chiãưu di tênh toạn: Chiãưu di tênh toạn ca cäüt tiãút diãûn khong âäøi hay cạc âoản cäüt báûc: l o = µ . l (4.1) Trong âọ: l : chiãưu di hçnh hc ca cäüt. µ : Hãû säú chiãưu di tênh toạn, phủ thüc vo âàûc âiãøm ti trng nẹn tạc dủng vo cäüt v så âäư liãn kãút åí 2 âáưu cäüt. 1.4.Cäng thỉïc tênh: Theo âäü bãưn: .R F N = γσ ≤ (4.2) Theo äøn âënh: .R. F N = min ϕγσ ≤ (4.3) Våïi: ϕ min : Hãû säú ún dc âỉåüc tênh hay tra bng theo λ max . λ max : Âäü mnh låïn nháút trong 2 phỉång: x-x v y-y. λ x = l ox /i x ; λ y = l oy /i y Våïi: i x , i y : Bạn kênh quạn tênh ca tiãút diãûn cäüt theo 2 phỉång: x-x v y-y. Chụ : - Håüp l nháút l khi cäüt cọ âäü äøn âënh theo 2 phỉång nhỉ nhau, nghéa l: λ x = λ y (4.4) - Âãø cäüt lm viãûc bçnh thỉåìng trong quạ trçnh sỉí dủng: λ max ≤ [ λ ] (4.5) Våïi: [ λ ]: Âäü mnh giåïi hản cho båíi QP. - Âãø cäüt khäng bë máút äøn âënh củc bäü trỉåïc khi máút äøn âënh täøng thãø: (4.6) σ cb th th th ≥ σ ξ2.Cäüt âàûc: Hçnh 4.3a: Cäüt âàûc tiãút diãûn I 2.1.Cạc loải tiãút diãûn: 1. Tiãút diãûn I: - Âån gin - Tha mn cạc u cáưu thiãút kãú - Dãù liãn kãút våïi kãút cáúu khạc. Hçnh 4.3b: Cäüt âàûc tiãút diãûn chỉí tháûp 2.Tiãút diãûn +: - i x = i y - Âån gin 79 - Khoù lión kóỳt vồùi kóỳt cỏỳu khaùc. Hỗnh 4.3c: Cọỹt õỷc tióỳt dióỷn kờn 3.Tióỳt dióỷn kờn: - Tióỳt kióỷm vỏỷt lióỷu do i lồùn - Khoù baớo quaớn (bởt kờn 2 õỏửu). - Khoù lión kóỳt vồùi kóỳt cỏỳu khaùc. 2.2.Cỏỳu taỷo vaỡ ọứn õởnh cuỷc bọỹ: c = 8 ữ 40 mm Hỗnh 4.4: Cỏỳu taỷo cọỹt õỷc b = 6 ữ 16 mm Hồỹp lyù khi thióỳt kóỳ: moớng i lồùn: tióỳt kióỷm. Nhổng phaới: min theo õióửu kióỷn ọứn õởnh cuỷc bọỹ. Tổỡ õióửu kióỷn: cb th th th Vaỡ xeùt õóỳn: - Sổỷ cong vónh ban õỏửu - Sổỷ õỷt lổỷc lóỷch tỏm ngỏựu nhión laỡm cb giaớm. óứ ọứn õởnh cuỷc bọỹ: 1.Baớn caùnh: b o c b o c (4.7) Vồùi: b o c = f( , loaỷi theùp): õọỹ maớnh giồùi haỷn cuớa phỏửn caùnh nhọ ra, cho bồới QP. = 14 ữ 23 (/v theùp CT3) 2.Baớn buỷng: Vồùi: E R = :õọỹ maợnh quy ổồùc. Hỗnh 4.5: Sổồỡn doỹc Cọỹt I: vồùi: 0,8: ( 25:CT3) h b 0 E R (31:CT3) (4.8) Vồùi > 0,8: ( >25:CT3) = b o b hh R E )0,8+(0,36 0 (4.9) Hỗnh 4.6: Tióỳt dióỷn chởu lổỷc Vaỡ: 2,9 E / R (90:CT3) (4.10) Nóỳu khọng thoớa maợn phaới õỷt sổồỡn doỹc. Khi: b o b hh 1,5 0 coù thóứ khọng cỏửn õỷt sổồỡn doỹc nhổng phỏửn tióỳt dióỷn buỷng bở mỏỳt ọứn õởnh khọng kóứ vaỡo tióỳt dióỷn chởu lổỷc 80 - Kờch thổồùc sổồỡn doỹc: b s 10 b (4.11) s 0,75 b (4.12) Hỗnh 4.7: Sổồỡn ngang Tióỳt dióỷn sổồỡn õổồỹc kóứ vaỡo tióỳt dióỷn tờnh toaùn cuớa cọỹt. - Sổồỡn ngang: õổồỹc õỷt khi: h b0 / 2,2 E / R (70:CT3) (4.13) - Kờch thổồùc sổồỡn ngang: b s h 0 /30 + 40 mm (4.14) s 2b s RE/ (b s /15:CT3) (4.15) - Khoaớng caùch 2 sổồỡn ngang: a = (2,5 ữ 3)h 0 - Trong mọỹt õoaỷn chuyón chồớ ờt nhỏỳt phaới coù 2 sổồỡn ngang. 3.Lión kóỳt: Q = 0 nhổng õóứ kóứ õóỳn lổỷc cừt do hióỷn tổồỹng hay cong vónh ban õỏửu , ta phaới lión kóỳt caùnh vaỡ buỷng cọỹt theo cỏỳu taỷo: - Cọỹt t/h haỡn: -haỡn lión tuỷc. - h h 0,5 b 6 ữ 8 mm - Cọỹt t/h taùn: - a a max 2.3.Choỹn tióỳt dióỷn: 1. Caùc bổồùc: Xaùc õởnh N tờnh toaùn. Xaùc õởnh l ox ,l oy ; Dổỷ kióỳn tióỳt dióỷn. Choỹn tióỳt dióỷn ; Kióứm tra. 2.Choỹn tióỳt dióỷn vaỡ kióứm tra: Hỗnh 4.8: Sồ bọỹ choỹn: F yc = N m. .R (4.16) Vồùi: gt =100 ữ 70 Khi: N = 150 ữ 250T = 70 ữ 50 Khi: N 250T Mỷt khaùc: i yc = l o gt (4.17) h yc = i yc x x (4.18) ; b yc = i yc y y (4.19) x , y :cho bồới qui phaỷm. Tổỡ: F yc , h yc , b yc , vaỡ õ/k ọứn õởnh cuỷc bọỹ b , c Tổỡ tióỳt dióỷn õaợ choỹn F , J x , J y , i x , i y , x , y , min Vaỡ kióứm tra: x [ ] ; y [ ] min = N F m. .R min (4.20) 81 3.Choỹn tióỳt dióỷn theo []: Khi N nhoớ F: nhoớ > [ ] , thỗ phaới choỹn tióỳt dióỷn laỷi theo [ ]. [] i yc = l o (4.21) h yc , b yc vaỡ õ/k ọứn õởnh cuỷc bọỹ b , c 2.4.Vờ duỷ: Choỹn tióỳt dióỷn cọỹt I chởu neùn trung tỏm vồùi N = 410T, l 0x =9,1m, l 0y =4,55m. Giaớ thióỳt: gt = 60 =0,86 F yc = N m. .R = 228 cm i yc x = l ox gt = 15,2 cm i yc y = l oy gt = 7,6 cm h yc = i yc x x = 36 cm ; b yc = i yc y y = 32 cm Choỹn tióỳt dióỷn nhổ hỗnh veợ: Kióứm tra ọứn õởnh cuỷc bọỹ: Hỗnh 4.9: b o / c = 40/2x2,2 = 9,1 <15 h o / b = 40/1,2 = 33 <[ h o / b ] Coù: F = 224 cm 2 , J x = 84900 cm 4 , J y = 23500 cm 4 i x = 19,5 cm , i y = 10,2 cm x = 46,5 , y = 44 min = 0,9 = 2,02 T/cm 2 3.Cọỹt rọựng: Cọỹt rọựng õổồỹc cỏỳu taỷo bồới caùc nhaùnh õỷt caùch xa nhau, lión kóỳt vồùi nhau bũng hóỷ buỷng rọựng. ỷc õióứm: - ỉn õởnh theo 2 phổồng gỏửn bũng nhau nón tióỳt kióỷm vỏỷt lióỷu. - Tọỳn cọng chóỳ taỷo. Nón õổồỹc duỡng nhióửu cho cọỹt chởu N vổỡa vaỡ chióửu cao lồùn. 3.1.Tióỳt dióỷn: Hỗnh 4.10: 82 -Trủc thỉûc: càõt váût liãûu. -Trủc o: Khäng càõt váût liãûu. 3.2.Cáúu tảo:  Khe håí giỉỵa 2 nhạnh ≥ 100 ÷ 150 : âãø dãù sån bãn trong.  Liãn kãút nhạnh âãø : - Bo âm äøn âënh tỉìng nhạnh v ton cäüt. - Chëu Q do lãûch tám khi âàût ti hay chãú tảo. Hçnh 4.11:  Hãû giàòng cọ 2 loải: 1.Hãû thanh giàòng: Thanh giàòng âỉåüc lm bàòng thẹp gọc ≥ L40x5. Âàûc âiãøm: - Âäü cỉïng låïn chäúng xồõn khe. - Chãú tảo phỉïc tảp. Sỉí dủng: Khi ti trng låïn, cäüt cao. Chụ : Trủc thanh häüi tủ bãn ngoi nhạnh cäüt âãø tàng phảm vi liãn kãút nhạnh cäüt v thanh giàòng. 2.Hãû bn giàòng: Hçnh 4.12: Âàûc âiãøm: - Âẻp , âån gin. - Âäü cỉïng nh. Sỉí dủng: - Khi N ≤ 200 ÷ 250T - Khong cạch 2 nhạnh ≤ 0,8 ÷ 1m 3.Sỉåìn ngàn: Tạc dủng: - chäúng xồõn - Tiãút diãûn ngang khäng biãún hçnh. Khong cạch 2 sỉåìn: 3 ÷ 4 m Trong 1 cäüt cọ êt nháút 2 sỉåìn ngàn 3.3.Sỉû lm viãûc ca cäüt räùng: Theo 2 phỉång khạc nhau. Hçnh 4.14: Hçnh 4.13: Sỉåìn ngàn 83 1.Truỷc thổỷc: Truỷc cọỹt truỷc nhaùnh: khọng aớnh hổồớng bồới hóỷ giũng nón cọỹt laỡm vióỷc nhổ cọỹt õỷc. y oy i l = y (4.22) Vồùi: i y = i y n 2.Truỷc aớo: Truỷc cọỹt truỷc nhaùnh: coù aớnh hổồớng bồới hóỷ giũng. Khi laỡm vióỷc hóỷ giũng bióỳn daỷng laỡm khaớ nng ọứn õởnh cuớa cọỹt giaớm. Nón khi tờnh ta duỡng õọỹ maợnh tổồng õổồng. tõ = à . x (4.23) à < 1 :tuỡy thuọỹc hóỷ giũng buỷng. a.Cọỹt baớn giũng: tõ = + x 2 n 2 (4.24) x = l i ox x Vồùi: ; i x i x n n = l i n x n b.Cọỹt thanh giũng: tõ G F F = + k x 2 1 . (4.25) Vồùi : F G : dióỷn tờch tióỳt dióỷn thanh giũng kóứ caớ 2 mỷt rọựng. k 1 : Hóỷ sọỳ phuỷ thuọỹc goùc 1 giổợa thanh giũng vaỡ nhaùnh cọỹt.Vỗ 1 45 ữ 60 0 nón: k 1 = 27. Do õoù: tõ G F F = + 27 x 2 . (4.26) 3.4.Choỹn tióỳt dióỷn : (Cọỹt 2 mỷt rọựng) 1. Choỹn tióỳt dióỷn tổỡng nhaùnh: Sồ bọỹ tờnh nhổ cọỹt õỷc: F yc = N m. .R (4.27) i yc y = l oy gt Vồùi: gt = 90 ữ 60 Khi: N = 150 ữ 250T = 60 ữ 40 Khi: N 250T Tổỡ F yc , i yc choỹn qui caùch theùp hỗnh U,I cho phuỡ hồỹp. Kióứm tra ọứn õởnh theo phổồng truỷc y - y: y R = N F m. y . (4.28) 84 2.Choỹn khoaớng caùch giổợa 2 nhaùnh: Dổỷa vaỡo nguyón từc: tõ y (4.29) a.Cọỹt baớn giũng: x yc = - y 2 n 2 (4.30) b.Cọỹt thanh giũng: = - k x yc y 2 1 . F F G (4.31) Trong õoù F G , n õổồỹc giaớ õởnh trổồùc. Thổồỡng lỏỳy: n = 30 ữ 40 x i = l yc x ox x yc (4.32) h yc = i yc x x (4.32) Tổỡ h yc ta choỹn h phuỡ hồỹp vồùi yóu cỏửu cỏỳu taỷo. Tờnh thanh giũng hay baớn giũng õóứ xaùc õởnh F G hay n rọửi kióứm tra cọỹt õọỳi vồùi truỷc aớo x-x theo sọỳ lióỷu chờnh xaùc: y R = N F m. y . (4.33) Vồùi: y õổồỹc tờnh tổỡ tõ 3.5.Tờnh hóỷ giũng buỷng: Hỗnh 4.15: 1. Khaùi nióỷm vóử lổỷc cừt qui ổồùc: óỳn traỷng thaùi giồùi haỷn do thanh bở uọỳn cong nón sinh ra lổỷc cừt trong thanh. Q dy dx = dM dx = N th . Vồùi: y = f.sin x/l Q max = N th .f. /l f)l, , (E, = = th max l f F Q Cuỡng 1 loaỷi vỏỷt lióỷu, khi thay õọứi, l,f thay õọứi theo vaỡ Q/F thay õọứi rỏỳt ờt. Nón QP qui õởnh lỏỳy lổỷc cừt qui ổồùc Q qổ : Q qổ = t.F (Kg) (4.34) Vồùi: t: Phuỷ thuọỹc vaỡo loaỷi vỏỷt lióỷu. (Theùp CT3: t = 20) 2.Tờnh baớn giũng: Theo thổỷc nghióỷm vaỡ tờnh toaùn khi cọỹt õaỷt õóỳn traỷng thaùi giồùi haỷn thỗ cọỹt bở cong vaỡ trón tổỡng nhaùnh cọỹt coù bióỳn daỷng theo õổồỡng cong chổợ S .Trong õoù coù caùc õióứm M=0, nón ta thay vaỡo õoù bừng khồùp. Kóỳt cỏỳu thaỡnh tốnh õởnh. Cừt 1 õoaỷn õóứ xeùt: 85 Hỗnh 4.16: Hỗnh 4.17: Dổồùi lổỷc cừt Q r = Q qổ /2 baớn giũng chởu: 2 .aQ = M c .aQ = r b r b Q (4.35) Vồùi: c = h - 2 Z 0 a. Kờch thổồùc baớn giũng: - b g : phuỷ thuọỹc h vaỡ loaỷi lión kóỳt. - d g = (0,5 ữ 0,8) h : õọỳi vồùi cọỹt tọứ hồỹp haỡn. = (0,75 ữ 1) h : õọỳi vồùi cọỹt tọứ hồỹp õinh taùn. - g = (1/10 ữ 1/20) d g = 6 ữ 12 mm - Khoaớng caùch giổợa 2 baớn giũng: l n = (30 ữ 40) i x n b.Lión kóỳt: Lión kóỳt haỡn: - h h = g Lión kóỳt taùn: - Mọựi bón lỏỳy 2, 3 hay 4 õinh õọỳi vồùi cọỹt nheỷ,vổỡa hay nỷng. 3.Tờnh thanh giũng: a.Thanh giũng xión: Hỗnh 4.18: Chởu lổỷc doỹc truỷc: N tx = Q sin r (4.36) tx R = N F m. tx g min . (4.37) Vồùi: m = 0,75 b.Thanh giũng ngang: óứ giaớm chióửu tờnh toaùn cuớa nhaùnh cọỹt. Thổồỡng choỹn bũng tióỳt dióỷn thanh giũng xión. 86 4.Chỏn cọỹt: Phổùc taỷp, thổồỡng chióỳm khoaớng 20% thồỡi gian vaỡ chi phờ. 4.1.Caùc loaỷi chỏn cọỹt: Chỏn cọỹt phaới õổồỹc cỏỳu taỷo phuỡ hồỹp vồùi sồ õọử tờnh vaỡ õọỹ lồùn taới troỹng. Hỗnh 4.19: Nọỳi khồùp: duỡng 2 bulon 20 ữ 25 õóứ õởnh vở khi thi cọng vaỡ chởu uọỳn ngỏựu nhión. Nọỳi ngaỡm: duỡng 4 bulon 20 ữ 36 Lọự bulon trón baớn õóỳ coù õổồỡng kờnh l =(1,5 ữ 2) b õóứ dóự lừp cọỹt. Sau khi õởnh vở cọỹt ta õỷt thóm tỏỳm õóỷm coù õổồỡng kờnh lọự l lồùn hồn b khoaớng 3mm, vaỡ haỡn vồùi baớn õóỳ trổồùc khi vỷn ócu. Chỏn cọỹt õỷt thỏỳp hồn mỷt nóửn 0,5m, sau õoù õọự bótong õóứ chọỳng rộ. 4.2.Tờnh toaùn vaỡ cỏỳu taỷo: 1. Tờnh baớn õóỳ: a.Dióỷn tờch baớn õóỳ: F = B.L N R bt (4.38) Vồùi: R bt : cổồỡng õọỹ tờnh toaùn eùp cuỷc bọỹ cuớa betong moùng. n 3 n 1,5.R R = F F R m bt (4.39) R n : cổồỡng õọỹ tờnh toaùn cuớa bótong chởu neùn. F m : dióỷn tờch mỷt moùng. b.Bóử rọỹng B : lỏỳy theo cỏỳu taỷo: B = b + 2( dõ + c) (4.40) Hỗnh 4.20: Vồùi: b: khoaớng caùch giổợa hai dỏửm õóỳ. dõ : bóử daỡy dỏửm õóỳ . dõ =10 ữ 16mm: õọỳi vồùi cọỹt t/h haỡn. 87 [...]... cọỹt t/h taùn c = (2 ữ 4) dõ =20 ữ 40 mm L = F/B ọỳi vồùi cọỹt chởu neùn õuùng tỏm hồỹp lyù nhỏỳt laỡ: L/B = 0,5 ữ 2 c.Bóử daỡy baớn õóỳ: Xaùc õởnh tổỡ õióửu kióỷn chởu uọỳn do aùp lổỷc cuớa moùng phỏn bọỳ lón baớn õóỳ N (4. 41) p = B.L Nọỹi lổỷc sinh ra do p trong caùc ọ baớn õóỳ laỡ Mi , nọỹi lổỷc lồùn nhỏỳt trong caùc ọ laỡ Mmax Vỏỷy bóử daỡy baớn õóỳ : 6.M max bõ 16 ữ 40 mm (4. 42) R Chuù yù: óứ tióỳt... õóỳ lión kóỳt vaỡo nhaùnh cọỹt bũng 4 õổồỡng haỡn thỗ: N hdõ l h = (4. 43) h 4 h h Rg Vồùi: hh = (1 ữ 1,2) dõ = 10 ữ 14 mm b.Bóử daỡy dỏửm õóỳ: Xaùc õởnh theo õọỹ bóửn cuớa dỏửm õóỳ dổồùi aùp lổỷc cuớa moùng truyóửn lón 5.Muợ cọỹt: óứ õồớ cỏỳu kióỷn bón trón óứ nọỳi khồùp giổợa cọỹt vaỡ rổồỡng ngang, õồn giaớn nhỏỳt laỡ duỡng baớn õỏỷy coù õ = 16 ữ 25 mm Hỗnh 4. 21: Chióửu cao õổồỡng haỡn nọỳi baớn . bọỹ: Hỗnh 4. 9: b o / c = 40 /2x2,2 = 9,1 <15 h o / b = 40 /1,2 = 33 <[ h o / b ] Coù: F = 2 24 cm 2 , J x = 849 00 cm 4 , J y = 23500 cm 4 i x = 19,5. khi: h b0 / 2,2 E / R (70:CT3) (4. 13) - Kờch thổồùc sổồỡn ngang: b s h 0 /30 + 40 mm (4. 14) s 2b s RE/ (b s /15:CT3) (4. 15) - Khoaớng caùch 2 sổồỡn