Bài giảng Kết cấu thép: Chương 4 - ThS. Cao Tấn Ngọc Thân - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

 Cột là cấu kiện dùng để truyền tải trọng từ các kết cấu bên trên xuống kết cấu bên dưới.. 5.[r]

1

 Chương Tổng quan Kết Cấu Thép

 Chương Vật Liệu Sự Làm Việc KC Thép  Chương Liên Kết Kết Cấu Thép

 Chương Dầm Thép

 Chương Cột Thép

2

I. KHÁI QUÁT CHUNG

II. CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

III. CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

IV. CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM

1. Đặc điểm chung

2. Các loại cột

3. Sơ đồ tính, chiều dài tính tốn, độ mảnh

 Cột cấu kiện dùng để truyền tải trọng từ kết cấu bên xuống kết cấu bên

Ch5_6

 Cột gồm phận chính:

– Đầu cột: Đỡ kết cấu bên phân phối tải trọng cho thân cột

– Thân cột: Truyền tải trọng từ xuống – Chân cột: Liên kết cột vào móng, phân phối tải

trọng từ cột vào móng

 Theo cấu tạo: Cột đặc, cột rỗng, cột tiết diện không đổi, cột tiết diện thay đổi

 Theo sơ đồ chịu lực: Cột nén tâm (N), cột nén lệch tâm (N, M)

a) Sơ đồ tính

– Sơ đồ trục dọc cột với điều kiện biên (liên kết chân cột đầu cột)

b) Chiều dài tính tốn

Đối với cột tiết diện không đổi đoạn cột cột bậc:

– L - chiều dài hình học cột

–  - hệ số chiều dài tính tốn, phụ thuộc vào đặc điểm tải trọng điều kiện biên

0

L  L

c) Cột tiết diện thay đổi

Lo=jL

d) Độ mảnh cột

Lx, Ly: chiều dài tính tốn cột tính theo trục x y ix, iy: bán kính quán tính cột tính theo trục x y

 Khả chịu nén tâm cột định độ mảnh lớn

 Cột có khả chịu lực hợp lý:  Cột làm việc bình thường:

[l]: Độ mảnh giới hạn lx  x ;ly  y

x y

L L

i i

lmax  max(l lx , y )

lmax    l lx  ly

 In

n

i A

1. Hình thức tiết diện cột

2. Tính tốn

3. Xác định tiết diện

4. Ví dụ

a) Tiết diện I

– Đặc điểm:

» Dễ liên kết

» Dễ thoả yêu cầu kiến trúc

» Hình thức đơn giản, dễ chế tạo

– Thép hình I phổ thông: ix lớn iy nhiều, dùng hợp lý cột có Lx lớn so với Ly

– Thép hình I cánh rộng: Hợp lý thép hình I phổ thơng chênh lệch ix iy nhỏ

– Tiết diện H: ghép từ thép ghép từ thép hình: Khi tải trọng lớn

b) Tiết diện chữ thập

– Đặc điểm

» Cấu tạo đơn giản

» ix = iy, sử dụng hợp lý với Lx = Ly » Khó liên kết với kết cấu

» Khó đáp ứng yêu cầu kiến trúc

– Tiết diện ghép từ thép góc: Dùng tải trọng nhỏ – Tiết diện ghép từ thép: Dùng tải trọng lớn

c) Tiết diện kín: bán kính quán tính lớn tiết diện hở diện tích  chịu lực tốt

– Đặc điểm: Dễ đáp ứng lx=ly, hình thức gọn đẹp, khơng bảo dưỡng mặt bên

– Cột thép ống:

» Hợp lý trọng lượng khả chịu nén tâm » Khó liên kết với kết cấu khác

– Tiết diện tổ hợp từ thép góc, thép C – thép C + thép bản: tải trọng lớn

a) Tính tốn bền

– N: lực dọc tính tốn

– An: diện tích tiết diện thực

– f: cường độ tính tốn vật liệu – c: hệ số điều kiện làm việc cột

c n

N

f A

   

b) Tính tốn ổn định tổng thể

 Lực Ncr - lực tới hạn Euler:

 Ứng suất giới hạn:

với - độ mảnh lớn

 Đặt - hệ số uốn dọc

18 N L  H        2 min 2 cr EI EI N L L       l     

2 2

min

2 2

0 A

cr cr

N EI EI E

A L A L

 l  

Điều kiện ổn định tổng thể  Khi  Khi  Khi c N f A        max

l  l

1 0,073 5,53 f

E

     l l

 

0  l  2,5 : 2,5  l  4,5 :

4,5 :

l 

2

1, 47 13 f 0,371 27,3 f 0, 0275 5,53 f

E E E

     l    l

      332 51  l l   f E

l  l

c) Tính tốn ổn định cục

– Vị trí: cột có ứng suất pháp nén > khả chịu ứng suất pháp nén

 biến dạng mặt phẳng  ổn định cục