tài liệu kết cấu thép, tài liệu xây dựng hay nhất, kiến thức kết cấu thép, kết cấu thép 1, giáo trình kết cấu thép, giáo trình đại học xây dựng, bài giảng kết cấu thép, bài giảng đại học xây dựng, giáo trình đại học xây dựng hay nhất, tổng hợp giáo trình đại học xây dựng
§1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu kéo tâm Cấu kiện chịu uốn (Dầm) Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu kéo tâm N Biểu thức kiểm tra bền: (TTGH 1) N σ= ≤ f ⋅γ c An An N ≤ An ⋅ f ⋅ γ c = [ N ] diện tích thực tiết diện trừ giảm yếu; f cường độ tính tốn vật liệu thép (tính theo giới hạn chảy hay giới hạn bền); γc hệ số điều kiện làm việc cấu kiện (xét đến điều kiện làm việc thực tế) N Cấu kiện chịu kéo không cần kiểm tra điều kiện biến dạng (TTGH 2) thoả mãn §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm thép) §1.5 NGUN LÝ TÍNH TOÁN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) P a) a) Khi tải trọng tác dụng nhỏ: σ L M =σ c W _ h l Vmax tw σ+ Mx,max Tại tiết diện chịu Max: σ = M x ,max Wnx Vật liệu làm việc giai đoạn đài hồi, biểu đồ ứng suất pháp có hình tam giác ≤ f ⋅γ c Mx,max: mơ men uốn tải trọng tính tốn gây trục x-x; Wnx : mômen kháng uốn tiết diện thực trục x-x; §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP P (tiếp 2/7) Cấu kiện chịu uốn (Dầm) a) a) Khi tải trọng tác dụng nhỏ: σ _ l Vmax tw h M =σ c W L τ max σ+ Mx,max Tại tiết diện chịu Vmax: τ max Vmax Sx Vmax ⋅ S x = ≤ fv ⋅ γ c I x ⋅ tw Ix mômen quán tính tiết diện nguyên trục x-x; tw bề dầy bụng tiết diện chữ I vị trí trục trung hồ x-x : lực cắt tải trọng tính tốn gây ra; mơmen tĩnh 1/2 tiết diện trượt trục trung hồ x-x; §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) P (tiếp 3/7) b) Tiếp tục tăng tải trọng: P L a) _ σ L σc σc h _ c) h M =σ c W b) c) σc σ P a) M =σ c W b) + + Vùng chảy dẻo Ứng suất pháp thớ biên đạt đến giới hạn chảy σ c ; thớ bên làm việc giai đoạn đàn hồi; biểu đồ ứng suất pháp có dạng hình thang Tiết diện dầm gồm vùng: vùng chảy dẻo vùng đàn hồi Vùng chảy dẻo hình thành, ăn sâu vào bên tiết diện lan rộng theo chiều dài dầm §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP (tiếp 4/7) Cấu kiện P chịu uốn (Dầm) c) Tải trọng tăng đến toàn tiết diện đạt đến L P a) P b) σ _ a) _ c) σc σc c) σc h h M =σ c W σc b) σ L σc + + Toàn tiết diện chảy dẻo Biểu đồ ứng suất pháp tiết diện dầm có dạng hình chữ nhật Trong biểu đồ ứng suất pháp tiết diện lân cận có dạng hình thang hình tam giác Khớp dẻo tạo thành; dầm quay xung quanh trục khớp dẻo; biến dạng tăng vô hạn không kể đến vật liệu làm việc giai đoạn củng cố Giai đoạn này, dầm coi bị phá hoại §1.5 NGUN LÝ TÍNH TOÁN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) Xác định mô men dẻo Md: (tiếp 5/7) y dA Khảo sát phân tố dA : M d = ∫ dA ⋅ σ c ⋅ y = σ c ∫ y ⋅ dA = σ c ⋅ S x A A Sx mômen tĩnh nửa tiết diện trục trung hoà x-x So sánh với trường hợp dầm làm việc giai đoạn đàn hồi : Giai đoạn đàn hồi: M x = σ c ⋅ W xn với W xn = I xn /(h / 2) Giai đoạn chảy dẻo: M d = σ c ⋅ Wd với Wd = S x Tiết diện chữ nhật : Tiết diện chữ I : b⋅h Sx = Wd = 1,12W x b ⋅ h2 ; Wx = Wd = 1,5W x Wd > W x y x §1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) (tiếp 6/7) Biểu thức kiểm tra bền cấu kiện chịu uốn có xét đến biến dạng dẻo: M σ= ≤ f ⋅γ c Wd Tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp làm tăng tính dẻo thép (ứng suất tiếp tăng nên thép dễ bị chảy dẻo) Chảy dẻo xuất thớ biên ứng suất pháp đạt σ c ; đường trục trung hoà ứng suất tiếp đạt σc τ τ σc τ =σc / Biểu thức kiểm tra bền theo ứng suất tương đương có xét đến biến dạng dẻo: σ td = σ + 3τ ≤1,15 f ⋅ γ c §1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) (tiếp 7/7) Tính tốn theo TTGH 2: ∆ max ≤ [ ∆ ] ∆ max độ võng lớn dầm tải trọng tiêu chuẩn gây [ ∆] giới hạn độ võng lớn dầm, qui định tiêu chuẩn thiết kế (1/400 l) qc VD: dầm đơn giản chịu tải phân bố đều: ∆ max qc ⋅ l = ⋅ ≤ [ ∆] = l 384 E ⋅ I x 400 ∆ max l §1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (Cột, giàn thép) §1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) a) Hiện tượng khác cấu kiện chịu kéo tâm nén tâm: Thanh bị kéo thẳng chịu kéo; Thanh bị nén cong chịu nén N Xét liên kết khớp đầu chịu lực nén tâm y Mức độ cong phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài Thanh dài độ cong lớn Tính tốn cần xét đến độ cong thanh; việc tính tốn phức tạp ll y N Để đơn giản, cần xét đến độ cong chiều dài l đủ dài, độ cong đủ lớn Nếu bé bỏ qua cho đơn giản tính tốn §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) a) a) Đối với ngắn chịu nén tâm: N Khi chịu nén tâm, ngắn không bị cong, bị lùn bị chảy dẻo Tính tốn ngắn chịu nén tâm giống chịu kéo tâm với ứng suất ứng suất nén y ll y Thanh ngắn có chiều dài khơng lớn khoảng lần bề rộng tiết diện; N §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) a) b) Đối với dài chịu nén tâm: N Thanh bị cong chịu nén N đạt tới trị số Thanh bị cong theo phương có độ cứng nhỏ Tăng lực nén N từ từ để xem làm việc cấu kiện dài chịu nén tâm Nếu bỏ lực nén N lại trở vị trí thẳng ban đầu Vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi Thanh trạng thái cân cong tác dụng lực N Nếu tiếp tục tăng lực nén N đến giá trị N cr sau dù tăng tải bị uốn cong nhanh khả chịu lực => Thanh bị ổn định tổng thể y ll y N §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: a) (tiếp 2/8) N Lực nén N cr gọi lực nén tới hạn để đảm bảo không bị ổn định tổng thể Để xác định Ncr cần thực tăng N tí Thanh bị ổn định tổng thể trước bị phá hoại bền, ứng suất nhỏ giới hạn tỷ lệ (vật liệu làm việc giới hạn đàn hồi) : N cr < [ N ] = A ⋅ f ⋅ γ c y ll y N §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: (tiếp 3/8) N cr < [ N ] N N [N] N cr N (1) Thanh bị phá hoại bền (2) Thanh bị ổn định tổng thể y N N (1) (2) So sánh trường hợp: dài ngắn chịu nén tâm §1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: (tiếp 4/8) Biểu thức xác định lực nén tới hạn (công thức Euler): π ⋅E⋅I = l o2 N cr E mô đun đàn hồi; I mơ men qn tính tiết diện; l0 chiều dài tính tốn l0 = µ ⋅ l ý nghĩa l0 để qui đổi hay điều chỉnh chiều dài loại có liên kết khác khớp đầu có liên kết khớp đầu, từ áp dụng cơng thức Euler; l : chiều dài hình học ; µ : hệ số chiều dài tính tốn phụ thuộc vào đặc điểm liên kết đầu §1.5 NGUN LÝ TÍNH TOÁN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: (tiếp 5/8) Xác định hệ số chiều dài tính tốn N N N n=1 n = 0,5 n = 1,5 n=2 µ=1 µ=2 µ = 0,7 µ = 0,5 µ= n n số nửa bước sóng hình Sine N §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: (tiếp 6/8) Ứng suất tới hạn để cột không bị ổn định tổng thể: σ cr i= N cr π ⋅ E ⋅ I π ⋅ E π ⋅ E = = = = 2 A lo ⋅ A λ lo i I A lo λ= i bán kính quán tính tiết diện; A diện tích tiết diện nguyên λmax l0 = max I/A độ mảnh Vì mơmen qn tính I hệ số λ Thanh bị ổn định theo phương có : µ theo phương khác nên i theo phương khác §1.5 NGUYÊN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: a) (tiếp 7/8) N Biểu thức kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể: Thực tế khơng thể có chịu nén hồn tồn tâm, ln có ngun nhân ngẫu nhiên gây thêm uốn dọc cấu kiện như: độ lệch tâm ngẫu nhiên, độ cong ban đầu (trục không thẳng), … y ll y Cần phải kiểm tra cấu kiện chịu nén tâm cấu kiện chịu nén lệch tâm với độ lệch tâm nhỏ N §1.5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (cột, giàn) b) Đối với dài chịu nén tâm: (tiếp 8/8) Biểu thức kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể: N σ= ≤ σ cre ⋅ γ c A σ e cr : ứng suất tới hạn có xét đến độ lệch tâm nhỏ; e σ N σ= ≤ σ cre ⋅ γ c = cr ⋅ f ⋅ γ c = ϕ ⋅ f ⋅ γ c A f σ cre ϕ= W x y x ? ?1. 5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu uốn (Dầm) (tiếp 6/7) Biểu thức kiểm tra bền cấu kiện chịu uốn có... (1/ 400 l) qc VD: dầm đơn giản chịu tải phân bố đều: ∆ max qc ⋅ l = ⋅ ≤ [ ∆] = l 384 E ⋅ I x 400 ∆ max l ? ?1. 5 NGUN LÝ TÍNH TỐN CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP Cấu kiện chịu nén tâm (Cột, giàn thép) ? ?1. 5