Giáo trình kết cấu thép ĐHXD 3 5 3 6 ondinhtongthe ondinhcucbo

Bộ môn công trình Thép gỗ Đại học xây dựng Kết cấu thép, kết cấu thép xây dựng, đại học xây dựng, tài liệu đại học xây dựng, 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

3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Hiện tượng ngun nhân Tính tốn ổn định tổng thể dầm 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP g c , pc Hiện tượng nguyên nhân Tĩnh tải Hoạt tải tác dụng theo chiều từ xuống => dầm bị uốn quanh trục x-x Mômen uốn Mx ≠ My =0 l Chuyển vị ∆Y ≠ ∆X = Tiết diện dầm thiết kế có : h >> bf ; Ix >> Iy; Độ cứng mặt phẳng độ chứng chống xoắn dầm bé h bf 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Hiện tượng nguyên nhân Hiện tượng : Khi tăng tải trọng đến giá trị dầm bị cong vênh, chuyển vị mặt phẳng Tồn chuyển vị theo phương y-y, x-x đồng thời tiết diện dầm bị xoay tương nhau: ∆X ≠ ∆Y ≠ ∆θ ≠ g c pc Dầm bị ổn định tổng thể (bị oằn ngang) Trục dầm bị võng mặt phẳng uốn bị oằn vênh ngang, hình dạng tiết diện dầm không thay đổi Nguyên nhân: kết cấu chịu ứng suất nén nên bị cong vênh Bản cánh dưói dầm congxơn phần bụng chịu ứng suất pháp nén => dễ bị cong vênh mặt phẳng 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm Điều kiện để tượng ổn định tổng thể dầm không xảy ra: M x ,max ≤ M cr Biểu thức xác định mô men uốn tới hạn dầm : η : hệ số xét đến dạng biểu đồ mô men, phụ thuộc cách đặt tải theo chiều dài dầm; c : hệ số xét đến liên kết đầu dầm tải trọng đặt lên cánh hay cánh dầm; l0 : chiều dài tính tốn cánh chịu nén theo phương mặt phẳng uốn dầm (khoảng cách điểm ngăn cản chuyển vị ngang) E, G µ : mô đun đàn hồi uốn cắt vật liệu thép; : hệ số Pốtxơng (= 0,3 thép) ; G= E 2(1 + µ ) 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 2/6) Biểu thức xác định mô men uốn tới hạn dầm : It : mô men xoắn tiết diện dầm tiết diện chữ I tổ hợp hàn từ thép: G I t  l0  ⋅  Hệ số α = ⋅ E Iy  h  Đối với dầm tổ hợp hàn dạng chữ I: hfk It = 1,25(2b f ⋅ t 3f + hw ⋅ t w3 )  l0 ⋅ t w α = 8  h ⋅b  fk f      a ⋅ t w 1 +  b ⋅t f f  : khoảng cách trọng tâm cánh dầm; a = 0,5hfk     3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 3/6) Biểu thức xác định ứng suất tới hạn: l0 η ⋅ c It π2 B= ⋅ ⋅ E ⋅G ⋅ ⋅ 1+ Iy h α 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 4/6) Điều kiện kiểm tra ổn định tổng thể dầm: với γ c = 0,95 : hệ số điều kiện làm việc kiểm tra ổn định tổng thể dầm; ϕ b < : hệ số ổn định tổng thể dầm, tra bảng phụ thuộc vào hệ số α ; ψ ϕ1 (xem Phần 3.2) 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 5/6) Ổn định tổng thể dầm không cần phải kiểm tra đảm bảo điều kiện sau: - Cánh nén dầm liên kết chắn với sàn thép BTCT; - Khi tỷ số nhịp tính tốn l0 bề rộng cánh nén bf thoả mãn điều kiện: Nếu bf tf < 15 lấy bf tf = 15 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 6/6) Các biện pháp tăng cường ổn định tổng thể: Mx σ= ≤ σ cr Wx σ cr = M cr , x Wx Mx Wx không thay đổi (yêu cầu không đổi); Để điều kiện ổn định tổng thể dầm đảm bảo cần tăng vế phải (tăng khả ổn định dầm); Iy  h  = B ⋅ ⋅   I x  l0  l0 η ⋅ c It π2 B= ⋅ ⋅ E ⋅G ⋅ ⋅ 1+ Iy h α - Giảm chiều dài tính tốn cánh nén dầm ngồi mặt phẳng l0, cách bố trí thêm hệ giằng, hệ chống ngang - Sử dụng sàn BTCT hay thép liên kết chặt với cánh nén dầm; - Chọn lại tiết diện để tăng tỷ số: Iy Ix ; bf tf ; bf h fk 3.6 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM THÉP TỔ HỢP (BẢN CÁNH NÉN, BẢN BỤNG) Hiện tượng nguyên nhân Tính tốn ổn định cục dầm 3.5 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM THÉP Hiện tượng nguyên nhân Bản cánh bụng dầm tổ hợp mỏng có bề dầy nhỏ nhiều so với bề rộng hay chiều cao chúng (tf chiều cao h tiết diện bị giảm cục đồng thời tiết diện tính đối xứng => mơ men qn tính (Ix, Iy), mơ men kháng uốn (Wx, Wy) tiết diện bị giảm => phân bố ứng suất tiết diện thay đổi tăng lên => dẫn đến dầm bị phá hoại tổng thể, phá hoại ổn định tổng thể hay phá hoại bền Các mỏng có kích thước khác nhau, điều kiện biên khác nhau, chịu tác dụng khác => ứng suất pháp tới hạn ứng suất tiếp tới hạn để không xảy tượng ổn định cục mỏng khác Điều kiện đảm bảo ổn định cục thép: 3.5 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA DẦM THÉP Hiện tượng nguyên nhân Công thức xác định ứng suất pháp tới hạn mỏng: σ cr = t, a Cπ E  t  t = k     12(1 − ν )  a  a 2 : bề dầy bề rộng bản; C,k : hệ số phụ thuộc vào loại bản, kích thước ô dạng ứng suất tác dụng lên ô bản; ν : hệ số poatxông thép (= 0,3) Công thức xác định ứng suất tiếp tới hạn mỏng: τ cr = k vπ E  t w     12(1 − ν )  hw  2 Ổn định cục cánh nén Kích thước cánh nén: coi mỏng dài vô hạn; Liên kết: cạnh dài tựa lên bụng dầm, coi liên kết khớp với bụng dầm (tw < tf hw lớn); cạnh dài đối diện tự Hiện tượng: - Bản cánh nén bị oằn theo phương đứng dọc theo biên tự do; - Ngoài phần bụng bị oằn ngang nên toàn cánh nén bị oằn theo phương đứng 2 Ổn định cục cánh nén Biểu thức xác định ứng suất pháp tới hạn cánh nén dầm: b0f bề rộng tính tốn cánh nén dầm: b0f = (bf - tw) / Điều kiện chịu lực hợp lý : Coi bụng ổn định cục xảy đồng thời với khả chịu lực bền tác dụng ứng suất pháp nén 　 (phá hoại bền xảy sau phá hoại ổn định tổng thể): Điều kiện kiểm tra ổn định cục cánh nén: Ổn định cục bụng 3.1 Do tác dụng ứng suất tiếp Phân tố chịu ứng suất trượt tuý  phân tố xoay góc 45o chịu ứng suất nén kéo => bụng bị cong vênh theo phương ứng suất nén τ σ1 σ2 σ2 σ1 Kích thước bụng: coi mỏng dài vô hạn Liên kết: cạnh dài coi ngàm đàn hồi với cánh dầm (do dầm bị võng xuống) 3 Ổn định cục bụng 3.1 Do tác dụng ứng suất tiếp Hiện tượng: Phần bụng đầu dầm chủ yếu chịu tác dụng lực cắt hay ứng suất tiếp bị phồng ngồi mặt phẳng (góc nghiêng khoảng 45o), gọi bụng dầm bị ổn định ứng suất tiếp Biểu thức xác định ứng suất tiếp tới hạn bụng dầm: kv hệ số (thực nghiệm) phụ thuộc vào tỷ số cạnh dài l / cạnh ngắn hw ô loại tải trọng tác dụng lên dầm 3 Ổn định cục bụng 3.1 Do tác dụng ứng suất tiếp Trường hợp dầm chịu tải trọng tĩnh : với λw = hw tw f E Điều kiện chịu lực hợp lý : Coi bụng ổn định cục xảy đồng thời với khả chịu lực bền tác dụng ứng suất tiếp 　 (phá hoại bền xảy sau phá hoại ổn định tổng thể): [λ ] = τ cr = f v w 10,3 = 3,2 Điều kiện kiểm tra ổn định cục bụng dưói tác dụng ứng suất tiếp tải trọng tĩnh : hw λw = tw [ ] f ≤ λ w = 3,2 E hw E ≤ 3,2 tw f Ổn định cục bụng 3.1 Do tác dụng ứng suất tiếp Trường hợp dầm chịu tải trọng động: τ cr f = 4,9 λw τ cr = f v [λ ] = w 4,9 = 2,2 Điều kiện kiểm tra ổn định bụng tác dụng ứng suất tiếp tải trọng động λw = hw tw [ ] f ≤ λ w = 2,2 E hw E ≤ 2,2 tw f Ổn định cục bụng 3.1 Do tác dụng ứng suất tiếp Nếu điều ổn định cục bụng dầm khơng thoả mãn có thể: Giảm hw tăng tw (chọn lại tiết diện) Thay đổi kích thước điều kiện biên cách bố trí đơi sườn đứng (vng góc với trục dầm) Gia cường bụng dầm sườn đứng: Việc bố trí đôi sườn đứng nhằm chia bụng dầm thành ô nhỏ liên kết cạnh; làm tăng ứng suất tiếp tới hạn λ w > 3,2 a ≤ 2,5hw λ w ≤ 3,2 Yêu cầu khoảng cách sườn đứng: a ≤ 2hw Yêu cầu bề rộng bề dầy sườn: bs ≥ hw / 30 + 40 mm t s ≥ 2bs f E Ổn định cục bụng 3.1 Do tác dụng ứng suất tiếp Biểu thức xác định ứng suất tiếp tới hạn sử dụng sườn đứng: Ổn định cục bụng 3.2 Do tác dụng ứng suất pháp Hiện tượng: Phần bụng dầm chịu ứng suất nén bị phồng mặt phẳng tạo thành sóng, gọi bụng dầm bị ổn định tác dụng ứng suất pháp 3 Ổn định cục bụng 3.2 Do tác dụng ứng suất pháp Biểu thức xác định ứng suất pháp tới hạn: f σ cr = ccr ⋅ λw bf  t f ccr hệ số tra theo Bảng 3.4 phụ thuộc vào hệ số δ = β ⋅ h ⋅  t w  w    xét đến mức độ ngàm bụng với cánh điều kiện làm việc cánh nén (hệ số β) Đối với dầm tổ hợp hàn ccr = 30 ~ 35,5 ; Đối với dầm tổ hợp bulông ccr = 35,2 Coi ổn định cục bụng xẩy đồng thời với khả chịu lực tác dụng ứng suất pháp Xét trường hợp ccr = 30 (tương ứng giá trị bé ứng suất pháp tới hạn): σ cr ,min f = 30 = f λw [ λw ] = 30 = 5,5 ... dầm; a = 0,5hfk     ? ?3. 5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 3/ 6) Biểu thức xác định ứng suất tới hạn: l0 η ⋅ c It π2 B= ⋅ ⋅ E ⋅G ⋅ ⋅ 1+ Iy h α ? ?3. 5 ỔN ĐỊNH TỔNG... Phần 3. 2) ? ?3. 5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 5/ 6) Ổn định tổng thể dầm không cần phải kiểm tra đảm bảo điều kiện sau: - Cánh nén dầm liên kết chắn với sàn thép. .. : mơ đun đàn hồi uốn cắt vật liệu thép; : hệ số Pốtxơng (= 0 ,3 thép)  ; G= E 2(1 + µ ) ? ?3. 5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP Tính tốn ổn định tổng thể dầm (tiếp 2 /6) Biểu thức xác định mô men uốn