Chuong 4 cột thép (gửi SV)

CHƯƠNG CỘT THÉP § 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG § 4.2 CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM § 4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM § 4.4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỘT Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Khái quát chung Các loại cột Sơ đồ tính, chiều dài tính tốn, độ mảnh Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Khái quát chung Cột thép gì? Đặc điểm chung Đầu cột Thân cột Chân cột Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các loại cột - Theo sử dụng: - Theo cấu tạo: - Theo sơ đồ chịu lực: Cột nén tâm (N ≠0, M = 0), Cột nén lệch tâm, cột nén uốn (N, M) Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Sơ đồ tính, chiều dài tính tốn, độ mảnh a) Sơ đồ tính Trục dọc cột: theo phương z-z Liên kết chân cột đầu cột : Giải pháp liên kết : chọn theo mục đích yêu cầu chịu lực: Liên kết khớp (M=0) Liên kết ngàm cứng (Góc xoay=0) Liên kết ngàm trượt (khi xà ngang có độ cứng lớn) Liên kết ngàm đàn hồi (Trung gian khớp ngàm); Bộ môn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG Liên kết chân cột: Liên kết đầu cột: b) Chiều dài tính tốn cột có tiết diện không đổi : lx = mx * l ly = my * l Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG l - chiều dài hình học cột (bằng theo phương); mx ; my - hệ số chiều dài tính tốn ct Số TT Sơ đồ kết cấu, tải trọng nội lực N Sơ đồ kết cấu, tải trọng néi lùc N m Sè TT m 1 0,7 0,725 0,5 1,12 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.1 KHÁI NIỆM CHUNG c) Độ mảnh cột Đối với trục x-x : Đối với trục y-y : Khả chịu nén tâm cột định theo phương có độ mảnh lớn : Điều kiện làm việc hợp lý cột chịu nén tâm : (cột làm việc đồng ổn định theo phương) Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.2 CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Hình thức tiết diện Tính tốn cột đặc chịu nén tâm Xác định tiết diện cột đặc chịu nén tâm Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ §4.2 CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Hình thức tiết diện a) Tiết diện dạng chữ I H Ưu điểm: Nhược điểm: Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 10 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Tính mt o :  EA 12 (1 + n )  EA 2 12 (1 + n) mt = +  = + = 1+ x 12EA x 12 x * Khi n > 1/5 12 mt  + 0,82(1 + n ) x o = mt x = 2x + 0,82(1 + n)12 (Cột rỗng nhánh) + Trường hợp cột rỗng giằng bốn nhánh: o = 2max + 0,8212 (1 + n1 ) + 22 (1 + n2 ) + Trường hợp cột rỗng giằng ba nhánh (tiết diện cột tam giác đều): o = 2max + 0,8232 (1 + 3n3 ) Bộ môn Cơng trình Thép - Gỗ 29 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM * Khi n ≤ 1/5, xem giằng cứng vô so với nhánh cột gần xem 2 (1 + n )  = 2 + 2 (Cột rỗng nhánh) đó: 12 =1 o x + Trường hợp cột rỗng giằng bốn nhánh: o = 2max + 12 + 22 + Trường hợp cột rỗng giằng ba nhánh: o = 2max + 1,332 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 30 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM d) Độ mảnh tương đương o cột rỗng giằng - Góc trượt 1 lực cắt V=1, xác định: 1    = a ld cos sin  - Độ mảnh tương đương cột rỗng hai nhánh: A o = x +  l Adl - Với cột rỗng bốn mặt o xác định theo công thức:    o = 2max +  +  A  Ad Ad  - Với cột rỗng ba mặt nhau: o = 2max + Biến dạng cột rỗng bụng bị uốn dọc 21 A Ad Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 31 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Tính tốn cột rỗng chịu nén tâm a) Tính tốn bền = N  f c An b) Tính tốn ổn định tổng thể = N min A  f c min xác định theo max=max(o, y) f c) Tính tốn ổn định cục d) Các yêu cầu độ mảnh cột rỗng max ≤ [] Với cột rỗng giằng 1  40  ≤  y Với cột rỗng giằng 1  80 1  y Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 32 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Xác định thân cột rỗng chịu nén tâm: biết N, lx, l Chọn tiết diện cột: cột rỗng hai nhánh Xác định diện tích tiết diện nhánh cột - Theo trục thực y-y, xác định diện tích cần thiết nhánh cột cột đặc Afct = N 2 ygt f c ygt xác định theo độ mảnh ygt=4090 ≤ [] • Xác định bán kính qn tính cần thiết trục thực i yct = ly λ ygt Chọn nhánh cột kiểm tra cột theo trục thực - Căn vào Afct, iyct chọn thép hình làm nhánh cột cho: ly N  f c ;  y =  [ ] y A iy Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 33 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Xác định khoảng cách hai nhánh (C) Theo điều kiện làm việc hợp lý: o=y - Đối với cột rỗng giằng, sơ coi n  1/5 o = 2x + 12 = y Độ mảnh cần thiết ban đầu cột trục ảo là: xct = 2y − 12 1 sơ chọn trước 1  40 1 ≤ y - Đối với cột rỗng giằng ta có: xct = 2y − 1 A Adl Để có 1 Adl phải sơ chọn trước thép góc làm bụng xiên bố trí trước sơ đồ hệ bụng theo cấu tạo Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 34 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM - Bán kính quán tính cần thiết theo trục ảo là: ixct = lx xct - Khoảng cách cần thiết hai nhánh là: Cct = ixct − ixo2 Căn vào Cct yêu cầu cấu tạo khe hở hai nhánh, chọn khoảng cách hai nhánh - Xác định hệ giằng hệ bụng cột * Cần phải kiểm tra lại cột chọn Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 35 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM b) Tính tốn giằng bụng - Lực cắt quy ước:  E N Vf = ,15   2330 −    10 − f φ  - Khi tính tốn sơ bộ, lực cắt quy ước lấy theo cơng thức: _ Vf = Vf A đó: Vf – tính daN; A – diện tích tiết diện nguyên cột tính cm2; Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 36 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Lực cắt quy ước tác dụng mặt rỗng cột là: Vs = nrVf đó: nr = 0,5 với cột rỗng hai nhánh bốn nhánh nr = 0,8 với cột ba mặt rỗng * Tính tốn giằng - Chọn giằng khoảng cách giằng theo yêu cầu cấu tạo giằng độ mảnh nhánh cột - Tính nội lực giằng 2Vs a Vs a = 2 M V a Vs a Tb = b = s = C/2 C C Mb = Tính tốn kiểm tra giằng liên kết giằng với nhánh cột Sơ đồ tính tốn giằng Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 37 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM * Tính tốn bụng Chọn sơ đồ hệ bụng theo yêu cầu cấu tạo góc nghiêng  hợp lý đảm bảo yêu cầu độ mảnh nhánh cột −Tính nội lực bụng + Khi hệ bụng khơng có ngang: Vs N tx = nt sin  nt = với hệ bụng tam giác nt = với hệ bụng hình thoi Sơ đồ tính tốn bụng xiên + Khi hệ bụng có ngang: N f At Vs Ntx = + d nt sin  Af với d = ld a2 ld3 + 2C3 Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 38 §4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Chọn tiết diện bụng Giả thiết max=gt ≤ 150, xác định min, tính imin tiết diện: ict = imin = ld gt Tiết diện cần thiết bụng xiên Atct = Ntx min f c Có Atct ict tra bảng thép góc chọn thép góc làm bụng cho: A  Atct imin  ict Các bụng ngang chọn tiết diện bụng xiên Y V r CU t X R CX X U CU CV A − Tính tốn kiểm tra bụng xiên CY = Ntx  f c min A Với: c=0,75 U A V Y Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 39 § 4.4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT 1.Đầu cột liên kết xà ngang vào cột Chân cột Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 40 § 4.4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT Đầu cột liên kết xà ngang vào cột a Xà ngang đặt đỉnh cột Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 41 § 4.4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT b Xà ngang liên kết khớp bên cạnh cột Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 42 § 4.4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT Chân cột Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 43 ... trình Thép - Gỗ 39 § 4. 4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT 1.Đầu cột liên kết xà ngang vào cột Chân cột Bộ môn Công trình Thép - Gỗ 40 § 4. 4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT Đầu cột. .. ngang vào cột a Xà ngang đặt đỉnh cột Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 41 § 4. 4 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CỦA CỘT b Xà ngang liên kết khớp bên cạnh cột Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 42 § 4. 4 CẤU... mơn Cơng trình Thép - Gỗ 22 ? ?4. 3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 23 ? ?4. 3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Cấu tạo thân cột Bộ mơn Cơng trình Thép - Gỗ 24 ? ?4. 3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN