Kiểm tra điều kiện bền cho tiết diện thanh

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG XỬ CỦA THÁP TRUYỀN HÌNH QUẢNG NGÃI

3.4. Các loại kiểm tra tháp

3.4.1. Kiểm tra điều kiện bền cho tiết diện thanh

a. Kiểm tra tiết diện thanh chịu nén

Tiết diện đƣợc kiểm tra theo điều kiện bền về ổn định cục bộ theo công thức:

min

.[ ] .

N

 A  

 

Trong đó:

N – lực nén tính toán trong thanh;

γ – hệ số điều kiện làm việc của thanh. Với thanh chịu nén có độ mảnh 60 , kể đến các momen phụ sinh ra khi thanh quá mảnh, lấy γ = 0,8. Với thanh bụng dùng thép góc, kể đến các momen lệch tâm của trục thanh và trục liên kết, lấy γ = 0,75. Với thanh cánh chân tháp, kể đến các tác động ngẫu nhiên vùng thấp do va đập, do nước mưa xối lên từ mặt đất, lấy γ = 0,95. Các trường hợp còn lại lấy γ =1;

[ζ] - cường độ tính toán của thép; [ζ] = 21 daN/cm2

φ – hệ số uốn dọc của thanh nén đúng tâm, tra bảng D.8 TCVN 338-2005, φ phụ thuộc độ mảnh λmax của thanh. Trong các phép tính sơ bộ, khi chƣa có tiết diện thanh, có thể giả thiết gần đúng λ = 60 ÷ 80 với thanh cánh và λ = 90 ÷ 120 với thanh bụng;

min f( max,[ ])

   

max max( ox, oy)

x y

l l i i

  A- diện tích tiết diện thanh (cm2).

Trường hợp thanh có chịu uốn cục bộ, cần phải tính toán theo thanh nén lệch tâm.

b. Kiểm tra tiết diện thanh chịu kéo:

Tiết diện đƣợc kiểm tra theo công thức: N .[ ]

  A   và [ ]  Giá trị [λ] là độ mảnh cho phép của thanh kéo.

b1. Thanh bụng:

+ Thanh bụng trong vách ngang: Các thanh bụng trong vách ngang có nội lực rất nhỏ nên không cần kiểm tra.

+ Thanh bụng trong mặt bên của tháp.

- Xét đoạn tháp giới hạn bởi 2 mặt cắt 1-1 và 2-2

Hình 3.14. Đoạn tháp 1-1 và 2-2

Nội lực lớn nhất của thanh bụng có trong đốt 1 là : N = -536,4 (KN).

→ Thanh chịu nén lệch tâm bé, do momen trong thanh nhỏ nên ta có thể xem thanh chịu nén đúng tâm.

- Xác định độ mảnh của thanh: max max( ox, oy)

x y

l l i i

 

Vì tất cả các thanh bụng trong đốt đều có cùng tiết diện 2L100x75x6, nên bán kính quán tính của tất cả các thanh đều nhƣ nhau. Do đó, ta chọn thanh có chiều dài lớn nhất là thanh số 1 để kiểm tra, thanh số 1 gồm 2 đoạn đƣợc nối với nhau tại nút 1 nên

lox = loy = 0,8L = 0,8 x 2290 = 183 (cm)

Bán kính quán tính của thanh có tiết diện 2L100x75x6: tra bảng I.4 (Kết cấu thép 1) ix = 3,29 (cm); iy = 4,85 (cm).

Độ mảnh theo các phương: λx= 55,6; λy= 37,7

λmax = max(λx; λy) = 55,6 < = [λ] = 150

- Xác định hệ số uốn dọc: tra bảng D.8 TCVN 338-2005 : φ = 0,88 - Chọn hệ số điều kiện làm việc γ = 1

- Diện tích tiết diện thanh: A = 13,5 x 2 = 27,0 (cm2).

- Kiểm tra độ bền thanh:

min

. .[ ] N

 A  

  1 , 27 2257 88 , 0

5364 

 x

 (kN/cm2) ≤ 3400 (KN/cm2)

→ Thanh đảm bảo khả năng chịu lực.

Kết quả kiểm tra độ bền của các thanh bụng trong tháp:

12

8

2 6 13

3

7 13

4

9

5 15

1 11

10

1

12

2 11

9 3 8

6 10

7

5 4

Bảng 3.13. Kết quả kiểm tra độ bền thanh bụng

TT Tiết diện

Lực dọc N

(kN)

Chiều dài l(m)

Ix (cm4)

Iy (cm4)

ix (cm)

iy (cm)

A (cm2)

Chiều dài tính toán (m)

hệ số àd

1 2L 100 x 75 x 6 -536 2,09 130,0 64,1 3,29 4,85 27,00 1,830 1,01 2 2L 75 x 75 x 6 -464,9 2,07 45,80 72,70 3,50 3,50 17,46 1,800 1,04 3 2L 75 x 50 x 6 -341,7 2,20 40,50 46,80 2,30 3,86 14,38 2,070 0,86 4 2L 76 x 50 x 5 -307,2 5,53 40,40 46,50 2,25 3,83 12,10 2,07 0,74 5 2L 65 x 50 x 5 -217 5,36 23,20 13,90 2,36 3,30 11,08 1,78 0,74 6 L 75 x 75 x 5 -191,8 3,05 45,80 45,80 2,29 2,29 8,73 1,47 0,78 7 L 65 x 56 x 5 -22,47 1,43 29,20 29,20 1,97 1,97 7,53 1,54 0,96

l/imin l/imin<=60 60<l/imin<=160 >160 Độ mảnh

λx

Độ mảnh

λy

Độ mảnh

quy ƣớc λqu

Hệ số uốn dọc φ

Ứng suất

ζ = N/(φ.A)

Kiểm tra ζ

≤ γcf 63,53 1,04 1,013 0,74 55,6 37,7 1,52 0,88 2255,4 Đạt 59,14 1,04 1,047 0,74 51,4 51,4 2,07 0,81 3290,0 Đạt 95,65 1,04 0,861 0,74 90,0 53,6 2,16 0,80 2981,7 Đạt 245,78 1,04 0,677 0,74 92,0 54,0 2,17 0,79 3194,8 Đạt 227,15 1,04 0,687 0,74 75,4 53,9 2,17 0,80 2463,3 Đạt 133,07 1,04 0,776 0,74 64,2 64,2 2,58 0,73 3015,1 Đạt 72,59 1,04 0,957 0,74 78,2 78,2 3,15 0,60 493,6 Đạt

b2. Thanh đứng:

Xột thanh ỉ273x12,7:

- Đường kính ngoài : OD = 273 mm

- Đường kính trong: OI = 273 – 12,7/2 = 266,65 mm - Chiều dày ống: t = 12,7 mm

+ Diện tích tiết diện thép ống : A.(OD t t )

A = 3,14x (27,3 -1,27) x 1,27 = 103,80 (cm2).

+ Momen quán tính:

4

. 4

(1 ) 32

I OD 

973 , 0 273 / 5 ,

266 



OD

 OI

7 , 27772 )

973 , 0 1 32 (

634  4 



I (cm4)

+ Bán kính quán tính:

36 , 8 16 , 103

7 , 27772





 A

i I (cm)

- Thanh đứng là thép ống nên bán kính quán tính theo 2 phương là bằng nhau, ix = iy.

 Kiểm tra bền đối với đoạn tháp giới hạn bởi 2 mặt cắt 1-1 và 2-2:

Hình 3.15. Đoạn tháp 1-1 và 2-2

- Thanh đứng là thanh số 2 (ỉ273X12,7mm) cú chiều dài L = 862 (cm).

Chiều dài tính toán của thanh đứng là:

lox = loy = 0,9 x 862 = 776 (cm) - Lực nén dọc trong thanh là N = -3568,2 (KN).

- Độ mảnh theo các phương : x y o

x

l

   i

λx= (776/16,36) = 47,46 <[λ] =120 - Hệ số uốn dọc: tra bảng D.8 TCVN 338-2005 : φ = 0,839 - Kiểm tra độ bền của thanh:

min

. .[ ] N

 A  

  6

, 8 4135 , 103 83 , 0

2 , 3576 

 x

 (KN/cm2) >1x3400= 3400 (KN/cm2) → không thỏa Tính toán tương tự cho tất cả các thanh thép ống trong tháp, ta được kết quả cho ở bảng sau:

Bảng 3.14. Kiểm tra bền của thanh đứng

TT Cao

trình Tiết diện

Đường kính (mm)

Chiều dày (mm)

Lực dọc N

(kN) Chiều

dài ltt

(m) Ix = Iy

(cm4) ix = iy

(cm) A (cm2)

Độ mảnh λx = λy

Độ mảnh

quy ƣớc λqu

Hệ số uốn dọc φ

Ứng suất ζ

= N/(φ.A)

Kiểm tra ζ ≤ γcf 1 0,0-

8,60 D 273 x 12,7 273 12,7 3567,62 7,760 27772,7 16,4 103,8 47,44 1,91 0,83 4135,5 Không Đạt 2 8,80-

16,90 D 273 x 9,3 273 9,3 3401,84 7,489 27772,8 19,0 77,0 39,43 1,59 0,87 5066,2 Không Đạt 3 16,90-

25,20 D 273 x 9,3 273 9,3 3053,01 7,489 27772,8 19,0 77,0 39,43 1,59 0,87 4546,7 Không Đạt 4 25,20-

33,50 D 273 x 9,3 273 9,3 2689,64 7,489 27772,8 19,0 77,0 39,43 1,59 0,87 4005,5 Không Đạt 5 33,50-

41,80 D 273 x 7,3 273 7,3 2324,55 7,489 27772,8 21,4 60,9 35,07 1,41 0,89 4275,8 Không Đạt 6 41,80-

47,65 D 273 x 7,3 273 7,3 2511,93 5,279 27772,8 21,4 60,9 24,72 0,99 0,94 4404,2 Không Đạt 7 47,65- D 219 x 8,2 219 8,2 2263,25 5,279 11501,3 14,6 54,3 36,26 1,46 0,89 4700,4 Không Đạt

12

8

2 6 13

3

7 13

4

9

5 15

1 11

10

1 12

2 11

9 3 8

6 10

7

5 4

TT Cao

trình Tiết diện

Đường kính (mm)

Chiều dày (mm)

Lực dọc N

(kN) Chiều

dài ltt

(m) Ix = Iy

(cm4) ix = iy

(cm) A (cm2)

Độ mảnh λx = λy

Độ mảnh

quy ƣớc λqu

Hệ số uốn dọc φ

Ứng suất ζ

= N/(φ.A)

Kiểm tra ζ ≤ γcf 53,50

8 53,50-

59,35 D 219 x 8,2 219 8,2 1959,94 5,279 11501,3 14,6 54,3 36,26 1,46 0,89 4070,5 Không Đạt 9 59,35-

65,20 D 219 x 8,2 219 8,2 1810,57 5,279 11501,3 14,6 54,3 36,26 1,46 0,89 3760,3 Không Đạt 10 65,20-

71,05 D 219 x 8,2 219 8,2 1614,16 5,279 11501,3 14,6 54,3 36,26 1,46 0,89 3352,3 Không Đạt 11 71,05-

76,90 D 168 x 9,5 168 9,5 1581,27 5,279 3982,9 9,2 47,3 57,51 2,31 0,77 4318,0 Không Đạt 12 76,90-

82,75 D 168 x 7,1 168 7,1 1419,64 5,279 3983,0 10,5 35,9 50,09 2,02 0,82 4845,7 Không Đạt 13 82,75-

88,60 D 168 x 6,4 168 6,4 1214,87 5,279 3983,0 11,1 32,5 47,66 1,92 0,83 4507,7 Không Đạt 14 88,60-

94,45 D 168 x 6,4 168 6,4 1153,54 5,279 3983,0 11,1 32,5 47,66 1,92 0,83 4280,1 Không Đạt 15 94,45-

97,45 D 168 x 6,4 168 6,4 1038,48 2,700 3983,0 11,1 32,5 24,38 0,98 0,94 3410,0 Không Đạt 16 97,45-

103,38 D 114 x 6,8 114 6,8 117,93 5,337 844,5 6,1 22,9 87,87 3,54 0,53 980,7 Đạt 17 103,38-

107,70 D 114 x 3,6 114 3,6 86,98 3,888 844,5 8,2 12,5 47,26 1,90 0,83 837,7 Đạt 18 107,70-

112,09 D 114 x 3,6 114 3,6 66,29 3,951 844,5 8,2 12,5 48,03 1,93 0,83 641,6 Đạt 19 112,09-

116,48 D 114 x 3,6 114 3,6 47,06 3,951 844,5 8,2 12,5 48,03 1,93 0,83 455,5 Đạt 20 116,48-

120,10 D 101 x 3,2 101 3,2 37,81 3,179 520,3 7,3 9,8 43,69 1,76 0,85 452,3 Đạt 21 120,10-

125,10 D 101 x 3,2 101 3,2 16,88 4,498 520,3 7,3 9,8 61,82 2,49 0,75 229,4 Đạt