TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ môn Kết cấu công trình KẾT CẤU THÉP (Bài giảng) Biên soạn: Trương Quốc Bình HÀ NỘI - 2009 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1.1 Mở đầu 1.2 Vật liệu dùng để chế tạo KCT 1.2.1 Thép xây dựng: 1.2.2 Thép định hình: 1.3 Phương pháp tính KCT theo trạng thái giới hạn 1.3.1 Tải trọng hệ số tải trọng 1.3.2 Nội lực tính toán: 1.3.3 Tính toán KCT theo trạng thái giới hạn CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÀN 2.1 Khái niệm chung 2.1.1 Nguyên lý hàn 2.1.2 Phân loại mối hàn 2.1.3.Cường độ tính toán mối hàn 2.2 Cấu tạo tính toán mối hàn đối đầu 2.2.1.Mối hàn chịu lực dọc 2.2.2.Mối hàn chịu mômen uốn chịu cắt 2.2.3.Mối hàn đồng thời chịu M, N, Q 2.3 Cấu tạo tính toán mối hàn góc: 2.3.1 Mối hàn chịu lực dọc lực cắt 2.3.2.Mối hàn chịu mômen uốn M 11 2.3.3.Tính mối hàn đồng thời chịu M, N, Q 11 Bài tập làm thêm 15 CHƯƠNG 3: LIÊN KẾT BULÔNG 20 3.1.Khái niệm chung 20 3.1.1 Phân loại: 20 3.1.2 Hai trạng thái chịu lực bản: 20 3.1.3 Cường độ tính toán khả chịu lực bulông 20 3.2 Tính toán cấu tạo liên kết bulông 21 3.2.1 Nguyên tắc tính toán 21 3.2.2 Tính toán lực tác dụng vào bulông 21 3.2.3 Bố trí bulông: 22 CHƯƠNG 4: DẦM THÉP 28 4.1 Khái niệm chung 28 4.1.1 Phân loại dầm 28 4.1.2 Nguyên tắc tính toán 28 4.2 Thiết kế dầm định hình 28 4.2.1 Chọn tiết diện dầm: 28 4.2.2 Kiểm tra tiết diện chọn: 28 4.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể: 28 4.3 Dầm ghép 31 4.3.1 Xác định chiều cao dầm ghép 31 4.3.2 Chọn tiết diện dầm: Xem hình 4-8 33 4.3.3 Kiểm tra tiết diện chọn: 33 CHƯƠNG 5: CỘT THÉP 39 5.1 Khái niệm chung 39 5.2 Cột chịu nén trung tâm 39 5.2.1 Công thức kiểm tra ổn định: 39 5.2.2 Kiểm tra ổn định với trục cột 40 5.2.3 Thiết kế cột đặc mặt cắt đều: 41 5.2.4 Thiết kế cột rỗng (bản giằng, giằng) 43 5.3 Cột đặc chịu nén lệch tâm : 47 CHƯƠNG 6: DÀN THÉP 53 6.1 Khái niệm chung 53 6.2 Thiết kế dàn 54 6.2.1 Tính toán dàn 54 6.2.2 Kiểm tra độ mảnh giới hạn: 55 6.2.3 Thiết kế mặt dàn: 55 6.2.4 Chiều dài tính toán nén: 55 BẢNG TRA 67 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP 1.1 Mở đầu - Kết cấu thép sử dụng rộng rãi nhiều ngành kinh tế vì: • Vững thép vật liệu đồng chất, đẳng hướng • Nhẹ cường độ thép tương đối cao • Dễ gia công, dựng lắp - Kết cấu thép dùng phổ biến công trình thuỷ lợi cửa van loại 1.2 Vật liệu dùng để chế tạo KCT 1.2.1 Thép xây dựng: - Thép cacbon : CT2, CT3, CT4, CT5 - Thép hợp kim thấp : 14T2, 10T2C, 15XCH1D1 Thép hợp kim có cường độ cao chống rỉ tốt thép cacbon giá thành đắt hơn.Thép xây dựng dùng phổ biến thép cacbon CT3 - Cường độ tính toán: R = Rtc ko m : Rtc = σc = 2400 daN/cm2 (CT3) ko = 0,9 (CT3) - hệ số đồng chất m ≤ - hệ số điều kiện làm việc Ứng suất σ = N/F (dN/cm2) Biến dạng tỉ đối ε = Δl / l 100% Mô đun đàn hồi E=2,1.106 dN/cm2 (σ = ε E) Đoạn OA :σtl quan hệ σ~ε tỉ lệ bậc Đoạn AB : quan hệ σ~ε không tỉ lệ Đoạn BC: σ giữ nguyên, ε tăng Đoạn CD: σ, ε tiếp tục tăng đến g/h bền Hình 1-1 Quan hệ ứng suất- biến dạng mẫu thép CT3 Bảng Cường độ tính toán thép R (daN/cm2) (m =1) Trạng thái ứng suất - Kéo, nén - Cắt Ký hiệu R Rc Thép CT3 2100 1300 1.2.2 Thép định hình: - Thép dải 10x40 - Thép 12x1200 - Thép chữ C ⊂ No 40 - Thép chữ I INo 00 - Thép góc L120x10 L140x90x8 1.3 Phương pháp tính KCT theo trạng thái giới hạn 1.3.1 Tải trọng hệ số tải trọng - Tải trọng tiêu chuẩn : tải trọng lớn công trình sử dụng bình thường Ký hiệu Ptc , qtc - Tải trọng tính toán : tải trọng lớn xuất công trình Ký hiệu P, q - Hệ số tải trọng: n= P P tc P=nPtc -Tổ hợp tải trọng: Gồm có hai loại tổ hợp tính toán: + Tổ hợp lực bản: tt thường xuyên + tt tạm thời ( ngắn dài hạn) + Tổ hợp lực đặc biệt: tt thường xuyên + tt tạm thơi dài hạn +1 tải trọng đặc biệt ( lún động đất)’ - tải trọng thường xuyên: tác dụng lên công trình( trọng lượng thân, áp lực đất đá., ư/s trước) - tải trọng tạm thời: t/d t/gian định (ngắn hạn: dầm cầu trục, thiết bị thi công…,dài hạn: trọng lượng thiết bị cố định, áp lực chất lỏng, hơi, nhiệt ) 1.3.2 Nội lực tính toán: N = Σ ni Nitc ci : Nitc : nội lực tải trọng tiêu chuẩn thứ i sinh ni : hệ số tải trọng tải trọng thứ i ci : hệ số tổ hợp tải trọng (vì tải trọng không xuất lớn lúc) 1.3.3 Tính toán KCT theo trạng thái giới hạn - Trạng thái giới hạn thứ (về cường độ ổn định) N = Σ ni Nitc ci ≤ SR* (1) : S : đặc trưng hình học cấu kiện R* = R tính toán cường độ R* = σth tính toán ổn định Công thức (1) thường viết dạng ứng suất: σ = N ≤ R* S (2) - Trạng thái giới hạn thứ hai (về biến dạng chuyển vị) : (3) Δtc ≤ Δgh : Δtc - biến dạng chuyển vị tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn sinh Đối với dầm chịu uốn thường viết dạng sau : f tc ≤ L no (4) Ví dụ 1: Kiểm tra cường độ độ võng dầm đơn chịu tải trọng phân bố qtc = 20 kN/m , nq = 1,3 Vật liệu thép CT3, m = 0,9 Tiết diện INo40 có : Jx = 18930 cm4 , Wx = 947 cm3 , Sx = 540 cm3 , δb = 0,8 cm, 1/no =1/600 - Tính theo TTGH1: Kiểm tra cường độ: q = nq qtc = 1,3 20 = 26 kN/m q l2 26.6 = = 117 kNm 8 q l 26.6 = 78 kN Qmax = = 2 Mmax = Hình 1-2 M max 117.10 = = 1235 daN/cm2 < R = 2100.0,9 = 1890 daN/cm2 σ = Wx 947 τ = Q max S x 78.10 2.540 = =278 daN/cm2 J xδb 18930.0,8 < m Rc = 0,9.1300 = 1170 daN/cm2 - Tính theo TTGH2: Kiểm tra độ võng : f tc q tc l 20.600 1 = = = < = l 384 E J x 384 2,1.10 18930 706 no 600 E = 2,1.106 daN/cm2 - môđun đàn hồi thép CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HÀN 2.1 Khái niệm chung 2.1.1 Nguyên lý hàn - Dùng que hàn vật hàn làm cực để sinh hồ quang - Nhiệt độ cao hồ quang làm chảy que hàn vật hàn - Khi kim loại chảy phân tử kết hợp chặt chẽ lại với - Nguồn điện : xoay chiều chiều, U < 65V Hình 2.1 - Que hàn thường làm thép hợp kim loại E42 hàn thép CT3 E50 hàn thép hợp kim thép cường độ cao 2.1.2 Phân loại mối hàn - Hàn đối đầu: (hình a) - Hàn góc: (hình b) Hình 2-2b Hình 2-2a 2.1.3.Cường độ tính toán mối hàn Cường độ tính toán mối hàn phụ thuộc vào loại mối hàn, trạng thái ứng suất, phương pháp kiểm tra chất lượng, que hàn, vật liệu vật hàn, điều kiện làm việc Cường độ tính toán mối hàn Rh (daN/cm2) Chú thích : Cường độ tính cho bảng ứng với hệ số điều kiện làm việc m =1 Loại mối Ký CT3 Trạng thái ứng suất hàn hiệu E42 h 2100 - Nén Rn h Hàn Rk 2100 - Kéo: + kiểm tra phương pháp tiên tiến h Rk đối đầu 1800 + kiểm tra phương pháp thông thường h Rc 1300 - Cắt h Hàn góc - Cắt Rg 1500 2.2 Cấu tạo tính toán mối hàn đối đầu 2.2.1.Mối hàn chịu lực dọc Đối đầu thẳng: Hình 2-3a Hình 2-3b N ≤ Rkh ( N - lực kéo) Fh σ = σ = N ≤ Rnh Fh ( N - lực nén) Chữ nhật : Fh = δh Lh Lh = L - 10mm Đối đầu xiên: dùng đường hàn đ đ thẳng không đủ chịu lực: 2.2.2.Mối hàn chịu mômen uốn chịu cắt Hình 2-4 Kiẻm tra ứng suất pháp: M σk = (+ ) ≤ Rkh , Wh σn = M Wh( −) (-) δ h L2h = M 6M = Wh δ h L2h ≤ Rkh (+) với t/d Fh chữ nhật : Wh ≤ Rnh nên : σ = = Wh Kiểm tra ư/s tiếp: τ= Q Sc ≤ R ch J h bc , với Jh mo men quán tính Fh trục X Tiết diện chữ nhật nên: Q Q = ≤ Rch Fh δ h Lh τ= ( điểm kiểm tra có ứng suất pháp ứng suất tiếp lớn đường hàn) 2.2.3.Mối hàn đồng thời chịu M, N, Q - Cho phép kiểm tra riêng loại ứng suất - Tính ứng suất nội lực - Tính ứng suất tổng cộng (tại điểm chịu kéo nén lớn đường hàn) ứng suất pháp: σk = ⎜ σ M + σ N ⏐ ≤ Rkh σn = ⎢ σ M + σ N ⏐ ≤ Rnh ứng suất tiếp : τ = τQ ≤ Rch Ví dụ 1: Kiểm tra mối hàn đối đầu cho hình vẽ Cho biết P = 50kN, Rkh = 1800 daN/cm2, Rch = 1300 daN/cm2, m = 0,85 Giải: - Là đường hàn đối đầu, xác định Fh chọn hệ trục XOY hình vẽ - Nội lực: N = Px = P cos45o = 35 kN (→) Q = Py = P sin45o = 35 kN (↑ ) M = 0,2 Py = 0,2.35 = kNm (2) - ứng suất : σN = N 35.10 = = 184 daN / cm Fh 1.19 M 6.7.10 σM = = = 1163 daN / cm 2 Wh 1.19 τQ = Hình 2-5 Q 35.10 = = 276 daN/cm2 Fh 1.19 - Tổng hợp ứng suất kiẻm tra: ú max = σN + σM < m Rkh , thay số: ú max = 184 + 1163 = 1347 daN/cm2 < 0,85.1800 = 1530 daN/cm2 τmax = 276 daN/cm2 < 0,85.1300 = 1105 daN/cm2 2.3 Cấu tạo tính toán mối hàn góc: 2.3.1 Mối hàn chịu lực dọc lực cắt - Khi chịu lực dọc N lực cắt Q, đường hàn sinh ứng suất tiếp mặt phẳng phá hoại coi phân bố Mối hàn loại thường gặp số dạng liên kết sau: + Liên kết chồng dùng ghép: τ= N N h = ≤ Rg Fh βhh ∑ l h Trong đó: N - Lực dọc tính toán Rgh- Cường độ tính toán mối hàn góc ∑lh- Tổng chiều dài đường hàn phía liên kết Hình 2-6 + Liên kết thép định hình thép bản: Hình 2-7 - Kiểm tra đường hàn l1 l2 sau: Lực N1 N2 lực dọc N sinh ra: Trong đó: N1 = N e2 e1 + e N1 = N e1 e1 + e N1 + N2 = N ứng suất đường hàn thoả mãn điều kiện: τ1 = N1 e2 h = N ≤ Rg Fh1 e1 + e Fh1 τ2 = e1 N2 h = N ≤ Rg Fh e1 + e Fh Với: Fh1 = l h1 β hh Fh = l h β hh + Liên kết đỡ với cột: Hình 2-8 - Giả thiết mối hàn bị phá hoại mặt phẳng 45o - Mặt phẳng phá hoại mặt ghềnh, giả thiết phẳng để tính - Trong mối hàn sinh ứng suất tiếp tính sau: + Khi có lực dọc N: + Khi có lực cắt Q: τN = τQ = N = Fh Q = Fh N ∑δ h Lh Q ∑δ h Lh = N ≤ R gh ∑ 0,7hh Lh = Q ≤ R gh ∑ 0,7hh Lh + Khi có lực cắt Q lực dọc N: τ max = τ N +τ Q ≤ R g h Loại dàn Chiều dài tính toán lox loy d1 0,8do do - Thanh cánh - Thanh bụng dàn - Thanh bụng đầu dàn Ghi : d - khoảng cách mắt dàn (trong mặt phẳng dàn) d0 - khoảng cách hai điểm cố định theo phương ngang phụ thuộc vào hệ giằng (trong mặt phẳng hệ giằng) 6.3 Ví dụ Ví dụ 1: Chọn tiết diện cánh dàn cho hình vẽ Cho biết N = - 725kN Thép CT3, m =1 Giải: Cấu tạo hệ giằng mái ( hình 6-4) cho thấy chiều dài tính toán cánh (chịu nén trung tâm) sau: Lox = d = 300cm, Loy = 2d = 600cm, Lox = 0,5Loy → nên chọn rx = 0,5 ry để x ≈ ởy làm cho ổn định cánh trục x,y tương đương nhau, chọn tiết diện chữ T ghép hai thép góc không cạnh nối với cạnh ngắn (rx = 0,5 ry ) - Diện tích yêu cầu : Fyc = N 725.10 = = 50.03 cm ϕ R 0,09.2100 với giả thiết λgt = 90 có ϕ = 0,69 rxyc = Hình 6-4 Lox λ gt = 300 = 3,33cm 90 Tra bảng tiết diện T ghép chọn 2L160x100x14 có F = 2.34,7 = 69,4 cm2 rx = rx1 = 2,8 cm ry = ry21 + a = 5,07 + (5,4 + 0,5)2 = 7,78 cm λx = λy = 300 = 107 < 120 2,8 600 = 77 < 120 7,78 σ= Hình 6-5 N ϕ F = 725.10 = 1920 daN / cm 0,544.69,4 : ϕmin = 0,544 ứng với λmax = λx = 107 < ởgh =120 ( độ mảnh giới hạn cánh nén) Ví dụ 2: Kiểm tra cánh chịu nén lệch tâm N = - 684 kN, M = 33 kNm (cánh chữ T chịu nén) Vật liệu thép CT3, m = Tiết diện ghép 2L160x12 rx1 = ry1 = 4,94 cm, F1 = 37,4 cm2 , Jx1 = 913 cm4 Lox = 300cm, Loy = 150cm, Zo = 4,39 cm Giải: Cấu tạo hệ giằng mái ( hình 6-6) cho thấy chiều dài tính toán cánh (chịu nén lệch tâm) trục: lox = d = 300cm , loy = d/2 = 150cm Kiểm tra ổn định chịu nến lệch tâm trục sau Hình 6-6 - Tính độ mảnh trục : (lox = d =300 cm, loy = d/2 = 150cm ) λx = 300 = 60 4,94 λy = 150 = 22 6,95 : rx = rx1 = 4,94 cm ( trục x trùng với trục x1, trục y≠y1 đoạn a) ry = ry21 + a = 4,94 + (4,39 + 0,5) = 6,95 W x( − ) = mx = Jx 2.913 = 416 cm (− ) = 4,39 y M F 33.10 2.37,4 = 0,87 ( −) = N Wx 684 416 η = 1,3 + 0,5 m x = 1,3 + 0,5 0,87 = 1,76 m1 = η m x = 1,76.0,87 = 1,53 ϕ xlt = 0,455 σ= N 684.10 = = 2010 daN / cm p m.2100 ϕ xlt F 0,455.2.37,4 ϕ ltx = 0,459 − 0,459 − 0,428 0,03 = 0,455 0,25 ( tra bảng 5-4 cột chịu nén lệch tâm với x m1) - Kiểm tra ổn định trục y: λy = 22 → ϕy = 0,966 ( tra bảng 5-1 cột chịu nén trung tâm) β = = 0,621 c= + αm x + 0,7.0,87 σy = N cϕ y F = 684.10 = 1524 daN / cm < R = m.2100 0,621.0,966.2.37,4 Bài tập 1: Kiểm tra cánh AB dàn chịu lực nén N = 360kN Tiết diện ghép thép góc 2L100x63x8 Vật liệu thép CT3, m = F1 = 12,6 cm2 rx1 = 3,18 cm ry1 = 1,77 cm zo = 1,5 cm δ = mm Hình 6-7 Giải: Thanh cánh nén AB có cấu tạo hệ chống ( hệ giằng mái) cho thấy lox=225 cm = loy - Đặc trưng hình học : F = 2F1 = 2.12,6 = 25,2 cm2 rx = rx1 = 3,18 cm ry = 1,77 + (1,5 + 0,4) = 2,59 cm - Độ mảnh : λx = λy = L ox 225 = = 70,8 rx 3,18 L oy ry = 225 = 88 2,59 , ϕmin = 0,702 ( tra bảng 5-1 cột chịu nén trung tâm) λ max = λ y = 88 - Kiểm tra ổn định AB trục y có ởmax : σ= N ϕ F = 360.10 = 2035 daN / cm < R 0,702.25,2 Bài tập kết cấu thép Xác định đặc trưng hình học: F, Jx, Jy, Wx, Wy, rx, ry tiết diện sau, cho biết đặc trưng hình học thép định hình là: • Thép góc L 180x12 có: F1=42,2cm2; Jx1=Jy1=1317cm4; rx1=ry1=5,59cm; zo=4,89cm • Thép chữ [ No22a có: F1=26,7cm2; Jx1=2110cm4; Jy1=151cm4; Wx1=192cm3; Wy1=25,1cm3; rx1=8,89cm; ry1=2,37cm; zo=2,21cm • Thép Ι No30 có: F1=46,5cm2; Jx1=7080cm4; Jy1=337cm4; Wx1=472cm3; Wy1=49cm3; rx1=12,3cm; ry1=2,69cm Hình vẽ tập Kiểm tra mối hàn có kích thước chịu tải trọng hình Cho biết: P=400kN; Rkh=Rnh=2100daN/cm2; Rch=1300daN/cm2; m=1 Hình vẽ tập Xác định lực P lớn (Pmax) để liên kết cho hình không bị phá hoại Cho biết: Rkh=1800daN/cm2; Rnh=2100daN/cm2; Rch=1300daN/cm2; m=1 Hình vẽ tập Kiểm tra mối hàn có kích thước chịu tải trọng hình Cho biết: P=120kN; hh=10mm; β=0,7; Rgh=1500daN/cm2; m=1 Hình vẽ tập Xác định lực P lớn để liên kết cho hình không bị phá hoại Cho biết: hh=10mm; β=1; Rgh=1500daN/cm2; m=0,9 Hình vẽ tập Xác định lực P lớn để liên kết cho hình không bị phá hoại Cho biết: hh=10mm; β=0,7; Rgh=1600daN/cm2; m=1 Hình vẽ tập Kiểm tra mối hàn có kích thước chịu tải trọng hình Cho biết: hh=10mm; β=1; Rgh=1500daN/cm2; m=1; P=180kN Hình vẽ tập Kiểm tra liên kết bu lông có kích thước chịu tải trọng hình Cho biết: d=20mm; Fo=2,25cm2; Rkb=Rcb=1700daN/cm2; Remb=3800daN/cm2; m=1; P=180kN Hình vẽ tập Xác định lực P lớn để liên kết cho hình không bị phá hoại Cho biết: d=20mm; Rcb=1700daN/cm2; Remb=3800daN/cm2; m=0,85 Hình vẽ tập 10 Tìm giá trị lớn lực P để liên kết sau không bị phá hoại Kích thước cho hình vẽ 10 Rcb=1300daN/cm2; Remb=3800daN/cm2; m=0,85; d=20mm; δ1=12mm; δ2=6mm Hình vẽ tập 10 11 Kiểm tra ổn định cục bụng ô số dầm ghép chữ I có kích thước hình vẽ số 13, chịu tải trọng tính toán P=88kN Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; Rc=1300daN/cm2; m=1; Jx=263312cm4 Hình vẽ tập 11 12 Kiểm tra cường độ, ổn định tổng thể độ võng dầm cho hình 14 (không kể tới trọng lượng thân dầm) Cho biết dầm tiết diện chữ Ι No30, chịu tải trọng tập trung Ptc=25kN; nP=1,4 đặt cánh dầm Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; Rc=1300daN/cm2; E=2,1.106daN/cm2; m=1; 1/no=1/400 Thép Ι No30 có: g=36,5kg/m; ng=1,1; F=46,5cm2; Jx=7080cm4; Jy=337cm4; Wx=472cm3; Sx=268cm3; δb=0,65cm; Jxoắn=17,4cm4 Hình vẽ tập 12 13 Kiểm tra cường độ, ổn định tổng thể, ổn định cục độ võng dầm ghép có kích thước chịu tải trọng cho hình 15 (có kể tới trọng lượng thân dầm) Cho biết dầm chịu ba tải trọng tập trung Ptc=220kN, nP=1,4 đặt cánh dầm Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; Rc=1300daN/cm2; E=2,1.106daN/cm2; γt=78kN/m3; ng=1,1; m=1; 1/no=1/600 Hình vẽ tập 13 14 Xác định khả chịu lực cột chịu nén trung tâm Cho biết chiều dài tính toán cột Lox=11m, Loy=5,5m Tiết diện ngang cột cho hình 16 Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=0,85 Hình vẽ tập 14 15 Kiểm tra ổn định cột chịu nén trung tâm khung có kích thước hình 17 với P=100kN Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=1 Đặc trưng hình học thép chữ Ι sau: Ι No33 có: F=53,8cm2; Jx=9840cm4; Jy=419cm4; rx=13,5cm; ry=2,79cm Ι No40 có: Jx=13930cm4; Jy=666cm4 Hình vẽ tập 15 16 Xác định khả chịu lực cột rỗng giằng chịu nén trung tâm có kích thước hình 16, giằng làm thép góc đơn có ft=4,8cm2 Chiều dài tính toán cột Lox=4,2m; Loy=6m Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=1 Đặc trưng hình học thép chữ Ι No22a có: F1=32,8cm2; rx1=8,37cm; ry1=2,32cm 17 Xác định khả chịu lực cột rỗng giằng chịu nén trung tâm có kích thước hình 17 Chiều dài tính toán cột Lox=Loy=7,2m Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=1 Đặc trưng hình học thép chữ [ No30 có: F1=40,5cm2; rx1=12cm; ry1=2,84cm; zo=2,52cm Hình vẽ tập 16 Hình vẽ tập 17 18 Kiểm tra ổn định cột chịu nén lệch tâm, có chiều dài tính toán Lox=12,12m; Loy=2,5m Tiết diện cột làm thép Ι No36 Nội lực tính toán N=380kN; M=72,08kNm, điểm đặt lực lệch tâm nằm trục y, xem hình 22 Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=1 Đặc trưng hình học thép chữ Ι No36 có: F=61,9cm2; Wx=743cm3; rx=14,7cm; ry=2,89cm Hình vẽ tập 18 19 Kiểm tra ổn định cánh dàn chịu nén trung tâm cho hình 19 Tiết diện ngang dàn ghép hai thép góc không cạnh L140x90x10 nối với cạnh ngắn đặt cách 12mm Cho biết lực nén N=490kN Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=1 Thép góc L140x90x10 có: F1=22,2cm2; rx1=2,56cm; ry1=4,47cm; xo=4,58cm Hình vẽ tập 19 20 Kiểm tra ổn định cánh dàn chịu nén lệch tâm cho hình 20 Tiết diện ngang dàn ghép hai thép góc không cạnh L100x63x10 nối với cạnh dài đặt cách 10mm Cho biết lực nén N=140kN, M=7kNm, điểm đặt lực lệch tâm nằm trục y phía cánh chữ T Vật liệu thép CT3 có R=2100daN/cm2; m=1 Thép góc L100x63x10 có: F1=15,5cm2; Jx1=154cm4; Jy1=47,1cm4; rx1=3,15cm; ry1=1,75cm; xo=1,58cm; yo=3,4cm Hình vẽ tập 20 BẢNG TRA Bảng 5-7 Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện η để tính toán độ lệch tâm tương đối m1 = ηmx Giá trị η với Loại tiết diện Hình dạng tiết diện e e e F1 20 ≤ λ ≤ 150 e eF λ f 150 0,775 + 0,9915λ 1,0 1,3 + 0,5 m X 1,3 + 0,5 m X 1,0 1,0 1,45 - 0,003λ 1,0 1,3 - 0,002λ 1,0 F2 / F2 / F2 / F2 / e F2 / e e e e e e Ghi chú: Đối với tiết diện loại công thức để xác định η áp dụng : Bảng 5-8 Giá trị hệ số αvà β công thức F1 ≤1 F2 Tiết diện hở chữ I Τ TD kín đặc có hệ thanh(bản) giằng Y Loại TD độ lệch tâm e điểm đặt lực dọc e X X e X e X X β X e X X X Y Y X 1-0,3 0,7 Khi λY ≤ λC Khi λY ≥ λC X Y Y Y α X Y Y e e 0,6 ϕY J2 J1 0,6 ⎛ 0,6 ⎞⎛ J ⎞ ⎟⎟⎜⎜ − 1⎟⎟ − ⎜⎜1 − ⎝ ϕY ⎠⎝ J1 ⎠ 0,6 ϕY ⎛ J2 ⎞ ⎟⎟ p 0,5 β=1 J ⎝ 1⎠ Khi ⎜⎜ Ghi chú: J1 J2 – mô men quán tính cánh lớn nhỏ trục đói xứng tiết diện Bảng 5-8 Hệ số ϕlt để kiểm tra ổn định cột đặc chịu nén lệch tâm thép CT3, CT4 mặt phẳng tác dụng Mô men trùng với mặt phẳng đối xứng λ Giá trị ϕlt độ lệch tâm tính đổi m1 0,1 0,5 1,5 2,5 10 967 847 721 618 535 370 414 333 285 235 205 20 959 800 673 577 501 349 390 315 263 225 196 30 942 773 641 550 478 335 373 303 254 218 191 40 920 743 608 520 453 320 355 290 243 210 184 50 890 711 574 490 427 304 338 277 234 201 177 60 860 674 540 459 402 289 319 263 224 193 171 70 810 634 505 429 377 273 301 249 213 185 164 80 75 591 471 400 353 258 283 236 203 177 157 90 690 546 436 372 329 243 266 224 192 169 151 100 600 500 403 345 305 229 280 211 183 161 144 110 520 456 371 320 284 216 234 200 173 154 138 120 450 413 341 296 264 203 221 189 165 147 132 130 400 374 312 273 245 191 206 178 156 139 126 140 360 338 287 253 228 180 193 168 149 133 121 150 320 306 263 234 212 169 182 158 141 126 115 Ghi chú: • Giá trị ϕlt bảng lớn giá trị thực 1000 lần • Giá trịị ϕ lt lấy không vượt giá trị ϕ cho bảng 5-2