Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ)

93 10 0
  • Loading ...
1/93 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 09/06/2018, 12:33

Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ)Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ)Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ)Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHỊNG TRỊNH TIẾN DŨNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH VÊNH MỘT PHẦN TIẾT DIỆN THANH THÀNH MÓNG THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số: 60.58.02.08 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN: TS ĐỖ TRỌNG QUANG Hải phòng, 2015 LỜI MỞ ĐẦU Từ nhiều năm trở lại kết cấu thép thành mỏng loại kết cấu bắt đầu áp dụng nhiều nước ta Đó giải pháp kỹ thuật lĩnh vực vật liệu công nghệ, ban đầu sử dụng lĩnh vực khí, hàng không, ô tô, mang lại áp dụng vào kết cấu xây dựng tạo nên loại liên kết trọng lượng giảm nhẹ Kết cấu thành mỏng hướng phát triển kết cấu thép nước ta năm Hiện giới có nhiều quốc gia vùng lãnh thổ đưa tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế kết cấu thành mỏng Úc, Hoa Kỳ, Anh, Trung Quốc, Châu Âu …Tại Việt Nam chưa có tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế loại kết cấu đặc biệt Đồng thời việc tính tốn thiết kế kết cấu thành mỏng xa lạ với kỹ sư Việt Nam Với đề tài: “Tính toán ổn định vênh phần tiết diện thành mỏng theo tiêu chuẩn Eurocode 3” luận văn nghiên cứu bước đầu em loại kết cấu Đó kết q trình nghiên cứu khóa đào tạo Thạc sỹ Trường Đại học Dân lập Hải Phòng với hướng dẫn tận tình giáo viên ngồi trường bạn đồng nghiệp Em xin lời cảm ơn đến Thầy giào TS Đỗ Trọng Quang thầy cô góp ý kiến quý báu thời gian em thực luận văn Do thời gian thực có hạn hạn chế thân, chắn luận văn nhiều sai sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn đồng nghiệp Hải phòng, ngày 20 tháng 02 năm 2016 Học viên Trịnh Tiến Dũng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ĐỒ THỊ CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANH THÀNH MỎNG 1.1 Mở đầu ……………………………………………………………………… 8 1.2 Khái niệm thành mỏng…………………………………………… 1.3 Các vấn đề liên quan thành mỏng……………………………… 1.3.1 Vật liệu………………………………………………………………… 12 12 1.3.2 Vấn đề phòng gỉ………………………………………………………… 15 1.3.3 Cơng nghệ chế tạo thành mỏng…………………………………… 18 1.3.4 Các dạng cấu kiện tạo hình nguội……………………………………… 21 1.3.5 Một số đặc điểm đặc biệt thành mỏng……………………… 23 1.3.6 Ưu, khuyết điểm kết cấu thành mỏng………………………… 24 1.3.7 Phạm vi ứng dụng kết cấu thành mỏng……………………… 25 1.4 1.5 1.6 1.7 1.7.1 Ứng dụng kết cấu thành mỏng quy phạm thiết kế giới Ứng dụng kết cấu thành mỏng quy phạm thiết kế Việt Nam Một số hình ảnh việc ứng dụng kết cấu thành mỏng …………… Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài……………………………………… Mục tiêu nghiên cứu đề tài……………………………………… 1.7.2 Phạm vi nghiên cứu đề tài………………………………………… CHƢƠNG 2: CÁC DẠNG ỔN ĐỊNH CỦA THANH THÀNH MỎNG TIẾT DIỆN CHỮ C THEO LÝ THUYẾT… 2.1 Đại cƣơng…………………………………………… ………………… 26 27 28 31 31 31 32 32 2.1.1 Các dạng ổn định thành mỏng…………… …………… 32 2.1.2 Một số định nghĩa tính tốn cấu kiện thành mỏng…………… 33 2.2 Ổn định cục bộ…………………………………………………… 35 2.2.1 Lý thuyết chung………………………………………………………… 35 2.2.2 Đối với thành mỏng tiết diện chữ C chịu nén tâm……… 37 2.2.3 Ví dụ tính tốn…………………………………………………… …… 38 2.3 Ổn định tổng thể………………………………………………………… 2.3.1 Lý thuyết chung………………………… ………………………… 2.3.2 Áp dụng thành mỏng tiết diện chữ C …………………… 2.3.3 Ví dụ tính tốn………………………………………………………… 39 2.4 Mất ổn định vênh phần tiết diện……………………………… 2.4.1 Hiện tượng ổn định vênh phần tiết diện……………………… 45 39 41 42 45 2.4.2 Phương pháp Châu âu ( Eurocode 3)……………………………… 48 2.4.3 Phương pháp Hancock……………………………………………… 49 2.4.4 Ví dụ tính toán………………………………………………………… 56 2.4.5 Phương pháp dải hữu hạn – Phần mềm CUFSM………………… …… 59 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CỦA THANH THÀNH MỎNG TIẾT 65 DIỆN CHỮ C THEO TIÊU CHUẨN CHÂU ÂU EUROCODE3 … 3.1 Đại cƣơng……………………………………………………… ……… 3.1.1 Mất ổn định cục bộ, bề rộng hiệu quả…………………………………… 3.1.2 Mất ổn định vênh phần tiết diện……………… ………… …… 3.1.3 Mất ổn định tổng thể…………………………………………………… 65 65 69 73 3.2 Ví dụ tính tốn…………………………………………………………… 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………………………………………… 89 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN b, h, L: Kích thước hình học cấu kiện beff': Bề rộng hiệu D: Độ cứng trụ E: Mô đun đàn hồi vật liệu f: Ứng suất fc,r: Ứng suất tới hạn quy đổi f,r: Úng suất tới hạn fcr,f: Ứng suất tới hạn gây ổn định cục cánh fcr.s: Ứng suất tới hạn gây ốn định cục sườn biên fcr.w: Ứng suất tới hạn gây ổn định cục bụng fy: Giới hạn chảy vật liệu I: Mơ men qn tính i: Bán kính qn tính Io : Mơmen qn tính cực quanh tâm xoắn I: Hằng số vênh tiết diện J: Mô men quán tính xoắn K, Kx, K: Độ cứng gối đàn hồi k Hệ số oằn Ncr: Lực tới hạn NcrF: Lực tới hạn trường hợp uốn dọc trục NcrFT: Lực tới hạn trường hợp xoắn, uốn xoắn Nx: Lực tới hạn Euler gây oằn uốn dọc trục x Ny: Lực tới hạn Euler gây oằn uốn dọc trục y Nz: Lực tới hạn Euler gây oằn xoắn trục z ox, oy, oz : Các trục tọa độ Q: Lực cắt t: Bề dày cấu kiện teff: Bề dày hiệu u, v: Chuyển vị tiết diện trục x y w: Độ võng : Hệ số khơng hồn thiện : Hệ số giảm yếu ổn định : Góc xoay tiết diện quanh tâm xoắn M0: Hệ số an toàn (khi tính ốn định cục ốn định vênh phần tiết diện) M1: Hệ số an tồn (khi tính ổn định tổng thể) : Độ mảnh tỷ đối  (chương 2): Chiều dài nửa bước sóng : Hệ số Poisson p: Độ mảnh  (Chương 3): Độ mảnh : Hệ số tỷ số ứng suất DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Bảng 1-1 Bảng 1-2: Bảng 1-3: Bảng 1-4: Bảng 2-1: Bảng 2-2: Bảng 2-3: Bảng3-la: Bảng3-lb: Hình 1-1: Hình 1-2: Hình 1-3 Hình 1-4: Hình l-5a: Hình l-5b: Hình -5c: Hình 1-6: Hỉnh 1-7: Hình 1-8: Hình 1-9: Hình 1-10: Hình l-l1: Hình 1-12: Hình 1-13: Hình 1-14: Hình 2-1: Hình 2-2: Hình 2-3a: Hình 2-3b: Hình 2-4: Phân loại theo tiêu chuẩn Eurcode Phân loại theo tiêu chuẩn Eurcode Thép dùng làm kết cấu tạo hình nguội theo Tiêu chuẩn Thép dùng làm kết cấu tạo hình nguội thông dụng theo tiêu chuẩn châu Âu Kết phân tích theo phần mềm CUFSM với số dải chia khác Kết phân tích theo phần mềm CUFSM với số dải chia khác Bảng so sánh ứng suất tới hạn gây ổn định vênh phần tiết diện theo phương pháp Hancock phương pháp Châu Âu so với phương pháp dải hữu hạn Xác định bề rộng hiệu theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Xác định bê rộng hiệu theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Kích thước thành mỏng Biêu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng loại theo cách phân loại tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Máy gấp mép Máy ép khuôn Máy cán trục lăn Máy cán trục lăn Sơ đồ làm việc máy cán trục lăn Các loại tiết diện thành mỏng thông dụng Các loại mỏng uốn nguội thường dùng làm sàn, mái tường Biểu đồ kéo thép trước giai đoạn củng cố sau uốn nguội Sự phân bố ứng suất dư thép tiết diện chữ U chữ C Nhà dân dụng Nhà dân dụng Lớp học vùng sâu, vùng xa Nhà nhiều tầng Nhà công nghiệp Các dạng ổn định thành mỏng tiết diện chữ C Phân tích dạng ổn định thành mỏng chữ C chịu nén tâm phương pháp dải hữu hạn Phần tử phẳng, góc uốn, bề dày bề rộng phẳng Tiết diện hiệu quả, phần cánh, tiết diện hiệu phần biên Mất ốn định chịu nén 10 11 12 14 61 63 64 67 68 19 19 20 20 21 22 22 23 24 28 29 29 30 30 32 33 34 35 36 Hình 2-5: Hình 2-6: Hình 2-7: Hình 2-7a: Hình 2-8a: Hình 2-8b: Hình 2-8c: Hình 2-8d: Hình 2-9: Hình 2-10: Hình 2-11: Hình 2-11a: Hình 2-11b: Hình 2-12: Hình 2-13: Hình 2-14: Hình 2-15: Hình 2-16: Hình 2-17: Hình 2-18: Hình 2-19: Hình 3-1: Hình 3-2: Hình 3-3a: Hình 3-3b: Hình 3-3c: Hình 3-3d: Hình 3-3e: Hình 3-3f: Hình 3-3g: Hình 3-4: Sự phân bố lại ứng suất sau tới hạn Mất ổn định cục thành mỏng tiết diện chữ C Chuyển vị ổn định tổng thể Tiết diện thành mỏng bị ổn định vênh phần Thí nghiệm ổn định vênh phần tiết diện Thí nghiệm ổn định vênh phần tiết diện Thí nghiệm ổn định vênh phần tiết diện Thí nghiệm ơn định vênh phần tiết diện Mơ hình tính tốn ổn định vênh phần tiết diện theo tiêu chuẩn Eurocode Đặc trưng hình học tiết diện hiệu phần biên Mơ hình tính tốn ổn định vênh phần tiết diện theo phương pháp Hancock Mơ hình xác định k Mơ hình xác định k có kể đến ảnh hưởng ứng suất nén bụng Các kích thước Tiêt diện hiệu phần biên Cách chia thành mỏng tiết diện chữ C theo phương pháp phần tử hữu hạn phương pháp dải hữu hạn Kết phân tích với số dải chia Biếu đồ giá trị ứng suất tới hạn theo hai phương pháp Kích thước tiết diện Kết phân tích với số dải chia Biểu đồ giá trị ứng suất tới hạn theo hai phương pháp Tiết diện hiệu theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode Đặc trưng hình học tiết diện hiệu phần biên Sơ đồ tính phần cánh Tiết diện hiệu phần cánh Mơ hình xác định độ cứng lò xo ứng suất tới hạn fct,s Biểu đồ ứng suất tới hạn quy đổi Biểu đồ ứng suất tới hạn quy đổi (vòng lặp thứ n) Tiết diện hiệu phần cánh xác định vòng lặp cuối Tiết diện hiệu Sơ đồ khối tính tốn ổn định vênh phần tiết diện 37 38 41 45 46 46 47 47 48 49 50 52 54 56 59 60 61 61 62 63 63 65 69 70 70 71 71 72 72 72 CHƢƠNG I: TỒNG QUAN VỀ THANH THÀNH MỎNG 1.1 MỞ ĐẦU Kết cấu thành mỏng khác biệt so với kết cấu thông dụng điểm sau: - Sử dụng loại thép tạo hình nguội từ tầm thép mỏng (từ 0,3 đến mm) - Sử dụng loại tiết diện kết cấu thơng thường chữ Z, tiết diện chữ C, tiết diện kín (tiết diện vng, tiết diện tròn, ); - Sử dụng liên kết khơng dùng kết cấu thường Việc sử dụng thành mỏng tạo cách tiếp cận khác kết cấu thép giai đoạn xây dựng: Thiết kế, chế tạo, lắp dựng Chương I trình bày chủ yếu dựa tài liệu Giáo sư Đoàn Định Kiến [7] số tài liệu liên quan Nội dung chương chủ yếu đề cập đến vấn đề liên quan đến kết cấu thành mỏng vật liệu, chế tạo, lắp dựng, ưu, nhược điểm, phạm vi áp dụng, tình hình sử dụng, tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thành mỏng Thế giới Việt Nam, từ đề mục tiêu, phạm vi nghiên cứu đề tài 1.2 KHÁI NIỆM VỀ THANH THÀNH MỎNG Theo Vlasov [17], thành mỏng thẳng với kích thước theo ba chiều có bậc khác Nếu gọi chiều dài thanh, h kích thước theo cạnh tiết diện, t bề dày thành (Hình 1-1) xem thành mỏng có tỉ số sau: t/h  0,1; h/1  0, l Tiết diện thành mỏng hở kín Hình 1-1 Kích thước thành mỏng Khái niệm thành mỏng Vlasov dựa việc phân tích ứng suất có kể đến xoắn kiềm chế hay khơng kể đến xoắn kiềm chế Tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode [8] đưa khái niệm thành mỏng thông qua việc phân loại tiết diện Việc phân loại dựa sở độ ổn định cục bộ, hình dạng tiết diện thanh, trạng thái chịu lực tỉ số kích thước tiết diện Theo đó, người ta chia thành loại tiết diện thanh: tiết diện đặc, tiết diện nửa đặc, tiết diện mảnh tiết diện mảnh (tiết diện thành mỏng) Hình 1-2 Biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng loại theo cách phân loại tiêu chuẩn châu âu Eurocode - Thanhtiết diện đặc: có khả hình thành khớp dẻo, khớp dẻo quay tự - Thanhtiết diện nửa đặc: có khả hình thành khớp dẻo, góc quay khớp dẻo bị giới hạn bị phá hoại ổn định cục - Thanhtiết diện mảnh: vật liệu bắt đầu bị chảy dẻo bị phá hoại ổn định cục - Thanhtiết diện mảnh (thanh thành mỏng): bị phá hoại ổn định cục vật liệu làm việc giai đoạn đàn hồi Bảng sau trích từ Bảng 5-2 tiêu chuẩn Eurocode [8] giới thiệu số loại thông dụng theo tiêu chuẩn Eurocode Ở đây, không thuộc loại (Thanh đặc; Thanh nửa đặc; Thanh mảnh) bảng thành mỏng (thanh mảnh) 10 ... Mất ổn định cục thành mỏng tiết diện chữ C Chuyển vị ổn định tổng thể Tiết diện thành mỏng bị ổn định vênh phần Thí nghiệm ổn định vênh phần tiết diện Thí nghiệm ổn định vênh phần tiết diện. .. nghiệm ổn định vênh phần tiết diện Thí nghiệm ôn định vênh phần tiết diện Mô hình tính tốn ổn định vênh phần tiết diện theo tiêu chuẩn Eurocode Đặc trưng hình học tiết diện hiệu phần biên Mơ hình tính. .. ………………………… 2 .3. 2 Áp dụng thành mỏng tiết diện chữ C …………………… 2 .3. 3 Ví dụ tính tốn………………………………………………………… 39 2.4 Mất ổn định vênh phần tiết diện …………………………… 2.4.1 Hiện tượng ổn định vênh phần tiết diện ……………………
- Xem thêm -

Xem thêm: Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ), Tính toán ổn định vênh một phần tiết diện thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn eurocode 3 ( Luận văn thạc sĩ)

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay