Bài giảng Kết cấu thép 1: Chương 4 - Nguyễn Văn Hiếu

Mời các giáo viên và các bạn sinh viên tham khảo bài giảng Kết cấu thép 1 chương 4: Thiết kế cột thép trình bày nội dung về cột đặc chịu nén đúng tâm, cột rỗng chịu nén đúng tâm, cấu tạo và tính toán các chi tiết cột.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kết cấu thép 1: Chương 4 - Nguyễn Văn Hiếu KẾT CẤU THÉP 1CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CỘT THÉP GV: NGUYỄN VĂN HIẾU 1 Tp. HCM, Tháng 02/2013 §1. KHÁI NIỆM CHUNG1. Đặc điểm chung:Cột có các bộ phận chính: Đầu cột;Thân cột; Chân cột.2. Các loại cột: Cột có nhiều loại tùytheo cách phân loại: Theo sử dụng: Cột nhà công nghiệp; cột nhà khung nhiều tầng; cột đỡ sàn công tác; cột đỡ đường ống… Theo cấu tạo; Hình 4.1. Cột thép. a) cột đặc tiết diện không Theo sơ đồ chịu lực. đổi; b) cột rỗng tiết diện không đổi; c) cột bậc tiết diện đặc; d) cột bậc tiết diện đặc 23. Sơ đồ tính và chiều dài tính toán:a. Sơ đồ tính - liên kết đầu cột và chân cột- Chân cột khớp cố định;- Chân cột liên kết ngàm;- Đầu cột liên kết ngàm vào xà ngang;- Đầu cột liên kết khớp với xà ngang;- Liên kết ở đầu cột cũng như chân cột có thể khác nhau theo các phương. 3b. Chiều dài tính toán:Chiều dài tính toán của cột tiết diện không đối hay các đoạn cột bậc: l0   .l(4.1)Trong đó: l0 : chiều dài hình học của cột.  : Hệ số chiều dài tính toán, phụ thuộc vào đặc điểm tải trọng nén tác dụng vào cột và sơ đồ liên kết ở 2 đầu cột. HÖ sè  lÊy theo b¶ng 4.1. ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña cét khi xÐt ®Õn sù thay ®æi tiÕt diÖn (bÒ cao, bÒ réng tiÕtdiÖn thay ®æi theo luËt bËc nhÊt, nh c¸c s¬ ®å trong b¶ng 4.2) cña cét qua hÖ sèj (gäi lµ hÖ sè chiÒu dµi tÝnh to¸n bæ sung). Gi¸ trÞ cña chiÒu dµi tÝnh to¸n cñacét lµ: lo = j  l, (4.2)trong ®ã hÖ sè j lÊy theo b¶ng 4.2. 4 B¶ng 4.1. HÖ sè chiÒu dµi tÝnh to¸n  cña cét tiÕt diÖn kh«ng ®æi S¬ ®å kÕt cÊu, t¶i Sè S¬ ®å kÕt cÊu, t¶iSè TT   träng vµ néi lùc N TT träng vµ néi lùc N 2 5 1 1 1 6 2 2 0,7 7 0,725 3 0,5 8 1,12 4 5c. Độ mảnh của cột Theo hai trôc chÝnh (x, y) cña tiÕt diÖn cét ta cã c¸c ®é m¶nh x , y cña céttheo hai trôc nµy: lx ly x  ;  y  (4.3) ix iy Kh¶ n¨ng chÞu nÐn ®óng t©m cña cét ®îc quyÕt ®Þnh bëi ®é m¶nh lín nhÊt(max) trong hai ®é m¶nh x , y . Khi thiÕt kÕ cét nÐn ®óng t©m nªn cè g¾ng ®¹t ®îc ®iÒu kiÖn : x = y (4.4)§Ó cét lµm viÖc b×nh thêng trong qu¸ tr×nh sö dông, ®é m¶nh lín nhÊt max cñacét kh«ng ®îc vît qu¸ giíi h¹n [] cho ë b¶ng 25 trong tiªu chuÈn thiÕt kÕ kÕtcÊu thÐp TCXDVN 338-2005. max  [] (4.5) 6 § 2. CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM1. Hình thức tiết diện:a.Tiết diện I- Đơn giản- Thỏa mãn các yêu cầu thiết kế Hình 4.3a. Cột đặc tiết diện I- Dễ liên kết với kết cấu khác.b.Tiết diện +- ix  i y Hình 4.3b. Cột đặc tiết diện- Đơn giản chữ thập- Khó liên kết với kết cấu khác.c. Tiết diện kín- Tiết kiệm vật liệu do i lớn- Khó bảo dưỡng (bịt kín 2 đầu). Hình 4.3c. Cột đặc tiết diện kín- Khó liên kết với kết cấu khác. 7 2. Tính toán cột đặc chịu nén đúng tâma. TÝnh to¸n vÒ bÒn:Khi trªn th©n cña cét cã tiÕt diÖn gi¶m yÕu, kiÓm tra bÒn theo c«ng thøc: N   f c (4.6) Antrong ®ã: N - lùc däc tÝnh to¸n; An - diÖn tÝch tiÕt diÖn thùc (®· trõ phÇn gi¶m yÕu);b. TÝnh to¸n vÒ æn ®Þnh tæng thÓ: N Cét cÇn ®îc kiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ theo c«ng thøc:  f c (4.7)  min Atrong ®ã: An - diÖn tÝch tiÕt diÖn nguyªn (cha trõ phÇn gi¶m yÕu);  min - hÖ sè uèn däc, lÊy theo  max cña cét (b¶ng D.8 TCXDVN 338- 2005).c. TÝnh to¸n vÒ æn ®Þnh côc bé: Cét cã thÓ bÞ mÊt æn ®Þnh côc bé ë c¸c b¶n thÐp do ứng suất nén lớn hơn ứngsuất nén tới hạn cña b¶n thÐp, dÉn ®Õn gi¶m kh¶ n¨ng chÞu lùc cña cét, lµm chocét sím bÞ ph¸ ho¹i. 8 bo  bo  §iÒu kiÖn æn ®Þnh côc bé cña b¶n c¸nh:    (4.13) t f t f    ...