Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD part 7

Ngoài nhiệm vụ chịu lực cắt, vách c òn có chức năng giúp cho các bản bi ên đủ xa nhau để chịu uốn có hiệu quả. Khi một mặt cắt chữ I chịu uốn, hai cơ chế phá hoại hay hai trạng thái giới hạn có thể xảy ra trong vách đứng. Vách có thể bị oằn nh ư một cột thẳng đứng chịu lực nén giữ khoảng cách giữa các bản bi ên hoặc vách có thể bị oằn như một tấm do ứng suất uốn nằm ngang tr ong mặt phẳng. Cả hai cơ chế mất...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kết cấu thép theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD part 7 Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Trong ví d ụ 5.4, mặt cắt chịu mô men âm v à TTHD n ằm ở vị trí cách đỉnh vách đứng616,7 mm. Ph ần vách b ên dưới là chịu nén, do đó5.4 Độ mảnh của vách đứng Ngoài nhi ệm vụ chịu lực cắt, vách c òn có ch ức năng giúp cho các bản bi ên đủ xanhau để chịu uốn có hiệu quả. Khi một mặt cắt chữ I chịu uố n, hai cơ ch ế phá hoại hay haitrạng thái giới hạn có thể xảy ra trong vách đứng. Vách có thể bị oằn nh ư một cột thẳngđứng chịu lực nén giữ khoảng cách giữa các bản bi ên hoặc vách có thể bị oằn nh ư mộttấm do ứng suất uốn nằm ngang tr ong mặt phẳng. Cả hai c ơ chế mất ổn định n ày đều đòihỏi sự hạn chế độ mảnh của vách.5.4.1 Mất ổn định thẳng đứng của váchKhi mặt cắt chữ I chịu uốn, độ cong gây ra các ứng suất nén giữa các bản bi ên và váchcủa mặt cắt. Các ứng suất nén n ày được gây ra bởi th ành phần thẳng đứng của lực ở bảnbiên như đư ợc biểu diễn trong h ình 5.15 cho m ột mặt cắt I đối xứng hai trục. Để phát triểnmô men ch ảy My của mặt cắt, y êu cầu bản bi ên chịu nén phải đạt ứng suất chảy của nó Fyctrước khi vách bị mất ổn định. Nếu vách quá mảnh thì nó sẽ bị oằn nh ư một cột, bản bi ênchịu nén sẽ bị mất gối đỡ của nó v à mất ổn định (của bản bi ên) về phía vách sẽ xảy ratrước khi đạt đ ược mô men chảy. Mất ổn định thẳng đứng của bản bi ên về phía vách có thể đ ược biểu diễn khi xem xétchiều dài một đoạn vách dx dọc theo trục dầm nh ư trên hình 5.16. Đoạn vách chịu tácdụng của một ứng suất nén dọc trục fwc từ thành phần thẳng đứng của nội lực cánh nén Pc.Từ hình 5.15, thành ph ần thẳng đứng l à Pcd , đối với một mặt cắt chữ I đối xứng, bằng (5.31 )trong đó, là biến dạng dọc trong bản bi ên nén và D là chiều cao vách. Từ đó, ứng suấtnén dọc trục trong vách đ ược tính bằng (5.32 ) http://www.ebook.edu.vn109 Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFD Hình 5.21 Sự nén vách do độ cong Hình 5.22 Mất ổn định thẳng đứng của váchvới Afc là diện tích bản bi ên nén và fc là ứng suất trong bản bi ên nén. Khi thay Aw = Dtw,công thức 5.26 có thể đ ược viết d ưới dạng sau: (5.33 ) Như vậy, ứng suất nén thẳng đứng trong vách tỷ lệ thuận với tỷ số giữa diện tích bảnbiên và di ện tích vách đứng của mặt cắt ngang, với ứng suất nén trong bản bi ên và bi ếndạng nén dọc bản bi ên. Biến dạng dọc không đơn gi ản là fc/E mà phải bao gồm cả ảnhhưởng của ứng suất d ư fr trong bản biên (hình 4.3), t ức là,Từ đó, công thức 5.33 trở thành (5.34 ) http://www.ebook.edu.vn110 Bài gi ảng Kết cấu thép theo Tiêu chu ẩn 22 TCN 272-05 và AASHTO LRFDvà như vậy, một quan hệ giữa ứng suất nén của vách và ứng suất nén của bản bi ên đãđược xác định. Khi coi đo ạn vách trong h ình 5.22 là từ một tấm d ài được đỡ giản đ ơn dọc theo méptrên và mép dư ới thì tải trọng gây oằn đ àn hồi tới hạn hay tải trọng Euler được tính bằngcông thức (5.35 )với mô men quán tính I cho đoạn chiều d ài tấm dx là (5.36 )Trong công th ức 5.36, hệ số poát -xông được đưa vào đ ể xét đến hiệu ứng tăng cứng dosự làm việc hai chiều của tấ m vách. Ứng suất oằn tới hạn Fcr thu được khi chia công thức5.35 do diện tích đoạn vách twdx (5.37 )Để không xảy ra mất ổn định thẳng đứng của vách, ứng suất trong vách phải nhỏ h ơn ứngsuất oằn tới hạn, tức l à (5.38 ) Khi thay các công th ức 5.34 và 5.37 vào 5.38 , ta được Giải theo tỷ số độ mảnh D/tw , công th ức trên trở thành (5.39) Để phát triển mô m en chảy My trong m ặt cắt I đối xứng, ứng suất nén trong bản bi ênfc phải đạt ứng suất chảy Fyc trước khi vách bị mất ổn định thẳng đứng. Nếu giả thiết mộtgiá trị nhỏ nhất bằng 0,5 cho Aw/Afc và một giá trị lớn nhất bằng 0,5 Fyc cho fr thì giới hạntrên nhỏ nhất cho tỷ số độ mảnh của vách có thể đ ược xác định t ừ công thức 5.39 ...