Báo cáo nghiên cứu khoa học: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CHO PHÉP & KHẢ NĂNG CHỊU NÉN CỦA CẤU KIỆN TIẾT DIỆN CHỮ I CÁNH RỖNG THEO CÁC TIÊU CHUẨN AS 1538 và AS 4100 (ÚC)

Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn thiết kế AS1538 và AS4100 (Úc) để tính toán ứng suất cho phép và khả năng chịu nén của cấu kiện tiết diện chữ I cánh rỗng (HFB). Kết quả này có thể ứng dụng trong thực tế thiết kế kiểm tra bền cho cấu kiện cột chịu nén và khung chịu nén, uốn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CHO PHÉP & KHẢ NĂNG CHỊU NÉN CỦA CẤU KIỆN TIẾT DIỆN CHỮ I CÁNH RỖNG THEO CÁC TIÊU CHUẨN AS 1538 và AS 4100 (ÚC)" TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CHO PHÉP & KHẢ NĂNG CHỊU NÉN CỦA CẤU KIỆN TIẾT DIỆN CHỮ I CÁNH RỖNG THEO CÁC TIÊU CHUẨN AS 1538 và AS 4100 (ÚC) THE CALCULATION OF THE ALLOWABLE STRESS AND THE COMPRESSION CAPACITY OF HOLLOW FLANGE BEAM (HFB) SECTION MEMBERS UP TO STANDARD AS1538 AND AS4100 (AUSTRALIA) HUỲNH MINH SƠN Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM T ẮT Bài báo trình bày một số kết quả nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn thiết kế AS1538 v à AS4100 (Úc) để tính toán ứng suất cho phép v à khả năng chịu nén của cấu kiện tiết diện chữ I cánh rỗng (HFB). Kết quả này có thể ứng dụng trong thực tế thiết kế kiểm tra bền cho cấu kiện cột chịu nén và khung chịu nén, uốn. ABSTRACT The arcticle presents some research results about the calculation of the allowable stress and the compression capacity of hollow flange beam (HFB) section members up to standard AS1538 and AS4100 (Australia). The result can be applied effectively in designing and checking colums or compression members and portal frames in our country.1. Đặt vấn đề Tiết diện chữ I, cánh rỗng (HFB) theo công nghệ của Úc có nhiều ưu việt về trọnglượng và tính công nghệ nên đã phát huy hiệu quả trong các cấu kiện chịu uốn như dầm thépcánh rỗng được sử dụng ở nhiều nước tiên tiến. Vấn đề đặt ra là có thể sử dụng dạng tiết diệnnày trong cấu kiện chịu nén như cột hoặc mở rộng áp dụng trong khung được hay không?Tính toán ứng suất cho phép và khả năng chịu nén của một số cấu kiện tiết diện HFB địnhhình sẽ rút ra những kết luận bước đầu cho quá trình nghiên cứu ứng dụng cấu kiện tiết diệnHFB vào thực tế Việt Nam.2. Khái quát tiết diện HFB Cấu kiện chịu nén tiết diện HFB có hình dạng ưu việt, vừa mang ưu điểm của dạng tiếtdiện chữ I đối xứng (gồm hai cánh rỗng hình tam giác được hàn toàn bộ và một bản bụngsườn đơn) mà còn kết hợp được những ưu điểm của tiết diện kín, hạn chế những nhược điểmcủa tiết diện thành mỏng tạo hình nguội. Đối với mỗi chiều cao tiết diện, do yêu cầu côngnghệ mà chiều cao toàn bộ tiết diện (D) và bề rộng cánh rỗng (B) đều không đổi, chỉ có mộtkích thước chiều dày của bụng là thay đổi. Vì vậy, mỗi tiết diện được xác định đầy đủ bằngcác thông số: chiều cao tiết diện, bề rộng cánh và bề dày bản thép. Ví dụ: Dựa trên các quy định của tiêu chuẩn AS1163, có 09 loại tiết diện sau: 5090HFB38;40090HFB38; 35090HFB38; 30090HFB38; 30090HFB33; 30090HFB28; 25090HFB28;25090HFB23; 20090HFB23. 300 90 HBF 38 D Chiều cao dầm D-be/2 Bề rộng cánh Chiều dày bụng Ký hiệu tiết diện và cánh B-be/2B Hinh 1. Tiết diện HFB trong cấu kiện chịu nén 3. Sự làm việc của cấu kiện chịu nén tiết diện HFB 3.1. Kiểu biến dạng khi chịu nén trung tâm Khi chịu nén trung tâm, cấu kiện chỉ biến dạng theo phương vuông góc với các trục xvà trục y trong mặt phẳng t iết diện. Sự phá hoại của cấu kiện thành mỏng chịu nén chủ yếutheo các trường hợp sau: - Phá hoại bền do sự chảy của các thớ nén trên tiết diện - Mất ổn định do cột bị uốn dọc - Mất ổn định do cột bị xoắn quanh tâm uốn - Mất ổn định do uốn và xoắn đồng thời - Mất ổn định cục bộ các phần tử cánh và bụng tiết diện cột Đối với tiết diện HFB là tiết diện kín, dạng chữ I, đối xứng 2 trục x-x và y-y, kết quảnghiên cứu cho thấy: biến dạng xoắn hầu như không thể xảy ra vì ứng suất tới hạn đàn hồi dobiến dạng xoắn Foz luôn lớn hơn rất nhiều so với ứng suất tới hạn đàn hồi do biến dạng uốnFox, Foy. Do đó các khả năng xảy ra phá hoại do các điều kiện mất ổn định xoắn và uốn xoắnđồng thời rất khó xảy ra. Điều kiện mất ổn định cục bộ các phần tử cánh và bụng có thể khốngchế tỷ lệ kích thước các phân tố khi chế tạo. Do đó, vấn đề phá hoại bền mà ở đây sử dụngphương pháp tính theo ứng suất cho phép theo tiêu chuẩn AS1538 và AS4100 có ý nghĩaquan trọng trước tiên. 3.2. Xác định chiều dài tính toán Chiều dài tính toán cấu kiện chịu nén trung tâm xác định như sau: lo = ke.L (1) Trong đó: Chiều dài tính toán của cấu kiện chịu nén lo: Hệ số chiều dài tính toán của cấu kiện ke: ...