Tính toán chọn tiết diện hợp lý cho cấu kiện hệ sườn tường nhà công nghiệp dùng thép thành mỏng, tạo hình nguội theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600: 2005

Bài viết Tính toán chọn tiết diện hợp lý cho cấu kiện hệ sườn tường nhà công nghiệp dùng thép thành mỏng, tạo hình nguội theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2005 giới thiệu kết quả nghiên cứu phân tích sự làm việc, phương pháp tính toán, khảo sát lựa chọn tiết diện hợp lý cho các phần tử (cánh, bụng và sườn biên) để ứng dụng hiệu quả trong cấu kiện (dầm, cột) hệ sườn tường nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2005 (Australian-Newzealand).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán chọn tiết diện hợp lý cho cấu kiện hệ sườn tường nhà công nghiệp dùng thép thành mỏng, tạo hình nguội theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2005 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(90).2015 73 TÍNH TOÁN CHỌN TIẾT DIỆN HỢP LÝ CHO CẤU KIỆN HỆ SƯỜN TƯỜNG NHÀ CÔNG NGHIỆP DÙNG THÉP THÀNH MỎNG, TẠO HÌNH NGUỘI THEO TIÊU CHUẨN AS/NZS 4600:2005 CALCULATING TO CHOOSE REASONABLE CROSS-SECTIONS OF MEMBERS OF POST FRAME SYSTEM IN INDUSTRIAL BUILDING USING COLD-FORMED THIN-WALLED STEEL ACCORDING TO AS/NZS 4600:2005 Huỳnh Minh Sơn Đại học Đà Nẵng; sonhmdhdn@gmail.com Tóm tắt - Kết cấu thép nhẹ, thành mỏng, tạo hình nguội với những Abstract - Cold-formed, thin-walled lightweight steel structure with ưu điểm có tiết diện mảnh, trọng lượng nhẹ, cường độ cao, công the advantages of slender cross-section, light weight, high strength, nghệ sản xuất tiên tiến với năng suất cao, thi công nhanh và hiệu advanced production technology, high productivity and fast, efficient quả... đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi trong công construction has been studied and widely used in construction trình xây dựng. Tuy nhiên, sự làm việc và tính toán thiết kế khá However, the working and calculations of thin-walled steel structure phức tạp đòi hỏi phải đảm bảo các điều kiện về cường độ, ổn định are quite complicated requiring conditions in term of intensity, và biến dạng, đặc biệt trong điều kiện Việt Nam vẫn chưa ban hành stability and deformation, especially in the conditions of Vietnam tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép thành mỏng; ngoài một số ít tài liệu has not yet issued codes for designing thin-walled steel structure, nước ngoài và catalogue sản phẩm của các nhà sản xuất chưa có apart from a few foreign documents and catalogs of manufacturers nhiều nghiên cứu, tài liệu hướng dẫn tính toán. Bài báo giới thiệu having not much research as well as design guides. This paper kết quả nghiên cứu phân tích sự làm việc, phương pháp tính toán, presents results of study in analyzing the working, calculation khảo sát lựa chọn tiết diện hợp lý cho các phần tử (cánh, bụng và methodology and surveying to choose reasonable cross-sections for sườn biên) để ứng dụng hiệu quả trong cấu kiện (dầm, cột) hệ elements (flanges, webs, stiffeners) to effectively apply into members sườn tường nhà công nghiệp theo tiêu chuẩn AS/NZS 4600:2005 of post frame system (girts, columns) in industrial buildings according (Australian-Newzealand) to AS/NZS 4600:2005 (Australian-NewZealand). Từ khóa - kết cấu thép thành mỏng, tạo hình nguội; sự oằn uốn Key words - Thin-walled steel structure; cold-formed; torsional xoắn; sự oằn vặn bên; dầm sườn tường; cột sườn tường; sườn buckling; sideway buckling; girt; column; stiffener; effective section; biên; tiết diện hữu hiệu; AS/NZS 4600:2005. AS/NZS 4600:2005. 1. Đặt vấn đề với kết cấu thép thường (25%-50%) [5] nên giảm được đáng Khái niệm và thuật ngữ “kết cấu thép thành mỏng, tạo kể tải trọng bản thân, thuận tiện vận chuyển, lưu kho, lắp hình nguội” để chỉ các kết cấu thép có trọng lượng nhẹ, tiết dựng…; diện mỏng, độ mảnh lớn (thin-wall), được chế tạo từ những băng (tấm) thép cán nóng, cường độ cao bằng phương pháp gia công nguội (cold-formed), được liên kết bằng các phương pháp hoàn toàn khác với liên kết kết cấu thép thông thường. Các thuật ngữ được dùng để chỉ các loại kết cấu này như: Thin-wall/Cold-Formed Steel Structure, từ đây viết tắt là CFS. Vấn đề đặt ra là: Sử dụng tiết diện hở hay tiết diện kín với cùng diện tích và bề dày tiết diện, nhưng khác chiều cao thì loại nào hiệu quả hơn? Với cùng một tiết diện (chữ C) trong cấu kiện hệ sườn tường, nên chọn hình dạng (đối xứng, không đối xứng) và phân bố kích thước cho các phần tử (cánh, bụng và sườn biên) như thế nào để khả năng chịu lực của tiết diện là lớn nhất? Kết quả tính toán khảo sát là cơ sở lựa chọn phương án hệ sườn tường hợp lý. 2. Giải quyết vấn đề 2.1. Các đặc trưng cơ bản của kết cấu thép thành mỏng Kết cấu CFS có những đặc trưng khác kết cấu thép thường thông dụng như sau: - Tiết diện mỏng, hữu hiệu: CFS có tiết diện mỏng Hình 1. Các hình thức tiết diện cấu kiện CFS dạng thanh (t=0,3-4mm) được gia công nguội (cán nguội) từ các băng - Hình thức tiết diện đặc biệt: Nhờ kỹ thuật gia công thép mỏng (phôi cán nóng). Khi làm việc, một phần tiết nguội tiên tiến cho phép tạo ra các dạng tiết diện có hình diện có nguy cơ mất ổn định cục bộ khi tính toán phải loại thức đặc biệt, đa dạng, đáp ứng nhu cầu kiến trúc, kết cấu bỏ, chỉ sử dụng phần còn lại gọi là tiết diện hữu hiệu [4]; như: Tiết diện kín (chữ nhật, vuông, tròn, ôvan…); tiết diện - Trọng lượng nhẹ: CFS có trọng lượng nhẹ hơn nhiều so hở (chữ C, Z, U, T, chữ môn…). Do yêu cầu chịu lực, tiết 74 Huỳnh Minh Sơn diện CFS cần có những phần cong ở giữa các phần tử và Mặt khác, liên kết giữa dầm và cột sườn tường với các mép biên có tác dụng tăng cường khả năng chịu tải gọi là tấm panen tường không sử dụng liên kết hàn thông thường sườn (stiffener) [1]; mà thường sử dụng liên kết vít tự khoan [1], cho phép tự - Vật liệu thép cường độ cao: CFS thường sử dụng vật động hóa việc thi công nhanh và thuận tiện. Loại liên kết liệu cư ...