Tải bản đầy đủ
1 THIẾT KẾ CỘT TRỤC A

1 THIẾT KẾ CỘT TRỤC A

Tải bản đầy đủ

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chiều dài tính toán của cột theo phương trong mặt phẳng cột :

m
b
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng cột.
Theo phương ngoài mặt phẳng khung (phương dọc nhà theo chiều dài xưởng) ta xem
liên kết giữa chân cột thép với đài móng BTCT là liên kết khớp. Chiều dài tính toán của
cột ngoài mặt phẳng khung được lấy bằng khoảng cách lớn nhất giữa các điểm cố kết
nhằm ngăn cản chuyển vị cột theo phương dọc nhà xưởng.Ngoài ra theo phương dọc
nhà xưởng hề dầm cầu trục bằng thép chữ I được bố trí nên:
hcột dưới = 16,7/2 =8,35(m)
Chọn
c
Các hình học của tiết diện cột.
Kích thước tiết diện cột trục A:h = 90cm, hw =86cm
bf = 40cm, tf = 2cm, tw = 1,5cm
 Diện tích mặt cắt ngang cột:



cm2
Mô men quán tính của tiết diện cột theo 2 phương x-x và y-y:



Mô men kháng uốn của tiết diện cột theo 2 phương x-x và y-y:



;
Bán kính quán tính của tiết diện cột theo 2 phương x-x và y-y:



;
Độ mảnh của cột theo 2 phương x-x( trong mặt phẳng uốn) và y-y ( ngoài mặt
phẳng uốn):

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 41

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

;
max(λx; λy)=max( 29,11 ; 98,8)=98,8<
Độ mảnh tối đa: λ=
 Thỏa mãn độ mãnh
Độ mảnh quy ước của cột theo phương x-x( trong mặt phẳng uốn) và y-y ( ngoài
mặt phẳng uốn):

;
3.1.1.2
.Kiểm tra khả năng chịu cặp nội lực thứ nhất của cột trục A.
Giá trị nội lực M, N, Q.

M( KN.m)
-1364.1

Giá trị nội lực
N (KN)
-694.0

Q (KN)
128.2

Đây là cặp nội lực Mmim, Ntu tại chân cột gây ra bởi việc tổ hợp các trường hợp tải trọng
1,4,7,12,14 của tổ hợp cơ bản 2.


Độ lệch tâm do cặp nội lực M, N gây ra:




Độ lệch tâm tương đối do cặp M, N gây ra:
Độ lệch tâm tương đối tính đổi do cặp M, N gây ra với cột trục A theo phương x-x
(trong mp uốn)
η là hệ số ảnh hưởng của hình dáng tiết diện, được nội suy từ bảng D9 trang
110TCVN 5575-2012.
Xét tỷ số :
; 0 < λqu(x) = 0,96 < 5
⟹ η = 1,4 - 0,2. λqu(x) = 1,4 - 0,2.0,96 =1,2⟹ me(x) = 1,2.6,54 =7,9<20

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 42

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a

Kiểm tra điều cột trục A theo điều kiện bền.

Điều kiện bền của cột:
Ta có:




kN/cm2
γc.f = 0,9.230 =207 MPa =20,7kN/cm2
⟹ σ = 18,16kN/cm2 < 20,7 kN/cm2 ( thỏa mãn điều kiện bền).

a
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của cột trục A trong mặt phẳng khung.
Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung : ( theo TCVN 5575-2012,
điều 7.4.2.2 trang 33)

φe là hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào 2 yếu tố là độ mảnh quy ước λ qu(x) và độ lệch tâm
tương đối tĩnh me(x).
Ta có: λqu(x) =0,96 và me(x) = 7,9 từ bảng tra D10 trang 113 TCVN 5575-2012 ta nội suy
được giá trị φe =0,17

Kết luận: Vậy cột trục A thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
b
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của cột trục A ngoài mặt phẳng khung.
Độ lớn của mô men Mx':

Trong đó:
 MII giá trị mô men được lấy từ bảng tổ hợp nội lực, ở đây là mô men tại đỉnh cột
ưng với trường hợp Nmax: MII = 149,67kN.m
 MI tương ứng ở chân cột: MI = -1364kN.m
Ta tính được giá trị M1, M2 như sau:




kN.m
kN.m

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 43

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

⟹ Mx' =max
kN.m
Độ lệch tâm tương đối mx' tính theo mô men uốn Mx' và lực dọc N:

<20
Điều kiện ổn định tổng thể của cột trục A ngoài mặt phẳng khung:( Theo TCVN55752012 điều 7.4.2.4 trang 34)

Trong đó:
 N = 690kN là giá trị lực dọc; A =289 cm2 diện tích tiết diện cột.
 Xác định hệ số c (theo điều 7.4.2.5 trang 34-35 TCVN5575-2012):
mx' =3,69

-

( hệ số α , β tra bảng 16 trang 36 TCVN5575-2012)
Đối với tiết diện kín thì hệ số ổn định φ b =1 và φy hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh
quy ước λqu(y).
Ta có 2.5 < λqu(y) =3,2 < 4,5 nên φy được xác định như sau:


kN/cm2 < γc.f =20,7kN/cm2
Kết luận: Cột trục A thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung.
c

Ta có

Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh của cột trục A.

thì giá trị giới hạn

được xác định theo bảng 35


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 44

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh cột:
Kết luận: Vậy cột trục A thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh.
d
Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản bụng của cột trục A.
Xác định hệ số kể đến trạng thái ứng suất pháp không đều trên bản bụng cột( theo điều
7.6.2.2 trang 54 TCVN 5575-2012):

Trong đó:
 σ là ứng suất nén ở vị trí tiếp giáp giữa bản bụng với bản cánh:



kN/cm2
σ1 là ứng suất kéo ở vị trí tiếp giáp giữa bản bụng với bản cánh:
kN/cm2



Vi α > 1 nên độ mảnh giới hạn

của bản bụng cột được xác định theo công thức:



-

-

với

kN/cm2




--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 45

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Cột trục A thỏa điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng nghĩa là bản bụng không cần gia
cường sườn dọc.

Ngoài ra,

nên cũng không cần gia cường bản

bụng cột trục A với sườn ngang.
3.1.1.3
Kiểm tra khả năng chịu cặp nội lực thứ hai của cột dưới trục A.
Giá trị nội lực M, N, Q.

M( KN.m)
1602,7

Giá trị nội lực
N (KN)
-12,7

Q (KN)
-169,4

Đây là cặp nội lực Mmim, Ntu tại chân cột gây ra bởi việc tổ hợp các trường hợp tải trọng
1,4,7,12,14 của tổ hợp cơ bản 2.



Độ lệch tâm do cặp nội lực M, N gây ra:




Độ lệch tâm tương đối do cặp M, N gây ra:
Độ lệch tâm tương đối tính đổi do cặp M, N gây ra với cột trục A theo phương x-x
(trong mp uốn)
η là hệ số ảnh hưởng của hình dáng tiết diện, được nội suy từ bảng D9 trang
110TCVN 5575-2012.
Xét tỷ số :
; 0 < λqu(x) = 0,96 < 5
⟹ η = 1,4 - 0,2. λqu(x) = 1,4 - 0,2.0,96 =1,2⟹ me(x) = 1,2.420 =505>20

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 46

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a

Kiểm tra điều cột trục A theo điều kiện bền.

Điều kiện bền của cột:
Ta có:




kN/cm2
γc.f = 0,9.230 =207 MPa =20,7kN/cm2
⟹ σ = 18,5kN/cm2 < 20,7 kN/cm2 ( thỏa mãn điều kiện bền).

a
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của cột trục A trong mặt phẳng khung.
Điều kiện ổn định tổng thể của cột trong mặt phẳng khung : ( theo TCVN 5575-2012,
điều 7.4.2.2 trang 33)

Vì e =505 >20 tức là ảnh hưởng của mô men lớn hơn rất nhiều so với ảnh hưởng của
lực dọc nên cột không cần kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
Vậy cột trục A thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung.
b
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể của cột trục A ngoài mặt phẳng khung.
Độ lớn của mô men Mx':

Trong đó:
 MII giá trị mô men được lấy từ bảng tổ hợp nội lực, ở đây là mô men tại đỉnh cột
ưng với trường hợp Nmax: MII = -169,96kN.m
 MI tương ứng ở chân cột: MI = 1602kN.m
Ta tính được giá trị M1, M2 như sau:




kN.m
kN.m

⟹ Mx' =max
kN.m
Độ lệch tâm tương đối mx' tính theo mô men uốn Mx' và lực dọc N:

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 47

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

<20
Điều kiện ổn định tổng thể của cột trục A ngoài mặt phẳng khung:( Theo TCVN55752012 điều 7.4.2.4 trang 34)

Trong đó:
 N = 690kN là giá trị lực dọc; A =289 cm2 diện tích tiết diện cột.
 Xác định hệ số c (theo điều 7.4.2.5 trang 34-35 TCVN5575-2012):
mx' =4,89

( hệ số α , β tra bảng 16 trang 36 TCVN5575-2012)
Đối với tiết diện kín thì hệ số ổn định φ b =1 và φy hệ số uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh
quy ước λqu(y).
Ta có 2.5 < λqu(y) =3,2 < 4,5 nên φy được xác định như sau:


kN/cm2 < γc.f =20,7kN/cm2
Kết luận: Cột trục A thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung.
c

Ta có

Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản cánh của cột trục A.

thì giá trị giới hạn

được xác định theo bảng 35



Điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh cột:
Kết luận: Vậy cột trục A thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 48

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d
Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản bụng của cột trục A.
Xác định hệ số kể đến trạng thái ứng suất pháp không đều trên bản bụng cột( theo điều
7.6.2.2 trang 54 TCVN 5575-2012):

Trong đó:
 σ là ứng suất nén ở vị trí tiếp giáp giữa bản bụng với bản cánh:



kN/cm2
σ1 là ứng suất kéo ở vị trí tiếp giáp giữa bản bụng với bản cánh:
kN/cm2



Vi α > 1 nên độ mảnh giới hạn

của bản bụng cột được xác định theo công thức:



-

-

với

kN/cm2






Cột trục A thỏa điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng nghĩa là bản bụng không cần gia
cường sườn dọc.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 49

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ngoài ra,

nên cũng không cần gia cường bản

bụng cột trục A với sườn ngang.
3.1.1.4
Kiểm tra khả năng chịu các cặp nội lực còn lại của cột trục A.
( Được thực hiện kiểm tra trong file excel)
3.2 Thiết kế cột trên trục A
3.2.1 Xác định chiều dài tính toán của cột.
3.2.1.1
Chiều dài tính toán của cột theo phương trong mặt phẳng cột:
Chiều dài tính toán cột giữa (đoạn cột dưới) trong mặt phẳng khung được xác định
như đối với cột bậc 1, được hướng dẫn ở mục D.1.2 phụ lục D TCVN 5575-2012.

Trong đó:
là hệ số chiều dài tính toán,được xác định theo công thức:

Trị số

Với N1 và N2 lần lượt là giá trị lực dọc tại đỉnh cột trên và
dưới vai lấy cùng một tổ hợp tải trọng.
μ 11, μ 12 là các hệ số được tra theo bảng D.5 TCVN 5575-2012 phụ thuộc vào
tỷ số I2/I1 của momen quán tính cột trên và cột dưới
tỷ sô l2/l1 của chiều dài cột trên và chiều dài cột dưới

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 50

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2
GVHD: THẦY HOÀNG BẮC AN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-

Chiều dài tính toán của cột theo phương trong mặt phẳng cột :
m

a
Chiều dài tính toán của cột theo phương ngoài mặt phẳng cột.
Chiều dài tính toán cột giữa (đoạn cột trên) trong mặt phẳng khung được xác định như
đối với cột bậc 1, được hướng dẫn ở mục D.1.2 phụ lục D TCVN 5575-2012

Trong đó:
-

là hệ số chiều dài tính toán,được xác định theo công thức:

-

=0,63 là hệ số chiều dài của cột trên,

là trị số được tính như sau:

Với

- I1 và I2 là mômen quán tính của cột dưới vai và cột trên vai.
-

là trị số được tính như sau :

- N1 và N2 lần lượt là giá trị lực dọc tại đỉnh cột trên và dưới vai lấy cùng một tổ
hợp tải trọng.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SVHT: LÝ VĂN VINH- ĐH KIẾN TRÚC TPHCM
LỚP XD13/A2
Trang 51