Luận Văn Tính Toán Ổn Định Thanh Tạo Hình Nguội Theo Tiêu Chuẩn Úc

• Tác giả: Nguyễn Duy Linh
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Trọng Quang
• Trường học: Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp
• Đề tài: Tính toán ổn định thanh tạo hình nguội theo tiêu chuẩn Úc
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
• 1.1. Khái niệm kết cấu thanh tạo hình nguội
• 1.2. Đặc điểm và phạm vi áp dụng
• 1.3. Ưu khuyết điểm của kết cấu thép thanh tạo hình nguội
• 1.4. Các dạng cấu kiện tạo hình nguội
• 1.5. Chế tạo và sử dụng thanh tạo hình nguội
• 1.6. Vật liệu, liên kết
• 1.7. Sử dụng thép thanh tạo hình nguội
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ TÍNH TOÁN CẤU KIỆN THANH TẠO HÌNH NGUỘI. THIẾT KẾ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CỦA AS 4600. MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VỀ CẤU KIỆN THANH THÀNH MỎNG
• 2.1. Phần tử phẳng
• 2.2. Phần tử cong (arched element)
• 2.3. Phần tử nén được tăng cứng (stiffened compression element)
• 2.4. Phần tử nén không được tăng cứng (unstiffened compression element)
• 2.5. Phần tử nén được tăng cứng nhiều lần (multiple stiffened compression element)
• 2.6. Bề rộng phẳng b (flat width)
• 2.7. Bề rộng hữu hiệu
• 2.8. SỰ TĂNG CƯỜNG ĐỘ CỦA THÉP UỐN NGUỘI
• 2.9. PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG TRUNG BÌNH ĐỂ TÍNH ĐẶC TRƯNG TIẾT DIỆN
• 2.10. BỀ RỘNG HỮU HIỆU CỦA CẤU KIỆN
• 2.11. Sự mất ổn định cục bộ của tấm chịu nén
• 2.12. Tấm được tăng cứng chịu nén đều
• 2.13. Phần tử được tăng cứng chịu ứng suất biến đổi tuyến tính
• 2.14. Phần tử không được tăng cứng
• 2.15. Phần tử chịu nén đều, có một sườn bên
• 2.16. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN
• 2.17. Tính toán về bền
• 2.18. Tính toán khả năng chịu mômen danh nghĩa của tiết diện MS
• 2.19. TÍNH TOÁN CƯỜNG ĐỘ CHỊU OẰN BIÊN DO UỐN – XOẮN
• 2.20. Sự oằn bên do uốn- xoắn
• 2.21. Tính cường độ oằn uốn – xoắn theo AS 4600
• 2.22. MỘT SỐ BÀI TOÁN KIỂM TRA ĐỐI VỚI THANH THÀNH MỎNG TIẾT DIỆN CHỮ C
• 3. CHƯƠNG III
• 3.1. ÁP DỤNG KIỂM TRA ĐỐI THANH THÀNH MỎNG TẠO HÌNH NGUỘI MẤT ỔN ĐỊNH (OẰN) DO XOẮN HỌC UỐN XOẮN (CỘT)
• 3.1.1. Một số khái niệm
• 3.1.2. Cơ sở lý thuyết bài toán ổn định xoắn hoặc uốn xoắn đối với cột
• 3.1.3. Đối với tiết diện không đối xứng (tâm uốn không trùng trọng tâm cột)
• 3.1.4. Đối với tiết diện có 1 trục đối xứng
• 3.1.5. Đối với tiết diện có 2 trục đối xứng
• 3.1.6. Kiểm tra ổn định (oằn) uốn xoắn cấu kiện thành mỏng theo tiêu chuẩn AS4600 (Úc)
• 3.1.7. Áp dụng kiểm tra ổn định do xoắn và uốn xoắn cột thép tiết diện chữ I, cánh rỗng (HFB)
• 4. CHƯƠNG IV
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về kết cấu thanh tạo hình nguội

Kết cấu thanh tạo hình nguội là một dạng kết cấu thép nhẹ, được sử dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng và công nghiệp. Thanh tạo hình nguội được chế tạo từ các tấm thép mỏng, thường có độ dày từ 0.3 đến 4mm. Loại kết cấu này có ưu điểm về trọng lượng nhẹ, khả năng chịu lực cao và tính công nghệ tốt. Tuy nhiên, việc tính toán và thiết kế kết cấu này còn nhiều thách thức, đặc biệt là khi áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện có.

1.1. Khái niệm và đặc điểm

Kết cấu thanh tạo hình nguội được định nghĩa là các thanh có kích thước theo một phương lớn hơn nhiều so với hai phương còn lại, với chu vi thường là hở. Loại kết cấu này thường được sử dụng trong các ngành cơ khí, xây dựng, và đặc biệt là trong kết cấu máy bay, tàu thủy, và ô tô. Đặc điểm chính của kết cấu này là trọng lượng nhẹ nhưng khả năng chịu lực lớn, giúp tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí xây dựng.

1.2. Ưu điểm và khuyết điểm

Ưu điểm của kết cấu thanh tạo hình nguội bao gồm giảm trọng lượng thép từ 25-50%, dựng lắp nhanh, và hình dạng tiết diện đa dạng. Tuy nhiên, khuyết điểm chính là giá thành cao hơn so với thép cán nóng, chi phí phòng nghỉ lớn, và việc thiết kế phức tạp do sự làm việc không đồng nhất của cấu kiện.

II. Cơ sở tính toán cấu kiện thanh tạo hình nguội

Cơ sở tính toán cho cấu kiện thanh tạo hình nguội được dựa trên tiêu chuẩn Úc AS 4600, một tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trong thiết kế kết cấu thép. Tiêu chuẩn này cung cấp các phương pháp tính toán chi tiết để đảm bảo ổn định và độ bền của cấu kiện. Phương pháp đường trung bình và bề rộng hữu hiệu là những công cụ quan trọng trong việc xác định đặc trưng tiết diện của cấu kiện.

2.1. Phương pháp đường trung bình

Phương pháp đường trung bình được sử dụng để tính toán các đặc trưng tiết diện của cấu kiện thanh tạo hình nguội. Phương pháp này giúp xác định các thông số như bề rộng hữu hiệu và sự phân bố ứng suất trên tiết diện, đảm bảo tính chính xác trong thiết kế.

2.2. Bề rộng hữu hiệu

Bề rộng hữu hiệu là một khái niệm quan trọng trong tính toán ổn định của cấu kiện. Nó được sử dụng để xác định phần tiết diện thực sự chịu lực, loại bỏ các phần không làm việc do hiện tượng mất ổn định cục bộ. Điều này giúp tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo an toàn cho kết cấu.

III. Ứng dụng tiêu chuẩn Úc AS 4600

Tiêu chuẩn Úc AS 4600 là một công cụ quan trọng trong việc thiết kế và kiểm tra kết cấu thanh tạo hình nguội. Tiêu chuẩn này cung cấp các hướng dẫn chi tiết về tính toán ổn định, phân tích ứng suất, và kiểm tra độ bền của cấu kiện. Việc áp dụng tiêu chuẩn này giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy trong thiết kế kết cấu.

3.1. Tính toán ổn định

Tính toán ổn định theo tiêu chuẩn Úc AS 4600 bao gồm việc xác định các giá trị lực tới hạn cho các trường hợp mất ổn định do xoắn hoặc uốn xoắn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các cấu kiện có tiết diện mỏng, dễ bị mất ổn định cục bộ.

3.2. Kiểm tra độ bền

Kiểm tra độ bền của cấu kiện được thực hiện thông qua việc tính toán khả năng chịu mômen danh nghĩa của tiết diện. Tiêu chuẩn AS 4600 cung cấp các công thức và phương pháp chi tiết để đảm bảo cấu kiện đáp ứng các yêu cầu về độ bền và an toàn.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận văn đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về tính toán ổn định thanh tạo hình nguội theo tiêu chuẩn Úc AS 4600. Việc áp dụng tiêu chuẩn này không chỉ giúp nâng cao chất lượng thiết kế mà còn đảm bảo tính an toàn và hiệu quả kinh tế cho các công trình sử dụng kết cấu thanh tạo hình nguội. Tuy nhiên, cần có thêm nghiên cứu và phát triển để hoàn thiện các phương pháp tính toán và thiết kế cho loại kết cấu này.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn

Luận văn mang ý nghĩa thực tiễn cao, giúp các kỹ sư và nhà thiết kế hiểu rõ hơn về kết cấu thanh tạo hình nguội và cách áp dụng tiêu chuẩn Úc AS 4600 trong thực tế. Điều này góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành xây dựng tại Việt Nam.

4.2. Hướng phát triển

Trong tương lai, cần có thêm các nghiên cứu để hoàn thiện các phương pháp tính toán và thiết kế cho kết cấu thanh tạo hình nguội. Đồng thời, việc xây dựng các tiêu chuẩn riêng cho loại kết cấu này tại Việt Nam cũng là một hướng đi cần thiết.

Tổng quan nghiên cứu (250-300 từ)

Kết cấu thép thanh tạo hình nguội là một loại kết cấu thép nhẹ đã được sử dụng rộng rãi tại nhiều công trình dân dụng, công nghiệp ở Việt Nam. Nhiều doanh nghiệp sản xuất kết cấu thép đã dần chuyển giao công nghệ từ nước ngoài và sản xuất có hiệu quả các dạng kết cấu thép thanh. Kết cấu thép thanh tạo hình nguội khác biệt với kết cấu thép thông dụng ở những điểm cơ bản sau: sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép rất mỏng (tới 1,0 mm trở lên); sử dụng các loại tiết diện không có trong kết cấu thông thường như tiết diện kín, tiết diện vuông, tiết diện tròn; sử dụng các phương pháp liên kết không dùng trong kết cấu thường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu (400-450 từ)

Khung lý thuyết áp dụng

Kết cấu thép thanh tạo hình nguội là một loại kết cấu đặc biệt, việc tính toán hết sức phức tạp. Khi một cấu kiện thành mỏng chịu uốn hay xoắn, thường xuất hiện những ứng suất và biến dạng gây nên sự vênh của tiết diện, do một đại lượng lực tên là bimômen. Ngoài ra, do thành mỏng, cấu kiện rất dễ mất ổn định cục bộ tại cánh và bụng; một số bộ phận của cánh và bụng không làm việc, không được xét trong tính toán, phần còn chịu lực được gọi là tiết diện hữu hiệu và nhiệm vụ tính toán là xác định tiết diện hữu hiệu này.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu của luận văn này là nghiên cứu cơ sở tính toán cấu kiện thanh và tính toán ổn định thanh tạo hình nguội theo AS 4600 và so sánh theo cách tính toán độ bền của Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận (450-500 từ)

Những phát hiện chính

Kết cấu thép thanh tạo hình nguội có nhiều ưu điểm như giảm trọng lượng thép từ 25-50%, dựng lắp nhanh, giảm thời gian chế tạo và lắp ráp, hình dạng tiết diện được chọn tự do, đa dạng theo yêu cầu, đặc trưng chịu lực của tiết diện là có lợi, do sự phân bố vật liệu hợp lý, nhất là khi dùng tiết diện kín. Tuy nhiên, kết cấu thép thanh tạo hình nguội cũng có một số khuyết điểm như giá thành thép uốn nguội cao hơn thép cán nóng, chi phí phòng nghỉ cao hơn, việc vận chuyển, bốc xếp, dựng lắp tuy nhanh chóng nhưng đòi hỏi những biện pháp và phương tiện riêng vì cấu kiện dễ bị hư hại, việc thiết kế khó khăn hơn vì sự làm việc phức tạp của cấu kiện.

Thảo luận kết quả

Kết cấu thép thanh tạo hình nguội là một loại kết cấu đặc biệt, việc tính toán hết sức phức tạp. Khi một cấu kiện thành mỏng chịu uốn hay xoắn, thường xuất hiện những ứng suất và biến dạng gây nên sự vênh của tiết diện, do một đại lượng lực tên là bimômen. Ngoài ra, do thành mỏng, cấu kiện rất dễ mất ổn định cục bộ tại cánh và bụng; một số bộ phận của cánh và bụng không làm việc, không được xét trong tính toán, phần còn chịu lực được gọi là tiết diện hữu hiệu và nhiệm vụ tính toán là xác định tiết diện hữu hiệu này.

Đề xuất và khuyến nghị (300-350 từ)

Để sử dụng hợp lý thép uốn nguội, cần xét các yếu tố sau: việc sản xuất thanh tạo hình nguội được thực hiện với số lượng lớn, được dùng lặp lại cho nhiều kết cấu; giảm trọng lượng kết cấu thường làm tăng giá thành chế tạo; kết cấu nhẹ được lắp ráp nhanh và dễ dàng; các cấu kiện điển hình có thể được vận chuyển và lưu kho ở dạng rất gọn, tiện cho bốc xếp và lắp dựng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn (200-250 từ)

Luận văn này là tài liệu tham khảo hữu ích cho các kỹ sư, kiến trúc sư, sinh viên ngành xây dựng, cơ khí, và các chuyên gia trong lĩnh vực kết cấu thép.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

Câu hỏi 1: Kết cấu thép thanh tạo hình nguội là gì? Câu hỏi 2: Ưu điểm của kết cấu thép thanh tạo hình nguội là gì? Câu hỏi 3: Khuyết điểm của kết cấu thép thanh tạo hình nguội là gì? Câu hỏi 4: Phương pháp nghiên cứu của luận văn này là gì? Câu hỏi 5: Kết quả nghiên cứu của luận văn này là gì?

Kết luận (150-200 từ)

Kết cấu thép thanh tạo hình nguội là một loại kết cấu đặc biệt, việc tính toán hết sức phức tạp. Luận văn này đã nghiên cứu cơ sở tính toán cấu kiện thanh và tính toán ổn định thanh tạo hình nguội theo AS 4600 và so sánh theo cách tính toán độ bền của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu cho thấy kết cấu thép thanh tạo hình nguội có nhiều ưu điểm như giảm trọng lượng thép từ 25-50%, dựng lắp nhanh, giảm thời gian chế tạo và lắp ráp, hình dạng tiết diện được chọn tự do, đa dạng theo yêu cầu, đặc trưng chịu lực của tiết diện là có lợi, do sự phân bố vật liệu hợp lý, nhất là khi dùng tiết diện kín. Tuy nhiên, kết cấu thép thanh tạo hình nguội cũng có một số khuyết điểm như giá thành thép uốn nguội cao hơn thép cán nóng, chi phí phòng nghỉ cao hơn, việc vận chuyển, bốc xếp, dựng lắp tuy nhanh chóng nhưng đòi hỏi những biện pháp và phương tiện riêng vì cấu kiện dễ bị hư hại, việc thiết kế khó khăn hơn vì sự làm việc phức tạp của cấu kiện.