MỞ ĐẦU. 7 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN. Khái niệm kết cấu thanh tạo hình nguội. Đặc điểm và phạm vi áp dụng.
Ƣu khuyết điểm của kết cấu thép thanh tạo hình nguội. Các dạng cấu kiện tạo hình nguội. Chế tạo và sử dụng thanh tạo hình nguội. Vật liệu, liên kết:.
Sử dụng thép thanh tạo hình nguội:. 19 CHƢƠNG 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.
Phần tử phẳng. Phần tử cong (arched element). Phần tử nén đƣợc tăng cứng (stiffened compression element). Phần tử nén không đƣợc tăng cứng (unstiffened compression element).
Phần tử nén đƣợc tăng cứng nhiều lần (multipe stiffened compression element):. Bề rộng phẳng b (flat width):. Bề rộng hữu hiệu:. SỰ TĂNG CƢỜNG ĐỘ CỦA THÉP UỐN NGUỘI:.
PHƢƠNG PHÁP ĐƢỜNG TRUNG BÌNH ĐỂ TÍNH ĐẶC TRƢNG TIẾT DIỆN:. BỀ RỘNG HỮU HIỆU CỦA CẤU KIỆN:. Sự mất ổn định cục bộ của tấm chịu nén. Tấm đƣợc tăng cứng chịu nén đều.
Phần tử đƣợc tăng cứng chịu ứng suất biến đổi tuyến tính. Phần tử không đƣợc tăng cứng. Phần tử chịu nén đều, có một sƣờn bên. TÍNH TOÁN CẤU KIỆN CHỊU UỐN.
Tính toán về bền. Tính toán khả năng chịu mômen danh nghĩa của tiết diện MS. TÍNH TOÁN CƢỜNG ĐỘ CHỊU OẰN BIÊN DO UỐN – XOẮN. Sự oằn bên do uốn- xoắn.
Tính cƣờng độ oằn uốn – xoắn theo AS 4600. MỘT SỐ BÀI TOÁN KIỂM TRA ĐỐI VỚI THANH THÀNH MỎNG TIẾT DIỆN CHỮ C. 47 CHƢƠNG III. 62 ÁP DỤNG KIỂM TRA ĐỐI THANH THÀNH MỎNG TẠO HÌNH NGUỘI MẤT ỔN ĐỊNH (OẰN) DO XOẮN HỌC UỐN XOẮN (CỘT).
Một số khái niệm:. Cơ sở lý thuyết bài toán ổn định xoắn hoặc uốn xoắn đối với cột. Đối với tiết diện không đối xứng (tâm uốn không trùng trọng tâm cột):. Đối với tiết diện có 1 trục đối xứng.
Đối với tiết diện có 2 trục đối xứng. Kiểm tra ổn định (oằn) uốn xoắn cấu kiện thành mỏng theo tiêu chuẩn AS4600 (Úc). Áp dụng kiểm tra ổn định do xoắn và uốn xoắn cột thép tiết diện chữ I, cánh rỗng (HFB). 68 CHƢƠNG IV.
70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 72 5 DANH MỤC CÁC HÌNH, CÁC BẢNG Hình 1.1 Kết cấu một thanh tạo hình nguội .2 Bề dày của thanh tạo hình nguội. Các loại tiết diện uốn nguội.
Sự làm việc của cấu kiện thành mỏng. Nhà xƣởng làm hoàn toàn bằng cấu kiện thành mỏng tạo hình nguội 12 Hình 1. Sơ đồ liên kết hàn chập áp lực sử dụng nguồn điện. Sơ đồ liên kết bu lông .2: Các loại phần tử .3: Phần tử nén đƣợc tăng cứng.4: Phần tử nén không đƣợc tăng cứng.5: Phần tử đƣợc tăng cứng nhiều lần.7: Sƣờn trung gian .1: Các đặc trƣng tiết diện của các phần tử đƣờng trung bình hay gặp.
Mất ổn định của tấm chịu nén .9: Sự phân bố ứng suất sau tới hạn .10: Phần tử đƣợc tăng cứng chịu nén đều .11:Phần tử đƣợc tăng cứng và sƣờn biên .12: Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trƣờng hợp 1 .13: Biểu đồ phân bố ứng suất trên phần tử thuộc trƣờng hợp 2 .14: Các dạng tiết diện chịu uốn.15: Sự oằn bên uốn xoắn .16: Momen tới hạn của cấu kiện oằn-uốn xoắn .18: Kích thƣớc hình học thép C 200. Lý do chọn đề tài: Hiện nay, thép thanh tạo hình nguội đang đƣợc sử dụng rộng rãi tại nhiều công trình dân dụng, công nghiệp ở Việt Nam. Nhiều doanh nghiệp sản xuất kết cấu thép nhƣ Jamin steel, BHP, Bluscopes Lysaght hay Vinapipe.đã dần chuyển giao công nghệ từ nƣớc ngoài và sản xuất có hiệu quả các dạng kết cấu thép thanh. Mặt khác, do những ƣu việt về trọng lƣợng nhẹ, tính công nghệ và khả năng chịu lực cao, kết cấu thép thành mỏng tạo hình nguội (cold-formed structure) đang trở thành một phƣơng hƣớng phát triển mới trong công trình kết cấu thép ở Việt Nam.
Các sản phẩm thép thành mỏng rất đa dạng từ những cấu kiện rời rạc nhƣ xà gồ, dầm tƣờng, dầm sàn, kết cấu bao che (vách ngăn, tấm tƣờng, tấm mái) cho đến các kết cấu hoàn chỉnh nhƣ khung nhà 1 tầng, khung nhà công nghiệp, nhà công cộng. Tuy vậy, nƣớc ta hiện vẫn chƣa có tiêu chuẩn thiết kế riêng cho loại kết cấu này. Việc sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam đối với thép cán nóng TCVN 5575-1991 là hoàn toàn không phù hợp. Đối với cấu kiện thép thành mỏng, điều quan trọng là phải tính toán kiểm tra ổn định trong đó, mất ổn định do xoắn hoặc uốn xoắn là phức tạp và đặc trƣng nhất.
Đƣờng lối chung để giải quyết đó là giải các phƣơng trình vi phân theo lý thuyết ổn định của Timoshenko và Vlaxop nhằm xác định các giá trị lực tới hạn cho các trƣờng hợp phá hoại mất ổn định do xoắn hoặc uốn xoắn. Đồng thời để có thể áp dụng trong thực tế, ngƣời thiết kế cần lựa chọn tiêu chuẩn tính toán phù hợp. Luận văn này nghiên cứu và sử dụng tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép tạo hình nguội AS/NZS 4600-1996 (Úc) (viết gọn là AS4600). Điều này khá phù hợp với thực tế sản xuất kết cấu thép của rất nhiều công ty liên doanh với Úc đang hoạt động ở nƣớc ta.
Để góp phần vào sự phát triển và phổ biến lý thuyết tính toán thanh tạo hình nguội tạo hình nguội tại Việt Nam, đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của Tiến sỹ Đỗ Trọng Quang tôi đã nghiên cứ đề tài: “Tính toán ổn định thanh tạo hình nguội theo tiêu chuẩn Úc”. Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu cơ sở tính toán cấu kiện thanh. - Tính toán ổn định thanh tạo hình nguội theo AS 4600 và so sánh theo cách tính toán độ bền của Việt Nam. Ý nghĩa đề tài: Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn cao, giúp học viên có cơ hội nghiên cứu, tìm hiểu và tính toán loại kết cấu mới.
Tạo điều kiện cho học viên hiểu biết thêm và ứng dụng kiến thức vào trong thực tế. 7 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN KHÁI QUÁT TÌNH HÌNH CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG KẾT CẤU THANH TẠO HÌNH NGUỘI TRONG XÂY DỰNG 1. Khái niệm kết cấu thanh tạo hình nguội. Kết cấu thanh tạo hình nguội là một dạng thanh theo định nghĩa trƣớc đây, tức là nó cũng là một vật thể có kích thƣớc theo một phƣơng lớn hơn rất nhiều so với kích thƣớc theo hai phƣơng kia.
Thế nhƣng kích thƣớc theo một phƣơng trong hai phƣơng còn lại rất nhỏ. Và thƣờng chu vi của nó là hở, chúng ta sẽ rõ điều này khi đi vào nội dung nghiên cứu. Và kết cấu thanh tạo hình nguội có thể xem là một kết cấu đặc biệt. Kết cấu này cũng thƣờng gặp trong ngành cơ khí, xây dựng, đặc biệt đƣợc ứng dụng trong kết cấu máy bay, tàu thuỷ, toa xe.Vì vậy chúng tôi cho rằng việc giới thiệu những vấn đề cơ bản của tính toán của kết cấu thanh tạo hình nguội dƣới đây là cần thiết.1 biểu diễn một thanh tạo hình nguội, thanh này có bề dày rất bé so với chu tuyến S (đƣờng trung bình của mặt cắt ngang) và S này lại rất bé so với chiều dài l của thanh.
Loại kết cấu thanh tạo hình nguội này có ƣu việt ở chỗ là trọng lƣợng nhỏ nhƣng chịu lực lớn cho nên nó đƣợc sử dụng trong kết cấu máy bay, tàu thuỷ, ô tô, tàu hoả, một số công trình xây dựng và cầu. s Tính toán về kết cấu thanh tạo hình nguội cũng là một chuyên đề lớn đã đƣợc một số nhà bác học nhƣ Timôsenko, Vlasốp. Đặc biệt Vlasôp không những nghiên l l cứu về tính toán độ bền mà còn nghiên cứu về ổn định, về dao động của các kết cấu thanh tạo hình nguội, Hình 1.1 vì đôi khi ngƣời ta còn gọi là lý thuyết của Vlasốp chúng ta làm Kết cấu một thanh tạo hình nguội quyen với một số định nghĩa sau: 8 - Mặt cách đều hai mặt bên của một thanh đƣợc gọi là mặt trung gian. Giao tuyến của mặt trung gian với mặt cắt ngang gọi là đƣờng trung gian.
Hình dáng của đƣờng trung gian còn đƣợc gọi là chu tuyến của mặt cắt ngang. - Thanh có mặt cắt ngang hở thì chu tuyến của nó là một đƣờng hở và thanh có mặt cắt ngang là kín thì chu tuyến của nó là một đƣờng kín. - Bề dày của thanh cũng có thể không đổi hoặc thay đổi (xem hình 1.2 Bề dày của thanh tạo hình nguội 2. Đặc điểm và phạm vi áp dụng.
Đây là một loại kết cấu thép nhẹ đã đƣợc sử dụng từ hàng chục năm ở các nƣớc, mới đƣợc áp dụng ở Việt Nam thời gian gần đây. Kết cấu thép nhẹ 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 thƣờng nhƣ tiết diện kín, tiết diện vuông, tiết diện tròn ; - Sử dụng các phƣơng pháp liên kết không dùng trong kết cấu thƣờng. Đặc điểm quan trọng nhất là sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép mỏng, sau này ta sẽ gọi là thanh thành mỏng hoặc thép hình uốn nguội. Bên cạnh các loại thép hình cán nóng thông thƣờng, hiện nay các nƣớc đã chế tạo rộng rãi thép hình uốn nguội.
Việc sử dụng thanh thành mỏng tạo ra một cách tiếp cận khác của kết cấu thép trong mọi giai đoạn xây dựng: thiết kế, chế tạo, dựng lắp. Đó là các giải pháp kĩ thuật mới trong lĩnh vực vật liệu và công nghệ ban đầu đƣợc sử dụng trong các lĩnh vực cơ khí, hàng không, ô tô, nay mang áp dụng vào kết cấu xây dựng khiến có thể tạo nên loại kết cấu mới trọng lƣợng giảm nhẹ. - Kết cấu thanh tạo hình nguội khác biệt với kết cấu thép thông dụng ở những điểm sau: 9 + Sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép rất mỏng (0,3 đến 4mm) + Sử dụng các loại tiết diện không có trong kết cấu thông thƣờng nhƣ tiết diện Z, C, tiết diện kín, tiết diện vuông, tiết dện tròn. + Sử dụng các phƣơng pháp liên kết không dùng trong kết cấu thƣờng.
+ Đặc điểm quan trọng nhất là sử dụng các thanh thép tạo hình nguội từ các tấm thép thành mỏng, ta sẽ gọi là thanh tạo hình nguội hoặc thép hình uốn nguội. + Các phần tử của cấu kiện thành mỏng đều là các tấm mỏng. Sau khi ứng suất đạt tới giá trị tới hạn, tấm bị oằn nhƣng không bị phá hủy, vẫn còn khả năng chịu thêm lực.