Tóm tắt Luận văn Phân tích sự làm việc và hiệu quả kinh tế của dầm chịu uốn xiên có tiết diện chữ C cán nóng và Z thành mỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHAN THANH HẢI PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA DẦM CHỊU UỐN XIÊN CÓ TIẾT DIỆN CHỮ C CÁN NÓNG VÀ Z THÀNH MỎNG Chuyên ngành: Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Mã số : 60.58.20 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2013 Công trình được hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Phạm Văn Hội Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Quang Viên Phản biện 2: TS. Huỳnh Minh Sơn Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 09 năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay ở Việt Nam đã có tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép TCXDVN 338:2005 nhưng vẫn chưa có tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép thanh thành mỏng. Trong phạm vi luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu phân tích sự làm việc của dầm chịu uốn xiên tiết diện chữ C thép cán nóng và tiết diện chữ Z thép thanh thành mỏng và hiệu quả kinh tế của nó, là loại kết cấu phổ biến được dùng trong nhà công nghiệp. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu phương pháp tính dầm chịu uốn xiên tiết diện chữ C thép cán nóng theo TCXDVN 338 : 2005. - Nghiên cứu phương pháp tính dầm chịu uốn xiên tiết diện chữ Z thép dập nguội thanh thành mỏng theo tiêu chuẩn EUROCODE3. - Nghiên cứu hiệu quả kinh tế khi sử dụng dầm chịu uốn thép chữ C cán nóng và thép chữ Z thanh thành mỏng. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu xà gồ thép chữ C cán nóng và thép chữ Z thanh thành mỏng. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu xà gồ áp dụng cho nhà công nghiệp ở Việt Nam. 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu dựa theo tiêu chuẩn TCXDVN 338 - 2005 và theo tiêu chuẩn EUROCODE3. 2 - Thực hiện các ví dụ tính toán cụ thể dựa vào sự hổ trợ của chương trình tính trên Excel. 5. Bố cục đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận. Luận văn gồm 3 chương: Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VIỆC ÁP DỤNG DẦM CHỊU UỐN XIÊN TRONG CÔNG TRÌNH THÉP Chương 2. TÍNH TOÁN DẦM CHỊU UỐN XIÊN THEO TIÊU CHUẨN 338-2005 VÀ TIÊU CHUẨN EUROCODE3 Chương 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VIỆC ÁP DỤNG DẦM CHỊU UỐN XIÊN TRONG CÔNG TRÌNH THÉP 1.1. XÀ GỒ CHỮ C TỪ THÉP CÁN NÓNG 1.1.1. Ưu điểm Với nhiều ưu điểm vượt trội: kết cấu chắc, khả năng chịu lực cao, sơn phủ khắp bề mặt dễ dàng để chống gỉ, đa dạng về hình dạng và kích thước, với chiều dài và kỹ thuật theo nhu cầu sử dụng của công trình, giá thành hạ xà gồ thép dạng hình C được rất nhiều công trình lựa chọn. Trước đây, xà gồ C chủ yếu làm từ phôi thép lá đen, hiện nay xu hướng các công trình đã sử dụng rất nhiều xà gồ C mạ kẽm có chất lượng, cường độ thép cao, chống ăn mòn. 1.1.2. Nhược điểm Chi phí sơn chống gỉ cao. Tiết diện thường dày. 1.1.3. Kích thước các định hình chính h - Chiều cao b - Chiều rộng cánh d - Chiều dày bụng t - Chiều dày trung bình của cánh R - Bán kính lượn trong r - Bán kính lượn cánh Zo - khoảng cánh từ trọng tâm đến mép ngoài Hình 1.1: Mặt cắt tiết diện xà gồ chữ C 4 1.2. XÀ GỒ CHỮ Z TỪ THÉP THANH THÀNH MỎNG 1.2.1. Lịch sử phát triển kết cấu thanh thành mỏng ở Việt Nam 1.2.2. Đặc điểm của xà gồ chữ Z thanh thành mỏng a. Ưu điểm - Giảm trọng lượng thép từ 25% đến 50% nên tiết kiệm thép. - Thi công lắp dựng nhanh, giảm thời gian tới 30%. - Hình dạng tiết diện đa dạng. - Tiêu chuẩn hóa và điển hình hóa các loại tiết diện. - Hình dạng tiết diện có nhiều ưu việt, tính thẩm mỹ cao. b. Nhược điểm - Giá thành chế tạo 1 đơn vị thép tạo hình nguội cao hơn thép cán nóng (đắt hơn 30%). - Chi phí phòng gỉ cao hơn. - Yêu cầu công nghệ cao hơn trong quá trình sản xuất, vận chuyển, bốc xếp, dựng lắp. - Thiết kế khó hơn vì cấu kiện làm việc phức tạp hơn.. c. Kích thước các tiết diện thông thường Hình 1.3: Một số loại tiết diện thanh thành mỏng 5 1.3. VIỆC CHẾ TẠO XÀ GỒ 1.3.1. Xà gồ thép chữ Z thanh thành mỏng a. Phương pháp và công nghệ chế tạo * Máy gấp mép, Máy ép khuôn, Máy cán trục lăn: * Giới thiệu một số loại máy cán xà gồ hiện đại: + Máy cán xà gồ C trọng lượng nhẹ Ameco-LC-PRF0: Máy cán xà gồ thay đổi cở tự động C/Z: b. Vật liệu thép sử dụng c. Các chú ý phòng gỉ 1.3.2. Xà gồ thép chữ C cán nóng a. Vật liệu thép sử dụng Theo TCXDVN 338 : 2005 có các loại thép như sau: * Thép cacbon thấp cường độ thường: * Thép cacbon thấp cường độ khá cao: * Thép cường độ cao: b. Các chú ý Vấn đề lớn nhất ở đây chính là phòng gỉ cho cấu kiện, bằng các biện pháp như dùng sơn chống gỉ, sơn lót lên bề mặt cấu kiện sau đó dùng lớp sơn phủ bề mặt ngoài để tạo thẩm mỹ. 6 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN DẦM CHỊU UỐN XIÊN THEO TIÊU CHUẨN TCXDVN 338 : 2005 VÀ TIÊU CHUẨN EUROCODE3 2.1. TÍNH TOÁN XÀ GỒ THÉP CÁN NÓNG CHỮ C THEO TCXDVN 338 : 2005 2.1.1. Nguyên tắc thiết kế a. Các trạng thái giới hạn Tiêu chuẩn TCXDVN 338: 2005 quy định việc tính toán kết cấu thép theo phương pháp trạng thái giới hạn (TTGH). - Trạng thái giới hạn 1: Khả năng chịu lực tối hậu - Trạng thái giới hạn 2: Trạng thái giới hạn sử dụng b. Các hệ số an toàn Khi tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn phải dùng các hệ số độ tin cậy sau: Mg ; Qg ; Cg . c. Các công thức tính toán theo các trạng thái giới hạn 2.1.2. Cường độ tiêu chuẩn và cường độ tính toán 2.1.3. Tải trọng và tác động Tải trọng và tác động để tính toán kết cấu thép được lấy theo tiêu chuẩn nhà nước “TCVN 2737: 1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế”. a. Phân loại tải trọng Tùy theo thời gian tác dụng, tác dụng được chia thành tải trọng thường xuyên và tải trọng tạm thời (dài hạn, ngắn hạn và tải trọng đặc biệt). b. Tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán 7 c. Tổ hợp tải trọng d. Biến dạng cho phép của kết cấu Độ võng của cấu kiện chịu uốn không được vượt quá giới hạn cho phép như sau: + Xà gồ mái tấm tôn nhỏ: L/150 + Xà gồ mái tôn múi và các tôn khác: L/200 L là nhịp của cấu kiện chịu uốn. 2.1.4. Khả năng chịu lực của tiết diện chữ C làm xà gồ mái Xà gồ là cấu kiện chịu uốn xiên nên tiết diện thường dùng là thép cán chữ C (vì có độ cứng tương đối lớn theo cả hai phương). Thông thường dùng xà gồ đơn giản. Gọi q là tải trọng tác dụng trên xà gồ do tĩnh tải và hoạt tải mái thì q= (g + gcxago.ng) (1.6) g= (pc.np+ d ng cm ). cos . a (1.7) Phân tích q thành hai phần qy và qx gây uốn quanh hai trục x-x và y-y (hình 1.1): qy gây uốn quanh trục x-x , qx gây uốn quanh trục y-y. qx = q.sina ; qy = q. cosa . (1.8) Do xà gồ có độ cứng quanh trục y-y là nhỏ nên người ta thường cấu tạo hệ giằng xà gồ bằng thép tròn f =18~22mm. Trị số mômen uốn Mx và My: Mx= 8 . 2Bq y , (1.9) Kiểm tra bền theo công thức : y y x x yx W M W M +=+= sss £ f. cg , (1.10) 8 Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo thì: c y y x x f W M W M gs . .2,1.12,1 £+= . (1.11) Độ võng D của xà gồ kiểm tra theo công thức: úû ù êë é D£÷÷ ø ö çç è æ D +÷ ø ö ç è æ D= D BBBB yx 22 , (1.12) Trong đó: y c xx lE Bq B ..384 ..5 3 = D và x c yy lE Bq B ..384 ..5 3 = D ; 200 1 =úû ù êë éD B Ngoài ra, cần kiểm tra xà gồ chịu tải trọng gió, hệ số khi động trên mặt mái lớn nhất Ce= - 0,7( khi gió thổi vào đầu hồi nhà, áp dụng cho nhà có tỉ số 11 £ L H ), tải gió có chiều theo trục y-y(vuông góc với mặt mái) nên chỉ gây uốn quanh trục x-x. Vì tải gió ngược chiều với tĩnh tải nên khi tính tải gió vào xà gồ cần phải trừ đi thành phần qy của tĩnh tải mái (hệ số độ tin cậy 0,9): qgió = Ce.Wo . k . n. acos d - 0,9.( cxago c m gdg +. ).cosa ; (1.13) Mgió= 8 . 2Bqgió ; Mqx= 32 . 2Bqx ; c y qx x gió f W M W M gs .£+= ; (1.14) Với xà gồ có một thanh giằng ở giữa: xD = 0; úû ù êë éD£=D BlE Bq x c gió y .,384 ..5 3 . 9 2.2. TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN THÉP THANH THÀNH MỎNG THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE3 2.2.1. Trạng thái giới hạn về cường độ 2.2.2. Trạng thái giới hạn sử dụng a. Chuyển vị b. Dao động 2.2.3. Tính chất của vật liệu và mặt cắt a. Vật liệu - Bề dày của phần tử khi tính toán theo EC3 nằm trong giới hạn: 1.0mm ≤ tcor≤ 8.0mm (2.6) b. Mặt cắt 2.2.4. Tính toán bề rộng hữu hiệu a. Phần tử phẳng không có sườn tăng cứng * Với trạng thái giới hạn về cường độ * Trường hợp ứng suất nén 1, / MybEdcom f gs = : ssps l Ek f t b Ek fv t bf ybpybp cr yb p 052,1 )1(12 2 2 = - == (2.14) Nếu ,0,1:673,0 =£ rl p (2.15) Nếu pl >0,673: p p l l r )22,00,1( - = (2.16) Giá trị r tính theo (2.16) luôn <1. * Trường hợp ứng suất nén 1, / MybEdcom f gs < : 10 Cách 1: Tính như phần a nhưng thay pl thành redp,l , với: 1 , 1 , , // Myb Edcom p Mcr Edcom redp f g s l gs s l == (2.17) Cách 2: Tính toán r như sau: Tính pl như (2.14) và redp,l như (2.17) Nếu 0,1:673,0, =£ rl redp (2.18) Nếu 673,0, >redpl : 0,1 6,0 18.0 /22,01 , , , £ - - + - = p redpp redp redp l ll l l r (2.19) * Với trạng thái giới hạn sử dụng: Việc tính toán hoàn toàn như trên, chỉ thay giá trị lực Edcom,s thành serEdcom ,,s được tính toán ứng với các tổ hợp tải trọng ứng với trạng thái sử dụng và hệ số an toàn riêng 11 =Mg . b. Phần tử phẳng với sườn biên tăng cứng * Lý thuyết chung Độ cứng của liên kết đàn hồi được tính cho chiều dài 1 đơn vị theo công thức : K = u/d (2.20) Trong đó: d là chuyển vị của sườn tăng cứng khi chịu tác dụng của lực u. khi u = 1 thì K = 1/d . Xem hình 2.4. 11 Hình 2.4: Xác định độ cứng liên kết - Tính toán độ cứng qC ứng với bụng chữ C hay Z với chiều cao hw: wh EtC 4 3 =q (2.21) - Chuyển vị d với tiết diện chữ C hay Z tính theo công thức : 3 23 )1(12 3 Et vx ub b pp - += qd (2.22) Với θ = ubp /Cθ (2.23) * Phần tử phẳng với sườn biên tăng cứng tCttb tCtCttb y effe effeffe ++ +++ = )( 2 )() 2 ()( 2 2 2 (2.24) * Cách tính tổng quát 12 Tiết diện ban đầu Bước 1: Tiết diện hữu hiệu ban đầu Giả thiết: 1, / MybEdcom f gs = , K =∞ Kết quả: ceff, As Bước 2: Tính scr ,s dựa theo As đã tính ở trên Kết quả: scr ,s , c Tính As dựa trên 1/ Mybf gc đã tính ở trên Kết quả: As Tính tred dựa trên c đã tính ở trên Kết quả: tred = c t Bước 3: Lặp lại bước 2, tính với tiết diện giảm yếu đã tính ở trên. Tính tới khi 11 -- £» nnnn và cccc thì lấy nc , tred = nc t Bước 4: Tính các đặc trưng hình học dựa vào tiết diện vừa tính được. Hình 2.7: Quy trình tính tiết diện hữu hiệu của cánh nén chữ C, Z 13 * Cách tính đơn giản hóa - Tính be2,ceff như trong bước 1 ở trên. - Tính Is ứng với be2 và ceff như bước 2 ở trên. - Hệ số giảm tiết diện c = 0,5 nếu: Is 232 )/()/)(/15,0(31,0 spybp AtbEfbh+³ - Hệ số giảm tiết diện c = 1,0 nếu : Is 232 )/)(/)(/15,0(86,4 spybp AtbEfbh+³ - Diện tích tiết diện hữu hiệu của vùng tăng cứng: As,red = c As. - Bề dày mới của vùng As : tred = c t. * Bề rộng hữu hiệu của bản bụng không có sườn tăng cứng trung gian khi ứng suất nén thay đổi tuyến tính Hình 2.8: Mặt cắt ngang hữu hiệu của bản bụng - Bề rộng hữu hiệu ban đầu: Seff,1 = 0,95t edcomM E ,1sg (2.25) Seff,n =1,5seff,1 (2.26) - Nếu seff,1 + seff,n ³ sn , toàn bộ bụng là hữu hiệu, khi đó lấy: eff,1 = 0,4Sn (2.27); Seff,n = 0,6Sn (2.28) - Tính lặp cho tới khi các giá trị tiết diện hữu hiệu của bản bụng tính được không khác nhau nhiều tức là ec và et không đổi. 2.2.5. Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện khi chịu mômen uốn. + Trường hợp môđun chống uốn tiết diện hữu hiệu Weff tính với vùng nén nhỏ hơn môđun chống uốn với tiết diện toàn bộ Wel: Mc,Rd = fyWeff/ 1Mg (2.29) + Trường hợp môđun chống uốn tiết diện hữu hiệu Weff tính với vùng nén bằng môđun chống uốn với tiết diện toàn bộ Wel: Mc,Rd =fya/ 0Mg (2.30) - Khi tiết diện chịu tác động của cặp mômen My,sd và Mcz,sd thì việc kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện tính theo công thức: My,Sd/Mcy,Rd + Mz,Sd/Mcz,Sd £ 1 (2.31) 2.2.6. Kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện khi chịu mômen uốn và lực nén 1 /// ,, ,, ,, ,, £ D+ + D+ + Mcomzeffy SdzSdz Mcomyeffy SdySdy Meffy Sd f MM f MM Af N ggg (2.32) 1 /// ,, ,, ,, ,, £ D+ + D+ +- Mtenzeffy SdzSdz Mtenyeffy SdySdy Mgy Sdvec f MM f MM Af N ggg y (2.33) 2.2.7. Kiểm tra tiết diện khi chịu uốn, xoắn, nén kết hợp 2.2.8. Kiểm tra ổn định tổng thể- cường độ chịu oằn bên do uốn - xoắn Mb,Rd = 1/ MybeffLT fW gc (2.57) 15 2.3. KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA XÀ GỒ TIẾT DIỆN C, Z THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE 3 2.3.1. Phân tích trạng thái chịu lực của xà gồ mái dạng chữ C, Z Hình 2.10: Phân tích trạng thái chịu lực và sơ đồ tính 2.3.2. Sơ đồ tính Hình 2.11: Sơ đồ tính qh,Fd = khqFd (2.59) * Tính toán độ cứng đàn hồi trên đơn vị dài K: DC h Et ehhv K 2 3 22 )()1(41 + +- = (2.60) CDAD D CC C ,, /1/1 1 + = (2.61) 16 2.3.3. Xác định các nội lực kiểm tra 2, 8 1 LqM FdSdy = (2.67) ; SdfzRSdfz MM ,,0, b= (2.68) 2.3.4. Kiểm tra khả năng chịu lực a. Kiểm tra bền Với cách liên kết với tôn: My yeff Sdy Ed fW M gs / , , max, £= (2.69) Với cánh tự do: My fz Sdfz yeff Sdy Ed fW M W M gs /, , , max, £+= (2.70) b. Kiểm tra ổn định cánh nén tự do 1 , , , /1 Myb fz Sdfz yeff Sdy f W M W M g c £+÷ ÷ ø ö ç ç è æ (2.71) c. Kiểm tra khả năng chịu lực theo TTGH về sử dụng Độ võng lớn nhất của xà gồ được xác định như sau: úû ù êë éD£ D LL úû ù êë éD L : Độ võng cho phép của xà gồ; L: Nhịp xà gồ Chữ C: fic Fd EI Lq 384 5 3 =D ; Chữ Z: fic Fd EI Lq 128 3 =D ( )effgygrgrfic IIII ,ss s --= (2.76) 17 CHƯƠNG 3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN 3.1. VÍ DỤ 1: TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA XÀ GỒ MÁI TIẾT DIỆN CHỮ Z THÉP THANH THÀNH MỎNG DẬP NGUỘI THEO TIÊU CHUẨN EUROCODE 3 Số liệu đầu vào: Mái lợp tôn, bước khung 4,5m, độ dốc mái 150. Chọn xà gồ: Z180x70x20x3 có các đặc trưng hình học sau: h = 180mm gxago = 7,89daN/m b = 70mm A = 10,05cm2 t = 3mm E = 210000N/mm2 c = 20mm v = 0,3 Iy = 492,61cm4 fy = 250N/mm2 Hình 3.1. Tiết diện điển hình của xà gồ Z 3.1.1. Sơ đồ tính - Xác định qh, Fd: Tính độ cứng đàn hồi trên đơn vị dài K theo công thức (2.66) K = 73,89 1 = 0,01114 N/mm/mm 06,0 180 35 10000.61,492.4 3.180.702 =-=hk Vậy theo (2.59) ta có qh,Fd = kh.qFd 73,89 390 )()1(41 2 3 22 min =+ +- = h Et ehhv K 18 - Tính Ifz: Tính với tiết diện toàn bộ cánh chịu nén + 1/6 chiều cao bảng bụng, dựa vào công thức sức bền vật liệu ta có: Các mômen quán tính: Ify = 287574m4; Ifz = 592900mm4 - Tính R theo công thức: 406,0 592900.210000. 4500.01114,0 4 2 4 4 === pp fz a EI KLR 3.1.2. Tính toán tiết diện hữu hiệu khi chịu mômen uốn quanh trục y-y a. Tính tiết diện hữu hiệu của cánh chịu nén - Sơ đồ tính: - Xác định be1, be2: Trường hợp ứng suất nén 1, / MybEdcom f gs = : => ssps l Ek f t b Ek fv t bf ybpybp cr yb p 052,1 )1(12 2 2 = - == = 0,548 ,0,1:673,0 =£ rl p => be1 = be2 = bp/2 = 64/2 = 32mm - Xác định ceff ban đầu: Ta có bp,c/bp = 17/64 = 0,2656 sk = 0,5 => 63,0146,1 >=pl 705,0==> r => ceff = r bp,c = 0,705.17 = 11,98mm 19 => Tiết diện hữu hiệu ban đầu: As = 3(32 + 11,98) = 131,9mm2 - Tính hệ số giảm tiết diện lần 1: χ Tính độ cứng qC theo (2.21), chuyển vị d ứng với u = 1: wh EtC 4 3 =q = 180.4 3.210000 3 = 7875 Theo (2.23) θ = ubp /Cθ = 64/7875 = 0,008126 Theo (2.22) 3 23 )1(12 3 Et vx ub b pp - += qd = 0,688 => K= 1/δ = 1/0,688 = 1,453 Theo (2.24) tCttb tCtCttb y effe effeffe ++ +++ = )( 2 )() 2 ()( 2 2 2 = 11,57mm Is = 3536,62mm4 => s s scr A KEI2 , =s = 497,85N/mm 2 => = 0,709 Thế số => = 0,784 Với α = 0,13 là hệ số kể đến sai sót, phụ thuộc vào dạng đường cong oằn (theo Eurocode 3 Part 1-1) => Lặp lại lần 1: => χ = 0,914 Lặp lại lần 2: => χ = 0,910 Vậy sau lần lặp thứ 2 ta thấy χ2 χ = χ2 = 0,910 - Tiết diện hữu hiệu của cánh nén như hình vẽ: scrybf ,/sl = [ ]2)2,0(15,0 llaf +-+= [ ] 893,0 1 5,022 = -+ = lff c 20 Với tred = 0,910.3 = 2,730 mm b. Tính tiết diện hữu hiệu của bảng bụng - Tiết diện ban đầu: - Tiết diện hữu hiệu khi chịu uốn: + Tính h1, h2 ban đầu, xác định các giá trị Seff1, Seff,n theo mục 2.2.4 chương 2. + Tính lại h1, h2 theo tiết diện hữu hiệu mới xác định được. + Tính lặp các giá trị h1, h2 cho đến khi kết quả các lần tính kế tiếp gần bằng nhau và không đổi. + Thay số và tính ta được: h2 = 75,65 mm Tiếp tục quá trình lặp trên tới bước thứ 4 ta được kết quả như sau: h1 = 105,63 mm => Seff,1 = 0,4Sn = 42,25 mm; Seff,n = 0,6Sn = 63,38 mm - Giá trị mômen chống uốn: Weff,y,com = Ieff,y/h1 => các đặc trưng hình học của tiết diện hữu hiệu, tính với hệ trục chính Oyz: Ieff,y = 2821511 mm4 Vậy khi uốn quanh trục y-y: Weff,com,y = 26,71 cm3 Khi uốn cánh tự do quanh trục z-z: Wfz = 8,66 cm3 21 3.1.3. Tính toán tiết diện hữu hiệu khi chịu ứng suất nén đều σ = fyb/γM1 Theo (2.14) =pl 1,052. =2.210000 250 2 174 1,489 > 0,673 Theo (2.16) 57,0 489,1 ) 489,1 22,00,1( = - =r beff = ρbp = 0,57.174 = 99,6 mm => be1 = be2 = beff /2 = 49,8 mm 3.1.4. Xác định nội lực 2, 8 1 LqM FdSdy = SdfzRSdfz MM ,,0, b= 3.1.5. Kiểm tra khả năng chịu lực của xà gồ a. Kiểm tra bền - Với cánh liên kết với tôn, kiểm tra theo công thức (2.69): => qFd1 = 2 ,..8 L Wf yeffy = 2450 71,26.250.8 = 26,38 N/cm - Với cánh tự do, theo công thức (2.70) => qFd2 = 22,301 N/cm b. Kiểm tra ổn định của cánh nén tự do * Tính hệ số giảm tiết diện: χ Thế các số liệu trên vào (2.71) => qFd = 20,289 N/cm c. Kiểm tra khả năng chịu lực theo điều kiện độ võng 200 1 128 3 =úû ù êë éD£= D LEI Lq L fic Fd cmN L EI q ficFd /96,24 128 200 1 3 == 22 3.1.6. Kết luận khả năng chịu lực của xà gồ q = min(qFd1; qFd2; qFd) = 20,289N/cm = 202,89 daN/m. 3.2. VÍ DỤ 2: TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA XÀ GỒ TIẾT DIỆN CHỮ C VỚI CÁC SỐ LIỆU SAU Góc nghiên dàn: α = 150; Bước dàn: B = 4,5m Vật liệu thép CCT34 có f = 2100 daN/cm2; γc = 1 3.2.1. Sơ đồ tính toán Chọn xà gồ thép cán nóng C10 (Trích theo TCVN 1654 : 1975) Có các đặc trưng hình học như sau: gxàgồ =8,59 daN/m; Ix = 174 cm4; Iy = 20,4 cm4;Wx = 34,8 cm3; Wy = 6,46 cm3; Diện tích mặt cắt ngang: 10,9 cm2 Góc nghiêng dàn α =150 => cosα = 0,966; sinα = 0,259 3.2.2. Nội lực qx = q.sinα daN/m; qy = q.cosα daN/m Các giá trị mômen uốn: 8 2Bq M yx = daN.m ; 8 2BqM xy = daN.m Theo (1.10) điều kiện bền của xà gồ được kiểm tra như sau: => q1 =1,22 daN/cm = 122,27daN/m Theo (1.12) độ võng của xà gồ được kiểm tra như sau: f W Bq W Bq yx =+= .8 .sin. .8 .cos. 22 aa c y y x x yx fW M W M gsss .£+=+= 200 1 ..1,1.384 .sin..5 ..1,1.384 .cos..5 23 2 3 =÷÷ ø ö çç è æ +÷ ÷ ø ö ç ç è æ = D xy IE Bq IE Bq B aa 23 Thế các số liệu trên vào ta được: q2 = 0,48 daN/cm = 47,73daN/m Kiểm tra độ võng của xà gồ khi chịu gió: Tấm mái được liên kết chặt vào xà gồ nên (Δx = 0) Độ võng theo phương trục y: 200 1 ..384 ..5 3 =úû ù êë é D£=D BIE Bq x c gió y => q3 =1,53 daN/cm = 153,98daN/m 3.2.3. Kết luận Vậy khả năng chịu lực của xà gồ đã chọn là: qc = min(q1; q2; q3) = 47,73 daN/m => qtt = qc.1,1.35% + qc.1,3.65% = 58,71 daN/m 3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Kết quả tính toán qua hai ví dụ trên như sau: 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 4800 5100 5400 5700 6000 Z C NHỊP (MM) BIỂU ĐỒ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC TẢ I T R Ọ N G C H O P H ÉP (d aN m ) 200 1 22 =úû ù êë éD£÷÷ ø ö çç è æ D +÷ ø ö ç è æ D= D BBBB yx 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận: Trong phạm vi của luận văn này, tác giả chỉ nghiên cứu một phần trạng thái làm việc của kết cấu thép thanh thành mỏng đó là cấu kiện chịu uốn xiên theo tiêu chuẩn Eurocode 3 và áp dụng tính toán cụ thể cho xà gồ mái tiết diện chữ Z. Với cách tính đơn giản hóa bằng việc coi cánh tự do làm việc ngoài mặt phẳng như một cấu kiện riêng chịu uốn đặt trên nền đàn hồi hệ số K, cách tính này giúp người thiết kế không phải tính toán các đặc trưng tiết diện của thanh thành mỏng như Bimomen, tọa độ quạtrất phức tạp. Luận văn cũng dành một phần nghiên cứu về cách tính cấu kiện chịu uốn xiên theo tiêu chuẩn TCXDVN 338 : 2005 và áp dụng tính toán cụ thể cho xà gồ mái tiết diện chữ C. Với việc tính toán cụ thể qua hai loại tiết diện nói trên tác giả cho thấy rằng sử dụng kết cấu thép thanh thành mỏng dập nguội sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất cao so với sử dụng kết cấu thép cán nóng. * Kiến nghị: Nước ta nên phát triển và sử dụng kết cấu thép thanh thành mỏng vì nó có nhiều ưu điểm và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tiếp tục nghiên cứu và tham khảo tiêu chuẩn Eurocode 3 để biên soạn tiêu chuẩn tính toán kết cấu thép thanh thành mỏng. Thiết lập chương trình tính toán kết cấu thép thanh thành mỏng, lập các bảng tra sẵn áp dụng cho các loại mái tôn, nhịp và tiết diện xà gồ khác nhau.