§4.3 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 1. Cấu tạo thân cột rỗng 2. Sự làm việc của cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm 2.1 Đối với trục thực y-y: 2.2 Đối với trục ảo x-x: 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng a) Cột rỗng thanh giằng: b) Cột rỗng bản giằng : §4.2 CỘT RỖNG CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Cấu kiện cột chịu nén đúng tâm thường mất khả năng chịu lực do mất ổn định tổng thể; Để tăng khả năng chịu lực về ổn định tổng thể của cột, cần phải tìm cách đưa vật liệu càng ra xa trục trung hoà càng tốt, theo cả 2 phương chính x-x và y-y; => Cần tăng Ix và Iy (hay ix và iy ) mà không làm tăng nhiều diện tích tiết diện A. y x y x Diện tích tiết diện A của cả thép hộp và thép đặc là không đổi; Tuy nhiên, mô men quán tính I của thép hộp lớn hơn nhiều lần thép đặc Thép hộp Thép đặc A1 = A2 I1 >> I2 1. Cấu tạo thân cột rỗng : a) Các hình dạng của tiết diện cột rỗng: Các giải pháp đưa vật liệu thép ra xa trục trung hoà, theo cả trục x-x và y-y: 1. Cấu tạo thân cột rỗng : b) Giải pháp liên kết 2 nhánh cột rỗng: Sử dụng các thanh thép hình (thường là thép góc L hoặc thép [ ) để liên kết các nhánh cột với nhau;  gọi là cột rỗng thanh giằng. Các thanh liên kết 2 nhánh cột gọi là thanh giằng (hoặc thanh nối, thanh bụng). Nhánh cột Thanh giằng 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Sử dụng các bản thép để liên kết các nhánh cột với nhau;  gọi là cột rỗng bản giằng. Các bản thép liên kết 2 nhánh cột được gọi là bản giằng (hoặc bản nối). Nhánh cột Bản giằng Có thể tạo ra các cột rỗng thanh giằng (hoặc bản giằng) gồm 2 nhánh, 3 nhánh, 4 nhánh, … b) Giải pháp liên kết 2 nhánh cột rỗng: 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Khi N 350 tấn : sử dụng cột rỗng 2 nhánh có tiết diện dạng chữ [. Khi 350 < N 600 tấn : sử dụng cột rỗng 2 nhánh có tiết diện dạng chữ I. Khi lực nén N không lớn, nhưng cột có chiều cao lớn (có độ mảnh lớn, dễ bị mất ổn định tổng thể): => sử dụng cột rỗng 3, 4, … nhánh tiết diện thép góc hoặc thép ống .   c) Đặc điểm của các loại cột rỗng: 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Cột rỗng thanh giằng có độ cứng và khả năng chống xoắn lớn hơn cột rỗng bản giằng. Khe hở giữa các nhánh của cột rỗng không được nhỏ hơn 100 ~ 150 mm. Cột rỗng bản giằng chỉ nên sử dụng khi khoảng cách giữa 2 nhánh cột không lớn, C = 0,8 đến 1 m. Nếu khoảng cách 2 nhánh cột lớn sẽ yêu cầu kích thước bản giằng rất lớn để đảm bảo liên kết các nhánh cột cùng làm việc => nội lực trong bản giằng M và V lớn => tốn vật liệu làm bản giằng, khó đảm bảo liên kết giữa bản giằng và 2 nhánh cột. c) Đặc điểm của các loại cột rỗng: 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Góc giữa trục của thanh bụng xiên và trục của nhánh cột phải đủ lớn để dễ liên kết và tiết kiệm vật liệu:  = 40o  45o khi có thanh ngang;  = 50o  60o khi không có thanh ngang. Khi liên kết thanh giằng vào nhánh cột không dùng bản mã thì có thể cho phép trục của các thanh giằng hội tụ ở mép ngoài của nhánh. Thanh giằng thường là 1 thép góc loại nhỏ nhất L40x5. Hệ thanh giằng được bố trí theo sơ đồ tam giác có thanh ngang hoặc không có thanh ngang. Hoặc có thể là dạng chữ thập hoặc hình thoi khi khoảng cách giữa các nhánh cột lớn. d) Cấu tạo của hệ Thanh giằng: x0 x0 x0 x0 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Kích thước tiết diện của bản giằng (bề dầy tb, chiều cao db) có thể được chọn sơ bộ như sau: db = (0,5  0,8) h tb = 6  12 mm bb dt        30 1 10 1 bb bt 50 1  Bản giằng chồng nên nhánh cột một khoảng 40 ~ 50 mm khi dùng liên kết hàn, và đủ để cấu tạo khi dùng liên kết bu lông. Cần bố trí các vách cứng dọc theo chiều dài cột, cách nhau khoảng 3 ~ 4 m. Mỗi cột hay mỗi đoạn cột để chuyên chở cần có ít nhất 2 vách cứng. e) Cấu tạo của hệ Bản giằng: x0 x0 x0 x0 2. Sự làm việc của cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm 2.1 Sự làm việc của cột rỗng đối với trục thực y-y: 2.2 Sự làm việc của cột rỗng đối với trục ảo x-x: x0 x0 x0 x0 [...]... 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng 0  ? a) Cột rỗng thanh giằng: b) Cột rỗng bản giằng : 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng a) Cột rỗng thanh giằng: Hệ cột rỗng thanh giằng khi uốn dọc quanh trục ảo x-x được xem như một hệ giàn phẳng; Chịu lực cắt V và mômen gây kéo nén cho các nhánh cột N a) V b) Cắt Nhánh cột Kéo Nén Thanh giằng Nhánh cột N Cột rỗng thanh giằng bị uốn cong đối... theo các nhánh cột, nhưng không có sự dịch chuyển tương đối giữa hai đầu của các thanh giằng hoặc bản giằng x0 x0 x0 x0 2 nhánh cột làm việc độc lập với nhau, giống như 2 cột đặc riêng biệt có tiết diện là một thép dạng chữ [ 2 Sự làm việc của cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm: 2.1 Đối với trục thực y-y: Độ mảnh của cột rỗng đối với trục thực y-y: Bán kính quán tính của tiết diện cột rỗng đối với... x 0  A f  ) 4 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng b) Cột rỗng bản giằng: V N a V C N Hệ cột rỗng bản giằng khi uốn dọc quanh trục ảo x-x được xem như có mô men uốn bằng không tại các điểm giữa của các đoạn nhánh cột và bản giằng => coi là khớp ở tại các điểm đó 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng b) Cột rỗng bản giằng: Hệ cột rỗng bản giằng khi uốn dọc quanh trục ảo x-x được... a/2 a/2 a/2 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng b) Cột rỗng bản giằng: I xo a I xo C n   Ib C Ib a Nếu n lớn => bản giằng bị biến dạng lớn, nhánh cột biến dạng nhỏ ; Nếu n nhỏ => bản giằng bị biến dạng nhỏ, nhánh cột biến dạng lớn a/2 a/2 a/2 a/2 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng b) Cột rỗng bản giằng: Góc trượt của 1 đoạn khoang cột do lực cắt bằng đơn vị gây ra : 2 1  1 ... ở 2 mặt rỗng của cột trên cùng 1 tiết diện cột : Ad 1  2 At At là diện tích tiết diện của thanh bụng xiên ở 1 mặt rỗng; 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng a) Cột rỗng thanh giằng: Độ mảnh tương đương của cột rỗng thanh giằng 2 nhánh đối với trục ảo x-x: 0   t   x    2 x 1  A Ad 1 2 1  2 sin   cos  lx x   ix lx I x /( 2 A f ) C2 I x  2( I x 0  A f  ) 4 2.3 Xác định độ... vụ liên kết 2 nhánh cột lại với nhau để chống lại sự trượt tương đối giữa 2 nhánh cột Giữa hai đầu của các thanh giằng hoặc bản giằng có sự dịch chuyển tương đối với nhau Do vậy xuất hiện nội lực và biến dạng trong các thanh giằng và bản giằng Hệ bụng rỗng cùng với 2 nhánh cột tạo thành một hệ thống nhất để cùng tham gia chịu lực khi bị uốn quanh trục ảo x-x x0 x0 y0 y0 x0 x0 2 Sự làm việc của cột rỗng... tính của 1 nhánh cột đối với trục bản thân y0-y0 iy  Iy A 2 I yo  2 Af  I yo Af  i yo Độ mảnh của cột rỗng đối với trục thực y-y: y  ly iy  ly i yo x0 x0 y0 y0 x0 x0 2 Sự làm việc của cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm: 2.2 Đối với trục ảo x-x: Khi cột rỗng bị mất ổn định tổng thể (bị cong) đối với trục ảo x-x, tiết diện của cột rỗng bị xoay quanh trục ảo x-x do bị uốn dọc, 2 nhánh cột rỗng có xu... của cột rỗng đối với trục ảo x-x: 2 EA t  1   1  2 x là hệ số xét đến sự biến dạng của hệ bụng rỗng C 2 Sự làm việc của cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm: 2.2 Đối với trục ảo x-x: trong đó: lx x   ix lx I x /( 2 A f ) là độ mảnh ban đầu của cột rỗng đối với trục ảo x-x, khi không xét đến sự biến dạng của hệ bụng rỗng C2 I x  2( I x 0  A f  ) 4 là mômen quán tính ban đầu của tiết diện cột. .. tính thực của tiết diện cột rỗng đối với trục ảo x-x (có kể đến biến dạng của hệ bụng rỗng); C 2 Sự làm việc của cột rỗng 2 nhánh chịu nén đúng tâm: 2.2 Đối với trục ảo x-x: Độ mảnh của cột rỗng khi kể đến biến dạng của hệ thanh bụng sẽ tăng lên bao nhiêu ? x 0 : là độ mảnh của cột đối với trục ảo x-x khi không kể đến biến dạng của hệ thanh bụng; : là độ mảnh tương đương của cột đối với trục ảo x-x... giữa của các đoạn nhánh cột và bản giằng => coi là khớp ở tại các điểm giữa đó a/2 a/2 a/2 a/2 2.3 Xác định độ mảnh tương đương của cột rỗng b) Cột rỗng bản giằng: Biến dạng của hệ bản giằng là do lực cắt gây ra và phụ thuộc vào tỉ số độ cứng đơn vị giữa các đoạn nhánh cột và bản giằng: I xo a I xo C n   Ib C Ib a 3 tb  d b Ib  12 Ixo : là mômen quán tính của 1 tiết diện nhánh cột đối với trục bản . Nhánh cột Thanh giằng 1. Cấu tạo thân cột rỗng : Sử dụng các bản thép để liên kết các nhánh cột với nhau;  gọi là cột rỗng bản giằng. Các bản thép liên kết 2 nhánh cột được gọi là bản giằng. là thép góc L hoặc thép [ ) để liên kết các nhánh cột với nhau;  gọi là cột rỗng thanh giằng. Các thanh liên kết 2 nhánh cột gọi là thanh giằng (hoặc thanh nối, thanh bụng). Nhánh cột Thanh. diện cột rỗng: Các giải pháp đưa vật liệu thép ra xa trục trung hoà, theo cả trục x-x và y-y: 1. Cấu tạo thân cột rỗng : b) Giải pháp liên kết 2 nhánh cột rỗng: Sử dụng các thanh thép