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: Mγ ; Qγ ; Cγ .

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+ dng cm ).

cos.α

(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.sinα ; qy = q. cosα . (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 φ =18~22mm. Trị số mômen

uốn Mx và My: Mx= 8. 2Bq y , (1.9)

Kiểm tra bền theo công thức :

y

y

x

xyx W

MWM

+=+= σσσ ≤ f. cγ , (1.10)

8

Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo thì:

cy

y

x

x fW

MW

Mγσ .

.2,1.12,1≤+= . (1.11)

Độ võng ∆ của xà gồ kiểm tra theo công thức:

∆

≤

∆+

∆

=∆

BBBByx

22

, (1.12)

Trong đó: y

cxx

lEBq

B ..384..5 3

=∆

vàx

cyy

lEBq

B ..384..5 3

=∆

; 2001

=

∆

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.αcos

d- 0,9.( c

xagocm gdg +. ).cosα ; (1.13)

Mgió= 8. 2Bqgió ; Mqx= 32

. 2Bqx ; cy

qx

x

gió fWM

WM

γσ .≤+= ; (1.14)

Với xà gồ có một thanh giằng ở giữa: x∆ = 0;

∆

≤=∆BlE

Bq

x

cgió

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 γσ = :

σσπσλ

Ekf

tb

Ekfv

tbf ybpybp

cr

ybp 052,1

)1(122

2

=−

== (2.14)

Nếu ,0,1:673,0 =≤ ρλ p (2.15)

Nếu pλ >0,673:p

p

λλ

ρ)22,00,1( −

= (2.16)

Giá trị ρ tính theo (2.16) luôn <1.

* Trường hợp ứng suất nén 1, / MybEdcom f γσ < :

10

Cách 1: Tính như phần a nhưng thay pλ thành redp,λ , với:

1

,

1

,, // Myb

Edcomp

Mcr

Edcomredp f γ

σλ

γσσ

λ == (2.17)

Cách 2: Tính toán ρ như sau:

Tính pλ như (2.14) và redp,λ như (2.17)

Nếu 0,1:673,0, =≤ ρλ redp (2.18)

Nếu 673,0, >redpλ :

0,16,0

18.0/22,01 ,

,

, ≤−

−+

−=

p

redpp

redp

redp

λλλ

λλ

ρ (2.19)

* Với trạng thái giới hạn sử dụng:

Việc tính toán hoàn toàn như trên, chỉ thay giá trị lực

Edcom,σ thành serEdcom ,,σ được tính toán ứng với các tổ hợp tải trọng

ứng với trạng thái sử dụng và hệ số an toàn riêng 11 =Mγ .

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/δ (2.20)

Trong đó: δ là chuyển vị của sườn tăng cứng khi chịu tác dụng

của lực u. khi u = 1 thì K = 1/δ . Xem hình 2.4.

11

Hình 2.4: Xác định độ cứng liên kết

- Tính toán độ cứng θC ứng với bụng chữ C hay Z với chiều

cao hw:

wh

EtC4

3

=θ (2.21)

- Chuyển vị δ với tiết diện chữ C hay Z tính theo công thức :

3

23 )1(123 Et

vxub

b pp

−+= θδ (2.22)

Với θ = ubp /Cθ (2.23)

* Phần tử phẳng với sườn biên tăng cứng

tCttb

tCtCttby

effe

effeffe

++

+++=

)(2

)()2

()(

2

22

(2.24)

* Cách tính tổng quát

12

Tiết diện ban đầu

Bước 1: Tiết diện hữu hiệu ban đầu

Giả thiết: 1, / MybEdcom f γσ = , K =∞

Kết quả: ceff, As

Bước 2: Tính scr ,σ dựa theo As đã

tính ở trên

Kết quả: scr ,σ , χ

Tính As dựa trên 1/ Mybf γχ đã tính ở

trên

Kết quả: As

Tính tred dựa trên χ đã tính ở trên

Kết quả: tred = χ t

Bước 3: Lặp lại bước 2, tính với tiết

diện giảm yếu đã tính ở trên.

Tính tới khi

11 −− ≤≈ nnnn và χχχχ

thì lấy nχ , tred = nχ 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 χ = 0,5 nếu:

Is232 )/()/)(/15,0(31,0 spybp AtbEfbh+≥

- Hệ số giảm tiết diện χ = 1,0 nếu :

Is232 )/)(/)(/15,0(86,4 spybp AtbEfbh+≥

- Diện tích tiết diện hữu hiệu của vùng tăng cứng: As,red = χ As.

- Bề dày mới của vùng As : tred = χ 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 = 0,95tedcomM

E,1σγ

(2.25)

Seff,n =1,5seff,1 (2.26)

- Nếu seff,1 + seff,n ≥ sn , toàn bộ bụng là hữu hiệu, khi đó lấy:

14

Seff,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/ 1Mγ (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/ 0Mγ (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/// ,,

,,

,,

,, ≤∆+

+∆+

+Mcomzeffy

SdzSdz

Mcomyeffy

SdySdy

Meffy

Sd

WfMM

WfMM

AfN

γγγ (2.32)

1/// ,,

,,

,,

,, ≤∆+

+∆+

+−Mtenzeffy

SdzSdz

Mtenyeffy

SdySdy

Mgy

Sdvec

WfMM

WfMM

AfN

γγγψ

(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 γχ (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

hEt

ehhvK

2

3

22 )()1(41+

+−= (2.60)

CDAD

D CCC

,, /1/11+

= (2.61)

16

2.3.3. Xác định các nội lực kiểm tra

2, 8

1 LqM FdSdy = (2.67) ; SdfzRSdfz MM ,,0, β= (2.68)

2.3.4. Kiểm tra khả năng chịu lực

a. Kiểm tra bền

Với cách liên kết với tôn: Myyeff

SdyEd f

WM

γσ /,

,max, ≤= (2.69)

Với cánh tự do: Myfz

Sdfz

yeff

SdyEd f

WM

WM

γσ /,

,

,max, ≤+= (2.70)

b. Kiểm tra ổn định cánh nén tự do

1,

,

, /1Myb

fz

Sdfz

yeff

Sdy fW

MWM

γχ

≤+

(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:

∆

≤∆

LL

∆

L: Độ võng cho phép của xà gồ; L: Nhịp xà gồ

Chữ C: fic

Fd

EILq

3845 3

=∆ ; Chữ Z: fic

Fd

EILq

128

3

=∆

( )effgygr

grfic IIII ,σσσ

−−= (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

06,018035

10000.61,492.43.180.702

=−=hk

Vậy theo (2.59) ta có qh,Fd = kh.qFd

73,89390

)()1(41 2

3

22

min

=++−

=h

Etehhv

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:

406,0592900.210000.

4500.01114,04

2

4

4

===ππ fz

a

EIKLR

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 γσ = :

=> σσπσ

λEkf

tb

Ekfv

tbf ybpybp

cr

ybp 052,1

)1(122

2

=−

== = 0,548

,0,1:673,0 =≤ ρλ p => be1 = be2 = bp/2 = 64/2 = 32mm

- Xác định ceff ban đầu:

Ta có bp,c/bp = 17/64 = 0,2656 < 0,35 => σk = 0,5

=> 63,0146,1 >=pλ 705,0==> ρ

=> ceff = ρ 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 θC theo (2.21), chuyển vị δ ứng với u = 1:

whEtC4

3

=θ = 180.4

3.210000 3

= 7875

Theo (2.23) θ = ubp /Cθ = 64/7875 = 0,008126

Theo (2.22) 3

23 )1(123 Et

vxub

b pp

−+= θδ = 0,688

=> K= 1/δ = 1/0,688 = 1,453

Theo (2.24) tCttb

tCtCttby

effe

effeffe

++

+++=

)(2

)()2

()(

2

22

= 11,57mm

Is = 3536,62mm4 => s

sscr A

KEI2, =σ = 497,85N/mm2

=> = 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 < χ1 => χ = χ2 = 0,910

- Tiết diện hữu hiệu của cánh nén như hình vẽ:

scrybf ,/σλ =

[ ]2)2,0(15,0 λλαφ +−+=

[ ] 893,015,022

=−+

=λφφ

χ

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) =pλ 1,052. =2.210000

2502

1741,489 > 0,673

Theo (2.16) 57,0489,1

)489,122,00,1(

=−

=ρ

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, β=

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

LWf 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

2001

128

3

=

∆

≤=∆

LEILq

L fic

Fd cmNLEI

q ficFd /96,24

1282001

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

2BqM y

x = 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:

fW

BqW

Bqyx

=+=.8

.sin..8

.cos. 22 αα

cy

y

x

xyx f

WM

WM

γσσσ .≤+=+=

2001

..1,1.384.sin..5

..1,1.384.cos..5

232

3

=

+

=

∆

xy IEBq

IEBq

Bαα

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: 2001

..384..5 3

=

∆

≤=∆BIE

Bq

x

cgió

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

ZC

NHỊP (MM)

BIỂU ĐỒ KHẢ NĂNG CHỊU LỰC

TẢI T

RỌ

NG

CH

O P

HÉP

(daN

m)

2001

22

=

∆

≤

∆+

∆

=∆

BBBByx

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 quạt…rất 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.