Xem mẫu

Chương 8 CỘT Cột là cấu kiện thanh bố trí thẳng đứng, qua nó tải trọng từ kết cấu nằm bên trên được truyền vào móng. Ở chúng chia ra: phần trên cùng - mũ cột (đỉnh cột), kết cấu nằm bên trên tựa vào nó; thân cột - bộ phận chính của cột, truyền tải trọng từ phía trên xuống phía dưới, và đế cột bộ phận dưới cùng của cột, truyền tải trọng từ thân cột vào móng (hình 8.1, a). aJ N , , N A - A 1 tiĩ 1 b) c) d) 1 Mũ còt A_i ỉ Ị — 1 J A ^Jhân cột Đế cỏt K 77717777777777 Iỉình 8.1: Cột đặc a) Dạng tổng quát; b-e - các kiểu mặt cắt Nếu cột làm việc với sự tiếp nhận tải trọng do một lực dọc đặt ở trọng tâm tiết diện thì nó được gọi là cột chịu nén đúng tâm. Nếu lực dọc không trùng với trọng tâm tiết diện, hoặc có tải trọng ngang nào đó đặt vào thanh, thì ngoài lực nén còn phát sinh uốn và cột được gọi là cột chịu nén lệch tâm. Thân cột có chiều cao tiết diện không đổi thay đổi, hoặc giật bậc. Tiết diện của thân cột có thể là đặc hay rỗng (dạng lưới), bao gồm một số nhánh riêng biệt nối với nhau bằng thanh giằng hay bản giằng. 8.1. CỘT CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Những cột đặc và rỗng với thân có tiết diện không đổi là phổ biến nhất khi chịu nén đúng tâm. Những cột đặc được áp dụng khi tải trọng lớn và chiểu cao không lớn, những cột rỗng thì ngược lại, được áp dụng khi tải trọng nhỏ và chiều cao lớn. 150 8.1.1. Cột đặc a) Tiết diện cột. Kiếu tiết diện được áp dụng rộng rãi đối với cột đặc chỉ rõ trên hình 8.1. Cột đơn giản nhất là một thép chữ I cán (hình 8.1, b), tuy nhiên do độ cứng hông không lớn, nên cột này chí hợp lí trong trường hợp, khi mà trong mặt phẳng có độ cứng nhỏ hơn có hệ tăng cứng (hệ liên kết) phụ. Phố biến nhất là tiết diện I tổ hợp (hình 8.1, c), chúng cúng trong cả hai phương và đơn giản trong chế tạo. Theo chi phí kim loại thì cột có tiết diện hình ống kinh tế hon (Hình 8.1, d), tưy nhiên do khan hiếm ống, nên chúng ít được áp dụng. Trong những năm gần đày, cột chế tạo từ thép chữ I cánh rộng được áp dụng rộng rãi. Đó là tiết diện có độ cứng cao cả trong lẫn ngoài mặt phẳng của bản bụng và là cột rất kinh tế. Những kiểu tiết diện khác (hình 8.1, e) ít được áp dụng. b) Độ bền và độ ổn định tông thê Độ bền và độ ổn định tổng thê của cột được kiểm tra theo công thức: ơ = N - < R và ơ = -——— < R ; (8.1) ^gi ^Pmin^ng trong đó: N - lực dọc tính toán; F và F„g- diện tích tiết diện thân cột giảm yếu và tiết diện nguyên; cpmin - hệ số uốn doc, lấy độ mánh lớn hơn trong các độ mảnh: Ằx = /x/rx hay Ằy = ụ ry (trong đó lx, /y và rx, ry tương ứng là chiều dài tính toán và bán kính quán tính đối với trục x-x và y-y). Khi xác định chiều dài tính toán của cột /Avà /y cần xét đến điều kiện liên kết của đầu cột. Thường lấy hệ sô`chiểu dài tính toánịi đối với cột tiết diện khôngđổi theobảng8.1. Báng 8.Ỉ. Hệ số chiéu dài tính toán \i đối vói thanh tiết diện không dổi Sơ đồ liên kết cua đẩu thanh Hệ số chiều dài tính toán *~dh `ì 1 1 1 ỉ ỉ \ ì L ; 1 ►—cỊi—- u _ /i lV rứ77 — rr.*7 0,7 0,5 i IT \ /7777 — 1 \ t “ T 1 S7777 2 Cliú thích: Chiều dài tính toán của thanh lt được xác định bàng cách nhân hệ số chiều dài tính toán n với chiểu dài hình học / (/, = Il). 151 Việc kiếm tra độ bền là cẩn thiết khi tính toán mối nối (liên kết) đinh tán hay tiết diện bị giám yếu bới cấc lỗ nào đó. Tiết diện của cột hàn đạc chỉ kiểm tra về độ ốn định theo công thức thứ hai của (8.1 V Độ manh lớn nhất của cột không được vượt quá giới hạn cho phép, đối với cột chính là 120 và đối với cột phụ là 150 (xem bảng 6 phụ lục I). Những bộ phận của tiết diẹn cột (bản cánh, đoạn chìa, ban bụng) cần tổ hợp sao cho ở chúng đảm báo dược độ ổn định cục bộ. c) Độ ổn định cục bộ của bản cánh Độ ổn định cục bộ của bán cánh của tiết diện chữ I (hình 8.2, a) được áp dụng phổ biến đối với cột, phụ thuộc vào loại thép, độ mảnh của cột (bởi vì cùng với sự tăng độ mánh, ứns suất thực trong cấu kiện giảm) và sẽ đảm bảo tỉ số của đoạn chìa của bản cánh bư với chiều dày Sc của nó không vượt quá trị số cho trong bảng 8.2. aj V b) y _ 1111111«yumi I -- -B S ịỉa - C) y Iin iih n u ,, V V . - ■i Í/C UẳắiiấI ` V]ỉiiirh 11Ầ Hình 8.2: Tiết diện của cột đặc mặt cắt chữ I a) Kỷ hiệu các kích thước; b) Sườn cứng. Hang 8.2. Những giá trị giói hạn của b0/ ôc đối vói cánh thép chữ I Loại thép 25 50 C38/23 14 16 C44/29, C46/33 12 15 C52/40 10 14 C60/45 9,5 13,5 C70/60 9 12,5 C85/75 8,5 11,5 Độ mảnh Ằ 75 100 125 18,5 20,5 23 18 20 22 17 18,5 19,5 16,5 17,5 18,5 15,5 16,5 17,5 14 15 16 Nếu thân cột có ứng suất không cho phép, thì giá trị ỉv ^ c ó thế tăng lần (R là V ơ cường dộ tính toán của thép, ơ = N/F - ứng suất trục thực tế), nhưng không lớn hơn 25%. d) Độ ổn định của bản bụng Độ 011 định của bán bụng tiết diện chữ I cũng phụ thuộc vào độ mảnh của thân cột và sẽ được dám báo với điều kiện, nếu: 152 — < 4 0,/4 - +0,4À; (8.2) trong đó: R - cường độ tính toán của thép, kN/cm2. ơ tiết diện chữ u và tiết diện hình hộp do mức độ ngàm của bản bụng nhỏ nên tỉ số giới hạn đó nhỏ hơn một chút. — < 40./4- +0,2Ằ , (8.3) ỗb V R Tronc cá hai trường hợp, ti số đó không được lớn hơn 75. Nếu thân cột không đạt ứng suất, thì tí số giới hạn hị/ôb có thế tăng ír T J —— lần, tuy V (7 nhiên trong trường họp đó, nó không được lớn hơn 90. Nếu tỉ số giới hạn h,yôb không thế duy trì, thì có thể tăng cường bụng cột bằng các sườn dọc. Trong trường hợp đó, tỉ số giới hạn hị/ôh có thể lăng (3 lần phụ thuộc vào giá trị Y= J / hbÔ`h (trong đó J - mômen quán tính của tiết diện sườn). Giá trị của p và Ynêu trong báng 8.3. Háng 8.3. Giá trị cua hệ số p Y 0 1 2 4 6 3 1 1,4 1,6 1,8 2 Sườn dọc được đưa vào trong tiết diện tính toán của cột (hình 8.2, b). Những sườn dọc làm tăng chủ yếu khối krợng lao động chế tạo cột, vì thế để không đặt chúng có thế coi như cất phẩn không ổn định của bản bụng khói sự làm việc của cột, và ớ tiết diện tính toán của thân cột, chi tính bàn cánh và phần biên của bản bụng rộng n.ỗb ở mỗi phía (hình 8.2, c). Tuỳ thuộc vào loại thép, hệ số n lấy theo bảng 8.4. Háng 8.4. Hệ Sỏ n Loại thép C38/23 11 15 C44/29 C46/33 14 C52/40 C60/45 13 12,5 C70/60 C85/75 12 1i Tính toán than cột đặc chí xác định những đặc trung hình học (F, J, w, r, v.v...) đối với tiết diện tính toán (phần sạch chéo của tiết diện trên hình 8.2, c). Khi iy ỗ h > 320/ Vr (R. kN/ cm2) thì cần đặt các sườn ngang, bước của chúng không quấ 3hb, và klìồnsĩ ít hơn 2 sườn ở một cấu kiện xuất xưởng (trừ tnrờng hợp sản xuất cluiyèn môn hoá CỘI chữ I hàn tiêu chuẩn). Những sườn này gắn kết tiết diện thành một khối tlìốne nhất và làm tăne độ cứim chống xoắn của thân cột. Kích thước của những 153 sườn ngang cứng như trong dầm (hình 8.2,b) bs = — + 40mm, chiều dày của sườn hằng thép cấp < C46/33 bằng bs/15, đối với thép có độ bền lớn hơn, bằng bs/12. Thực tế, việc chọn tiết diện của thân cột đặc được tiến hành như sau: 1. Xác định sơ bộ diện tích yêu cầu của tiết diện, crrr, muốn vậy cho trước trị số gần đúng của hệ số uốn dọc ọ =0,7 -0,9: F y c = — R = ----------—------------ ; ( 8 -4 ) trong đó: N - ứng lực tính toán trong cột, kN; R - cường độ tính toán của thép, kN/cm2. 2. Xác định sơ bộ chiều cao tiết diện cột h, nó không được nhỏ hơn 1/15 - 1/20 chiều cao cột. Những kích thước chính của tiết diện h và b cũng có thể tìm xuấtpháttừ độ mảnh giới hạn. Bán kính quán tính của tiết diện xác định gần đúng theo công thức: rx = a xh v à ry = a yb. (8.5) trong đó: a x và a y - hộ số, lấy theo bảng 8.5. Đưa vào công thức xác định độ mảnh Ả = //r, giá trị của độ mảnh giới hạn và biểu thức gần đúng của bán kính quán tính, ta tìm được kích thước nhỏ nhất của tiết diện, với nó độ mảnh của chúng sẽ không lớn hơn giới hạn. h > ——— và b > ———- (8.6) a * U l oty [X] Bảng 8.5. Giá trị gán đúng của bán kính quán tính của tiết diện đặc (rx =ocxhvàry = a yb) Tiết diện r r i a n ■ f c i y ly a* 0,42 0,32 a > 0,24 0,49 0,32 0,33 0,58 0,33 Thường thiết kế cột có độ mảnh A. = 60 -í- 80 (nhỏ hơn độ mảnh giới hạn), vì thế khi xác định kích thước chính của tiết diện theo công thức (8.6) đáng lẽ dùng [Ằ] thì thay bằng giá trị 60 -r 80. 154 ... - tailieumienphi.vn
nguon tai.lieu . vn