Cột thép là kết cấu theo phương thức đứng của khung và nó nhận tải trọng từ mái, sầm và thiết bị vận chuyển như nâng, treo hoặc truyền vào móng. Cùng VISTAVERDE tìm hiểu chi tiết vềkhái niệm và các tính toán cột thép chịu nén lệch tâm theo TCVN trong bài viết này nhé.
Cột thép chịu nén lệch tâm là gì?
Cột chịu nén lệch tâm được biết tới là cột chịu đồng thời lực nén dọc trục N và mô men uốn theo hai phương là Mx với My lấy đối với trục chính của tiết diện. Hiện nay có rất nhiều phương pháp được dùng trong thiết kế cột và một trong số đó phải kể đến:
- Phương pháp công tác dụng được giới thiệu bởi Moran với cốt thép được tính riêng với N Mx và N My rồi cộng kết quả lại.
- Phương pháp quy đổi lệch tâm xiên về lệch tâm phẳng
- Phương pháp tải trọng nghịch đảo với phương pháp đường viền tải trọng được giới thiệu bởi Bresler
Xem thêm một số bài viết về chủ đề kết cấu thép, biện pháp thi công kết cấu thép chuẩn và những lưu ý khi gia công kết cấu thép.
Cách tính toán cột thép chịu nén lệch tâm
Các thông sốđầu vào
(1) Vật liệu sử dụng đầu vào ( mác thép)
(2) Nội lực tính toán ( N,M,V)
(3) Các hệ số
(4) Kích thước tiết diện cột ( h x bf x tw x tf)
(5) Chiều dài tính toán cột
Cách xác định đặc trưng hình học tiết diện
(1) Diện tích tiết diện A, diện tích bản cánh Af và diện tích bản bụng Aw
(2) Mô men quán tính IX, IY
(3) Mô men kháng uốn WX
(4) Mô men tĩnh Sf, SX
(5) Bán kính quán tính iX, iY
(6) Độ mảnh λX, λY
Kiểm tra bền tiết diện
Kiểm tra khả năng chịu nén uốn
Công thức kiểm tra như sau:
σ = N/A + M/Wx ≤ f.γc
Trong đó có:
– f: Đây là cường độ tính toán của thép
– γc: Đây là hệ số phụ thuộc điều kiện làm việc của kết cấu thép
Kiểm tra khả năng chịu cắt
Công thức kiểm tra như sau:
τmax = (V.SX) / (IX.tw) ≤ fv.γc
Trong đó có:
– fv: Đây là cường độ tính toán chịu cắt của thép
Kiểm tra khả năng chịu uốn cắt đồng thời
Công thức kiểm tra như sau:
Với σ1 = hw.σ / h
τ1 = (V.Sf) / (IX.tw)
Trong đó có:
– hw: Đây là chiều cao tính toán của bản bụng. hw = h 2.tf
Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể
Xác định thông số
– Độ lệch tâm tương đối:
m = (M.A)/ (Wx.N)
– Độ lệch tâm tính đổi:
me = η.m
Trong đó có: η: Chính là hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện. Tiết diện cột đặc dựa vào sơ đồ 5, bảng D.9 trong phụ lục D, TCVN 5575: 2012.
Với:
– Af: diện tích một bản cánh
– Aw: diện tích bản bụng
– Độ lệch tâm tương đối:
mx = (Mx.A)/(Wx.N)
Trong đó có:
– Mx: Đây là giá trị mô men tính toán lớn nhất, giữa ½ mô men lớn nhất để tính toán cột và mô men có giá trị lớn nhất trong đoạn ⅓ giữa cột.
Mx = max(Mmax /2; M1/3)
Lưu ý: Khi m > 20, me > 20 và mx > 20 thì hãy tiến hành kiểm tra ổn định tổng thể của cột theo công thức: M/(φb.Wx) ≤ f.γc
Điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn
Công thức kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn theo mục 7.4.2.4_ TCVN 5575:2012 :
N/(c.φy.A) ≤ f.γc
Trong đó có:
– φy : Đây là hệ được lấy theo mục 7.3.2.1. Là hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào mảnh quy ước
– c: Đây là hệ số được lấy theo mục 7.4.2.5.
Khi mx ≤ 5: c = β/(1 + α.mx) thì các hệ số α và β được lấy theo bảng 16 _ TCVN 5575: 2012
Khi mx ≥ 10: c = 1/(1+mx.φy/φb), thì φb là hệ số lấy theo mục 7.2.2.1, xác định theo phụ lục E – TCVN 5575:2012
Khi 5 < mx < 10 : c = c5 ( 2- 0,2.mx) + c10 (0,2.mx-1)
Trong đó:
- c5: Được tính theo công thức ở trường hợp mx ≤ 5 với mx = 5
- c10: Được tính theo công thức ở trường hợp mx ≥ 10 với mx = 10
Trong mặt phẳng uốn
- Công thức kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn được dựa vào mục 7.4.2.2 – TCVN 5575: 2012 : N/(φe.A) ≤ f.γc
- Đối với tiết diện cột đặc ( chữ H và I) thì hệ số φe sẽ được lấy theo bảng D10, phụ lục D, TCVN 5575:2012.
Kiểm tra các điều kiện khác
- Dựa vào điều kiện độ mảnh
- Dựa vào điều kiện ổn định cục bộ
- Dựa vào điều kiện bố trí gia cường sườn ngang khi nó không thỏa mãn được điều kiện ổn định cục bộ bản bụng kiểm tra đường hàn liên kết bản bụng với bản cánh.
Trong bài viết trên đây thì chúng tôi cũng đã chia sẻ cho bạn một số công thức tính toán cột thép chịu nén lệch tâm theo TCVN rồi. Hy vọng, với những gì mà chúng tôi chia sẻ tới cho bạn trong bài viết này sẽ là những thông tin hữu ích nhất dành cho bạn. Phương pháp tính toán cột thép luôn được các nhà thầu tính toán và áp dụng trong công trình xây dựng. Nếu doanh nghiệp đang lựa chọn đơn vị thi công xây dựng công trình nhà xưởng, với báo giá thi công nhà thép tiền chếgiá rẻ, phù hợp, liên hệ ngay với Công ty xây dựng kết cấu nhà công nghiệp Nam Trung để được hỗ trợ nhanh nhất dành cho bạn.
