6.4.4. Thiết kế cột rỗng

 6.4.4. Thiết kế cột rỗng

a. Hình dạng và các yêu cầu cấu tạo tiết diện

Cột thường gồm hai nhánh, đối xứng hoặc không đối xứng. Chiều cao tiết diện là hd , bd ≈ ( 1 / 20 : 1 / 30 )Hd . Điểm hội tụ của các thanh giằng trên thanh nhánh gọi là mắt giằng. Khoảng cách mắt giằng chọn trước, sao cho góc nghiêng giữa trục thanh giằng xiên và trục thanh nhánh bằng 300 : 600 .

b. Chọn tiết diện

Khi chịu uốn quanh trục ảo, cột rỗng làm việc như dàn cánh song song. Việc chọn tiết diện xuất phát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng rẽ. M x và N của cột gây ra lực dọc N f 
trong các nhánh cột. Xác định N f cho từng nhánh theo trình tự sau:

Giả thiết Af tỷ lệ với lực dọc tâm tiết diện N f , lập được phương trình xác định vị trí trọng tâm tiết diện

M1 ,N1 ; M 2 , N2 - cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1và nhánh 2. Ban đầu giả thiết ho ≈ h , thay vào phương trình, tìm được y1 (khoảng cách từ trục nhánh 1 đến trọng tâm tiết diện), (6.71)

y2 = ho - y1 ≈ h - y1

Xác định được lực dọc trong nhánh 1 và nhánh 2 theo (6.66). Giả thiết hệ số ð = 0,7 / 0,9 , tính được diện tích tiết diện yêu cầu cho từng nhánh riêng rẽ:

Mômen quán tính của toàn tiết diện đối với trục ảo là:

Xác định hệ thanh bụng. Chiều dài thanh xiên ld xác định theo cách hội tụ thanh xiên:

- Thanh xiên hội tụ trên trục thanh cánh ld  ; lf- khoảng cách mắt giằng trên thanh cánh.
- Thanh xiên hội tụ ở mép ngoài thanh cánh ld  hd / sin

Nếu Vqu > Vthucte thì phải tính lại thanh bụng xiên theo Vqu , đồng thời tính lại toàn cột.

Thanh bụng ngang chịu lực rất bé nhưng lại cần thiết để giảm chiều dài tính toán cho các thanh nhánh. Vì vậy thường lấy theo cấu tạo: chọn tiết diện giống như thanh bụng xiên.

c. Kiểm tra tiết diện cột

Trước khi kiểm tra lại tiết diện nhánh, cần tính lại chính xác lực nén tác dụng lên từng nhánh N f ,1 , N f ,2 theo (6.66). Nội lực tính không lấy dấu bản thân ( N1 ,M 1 ,N2 ,M 2 ).

Kiểm tra tiết diện từng nhánh riêng rẽ theo công thức (6.7).
Kiểm tra ổn định toàn cột theo trục ảo, tiến hành lần lượt với từng cặp N1 ,M1 và N2 ,M 2 theo phương pháp sau:

Với cặp 1, tính e1 = M / N và độ lệch tâm tương đối 

khoảng cách từ trục trọng tâm x-x đến trục nhánh nén (gây bởi M1 ,N1 ) nhưng không bé hơn đến mép bản bụng của nhánh nén đó. Từ m và td- tra bảng phụ lục
được lt .

Tiến hành kiểm tra ổn định toàn cột. Làm tương tự đối với cặp N2,M2 cách tính cột rỗng chịu nén lệch tâm có thể tham khảo hình 6.25.