Nghién ciìU ành hu&ng cùa dò lèch tàm tai vj tri nói chong dén do on dinh
cùa thanh cành thàp thép tiét dién góc dom
Studying the influence of eccentricity at overlapping connections on the stability of single angle chords ofthe steel tower
Tom tàt Thàp thép có chiéu cao nhò thuTtnig diltfc cau
tao tir càc thanh thép góc ddri, chùng có hai mat phàng vuòng góc vói nhau nèn de lién két vdi nhau.Tuy nhién, vi chiéu cao thàp thép làn nén càc thanh cành phài noi, càc thanh cành có the noi chéng trUc tiep (noi so le) hay nói thòng qua càc bàn tàp thép. Lièn két chóng tao nén siT téch truc cùa hai thanh canh tham già vào lién két. Sii lèch truc này gay thém mó men uón cuc bó tàc dung lén thanh cành tal vj tri mói nói. Bài bào này gió^
thièu viéc kiem tra thanh cành có ke dén mó men uón tai vi tri nói so le và khào sàt ành htfdng cùa ctó léch tàm do noi chóng thanh cành Sen ón ^inli cùa thanh theo tièu chuàn Nga(SNiP 11-23-81*).
Ti khó3' Thàp thép, thép góc, lién ket chóng Abstract Single angle steels are the ideal candidafes for constructing fhe low-rise steel towers thanifs to Ifs simplicity in connection Since tlie excesswe lengtiis are often requtred forthe chords using the steel towers, if can assemble by combining severa!
single angle steel components via an overlapping connection or thru a cover steel piate Due to the effects of overlapping connection, fhe eccentricity
prablems may arise in the joining members which wouid introduce additional locai bending momenfs to fhe components at the connecfing locations In tiiis paper, fhe Russian Standard (SNiP
11-23-81") was used to perform the design check for the chords with considering the additional bending momen af the overlapping connection and studying the influence of eccentricity at overlapping connections on fhe stability of single angle chords ofthe steel tower Keywords Stee! tower, stee! angle, overlapping
connection.
TS. Pham Thanh Hùng Khoa Xdy dimg.
Tneàng Dgi hgc Kién trùc Ha Nói Emad: phamlhanhhung.hau@gmail a DT. 0948691886
Pham Thanh Hùng
1. Dat vàn de
Hièn nay, càc còng trinh fhàp thép ngày càng phè bién, thu'òng du'oc dùng làm thàp truyén hình. còf dyòng day fai dién, cpt àng ten vò tuyén, cóf giàn khoan . Két càu cùa thàp thu-òng là he khòng gian ba màf frò lèn, difoc cau tao tu càc thanh cành và thanh bung, Tiét dién thanh fhu'ò'ng du'gc su dung là thép góc, thép óng, thép hình chù I hay tè hop t u càc thép góc Vói càc Ioai thàp thép chièu cao thàp và vùa thi fièf dién thép góc don (L) du'oc su dung phè bién nhàt Tal VI fri nói chèng (so le) thanh cành, lue dpc fàc dung lén tiét dién 1 và 2 (hinh 2) GÓ SLF lèch truc gay ra mò men uón f?i vi tri này.
Vièc tinh foàn fhanh cành theo TCVN [3,5], hién nay chu'a de cap cu thè dén viéc xàc dmh mò men do dò lèch truc gay ra. Theo fiéu chuàn Nga (SNiP 11-23- 81*) [2] vièc tinh foàn thanh cành dà tinh dén ành hu'óng cùa càc yéu tó gay ra mò men do su- lèch fruc trong fhanh cành Trong giói han nói dung bài bào, sè trình bay càch kièm tra èn dmh cho fhanh cành fiéf dièn thép góc don cùa fhàp có càc fhanh giàng bó tri dói xùng trén càc maf khi kè dèn dò léch fruc fai vi fri nói chòng fheo flou chuàn Nga.
2. Tinh toàn càc thanh cành trong dot có mói nói thanh cành Khi tinh foàn fhanh cành trong dÓf có mói nói, phài tinh toàn kiém tra càc dièu kièn: Ón dmh càcfhanh cành chiù nén, dò ben ciJa thanh cành chiù nén vado ben cùa càc bàn fàp mói nói (néu mói nói su' dung bàn fàp)
Càc thanh cành chiù nén làm tCf thép góc don vói mòi nei so le hoàc mòi nói du'gc làm tu' càc bàn tàp thép gòc, càn du'oc flnh nhU' càu kién chiù nén léch fàm
N cpgA Trong dò.
N - lyc dpc tinh toàn trong thanh, A - dién fich nguyén cùa fiét dién; f - cu'òng dò tinh foàn cùa thép, Vc =1,0 - he só dièu kièn làm viéc; cp^ - he sè, xàc dmh fheo
^A-
Hình 1 . Sd dò t i n h cùa t h a n h canh khì he giàng bo t r i doi xù'ng t r è n cac m a t 1,2 - càc t h a n h t h é p góc
Hình 2. Màt càt ngang t a l vj t r i moi noi 1 , 2 - tié^ dién t h é p góc;
3, 4 - t r p n g t à m cùa t i é t dièn 1 , 2
57
\ftM KHOA HOC & CÒNG NGHE
ÀS- 0 0.2 0.4 0.6 Lm2/Lm a) Stf do tình b) He só chféu dai tinh toàn cùa doan 1
Hinh 3. Dò thi xàc dinh chieu dai tinh toàn cùa doan thanh mot bàc hai ^ u khòp [ 1 ] bang J 4 [2] hoàc bang il 2 [4], phu thuòc vào dò mành quy
uóc X = W f / E và dò lèch fàm quy dèi mg = T[m, khi do he só ành huàng cùa hinh dang ri =1,0. Già fri cùa tpg càn lày khóng lón hon 0,95cp cho mèi nói bu long vói bàn thép mpt phia và khòng ló'n tp cho vói tàt cà càc dang mèi nói con Igi ((p - he só uèn dpc xàc ^nh theo bang 72 [2] hogc bang II 1 [4]) Dò mành K và dò léch fàm fiFong dèi m càn xàc dmh phu fhuòc vào mèi nói cy thè.
Trong fhàp dang giàn vói càc fhanh giàng bó tri dèi xù'ng trén càc màt thàp và móì nói trong giói han cùa doan thàp, vièc tinh foàn thanh cành càn du'oc thyc hién phù hop vói so dò flnh foàn (hinh 1). Phàn bè mò men do nén léch fàm gìiya càc thép góc lién két vào mói nói cho phép lày nhu' dàm llén tue ba nhip
Càc dò léch tàm firang dèi càn du'gc xàc dmh fheo còng thù'c cùa tal llèu [^]•.
iT^i = ^gk ,., -^ m, =eo(1-kì—j-r-^, (2) Trong dò: eo - khoàng càch giùa trpng fàm càc thép góc du'gc nói (hinh 2); k - phàn mó men do dò léch tàm cùa lyc dgc frong mói nói fàc dung lèn thép gòc 1 (hinh 1);A(1),A{2) - dién fich tiét dién nguyén cùa thép fiéf dièn góc 1 và 2; x,, x^ - khoàng càch fij' càc fn^c yoi và yo2 dén thó chiù nén nhièu hon frong càc thép góc 1 và 2; l'^'^n- I^Ln - lu'O'ng ù'ng là càc mó men quàn tinh nhò nhàt cùa fiét dièn 1 và 2, néu càc thép
m-1 lién két vói nùt trén và nùt du'ól cùa dogn thù' m chiia mói nei.
Dò mành cùa thép góc càn xàc djnh fheo còng fhiicfóng
quàf, ^ = Lo / i„|^ (5) Trong dò LQ = pL^, - chièu dai tinh toàn cùa thép góc; i^
- bàn kinh quàn tinh nhò nhàt cùa thép gòc.
IHé só chièu dal tinh toàn p^ cùa thép góc 1 can xàc dinh fheo dò fhi hinh 3. phu thuóc vào tì le I'^'m,7l'''m,n và L ^ „ .
He só chièu dal flnh toàn P2 cùa thép góc 2 du'gc xàc Sili theo biéu thù'c sau:
hViMl
gòc du'oc nói có tiét dièn khàc nhau thi thép góc co tièt dién '^ép có f = 21 kN/cm^
3. Ành hirà'ng cùa dò léch tàm do noi chòng dén d? àn djnh cùa thanh cành
3.1, Vi dij tinh toàn
Tinh toàn kiém tra èn dinh fhanh cành tgi vj fri móì nói so le cho fhàp khóng gian co càc màt bò tri fhanh giàng dgng dèi xù'ng.
MÒI nói su' dung lién két hàn, lu'c doc tinh toàn fnang fhanh N = 780kN, chièu dai doan thàp L^ = 150cm, chièu dai thép góc 1. L^i = 90cm, chièu dai thép gòc 2: 1^,2 = 60cm, chièu dai càc doan fhàp lièn kè L^., = Ln„i = 150cm, hình thù'c mèi nói nhir ò hinh 2
Ivlói nói thép góc dèu cgnh L180x15 và L150x15. Vàf liéu lón hon quy dmh là thép góc 1.
He sò k du'oc xàc djnh theo còng thù'c sau [1] • . 5iA2-S,„5,2
5 n = X i + X 2 + 9 i + 9 2 ;
= L , ^ ( x ^ / 2 + 8 , ) - L „ , { x , / 2 + 9,);
, = X 2 + 9 2 ; 5 2 P - L „ 2 ( X , / 2 - H S 2 ) ;
•'X2 = 7 = 9 . =
3 l l '
3lLl Trong dò Ln,,, L^^ - twong ù'ng là chièu dèi cùa thép góc 1 và 2 trong giói hgn chièu dai cùa dogn fhù' m chu'a mói nói;Lm+i. Lm-i - tu'ong ù'ng là chièu dai cùa càc dogn fhù- m+1 và
Càc dàc tru'ng hinh hpc cùa thép góc:
L180X15: A"' = 52,1 cm^ I<"min=653 cm"; ì*"„„n^3,54 cm, ''o=4,98 cm,
L150X15: A<^' = 43,0 cm^; l'"m,n=370 cm"; i">„,|„=2,93 cm;
''o=4,25 cm.
a) Kièm tra ón dmh thép góc 1 và 2 co kè dén dò léch truc Khoàng càch giO'a trpng tàm hai thép góc fgi mói nói chiù in:
e^ = >/2(di" + zj,''-z<'') = s/2(1,5 + 4,25-4,98) = 1,09cm Khoàng càch tu' tryc yo - yo dén thó chiù nén nhìèu hc»n:
Thép góc 1 - cành chju nén:
X, = b"l / ^/2 - ^/2z[," = 18 / >/2 - 72 • 4,98 = 5.70cm;
Thép góc 2 - lu'ng chju nén:
58
TAP CHI KHOA HOC K I É N T R Ù C - X À Y D U H GBang 1. Dò chénh dò ón dinh cùa thanh cành ( A k^^} khì ké dèh dò léch truc và khóng ké' dén dò lèch truc do nói chóng hai thanh cành có tìét dién khàc nhau
Thép góc 1 Thép góc 2 A k „ ' "
Ak.,ra
L125x10 LI 00x10 -6,3%
-7,2%
LI 25x12 L125X8 -20,8%, -17,4%,
L150X10 LI 25x10 -5,5%
-5,8%
LI 50x15 L150X10 -20,8%
-17,6%
LI 80x15 LI 50x15 -9,7%
-10.5%
L200X16 L180X15 -11,9%
-11,9%
Bang 2. Dò chénh do on dinh cùa thanh cành ( A kg^) khì ké dén dò léch truc và khóng ke dén dò léch truc do nói chóng hai thanh cành có tièt dién gióng nhau
Thép góc 1 Thép góc 2 Ake,<^' Ak^'^l
LI50x10 LI50x10 -15,8%
-14,67o LI 50x15 LI 50x15 -23,7%
-25,5%
L180x15 LI80x15 -19,0%
-18,7%
LI 30x18 LI 80x18 -23,0%
-24,1%
L200x16 L200x16 -17,1%
-16,8%
L200x24 L200x24 -24,4%
-27,3%
Xj = 'y2z^'' = V2 4,25 = 5,99cm.
He só chièu dal tinh toàn Pi =1,2 dèi vói thép gòc 1 xàc dmh theo dò fhi hình 3, phy fhupc vào hai tham sè:
^ / i j ^ y i ^ = 7370/653=0,75 và L„2/l-m"60/150-0,4.
He só chièu dai flnh toàn thép góc 2 xàc dmh theo (6): P2
= 1,2.0,75 = 0,9
Dò mành cùa thép góc xàc dmh theo (5) X ™ . i Ì i = i ^ l ^ = 50,8;
|W 3,54
l " !
%'•'
m,
= 50,84 -50,84
= 0,288
X^'^ |i;L^ 0.9-150 fj ~ 2,93 46,2
Càc tham sè càn thiét de xàc djnh he sò k, xàc dinh fheo còng thù'c (4)'
Xl =90/653 = 0,135cm"^
X2 = 60/370 = 0,162cm-^;
9, -150 / (3 653) = 0,077cm"^;
Sj = 150 / (3 370) = 0,135cm"^
0,, = 0,135 + 0,162 + 0,077 + 0,136 = 0,512cm-^
0,3 =60(0,162/2 +0,135)-90(0,135/2+ 0,077)
= -0,120cm"^;
522=90^(0,135/3-1-0,077)+ 60^ (0.162/3-^0,135)
= 1673,4cm-';
S, = 0,162 + 0,135 = 0,297cm"^, 5^^ = 60(0,162/2 + 0,135) Viéc kièm tra èn dmh cùa thanh cành chiù lyc fryc dup'c , xàc dmh theo biéu thù'c sau [I]'
= 12,97cm-'
= 50,84-0,0316 = 1,61 ;
Tra bang 72, 74 [2] hoàc bang 11.1, 11.2 [4] du'p'c cpi^l = 0,861: W = 0.777 Thay ràng cp^'^' < (p'^l Kièm tra thép góc 1 theo (1 ):
H _ 780 (p^"A'" "0,777-52.1 10"^
= 1,93-lO^kN/m^ = 193MPa < 21 OMPa Vày thép gòc 1 fhòa man dièu kién on dmh Kièm tra èn dinh cùa thép góc 2:
^.'^'=46,2; X'^'= 46,2-0,0316 =1,46; m^ = 0,315.
Tra bang 72, 74 [2] hoàc bang 11.1,11.2 [4] du'ac:
cp'^l = 0,878; i p / l = 0,785. Thày ràng i p / ' < <p^^K Kièm fra thép góc 2 fheo (1).
N _ 780
<P1'W^* "0,785-43 10-*
= 2,31 10'kN/m'=231MPa>210MPa.
Vày thép góc 2 khòng thòa man dièu kién èn dmh.
b) Kièm fra ón dmh thép góc 1 và 2 khóng kè dén dò lèch
He sè phàn phói mó men fai mèi nói xàc dinh fheo cóng thù'c (3):
_ 0,297 1673,4-12,97(-0,120) 0,135.1673,,4-0,120' = 0,583
ipA (7) Kièm fra èn djnh fhanh thép góc 1 và 2 theo cóng thùc
(7).
N 780
Dò léch làm tu'ong doi theo còng thù'c (2)' , 5 2 , 1 . 5 , 7 _ , , , , m, =1,09-0,583-
653 43-5,9 m2 =1,09(1-0,583) Kièm fra èn djnh cùa thép góc 1 :
( p ' W 0,861-43-10^
= 1,74 10^kN/m'=174MPa<210IVlPa;
N _ 780 (p'^W "0,878-43.10-'
= 2,07 10'kN/m'=207f\^Pa<210MPa-
59
KHOA HOC & CONG NGHE
Vày tièt dién thép góc 1 và 2 fhòa man diéu kién èn dinh.
Oè dành già dò èn (^nh cùa thanh chiù nén. tién hành dành già theo tham sè dò èn djnh {k^) "Du'O'c djnh nghTa nhu- sau.
_ cpaAly^
N N ' (8)
1 du'oc dàm bào khi Dò on dinh cùa thanh chiù
Kflaal.O.
So sành két qua tinh thày ràng khi ké dén mò men do léch fmc dò èn i^nh nhò hon 10,5% so vói fru-óng ho'p khòng kè dén mò men do lèch fruc. Do dò. trong mot só fruóng hap, khi kièm tra thanh cành bò qua dò léch fruc cho két qua dat nhu-ng khi kièm fra có kè dèn dò léch fryc cho két qua khóng dgf nhu" trong vi du tinh foàn.
3 2, Khào sàt ành huùng cùa dò ifch tàm do nói chèng thanh cành dén on dmh cùa thanh
oè nghién cù'u ành hu'àng cùa dò léch tàm do nói chèng dén èn djnh thanh cành. tirong fy càch tinh vi du, bài bào khào sàf thém mot sè tru'ò'ng hop có fiét dièn thép góc thay dèi. Càc fru'óng hop khào sàf có cùng kich fhu'óc chièu dai dogn fhàp Ln, = 150cm, chièu dai thép gòc 1: Ln,, = 90cm, chièu dai thép góc 2: Ln,2 = 60cm, chièu dai càc dogn fhàp lièn kè Lm.i = Ln,+i = 150cm. Kèt qua khào sàf cho trong bang 1 và bang 2.
Kèt qua khào sàt trong bang 1 cho théy. khi thay dèi tiét dién, néu su' dung hai fhanh thép góc co kich fhu'óc canh khàc nhau tao nén dp lèch tàm bé hon trong tru'àng hop su' dung hai fhanh fhép góc có kich fhu'óc cgnh gióng nhau
Ket qua khào sàf frong bang 2 cho thay, chièu day fhép
góc ành hyóng nhiéu den dp on i^nh cùa thanh cành khifiQh toàn co kè dèn dò lèch tàm.
4. Kétiuln
Bài bào dà trinh bay càch flnh toàn kièm fra èn djnh thanh cành trén doan fhàp, tai do thanh cành fiéf dièn fhép góc 3or\
du'p'c nói chèng có xét dèn mò men do sy léch fruc cùa 2 fiét dién tai mèi nói. Vói vièc kè dèn ành hu'óng cùa mò men do sy léch thanh cành thi tinh foàn có sy làm viéc an toàn và sàt VÓI thù'c té hon
De giàm ành hu'àng cùa dò léch fàm do vièc nói chèng, chi nén nói chòng vói fiét dièn thay dèi.
Qua mot sè vi dy khào sàf théy ràng khi ké dèn Óò léch tryc do nói chóng fhi dò èn djnh tinh toàn giàm tu' 6,3% (frong fu-óng hgp nói chèng LI 25x10 vài L100x10) dén 27,3%
(frong tyàng hp-p nei chóng hai thanh gòc L200x24}. Do vày, trong tinh toàn thàp phài kè dén mò men do sy lèch truc gSy ra bài móì nói chèng cùa thanh cành./.
Tài lièu tham khào
I. nOCOEME. no npoeKmiipoaamiio cmajibHbix KoHcmpyiaiuù onop eojàyiuubix .luHuù (SII) aneamponepedavu u onMfpwmiu pacnpeóeJiumejibHbix ycmpoùcme (OPV) noòcmamtuii iianpMKCHueM cemue I KB (K CHUH 11-23-81 *).
2 CHiiTl 11-23-81 *. CmajibHbie KOHcmpyKifUU 3 TCVN 5575:2012. Ket cau thép - Tiéu chudn ihiép ké.
4 Két càu thép, Cdu ki?n co bdn. Nhà xudt bàn Khoa hpc vò tf thuàt.
5, Két càu thép 2, Càng trinh ddn dung n .xuàt bàn Khoa h(/c và ky thuàl.
D.Nhà
Hiéu qua cùa dàm thép tó ho'p hàn..
fftep theo trang 56) Khà nàng chiù uón cùa dàm thép theo dièu kién èn djnh
tèng thè, U^ R^ du'O'c tinh nhif sau:
Ap dung còng fhàc (6): VT = 0.793.
Sa dyng phu'ong phàp an toàn: p = 1; ALT,O = 0 2, QLT = 0.76
Ap dgng càc còng thù'c (4) và (5), có: ifi = 1,040 và XLT
= 0.584
Ap dyng còng thù-c (2) và lày YM = 1.05 : MbR^ = 194.02 KNm
Già fn MEd = 187 20 KNm. Theo (1), dàm fhòa man dièu kién ón djnh tèng thè
Ap dyng tu'ong ty dói vói PAI, fa tinh du'p'c: A = 9048 mm^ M^R^, = 113.38 KNm trong khi Mg^ = 185 56 KNm. Dàm khòng thòa man dièu kièn èn dinh tèng thè.
^ à i liéu tham khào
/ . Bill Hùng Ciràng. Nguyén Minh Tuyen (2016) "Flexural- torsional buckling ofmono-symmetrkal I-section beam with hollow flange" Tap chi Khoa hpc cóng ngh? Xày dirng. Truàng Dai hpc Xày dimg, Só 31 (English Issile).
I. NS Trahair. MA Bradford. DA Nethercot. L Gardner (2008).
"The behaviour and design of steel sti-uclures to ECS ".
Taylor&Fracis, London
5. Két lu^n
Trong cùng mot so dò két càu vói nhjp dàm lón, dàm Ih^
fièf dién I tó hop hàn có cành trén ròng cho khà nàng chóng mat èn djnh tèng thè tot hon nhièu so vói dàm fhép tilt dién I thòng thu'òng Cu thè là frong myc 4, fy só ve khà nàng cli|u uèn theo dièu kién màf èn (^nh tèng thè giij'a hai Ioai dàm là: 194 02/113.38= 1.71 tàn, frong khi dò fy sè ve dièn tich fiéf dièn chi là. 9026/9048 =0 998. Càc cóng thàc giài tich l^i myc 3 giùp don giàn hóa vièc tinh toàn càc dàc tryng iiình hpc cùa dàm thép tiét dièn chip I cành ròng, là co só de càc kT SU' àp dung vào fhiéf ké./.
3. Vlasov. V.Z. (1961) ••Thin-waiied elaslic beams". Israel Program for Scieiitific Transtations.
4 Von Karman. T and Christensen, NB (1944). "Meihods of analysis for torsion with variable twist". J Aem. Sci. (Il), 2.
pp 110-124.
J. Murray. N W (1984) -Introductionlolite theory oflhin-walkd stritcìuies". ClarendonPress.
