CivilAxisCivilAxis
/Tools › Hollow Section Connection
☕ Ủng hộ🌐 Cộng đồng
English

Lý thuyết liên kết cột ống thép (EN 1993-1-8)

Lý thuyết đằng sau tool tính liên kết cột ống này: cách kiểm tra một bản mã hàn vào cột tiết diện rỗng tròn (CHS) hoặc chữ nhật (RHS) theo Eurocode 3 (EN 1993-1-8 Chương 7), CIDECT Design Guide 9 và SCI P358. Bài viết trình bày phạm vi áp dụng, bản mã (cắt nguyên/thực/khối và uốn), mối hàn lệch tâm, cắt cục bộ thành cột, giới hạn chọc thủng giữ cho bản dẻo, và biến dạng dẻo mặt ống.

🛢Mở tool tính liên kết cột ống tương tác→

Liên kết cột ống thép (tiết diện rỗng) nối dầm I hoặc H vào cột thép dạng ống - tiết diện rỗng tròn (CHS) hoặc chữ nhật (RHS). Dạng đơn giản và phổ biến nhất là một bản mã hàn vào thành ống, với bản bụng dầm được liên kết bu lông vào bản mã đó. Vì thành ống mỏng và mềm, phải kiểm tra thêm hai dạng phá hoại không xuất hiện với cột hở: chọc thủng thành ống và biến dạng dẻo mặt ống. Trang này trình bày cơ học và toàn bộ công thức của các kiểm tra mà tool thực hiện theo Eurocode 3 (EN 1993-1-8 Chương 7), CIDECT Design Guide 9 và SCI P358.

CHS / RHS columnSupported beam

Bản mã hàn vào cột CHS / RHS, với bản bụng dầm bắt bu lông vào đó. Nhóm bu lông cách đường hàn một cánh tay đòn z nên lực cắt là lệch tâm.

Khung kiểm tra

Trước tiên kiểm tra liên kết theo phạm vi áp dụng EN 1993-1-8 Bảng 7.1 / CIDECT (độ mảnh ống dc/tcd_c/t_c); các công thức mặt ống chỉ áp dụng trong phạm vi đó. Sau đó kiểm tra mọi dạng phá hoại - bản mã, mối hàn, thành cột, chọc thủng và mặt ống - giữ mức huy động không vượt quá 1,0.

Kiểm traPhương trình chi phốiTham chiếu
Phạm vi áp dụng10≤dc/tc≤min⁡(50, 0.114E/fy,c)10 \le d_c/t_c \le \min(50,\ 0.114 E/f_{y,c})EN 1993-1-8 §7.4.1
Cắt bản mãVRd,g=hptp1.27fy,p3γM0V_{Rd,g} = \dfrac{h_p t_p}{1.27}\dfrac{f_{y,p}}{\sqrt3\gamma_{M0}}SCI P358
Mối hànτr=τv2+τT2≤Fw,L,Rd\tau_r = \sqrt{\tau_v^{2}+\tau_T^{2}} \le F_{w,L,Rd}EN 1993-1-8 §4.5.3
Cắt thành cộtFRd=2hptcfy,c3γM0F_{Rd} = \dfrac{2 h_p t_c f_{y,c}}{\sqrt3\gamma_{M0}}SCI P358
Chọc thủngtp≤tcfu,cfy,pγM2t_p \le \dfrac{t_c f_{u,c}}{f_{y,p}\gamma_{M2}}SCI P358
Mặt ốngN1,Rd=5fu,ctc2(1+0.25η)0.67γM5N_{1,Rd} = \dfrac{5 f_{u,c} t_c^{2} (1+0.25\eta)0.67}{\gamma_{M5}}CIDECT DG 9

Bản mã và mối hàn

Bản mã được kiểm tra giống hệt như với cột tiết diện hở: cắt tiết diện nguyên (với hệ số giảm 1,27 cho mô men danh nghĩa), cắt tiết diện thực qua lỗ, cắt khối, và - với bản dài - uốn và mất ổn định ngang. Mối hàn góc của bản vào thành ống chịu lực cắt đứng cùng mô men danh nghĩa M=VEdzM = V_{Ed} z, với ứng suất hợp τr=τv2+τT2≤Fw,L,Rd\tau_r = \sqrt{\tau_v^{2} + \tau_T^{2}} \le F_{w,L,Rd}.

Thành cột và chọc thủng

Thành ống được kiểm tra cắt cục bộ trên diện tích Av=2hptcA_v = 2 h_p t_c. Kiểm tra đặc trưng cho ống là chọc thủng: bản phải chảy dẻo trước khi chọc thủng thành mỏng, được SCI P358 áp đặt bằng giới hạn bề dày

tp≤tcfu,cfy,p γM2t_p \le \dfrac{t_c f_{u,c}}{f_{y,p}\,\gamma_{M2}}
t_cplate force

Lực bản mã được thành ống chịu lại; nếu bản quá dày so với thành, nó sẽ chọc thủng, nên giới hạn bề dày buộc bản chảy dẻo trước.

Nếu bản dày hơn giới hạn này, cần hàn một bản đệm (bản kép) quanh thành ống hoặc chọn ống dày hơn.

Biến dạng dẻo mặt ống (CIDECT)

Dạng phá hoại đặc trưng nhất của ống là biến dạng dẻo mặt ống - thành ống bị uốn và chảy dẻo cục bộ dưới bản. CIDECT Design Guide 9 cho khả năng dọc trục của bản hàn ngang vào CHS:

N1,Rd=5fu,c tc2 (1+0.25 η) 0.67γM5,η=hpdcN_{1,Rd} = \dfrac{5 f_{u,c}\,t_c^{2}\,(1 + 0.25\,\eta)\,0.67}{\gamma_{M5}}, \quad \eta = \dfrac{h_p}{d_c}

cùng cánh tay đòn tới bu lông cho khả năng chịu mô men của mặt ống M1,Rd=hpN1,RdM_{1,Rd} = h_p N_{1,Rd}; giá trị này phải lớn hơn mô men danh nghĩa M=VEdzM = V_{Ed} z. Với cột RHS, công thức mặt ống tương đương dùng cơ chế chảy dẻo thành theo tỷ số bề rộng. Đây thường là kiểm tra chi phối với ống mảnh.

Lưu ý cấu tạo

Câu hỏi thường gặp

Liên kết cột ống thép nối dầm vào cột thép dạng ống - tiết diện rỗng tròn (CHS) hoặc chữ nhật (RHS). Liên kết chịu cắt phổ biến nhất là một bản mã hàn vào thành ống, với bản bụng dầm bắt bu lông vào bản mã. Vì thành ống mỏng, liên kết bị chi phối không chỉ bởi các kiểm tra bản, bu lông và mối hàn thông thường mà còn bởi các dạng đặc trưng cho ống: chọc thủng thành ống và biến dạng dẻo mặt ống.

Theo Eurocode 3 (EN 1993-1-8 Chương 7) cùng CIDECT Design Guide 9 và SCI P358, liên kết trước tiên được kiểm tra theo phạm vi áp dụng (độ mảnh ống dc/tc), rồi kiểm tra mọi dạng phá hoại: bản mã (cắt nguyên/thực/khối và uốn), mối hàn góc lệch tâm của bản vào ống, cắt cục bộ thành cột, giới hạn bề dày chọc thủng, và biến dạng dẻo mặt ống. Mỗi khả năng thiết kế phải ít nhất bằng tác dụng thiết kế.

Biến dạng dẻo mặt ống là dạng phá hoại đặc trưng của tiết diện rỗng: thành ống mỏng ("mặt ống") bị uốn và chảy dẻo cục bộ dưới tải từ bản hàn, thay vì bản hay bu lông phá hoại. CIDECT Design Guide 9 cho khả năng N1,Rd theo bình phương bề dày thành, cường độ tới hạn và tỷ số bề rộng bản với ống. Với ống mảnh, đây thường là kiểm tra chi phối, và là lý do thành ống đôi khi cần bản đệm.

Một bản mã hàn vào thành ống mỏng có thể chọc thủng thành trước khi bản chảy dẻo - một dạng phá hoại giòn. SCI P358 ngăn điều này bằng cách giới hạn bề dày bản t_p <= t_c f_u,c/(f_y,p gamma_M2), để bản chảy dẻo trước (phá hoại dẻo). Nếu bản dày hơn giới hạn này, cần hàn bản đệm/bản kép quanh ống hoặc dùng ống dày hơn.

EN 1993-1-8 Bảng 7.1 và các quy định CIDECT / AISC yêu cầu ống nằm trong phạm vi áp dụng - thường 10 <= dc/tc <= 50 và dưới giới hạn không mảnh 0,114 E/f_y,c. Trong phạm vi này chỉ cần xét phá hoại mặt ống và chọc thủng ngoài các kiểm tra bản, mối hàn và bu lông. Ống rất mảnh (dc/tc lớn) nằm ngoài phạm vi, và liên kết bản đơn giản không được phép nếu không phân tích thêm hoặc gia cường.

Sẵn sàng kiểm tra liên kết? Chạy toàn bộ kiểm tra EN 1993-1-8 / CIDECT cho bản mã vào cột CHS hoặc RHS trên mô hình 3D, với các bước suy diễn chi tiết cho mọi kiểm tra.

🛢Mở tool tính liên kết cột ống tương tác→
Đánh giá
Chưa có đánh giá
Đăng nhập để tham gia thảo luận.
Đang tải…