Công thức đặc trưng quạt và ứng dụng trong phân tích ổn định cột thép thành mỏng sườn nghiêng góc bất kỳ

Từ khóa:

Cấu kiện thép thành mỏng chịu nén
kết cấu thanh thành mỏng
mất ổn định xoắn uốn
đặc trưng quạt
công thức giải tích

Tóm tắt:

Bài báo tập trung xây dựng các công thức giải tích để xác định các đặc trưng hình học của cấu kiện thép thành mỏng tiết diện hở, đặc biệt phục vụ bài toán mất ổn định xoắn uốn. Đối tượng nghiên cứu là các cấu kiện thép thành mỏng chịu nén, thường được chế tạo từ thép thành mỏng tạo hình nguội, có tiết diện phức tạp với các đoạn gấp mép, lưỡi và sườn. Cơ sở lý thuyết của nghiên cứu dựa trên lý thuyết thanh thành mỏng Vlasov, xét đến ảnh hưởng biến dạng vênh của tiết diện thông qua tọa độ quạt, từ đó thiết lập các đại lượng quan trọng như vị trí tâm uốn và mô men quán tính quạt của tiết diện. Các công thức đề xuất được kiểm chứng độ tin cậy thông qua các ví dụ số, đối chiếu trực tiếp với kết quả từ các phần mềm CUFSM và GBTUL. Cuối cùng, các đặc trưng hình học này được áp dụng để tính toán lực tới hạn gây mất ổn định xoắn uốn của thanh chịu nén, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của giải pháp giải tích đề xuất trong thực hành tính toán kết cấu.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1] BS EN 15512:2020 (2021). Steel static storage systems. Adjustable pallet racking systems-Principles for structural design.

[2] American Iron and Steel Institute. (2003). AISI Manual Cold-Formed Steel Design 2002 Edition. AISI Specifications for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members. https://scholarsmine.mst.edu/ccfss-aisi-spec/130/.

[3] Vlasov V.Z (1961) Thin-walled elastic beams. Israel Program for Scientific Translation, Jerusalem.

[4] Gil-Martín, L. M., Hernández-Montes, E. (2020). Principal Sectorial coordinate system. Arch Appl Mech, (90): 305–312. https://doi.org/10.1007/s00419-019-01610-4.

[5] Lue, Dung., Liu, J.-L & Lin, C.-H. (2007). Numerical evaluation on warping constants of general cold-formed steel open sections. International Journal of Steel Structures. 7(4): 297-309. 

[6] Cường, B. H. (2010). Tính toán các đặc trưng hình học của tiết diện thanh thành mỏng hở. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (TCKHCNXD) – ĐHXDHN. 4(2):16-28.

[7] Quyên, V. L. (2023). Tính toán xoắn kiềm chế thanh thành mỏng tiết diện hở. Tạp chí xây dựng, 7:42-45.

[8] Tuyền, N. M., Cường, B. H. (2015). Tính toán đặc trưng hình học của tiết diện thanh thành mỏng kín chịu xoắn. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (TCKHCNXD) - ĐHXDHN, 9(3):43–51. 

[9] Schafer, B. W., Ádany, S. (2006). Buckling analysis of cold-formed steel members using CUFSM: conventional and constrained finite strip methods. Proceedings of the Eighteenth International Specially Conference on Cold-Formed Steel Structures, Orlando, Florida, 39–54.

[10] Nguyen, V. V.; Hancock, G. J.; Pham, C. H. (2015). Development of the Thin-Wall-2 Program for Buckling Analysis of Thin-Walled Sections under Generalised Loading. International Conference on Advances in Steel Structures, 8., 2015,  Lisbon, Portugal. Proceedings. Lisbon: ICASS.

[11] Bebiano R, Camotim D, Gonçalves R and Silvestre N (2018). GBTUL 2.0 – A second-generation code for the GBT-based buckling and vibration of thin-walled members, Thin-Walled Structures. 124: 235-257.

[12] Xiang, Chunting; Seaburg, Paul A.; Crain, Robert; and Lou, Albert C. J. (2002). On the Computation of the Cross-section Properties of Arbitrary Thin-walled Structures. International Specialty Conference on Cold-Formed Steel Structures. https://scholarsmine.mst.edu/isccss/16iccfss/16iccfss-session9.

[13] Freitas A. M. S., Freitas M. S. R., Souza F.T. (2005). Analysis of steel storage rack columns. Journal of Constructional Steel Research. (61): 1135-1146.

[14] Global Storage Solutions, Pallet racking – P90 Standard details, https://stelmag.ru/images/katalogs/Constructor%20P90.pdf, truy cập ngày 06/05/2026.

[15] EN 1993-1-3 (2006). Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-3: General rules - Supplementary rules for cold-formed members and sheeting.