Giải thích hiện tượng mất ổn định cục bộ, mất ổn định tổng thể của dầm thép? Biện pháp khắc phục?

A. Mất ổn định cục bộ

Các tấm bản mỏng trong dầm như bản cánh nén, vách đứng (bản bụng) dưới tác dụng của ứng suất nén, ứng suất cắt có thể bị phình cong cục bộ hay cong vênh từng phần.

Mất ổn định cục bộ xảy ra sẽ cản trở sự làm việc của dầm và có thể khiến dầm mất đi sức kháng lại các tải trọng. Sức kháng do mất ổn định cục bộ rất khó xác định nên các tiêu chuẩn đều đưa ra cách tiếp cận đơn giản là: mất ổn định cục bộ không được phép xảy ra cho đến khi dầm mất ổn định tổng thể.

Mất ổn định cục bộ có thể xuất hiện nếu tỷ số rộng/dày của phần tử chịu nén quá lớn.

Nếu mất ổn định xuất hiện ở biên chịu nén thì gọi là mất ổn định cục bộ bản biên.

Nếu xuất hiện ở vùng chịu nén của vách đứng thì gọi là mất ổn định cục bộ vách đứng.

Biện pháp khắc phục mất ổn định cục bộ

Tăng độ cứng của tấm bản bằng cách giảm tỷ lệ chiều rộng trên chiều dày (b/t hoặc D/tw).

Bố trí sườn tăng cường đứng.

B. Mất ổn định tổng thể

Trong các dầm mặt cắt chữ I thường có độ cứng EIx lớn hơn EIy rất nhiều. Do vậy, cho dù tải trọng tác dụng đúng mặt đối xứng của dầm thì dầm cũng chỉ giữ được ổn định trong một giới hạn tải trọng nhất định.

Khi tải trọng vượt quá giới hạn đó, dầm sẽ bị uốn về phía có độ cứng nhỏ hơn. Do tiết diện dầm tại gối bị cố định nên khi dầm chịu uốn ngang sẽ đồng thời chịu xoắn.

Mômen xoắn này làm cho dầm bị mất ổn định xoắn ngang. Hiện tượng đó được gọi là mất ổn định tổng thể của dầm.

Biện pháp khắc phục mất ổn định tổng thể

Giảm chiều dài tự do của cánh nén.

Bố trí sườn tăng cường ngang.

Bố trí hệ liên kết ngang.