Đồ án xây dựng dân dụng và công nghiệp (2)

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

THUYẾT MINH
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I
ĐỀ BÀI:
Thiết kế hệ dầm sàn bằng thép bao gồm sàn thép đặt lên dầm phụ và dầm chính chịu
tải trọng phân bố đều theo phương án hệ dầm phổ thơng liên kết chồng với nhịp
dầm chính L(m), nhịp dầm phụ B(m), tải trọng P tc (kN/m2) với các số liệu tính tốn
kèm theo cho trong bảng:
B(m)
6,3

L(m)
14

P(kN/m2)
20,2

Cho biết:
- Bản sàn bằng thép tấm
- Mác thép CCT38; khi tính tốn coi rằng chiều dày tấm thép khơng lớn hơn 20mm;
ta có:ƒ = 230 (N/mm2) = 2300 (daN/cm2) = 230× 103 (kN/m2)
- Que hàn N42, hàn tay, khi tính toán coi như hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường. Hệ
số điều kiện làm việc γ c = 1
Độ võng cho phép :
+ Đối với dầm phụ [∆/l] : 1/250
+ Đối với dầm chính [∆/l] : 1/400
+ Đối với sàn thép [∆/l] : 1/150
Hệ số vượt tải: hoạt tải γ P = 1,2, tĩnh tải γ g =1,05
Hệ số kể đến phát triển biến dạng dọc C = 1,12
- E= 2,1.106 (kg/cm2) ρthep = 7,85 (T/m3)

Nội dung tính tốn bao gồm:
1. Tính tốn bản sàn thép:
- Chọn ts , ls
- kiểm tra bản sàn theo điều kiện cường độ và độ võng
GVHD:
SVTH:

Page 1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

2. Tính tốn thiết kế dầm phụ (dầm tiết diện chữ I định hình)
- Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng, nội lực M, V
- Chọn tiết diện dầm
- Kiểm tra lại tiết diện dầm theo điều kiện cường độ và độ võng
- Kiểm tra sơ bộ
- Xác định bf ,tf
- Thay đổi tiết diện dầm
- Kiểm tra ổn định cục bộ và tổng thể
- Cấu tạo các chi tiết khác(sườn đầu dầm, liên kết cánh dầm và bụng dầm, tính nối
dầm)
BÀI LÀM
I. Tính tốn chọn kích thước bản sàn:
Xác định kích thước bản sàn có thể theo cách sử dụng đồ thị hoặc xác định gần đúng
giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất và chiều dày t của sàn.

ls 4n0  72 E1 
=
1 +

÷
ts 15  n04 p tc 
Trong đó: (ls/ts ) là tỉ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn.
n0 = [l/∆] = 150; ptc = 20,2 (kN/m2) = 0,0202 (N/mm2)
E
2,1 × 105
5
2
E1 =
=
2
2 = 2,307× 10 (N/mm )
1− ν
1 − 0,3

ν - Hệ số Pốtxơng, có ν = 0,3
ls 4 × 150  72 ì 2,307 ì 105
=
1 +
ữ = 104,99
ts
15
1504 × 0, 0202 

Với tải trọng tiêu chuẩn ptc =20,2 (kN/m2) > 20 (kN/m2) nên ta chọn ts= 10 (mm)
ls

=> t = 104,99 ⇒ ls = 10× 104,99 =1049,9 (mm). Chọn ls = 1000 (mm).
s
GVHD:

SVTH:

Page 2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

II. Tính tốn bản sàn thép:
Cắt 1 dải bản bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn của nhịp sàn. Do được hàn với
dầm bằng đường hàn thẳng góc, dưới tác dụng của tải trọng sàn bị ngăn cản biến
dạng, tại gối tựa sẽ phát sinh ra lực kéo H và mômen âm. Bỏ qua ảnh hưởng của
mơmen âm ta có sơ đồ tính của bản coi như 1 dầm đơn giản chịu lực phân bố. Tải
trọng tác dụng trên sàn có kể đến trọng lượng bản thân sàn:
qstc = ( p tc + t s .ρ ).1 = (20, 2 + 0, 01 × 78,5) × 1 = 20,985(kN / m)

qstt = ( p tc .γ p + t s .ρ .γ g ).1 = (20, 4 × 1, 2 + 0, 01 × 78,5 × 1, 05) × 1 = 25, 064( kN / m)

2.1 Kiểm tra bản sàn theo độ võng/
Độ võng do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng:
∆ = ∆0

1
1+α

Trong đó: ∆ 0 =

5 qstc .ls4
.
384 E1.I x

Ix - mơmen qn tính dải bản rộng 1m.
Ι x = 1.

ts3
0, 013
= 1×
= 8,333 × 10 −8 ( m 4 )
12
12

20,985 × 14
5
∆0 =
.
= 0, 0142( m)
384 2,307 × 108 × 8,333 × 10−8

Hệ số a xác định từ phương trình Ơle
α ( 1 + α)2 = 3(∆0/ts)2
α ( 1 + α)2 = 3× 0,01422/0,012 = 6,06; Giải phương trình có α ≈ 1,224
Độ võng của sàn:
∆ = ∆0 .

1
1
= 0, 0142 ×
= 0, 0064( m)
1+α
1 + 1, 224

∆ 
∆ 0, 0064
1
=
= 0, 0064 ≤   =
= 0, 0066
ls
1
 ls  150

GVHD:
SVTH:

Page 3


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép.
2.2 Kiểm tra bản sàn theo điều kiện độ bền
- Kiểm tra cường độ sàn:

h

h

Mômen lớn nhất của bản sàn:
M max =

qstt .ls2 1

25, 064 × 12
1
.
=
×
= 1, 409(kNm)
8 1+ α
8
1 + 1, 224

Lực kéo H tác dụng trong bản tính theo cơng thức:
2

π 2 ∆
H = γp
E1 × ts× 103 (N)


4 l 
3,142
H = 1,2×
´
4

é0, 0064 ù2
5
3
ê
ú × 2,307× 10 × 10× 10 = 277824,6 N
ê

ú
1
ë
û

Ứng suất lớn nhất trong sàn:
σ=

H M max
+
≤ ƒ × γc
A
Ws

σ=

277824,6 1, 409 × 106
+
= 112, 4( N / mm 2 ) ≤ ƒ × γ c = 230( N / mm 2 )
10000
16666, 67

A – diện tích tiết diện dải sàn rộng 1000 mm
Với A=l.ts =1000× 10 =10000 (mm2), WS =

100.t S2 100 × 102
=
= 16666, 67(mm3 )
6
6

Kết luận: Sàn đảm bảo chịu lực.
2.3 Chiều cao đường hàn liên kết giữa sàn và dầm chịu lực kéo H
GVHD:
SVTH:

Page 4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Chiều cao đường hàn liên kết giữa sàn và dầm phụ, theo chiều dài 1000mm
hf =

H
278824, 6
=
= 2, 2(mm)
( β fW ) min γ C .1000 (0, 7 × 180) × 1 × 1000

Trong đó:

β f fWf = 0, 7.180 = 126 N / mm 2
β S fWS = 1.0, 45.345 = 155 N / mm 2
( β fW ) min = ( β f fWf ; β S fWS ) = 126 N / mm 2

Đường hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải thỏa mãn điều kiện.
h = 5mm ≤ hf= 5 mm ≤ 1,2tmin = 1,2.8 = 9,6mm
Vậy chọn đường hàn là đường hàn cấu tạo có hf = 5mm

GVHD:
SVTH:

Page 5


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

II. Tính tốn thiết kế dầm phụ.
1. Sơ đồ tính tốn dầm phụ:
Chọn mạng dm sn ph thụng nh hỡnh v:
Bả N SàN

d ầm c hÝn h

d Çm phơ

c

b

2. Tải trọng tác dụng lên dầm phụ:
tc
qdp
= ( p tc + ts .ρ ).1 = (20, 2 + 0, 01 × 78,5) × 1 = 20,985(kN / m)
tt
qdp
= ( p tc .γ p + t s .ρ .γ g ).1 = (20, 2 × 1, 2 + 0, 01 × 78,5 × 1, 05) × 1 = 25, 064( kN / m)

Mômen lớn nhất ở giữa dầm: M max =

Lực cắt lớn nhất tại gối tựa: Vmax =

tt
qdp
.l 2

8

tt
qdp
.l

2

=

=

25, 064 × 6,32
= 124,35(kNm) .
8

25, 064, ×6,3
= 78,952(kN )
2

3. Chọn kích thước tiết diện dầm phụ:
Mơ men kháng uốn cần thiết cho dầm có kể đến biến dạng dọc:
M max
124,35 × 104

=
= 482, 725(cm3 )
Wx =
1,12ƒγ c 1,12 × 2300 × 1

Tra bảng thép cán sẵn chọn thép I33; (Bảng1.6 tr 296 SGK ) có các đặc trưng hình
học: b = 14 (cm); h=33 (cm); d = 0,7 (cm); g = 42,2 (kg/m);
WX = 597 (cm3); SX = 292 (cm3); JX = 9840(cm4)
4. Kiểm tra tiết diện dầm phụ
GVHD:
SVTH:

Page 6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

a, Kiểm tra võng theo cơng thức:
tc
3
∆
5 (qdp + g )l
1
∆
=
×
≤ =
l 384
EJ x
 l  250

Tính tốn tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ:
∆
5 (20,985× 10-2 +42,2× 10-4 ) × 6303
1
∆ 
=
×
=
0,0034
<
=
 l  250 = 0,004
l 384
2,3× 104 × 9840

Thỏa mãn điều kiện
b, Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền:
Kiểm tra ứng suất pháp:
Mômen và lực cắt do trọng lượng bản thân dầm:
gbt .γ g .l 2

Mbt =
Vbt =

8

=

42, 2 × 1, 05 × 6,32

= 219,8 (kg.m) = 2,198 (kN.m)
8

42, 2 × 1, 05 × 6,3
= 139, 6 kg = 1,396 (kN)
2

ứng suất pháp lớn nhất:
σ max =

M max + M bt 124,35 × 106 + 2,198 × 106
=
= 189,3 (N/mm)
1,12 × Wx
1,12 × 597 × 103

σ max = 189,3 (N/mm) < ƒ×γ c = 230 (N/mm)
Kết luận: Dầm đạt yêu cầu về cường độ và độ võng.
c, Kiểm tra ổn định tổng thể:
Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm vì phía trên dầm phụ có bản sàn thép
hàn chặt với cánh dầm.
III. Tính tốn và thiết kế dầm chính.
Chọn loại dầm tổ hợp hàn từ thép CCT38 có: ƒ = 2300 (daN/cm2)
1.

Sơ đồ tính của dầm chính và tải trọng tác dụng: là dầm đơn giản chịu tác

dụng của các tải trọng coi như phân bố đều.

GVHD:

SVTH:

Page 7


N KT CU THẫP S I
BảN Sà N

d ầm phơ

d Çm c hÝn h

cét

c

b

a
2

3

Lực tập trung do tải trọng dầm phụ đặt lên dầm chính.

(

)

(

)

tc
tc
2.Vdptc = qdp
+ g dp
× l = (20,985 + 0, 422) × 6,3 = 134,864( kN )

tt
tt
2.Vdptt = qdp
+ g dp
× l = (25,064 + 0, 422 × 1,05) × 6,3 = 160, 696( kN )

Vì các dầm phụ đặt cách nhau 1 m nên xem tải trọng do dầm phụ truyền lên dầm
chính là phân bố đều.
tc
tt
qdc
= 134,864 / 1 = 134,864(kN / m) ; qdc
= 160, 696 / 1 = 160, 696( kN / m)

GVHD:
SVTH:

Page 8


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Mômen và lực cắt lớn nhất ở dầm chính:
M max

Vmax

tt
qdc
.L2 160, 696 × 14 2
=
=
= 3937, 059( kN .m)
8
8

tt
qdc
.L 160, 696 × 14
=
=
= 1124,874( kN )
2
2

2. Chọn tiết diện dầm.
a. Chọn chiều cao dầm.
Chiều cao dầm đảm bảo điều kiện.
 hmin ≤ hd ≤ hmax

 hd ≈ hkt

100 ≤ h / t ≤ 130
w
w


(Trong đó hmax chưa xác định được vì phụ thuộc kiến trúc)
Chiều cao hmin có thể tính gần đúng theo cơng thức:
hmin =

5 f l  1
5
2300
134,864
× × ×
×L =
×
×
400
×
× 14000 = 1072, 4( mm)
24 E  ∆  ntb
24 2,1.106
160, 696

Chiều cao kinh tế tính theo cơng thức:
M max
3937, 059 × 106
hkt = k .
= 1, 2 ×
= 1504, 6(mm)

ftw
230 × 1

Sơ bộ chọn tw= 10mm; hệ số k = 1,2
Dựa vào hmin và hkt ; Sơ bộ chọn chiều cao hd = 1300 mm.
Chọn sơ bộ tf = 24 mm; hw=1300 – 2× 24 = 1252 mm;
Tỉ số thỏa mãn:100 < hw/tw=1252/10 =125,2 < 130
b. Kiểm tra lại chiều dày tw:
Tạm thời lấy chiều cao bụng dầm:
tw = 12 mm > 1,5.

Vmax
1,5 × 1124,874 × 103
=
= 9, 79( mm)
hd × f v
1300 × 132,571

Với fv = 0,58fy/γ m = 0,58× 240/1,05 ≈ 132,571 (N/mm2)
GVHD:
SVTH:

Page 9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt.
c. Chọn kích thước bản cánh dầm:
Diện tích bản cánh dầm xác định theo cơng thức:

 M max .h t w .hw3
Af = b f .t f = 
−
12
 γ c . f .2

 2  3937, 059 ì 104 ì 130 1 ì 1263

ữ. 2 = 
1 × 2 × 23
12
 h fk 


2
= 110, 008(cm 2 )
ữì
2
128


24

Chn bf = 50cm, tf = 2,4 cm. Tho mãn các điều kiện sau:

= 50cm ∈ (1 / 2 ÷ 1 / 5)h = (26 ÷ 65)cm
= 50cm ≥ 1 / 10hd = 13cm
/ t f = 50 / 2, 4 = 20,83 ≤ E

f

10

1252

= 1cm < t f = 2, 4cm < 3t w = 3cm

= 30, 22

= 50cm ≥ 18cm

500

b

24


t w

b f

b f

b f

b f


3. Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài.

Để tiết kiệm thép và giảm trọng lượng bản thân dầm, khi thiết kế nên giảm kích
thước của tiết diện dầm đã chọn ở phần dầm có mơmen bé cụ thể là giảm bề rộng
cánh dầm ( giữ nguyên chiều dày). Điểm để thay đổi kích thước bản cánh dầm cách
gối tựa 1 khoảng x = L/6÷ L/5 = 2,3÷2,8 (m) chọn x=2,4(m). Tại chỗ thay đổi sẽ nối
hai phần cánh bằng đường hàn đối đầu dùng các que hàn N42 có fwf=195 N/mm2
Tính Mx: M x =
GVHD:
SVTH:

qtt .x.( L − x) 160, 696 × 2, 4 × (14 − 2, 4)
=
= 2236,9(kNm)
2
2
Page 10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Diện tích tiết diện bản cánh cần thiết tại vị trí thay đổi:
 M x .h t w .hw3  2  2236,9 × 104 × 130 1 × 125, 23 
2
A ' f = b ' f .t f = 
−
−
= 71, 269(cm 2 )
÷. 2 = 
÷.
2
2

12  h fk  2 × 19,5 × 10
12
 127, 6
 2 f wt

b’f ≥ A’f/tf = 71,269/2,4 = 29,7 (cm). Chọn b’f = 30 (cm)
500

b

300
i=1:5

300

2400

2700

Mối hàn đối đầu nối cánh trên khi thay đổi tiết diện
(Mối nối cánh dưới với tga = 2(a =630) nên fwt = f)
q

14000
2

ql
8

M (kN.m)

ql
2

Q(kN)
ql
2

4. Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ và độ võng.
Mômen do trọng lượng bản thân dầm:
M bt = γ g .ρ .

(t w .hw + 2.b f .t f ) L2
8

= 1, 05 × 78,5 ×

(0, 01 × 1, 252 + 2 × 0, 024 × 0, 5) × 142
= 73, 749( kN .m)
8
2

1 × 125, 23
 127, 6 
4
Ix =
+ 2 × 2, 4 × 50 × 
÷ = 1140563, 7(cm )
12
 2 

Wx=Ix.2/h = 17547,134 (cm3)
Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp.
GVHD:
SVTH:

Page 11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

σ max

M max + M bt 3937, 059 × 106 + 73, 749 × 106
=
=
= 228,573( N / mm 2 ) < f .γ c = 230( N / mm 2 )
3
Wx
17547,134 × 10

Vậy dầm chịu được ứng suất chính => kích thước chọn đã hợp lý.
Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối tựa.
τ=

(Vmax + Vbt ) S 'x
≤ f v .γ c
I 'x .t w

Vbt = γ g .ρ .(tw .hw + 2.b f .t f ).L / 2

Vbt = 1, 05 × 78,5 × (0, 01 × 1, 252 + 2 × 0,5 × 0, 24) × 14 / 2 = 21, 071( kN )
S 'x = b ' f .t f .

h fk
2

+

Aw hw
127, 6 1 × 125, 2 125, 2
×
= 38 × 2, 4 ×
+
×
= 7777,94(cm 3 )
2
4
2
2
4

h 2fk 1 × 125, 23
tw .h
127,62
I 'x =
+ 2b ' f .t f
=
+ 2 × 38 × 2, 4 ×
= 906078, 7(cm 4 )
12

4
12
4
3
w

W’x= 2I’x/h = 13939,67 (cm3)
τ=

(Vmax + Vbt ) S ' x
I 'x .tw

(1124,874 + 21, 071) × 103 × 7777,94 × 103
τ=
= 98,37( N / mm 2 ) ≤ f v .γ c = 132,571( N / mm 2 )
4
906078, 7 × 10 × 10

Kiểm tra ứng suất pháp trong đường hàn đối đầu nối cánh.
tt
g dc
= (0, 01 × 1, 252 + 0, 024 × 0,5 × 2) × 78,5 × 1, 05 = 3, 01( kN / m)

tt
g dc
.x.( L − x ) 3, 01 × 3 × (14 − 3)
M 'bt =
=
= 49, 665(kNm)
2

2

M x + M bt 2651,5 × 106 + 49, 665 × 106
σ 'x =
=
= 193, 775( N / mm 2 ) < f wt .γ c = 195( N / mm 2 )
3
W 'x
13939, 67 × 10

Kiểm tra ứng suất cục bộ tại nơi đặt dầm phụ.
σc =

P
≤ f .γ c
t wl z

Tại mỗi vị trí dầm chính có 2 dầm phụ gối lên 2 bên dầm chính nên:
Phản lực của dầm phụ và sàn:
P=2.(Vmaxdp + Vbtdp) = 2× (78,952 +1,396) =160,696(kN)
Chiều dài truyền tải trọng nén bụng dầm.
lz = bfdp +2.tf =14 +2× 2,4 = 18,8 (cm)
GVHD:
SVTH:

Page 12


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

P
160, 696 × 103
σc =
=
= 85,5( N / mm 2 ) ≤ f .γ c = 210( N / mm 2 )
t w lz
10 × 188

Kiểm tra ứng suất tương đương tại nơi thay đổi tiết diện dầm.
( M x + M 'bt ).hw (2651,5 × 106 + 49, 665 × 106 ) × 1252
σ1 =
=
= 186, 62( N / mm 2 )
3
W 'x .h
13939, 67 × 10 × 1300

τ1 =

(Vx + Vbt ) S ' x (642, 784 + 12, 04) × 103 × 7777,94 × 103
=
= 56, 211( N / mm 2 )
4
I 'x .tw
906078, 73 × 10 × 10

Trong đó:
Vx=qdctt(l/2- x) =160,696× (14/2 – 3) = 642,784(kN)
Vbt = gdctt.(l/2 – x) =3,01 × ( 14/2 – 3) = 12,04 (kN)
σ td = σ 12 + σ c2 − σ cσ 1 + 3.τ 12 = 186, 622 + 85,52 − 85,5 × 186, 62 + 3 × 56, 2112 = 188,84( N / mm 2 )

σ td = 188,84( N / mm 2 ) < 1,15. f .γ c = 264,5( N / mm 2 )

Không cần kiểm tra võng cho dầm vì đã lấy chiều cao h > hmin. Tiết diện thay đổi đủ
khả năng chịu lực.
5. Kiểm tra ổn định của dầm.
a. Kiểm tra ổn định tổng thể.
Kiểm tra tỉ số l0/bf

b 
b
l0
≤ 1.0,41 + 0,0032 f +  0,73 − 0,0,16 f
bf
t f 
tf


 bf  E
 
h
 fk  f

100

44 
44  44 
2,1.104
= 2 ≤ 1 ×  0, 41 + 0, 0032 ×
+  0, 73 0, 016 ì ữì
ì

= 19,1
50
2
2 128 
23


với l0 là khoảng cách giữa các dầm phụ, bằng 1m.
Dầm đảm bảo ổn định tổng thể.
b. Kiểm tra ổn định cục bộ
Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh.
Khi chọn tiết diện đã chọn để đảm bảo về ổn định cục bộ.
Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng.
λw =

hw
tw

f 125, 2
23
=
×
= 4,143 > [ λ ] = 3, 2
E
1
2,1 × 104

Bản bụng phải đặt các sườn ngang và kiểm tra ổn định.
Khoảng cách lớn nhất của các sườn ngang:
GVHD:

SVTH:

Page 13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

a ≤ 2.hw=2× 125,2 = 250,4 (cm)
Chọn a= 200 cm ở 2 đầu dầm và a= 250 cm ở những đoạn giữa.
Bề rộng và chiều dày sườn.
bs =

hw
1252
+ 40 =
+ 40 = 81, 73(mm) chọn bs= 85 mm.
30
30

t s ≥ 2bs

f / E = 2 × 85 × 23 / 2,1 × 10 4 = 5, 63( mm) . Chọn ts=6 mm

Các sườn được hàn vào bụng và cánh dầm bằng đường hàn theo cấu tạo.
Kiểm tra ứng suất trong các ô.


Kiểm tra ô bụng 1.
Điểm kiểm tra tại vị trí đặt dầm phụ cách đầu dầm: x1=137,4 cm.

qx1 (l − x1 ) (160, 696 + 3, 01) × 1,374 × (14 − 1,374)
=
= 1420(kN .m)
2
2
q (l − 2.x1 ) (160, 696 + 3, 01) × (14 − 2 × 1,374)
V1 =
=
= 921, 013(kN )
2
2
M .h
1420 × 1252 × 10 6
σ = 1 'w =
= 98,106( N / mm 2 )
2I x
2 × 906078, 7 × 104

M1=

τ=

V1
921, 013 × 103
=
= 73,563( N / mm 2 )
hw .tw
1260 × 10

σ c = 85,5( N / mm 2 )

GVHD:
SVTH:

Page 14


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Ứng suất giới hạn σ cr :
a
2
=
= 1,597 > 0,8 ;
hw 1, 252
3
bf t f 3
38
 2, 4 
δ = β ( ) = 0,8 ì
ì
ữ = 3,357
hw tw
125, 2 1

=> tra bảng 3.7 ta có trị số [ c ] = 0,871 < 2,78 Tính σ cr theo C2 = 34,182 (tra bảng
σ

3.8 gtr KCThép )
C2 . f

σ cr =

λ

2
w

=

34,182 × 230
= 457,94( N / mm 2 )
2
4,143

ứng suất cục bộ giới hạn σ c, cr :
f
200
21
=
×
= 3,31
E 2 ×1
2,1 × 104
a
200
=
= 0, 799 < 0,8 và δ = 2,5 => C1=16,44 (Theo bảng 3.6 KCThép1)
2.hw 2 × 125, 2
C .f 16, 44 ´ 230
s c,cr = 1 =

=345, 222(N / mm 2 )
2
2
3,31
la

λa =

a
2.tw

ứng suất tiếp tới hạn τ cr :
f 125, 2
21
=
= 4,143
E
1
2,1 ì 104
a
2
à=
=
= 1,597
hw 1, 252
ổ 0, 76 ư f v
ỉ 0, 76 ư132,571
2
÷
t cr =10,3 ´ ç

ç1 +1,597 2 ÷
÷ 4,1432 =103, 225 (N/mm )
ç1 + m2 ữ 2 =10,3 ỗ
ố
ứ
ố
ứ l 0w

ow =

ổs
ỗ + sc
ỗs
ố cr s c,cr

d
tw

ử2 ổt ử2
ổ
ử2 ổ
ử2
ữ +ỗ ữ = ç 98,106 + 85, 477 ÷ +ç 75,563 ÷ =0,85 <1
ỗ 457,937 345, 222 ữ ỗ103, 225 ữ
ữ ỗt ữ
ố
ứ è
ø
ø è cr ø

Ô bụng 1 đảm bảo ổn định.

Kiểm tra ô bụng 2.
Điểm kiểm tra cách đầu dầm: x2 = 3,874 m.

qx2 (l − x2 ) (160, 696 + 3,01) × 3,874 × (14 − 3,874)
=
= 3210,95(kN .m)
2
2
q(l − 2.x2 ) (160, 696 + 3, 01) × (14 − 2 × 3,874)
=
= 511, 75(kN )
V2 =
2
2

M2=

GVHD:
SVTH:

Page 15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

σ=

M 2 .hw

3210,95 × 1252
=
= 176, 233( N / mm 2 )
4
I x .2
2 × 1140563, 7 × 10

τ=

V3
511, 75 × 103
=
= 40,874( N / mm 2 )
hw .tw
1252 × 10

s c =85,5(N / mm 2 )
Ứng suất giới hạn σ cr :
sc
85,5
=
=0, 485
s 176, 223
bf t f
a
250
50 2, 4 3
=
= 1,997 > 0,8
δ = β ( )3 = 0,8 ×

(
) = 4, 417 ;
hw 125, 2
hw tw
1252 1
és ù
So sánh với trị số giới hạn: ê c ú=0, 485 thấy 0,7 > 0,485 lấy C2 bảng 3.8 sgk
ê
ës ú
û
C .f 34, 64 ´ 230
s cr = 2 =
=464,1(N / mm 2 )
2
2
4,143
l
w

ứng suất cục bộ giới hạn σ c, cr :

a
f
250
21
=
= 4,137
2.tw E
2.1 2,1.104
a

250
=
= 0,998 > 0,8 và d =4, 417 => C1=21,664 (Theo bảng 3.6
2hw 2.125, 2

λa =

KCThép1)
s c,cr =

C1 .f
l a2

=

21, 664.230
=291,16(N / mm 2 )
4,137 2

ứng suất tiếp tới hạn τ cr :
f 125, 2
21
=
= 4,143
E
1
2,1.104
a
2,5
µ=

=
= 1,997
hw 1, 252
ỉ 0, 76 ử f v
ổ 0, 76 ử132,571
2
ữ
t cr =10,3 ỗ
ỗ1 +1,997 2 ữ
ữ 4,1432 =95, 289 N/mm
ỗ1 + m2 ữ 2 =10,3. ỗ
ố
ứ
ố
ứ l 0w

ow =

d
tw

ổs
ỗ + sc
ỗs
ố cr s c,cr

ử2 ổt ử2
ổ176, 233 85,5 ử2 ổ40,874 ử2
ữ +ỗ ữ = ỗ
ỗ 464, 098 +291,16 ữ

ữ +ỗ
ỗ95, 289 ữ
ữ =0, 798 <1
ữ ỗt ữ
ố
ứ
ố
ứ
cr
ố
ứ
ứ

ễ bn bng 2 m bo ổn định.

Kiểm tra ô bụng 3.
Điểm kiểm tra cách đầu dầm: x3 = 6,374 m.
GVHD:
SVTH:

Page 16


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I
qx3 (l − x3 ) (160, 696 + 3, 01).6,374.(14 − 6,374)
=
= 3978, 732(kN .m)
2
2
q(l − 2.x3 ) (160, 696 + 3, 01).(14 − 2 × 6,374)

=
= 102, 48( kN )
V3 =
2
2
M .h
3978, 732 × 1252
σ= 3 w =
= 218,373( N / mm 2 )
4
I x .2
1140563, 7.10 .2

M3=

τ=

V3
102, 48.103
=
= 8,185( N / mm 2 )
hw .tw
1252.10

s c =85,5(N / mm 2 )
Ứng suất giới hạn σ cr :
sc
85,5
=
=0,391

s
218,373
bf t f
a
250
50 2, 4 3
=
= 1,997 > 0,8
δ = β ( )3 = 0,8.
(
) = 4, 417 ;
hw 125, 2
hw tw
125, 2 1
s
So sánh với trị số giới hạn: c =0,391 thấy 0,53 > 0,391 => C2=34,64
s
C .f 34, 64.230
s cr = 2 =
=464, 098(N / mm 2 )
2
2
4,137
l
w

ứng suất cục bộ giới hạn σ c, cr :

a
f

250
21
=
= 4,137
2.tw E
2.1 2,1.104
a
250
=
= 0,998 > 0,8 và d =4, 417 => C1=21,664 (Theo bảng 3.6
hw 2.125, 2

λa =

KCThép1)
s c,cr =

C1 .f
l a2

=

21, 664.230
=291,16(N / mm 2 )
4,137 2

ứng suất tiếp tới hạn τ cr :
f 125, 2
21
=

= 4,143
E
1
2,1.104
a
2,5
µ=
=
= 1,997
hw 1, 25, 2
ỉ 0, 76 ư f v
ỉ 0, 76 ử132,571
2
ữ
t cr =10,3 ỗ
ỗ1 +1,997 2 ữ
ữ 4,1432 =95, 289 N/mm
ỗ1 + m2 ữ 2 =10,3. ỗ
ố
ứ
ố
ứ l 0w

ow =

d
tw

ổs
ỗ + sc

ỗs
ố cr s c,cr
GVHD:
SVTH:

ử2 ổt ử2
ổ
ử2 ổ
ử2
ữ +ỗ ữ = ỗ 218,373 + 85,5 ữ +ỗ 8,185 ữ =0, 769 <1
ỗ 464, 098 291,16 ữ ỗ95, 289 ữ
ữ ỗt ữ
ố
ứ ố
ứ
ứ ố cr ứ
Page 17


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Ô bản bụng 3 đảm bảo ổn định.
6. Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm.
Tại vị trí đặt dầm phụ đầu tiên: x =0,5m => V=1124,874+21,071= 1145,945 kN
1
hf 1 ≥
2( β f v ) min .γ c

2

2

2

2

1
 1145,945.7777,94   160, 696 
 VS   P 
 ÷ + ÷ =
÷ +  18,8 ÷ = 0,52(cm)
2.12, 6.1 
906078, 7
 I   lz 
 


Trong đó:

β f fWf = 0, 7.180 = 126 N / mm 2 =12,6 kN/cm2
β S fWS = 1.0, 45.380 = 171N / mm 2 =17,1 kN/cm2
( β fW ) min = ( β f fWf ; β S fWS ) = 126 N / mm 2 =12,6 kN/cm2

Tại vị trí đầu dầm: V = Vmax = 1145,945 kN
hf 2 ³

Vmax .S
1145,945.7777,94
=
=0,39(cm)

2( bf v ) min .gc .I 2.12, 6.1.906078, 7

Chọn hf theo điều kiện cấu tạo hf=7 mm hàn suốt chiều dài dầm.
7. Tính mối nối dầm.
Nối dầm để thuận tiện cho việc di chuyển, lắp ghép. Tiết diện nối bụng dầm cách
tiết diện nối bụng dầm 500mm về phía giữa dầm. Khoảng cách x =1750mm so với
đầu dầm.
Bản cánh nối bằng đường hàn đối đầu, bản bụng nối bằng bản ghép vầ dùng đường
hàn góc.
Nội lực tại mối nối: M1= 2497,342 kN.m
V1 = 703,938 kN
Mối nối coi như chịu toàn bộ lực cắt và phần mơmen của bản bụng.
Mb =

Ib
163542,9
M =
× 2497,342 = 450, 758( kNm)
I
906078, 7

Chọn bản ghép có tiết diện (1152x10); bề rộng 10 cm.
Kiểm tra tiết diện bản ghép: 2.Abg=2.115,2.1 > Acb=125,2.1 cm
Mối hàn đặt lệch tâm so với vị trí tính nội lực.
Do vậy có mơmen lệch tâm Me.
Me = 703,938.5 =35,197 kNm
GVHD:
SVTH:

Page 18

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I

Chọn chiều cao đường hàn hf = 9 mm. hf > hmin = 5 mm
hf < 1,2t = 1,2.10 =12 mm
Wf = 2(125,2-9)2.1/6 = 3912,492 cm3
Af = 2.115,2.0,9 = 228.4 cm3
Kiểm tra ứng suất trong ng hn.
ổM
s td = ỗ
ỗW
ố f

ử2 ổV1
ữ +ỗ
ữ ỗA
ứ ố f

ử2
ổ450, 758.104 +35,197.104 ử2 ổ 703,938.103 ử2
ữ= ỗ
ữ +ỗ+
ữ
ỗ
ữ ç 228, 4.10 2 ÷ =124, 206
÷
3912, 492.103
è
ø è

ø
ø

std=124,206 (N/mm2) < (bfw)min = 126 (N/mm2)
8. Tính sườn đầu dầm.
Sườn đầu dầm chịu phản lực gối tựa V = (160,696+3,01).14/2=1145,945 kN.
Dùng phương án sườn đặt ở đầu dầm, dầm đặt phía trên gối khớp với cột. Bề rộng
của sườn đầu dầm chọn bằng bề rộng của bản cánh bs= b’f = 38 cm.
Tiết diện của sườn đầu dầm đảm bảo về điều kiện ép mặt.
ts =

Vtt
1145,945
=
= 0,833cm
b s f c γ c 38.36,19.1

Trong đó: fc= fu/1,05 = 38/1,05=36,19 kN/cm2
Chọn sườn có kích thước bsxts= 38 x 1,4 cm
Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định cục bộ:
bs
£ 0,5 E / f =0,5. 2,1.104 / 21 =15,108mm
ts

(38-1)/(1,4.2) =13,21 < 15,108 mm
Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định tổng thể:
Aqu = 0, 65tw2
GVHD:
SVTH:

E
2,1.104
= 0, 65.12
= 19, 64cm 2
f
23

Page 19


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ I
A = As + Aqu = 1, 4.38 + 19, 64 = 72,84(cm 2 )
Is =

bs3 .ts 0, 65t w4 E / f
383.1, 4 0, 65.14 2,1.10 4 / 21
+
=
+
= 6403,37(cm 4 )
12
12
12
12

is =

h
125, 2
Is

6403,37
= 13,35 => ϕ =0,956
=
=9, 4cm ; λ = w =
is
9, 4
A
72,84

Vmax
1145,945.103
s =
=
=164,54(N / mm 2 ) £ f .gc =230(N / mm 2 )
2
f A 0,956.72,841.10

GVHD:
SVTH:

Page 20