Bài tập lớn kết cấu thép 1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (278.57 KB, 25 trang )
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm
thép
Đề bài
Thiết kế mạng dầm sàn công tác bằng thép với các số liệu tính toán kèm
theo cho trong bảng dới đây :
l
1
(m
) l
2
(m)
P
tc
(KN/m
2
)
Hệ số
vợt tải
n
p
Chiều cao
kết cấu sàn
h
s
(m)
Hệ số vợt
tải n
g
E
(KN/cm
2
)
10 6,0 23 1,2 1,6
1,05
2,06ì10
4
- Vật liệu thép dầm phụ sàn và bản sàn là : BCT3 k2 có R=22,5 KN/cm
2
- Vật liệu thép dầm chính là thép BCT3 c5 có R = 23 KN/cm
2
.
- Hệ số điều kiện làm việc = 1.
- Độ võng giới hạn :
+ Đối với sàn thép :
150
1
:
l
f
+ Đối với dầm sàn :
250
1
:
l
f
+ Đối với dầm chính :
400
1
:
l
f
- Hàn bằng phơng pháp hàn tay với que hàn 42 có :
R
h
g
= 18 KN/cm
2
; R
t
g
= 16,5 KN/cm
2
h
= 0,7 ;
t
= 1.
thuyết minh tính toán
1.Tính toán chọn kích th ớc bản sàn
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
1
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
1.1.Chọn kích th ớc bản sàn
Xác định kích thớc 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
s
của sàn.
+=
tco
o
s
s
qn
E
nl
4
1
72
1
15
4
Trong đó:
+
s
s
l
- Tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn.
+ n
0
-
Độ võng tơng đối nghịch đảo của sàn
n
o
=
f
l
= 150
+ E
1
-
Môđun đàn hồi của thép sàn
2
4
2
1
3,01
10.06,2
1
=
=
à
E
E
= 2,26.10
4
(KN/cm
2
)
à - Hệ số Poatsong, với thép BCT3 có à = 0,3.
+=
44
4
10.23.150
10.26,2.72
1
15
150.4
s
s
l
= 95,90
Với tải trọng tiêu chuẩn
tc
q
= 23 (KN/m
2
) , tra bảng (3.1-Sách KCT) chọn
S
= 12 mm.
l
S
= 95,90.
s
= 95,9.1,2 = 115,08 (cm).
Chọn l
s
=100 (cm).
1 . 2. Kiểm tra sàn
1.2.1.Kiểm tra độ võng
- Trong cấu tạo bản sàn thép đợc hàn với các dầm . Khi tải trọng tác dụng lên
sàn thì bản chịu uốn và bị biến dạng nhng các đờng hàn liên kết bản sàn với dầm
giữ không cho bản sàn biến dạng tự do và ngăn cản biến dạng xoay tại các gối .
Vì vậy , tại các gối tạ sẽ phát sinh lực kéo H và mômen âm , để thiên về an toàn
trong tính toán ta bỏ qua ảnh hởng của mômen âm tại gối mà chỉ xét đến lực kéo
H.
Cắt một dải bản rộng b =1 (cm) , sơ đồ tính toán bản là một dầm có hai gối
tựa không chuyển vị thẳng , chịu tải trọng tính toán phân bố đều q.
Với tấm sàn dày 1,0 (cm) có trọng lợng 0,785 (KN/m
2
) , do đó thép tấm sàn
dày1,2 (cm) có trọng lợng là :
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
2
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
g
tc
= 1,2.0,785 = 0,942 (KN/m
2
)
Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn :
q
tc
= (p
tc
+ g
tc
)b = (23 + 0,942).10
-2
= 23,942.10
-4
(KN/cm)
q
tt
= (p
tc
.n
p
+ g
tc
.n
g
)b = (23.1,2 + 0,942.1,05)10
-2
= 28,59.10
-4
(KN/cm)
- Độ võng của sàn do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng :
+
=
1
1
ff
o
Trong đó:
+ f
0
- Độ võng ở giữa nhịp của bản do riêng tải trọng q
tc
gây ra .
s
s
tc
o
JE
lq
f
1
4
.
.
384
5
=
J
S
- mômen quán tính dải bản rộng 1 cm và dầy 1,2 cm .
J
S
=
12
2,1.1
3
= 0,144 (cm
4
)
144,0.10.26,2
100.10.942,23
.
384
5
4
44
=
o
f
= 0,958 (cm)
+ Hệ số - Tỷ số giữa lực kéo H và lực giới hạn ơle đợc xác định theo
phơng trình:
(1 + )
2
=
2
s
2
o
f3
(1 + )
2
=
2
2
2,1
958,0.3
= 1,912
Bằng cách thử dần ta xác định đợc = 0,679
Vậy , độ võng của sàn:
f = f
0
+1
1
=0,958
679,01
1
+
= 0,571 (cm).
Suy ra :
s
l
f
=
100
571,0
= 0,00571 <
l
f
=
150
1
= 0,00667.
Nh vậy : Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép.
1.2.2. Kiểm tra cờng độ sàn
- Lực kéo H tác dụng trong dải bản rộng 1 (cm) tính theo công thức:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
3
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
b. E
2
l
f
4
2
nH
s
1
=
56,3.1,2.1
4
.2,26.10
150
1
4
3,14
1,2.H
2
2
==
(KN)
- Mômen lớn nhất ở giữa nhịp sàn:
M
max
=
571,0.56,3
8
100.10.59,28
.
8
.
24
2
=
fH
lq
s
tt
= 1,542 (KNcm).
- ứng suất lớn nhất trong sàn:
R.
s
W
max
M
A
H
max
+=
Trong đó :
A , W
s
- Diện tích và mô men chống uốn của tiết diện dải sàn rộng 1cm.
2
max
2,1.1
542,1
2,1.1
56,3
+=
= 4,038 (KN/cm
2
) <
R = 22,5 (KN/cm
2
)
Kết luận : Sàn đảm bảo chịu lực.
- Đờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu đợc lực H chiều cao của đ-
ờng hàn đó xác định theo công thức :
)(8,2)(28,0
1.18.7,0
56,3
mmcm
g
h
R
h
H
h
h
====
Theo yêu cầu cấu tạo ta chọn h
h
= 6 mm .
Sơ đồ mạng hàn bố trí nh hình vẽ (trang sau).
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
4
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
A
cột
B
dầm phụ dầm chính
1 m
6
m
1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m
0,5 m0,5 m
10 m
1
2
2.Tính toán thiết kế dầm sàn
2.1. Sơ đồ tính toán dầm sàn
Sơ đồ tính toán dầm phụ là dầm đơn giản nhịp l
2
= 6 m chịu tác dụng của tải
trọng phân bố đều từ sàn truyền vào. Chia dầm chính thành 10 khoảng bằng nhau
và bằng a =100 cm = 1 (m).
2.2.Tải trọng
Tải trọng tác dụng lên dầm sàn là tải trọng tiêu chuẩn p
tc
và trọng lợng của sàn
thép.
- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm sàn :
q
tc
= (p
tc
+ g
tc
) . a = ( 23 + 0,942 ) .1 = 23,942 ( KN/m )
- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm sàn :
q
tt
= (p
tc
. n
p
+
g
tc
. n
g
) . a = (23.1,2 + 0,942.1,05) .1 = 28,59 ( KN/m )
2.3 Xác định nội lực tính toán.
Nội lực tính toán lớn nhất trong dầm sàn :
(KNm)66,128
8
6 . 28,59
8
2
2
l . q
max
M
2
tt
===
(KN)77,85
2
6 . 28,59
2
2
l . q
max
Q
tt
===
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
5
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
q = 28,59 KN/m
M = 128,66 KNm
Q = 85,77 KN
6 m
M
Q
tt
2.4.Chọn kích th ớc tiết diện dầm
Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo):
56,510
11,12.22,5.
12866
.R.
1
C
max
M
ct
W ===
(cm
2
)
( Lấy C
1
= 1,12 )
Tra bảng thép cán sẵn , chọn thép I33 có các đặc trng hình học nh sau :
W
X
= 597 (cm
3
) g = 422 (N/m) = 0,422 (KN/m)
S
X
= 339 (cm
3
) h = 33 (cm)
J
X
= 9840 (cm
4
) = 0,7 (cm)
b = 14 (cm)
3
3
0
140
7
2.5. Kiểm tra lại tiết diện
Ta kiểm tra bền có kể đến trọng lợng bản thân dầm:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
6
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
- Nội lực tính toán lớn nhất thực tế :
56,130
8
2
0,422.6
128,66
max
M =+=
(KNm)
04,87
2
0,422.6
77,85
max
Q =+=
(KN)
- ứng suất pháp lớn nhất :
53,19
1,12.597
13056
1,12.W
max
M
max
===
(KN/cm
2
)
max
= 19,53 < R.
= 22,5 (KN/cm
2
)
- ứng suất tiếp lớn nhất :
28,4
9840.0,7
87,04.339
b
.
x
J
x
.S
max
Q
max
===
(KN/cm
2
)
28,4
max
=
(KN/cm
2
) < R
c
= 12,5 (KN/cm
2
)
- Kiểm tra võng theo công thức:
ì=
l
f
x
EJ
3
.l
tc
q
384
5
l
f
Tính tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm:
0,004
250
1
l
f
0,0034
.9840
4
2,06.10
3
.600
2-
0,422)10(23,942
384
5
l
f
==
<=
+
ì=
Kết luận: Dầm sàn chọn đạt yêu cầu cả về cờng độ và độ võng. Không cần kiểm
tra ổn định tổng thể vì cánh nén của dầm đợc hàn vào tấm sàn nên không thể
chuyển dịch đợc theo phơng ngang đợc .
3.Tính toán thiết kế dầm chính
3.1.Sơ đồ tính toán của dầm chính
Dầm chính là dầm đơn giản chịu tác dụng của các tải trọng coi nh phân bố
đều. Sơ đồ tính toán nh sau :
3.2.Xác định tải trọng tác dụng
Theo cách bố trí dầm có 10 dầm sàn đặt lên dầm chính.
- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính:
18,1466).422,0942,23( =+=
tc
q
(KN/m)
- Tải trọng tính toán phân bố đều lên dầm chính:
20,1746).05,1.422,059,28( =+=
tt
q
(KN/m)
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
7
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
3.3. Xác định nội lực tính toán
50,2177
8
2
174,20.10
8
2
1
.l
tt
q
max
M ===
(KNm)
0,871
2
174,20.10
2
1
.l
tt
q
max
Q ===
(KN)
q = 174,20 KN/m
M = 2177,50 KNm
Q = 871,0 KN
10 m
M
Q
tt
3.4. Thiết kế tiết diện dầm
3.4.1. Chọn chiều cao tiết diện
Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện:
0
0
maxmin
20
ktd
d
hh
hhh
Trong đó :
- Chiều cao :
)(258,1012,033,06,16,1
max
mhhh
sds
==
- Chiều cao h
min
có thể tính gần đúng theo công thức:
tt
tc
q
q
f
l
E
lR
h
.
.
384
5
1
min
=
08,78
17420.10.06,2
14618.400.1000.23
.
384
5
4
min
==h
(cm)
- Chiều cao h
kt
của dầm tính theo công thức:
h
kt
= k
b
yc
W
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
8
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
Trong đó :
+ k-Hệ số phụ thuộc cấu tạo tiết diện dầm , đối với dầm tổ hợp hàn
lấy
20,115,1 ữ=k
Chọn k = 1,15.
+
b
Bề rộng bụng dầm chính
Sơ bộ chọn
b
= 10 (mm)
+ W
yc
- Mô men kháng uốn yêu cầu (không kể đến biến dạng dẻo của
dầm)
39,9467
23.1
217750
R
max
M
yc
W ===
(cm
3
)
15,102
0,1
39,9467
15,1 ==
kt
h
(cm)
Dựa vào h
min
và h
kt
, sơ bộ chọn chiều cao h
d
=104 (cm)
3.4.2.Kiểm tra lại chiều dày bụng
b
Kiểm tra chiều dày bản bụng theo khả năng chịu cắt :
47,10
2,1.104
871
.5,1
.
.5,1
max
===
bd
h
Q
(KN/cm
2
)
47,10=
(KN/cm
2
) < R
c
= 13,5 (KN/cm
2
)
Bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt.
3.4.3.Chọn kích thớc bản cánh dầm
- Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức:
2
2).(
.
c
byc
ccc
h
JJ
bA
==
Trong đó:
+
yc
J
- Mô men quán tính yêu cầu với trục x-x.
)
4
cm(28,492304
2
49467,39.10
2
d
.h
yc
W
yc
J ===
+
b
J
- Mô men quán tính của bản bụng đối với trục x-x.
)
4
(cm100000
12
3
1,0.100
12
3
.
b
b
J ===
b
h
+ h
c
Khoảng cách trọng tâm 2 tiết diện cách dầm
h
c
= 104 2 = 102 (cm)
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
9
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
( )
)
2
(cm41,75
2
102
10000028,492304.2
c
A =
=
- Chọn kích thớc bản cánh dầm
Kích thớc cánh dầm phải thoã mãn điều kiện sau :
==
=
ữ=ữ=
)(18
93,29.
23
10.06,2
.
4,10
10
1
)528,20()
2
1
5
1
(
30
4
cmb
R
E
b
cmhb
cmhb
b
C
cccC
dC
dC
CC
ữ=
cmb
b
c
cc
)528,20(
93,29
Chọn bề rộng cánh : b
c
= 38 (cm)
Bề dày cánh :
98,1
38
41,75
===
c
c
c
b
A
(cm)
Thông thờng bề dày cánh dầm tổ hợp lấy từ
)(4,22,1 cmữ
và lớn hơn
)(0,1 cm
b
=
Chọn
)(2 cm
c
=
.
Ta thấy , giá trị b
c
và
c
đã thoã mãn điều kiện trên .
2
0
1
0
0
0
2
0
1
0
4
0
1
0
2
0
380
10
3.5. Kiểm tra bền cho dầm
- Trọng lợng bản thân dầm:
=
d
g
1,05.78,5.(2.0,38.0,02 + 1.0,01) = 2,24 (KN/m)
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
10
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
- Mô men tổng cộng lớn nhất của dầm:
50,2205
8
2
2,24.10
50,2177
max
M =+=
(KNm)
- Lực cắt tổng cộng lớn nhất:
20,882
2
2,24.10
871
max
Q =+=
(KN)
- Mô men quán tính thực của tiết diện dầm:
0,495352
2
2
102
2.38.2.
12
3
1,2.100
th
x
J =
+=
(cm
4
)
- Mô men kháng uốn thực của dầm :
0,9526
104
495352.2
d
h
.2
th
x
J
th
x
W ===
(cm
3
)
- ứng suất lớn nhất trong dầm (không xét đến biến dạng dẻo):
15,23
9526.1
50,2205
th
x
.W
max
M
max
===
(KN/cm
2
)
15,23
max
=
(KN/cm
2
) > R = 23 (KN/cm
2
)
Vì
max
lớn hơn R
0
0
0
0
565,0 <
nên có thể chấp nhận đợc.
Dầm chính đạt yêu cầu về cờng độ .
- Không cần kiểm tra võng vì đã có: h
d
= 104 (cm) > h
min
= 78,08 (cm).
3.6.Thay đổi tiết diện dầm
3.6.1.Xác định kích thớc tiết diện thay đổi
Để tiết kiệm thép , giảm nhẹ trọng lợng dầm khi thiết kế dầm ta thay đổi tiết
diện dầm ở phần dầm có mômen uốn bé . Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa
một đoạn:
)267,1(10
5
1
6
1
5
1
6
1
1
ữ=
ữ=
ữ= lx
(cm)
Chọn x = 1,7 m.
- Nội lực tại vị trí thay đổi tiết diện :
( )
( )
78,1244
2
1,7-107,1.44,176
2
xl'.x
tt
q
x
M
1
==
=
(KNm)
25,582)7,1
2
10
.(44,176)
2
1
.(
x
Q === x
l
q
'
tt
(KN)
Với :
44,17624,220,174
'
=+=+=
d
g
tt
q
tt
q
(KN/m)
- Mô men kháng uốn cần thiết cho tiết diện:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
11
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
16,6367
19,55.1
124478
.
k
h
R
x
M
ct
x
W ===
(cm
3
)
Trong đó : Vì dầm chịu kéo , kiểm tra chất lờng đờng hàn bằng phơng
pháp thông thờng nên :
19,550,85.230,85R
k
h
R ===
(KN/cm
2
)
- Mô men quán tính cần thiết cho tiết diện :
32,331092
2
46367,16.10
2
d
.h
ct
x
W
ct
x
J ===
(cm
4
)
- Diện tích cần thiết cho cánh dầm thay đổi
73,42
2
104
)10000032,331092(2
2
d
h
b
J
ct
x
J2
ct
x
A =
=
=
(cm
2
)
- Bề rộng cánh dầm cần thiết:
36,21
2
42,73
'
c
b ===
c
ct
x
A
(cm)
Bề rộng cánh phải thoả mãn điều kiện :
=
=
)(18
)(19
2
)(4,10
10
1
'
'
'
cmb
cm
b
b
cmhb
c
c
c
dc
Chọn
'
c
b
= 22 cm - Thoã mãn điều kiện trên
Diện tích cánh dầm tơng ứng :
'
c
A
= 22.2 = 44 (cm
2
)
- Mô men quán tính và kháng uốn của tiết diện đã thay đổi :
328888
2
2
102
2.2.22100000
2
2
c
h
.
c
.
'
c
2b
b
J
'
x
J =
+=
+=
(cm
4
)
77,6324
104
328888.2
d
h
.2
'
x
J
'
x
W ===
(cm
3
)
3.6.2. Kiểm tra tiết diện dầm tại chỗ thay đổi tiết diện dầm
- Kiểm tra theo ứng suất pháp:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
12
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
68,19
6324,77
124478
'
x
W
x
M
'
x
===
(KN/cm
2
)
'
x
= 19,68 >
k
h
R
= 19,55 (KN/cm
2
)
Vì
'
x
lớn hơn R
0
0
0
0
566,0 <
nên có thể chấp nhận đợc.
- Kiểm tra theo ứng suất tơng đơng:
R3.
2
1
2
1td
+=
Trong đó:
+
92,18
104
100
.68,19
h
h
'.
d
b
x1
===
(KN/cm
2
)
+
b
'
x
'
cx
1
.J
.SQ
=
Với :
Q
x
Lực cắt tại vị trí tiết diện thay đổi
Q
x
= 582,25 (KN)
'
c
S
Mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà của tiết
diện dầm .
2244
2
102
.2.22
2
''
===
c
ccc
h
bS
(cm
3
)
31,3
2,1.328888
4582,25.224
'.J
.SQ
bx
cx
1
===
(KN/cm
2
)
Suy ra :
77,193.3,3192,183.
222
11td
=+=+=
(KN/cm
2
)
19,77
td
=
(KN/cm
2
) < R = 23 (KN/cm
2
)
Kết luận : Tiết diện thay đổi đủ khả năng chịu lực.
3.7.Tính liên kết cánh dầm với bụng dầm
Dùng phơng pháp hàn tay tại công trờng , ta có :
t
= 1;
t
g
R
= 16,5 (KN/cm
2
)
h
= 0,7;
h
g
R
= 18 (KN/cm
2
)
(R
g
)
min
=
h
R
g
h
= 0,7.18 = 12,6 (KN/cm
2
)
- Theo sơ đồ bố trí dầm thì tiết diện đầu dầm có Q
max
, không có dầm phụ ( tức
không có lực tập trung) do đó chiều cao đờng hàn liên kết cánh dầm với bụng
dầm đợc tính theo công thức:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
13
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
min
)(2
.
max
g
RJ
ScQ
h
x
h
Trong đó:
+ Q
max
-
Lực cắt lớn nhất ở đầu dầm chính ( kể đến trọng lợng dầm ).
Q
max
= 882,20 (KN/cm
2
)
+ S
c
- Mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà của tiết
diện dầm .
3876
2
102
.2.38
2
===
c
ccc
h
bS
(cm
3
)
+ J
x
- Mômen quán tính của dầm
J
x
= 495352,0 (cm
4
)
27,0
6,12.495352.2
3876.20,882
=
h
h
(cm)
- Do cách đầu dầm 0,5 (m) có 1 dầm sàn đặt trên cánh dầm chính nên phải
kiểm tra kích thớc đờng hàn tại vị trí này.
+ Tải trọng tập trung do dầm sàn là P:
P = 2.
ds
Q
max
= 2.87,04 = 174,08 (KN).
Trong đó :
ds
Q
max
- Lực cắt lớn nhất của dầm sàn ( có xét đến tải trọng bản thân)
+ Lực cắt của dầm chính tại tiết diện này là:
98,79320,882.
5
5,4
.
5
5,4
max
===
ds
(KN)
Vậy : Chiều cao đờng hàn tại vị trí này đợc tính theo công thức:
2
2
min
).(.2
1
+
z
P
J
QS
R
h
x
c
g
h
Trong đó:
+ z Chiều dài chịu tải quy ớc của bản bụng dầm chính
z = b
ds
+ 2
C
= 14 + 2.2 = 18 (cm).
+ Các ký hiệu khác nh phần trớc .
46,0
18
08,174
495352
3876.98,793
6,12.1.2
1
22
=
+
=
h
h
(cm)
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
14
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
* Cả hai tiết diện này đều có chiều cao đờng hàn nhỏ do đó ta lấy chiều cao
đờng hàn theo cấu tạo:
Tra bảng (2.2 Sách KCT) : h
h
= 7 (mm)
3.8.Kiểm tra ổn định dầm
Bản sàn là thép, khoảng cách các sờn là a = 1m, kích thớc chiều cao dầm sàn
nhỏ do đó ta dùng liên kết chồng. Dầm phụ đặt trên cánh nén của dầm chính.
Liên kết giữa dầm sàn và dầm chính bằng liên kết hàn hoặc bu lông tuỳ theo điều
kiện thi công.
3.8.1.Kiểm tra ổn định tổng thể dầm
Khoảng cách giữa các dầm sàn là a = 1m, bề rộng cánh dầm chính b
C
= 38 cm.
Xét tỷ số :
63,2
38
100
==
c
b
a
Điều kiện ổn định là:
R
E
h
bbb
b
a
c
c
c
c
c
c
c
++ ).016,073,0(0032,041,0
Trong đó: = 1 khi dầm làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
Thay số, ta có :
84,18
23
10.06,2
102
38
).
0,2
38
016,073,0(
0,2
38
.0032,041,0.163,2
4
=
++<
Kết luận: Dầm đảm bảo ổn định tổng thể.
3.8.2. Kiểm tra ổn định cục bộ cho dầm
3.8.2.1.ổn định cánh dầm chịu nén
Khi cánh làm việc trong giai đoạn đàn hồi thì điều kiện ổn định cánh nén của
dầm:
R
E
b
c
o
5,0
96,14
23
10.06,2
5,05,02,9
0,2.2
2,138
4
==<=
=
R
E
b
c
o
Kết luận: Bản cánh dầm đảm bảo ổn định.
3.8.2.2.ổn định bản bụng dầm
- Trớc hết kiểm tra giá trị độ mảnh qui ớc:
34,3
10.06,2
23
0,1
100
4
===
E
R
h
b
b
b
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
15
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
Do
[ ]
2,334,3 =>=
bb
nên dầm mất ổn định do ứng suất tiếp nên ta đặt các
cặp sờn trung gian để gia cờng với khoảng cách a = 2m ( Điều kiện : a
2h
b
=
2.100 = 200 cm) .
Do trong ô bản bụng có tiết diện chịu ứng suất cục bộ mà không có sờn nên ta
cần kiểm tra bản bụng ở tiết diện này.
- Kiểm tra theo điều kiện chịu ứng suất cục bộ:
R
z
P
b
cb
=
Trong đó: P = 174,08 (KN).
b
= 1,0 (cm).
z = 18 (cm).
cb
=
06,8
18.2,1
08,174
==
cb
(KN/cm
2
) < R = 23 (KN/cm
2
)
3.8.3.Kiểm tra các ô bản bụng
Bố trí các ô bản theo cách bố trí dầm dầm sàn , thể hiện trên hình vẽ:
1
,
0
4
m
0,5 m
P P P P P
ô 1 ô 2
419,05 KNm
1 m 1 m 1 m 1 m
1654,13 KNm
793,98 KN
441,10 KN
- Xác định các giá trị nội lực ở giữa các ô bản :
+ Tại Ô1: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm khoảng 0,5m (tại vị trí
có dầm phụ đặt lên).
Các giá trị nội lực tại tiết diện này:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
16
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
05,419
2
0,5) (10176,44.0,5
2
)(.
M
1
'
1
==
=
xlxq
tt
(KNm)
98,793)5,0
2
10
.(44,176)
2
.(Q
1
'
1
===
x
l
q
tt
(KN)
Trong đó:
'
tt
q
- Tải trọng phân bố tính toán trên dầm chính (kể đến trọng lợng bản
thân dầm) .
=
'
tt
q
176,44 (KN/m) (Tính ở phần trớc)
+ Tại Ô2: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm 2,5 (m).
Các giá trị nội lực tại tiết diện này :
13,1654
2
2,5) (10176,44.2,5
2
)(.
M
1
'
2
==
=
xlxq
tt
(KNm)
10,441)5,2
2
10
.(44,176)
2
.(Q
1
'
2
=== x
l
q
tt
(KN)
- Tại các tiết diện cần kiểm tra đều có lực tập trung là P = 174,08 (KN) , mặt
khác : 2,5 <
b
= 2,78 < 6 nên công thức kiểm tra ổn định có dạng :
1
2
0
2
00
+
+
cb
cb
Trong đó:
2
0
2
0
0
0
0
76,0
13,10
.
b
bb
b
cb
d
Rc
h
Q
R
z
P
h
h
W
M
à
+=
=
=
=
Còn
0
và
0cb
xác định theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép, phụ thuộc
vào khoảng cách các sờn và tỷ số
cb0
0
- Xét ổn định cho Ô1:
Khoảng cách giữa các sờn trong ô là 1,5 m .
+
37,6
104
100
.
77,6324
41905
.
0
'
1
===
d
x
h
h
W
M
(KN/cm
2
)
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
17
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
+
06,8
cb
=
(KN/cm
2
) (Đã tính ở phần trớc)
+
62,6
2,1.100
98,793
.
1
===
bb
h
Q
(KN/cm
2
)
+
2
0
2
0
76,0
13,10
b
c
R
à
+=
(KN/cm
2
)
Trong đó:
à - Tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của ô bản
5,1
100
150
==
à
b0
- Độ mảnh quy ớc của ô bản bụng
78,2
0
====
b
b
b
b
b
E
R
h
E
Rd
d Cạnh ngắn ô bản .
07,24
78,2
5,13
5,1
76,0
13,10
22
0
=
+=
(KN/cm
2
)
+ Tính
0
,
cb0
:
Ta có :
81,0
1,2
2
.
100
22
0,8.
h
b
t
3
3
b
c
b
'
c
=
=
=
Tra bảng (3.8-Sách KCT) và nội suy :
402,0=
cb
Xét tỉ số :
1,5
100
150
h
a
o
==
> 0,8
Và
26,1
6,37
8,06
cb
==
>
402,0=
cb
Suy ra :
*
0
đợc tính theo công thức :
2
0
b
kp
R
C
=
Tra bảng (3.5 - Sách KCT) với t = 0,81 và nội suy : C
kp
= 30,075.
50,89
2,78
23
30,075.
2
o
==
(KN/cm
2
)
*
cb0
đợc tính theo công thức :
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
18
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
2
a
2
ocb
.RC
=
Tra bảng (3.9 - Sách KCT) với
1,5
h
a
o
=
và nội suy : C
2
= 57,4
82,170
2,78
57,4.23
2
ocb
==
(KN/cm
2
)
Thay vào công thức kiểm tra ổn định , ta có :
130,0
24,07
6,62
170,82
8,06
89,5
6,37
22
<=
+
+
Kết luận: Ô 1 đảm bảo ổn định .
- Xét ổn định cho Ô 2:
Khoảng cách giữa các sờn trong Ô 2 là 2 m
+
70,16
104
100
.
0,9526
165413
.
2
===
d
b
x
h
h
W
M
(KN/cm
2
)
+
06,8
cb
=
(KN/cm
2
) (Đã tính ở phần trớc)
+
67,3
2,1.100
10,441
.
2
===
bb
h
Q
(KN/cm
2
)
+
2
0
2
0
76,0
13,10
b
c
R
à
+=
(KN/cm
2
)
Trong đó:
à - Tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của ô bản
2
100
200
==
à
b0
- Độ mảnh quy ớc của bản bụng
78,2
0
=
b
41,21
78,2
5,13
2
76,0
13,10
22
0
=
+=
(KN/cm
2
)
+ Tính
0
,
cb0
:
Ta có :
41,1
1,2
2
.
100
38
0,8.
h
b
t
3
3
b
c
b
c
=
=
=
Tra bảng (3.8 - Sách KCT) và nội suy :
691,0=
cb
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
19
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
Xét tỉ số :
2
100
200
h
a
o
==
> 0,8
Và
48,0
16,70
8,06
cb
==
<
691,0=
cb
Suy ra :
*
0
đợc tính theo công thức :
2
0
b
kp
R
C
=
Tra bảng (3.5 - Sách KCT) với t = 1,41 và nội suy : C
kp
= 32,22.
89,95
2,78
23
32,22.
2
o
==
(KN/cm
2
)
*
cb0
đợc tính theo công thức :
2
a
1
ocb
.RC
=
Tra bảng (3.7 - Sách KCT) với
1
2.100
200
2h
a
o
==
, t = 1,41 và nội suy :
C
1
= 18,96
78,2
2,06.10
23
.
2.1,2
200
.2
4
a
===
R
Ea
b
43,56
2,78
18,96.23
2
ocb
==
(KN/cm
2
)
Thay vào công thức kiểm tra ổn định , ta có :
136,0
21,41
3,67
56,43
8,06
95,89
16,70
22
<=
+
+
Kết luận: Ô 2 đảm bảo ổn định .
3.9.Tính toán các chi tiết khác của dầm
3.9.1. Sờn trung gian
Bố trí cặp sờn đối xứng , cấu tạo sờn nh sau :
- Chiều rộng : b
S
30
b
h
+ 40 =
33,7340
30
1000
=+
(mm)
Chọn : b
S
= 80 (mm) = 8 (cm).
- Chiều dày :
53,0
10.06,2
23
.8.22
4
==
E
R
b
ss
(cm)
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
20
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
Chọn :
S
= 6 (mm).
- Chiêu cao : h
s
= h
b
= 1000 (mm)
3800
172
2
0
1
0
0
0
2
0
1
0
4
0
6
1
0
0
0
80
40
6
0
chi tiết sờn trung gian
3.9.2.Sờn đầu dầm
3.9.2.1.Chọn kích thớc tiết diện sờn đầu dầm
- Diện tích tiết diện sờn đầu dầm chọn theo điều kiện phải đủ chịu ứng suất ép
mặt đầu sờn do toàn bộ lực cắt ở đầu dầm chính:
em
s
R
Q
A
.
max
Trong đó :
Q
max
Lực cắt ở đầu dầm chính
Q
max
= 882,20 (KN)
R
em
Cờng độ tính toán của thép chịu ép mặt tì đầu
R
em
= 35,5 (KN/cm
2
).
= 1: Hệ số điều kiện làm việc.
24,85
1.35,5
882,20
A
s
=
(cm
2
)
Chọn kích thớc sờn đầu dầm :
12220
ì
(mm)
- Kiểm tra kích thớc sờn đầu dầm :
Chiều rộng tính toán của sờn :
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
21
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
4,10
2
2,122
2
'
=
=
=
bc
s
b
b
(cm)
Từ điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ của sờn , ta có :
R
E
b
ss
.5,0
7,0
10.06,2
23
4,10.2.2
4
==
E
R
b
ss
(cm) = 7 (mm)
và
12=
bs
(mm)
Chọn
12=
s
(mm) là hợp lý .
Khi đó :
=
s
A
22.1,2 = 26,4 (cm
2
) > 24,85 (cm
2
)
Sờn đầu dầm có cấu tạo nh hình vẽ :
220
12
2
0
1
0
0
0
2
0
1
0
6
0
1
0
4
0
220
1
5
0
2
5
0
6
4
0
CHI TIếT SƯờN ĐầU DầM
3.9.2.2.Kiểm tra ổn định tổng thể cho sờn đầu dầm
Coi sờn và một phần bản bụng của dầm cùng làm việc nh một thanh quy ớc
chịu nén đúng tâm .
z
C
1s
b
- Chiều rộng phần bản bụng tham ghi làm việc cùng sờn đầu dầm:
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
22
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
34,23
23
10.06,2
2,1.65,0.65,0
4
1
===
R
E
C
b
(cm)
- Diện tích tiết diện thanh quy ớc :
=+=
bqus
AAA
26,4 + 1,2.23,34 = 54,41 (cm
2
)
- Mômen quán tính của tiết diện thanh quy ớc (Theo phơng trục z-z , là phơng
mảnh nhất ):
16,1068
12
23,34.1,2
12
1,2.22
J
33
z
=+=
(cm
4
)
- Bán kính quán tính của tiết diện:
43,4
54,41
1068,16
A
J
r
z
z
===
(cm)
- Độ mảnh của sờn
57,22
4,43
100
r
h
z
b
z
===
Tra bảng (II.1 - Phụ lục II) với R = 23 (KN/cm
2
) ,
57,22
z
=
và nội suy :
Hệ số uốn dọc = 0,955
- ứng suất lớn nhất trong sờn đầu dầm :
98,16
10,955.54,4
882,20
.A
Q
max
===
(KN/cm
2
)
98,16=
(KN/cm
2
) < R = 23 (KN/cm
2
)
Kết luận: Sờn đầu dầm đảm bảo chịu lực .
3.9.3. Tính liên kết sờn đầu dầm vào bụng dầm
Chiều cao đờng hàn tính theo công thức:
hg
h
lR
Q
h
.)(2
min
max
Trong đó: l
h
= h
b
- 2
= 100 - 1 = 99 (cm)
Với : 2
- Phần đầu và phần cuối đờng hàn kể đến chất lợng
đờng hàn không tốt.
35,0
99.6,12.2
20,882
==
h
h
(cm)
Chiều cao đờng hàn nhỏ, lấy h
h
theo cấu tạo h
h
= 6 (mm).
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
23
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
2
0
1
0
0
0
2
0
1
0
6
0
220
Đờng hàn cao
6 mm
7 mm
Đờng hàn cao
CHI TIếT NốI SƯờN ĐầU DầM VớI DầM CHíNH
2
5
0
1
5
0
3.9.4. Tính nối bản bụng dầm
(Thực tế có thể nối hay không tuỳ theo chiều dài thực tế vật liệu đang có song
trong phạm vi đồ án ta vẫn tính nối) .
Bản bụng dầm nối tại vị trí cách gối dầm một đoạn 3 (m) , chỉ cần tính nối ở
một đầu dầm là đủ.Ta chọn phơng pháp liên kết bằng bản ghép .
- Tính nội lực tại mối nối:
M
nối
=
62,1852
2
)310(3.44,176
2
)(.
1
'
=
=
xlxq
tt
(KNm).
Q
nối
=
88,3523
2
10
.44,176
2
1
'
=
=
x
l
q
tt
(KN)
- Mối nối đợc coi nh chịu toàn bộ lực cắt Q
b
= Q
nối
. Giá trị mômen của bản
bụng tại vị trí nối :
M
b
= M
nối
.
0,374
495352
100000
.62,1852 ==
d
b
J
J
(KNm).
- Chọn 2 bản ghép để nối bản bụng trên nguyên tắc: A
bgh
A
b
Chọn bản ghép có tiết diện 96x1,0 (cm) dài 10cm ốp hai bên bản bụng.
A
bgh
= 2.1,0.96 = 192 (cm
2
) A
b
= 1,2.100 = 120 (cm
2
)
Dùng đờng hàn góc có h
h
= 10 mm.
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
24
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
2
0
1
0
0
0
2
0
1
0
4
0
2
0
1
0
0
0
2
0
1
0
4
0
10
9
6
0
100
380
9
6
0
9
6
0
CHI TIếT NốI BụNG DầM
- Đờng hàn chịu cả mômen và lực cắt nên phải kiểm tra theo ứng suất tơng đ-
ơng:
h
ghhtdh
R+=
22
3
Trong đó:
+
2
hh
b
h
b
h
.l.h
3.M
W
M
==
với l
h
= 96 2.0,5 = 95 (cm)
76,17
0,7.1.95
3.37400
2
h
==
(KN/cm
2
)
+
hhh
b
h
.l.h2.
Q
==
h
b
A
Q
65,2
95.1.7,0.2
88,352
h
==
(KN/cm
2
)
96,1765,217,76
22
td
=+=
(KN/cm
2
)
96,17
td
=
(KN/cm
2
) < R = 18 (KN/cm
2
)
Kết luận : Đờng hàn nối đảm bảo chịu lực.
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
25
