Bài tập lớn kết cấu thép L=16m

Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Bài tập lớn
Kết cấu thép
Giáo viên hớng dẫn : Đào văn Dinh
Sinh viên : Tạ ngọc Thiện
Lớp : CDBA- K47
I.Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế một dầm chủ tiết diện chữ I của cầu nhịp giản đơn trên cầu ôtô, có mặt cắt dầm thép
bằng đờng hàn trong nhà máy và lắp ráp mối nối công trờng bằng bulông cờng độ cao, không
liên hợp.
II.Các số liệu cho tr ớc
1) Chiều dài nhịp dầm L= 16(m)
2) Khoảng cách giữa các dầm chủ a
d
= 1,8 (m)
3) Tĩnh tải bản BTCT mặt cầu W
DC2
= 6 (KN/m)
4) Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích W
DW
= 4 (KN/m)
6) Hoạt tải xe ôtô thiết kế HL- 93
5) Số làn xe thiết kế n
L
= 2 (làn)
7) Số lợng giao thông trung bình hàng ngày một làn ADT=1,5
ì
10
4
xe/ngày/làn
8) Tỷ lệ xe tải trong luồng K

truck
= 0,15
9) Hệ số phân phối ngang tính cho mômen mg
M
= 0,62
10) Hệ số phân phối ngang tính cho lực cắt mg
Q
= 0,65
11) Hệ số phân phối ngang tính cho độ võng mg
D
= 0,5
12) Hệ số phân phối ngang tính cho mỏi mg
F
= 0,45
13) Hệ số cấp đờng m = 0.5
14) Vật liệu
- Thép chế tạo dầm M270 cấp 345
- Bu lông CĐC A490
15) Tiêu chuẩn thiết kế 22 TCN 272-05
III.Nội dung tính toán thiết kế:
1) Chọn mặt cắt dầm, tính các đặc trng hình học.
2) Tính và vẽ biểu đồ bao nội lực bằng phơng pháp đờng ảnh hởng.
3) Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn cờng độ I, sử dụng và mỏi.
4) Tính toán thiết kế dầm tăng cờng.
5) Tính toán thiết kế mối nối công trờng.
6) Tính toán cắt bản cánh và vẽ biểu đồ bao vật liệu.
7) Bản vẽ cấu tạo dầm và thống kê sơ bộ khối lợng.
Bài làm
I.chọn mặt cắt dầm
Mặt cắt dầm đợc lựa chọn bằng phơng pháp thử - sai, tức là ta lần lợt chọn kích thớc mặt cắt dầm

dựa vào kinh nghiệm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế, rồi kiểm toán lại, nếu
không đạt thì phải chọn lại và kiểm toán lại. Quy trình đợc lặp lại cho tới khi thoả mãn.
1. Chiều cao dầm thép
T ngc thin
3
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Chiều cao của dầm chủ có ảnh hởng rất lớn đến giá thành công trình, do đó phải cân nhắc kỹ
khi lựa chọn giá trị này.Đối với cầu đờng ôtô, nhịp giản đơn, ta có thể chọn sơ bộ theo kinh
nghiệm nh sau:

Ld
25
1

và ta thờng chọn
Ld






ữ=
12
1
20
1
Ta có:

1 1

16 0,64 640( )
25 25
1 1
16 0,80 800( )
20 20
1 1
16 1,333 1333( )
12 12
L m mm
L m mm
L m mm
= ì = =
= ì = =
= ì = =
Căn cứ vào những số liệu trên ta chọn d =1100 (mm)
2. Bề rộng cánh dầm
Chiều rộng cánh dầm đợc lựa chọn sơ bộ theo kinh nghiệm sau:

db
f






ữ=
3
1
2

1
(mm)
Ta có:
1 1
1100 366,6( )
3 3
1 1
900 550( )
2 2
d mm
d mm
= ì =
= ì =
Nh vậy ta chọn:
Chiều rộng bản cánh trên chịu nén:
c
b
= 400 (mm)
Chiều rộng bản cánh dới chịu kéo:
t
b
= 400(mm)
3.Chiều dày bản cánh và bản bụng dầm
Theo quy định của quy trình (A6.7.3) thì chiều dày tối thiểu của bản cánh , bản bụng dầm là 8
mm . chiều dày tối thiểu là do chống gỉ và do yêu cầu vận chuyển tháo lắp trong thi công .
Ta chọn : Chiều dày bản cánh trên chịu nén
c
t
= 25 mm
Chiều dày bản cánh dới chịu kéo

f
t
= 25 mm
Chiều dày bản bụng dầm
w
t
= 14 mm
Do đó, chiều cao của bản bụng (vách dầm) sẽ là :
D = 1100 - 2
ì
25 = 1050 (mm)
Vậy mặt cắt dầm sau khi chọn nh sau :
T ngc thin
4
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
25
400
14
400
25
1100
1050
Mặt cắt ngang dầm
4.Tính các đặc tr ng hình học của mặt cắt dầm
Đặc trng hình học của mặt cắt dầm đợc tính toán và lập bảng nh sau :
Mặt cắt A(mm
2
) h(mm) A.h (mm
3
) I

0
(mm
4
) A.y
2
(mm
4
) I
toltal
(mm
4
)
Cánh trên
10000 1087.5 10875000 520833.3333 2889062500 2889583333
Bản bụng
14700 550 8085000 1350562500 0 1350562500
Cánh dới
10000 12.5 125000 520833.3333 2889062500 2889583333
Tổng
34700 1650 19085000 1351604167 5778125000 7129729167
Trong đó :
A = Diện tích (mm
2
)
h = khoảng cách từ trọng tâm từng phần tiết diện dầm đến đáy dầm (mm)
I
0
= mô men quán tính từng phần tiết diện dầm đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm
của nó (mm
4

).

y
= khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy bản cánh dới dầm (mm).

( )
( )
.
19085000
550
34700
A h
y
A
= = =


(mm)
y= khoảng cách từ trọng tâm của từng bộ phận đến trọng tâm của mặt cắt dầm(mm)

I
total
=I
0
+A.y
2
(mm
4
)
Từ đó ta tính đợc :

T ngc thin
5
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Mặt
cắt
y
bot
(mm)
y
top
(mm)
y
botmid
(mm)
y
topmid
(mm)
S
bot
(mm
3
)
S
top
(mm
3
)
S
botmid
(mm

3
)
S
topmid
(mm
3
)
Dầm
thép
550.00 550.00 537.50 537.50 1,296.10
7
1,296.10
7
1,326.10
7
1,326.10
7
Trong đó:
y
bot
= Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến đáy bản cánh dới dầm thép (mm)
y
top
= Khoảng cách từ trọng tâm dầm đến đỉnh bản cánh trên dầm thép (mm)
y
botmid
= Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh dới dầm thép (mm)
y
topmid
=Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm bản cánh trên dầm thép (mm)

S
bot
= Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
bot
(mm
3
)
S
top
= Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
top
(mm
3
)
S
bopmid
= Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
botmid
(mm
3
).
S
topmid
= Mô men kháng uốn của mặt cắt dầm ứng với y
topmid
(mm
3
).
5. Tính toán trọng l ợng bản thân dầm
Diện tích mặt cắt ngang dầm thép A =34700 mm

2
Trọng lợng riêng của thép làm dầm
s

= 78,5 kN/m
3
Trọng lợng bản thân của dầm thép W
DC1
= 2.72 kN/m
II. tính toán và vẽ biểu đồ bao nội lực
1. Tính toán M,V theo ph ơng pháp đ ờng ảnh h ởng
Chia dầm thành các đoạn bằng nhau : N
đ
= 10 đoạn
Chiều dài của mỗi đoạn dầm : Lđ = 1.6 m
Ta đánh số thứ tự các mặt cắt dầm theo các đoạn chia nh sau:
109876543210
Trị số đờng ảnh hởng mômen đợc tính toán theo bảng sau:
Mt ct X
i
(m) ahM
i
(m) A
Mi
(m
2
)
1
1.600 1.440 11.520
2

3.200 2.560 20.480
3
4.800 3.360 26.880
4
6.400 3.840 30.720
5
8.000 4.000 32.000
Trong đó :
X
i
: khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i
Đah M
i
: Tung độ của đờng ảnh hởng M
i
A
Mi
: Diệntích đờng ảnh hởng M
i
T ngc thin
6
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Ta có đờng ảnh hởng mô men tại các mặt cắt dầm nh sau:
4.00
0 1 2 3 4 5 6 987 10
1.44
2.56
3.36
3.84
dah M1

dah M2
dah M3
dah M4
dah M5
Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ lấy nh sau: = 0.95
Mômen tại tiết diện bất kỳ đợc tính theo công thức sau:
Đối với trạng thái giới hạn cờng độ I:
{ }
1, 25. 1,5. 1, 75. 1, 75. . (1 )
.
i
w w mg LL m LL IM
Mi DW M L Mi
DC
M A

+ + + +
=



DC DW LL
M M M
i i i
= + +
Đối với trạng thái giới hạn sử dụng :
{ }
1,0 1,0 1, 0 1,3 1, 3 (1 )M w w mg LL mLL IM A
i
DW M L Mi Mi

DC
= + + + +


T ngc thin
7
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép

DC DW LL
M M M
i i i
= + +
Trong đó :
= 0,95 Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ
LL
i
= Tải trọng rải đều (9.3 KN/m);
LL
Mi
= Hoạt tải tơng ứng với đờng ảnh hởng M
i
;
mg
M
= Hệ số phân bố ngang tính cho mô men( đã tính cho cả hệ số làn xes)
w
DC
= Tải trọng rải đều do bản thân dầm thép và bản BTCT mặt cầu
w
DW

= Tải trọng rải đều do lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu
1+IM = Hệ số xung kích ;
A
Mi
= Diện tích đờng ảnh hởng M
i
m = hệ số cấp đờng ;
Bảng trị số mô men theo trạng thái giới hạn cuờng độ I
Mặt
cắt
Xi
(m)
i

A
Mi
(m
2
)
LL
Mi
truck
(kN/m)
LL
Mt
tandem
(kN.m)
M
i
DC

(kN.m)
M
i
DW
(kN.m)
M
i
LL
(kN.m)
M
i
CĐ
(kN.m)
1 1.6 0.100 11.520 32.436 26.334 119.290 65.664 351.15 536.10
2 3.2 0.200 20.480 31.472 26.198 212.070 116.736 611.55 940.36
3 4.8 0.300 26.880 30.498 25.992 278.342 153.216 785.79 1217.35
4 6.4 0.400 30.720 29.514 25.716 318.106 175.104 878.58 1371.78
5 8.0 0.500 32.000 28.530 25.440 331.360 182.400 894.90 1408.66

Bảng trị số mô men theo trạng thái giới hạn sử dụng
Mặt
cắt
Xi
(m)
i

A
Mi
(m
2

)
LL
Mi
truck
(kN/m)
LL
Mt
tandem
(kN.m)
M
i
DC
(kN.m)
M
i
DW
(kN.m)
M
i
LL
(kN.m)
M
i
SD
(kN.m)
1 1.60 0.100 11.520 32.436 26.334 100.45 46.08 274.58 421.12
2 3.20 0.200 20.480 31.472 26.198 178.59 81.92 478.20 738.71
3 4.80 0.300 26.880 30.498 25.992 234.39 107.52 614.45 956.37
4 6.40 0.400 30.720 29.514 25.716 267.88 122.88 687.01 1077.76
5 8.00 0.500 32.000 28.530 25.440 279.04 128.00 699.77 1106.81

Ta có biểu đồ bao mô men ở TTGHCĐI nh sau :
T ngc thin
8
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
0.000
0.000
109876543210
940.36
536.10
1217.35
1371.78
1408.66
1371.78
1217.35
940.36
536.10
-
2.Tính toán V theo ph ơng pháp đ ờng ảnh h ởng
Trị số đờng ảnh hởng lực cắt đợc tính toán theo bảng sau:
Mt ct x
i
(m) ah V
i
(m) A
vi
(m2) A
1,Vi
(m2)
0
0.000 1.000 8.000 8.000

1
1.600 0.900 6.400 6.480
2
3.200 0.800 4.800 5.120
3
4.800 0.700 3.200 3.920
4
6.400 0.600 1.600 2.880
5
8.000 0.500 0.000 2.000
Trong đó :
X
i
= Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i
Đah V
i
=Tung độ phần lớn hơn của đờng ảnh hởng V
i
A
Vi
= Tổng diện tích đờng ảnh hởng V
i
A
1.Vi
= Diện tích đờng ảnh hởng V
i
( phần diện tích lớn)
Ta có hình vẽ đờng ảnh hởng lực cắt tại các mặt cắt dầm:
T ngc thin
9

Bé m«n kÕt cÊu Bµi tËp lín kÕt cÊu thÐp
109876543210
1.00
0.90
0.10
0.80
0.20
0.70
0.30
0.60
0.40
0.50
0.50
Lùc c¾t t¹i tiÕt diÖn bÊt kú ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau :
§èi víi tr¹ng th¸i giíi h¹n cêng ®é I :
( )
[ ]
{ }
1,25 1,50 1,75 1,75 (1 )
1,
i
w w A mg LL mLL IM A
DC DW Vi v L Vi Vi
V
η
+ + + +
=
Tạ ngọc thiện
10
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép

= V
i
DC
+ V
i
DW
+ V
i
LL
Đối với trạnh thái giới hạn sử dụng :
( )
[ ]
{ }
1,0 1,0 1,0 1,3 1,3 (1 )
1,
V w w A mg LL mLL IM A
i DC DW Vi v L Vi Vi
= + + + +
= V
i
DC
+ V
i
DW
+ V
i
LL
Trong đó :
LL
Vi

= Hoạt tải tơng ứng với đờng ảnh hởng M
i
mg
V
= Hệ số phân bố ngang tính cho mô men ( đã tính cho cả hệ số làn xe ).
Bảng trị số lực cắt theo TTGHCĐ1
Mặt
cắt
X
i
(m) L
i
A
Vi
(m
2
)
A
1Vi
(m
2
)
mLL
Vi
truck
(kN/m)
mLL
Vi
tandem
(kN.m)

Q
i
DC
(kN)
Q
i
DW
(kN)
Q
i
LL
(kN)
Q
i
CĐ
(kN)
0 0.0 16.0 8.0 8.000 33.400 26.470 82.840 45.600 260.863 389.303
1 1.6 14.4 6.4 6.480 36.242 29.312 66.272 36.480 223.737 326.489
2 3.2 12.8 4.8 5.120 39.514 32.790 49.704 27.360 188.094 265.158
3 4.8 11.2 3.2 3.920 43.314 37.222 33.136 18.240 154.070 205.446
4 6.4 9.6 1.6 2.880 47.666 43.068 16.568 9.120 121.660 147.348
5 8.0 8.0 0.0 2.000 53.020 50.880 0.000 0.000 91.718 91.718
Bảng trị số lực cắt theo TTGHSD
Mặt
cắt
X
i
(m
)
L

i
A
Vi
(m
2
)
A
1Vi
(m
2
)
LL
Vi
truck
(kN/m)
LL
Vi
tandem
(kN.m)
Q
i
DC
(kN)
Q
i
DW
(kN)
Q
i
LL

(kN)
Q
i
SD
(kN)
0
0.0 16.0 8.0 8.000 33.400 26.470 69.760 32.000 203.983 305.743
1
1.6 14.4 6.4 6.480 36.242 29.312 55.808 25.600 174.952 256.360
2
3.2 12.8 4.8 5.120 39.514 32.790 41.856 19.200 147.081 208.137
3
4.8 11.2 3.2 3.920 43.314 37.222 27.904 12.800 120.476 161.180
4
6.4 9.6 1.6 2.880 47.666 43.068 13.952 6.400 95.132 115.484
5
8.0 8.0 0.0 2.000 53.020 50.880 0.000 0.000 71.719 71.719
Ta có biểu đồ bao lực cắt ở TTGHCĐ I
T ngc thin
11
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
91.718
147.348
205.446
265.158
326.489
398.303
147.348
91.718
205.446

265.158
326.489
398.303
389.303
326.489
265.158
205.446
147.348
91.718

III. Kiểm toán dầm theo TTGHCĐ I
1. Kiểm toán điều kiện chịu mô men uốn
1.1. Tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm
thép
Ta lập bảng tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp dầm
ở TTGHCĐI nh sau:
Mặt
cắt
M
(N.mm)
S
bot
(mm
3
)
S
top
(mm
3
)

S
botmid
(mm
3
)
S
topmid
(mm
3
)
f
bot
(Mpa
)
f
top
(Mpa)
f
botmid
(Mpa)
f
topmid
(Mpa)
Dầm
thép
1,4.10
9
1,296.1
0
7

1,296.1
0
7
1,326.1
0
7
1,326.1
0
7
108.6
7
108.6
7
106.2
0
106.2
0
Trong đó :
f
bot
= ứng suất tại bản cách dới dầm thép (MPa);
f
top
= ứng suất tại bản cách trên dầm thép (MPa);
f
botmid
= ứng suất tại diểm giữa bản cách dới dầm thép (MPa);
f
topmid
= ứng suất tại diểm giữa bản cách trên dầm thép (MPa);

1.2. 1.2 Tính mô men chảy của tiết diện
Mô men chảy của tiết diện không liên hợp đợc xác nh sau:
.
y y NC
M f S=
Trong đó :
- F
Y
= 345(MPa) cờng độ chảy nhỏ nhất của thép làm dầm
- S
NC
= 1,296.10
7
(mm
3
) Mô men kháng uốn của tiết diện không liên hợp
M
Y
= 4,47.10
9
(N.mm)
1.3. Tính toán mô men dẻo của tiết diện
Chiều cao bản bụng chịu nén tại mô men dẻo đợc xác định nh sau: (A6.10.3.3.2)
T ngc thin
12
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Với tiết diện đối xứng kép , do đó : D
cp
= D/2 D
cp

= 525 mm
Khi đó mô men dẻo của tiết diện không liên hợp đợc xác định theo công thức sau :
4 2 2 2 2
C t
P W C t
t t
D D D
M P P P


= + + + +
ữ
ữ ữ


trong đó :
P
W
= F
VW
A
W
: Lực dẻo của bản bụng (N)
P
C
= F
yc
Ac : Lực dẻo của bản cánh trên chịu nén (N)
P
W

= F
yt
A

: Lực dẻo của bản cánh dới chịu nén (N)
Vậy ta có :
P
W
= 345.14.1050= 5,0715.10
6
N
P
C
=345.25.400= 3,45. 10
6
N
P
t
=345.25.400= 3,45. 10
6
N
Ta có M
P
= 5,0715.10
6
.
1050
4
+ 3,45. 10
6

.
1050 25
2 2

+
ữ

.2 = 5,04.10
9
Nmm
1.4. Kiểm toán sự cân xứng của tiết diện(1):
Tiết diện chữ I chịu uốn phải đợc cấu tạo cân xứng sao cho :
0.1 0.9
yc
y
I
I

Trong đó :
I
y
= Mô men quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục thẳng đứng đi qua trọng tâm
của bản bụng (mm
4
);
I
yc
= Mô men quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trục thẳng đứng
đi qua trọng tâm của bản bụng (mm
4

);
Ta có : I
yc
= 1,33. 10
8
I
y
= 2,67. 10
8
I
yc/
/ I
y
=0.5
Kiểm toán (1) KT1 = Đạt
1.5. kiểm toán độ mảnh của vách đứng
Ngoài nhiệm vụ chống cắt , vách đứng còn có chức năng tạo cho bản biên đủ xa để chịu uốn có
hiệu quả > Khi có một tiết diện I chịu uốn , có hai khả năng h hỏng có thể xuất hiện trong vách
đứng . Đó là vách đứng có thể mất ổn định nh mọt cột thẳng đứng chịu ứng suất nén có bản biên
đỡ hoặc có thể mất ổn định nh một tám do ứng suất dọc trong mặt phẳng uốn .
Bản bụng của dầm phải đợc cấu tạo sao cho thoả mãn điều kiện sau(A6.10.2.2)
Khi không có gờ tăng cờng dọc ;

2
6.77
C
W e
D
E
t f

(2)
Trong đó :
f
c
= ứng suất ở giữa bản cánh chịu nén do tải trọng ở TTGHCĐI gây ra (MPa)
S
c
= chiều cao của bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi (mm)
Ta có :
Đối với tiết diện không liên hợp đối xứng kép thì D
c
= D/2 =525 mm
T ngc thin
13
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
ở trên ta đã tính đợc f
c
= 88.16
Vế trái của (2) VT2=75
Vế phải của (2) VP2= 293,79
Kiểm toán (2) KT2=Đạt
1.6. Kiểm tra tiết diện dầm là đặc chắc , không đặc chắc hay mảnh
Kiểm của vách đứng có mặt cắt đặc chắc
Độ mảnh của vách đứng , để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện
sau(A6.10.4.1.2)
2
3.76
CP
W yC

D
E
t F

(3)
Trong đó :
D
cp
=525mm Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mô men dẻo (mm)
F
yc
= 345MpaCờng độ chảy nhỏ nhất theo quy định của bản cánh chịu nén (MPa);
Ta có :
5
2
2.525 2.10
75 3,76 3,76. 90,5
14 345
cp
w yc
D
E
t F
= = = =
=> OK
Kiểm toán độ mảnh của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc
Độ mảnh cuả biên chịu nén , để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau:
0.382
2
f

f yC
b
E
t F

(4)
Trong đó :
b
f
=400mm Chiều rộng của bản cánh chịu nén (mm).
t
f
=25mm Chiều dày của bản cánh chịu nén ( mm).
Ta có :
5
400 2.10
8 0,382 0,382. 9,2
2 2.25 345
f
f yc
b
E
t F
= = = =
=> OK
Kiểm toán tơng tác giũa bản độ mảnh bản bụng và biên chịu nén của mặt cắt đặc chắc
Thực nghiệm cho ta thấy các mặt cắt đặc chắc có thể không có khả năng đạt đợc các mô men thì
khi tỷ số độ mảnh của bụng và cánh chịu nén cả hai đều vợt 75% của các giới hạn cho trong các
phơng trình (3) và (4) . Do đó tơng tác giữa đọ mảnh bản bụng và biên chịu nén , để đảm bả tiết
diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau :

2
(0.75).3,76
(0.75).0,382
2.
cp
W yc
w
W yc
D
E
t F
b
E
t F










Ta có :
T ngc thin
14
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép

5

5
2
2*525 2.10
75 (0.75).3,76 (0.75).3,76 67.9
14 345
400 2.10
8 (0.75).0,382 (0.75).0,382 6.9
2. 2*25 345
cp
W yc
w
W yc
D
E
t F
b
E
t F

= = = =




= = > = =


=> Không đạt
Do đó ta phải kiểm tra phơng trình tơng tác :

2
9.35 6.25
2
cp f
W f yc
D b
E
t t F
+
Ta có :

5
2
5*525 400
9.35 9.35 149.8
2 14 2*25
2.10
6.25 6.25 150.5
345
cp f
W f
yc
D b
t t
E
F
OK

+ = + =
ữ

= =

Kiểm toán liên kết dọc của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc
Khoảng cách giữa các điểm liên kết dọc L
b
để đảm bảo cho tiết diện đặc là chắc phải thoả mãn
điều kiện sau:
1
0.124 0.0759
y
b
p yc
r E
M
L
M F




ữ

ữ




Trong đó :
r

y
= bán kính quán tính của tiết diện đối với trục thẳng đứng (mm)
M
1
= Mô men nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mỗi đầu của chiều dài
không đợc giằng ( N.mm);
M
P
= Mô men dẻo của tiết diện (N.mm);
Ta có :
ở trên ta đã tính đợc I
y
=2.67.10
8
mm
4
Diện tích của tiết diện dầm A =34700mm
2
r
y
=88
Chọn khoảng cách giữa các liên kết dọc L
b
=4000mm
Ta kiểm toán cho khoảng giữa là bất lợi nhất , nên M
1
=1,078.10
9
ở trên ta đã tính đợc M
P

=5,04.10
9
ta có:
9 5
1
9
1,078.10 88*2.10
4000 0.124 0.0759 0.124 0.0759 5013
5,04.10 345
y
b
p yc
r E
M
L
M F




= = =

ữ


ữ

ữ

Kết luận : vậy tiết diện là đặc chắc .
Kiểm toán sức kháng uốn
Sức kháng uốn của dầm phải thoả mãn điều kiện sau:
Đối với trờng hợp tiết diện là đặc chắc :
umax r n
M Mr= M


Trong đó :
T ngc thin
15
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
r

= Hệ số kháng uốn theo quy định
1.0
r

=
( A6.5.4.2)
umax
M
= Mô men uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa mhịp ở TTGHCĐI(N.mm)
M
n
= Sức kháng uốn danh định đặc trng cho tiết diện đặc chắc (N.mm)

Ta có :
r

=1

umax
M
=1,408. 10
9
Nmm

n
M
=M
P
= 5.04. 10
9
Nmm
Ta có
max
.
u r n
M M M OK

=
3.2. Kiểm toán điều kiện chịu lực cắt
3.2.1. Kiểm toán theo yêu cầu bốc xếp
Đối với các bản bụng khi không có STC dọc, phải sử dụng STC đứng nếu:
D
t

w
150
>
( 10 ) ;
Ta có
D
t
w
=
1050
14
= 75 < 150
Suy ra không thoả mãn
Kết luận: không cần sủ dụng STC đứng khi bốc xếp
3.2.2. Kiểm toán sức kháng cắt của dầm
3.2.2.1. Kiểm toán khoang trong
Sức kháng cắt của khoang trong phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.7.10.1)
V
u
V
r

v
V
n

( 11 );
Trong đó:
V
r

= Lực cắt tại mặt cắt tính toán;

v
= Hệ só kháng cắt theo quy định; ( A6.5.4.2)
V
n
= Sức kháng cắt dnh định cuă mặt cắt, đợc xác định nh dới đây.
Ta kiểm toán cho mặt cắt 1 là mặt cắt bát lợi nhất, do đó:
M
u
=536.10 kNmm
Kiểm tra điều kiện:
M
u
0.5

f

Mp

( 11* );
Ta có:

M
u
= 5.36 x 10
8
< 0,5. 1. 5,04x 10
9
=2.52 x 10

9
Nmm
Khi đó
V
n
đợc xác định theo công thức sau:
V
n
V
p
C
0.87 1 C

( )

1
d
0
D






2
+
+

Trong đó:
Vp = Lực cắt dẻo của vách dầm, đợc tính nh sau:
V
p
0.58 F
yw
Dt
w
=0.58*345*1050*14( N)
C = tỉ số ứng suất oằn cắt và cờng độ chảy cắt, đợc xác định nh sau:
do = Khoảng cách giũa các STC trung gian chọn
d
0
3D

3D=3.1050= 3150mm, chọn d
o
= 3000 mm
T ngc thin
16
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép

Nếu:
1.10 1.38
yw w yw
Ek D Ek
F t F

thì
1.10
yw
w
Ek
C
D
F
t
=
Trong đó:
k = 5+
=






2
5
D
d
o

5+
2
5
3000
1050
=

ữ

5,61
Ta có: 1,38.
5
2.10 .5,61
1.38 79
345
yw
Ek
F
= =
>
w
t
D
=75
1,10.
5
2.10 .5,61
1.10 62.73
345
yw

Ek
F
= =
<
w
t
D
=75
vậy:
5
1.10 1.10 2.10 .5,61
0.84
1050
345
14
yw
w
Ek
C
D
F
t
= = =
Từ đó :Vn =
V
p
C
0.87 1 C

( )

1
d
0
D






2
+
+











=
( )
6 6
2
0.87. 1 0.84

2.94.10 0.84 2,598.10
3000
1
1050




+ =



+
ữ



(N)

V
u
=326489 ( N) < Vr =

v
V
n

= 2598960 ( N)
Kết luận: khoang trong đủ khả năng chịu cắt
3.2.2.2.Kiểm toán khoang biên:

Sức kháng cắt của khoang biên phải thoả mãn điều kiện sau:
max
. . .
u r v n v p
V V V C V

= =
( 12 )
Trong đó:
V
umax
= 389303 N: Lực cắt lớn nhất tại gối
Ta có:
C = 1.00
V
umax
= 3.893.10
5
N< V
r
= 2598960
Kết luận: khoang biên đủ khả năng chịu lực.
3.2.3. Tính toán các neo chống cắt
Cấu tạo của các neo chống cắt đã đợc thoả mãn.
iv. Kiểm toán dầm theo TTGHSD
4.1. Kiểm toán độ võng dài hạn
Dùng tổng hợp TTSD để kiểm tra chảy của kết cấu thép và ngăn ngừa độ võng thờng xuyên bất
lợi có thể ảnh hởng xấu đến điều kiện khai thác, ứng suất bản biên chịu mômen dơng và âm, phải
thoả mãn điều kiện sau:
Đối với tiết diện không liên hợp:

f
f
0.80 R
h

F
yf

( 13 )
Trong đó:
T ngc thin
17
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
f
f
= ứng suất đàn hồi bản biên dầm do TTSD gây ra;
R
h
= Hệ só lai, với tiết diện đồng nhất thì
R
h
=1.0;
Tính toán cho mặt cắt giữa nhịp là mặt cắt bất lợi nhất, do đó: M
a
=1,106.10
9
Nmm

R
h

= 1.0

9
1,106.10
85.33
7
1, 296.10

M
a
f
f
S
bot
= = =
MPa

0.80 R
h

F
yf

=0,8.1.345=276 MPa
Ta có:
f
f
= 85.33 MPa <
0.80 R
h

F
yf

= 276 MPa
Kết luận: thoả mãn
4.2. Kiểm toán độ võng do hoạt tải
Độ võng của dầm phải thoả mãn điều kiện sau đây:

cp

1
800
L

( 14 )
Trong đó:
L = Chiều dải nhịp dầm ( m );

= Độ võng lớn nhất do hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích, lấy trị số hơn
của:
+ Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế, hoặc
+Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế.
Độ võng lớn nhất ( tại mặt cắt giữa ) do xe tải thiết kế gây ra có thể lấy gần đúng ứng với trờng
hợp xếp xe sao cho mômen tại mặt cắt giữa dầm là lớn nhất. Khi đó ta có thể sử dụng hoạt tải t-
ơng đơng của xe tải thiết kế tính toán.
Độ võng lớn nhất ( tại mặt cắt giữa dầm ) do tải trọng rải đều gây ra đợc tính theo công thức của
lý thuyết đần hồi nh sau:

4

5. .
384. .
w L
E I
=
Trong đó:
w = Tải trọng rải đều trên dầm ( N/m);
E = Mô đun đàn hồi của thép làm dầm (MPa);
I = Mômen quán tính của tiết diện dầm, bao gồm cả bản BTCT mặt cầu với dầm liên hợp
(mm
4
)
Ta có:
- Tải trọng rải đều của xe tải thiết kế ( đã nhân hệ số)

1,3 . . (1 )w mg m LL IM
truck D Mi
= +
=1,3.0,5.0,5.28,53(1+0,25)=11.59 N/mm
Tải trọng rải đều của tải trọng làn thiết kế ( đã nhân hệ số)
1,3 1, 3.0, 5.9,3 6 /w mg LL kN mm
lane D L
= = =
Mô men quán tính của tiết diện dầm I =7,129.10
9
mm
4
Độ võng do xe tải thiết kế

1

=
4
5 9
5.11,59.16000
6,93
384.2.10 .7,129.10
mm=
Độ võng do tải trọng làn thiết kế

2
=
4
5 9
5.6.16000
3,59
384.2.10 .7,129.10
=
mm
Độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn


3
= 0,25.6,93+ 3,59= 5,32 mm
T ngc thin
18
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép


cp
=

1
.16000 20
800
=
mm
Ta có:

=

1
= 6,93 mm < Dcp = 20mm
Kết luận: thoả mãn
4.3. Tính toán độ vồng ngợc
Các cầu thép nen làm độ vồng ngợc trong khi chế tạo để bù lại do tính tải không hệ số và trắc dọc
tuyến. ở đây ta chỉ xét đến độ võng do tĩnh tải không hệ số của:
- Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do dầm thép chịu
- Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu.
Ta có:
Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu:
w
DC
= 6+2,72=8,72 N/mm
Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu:
w
DW
= 4 N/mm
Độ võng do tĩnh tải không hệ số hay độ vồng ngợc là:
=
( )
4

5 9
5. 4 8,72 .16000
7,613
384.2.10 .7,129.10
+
=
mm
Độ võng do tĩnh tải không hệ số hay độ vồng ngợc là: 7,613 mm <20mm => đạt
v. kiểm toán dầm theo ttgh mỏi và đứt g yã
5.1. Kiểm toán mỏi đối với vách đứng
5.1.1. Kiểm toán mỏi đối với vách đứng chịu uốn
Kiểm tra điều kiện ổn định uốn của vách đứng khi chịu tải trọng lặp:
2 Dc

t
w
5.70
E
F
yw

thì
.
cf h yc
f R F=
Trong đó:
Dc = Chiều cao của vách chịu nén trong giai đoạn đàn hồi (mm);
Ta có:
Đối với dầm đối xứng kép thì Dc = D/2 thì Dc = 525 mm
Suy ra:

2.525
75
14
=
<
200000
5.70 137
345
=
.
cf h yc
f R F =
Trong đó:
f
cf
= ứng suất đàn hồi lớn nhất ở bản biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tải trọng dài hạn cha
nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định, đại diệ cho ứng suất nén khi uốn lớn nhất trong
vách ( MPa).
Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mặt cắt giữa dầm nh sau:
T ngc thin
19
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
145.0 kN35.0 kN
16000
8000
3700
145.0 kN
Tải trọng trục P1 = 35.0 kN Đặt cách gối X1 = 3700mm
P2 = 145.0 kN X2 = 8000mm
P3 = 145.0 kN

Tải
trọng
trục
P1=35 kN Tung độ
DAH
y1= 1.85
P2=145 kN y2= 4.0
P3= 145 kN y3= 0
Ta có:
Mô men do xe tải mỏi tác dụng:
1 1 2 2 3 3truckf
M P y P y P y= + +
=35.1,85+145.4=644,75 kN.m
Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu:
w
DC
= 8,72 N/mm
Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu:
w
DW
= 4 N/mm
Mômen do tác dụng của tải trọng dài hạn:

M
DCDW
+
=
( )
8

.
2
Lww
DwDC
+
=
( )
2
8,72 4 .16
407.04
8
+
=
kNm
Mômen mỏi:
W
2 . .(1 ).
cf truckf F DC D
M M mg IM M

+
= + +
= 0,9075.10
9
Nmm
Suy ra:
f
cf
=
9

7
0,907.10
69,7
1,3.10
=
MPa <
R
h
F
yc

= 1.345 = 345 MPa => thỏa mãn
5.1.2. Kiểm toán mỏi với vách đứng chịu cắt
ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách do tác dụng của tải trọng dài hạn cha nhân hệ số và của
tải trọng mỏi thao quy định phải thoả mãn điều kiện sau:
v
cf
0.58 CF
yw

( 17 )
Trong đó:
Vcf = ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách, do tác dụng của tải trọng cha nhân hệ số và của
tải trọng mỏi theo quy định (MPa).
Xếp xe tải bất lợi nhất cho mặt cắt gối nh sau:
T ngc thin
20
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
145.0 kN 145.0 kN
35.0 kN

9000
13300
16000
Tải trọng trục P1 = 35.0 kN Đặt cách gối X1 = 13300mm
P2 = 145.0 kN X2 = 9000mm
P3 = 145.0 kN X3 = 0mm

Tải
trọng
trục
P1=35 kN Tung độ
DAH
y1= 0,1687
P2=145 kN y2= 0,4375
P3= 145 kN y3= 1

Ta có:
Lực cắt do xe tải mỏi tác dụng
1 1 2 2 3 3truckf
V P y P y P y= + +
=35.0,1675+145.0,4375+145.1=214,3 kN.m
Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu:
w
DC
= 8,72 N/mm
Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu:
w
DW
= 4 N/mm
Lực cắt do tác dụng của tải trọng dài hạn V

DC+DW
=101,76 kN
Lực cắt mỏi:
W
2 . .(1 ).
cf truckf F DC D
V V mg IM V

+
= + +
= 2*214,3.10
3
*0,45*(1+0,15)+101,76.10
3
=268,11.10
5
N
Suy ra:
v
cf
=
V
truckf
D t
w

=
5
2,681.10
18,23

1050.14
=
<
0.58 CF
yw
=0,58.0,84.345 = 167 MPa
Kết luận: thoả mãn
5.2. kiểm toán mỏi và đứt gãy
5.2.1. kiểm toán mỏi
Thit k theo TTGH mi bao gm gii hn ng sut do hot ti ca xe ti thit k mi ch t
n mt tr s thớch hp ng vi mt s ln tỏc dng lp xy ra trong quỏ trỡnh phc v ca cu.
Cụng thc kim tra mi nh sau:
(

F)n



(
f
)
Trong ú:


= H s ti trng mi, ta cú

= 0.75;
(
f
) = Biờn ng sut do xe ti mi gõy ra (MPa);

(

F)n = Sc khỏng mi danh nh (MPa).
- Tớnh biờn ng sut do xe ti mi gõy ra (
f
)
i vi tit din khụng liờn hp:
T ngc thin
21
Bé m«n kÕt cÊu Bµi tËp lín kÕt cÊu thÐp

f∆
= fmax – fmin = fmax – 0 = fmax =
S
M
cf
Trong đó:
S = Mô men kháng uốn của tiết diện dầm thép (mm
3
);
M
cf
= Mô men uốn tại mặt cắt giữa nhịp dầm do xe tải mỏi, có nhân hệ số, xếp tải ở vị
trí bất lợi nhất gây ra. Ta kiểm tra mỏi cho điểm tiếp xúc giữa bản bụng và bản cánh của dầm.
M
cf
= (1+IM)mg
F
M
truckf

= 1,15.0,45.644,75 = 333,658kN.m
Vậy
γ
(
f∆
) = 0.75x








bot
cf
S
M
= 0.75
6
7
333,658.10
1,3.10
 
 ÷
 
= 19,249 (MPa);
- Tính sức kháng mỏi danh định (
∆
F)n :

Ta có công thức sau:
(
∆
F)n =
3
1






N
A

≥

2
1
(
∆
F)TH
Trong đó
(
∆
F)TH , A = Ngưỡng ứng suất mỏi, hệ số cấu tạo, tra bảng theo quy định, phụ thuộc
loại chi tiết cấu tạo của dầm thép;
. Dầm thép hình cán
⇒
Chi tiết cấu tạo loại A

. Dầm thép ghép hàn
⇒
Chi tiết cấu tạo loại C.
N = Số chu kỳ biên độ ứng suất trong tuổi thọ kết cấu của cầu. Theo tiêu chuẩn tuổi
thọ thiết kế của cầu là 100 năm, vậy:
N = (100 năm)x(365 ngày)xnx(ADTTSL)
n = Số chu kỳ ứng suất của một xe tải, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào loại cấu
kiện và chiều dài nhịp.
ADTTSL = Số xe tải / ngày trong một làn xe đơn tính trung bình trong tuổi thọ thiết
kế; ADTTSL = pxADTT
p = Một phần số làn xe trong một làn đơn, tra bảng theo quy định, phụ thuộc
vào số làn xe có giá trị cho xe tải của cầu;
ADTT = Số xe tải / ngày theo một chiều tính trung bình trong tuổi thọ thiết kế:
ADTT = kxADTxnL
ADT = Số lượng giao thông trung bình hàng ngày/ một làn;
k = Tỷ lệ xe tải trong luồng, tra bảng theo quy định, phụ thuộc vào cấp đường thiết
kế.
Ta có:
Tra bảng A.6.6.1.2.5-1, với chi tiết loại C có A = 1,44 x 10
12
(MPa)
3
Tra bảng A.6.6.1.2.5-3, với chi tiết loại C có (
∆
F)TH = 69 Mpa
Tra bảng A.6.6.1.2.5-2, với dầm giản đơn L = 14 m có n = 1.0
Tra bảng A.3.6.1.4.2-1, với số làn xe n = 2 có p = 0.85
ADT = 1.5x10
4
xe/ngày/làn

k = 0.15
ADTT = 4500 xe/ngày
N = 1,6 x10
8
chu kỳ
Vậy (
∆
F)n =
3
1






N
A
=
1
12
3
8
1,44.10
1,6.10
 
 ÷
 
=20,8 Mpa
Và

2
1
(
∆
F)
TH
= 34.5 MPa
Tạ ngọc thiện
22
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Do ú (

F)n = 34.5 MPa >

(
f
) = 16,328 (MPa)

t
+ Kim toỏn t góy
Vt liu thộp lm dm phi cú do dai chng t góy theo quy nh ca tiờu chun. Thộp
s dng theo cỏc tiờu chun ca AASHTO l thoó món.
vi. Tính toán thiết kế sờn tăng cờng
1. Bố trí STC đứng
Ta có: 3D =3.1050=3150 mm
Vậy ta chọn:
Khoảng cách giữa các STC đứng trung gian ( khoang trong )
d
0
= 2000 mm

Khoảng cách khoang cuối ( khoang biên )
d
01
= 1000 mm
Chiều rộng STC đứng trung gian
b
p
= 180 mm
Chiều dày STC đứng trung gian
t
p
= 16 mm
Ta có hình vẽ bố trí nh sau:
mặt chính bố trí STC đứng
300
1100
300
2000x7
1000
1000
16000
MCN Bố TRí STC ĐứNG TRUNG GIAN
6060
180
14
400
400
180
MặT CắT A-A
14

180
16
180
A
1100
2. Kiểm toán STC đứng trung gian
T ngc thin
23
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
2.1. Kiểm toán độ mảnh
Chiều rộng và chiều dày của STC đứng trung gian phải đợc giới hạn về độ mảnh để ngăn mất ổn
định cục bộ của vách dầm: ( A10.8.1.2)
50
d
30
+
b
p

0.48 t
p
E
F
ys

0.25b
f
b
p

16t
p


Trong đó:
d = Chiều cao mặt cắt dầm thép ( mm );
tp = Chiều dày STC ( mm );
bp = Chiều rộng STC (mm );
Fys = Cờng độ chảy nhỏ nhất quy định của STC (mm);
bf = Chiều rộng bản cánh của dầm (mm);
Ta có
50
d
30
+
= 50 +
1100
86,67
30
=
mm < bp = 180mm < 0,48.16.
5
2.10
184,91
345
=

Suy ra : thỏa mãn
0,25b
f

=0,25.400=100 mm <
b
p
= 180mm <16t
p
=16.16=256 mm
Kết luận: thoả mãn
2.2. Kiểm toán độ cứng
Độ cứng của nó phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.8.1.3)
I
t
d
0
t
w
( )
3
J

( 21 )
J = 25.
2
2

o
p
d
D
0,5 (22)
Trong đó:
d
0
= Khoảng cách giữa các STC đứng trung gian (mm);
D
p
= Chiều cao D của vách không có STC dọc hoặc chiều cao phụ lớn nhất của vách có
STC dọc;
Ta chỉ xét trờng hợp không có STC dọc, nên
D
p
= D (mm);
I
t
= Mômen quán tính của tiết diện STC đứng trung gian lấy đối với mặt tiếp xúc với
vách khi là STC đơn và với điểm giữa chiều dày vách khi là STC kép (
mm
4
).
Ta có:
D
p
= 1050 mm

d
0
= 2000 mm
J = 25.
2
1050
2 1,724
2000

=
ữ

=> J=0.5
t
w
= 14 mm
bp = 180 mm
t
p
= 16 mm
I
t
=
2
3
16.180 180 14
.180.16 .2
12 2 2

+ +
ữ
ữ
ữ


= 6,97.10
7
mm
4
T ngc thin
24
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Suy ra:
I
t
=6,97.10
7
mm
4

>
d
0
t
w
( )
3
J

= 2000.(14)
3
.0,5 = 2,74.10
6
mm
4
Kết luận: thỏa mãn
2.3. Kiểm toán cờng độ
Diện tích trung gian của STC đứng trung gian phải đủ lớn để chống lại thành phần thẳng đứng
của ứng suất xiên trong vách .(A6.10.8.1.4)
A
s
0.15 B

D

t
w

1 C

( )

V
u
V
r

18 t
w

()
2







F
yw
Fys







(23)
Trong đó:
Vr = Sức kháng cắt tính toán của vách dầm (N);
Vu = Lực cắt do tải trọng tính toán ở TTGHCĐI (N);
As = Diện tích STC, tổng diện tích của STC (
mm
2
);
B= Hệ số, đợc xác định phụ thuộc loại STC.
Ta có:
Với STC kép bằng thép tấm, thì: B = 1.000

Nh trên ta có: C=0,84
Ta xét STC đứng liền kề STC gối là bất lợi nhất, khi đó: Vu = 3,11.10
3
(N);
Tính ở trên ta có: Vr =2,59.10
6
(N);
Diện tích mặt cắt ngang của STC:
As = 180.16.2= 5760
mm
2
0.15 B

D

t
w

1 C

( )

V
u
V
r

18 t
w
()

2







F
yw
Fys







= -3485,63
mm
2
( )
Ta có: 5760
mm
2
> -3485,63
mm
2
( )
Kết luận: thoả mãn

3. Kiểm toán STC gối
3.1. Chọn kích thớc STC gối
Ta chọn:
Chiều rộng của STC gối bp= 180 mm
Chiều dày STC gối
t
p
= 16 mm
Số đôi STC gối
n
g
= 1
Chiều rộng đoạn vát góc STC gối > 4
t
w
=4.14=56 mm, ta chọn = 60 mm
Ta có hình vẽ STC gối nh sau:
T ngc thin
25
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
MCN Bố TRí STC GốI
400
60
14
1100
400
60
180180
16
14

150 150
MặT CắT HIệU DụNG
126126

3.2. Kiểm toán độ mảnh
Độ mảnh của STC gối phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.8.2.2)
b
p
0.48 t
p
E
Fys

(24)
Trong đó:
b
p
= Chiều rộng STC gối (mm);
t
p
= Chiều dày STC gối (mm).
Ta có:
b
p
= 180mm <
0.48 t
p
E
Fys

= 0,48.16.
5
2.10
185
345
=
mm
Kết luận: thoả mãn
3.3. Kiểm toán sức kháng tựa
Sức kháng tựa tính toán B
r
phải đợc lấy nh sau:
B
r
=
b
A
pu
F
ys
uu
VR
=
(25);
Trong đó:

b
= Hệ số sức kháng tựa theo quy định; (A6.5.4.2);
Apu = Diện tích phần chìa của STC gối ở bên ngoài các đờng hàn bản bụng vào bản cánh,
nhng không vợt ra ngoài máp của bản cánh

mm
2
( )
.
Ta có:

b
= 1
Vu
= 389303 N
Apu =3968 mm
2
Thay số vào (25) ta có B
r
= 1368960 N > Vu=389303N
T ngc thin
26
Bộ môn kết cấu Bài tập lớn kết cấu thép
Kết luận: thoả mãn
3.4. Kiểm toán sức kháng dọc trục
STC gối cộng một phần vách phối hợp nh một cột chịu lực nén dọc trục;
Đối với STC đợc hàn vào bản bụng, diện tích có hiệu của tiết diện cột đợc lấy bằng diện tích tổng
cộng các phần của STC và một đoạn vách nằm tại trọng tâm không lớn hơn 9
t
w
sang mỗi bên của
các cấu kiện phía ngoài của nhóm STC gối.
Điều kiện kiểm toán:
Pr =

c
Pn

Ru

Vu
(26)
Trong đó:


c
= Hệ số kháng nén theo quy định (A6.5.4.2)
Pn = Sức kháng nén danh định đợc xá định nh sau: (A4.6.2.5)
Nếu

2.25

thì Pn =
0.66

Fys

A
s


Nếu

2.25
>

thì Pn =
0.88 Fys

A
s

l

Trong đó:

kl

r






2
Fy
E
As = Diện tích mặt cắt nguyên;
mm
2
( )
k = Hệ số chiều dài hiệu dụng theo quy định. Với trờng hợp liên két hàn ở hai đầu thì
k = 0.75 ( A4.6.2.5)
I = Chiều dài không giằng (mm) = Chiều dài vách D (mm);
r = Bán kính quán tính của tiết diện cột;

r =
I
A
s
I = Mômen quán tính của tiết diện cột đối với trục trung tâm của vách (
mm
4
).
Ta có:

c
= 0.9
As=9288 mm
2

I = 69805464 (
mm
4
);
I
t
= Mômen quán tính của tiết diện STC đứng trung gian lấy đối với mặt tiếp xúc với vách khi là
STC đơn và với điểm giữa chiều dày vách khi là STC kép (
mm
4
).
r =
69805464
86,66
9288

=
mm
l = 1050mm
k = 0.75
kl/r=9,087

kl

r






2
Fy
E
=
2
5
9,087 345
. 0,014
2.10


=
ữ

<2,25

Suy ra Pn =
0,014
0,66 .345.9288
= 3,1857.10
6
T ngc thin
27