bài giảng kết cấu thép chương 3 thiết kế dầm sàn thép

Email :
1
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
III.1. Khái niệm chung về dầm và hệ dầm
III.2. Tính bản sàn thép
III.3. Tính dầm đònh hình
III.4. Tính dầm tổ hợp hàn
III.5. Ổn đònh dầm
III.6. Nối dầm – Gối dầm
Email :
2
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 1.1. Phạm vi sử dụng
 1.2. Các loại tiết diện dầm
 a. Dầm dònh hình
 b. Dầm tổ hợp
 1.3. Các hình thức dầm
 Dầm đơn giản
 Dầm liên tục
 1.4. Các loại hệ dầm
 a. Hệ dầm đơn giản
 b. Hệ dầm phổ thông
 c. Hệ dầm phức tạp
 1.5. Các kích thước chính của dầm
III.1. Khái niệm chung về dầm và hệ dầm
Email :
3
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Dầm là một kết cấu chòu uốn, được dùng rất phổ biến trong
KCT :
 Dùng làm dầm đỡ sàn nhà dân dụng (tải trọng nhỏ 200-300

daN/m
2
); đỡ sàn công tác nhà công nghiệp (tải trọng lớn
500 -4000 daN/m
2
).
 Dùng làm dầm mái (KC mái dùng vật liệu lợp nhẹ). Hiện
nay công ty thép Zamil-Steel là một trong những công ty đã
thi công nhiều loại dầm cho các KCT trong các NCN nhẹ ở
nước ta.
 Dùng làm kết cấu dầm cầu chạy trong NCN. Đây là loại
KC đặc biệt chòu tải trọng di động.
1.1. Phạm vi sử dụng
Email :
4
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Việc quyết đònh hình dáng và kích thước dầm là một khâu quan
trọng cho người thiết kế vì nó phải đảm bảo tính bền, ổn đònh
và kinh tế cho công trình.
Email :
5
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Được làm từ những thép
đònh hình cán sẵn. Gồm 2
loại chủ yếu : I, C
 Ưu nhược điểm :
 Cấu tạo đơn giản, dễ
tiêu chuẩn hóa  chi
phí chế tạo không cao
 Chiều dày bản bụng lớn

 đảm bảo điều kiện
ổn đònh cục bộ, nhưng
tốn vật liệu.
 Giá thành cao.
a. Dầm đònh hình
1.2. Các loại tiết diện dầm
Email :
6
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
b. Dầm tổ hợp
 Tổ hợp từ các thép đònh hình hoặc thép bản
 Dầm tổ hợp hàn.
 Dầm tổ hợp đinh tán hoặc bu lông .
 Ưu nhược điểm của dầm thép tổ hợp :
 Tiết kiệm vật liệu
 Chòu tải trọng động tốt (dầm đinh tán)  ngày nay thay thế
bằng dầm tổ hợp bu lông cường độ cao.
 Quá trình tính toán và sản xuất phức tạp.
 Phạm vi ứng dụng của dầm tổ hợp :
 Phạm vi sử dụng rộng rãi hiện nay do tiết kiệm vật liệu hơn
so với thép hình.
Email :
7
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Email :
8
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Dầm tónh đònh đơn giản, Dầm có đầu thừa : Không
bò ảnh hûng lún gối tựa nên không gây ra ứng
suất phụ

 Dầm nhiều nhòp (KC siêu tónh) thường được điều
chỉnh sau cho M nhòp bằng gối  tiết kiệm vật
liệu nhưng chòu ảnh hưởng lún gối tựa  sinh ra
ứng suất phụ.
1.3. Các hình thức dầm
Email :
9
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Khi đó tải trọng từ bản sàn  truyền trực tiếp qua
dầm sàn  gối tựa  móng. Khả năng chòu lực
của hệ không lớn, chỉ thích hợp với sàn chòu tải
trọng bé, cạnh ngắn của sàn không lớn.
a. Hệ dầm đơn giản
Email :
10
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Tải trọng từ sàn  truyền qua dầm phụ  xuống
dầm chính  xuống gối tựa  xuống móng . Phạm
vi sử dụng khi LxB <= 36x12m hoặc khi q<= 3000
daN/m
2
. Cấu tạo đơn giản, khối lượng thép nhỏ.
b. Hệ dầm phổ thông
Email :
11
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 Tải trọng từ sàn  truyền qua dầm sàn  xuống
dầm phụ  xuống dầm chính  xuống gối tựa 
xuống móng. Sử dụng phù hợp khi q>3000 daN/m
2

.
c. Hệ dầm phức tạp
Email :
12
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Liên kết chồng:
Liên kết chồng có cấu
tạo đơn giản, thuận tiện
để lắp ghép; nhưng làm
tăng chiều cao kiến trúc
của hệ dầm;
=> ít được sử dụng; chỉ nên dùng đối với sàn có kích thước nhỏ và chịu tải
trọng nhỏ.
Bản sàn chỉ được gối lên
2 cạnh (gối lên 2 dầm
phụ) nên độ cứng và khả
năng chịu lực không cao;
Dầm
chính
Dầm
phụ
1.4 Liên kết dầm với nhau
h = hdc + hdp
Email :
13
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Liên kết bằng mặt:
Mặt trên của dầm chính
và dầm phụ đều nằm
cùng một cao độ, nên

chiều cao của dầm chính
chính là chiều cao của
hệ dầm.
Bản sàn được kê bốn cạnh (gối lên cả dầm phụ và dầm chính) nên độ cứng
và khả năng chịu lực đều tăng. => hay được sử dụng.
Liên kết bằng mặt có cấu
tạo phức tạp, tốn các chi
tiết liên kết;
h = hdc
Dầm
chính
Dầm
phụ
=> Hệ dầm phổ thông với liên kết bằng mặt hay được sử dụng.
Dầm
phụ
Email :
14
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Liên kết thấp:
Dầm sàn (đặt chồng) liên
kết chồng với dầm phụ;
Dầm phụ được đặt thấp
hơn dầm chính, sao cho
mặt trên của dầm sàn có
cùng cao độ với dầm
chính.
Bản sàn chỉ được kê 2 cạnh (gối lên dầm sàn và dầm chính) nên có độ cứng
của hệ dầm sàn và khả năng chịu lực thấp.
Liên kết thấp có cấu tạo

rất phức tạp, tốn các chi
tiết liên kết, nhưng chiều
cao của dầm chính chính
là chiều cao của hệ dầm.
h = hdc
Dầm
chính
Dầm
phụ
Dầm
sàn
Email :
15
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
1.5. Các kích thước chính của dầm
a. Chiều dài dầm, nhịp dầm thép
là khoảng cách giữa các
gối tựa, hay khoảng vượt
của dầm;
L có giá trị theo mơđun, là
những con số chẵn.
o Khoảng thơng thuỷ L0 :
là khoảng cách gần nhất
giữa hai gối tựa;
l
h
h
 
L
1

o
L
l
L
o Chiều dài chế tạo của dầm L1 :
trong đó là sai số chế tạo, hay khe hở cần thiết cho việc lắp
dựng; thường = 5 ~ 10 mm.
 LL
1
o Khoảng cách định vị của dầm L:
Email :
16
CHệễNG 3: DAM SAỉN THEP
o Nhp tớnh toỏn ca dm l :
Nhp tớnh toỏn ca dm
c xỏc nh ph thuc
vo cỏch ta dm lờn gi
v loi vt liu ca gi ta
(l thộp, bờ tụng hay
gch).
l
h
h

L
1
o
L
l
L

- Nu gi ta l ct bờ tụng ct thộp; hoc tng xõy gch cú dm bao bờ
tụng ct thộp; hoc bn thộp ph nh ct thộp: ly l = Lo + (L1 - Lo) / 2.
Khi dm gi trc tip lờn:
- Nu gi ta l tng xõy
gch: ly l = L1 = L - .

Trong trng hp ny, thung nhp tớnh toỏn l s l v l < L , nờn d tớnh
toỏn v thiờn v an ton: thng ly l = L.
Email :
17
CHệễNG 3: DAM SAỉN THEP
b. Chiu cao ca tit din dm h
Cánh dầm
Cánh dầm
Bản phủ cánh dầm
Cánh dầm
Bản bụng dầm
Bản bụng dầm
Đinh tán hoặc bu lông
Thép góc
cánh dầm
x x
y
y
Bản bụng dầm
xx xx
y
y
y
y

tw
tf
tf
Bn cỏnh trờn
Bn cỏnh di
Bn bng
hw
h
Tit din dm cn phi m bo:
- Yờu cu chu lc (TTGH 1)
- Yờu cu v vừng (TTGH 2)
- Yờu cu v kinh t (trng lng ca
dm l bộ nht)
=> Tuy nhiờn, cn xỏc nh chiu cao hp lý
ca dm hkt (chiu cao kinh t) m bo
trng lng ca dm l bộ nht.
Tng chiu cao h s rt hiu qu
tng kh nng chu un v gim
vừng ca dm.
Email :
18
CHệễNG 3: DAM SAỉN THEP
hmax : l chiu cao ln nht ca dm
tho món c yờu cu v khụng
gian s dng v yờu cu v m quan
(qui nh theo kin trỳc).
hmin : l chiu cao nh nht ca dm
tho món c iu kin v
vừng (TTGH 2).
hkt : l chiu cao kinh t ca dm

m bo dm cú trng lng bộ nht
(Gd = Min).
maxmin
hhh
kt
hh
iu kin bt buc
iu kin nờn m bo
Cánh dầm
Cánh dầm
Bản phủ cánh dầm
Cánh dầm
Bản bụng dầm
Bản bụng dầm
Đinh tán hoặc bu lông
Thép góc
cánh dầm
x x
y
y
Bản bụng dầm
xx xx
y
y
y
y
tw
tf
tf
Bn cỏnh trờn

Bn cỏnh di
Bn bng
hw
h
Email :
19
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
o Xác định chiều cao hmin
- Chiều cao hmin của dầm được xác
định dựa theo điều kiện về độ võng.
gc , pc : là TT tiêu chuẩn và HT tiêu chuẩn tác
dụng phân bố đều trên chiều dài dầm.
 
8
.
2
max
l
pgM
p
c
g
c


f
h
MM

/2IW

x
max
x
max
max

 
h
fI
l
pg
x
p
c
g
c
2
8
.
2


 
 







tbtbx
p
c
g
c
Eh
lf
IE
ll
pg


1
24
51
848
5
222
max
l
cc
pg ,
 
 

EI
l
pg
cc
4

max
384
5
Email :
20
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
 
 






tbtbx
p
c
g
c
Eh
lf
IE
ll
pg


1
24
51
848

5
222
max










l
E
lf
h
tb

24
5
min
p
c
g
c
cc
tb
pg
pg






1
Hệ số vượt tải trung bình được xác định bởi:
l
cc
pg ,
Email :
21
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Chiều cao hkt của dầm được xác định khi trọng
lượng dầm là bé nhất.
Trọng lượng dầm trên 1 m dài :
: là trọng lượng của bản bụng dầm trên 1 m dài;
: là trọng lượng của 1 cánh dầm trên 1 m dài;
Aw , Af : là diện tích tiết diện bản bụng và 1 bản cánh dầm.
: là hệ số xét đến các chi tiết cấu tạo của bụng và của cánh dầm.
: là trọng lượng riêng của vật liệu thép làm dầm (7850 daN/cm3)

www
Ag 

fff
Ag 
fw

,


fwd
ggg 2
o Xác định chiều cao kinh tế hkt
x x
f
b
w
h
fk
h
h
xx
b
®
d
h
g
a
g
a
o
h
w
h
®
h
5mm5mm
b
g

w
t
t
w
t
f
f
t
t
®
y
y y
1
a
y
Tìm cách xây dựng phương trình xác định trọng lượng dầm gd theo biến số
là chiều cao h.
Email :
22
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Coi bản cánh chịu mô men Mmax và phần tham
gia của bản bụng chỉ kể đến bằng hệ số C.
Thay vào
fk
x
f
h
MC
N
max,



f
A
N
f
f


fA
h
MC
f
fk
x


max,
fk
x
f
hf
MC
A



max,
ta có
hay

Đồng thời ta có
f
M
x
x

W
max,
max

Thay Af và Mx,max vào biểu thức xác định ở trên, ta có:

f
fk
x
wwwd
h
WC
thg 2
d
g
là hàm của
hw , tw : là chiều cao và bề dầy bản bụng dầm.
fM
xx
 W
max,
hay
wfk
hhh 

x x
f
b
w
h
fk
h
h
xx
b
®
d
h
g
a
g
a
o
h
w
h
®
h
5mm5mm
b
g
w
t
t
w

t
f
f
t
t
®
y
y y
1
a
y
Email :
23
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Vì chưa biết h nên ta coi hw = hfk = h (thông thường tf nhỏ, khoảng 2 ~ 3
cm).
Khảo sát hàm số trên ta có:
0
W2
2




f
x
ww
h
C
t

w
x
w
f
kt
t
W
C
h 




2
w
f
C
k




2
w
x
kt
t
W
kh 


f
fk
x
wwwd
h
WC
thg 2
là hàm của
với
- Dầm tổ hợp hàn thì k = 1,2~1,15 ;
- Để xác định được hkt ta cần phải
chọn trước tw:
(tw = 8~12 mm khi nhịp l = 9~15 m).
wfk
hhh 
Email :
24
CHÖÔNG 3: DAÀM SAØN THEÙP
Chiều cao tiết diện dầm h có thể chọn lân cận của hkt vì đều cho trọng
lượng dầm gần với gmin.
O
d
h
min
g
h
kt
d
g
g

w
2g
f
CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP
 2.1. Phân loại bản sàn
 2.2. Tính toán bản sàn
III.2. Tính bản sàn thép