Bài giảng kết cấu thép - chương 3 - dầm thép

KẾT CẤU THÉP
1



Chương 0 Tổng quan về Kết Cấu Thép



Chương 1 Vật Liệu và Sự Làm Việc của KC Thép



Chương 2 Liên Kết Kết Cấu Thép



Chương 3 Dầm Thép



Chương 4 Cột Thép



Chương 5 Dàn Thép


KẾT CẤU THÉP
2

Chương 3 - DẦM THÉP


NỘI DUNG
I.

Đại cương về dầm và hệ dầm

II.

Kích thước chính của dầm

III. Thiết kế dầm thép hình
IV. Thiết kế dầm tổ hợp
V.

Ổn định tổng thể dầm thép

VI. Ổn định cục bộ
VII. Nối dầm và gối dầm


I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM
1. Dầm thép
2. Hệ dầm thép
3. Bản sàn thép


1. Dầm thép


Dầm  Chịu uốn chủ yếu (M và V)



2 loại dầm thép: Dầm hình và Dầm tổ hợp


1. Dầm thép


Dầm hình:
– Làm từ một thép hình
– Theo tiết diện: có đối xứng và không đối xứng
– Theo cách chế tạo: có cán nóng, dập nguội


2. Hệ dầm thép
– Hệ dầm đơn giản
– Hệ dầm phổ thông
– Hệ dầm phức tạp

Hệ dầm đơn giản


2. Hệ dầm thép

Hệ dầm phổ thông

Hệ dầm phức tạp

2. Hệ dầm thép


Liên kết dầm:
– Liên kết chồng
– Liên kết bằng mặt
– Liên kết thấp

Liên kết giữa các dầm
a) LK chồng; b) LK bằng mặt; c) LK thấp


3. Bản sàn thép


Cấu tạo bản sàn thép:
– Bản thép được gối trên một trong 3 kiểu dầm trên
– Bản thép được hàn với cánh dầm bằng Đường Hàn Góc



Tính Toán bản sàn thép:
– Xác định chiều dày t của bản thép
– Nhịp bản sàn L
– Tính toán các dầm đỡ sàn
– Tính toán tổng lượng thép
dùng

3. Bản sàn thép


Tính toán bản sàn thép:
– Có tải trọng q
– Có [f] = [D/L]


Chọn t



Chọn L



Tính liên kết


Độ võng cho phép của cấu kiện chịu uốn
Loại cấu kiện

Độ võng cho phép

Dầm của sàn nhà và mái
1. Dầm chính
2. Dầm của trần có trát vữa, chỉ tính võng cho tải trọng tạm thời
3. Các dầm khác, ngoài trường hợp 1 và 2
4. Tấm bản sàn

L/400
L/350
L/250
L/150

Dầm có đường ray:
1. Dầm đỡ sàn công tác có đường ray nặng 35kg/m và lớn hơn
2. Như trên, khi đường ray nặng 25kg/m và nhỏ hơn

L/600
L/400

Xà gồ:
1. Mái lợp ngói không đắp vữa, mái tấm tôn nhỏ
2. Mái lợp ngói có đắp vữa, mái tôn múi và các mái khác

L/150
L/200

Dầm hoặc dàn đỡ cấu trục:
1. Cầu trục chế độ làm việc nhẹ, cầu trục tay, palăng
2. Cầu trục chế độ làm việc vừa
3. Cầu trục chế độ làm việc nặng và rất nặng

L/400
L/500
L/600

Sườn tường:

1. Dầm đỡ tường xây
2. Dầm đỡ tường nhẹ (tôn, fibrô ximăng), dầm đỡ của kính
3. Cột tường

L/300
L/200
L/400

Ghi chú: L - nhịp cấu kiện chịu uốn. Dầm công xôn: L lấy bằng 2 lần độ vươn


3. Bản sàn thép


Các bước tính toán:
– Có tải trọng q

1

– Có [f] = [D/L]
Tra


biểu đồ của Leites để có L/t

Hoặc dùng công thức gần đúng
của Teloian:

l 4no  72 E1 


1  4 c 
t 15  no q 
E
l 
no    ; E1 
;  0,3
2
1 
D


3. Bản sàn thép


Các bước tính toán:
– Từ tải trọng q, tra bảng để xác định t
Quan hệ giữa tải trọng tác dụng trên sàn
2
và chiều dày bản sàn thép

3

– Có L/t
– Có t


Xác định L

Tải trọng tác dụng lên sàn
q, kN/m2

Chiều dày bản sàn
thép t, mm

≤ 10
≤ 20
≤ 30
> 30

6–8
8 – 10
10 – 12
12 – 14


3. Bản sàn thép


Các bước tính toán:
– Xác định độ võng do tải trọng
tiêu chuẩn gây ra:
4



5 qcl 4
Do 
384 E1 I
Xác định  (tỷ số giữa lực kéo H
và lực tới hạn Ơle Ncr):

5

 1   

2

 Do 
 3 
 t 

2


3. Bản sàn thép


Các bước tính toán:
– Kiểm tra độ võng ở giữa
nhịp do cả qc và H gây ra:
6



1
D  Do
 D
1 
Xác định H (lực kéo tác
dụng tại gối tựa bản):

2

7

H

 EI
l

2

2



hoặc

H  gQ

 D

2

E1t


4 l 

gQ – hệ số độ tin cậy của tải trọng (hệ số vượt tải)

3. Bản sàn thép


Các bước tính toán:
– Mômen uốn lớn nhất ở
giữa nhịp bản:
2

8

M max
M max



9

ql

 HD
8
1
 Mo
1 

Kiểm tra bền:

H M max
 

 f gc
A
Wx

– Chiều cao đường hàn góc
hf (chiều dài đơn vị) để đủ
chịu lực kéo H:
10

hf 

H

 R 

g min

gc


II. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
1. Chiều dài dầm
2. Chiều cao dầm
3. Các điều kiện cần kiểm tra


1. Chiều dài dầm


Thiên về an toàn, lấy l = L



Sàn thông thường, hay lấy l  18m



Nhịp bé  Dầm Thép Hình



Nhịp lớn  Dầm Tổ Hợp


2. Chiều cao dầm


hmin  h  hmax


hmin: chiều cao đảm bảo cho dầm đủ cứng, nghĩa là độ
võng của dầm không vượt quá độ võng giới hạn.



hmax: chiều cao lớn nhất có thể của dầm, được quy định
trong nhiệm vụ thiết kế, chính là khoảng cách cho phép đủ
để bố trí hệ dầm và bản sàn.



h càng gần hkt càng tốt


hkt: chiều cao tương ứng với lượng thép ít nhất


2. Chiều cao dầm


hmin :

hmin

g c  pc
 c
g tb g g g  p cg p

5 f l  l

24 E  D  g tb

1



hmax: quy định trong nhiệm vụ thiết kế



hkt :
Có xét
đến sự
thay đổi
tỷ số hw/tw

W
hkt  k
tw

Dầm hàn: k = 1,15 ÷ 1,20
Dầm BL, đinh tán: k = 1,20 ÷ 1,25

hw
w 
: độ mảnh bản bụng dầm
tw

3wW
hkt 
2
3

Tỷ số chiều cao và chiều dày bản bụng thép
hw (m)

1,0

1,5

2,0

3,0

4,0

5,0

tw (mm)

8-10

10-12

12-14

16-18

20-22

22-24
21

hw/tw

100-125

125-150

145-165

165-185

185-200

210-230


3. Các điều kiện cần kiểm tra


Điều kiện bền



Ổn định cục bộ bản bụng và bản cánh



Độ võng



Ổn định tổng thể



Điều kiện cấu tạo và khả thi khi thi công

III. THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
1. Chọn tiết diện dầm hình
2. Kiểm tra tiết diện dầm theo cường độ
3. Kiểm tra độ cứng (độ võng) của dầm
4. Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm hình


1. Chọn tiết diện dầm hình


Từ sơ đồ kết cấu dầm  M, Q



Xác định mômen kháng uốn:
yc
x

W

M x max

c1 f g c

c1 : kể đến biến dạng dẻo của thép
c1 = 1: dầm làm việc đàn hồi


1. Chọn tiết diện dầm hình


Tra bảng quy cách thép cán và chọn:

Wx  Wxyc


Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn


M
M
Kiểm tra bền về uốn:  
 f g c hay
 f gc
Wnx
c1Wnx



VS
Kiểm tra bền về cắt:  
 f vg c
I xtw

Nếu bản bụng bị giảm yếu (BL)  ứng suất tiếp  nhân thêm hệ
số =a(a-d), a là khoảng cách tâm hai lỗ, d là đường kính lỗ đinh