THUYẾT MINH đồ án thep 1

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU THÉP I
Nội dung: Thiết kế sàn tầng 1 nhà công nhiệp bằng thép.
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Trọng Hà
Ngày nhận đồ án: 05/04/2016
Thời gian làm đồ án: từ 05/04/2016 đến ngày 05/05/2016
Nhóm thực hiện: Nhóm 91 – Lớp 54K kỹ sư xây dựng công trình giao thông
Mã đề : 1452

PHẦN I: QUY TRÌNH NHÓM
1

Danh sách các thành viên trong nhóm:

STT

Họ và tên

1

Nguyễn Sỹ Diệu

2

Trần Hữu Cửu

3

Đào Viết Dũng

2

Lớp

MSSV
135D580205017
54K1GT
0
135D580205000
54K2GT
8
135D580205021
54KGT
7

Ghi chú

NT

Kế hoạch thực hiện đồ án:

TT

Nội dung công việc

Thời gian
bắt đầu kết
thúc

1

Xây dựng kế hoạch thực hiện đồ án

05/04/2016

2
3
4

Họp nhóm thông qua kế hoạch và phân công
công việc
Lập sơ đồ kết cấu, lập mặt bằng lưới cột lưới
dầm
TÍNH TOÁN ĐỒ ÁN

Tính toán Sàn và Dầm Sàn
Tính toán sàn
Tính toán dầm sàn

05/04/2016
05/04/2016
05/04/2016

Người
làm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm

Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả


Kiểm tra liên kết
Chọn thép sàn và dần sàn

Tính toán phần Dầm Phụ
Tính toán dầm
5

Tính toán thép

05/04/2016

Tính toán liên kết
Tính toán kiểm tra

6

8

Tính toán Dầm Chính
Tính toán trọng lượng chịu tải
Tính toán thép

Tính toán liênn kết
Tính toán kiểm tra
Tính toán thay đổi
tính toán gia cường
Tính các mối liên kết
Thiết kế bản vẽ

nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm
Cả
nhóm

05/04/2016

05/04/2016

*SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Chiều dài nhịp dầm chính là : L = 16 (m)
l=

L
8

Nhịp dầm sàn (bước dầm phụ) :
(m) = 2 (m) = 2000 (mm)
Nhịp dầm phụ (bước cột): B = 6 (m)
Nhịp sàn (bước dầm sàn): as = 1 (m)
Hoạt tải tiêu chuẩn lên sàn : Pc = 1.7 (T/m2 ) = 0.17 (daN/cm2) = 17 (KN/m2)
Vật liệu thép :
+ Thép làm sàn, dầm phụ CCT34 có f = 2100 kG/cm2


×

fv=0.58 f =1218(daN/cm2)

γ p = 1.3

γ g = 1.05

Hệ số vượt tải: của tĩnh tải
; của hoạt tải
Chiều cao lớn nhất cho phép: hmax= 1.3m.
Liên kết hàn điện bằng tay, que hàn N42, N46 hoặc tương đương.
Độ võng cho phép: của dầm phụ [∆/L] = 1/250; của dầm chính [∆/L] = 1/400;
bản sàn [∆] = L/150

D?M
CHÍNH

3

D?M
SÀN

D?M
PH?

2

Hình 1: Sơ đồ mặt bằng tầng 1 nhà công nghiệp 2 tầng

D? M
CHÍNH

D? M
PH?

D? M
SÀN

3

2

A

B

Hình 2: Sơ đồ kết cấu sàn tầng 1

C


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I
I . Thiết kế bản sàn
1 Số liệu đầu vào
Cho sơ đồ như hình vẽ :
Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn:
qs tc = qtc + g tc = 0.17 + 7.85 × 10−3 = 0.17785(daN / cm 2 )

Theo qtc chọn ts = 10 mm = 1 cm
Xác định chiều dày của ts bản sàn theo công thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớn

nhất ls và chiều dày của bản sàn:
Trong đó:
E1 =

⇒

n0 = [ l / ∆ ] = 150

ls 4n0  72 E1 
=
1 +
÷
ts 15  n04 q c 

- nghịch đảo của độ võng tương đối cho phép

E
2.06 × 106
=
= 2.26 × 106 (daN / cm 2 )
2
2
1− v
1 − 0.3

ls 4 ×150  72 × 2.26 ×106 
=
1 +
÷ = 115.62
ts
15 
1504 × 0.17 
ls = ts × 115.62 = 115.62mm

⇒
Chọn nhịp của bản sàn là: ls = 100 cm
1 Tính toán và kiểm tra bản sàn
Cắt một dải bản rộng 1cm theo chiều cạnh ngắn của nhịp sàn. Do được hàn
với dầm bằng các đường hàn 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. Lực kéo và
mômen này làm giảm mômen nhịp và độ võng cho bản. Thông thường, mômen
âm khá bé, trong tính toán thiên bề an toàn, bỏ qua ảnh hưởng của mômen âm,
chỉ xét ảnh hưởng của lực kéo H. Sơ đồ tính toán bản là dầm có hai gối cố định
chịu tải trọng tính toán phân bố đều qtt. được thể hiện như hình vẽ:

q

H

H

M max
Q max

Q min


Hình 3: Sơ đồ tính toán sàn thép Xác định tải trọng tiêu
chuẩn và tính toán tác dụng trên bản sàn:
Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn:
qs tc = qtc + g tc = 0.17 + 7.85 × 10−3 = 0.17785(daN / cm 2 )

Trọng lượng bản thân tấm sàn là:
g tc = t s × γ thép = 1× 7.85 ×10−3 = 7.85 ×10−3 (daN / cm2 )

Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn :
qs tc = q tc + g tc = 0.17 + 7.85 × 10−3 = 0.17785( daN / cm 2 )

qs tt = q tc × n p + g tc × ng = 0.17 ×1.3 + 7.85 ×10 −3 ×1.05 = 0.23( daN / cm2 )

Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên 1cm sàn:
qs tc• = qs tc × 1 = 0.17785 × 1 = 0.17785(daN / cm )
qs tt • = qs tt × 1 = 0.23 × 1 = 0.23(daN / cm)

Kiểm tra độ võng của bản sàn:
Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn gây ra là:
5 q tc ls4
5 × 0.17785 ×100 4
∆0 =
=
= 1.23(cm)
384 E1 I x 384 × 2.26 ×10 6 × 0.083
IX =

bh3 1×13
=
= 0.083(cm 4 )
12
12

Với
Tính α (tỷ số giữa lực kéo H và lực tới hạn Euler Ncr ). Giải phương trình:
2

1.22 2
∆ 
α (1 + α ) = 3  0 ÷ = 3 × (
) = 4.4652 ⇒ α = 1.06
1
 t 
2

Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H gây ra là:
∆ = ∆0

1
1
= 1.23 ×
= 0.597(cm)
1+ α
1 + 1.06

Kiểm tra độ võng của bản sàn theo công thức:
∆ = 0.59 ≤ [ ∆ ] = ls ×

1
1
= 100 ×
= 0.66(cm)
150
150

Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện kiểm tra độ võng
Kiểm tra điều kiện bền của bản sàn:


Lực kéo tác dụng tải gối tựa bản là:
π2
H = γQ
4

2

2

π2  1 
∆
E
t
=
1.3
×
×
× 2.26 × 106 × 1 = 321.86( daN )
 l  1
4 150 

Mômen lớn nhất ở giữa nhịp bản là:
M max = M 0

1
0.23 × 1002
1
=
×
= 139.56( daN .cm)
1+ α
8
1 + 1.06

⇒ Kiểm tra điều kiện của bản sàn theo công thức:
σ=

H M max 321.86 139.56

+
=
+
× 6 = 1159.22(daN / cm 2 )
2
A WX
1× 1
1× 1

⇒ σ max = 1159.22( daN / cm2 ) < γ c f = 0.9 × 2100 = 1890( daN / cm2 )

Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện về cường độ
2. Tính toán và kiểm tra liên kết giữa sàn với dầm sàn
Chiều cao đường hàn
Đường hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu được lực kéo H. Hàn sàn
với dầm sàn bằng phương pháp hàn tay, que hàn N42. Chiều cao của đường hàn
hf =

đó xác định theo công thức:

H

( β × f w ) min × γ c

( β × f w ) min = min ( β f × f wf ; β s × f ws )

Trong đó:
βf , βs hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn. Khi hàn tay βf =0.7; βs =1
fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên
nóng chảy.

Với thép CCT34

f ws = 0.45 × f u = 0.45 × 3400 = 1530(daN / cm 2 )

Dùng que hàn N42 có

( β × f w ) min
⇒ hf =

f wf = 1800 (daN / cm 2 )

= β f × f wf = 0.7 × 1800 = 1260(daN / cm 2 )
H

( β × f w ) min × γ c

=

321.86
= 0.28(cm)
1260 × 0.9

Ngoài ra còn phải thoả mãn yều cầu cấu tạo:


0.28(cm) = 2.8(mm)

h f = ≤ 1.2t min = 7.2(mm)
≥ h
 f min = 5(mm)

Vậy theo yêu cầu cấu tạo lấy hf = 6(mm)
Kiểm tra tiết diện đường hàn:
Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm sàn :
lw = b − 1 = 200 − 1 = 199(cm)

Kiểm tra tiết diện 1(theo vật liệu đường hàn):
H
≤ γ c × f wf
β f × h f × ∑ lw
H
321.86
=
= 3.85( daN / cm 2 ) ≤ γ c × f wf = 0.9 ×1800 = 1620( daN / cm 2 )
β f × h f × ∑ lw 0.7 × 0.6 ×199

Kiểm tra tiết diện 2(theo vật liệu của thép cơ bản theo biên nóng chảy):
H
≤ γ c × f ws
β s × h f × ∑ lw
H
321.86
=
= 2.69(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f ws = 0.9 × 1530 = 1377(daN / cm 2 )
β s × h f × ∑ lw 1× 0.6 ×199

Vậy liên kết giữa sàn với dầm sàn đảm bảo điều kiện cường độ.
II . Tính toán dầm sàn
Chọn dầm sàn thép định hình chữ I
1

Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng lên dầm sàn :
Sơ đồ tính toán dầm sàn:

Dầm sàn được coi là dầm đơn giản nhiều nhịp khoảng cách giữa các nhịp
dầm là: lds = b = 2 m = 200 cm. Nội lực do tải trọng gây ra ở nhịp đầu tiên là
lớn nhất nên ta sẽ lấy nội lực ở nhịp đầu để tính toán. Tải trọng tác dụng lên
dầm sàn là tải từ sàn truyền và là tải phân bố đều (như hình vẽ)


DAM
CHINH

DAM PHU

DAM SAN

Hình 4: Diện tích chịu tải và sơ đồ dầm sàn
q

ql^2/16

ql^2/11

ql^2/16

M
ql^2/11

ql^2/16

0,5ql

0,4ql

0,6ql

ql^2/16
0,5ql
0,5ql

SƠ ĐỒ TÍNH DẦM SÀN
Tải trọng từ sàn truyền vào dầm sàn là:
Tải trọng tiêu chuẩn:
qdstc = qstc × ls = 0.17785 ×100 = 17.785( daN / cm)

Tải trọng tính toán:
qdstt = qstt × ls = 0.23 ×100 = 23(daN / cm)

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:
M max =

qdstt × b 2 23 × 2002
=
= 83636.36( daN .cm)
11
11

Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:
Vmax = 0.6 × qdstt × b = 0.6 × 23 × 200 = 2760(daN )

1 Chọn tiết diện dầm sàn:

KN/M

0,5ql

Q

KN


Mômen chống uốn cần thiết cho dầm theo yêu cầu độ bền (có kể đến biến dạng
dẻo)
Wxyc =

M max
83636.36
=
= 39.5(cm3 )
c1γ c f 1.12 × 0.9 × 2100

( Hệ số c1 = 1.12,

γc

= 0.9 đối với dầm hình )

Tra bảng thép cán sẵn và thử dần ta chọn được thép dầm là thép I10 có các đặc
trưng hình học:
Wx = 39.7(cm3 ) > 30.5( cm3 ) = Wxyc ; g = 9.46( kg / m) = 0.0946( daN / cm); b f = 5.5(cm)

100

S x = 23(cm3 ); I x = 198(cm 4 ); hd = 10(cm); t w = 4.5(mm) = 0.45(cm)

4.5

55

Hình 5: tiết diện dầm sàn
2 Kiểm tra tiết diện dầm sàn :
Kiểm tra tiết diện dầm sàn theo điều kiện độ bền(có kể đến trọng lượng bản
thân dầm):


Tải trọng tác dụng lên dầm sàn có kể đến trọng lượng bản thân dầm là:
Tải trọng tiêu chuẩn:
qdstc• = qdstc + g ds = 17.785 + 0.0946 = 17.8796(daN / cm)

Tải trọng tính toán:
qdstt • = qdstt + γ g × g ds = 23 + 1.05 × 0.0946 = 23.09( daN / cm)

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:
•
M max
=

qdstt • × b 2 23.09 × 2002
=
= 83963.63( daN .cm)

11
11

Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:
•
Vmax
= 0.6 × qdstt • × b = 0.6 × 23.09 × 200 = 2770.8( daN )

Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:
σ max

σ max =

•
M max
=
≤ f ×γ c
C1Wx

•
M max
83963.63
=
= 1888.3(daN / cm 2 )
C1Wx 1.12 × 39.7

⇒ σ max = 1888.3( daN / cm 2 ) < γ c f = 2100 × 0.9 = 1890(daN / cm 2 )

Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất:
τ max

τ max

•
Vmax
Sx
=
≤ fv × γ c
I xtw
•
Vmax
S x 2770.8 × 23.0
=
=
= 715.24( daN )
I x tw
198 × 0.45

⇒ τ max = 715.24(daN ) < f vγ c = 1218 × 0.9 = 1096.2(daN )

Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ võng (có kể đến trọng
lượng bản thân dầm):
∆1 =

1 2 1 qdstc l 3 1× P.
1× 2 ×1×17.785 × 2003 ×1×1
× × ×
×
=
= 1.32 × 10−3
EI 3 2 11 2 × 4 2, 06 ×106 × 198 × 3 × 2 ×11× 2 × 4

1 2 1 qdstc l 3 3 × P
1 2 1 qdstc l 3 1× 7 P
× × ×
×
+
× × ×
×
EI 3 2 11
40
EI 3 3 11 2 × 40
1× 2 ×1×17.785 × 2003 × 3 ×1 1× 2 ×1×17.785 × 2003 ×1× 7
∆2 =
+
2, 06 ×106 ×198 × 3 × 2 ×11× 40
2, 06.106.198.3.11.3.2.40
∆2 =

= 7.92 × 10−4 + 6.1× 10−4 = 1.4 ×10−3
∆3 =

1 1 qdstc l 3 1× 3 × P 1×1×17.785 × 2003 ×1× 3 ×1
× ×
×
=
= 1.98.10−4
6
EI 3 11
4 × 40

2, 06.10 ×198 × 3 ×11× 4 × 40

Ta có: ∆ = ∆1 + ∆2 - ∆3 = 2,524 x 10-3 = 0.002524 <

∆
 l 

=

1
= 0.004
250

Vậy tiết diện dầm đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ bền và độ võng
Do dầm sàn liên kết trực tiếp với sàn nên thỏa mãn điều kện ổn định tổng thể
III . Tính toán dầm phụ
Chọn thép dầm phụ là thép định hình cán nóng chữ I
1 Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng lên dầm phụ
Sơ đồ tính toán dầm phụ:
Dầm phụ được đặt lên trên dầm chính, sơ đồ kết cấu là dầm đơn giản. Tải
trọng tác dụng lên dầm chính bao gồm: Trọng lượng bản sàn, dầm sàn, dầm phụ
và hoạt tải.
Lực từ dầm sàn truyền lên dầm phụ là lực tập trung, do các dầm phụ đặt gần
nhau (l <1m) nên có thể xem tải trọng tác dụng lên dầm phụ là phân bố đều. Tải
trọng tập trung được thay thế bằng tải trọng tương đương phân bố.
dam chinh
3
q

ql^2/8

ql/2
ql/2

2

Hình 6: Diện chịu tải và sơ đồ tính toán dầm phụ


Diện chịu tải do dầm sàn và sàn truyền vào dầm phụ là
Tải trọng từ sàn và dầm sàn truyền vào dầm phụ là:
Tải trọng tiêu chuẩn:
tc
qdp
=

n1 × qdstc• × b 5 ×17.8796 × 200
=
= 29.79( daN / cm)
B
600

Tải trọng tính toán:
tt
qdp
=

n1 × qdstt • × b 5 × 23.09 × 200
=
= 38.48(daN / cm)
B

600

n1 , n2

(với
là số lượng dầm phụ và sàn ngoài )
Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:
Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:
Vmax =
M max =

2

tt
qdP
×B
38.48 × 600
=
= 11544( daN )
2
2
tt
qdp
× B2

8

=

38.48 × 600 2

= 1731600(daN .cm)
8

Chọn tiết diện dầm phụ :
Mô men chống uốn cần thiết cho dầm theo yêu cầu độ bền (có kể đến
biến dạng dẻo)
Wxyc =

( Hệ số

M max
1731600
=
= 818.02(cm3 )
C1γ c f 1.12 × 0.9 × 2100

c1 = 1.12 γ c = 0.9

,

đối với dầm hình )

Tra bảng thép cán sẵn và thử dần ta chọn được thép dầm là thép I40 (có
các đặc trưng hình học:
Wx = 953(cm3 ); g = 57( kg / m) = 0.57( daN / cm); b f = 15,5(cm)
S x = 545(cm3 ); I x = 19062(cm4 ); hd = 40(cm); tw = 8.3(mm)

tf = 13 ( mm)

400

8,3

15,5

Hình 7: Tiết diện dầm phụ

3

Kiểm tra tiết diện dầm phụ:

Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền (có kể đến trọng lượng bản
thân dầm):
Tải trọng tác dụng lên dầm phụ có kể đến trọng lượng bản thân dầm là:
Tải trọng tiêu chuẩn:
tc•
tc
qdp
= qdp
+ g dp = 29.79 + 0.57 = 30.36( daN / cm)

Tải trọng tính toán:
tt •
tt
qdp
= qdp
+ γ g × g dp = 38.48 + 1.05 × 0.57 = 39.0785( daN / cm)

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:

M

•
max

=

tt •
qdp
× B2

8

=

39.0785 × 600 2
= 1758532.5( daN .cm)
8

Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:
•
Vmax
=

tt •
qdp
×B

2

=

39.0785 × 600
= 11723.55( daN )
2


Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:
•
M max
≤ f ×γc
C1Wx

σ max =

σ max

•
M max
1758532.5
=
=
= 1647.55( daN / cm 2 )
C1Wx 1.12 × 953

⇒ σ max = 1647.55(daN / cm 2 ) < γ c f = 2100 × 0.9 = 1890( daN / cm2 )

Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất:
τ max =
τ max =

•
Vmax
Sx
≤ fv × γ c
I xtw

•
Vmax
S x 11723.55 × 545
=
= 403.83(daN )
I xtw
19062 × 0.83

⇒ τ max = 403.83(daN ) < f vγ c = 1218 × 0.9 = 1096.2( daN )

Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ võng (có kể đến trọng lượng bản
thân dầm):
tc •
3
∆
5 qdp × B
1
∆
=
×
≤ =
l 384 E × I x
 l  250

Ta có:
∆
5
30.36 × 6003
1
∆
=
×
= 0.0021 <   =
= 0.004
6
l 384 2.06 ×10 ×19062
 l  250

Vậy tiết diện dầm đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ bền và độ võng


55
P/2

hy
h
w

P/2

13
45°

207

8,3

hy

Kiểm tra bản bụng dầm phụ chịu ứng suất cục bộ:
σc =

P
≤ γc × f
tw × lz

Trong đó:

P = qdstt • × b = 23.09 × 200 = 4618(daN )

l z = b f + 4t f = 15.5 + 4 ×1.3 = 20.7( cm)

σc =

4618
= 268.78(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f = 0.9 × 2100 = 1890( daN / cm 2 )
0.83 × 20.7

Vậy bản bụng dầm đảm bảo điều kiện bền do ứng suất cục bộ tại vị trí đặt dầm
sàn.
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.

Khoảng cách giữa các dầm sàn là

l0 = ls = 1m = 100cm.

Bề rộng cách dầm phụ là

bc = b f = 15.5cm


bf 
bf
l0
≤ δ × 0.41+ 0.0032 × +  0.73 − 0.016 ×

bf
tf 
tf


δ = 1.12

 bf
×
 h
 f


E
×
f



vật liệu làm việc trong giai đoạn dẻo

hf = h − t f

là khoảng cách trọng tâm hai cách nén

⇒ h f = 40 − 1.3 = 38, 7(cm)


bf
t f = 1.3( cm) t f

;

=

b
15.5
= 11.92 < 15 ⇒ f = 15
1.3
tf

l0 100
15,5 
2.1×106

=
= 6.45 ≤ 1.12 × 0.41 + 0.0032 ×15 + ( 0.73 − 0.016 ×15 ) ×

×
= 20.69
b f 15.5
38, 7 
2100


Vậy dầm đảm bảo ổn định cục bộ
IV. Tính Toán Thiết Kế Dầm Chính (Dầm Tổ Hợp)
1 Sơ đồ kết cấu và tải trọng tính toán

Dầm chính được đặt lên trên cột, sơ đồ kết cấu là dầm đơn giản. Tải trọng
tác dụng lên dầm chính bao gồm: Trọng lượng bản sàn, dầm sàn, dầm phụ và
hoạt tải
Lực từ dầm phụ truyền lên dầm chính là lực tập trung:
Tải trọng tiêu chuẩn do dầm phụ truyền vào dầm chính là:
tc
tc •
qdc
= qdp
× B = 30.36 × 600 = 18216( daN )

Tải trọng tính toán do dầm phụ truyền vào dầm chính là:
tt
tt •
qdc
= qdp
× B = 39.0785 × 600 = 23447.1( daN )

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:

tt
M max = qdc
× l = 23447.1× 1600 = 37515360( daN .cm)

Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:
Vmax =

tt
7 × qdc
7 × 23447.1
=
= 82064.85( daN )
2
2

2 Thiết kế tiết diện dầm:

a Chọn chiều cao tiết diện dầm:
Chiều cao tiết diện dầm phải đảm bảo các yêu cầu về sự dụng và kinh tế.
hmin ≤ hd ≤ hmax

0
hd ≈ hkt ± 20 0

Trong đó:
hmin – Chiều cao nhỏ nhất của tiết diện dầm đảm bảo cho dầm có đủ độ cứng
trong quá trình sử dụng, không võng quá độ võng cho phép.
Với dầm đơn giản chịu tải phân bố đều hmin được xác định theo công thức sau:

Thành lập công thức xác định hmin (dùng cơ kết cấu II):
Với dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung, độ võng lớn nhất tại vị trí giữa dầm
là:

hmin =

5 f l  l
5
2100
1600
= ×
× 400 ×
= 111.1(cm)
6


24 E  ∆  γ tb 24 2,1×10
1, 2

* Chieu cao

⇒ hmax = 1.3m = 130(cm)

hkt = k ×

Wxyc
tw

*Chieu cao hkt của dam tinh theo cng thuc:
Với h ∼ hmin sử dụng công thức kinh nghiệm để xác định chiều dày bản bụng

dầm:
tw = 7 +

3 × hmin
3 × 1111
= 7+
= 10, 333( mm)
1000
1000

Để tính hkt sơ bộ chọn tw = 10(mm)
Đối với dầm hàn chọn hệ số cấu tạo
Mômen kháng uốn cần thiết là:
⇒

Wxyc =

k = 1,15

M max
36209760
=
= 18150.25(cm3 )
γc f
0,95 × 2100

⇒ hkt = k ×

Wxyc
18150.25

= 1, 2 ×
= 161, 66(cm)
tw
1

Vậy để đảm bảo các yêu cầu về sử dụng và kinh tế chọn chiều cao dầm là:
h = 130(cm)

b

Chọn chiều dày bản bụng dầm:
Chiều dày bản bụng dầm tw được chọn từ việc xác định chiều cao dầm, tw
càng nhỏ thì dầm càng nhẹ. Tuy nhiên tw cần đảm bảo điều kiện chịu lực cắt lớn
nhất. Giả thiết chiều dày cánh dầm

t f = 2(cm)

⇒ hw = h − 2t f = 130 − 2 × 2 = 126(cm)
⇒ h f = h − t f = 130 − 2 = 128(cm)

Vậy chiều dày cần thiết của bụng dầm là:


⇒ tw =

Vmax
3
3
82064.85
×

= ×
= 0.59(cm)
2 hw × f v × γ c 2 126 × 1218 × 0.9

Chọn chiều dày bản bụng thoả mãn điều kiện ổn định bản mỏng:
⇒ tw ≥

hw
f 126
2100
×
=
×
= 0, 724(cm)
5.5
E 5.5
2.1× 106

Vậy chọn chiều dày bản bụng

tw = 10( mm) = 1(cm)

Chọn kích thước bản cánh dầm bf, tf

- Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức:
 M max h tw × hw3  2  37515360 130 1× 1263 
2
Af = b f × t f = 
× −
×

−
= 137.14(cm)
÷× 2 = 
÷×
12  h f  2100 × 0.9 2
12  1282
 f ×γc 2

t f = 2(cm)

bf =

137.14
= 68.57(cm)
2

Chiều dày bản cánh đã chọn
⇒
Kích thước cánh dầm phải thoả mãn các yêu cầu cấu tạo sau:

b f


b f

b f


b f


b
 f

E
2.1× 106
× tf =
× 2 = 63(cm)
f
2100
1 1
=  ÷ ÷× h = (13 ÷ 65)cm
 2 5
≥ 18(cm)
≤

≤ 30 × t f = 60(cm)
≥

h 120
=
= 12(cm)
10 10

Vì mômen uốn để tính ra tiết diện yêu cầu trên chưa kể đến trọng lượng bản
thân dầm, nếu kể đến thì tiết diện dầm tính được sẽ lớn hơn. Vì vậy chọn chiều
rộng cánh dầm là

b f = 60(cm)

c Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện cường độ:

Các đặc trưng tiết diện dầm:
A = Aw + Af = 126 × 1 + 2 × 60 × 2 = 366(cm 2 )

Diện tích tiết diện dầm::
Mômen quán tính và mômen kháng uốn của tiết diện với trục trung hoà x –x


I x = Iw + I f =
=

 b f × t 3f b f × t f × h 2f
tw × hw3
+ 2×
+
 12
12
4



÷
÷


 60 × 23 60 × 2 ×1282 
1×1263
4
+ 2× 
+
÷ = 1149818(cm )

12
12
4



⇒W =

2 xI x 2 x1149818
=
= 17689.5(cm3 )
h
130

S x = Sw + S f = tw ×

h
hw2
1x1262
128
+ bf × t f × f =
+ 60 × 2 ×
= 9664.5(cm3 )
8
2
8
2

Kiểm tra điều kiện cường độ:
Trọng lượng bản thân dầm chính quy về lực tập trung là:

g dc = γ thép × A × b = 366 × 7.85 ×10 −3 × 200 = 574.62( daN )

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính lên kể cả trọng lượng bản thân
dầm:
tc •
tc
qdc
= qdc
+ g dc = 18216 + 574.62 = 18790.62(daN )

Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm chính lên kể cả trọng lượng bản thân dầm:
tt •
tt
qdc
= qdc
+ γ g × g dc = 23447.1 + 1.05 × 574.62 = 24050.451( daN )

Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:
M max =

tt •
3 × qdc
× l 3 × 24050.541× 1600
=
= 28860541.2(daN .cm)
4
4

Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:
•

Vmax
=

tt •
7 × qdc
7 × 24050.451
=
= 84176.57( daN )
2
2

⇒ Điều kiện bền của dầm theo mômen tại tiết diện giữa dầm là:
Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:
σ max =

σ max =

•
M max
≤ f ×γ c
Wx

•
M max
28860541.2
=
= 1631.5(daN / cm 2 )
Wx
17689.5

⇒ σ max = 1631.5(daN / cm 2 ) < γ c f = 2100 × 0.9 = 1890(daN / cm2 )


Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo mômen
Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất:
τ max =
τ max =

•
Vmax
Sx
≤ fv × γ c
I xtw

•
Vmax
S x 84176.57 × 9664.5
=
= 707.52(daN )
I x tw
1149818 ×1

⇒ τ max = 707.52(daN ) < f vγ c = 1218 × 0.9 = 1096.2(daN )

Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo lực cắt
Không cần kiểm tra võng vì:
hd = 130(cm) > hmin = 111.1(cm)

e Tính toán và kiểm tra liên kết giữa dầm phụ với dầm chính:
Tính toán liên kết hàn:

Chọn chiều dày của bản ghép bằng chiều dày bụng dầm chính có
Ta có :

t1 = 1(cm)

4(mm)

h f = ≤ 1.2t min = 12(mm)
≥ h
 f min = 5(mm)
h f = 5(mm)

Chọn
Chiều cao đường hàn liên kết giữa bản thép nối và dầm chính chịu lực cắt H.
∑ lw =

H
h f × ( β × f w ) min × γ c

( β × f w ) min = min ( β f × f wf ; β s × f ws )

Trong đó:
βf , βs hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn. Khi hàn tay βf =0.7; βs =1
fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên
nóng chảy.
Với thép CCT34:

f ws = 0.45 × f u = 0.45 × 3400 = 1530(daN / cm 2 )

Dùng que hàn N42 có

f wf = 1800 (daN / cm 2 )

( β × f w ) min = β f
Trong đó:

× f wf = 0.7 × 1800 = 1260(daN / cm 2 )

dp •
H = Vmax
= 11723.55( daN )


∑ lw =

H
11723.55
=
= 20.67(cm)
h f × ( β × f w ) min × γ c 0.5 ×1260 × 0.9

∑ lw = 2 × lw ⇒ lw =

∑ lw 20.67
=
= 10.335(cm)
2
2

Mà

Chiều cao tối thiểu của bản ghép là:

⇒ lbg = lw + 1 = 10.335 + 1 = 11.335(cm)

Chọn

lbg = 126(cm)

kết hợp với sườn gia cường.

Vậy tiết diện bản ghép là

Abg = lbg × tbg = 126 × 1(cm 2 )

Abg = lbg × tbg = 126(cm 2 ) > A

Kiểm tra liên kết hàn:
Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm chính:
lw = lbg − 1 = 126 − 1 = 125(cm)

Kiểm tra tiết diện 1(theo vật liệu đường hàn):
H
≤ γ c × f wf
β f × h f × ∑ lw
H
11723.55
=
= 133.98(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f wf = 0.9 ×1800 = 11620(daN / cm 2 )
β f × h f × ∑ lw 0.7 × 0.5 × 2 × 125

Kiểm tra tiết diện 2(theo vật liệu của thép cơ bản theo biên nóng chảy):
H
≤ γ c × f ws
β s × h f × ∑ lw
H
11723.55
=
= 93.78( daN / cm 2 ) ≤ γ c × f ws = 0.9 ×1530 = 1377( daN / cm 2 )
β s × h f × ∑ lw 1× 0.5 × 2 ×125

Vậy liên kết giữa bản thép nối với dầm chính đảm bảo diều kiện cường độ.
Tính toán và kiểm tra liên kết bu lông giữa dầm phụ với bản thép nối:
n=4

Chọn
.Bố trí như sau:
Kiểm tra bulông chịu mômen M và lực cắt H
dp•
Vmax
= 11723.55(daN )
dp •
M = N × e = Vmax
× e = 11723.55 × 6 = 70341.3( daN .cm)


e = 5 + 1 = 6(cm)

Trong đó
Khả năng chịu cắt của một bulông là:

[ N ] vb = f vb × γ b × A × nv
Trong đó :
f vb

+

– Cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bulông

γb

+ – Là hệ số diều kiện làm việc

f vb = 1600(daN / cm 2 )

γ b = 0.9

A

+ – Diện tích của tiết diện ngang bulông

A = 3.14(cm 2 )

d = 2(cm)
nv

+ – Số lượng mặt cắt tính toán bulông

đối với bulông có

nv = 1

⇒ [ N ] vb = f vb × γ b × A × nv = 1600 × 0.9 × 3.14 ×1 = 4521.6( daN )

Khả năng chịu ép mặt của một bulông là:

[ N ] cb = f cb × γ b × d × (∑ t )min
Trong đó :
f cb

+

– Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulông

γb

γ b = 0.9

d

d = 2(cm)

+ – Là hệ số diều kiện làm việc
+

+

– Đường kính thân bulông

∑ tmin

– Tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía

∑ tmin = 1(cm)

⇒ [ N ] cb = f cb × γ b × d × (∑ t ) min = 3950 × 0.9 × 2 ×1 = 7110( daN )

[ N ] min b = min([ N ] vb ; [ N ] cb ) = [ N ] vb = 4521.6(daN )
Lực tác dụng lên một bulông
Do lực cắt:
N blV

dp •
Vmax
11723.55
=
=
= 2930.08( daN )
n
4

Trong đó:
+

f cb = 3950(daN / cm 2 )

n:

Số bulông của nhóm

;

γ c = 0.9


Do mô men lệch tâm:
NblM =

M × lmax
70341.3 × 27
=
= 586.17(daN )
2
2
m × ∑ li
4 × ∑ (9 + 27 2 )

Trong đó:
+

lmax :

Khoảng cách giữa trọng tâm hai hàng bulông ngoài cùng

∑l :
2
i

+
Tổng bình phương khoảng cách giữa trọng tâm hai hàng bulông
đối xứng qua trọng tâm nhóm

m:

+ Số bulông của một dãy
Công thức kiểm tra khả năng chịu lực của một bulông:
2
2
N bl = N blV
+ NblM
≤ [ N ] min b × γ c
2
2
N bl = N blV
+ N blM
= 2930.082 + 586.17 2 = 2988.13( daN )

N bl = 2988.13(daN ) < [ N ] min b × γ c = 4521.6 × 0.9 = 4069.44( daN )

Vậy liên kết bu lông đảm bảo chịu lực
Kiểm tra tiết diện giảm yếu
Công thức kiểm tra:
N
≤ f × γ b1
An

Trong đó

γ b1

là hệ số điều kiện

γ b1 = 0.9

với n=4

d = d + 0.2 = 2 + 0.2 = 2.2(cm)
'

Chọn đường kính của lỗ bulông là
Diện tích thực của tiết diện tại vi trí giảm yếu:
An = t1 × (8 − d ' ) = 1× (10 − 2.2) = 7.8(cm 2 )

⇒

3

N 2828.9
=
= 362.67(daN / cm 2 ) < f × γ b1 = 2100 × 0.9 = 1890( daN / cm 2 )
An
7.8

Vậy tiết diện giảm yếu đảm bạo diều kiện cường độ
Liên kết dầm phụ, dầm sàn, bản với dầm chính:
Chiều cao lớn nhất cho phép

hmax = 130(cm)


Ta có chiều cao dầm chính là

hmax = 130(cm)

, chiều cao dầm phụ

hdp = 40(cm)

,

hs = 0.6(cm)

chiều dày sàn
⇒ Ta chọn phương pháp liên kết phức tạp (liên kết
thấp) trong đó bản sàn gác lên dầm sàn, dầm sàn gác lên dầm phụ, dầm phụ liên
kết với dầm chính bởi bản thép nối. Chiều cao liên kết là:
h = hdc + hs = 130 + 0.6 = 130.6(cm)
4

Thay đổi tiết diện dầm:
Nguyên nhân giảm:
Để tiết kiệm thép, giảm nhẹ trọng lượng dầm khi thiết kế dầm ta thay đổi tiết
diện dầm ở phần dầm có mômen uốn bé. Chọn cách thay đổi bề rộng bản cánh
vì bản cánh chủ yếu chịu mômen uốn trong dầm.
Nguyên tắc giảm:
Không thay đổi kích thước bản bụng vì bản bụng chủ yếu chịu lực cắt.
Thay đổi kích thước bản cánh vì bản cánh chủ yếu chịu mô men uốn trong dầm.
Chỉ thay đổi bề rộng cánh không thay đổi bề dày cánh vì giảm chiều dầy dẫn
đến độ mảnh lớn dễ mất ổn định cục bộ cho cánh nguy hiểm.
Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn:
1 1
1 1

X 1 =  ÷ ÷× L =  ÷ ÷×1600 = 268 ÷ 320(cm)
6 5
6 5

Chọn

X 1 = 3( m) = 300(cm)

Nội lực tại vị trí thay đổi tiết diện: (dùng cơ kết cấu I để tính moomen và lực cắt
tại vi trí giảm tiết diện dầm).
5 tt • 5
Vx1 = × qdc
= 24050.451 = 60126.12 ( daN )
2
2
7 tt •
tt •
M X 1 = × qdc
× x1 − qdc
[ x1 + ( x1 − b)]
2
9
= × 24050.451× 300 − 24050.451[ 300 + (300 − 200) ] = 22847928.45 ( daN .cm )
2

Mô men kháng uốn cần thiết cho tiết diện: