CHƯƠNG 4 KIỂM TOÁN DẦM THÉP THEO 22TCN 272-05

CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1.1. Kiểm tra các tỷ lệ cấu tạo chung:
Từ công thức:

0 .1 ≤

J yc
Jy

(M
6.10.2.1-1 quy trình)
≤uc 0.9

Trong đó:
+ Jyc: Mômen quán tính của bản cánh trên chòu nén quanh trục đứng
trong mặt phẳng bản bụng

t c .b3c 20 × 3503
Jyc =
=
= 71458333.33 mm 4
12
12


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:

4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1.1. Kiểm tra các tỷ lệ cấu tạo chung:
+ Jy: Mômen quán tính của mặt cắt phần dầm thép đối với trục thẳng
đứng trong mặt phẳng bản bụng

t c .b3c D.t 3w t f .b3f t 'f .b'3f
Jy =
+
+
+
12
12
12
12
20 × 3503 1440 × 153 20 × 4503 20 × 5503
=
+
+
+
= 501030000 mm 4
12
12
12
12
Thay số:

71458333.33
0.1 ≤
= 0.14 ≤ 0.9
501030000

CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1.2. Ứng suất lớn nhất ở thớ dưới (biên) dầm (giữa dầm) :
max
Cơng thức:
b
u
NC
b
NC
- Trong đó:

f

=

M
S

max
Mu
= 3201230150N.mm : mômen max giai đoạn I của dầm biên.
max
Mu
= 3201230150N.mm :mômen max giai đoạn I của dầm giữa.
t

SNC

3
= 17564778.82 mm : mômen kháng uốn của tiết diện (thớ trên

- Thay số ta được:

3201230150
f =
= 108.63 MPa
29466455.15 (dầm biên)
b
NC

b
fNC
=

3201230150
(dầm giữMPa
a)
= 108.63
29466455.15

dầm thép)


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:

4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1.3. Ứng suất lớn nhất ở thớ trên (biên) dầm (giữa dầm)
Cơng thức

t
fNC
=

M max
u

- Trong đó:

StNC

max
Mu
= 3201230150N.mm : mômen max giai đoạn I của dầm biên.
max
Mu
= 3201230150N.mm :mômen max giai đoạn I của dầm giữa.
t
SNC

3
= 17564778.82 mm : mômen kháng uốn của tiết diện (thớ trên

- Thay số ta được:

dầm thép)

3201230150
f =
= 182.25 MPa
17564778.82 (dầm biên)
t
NC

3201230150
f =
= 182.25 MPa
17564778.82
t
NC

(dầm giữa)


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1. 4. Kiểm tra độ mảnh bản bụng dầm:
Cơng thức

Dc(Muc 6.10.2.2.1Equy trinh)
2 × ≤ 6.77 ×
tw
fc

- Trong đó:
E = 200000 MPa : môdun đàn hồi của thép
DC: Chiều cao của bản bụng chòu nén trong phạm vi đàn hồi
DC = Y0 – tc = 939.79 – 20 = 919.79 mm
fc: ứng suất ở bản cánh chòu nén do lực tính toán
t
fc = f NC = 182.28 MPa (dầm biên)
t
fc = f NC = 182.25 MPa (dầm giữa)


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1. 4. Kiểm tra độ mảnh bản bụng dầm:
- Thay số ta được:

2×

919.79
200000
(dầm
biên)
= 122.63 ≤ 6.77 ×
= 224.67
15
182.25

919.79

200000
2×
= 122.63 ≤ 6.77 × (dầm giữa) = 224.67
15
182.25
=>>Thoả mãn điều kiện


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.1. Kiểm tra yêu cầu cấu tạo:
4.7.1.5. Kiểm tra yêu cầu bốc xếp :
Để đảm bảo chống mất ổn đònh của bụng dưới tác dụng của trọng
lượng bản thân dầm khi gia công và lắp rắp thi khoảng cách của các
sườn tăng cường phải thỏa mãn điều kiện:
2

 260 
d 0 ≤  (Mục6.10.7.3
D 2-2 quy trình)
 D/t w 
Thay số ta được:
2

 260 
1500 mm < 
×1440 = 10562.5 mm

1440 /15 

=>>Thỏa mãn điều kiện.


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.1. Xác đònh trục trung hòa dẻo của tiết diện không liên hợp :

•Xác đònh lực hoá dẻo trên tiết diện dầm không liên hợp:
Pc
Y
PDA

Hình 4.55: Lực dẻo tác dụng trên
tiết diện dầm không

Pw

liên hợp

Pf

P'f

Giả thiết không xẩy ra mất ổn đònh cục bộ và tổng thể do đó có thể xuất hiện các lực dẻo. Giá trò lực hoá dẻo trong từng bộ
của cấu kiện
được xác đònh theo công thức sau:

CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.1. Xác đònh trục trung hòa dẻo của tiết diện không liên hợp :
- Lực dẻo trong bản phủ cánh dưới dầm:
Trong đó:

P'f = b'f × t 'f × Fy

+ Bề rộng bản phủ cánh dưới dầm thép: b’f = 550 mm
+ Bề dày bản phủ cánh dưới dầm thép: t’f = 20 mm
+ Cường độ chảy của vật liệu thép làm dầm: F y = 345 MPa

P'f = 550 × 20 × 345 = 3795000 N
Pf = bf × t f × Fy
- Lực dẻo trong cánh dưới dầm:
Thay số:

Trong đó:
+ Bề rộng cánh dưới dầm thép: bf = 450 mm
+ Bề dày cánh dưới dầm thép: tf = 20 mm
+ Cường độ chảy của vật liệu thép làm dầm: F y = 345 MPa

P = 450 × 20 × 345 = 3105000 N


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:

4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.1. Xác đònh trục trung hòa dẻo của tiết diện không liên hợp :
- Lực dẻo trong bản bụng dầm:
w
w
Trong đó:

P = D × t × Fy

+ Chiều cao bản bụng dầm thép: D = 1500 mm
+ Bề dày bản bụng dầm thép: tw = 15 mm
+ Cường độ chảy của vật liệu thép làm dầm: F y = 345 MPa

Pw = 1440 × 15 × 345 = 7452000 N
- Lực dẻo trong cánh trên dầm:
Pc = bc × t c × Fy
Thay số:

Trong đó:
+ Bề rộng cánh trên dầm thép: bc = 350 mm
+ Bề dày cánh trên dầm thép: tc = 20 mm
+ Cường độ chảy của vật liệu thép làm dầm: F y = 345 MPa

Pc = 350 × 20 × 345 = 2415000 N


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :

4.7.2.1. Xác đònh trục trung hòa dẻo của tiết diện không liên hợp :
* Xác đònh vò trí trục trung hoà dẻo (PDA)
Vò trí trục trung hoà dẻo được xác đònh trên cơ sở cân bằng lực dẻo chòu kéo với lực dẻo chòu nén:
Pc

Nhận thấy:
Y
PDA

P'f + Pf + Pw = 14352000 N > Pc = 2415000 N

Pw

P'f + Pf = 6900000 N < Pw + Pc = 9867000 N

=>>Trục trung hoà PDA sẽ đi qua bản
bụng dầm thép
Pf

Hình 4.56: Trục trung hòa dẻo
của dầm không liên hợp

P'f


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.1. Xác đònh trục trung hòa dẻo của tiết diện không liên hợp :

Đặt khoảng cách từ mép trên bản bụng dầm thép đến trục trung hoà dẻo là Y ta có:

-Phần lực dẻo chòu nén trong bản bụng dầm được xác đònh theo
công thức:

Pw .Y
Pnen =
D

-Phần lực dẻo chòu kéo trong bản bụng dầm được xác đònh theo
công thức:

Pkeo = Pw − Pnen

- Tổng hợp lực kéo phía dưới trục PDA:

Pw .Y
PK = P'f + Pf + Pkeo = P'f + Pf + Pw −
D


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.1. Xác đònh trục trung hòa dẻo của tiết diện không liên hợp :
- Tổng hợp lực nén phía dưới trục PDA:

Pw .Y
PN =

+ Pc
D

- Cân bằng lực kéo và lực nén(PN = PK)xác đònh được công thức tính Y:

1
Y = (P 'f + Pf + Pw − Pc ) × D ×
2 × Pw
1
= (3795000 + 3105000 + 7452000 − 2415000) × 1440 ×
2 × 7452000
= 1153.33 mm


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.2. Kiểm tra độ mảnh bản bụng:
Kiểm tra độ mảnh bản bụng theo công thức sau:
Cơng thức:
Trong đó:

D c (Mục 6.10.4.1.2-1 quy
Etrình)
2×
≤ 3.76 ×
tw
Fyc

Dcp = Y=115.33 mm : Chiều cao của bản bụng chòu nén tại lúc momen
dẻo (mm).
tW = 15 mm: Chiều dày bản bụng.
E = 200000 MPa: modul đàn hồi của thép.
Fyc = 345 MPa: Cường độ chảy dẻo nhỏ nhất của bản cánh ch iu nén
Thay số ta được:

2 × 1153.33
= 153.78 > 3.76 ×
15

=>>Không thỏa mãn.

200000
= 90.53
345


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.3. Kiểm tra độ mảnh của bản cánh chòu nén không đặc chắc:
Kiểm tra độ mảnh của bản cánh chòu nén không đặc chắc theo công
thức sau:
(Muc 6.10.4.1.4-1
quy trinh)
bc
E
≤ 1.38

2t c
2D c
fc
tW

(Khơng có sường tăng cường dọc)
-Trong đó:

bc = 350 mm: Bề rộng bản cánh chòu nén.
tc = 20 mm: Chiều dày bản cánh chòu nén.
E = 200000 MPa: Modul đàn hồi của thép.
fc: ứng suất ở bản cánh chòu nén do lực tính toán
t
t
fc = f NC = 182.25 MPa (dầm biên); fc = f NC = 182.25 MPa (dầm giữa)


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.3. Kiểm tra độ mảnh của bản cánh chòu nén không đặc chắc:
DC = 919.79 mm: Chiều cao của bản bụng chòu nén trong phạm vi đàn
hồi
tW = 15 mm: Chiều dày bản bụng.
Thay số ta được:

350
= 8.75 < 1.38 ×
2 × 20

200000
= 13.73
(dầm
2 ×biên)
919.79
182.25 ×
15

350
= 8.75 < 1.38 ×
2 × 20

200000
= 13.73
2 × 919.79
182.25 × (dầm giữa)
15

=>>Thỏa mãn điều kiện.


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.4. Kiểm tra giằng bản cánh chòu nén có mặt cắt không đặc chắc:
Kiểm tra giằng bản cánh chòu nén có mặt cắt không đặc chắc theo công
thức sau:

Trong đó:

L b ≤ L p = 1.76r

E
F

(Muc 6.10.4.1.9-1 quy trinh)
t
yc

+Lb = 3000 mm: Chiều dài không giằng.
+Lp: Độ dài giới hạn giằng ngang đối với khả năng chòu uốn bò khống chế
bởi sự hinh thành uốn dẻo.
+E = 200000 MPa: Modul đàn hồi của thép.
+Fyc = 345 MPa: Cường độ chảy dẻo nhỏ nhất của bản cánh chòu nén.
+rt: Bán kính hồi chuyển đối với trục thẳng đứng của một mặt cắt quy ước
bao gồm bản cánh chòu nén của mặt cắt thép cộng thêm với 1/3 chiều


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.4. Kiểm tra giằng bản cánh chòu nén có mặt cắt không đặc chắc:
3
3
c
c
c

w
t

t .b
D /3.t
J =
+
12
12
20 × 3503 919.79 / 3 ×153
=
+
= 71544563.65 mm 4
12 1
12
A t = b c .t c + D c .t w
3
1
= 350 × 20 + × 919.79 × 15 = 11598.95 mm 2
3
Jt
71544563.65
⇒ rt =
=
= 78.54 mm
At
11598.95
Thay số ta được:
200000
3000 mm < 1.76 × 78.54 ×

Thõa mãn = 3328.1 mm ⇒
345
Vậy tiết diện dầm là không đặc chắc.


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.5. Xác đònh sức kháng uốn bản cánh có mặt cắt không đặc chắc:
Sức kháng uốn danh đònh của bản cánh được tính như sau:

Fn =(MRucb6.10.4.2.4-1
.R h .Fyfquy trinh)
Trong đó:
Rb: Hệ số truyền tải trọng.


  2D c
ar
E
R b = 1λ− 
− bquy trinh)÷
(Muc 6.10.4.3.2a-2
÷

1200 + 300a r   t w
fc ÷



Với
2D c .t w 2 × 919.79
×6.10.4.3.2a-3
15
(M
u
c
quy trinh)
ar =
=
= 3.94
Ac
20 × 350
Đối với các cấu kiện có diện tích bản cánh chòu nén bằng hoặc
nhỏ hơn diện tích bản cánh chòu kéo.


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.5. Xác đònh sức kháng uốn bản cánh có mặt cắt không đặc chắc:
+DC = 919.79 mm: Chiều cao của bản bụng chòu nén trong phạm vi đàn
hồi
+tW = 15 mm: Chiều dày bản bụng.
2
+Ac = 20 x 350 = 7000 mm : Diện tích bản cánh chòu nén.
+E = 200000 MPa: Modul đàn hồi của thép.
+fc: ứng suất ở bản cánh chòu nén do lực tính toán
t

fc = f NC = 182.25 MPa (dầm biên)
t
fc = f NC = 182.25 MPa (dầm giữa)
Thay số ta được:


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.5. Xác đònh sức kháng uốn bản cánh có mặt cắt không đặc chắc:

3.94

  2 × 919.79
1− 
− 4.64 ×
÷× 
15
 1200 + 300 × 3.94  

200000
182.25


÷
÷ = 1.05


3.94


  2 × 919.79
1− 
− 4.64 ×
÷× 
15
 1200 + 300 × 3.94  
(dầm giữa)

200000
182.25


÷
÷ = 1.05


(dầm biên)

Rh = 1: Hệ số lai đối với mặt cắt đồng nhất.
Fyf = 345 MPa: Cường độ chảy nhỏ nhất của bản cánh chòu nén.
Thay số ta được:

Fn = 1.05 ×1 × 345(dầ=m362.61
MPa
biên)

Fn = 1.05 ×1× 345 = 362.61 MPa

CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.7. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN 1:
4.7.2. Kiểm tra dầm không liên hợp :
4.7.2.5. Xác đònh sức kháng uốn bản cánh có mặt cắt không đặc chắc:
Kiểm tra:
Trong đó:

Hệf số=
sứ1:
c kháng uốn.
ϕ

Thay số ta được:
t biên)
m
Fr = 1× 362.61 = 362.61 MPa >(dầ
f NC
= 182.25 MPa
t
Fr = 1× 362.61 = 362.61 MPa > f NC
(dầm=
giữ182.2
a)
5 MPa

=>>Vậy thỏa mãn điều kiện.


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.8. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN II:
4.8.1 Kiểm tốn dầm ở trạng thái giới hạn cường độ 1
4.8.1.1 Xác đònh mômen dẻo của tiết diện dầm trong giai đoạn II:
(tiết diện dầm liên hợp)
A-1/Xác đònh lực hoá dẻo trên tiết diện dầm biên:
Prt
Prt
Pc

Ps2
Ps1

Y

Hình 4.57: Lực dẻo tác dụng trên
PDA

Pw

Pf

P'f

tiết diện dầm biên


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.8. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN II:

4.8.1 Kiểm tốn dầm ở trạng thái giới hạn cường độ 1
4.8.1.1 Xác đònh mômen dẻo của tiết diện dầm trong giai đoạn II:
(tiết diện dầm liên hợp)
A-1/Xác đònh lực hoá dẻo trên tiết diện dầm biên:
- Để đơn giản tính toán ta quy đổi phần vút bê tông từ tiết diện hinh thang sang tiết diện hinh chữ nhật tương đương:
+ Chiều cao vút bằng chiều cao quy đổi: hv = th = 100 mm
+ Chiều rộng cánh trên: bt = 550 mm
+ Chiều rộng cánh dưới: bb = 350 mm

+ Chiều rộng quy đổi:

bh =

bt + b b
550 + 350
=
= 450 m
2
2


CHƯƠNG 4 : KIỂM TOÁN DẦMTHÉP THEO 22TCN 272-05

4.8. KIỂM TOÁN DẦM THÉP TRONG GIAI ĐOẠN II:
4.8.1 Kiểm tốn dầm ở trạng thái giới hạn cường độ 1
4.8.1.1 Xác đònh mômen dẻo của tiết diện dầm trong giai đoạn II:
(tiết diện dầm liên hợp)
A-1/Xác đònh lực hoá dẻo trên tiết diện dầm biên:
Giả thiết không xẩy ra mất ổn đònh cục bộ và tổng thể do đó có thể xuất hiện các lực dẻo. Giá trò lực hoá dẻo trong
từng bộ phận của cấu kiện được xác đònh theo công thức sau (lưu ý bỏ qua phần bê tông nằm trong vùng kéo):

-Lực dẻo trong bản phủ cánh dưới dầm:
Trong đó:

P' = b' × t ' × F

+ Bề rộng bản phủ cánh dưới dầm thép: b’f = 550 mm
f
f
f
y
+ Bề dày bản phủ cánh dưới dầm thép: t’f = 20 mm