Bài giảng kết cấu thép chương 3 dầm thép

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§3.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM
1. Các loại dầm thép
1.1. Định nghĩa
Dầm là kết cấu đặc làm việc chịu uốn, truyền tải trọng từ sàn xuống gối.
Dầm là kết cấu cơ bản nhất của kết cấu thép, có trong mọi công trình.
Kích thước dầm có thể thay đổi nhiều.
1.2. Phân loại
1.2.1. Theo cách sản xuất
Dầm định hình

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

1

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§3.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM
1. Các loại dầm thép
1.1. Định nghĩa
1.2. Phân loại
1.2.1. Theo cách sản xuất
Dầm tổ hợp

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

2

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§3.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM

1. Các loại dầm thép
1.1. Định nghĩa
1.2. Phân loại
1.2.2. Theo sơ đồ cấu tạo
- Dầm đơn giản;
- Dầm liên tục;
- Dầm nút thừa.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

3

1


Bi ging: Kt Cu Thộp - Lp K12XC

CHNG III : DM THẫP
Đ3.1. I CNG V DM V H DM
1. Cỏc loi dm thộp
1.1. nh ngha
1.2. Phõn loi
1.2.2. Theo s cu to

Hỗnh 3.3: Phỏn loaỷi dỏửm theo sồ õọử cỏỳu taỷo
PHM VIT HIU - DTU

4

CHNG III : DM THẫP
Đ3.1. I CNG V DM V H DM
2. H dm thộp
2.1. H dm n gin

DC=DF=DS

Hỗnh 3.4: Hóỷ dỏửm õồn giaớn
PHM VIT HIU - DTU

5

CHNG III : DM THẫP
Đ3.1. I CNG V DM V H DM
2. H dm thộp
2.2. H dm ph thụng

DF=DS

DC

Hỗnh 3.5: Hóỷ dỏửm phọứ thọng
PHM VIT HIU - DTU

Khoa Xõy Dng - i Hc Duy Tõn

6

2

Bi ging: Kt Cu Thộp - Lp K12XC

CHNG III : DM THẫP
Đ3.1. I CNG V DM V H DM
2. H dm thộp
2.1. H dm phc tp

DS
DC

DF

Hỗnh 3.6: Hóỷ dỏửm phổùc taỷp
PHM VIT HIU - DTU

7

CHNG III : DM THẫP
Đ3.1. I CNG V DM V H DM
2. H dm thộp
2.1. H dm phc tp
liờn kt cỏc dm thnh h dm cú cỏc hỡnh thc liờn kt sau:

Hỗnh 3.7:Lión kóỳt gheùp chọửng Hỗnh 3.8: Lión kóỳt bũng mỷt

Hỗnh 3.9: Lión kóỳt thỏỳp

PHM VIT HIU - DTU

8

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.2. CU TO V TNH TON BN SN THẫP
1. Cu to
Bn sn thộp c cu to t thộp bn trn hoc cú g.
Liờn kt bn sn thộp vo h dm thộp bng liờn kt hn.

PHM VIT HIU - DTU

Khoa Xõy Dng - i Hc Duy Tõn

9

3


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
1. Cấu tạo
Bản sàn thép được cấu tạo từ thép bản trơn hoặc có gờ.

.

Liên kết bản sàn thép vào hệ dầm thép bằng liên kết hàn.

ls

Hình 3.10 Nhịp bản sàn
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

10

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
2. Tính toán
Quan biểu thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớn nhất l và
chiều dày t của bản sàn:

lS 4n0 ⎛ 72 E1 ⎞
⎜1 + 4 c ⎟⎟
=
tS
no q ⎠
15 ⎜⎝
Với:

⎡l ⎤
no = ⎢ ⎥
⎣∆⎦

E1 =

E
1 −ν 2

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

11

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
2. Tính toán
2.1. Kiểm tra độ võng và ứng suất của bản sàn:

H

∆

H

Hình 3.11 Sơ đồ kiểm tra độ võng

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

12

4


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
2. Tính toán

2.1. Kiểm tra độ võng và ứng suất của bản sàn:
M max =

Trong đó:

ql 2
− H∆
8

M max = M o

1
;
1+α

l - nhịp tính toán của bản;

∆ - độ võng ở giữa nhịp bản do qc và lực kéo H gây ra.
∆ = ∆o

1
1+α

∆o =

5 q cl 4
.
384 E1I X

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

13

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
2. Tính toán
2.1. Kiểm tra độ võng và ứng suất của bản sàn:
a – tỷ số giữa H và lực tới hạn Ơle Ncr, xác định theo phương trình:
⎛ ∆o ⎞
⎟
⎝ t ⎠

2

α (1 + α ) 2 = 3⎜

H=

π 2 EI
l

2

α

H = γQ

π 2 ⎡∆⎤

2

E1t
4 ⎢⎣ l ⎥⎦

Ở đây: γQ - hệ số tin cậy của tải trọng (hệ số vượt tải)
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

14

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
2. Tính toán
2.1. Kiểm tra độ võng và ứng suất của bản sàn:
Điều kiện kiểm tra về ứng suất :
σ=

H M max
+
≤ fγ c
A
Wx

Điều kiện kiểm tra về độ võng :

∆ = ∆o.

1
≤ [∆ ]
1+ α

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

15

5


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.2. CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP
2. Tính toán
2.2. Tính liên kết bản sàn với dầm:
Gọi hh là chiều cao của đường hàn

hh =
Với

H

γ c ( β . f ) min

(β.f)min = min[(βf,fwf);(βs,fws)]

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

16

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
1. Nhịp của dầm
L1

Chiều dài chế tạo
toàn bộ dầm

Lo
L

Khoảng cách trọng
tâm hai gối tựa

Khoảng thông
thủy
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

17

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2. Chiều cao dầm hd

hmin

Chiều cao khống chế theo độ võng

hmax

Chiều cao khống chế theo kiến trúc

hmin ≤ h ≤ hmax

h ≈ hkt
Xác định
hmin; hmax; hkt?
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

18

6


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2.1. Tính hmin

Xét dầm
đơn giản,
chịu tải trọng
phân bố đều

g+p

l

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

19

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2.1. Tính hmin
- Dầm nhịp l,
- Tải trọng phân bố đều
+ Tĩnh tải gc, γg
+ Hoạt tải pc , γp

Xác định hmin

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

20

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2.1. Tính hmin

P

l

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

21

7


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2.1. Tính hmin

P

P

l

hmin ?

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

22

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2. Chiều cao dầm hd
2.2. Tính hkt
Trong khoảng hmax và hmin có thể tìm chiều cao hkt
sao cho trọng lượng dầm ít nhất.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

23

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.3. CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
2. Chiều cao dầm hd
2.2. Tính hkt
hkt =

2Cψ f W

ψ wt w

hoặc

hkt = k

W
tw

Trong đó k – hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm

k=

2Cψ f

ψw

- Dầm tổ hợp hàn k = 1,15÷1,2

- Dầm tổ hợp khác k = 1,2 ÷1,25

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

8


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
2. Chiều cao dầm hd
2.2. Tính hkt

Nếu xét tới ảnh hưởng (hw/tw) : hkt = 3
h (m)
tw (mm)

1,0
8 - 10

λw = hw/tw

100 125

3
λwW
2

1,5

2,0
3,0
4,0
5,0
10 - 12 12 - 14 16 - 18 20 - 22 22 - 24
125 150

145 165

165 185

185 200

Tỷ số chiều cao và chiều dày bản bụng thép
(độPHẠM
mảnh
của bản bụng dầm)
VIẾT HIẾU - DTU

210 230

25

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
1. Chọn tiết diện

Sau khi xác định mômen uốn M, lực cắt V,
tính mômen kháng uốn yêu cầu của tiết diện
Wxyc =

M xmax
fγ c

Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo

Wxyc =

M xmax
c1 fγ c

Tra bảng qui cách chọn thép để: Wx ≥ Wxyc
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

26

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện về cường độ
2.1. Kiểm tra điều kiện bền chịu mômen (điều kiện bền về uốn)

Nếu thép hình đã chọn để làm dầm thỏa mãn điều kiện
Wx ≥ Wxycvà mômen uốn Mmax đã kể đến trọng lượng dầm,
khi cấu tạo không gây ra các giảm yếu cho dầm thì không
cần kiểm tra điều kiện về uốn
Trong các trường hợp còn lại, cần kiểm tra bền về uốn

σ=

M

M
≤ fγ c
≤ fγ c hoặc σ =
C1Wnx
Wnx
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

27

9


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện về cường độ
2.2. Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt

Ứng suất tiếp cần thỏa mãn công thức

τ=

VS
≤ f vγ c
I xt w

S - mômen tĩnh của phần tiết diện nguyên bên trên thớ cần tính

ứng suất cắt với trục trung hòa x-x;
Ix - mômen quán tính của tiết diện nguyên lấy đối với trục
uốn x-x;
fv - cường độ tính toán về cắt của thép làm dầm.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

28

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện về cường độ
2.2. Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt

Ứng suất tiếp cần thỏa mãn công thức

τ=

VS
≤ f vγ c
I xt w

Nếu tại tiết diện kiểm tra, bản bụng bị giảm yếu do lỗ khoét
đinh tán, (bu lông) hoặc các nguyên nhân khác thì giá trị ứng
suất tiếp cần nhân thêm hệ số α = a(a-d); với a – khoảng
cách tâm hai lỗ, d – đường kính lỗ đinh.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

29

CHƯƠNG III : DẦM THÉP

§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện về cường độ
2.3. Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ
F

F

b

lz

tf
hy

tf

lz

45°

b
45°

hy

Hình - Kiểm tra bền khi có lực tập trung cục bộ
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

30

10


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
2.3. Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ

Kiểm tra theo công thức:

σc =

F
≤ fγ c
t wl z

F - giá trị của tải trọng tập trung, phân bố trên chiều rộng b;
lz - chiều dài phân bố quy đổi
Đối với dầm định hình: lz = b + 2hy = b + 2(tf + r)
tf - chiều dày cánh dầm;
r - bán kính cong chuyển tiếp từ bụng sang cánh của
tiết diện thép hình làm dầm
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

31

CHƯƠNG III : DẦM THÉP

§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
1. Kiểm tra tiết diện dầm chịu đồng thời ứng suất pháp,
ứng suất tiếp, ứng suất cục bộ.
2. Kiểm tra độ cứng (độ võng) của dầm.
3. Kiểm tra ổn định tổng thể.

Tham khảo sách Kết cấu thép_Phạm Văn Hội
(Trang 120 & 121)

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

32

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH
1. Chọn tiết diện

Sau khi xác định mômen uốn M, lực cắt V,
tính mômen kháng uốn yêu cầu của tiết diện
Wxyc =

M x max
fγ c

Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo

Wxyc =

M x max
c1 fγ c

Tra bảng qui cách chọn thép để: Wx ≥ Wxyc
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

33

11


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.4. THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH

Chọn tiết diện dầm chữ C để làm xà gồ của mái
ngói. Nhà có bước cột B = 6m. Khoảng cách giữa
các xà gồ dự kiến là 1,2m. Tổng tải trọng tác dụng
lên mái theo phương mặt bằng nhà là 250 daN/m2,
hệ số vượt tải n = 1,2. Dự kiến dùng thép CCT34.
Hệ số điều kiện làm việc γc = 0,9.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

34

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.1. Xác định chiều cao h của dầm

Chiều cao được chọn h của dầm cần thỏa mãn:
hmin ≤ h ≤ hmax và càng gần hkt càng tốt

bf

1.2. Xác định chiều dày bản bụng dầm
* Dùng sườn gia cường cho bản bụng:

tw
h

hw

h
tw ≈ 7 + 3
1000

35

tf

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.1. Xác định chiều cao h của dầm

Chiều cao được chọn h của dầm cần thỏa mãn:

hmin ≤ h ≤ hmax và càng gần hkt càng tốt

bf

1.2. Xác định chiều dày bản bụng dầm
* Dùng sườn gia cường cho bản bụng:

tw
hw

h

3 Vmax
tw =
2 hw f vγ c
Coi hw ≈ h hoặc hw = h - (30÷40)mm

36

tf

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

12


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.1. Xác định chiều cao h của dầm

Chiều cao được chọn h của dầm cần thỏa mãn:
hmin ≤ h ≤ hmax và càng gần hkt càng tốt

bf

1.2. Xác định chiều dày bản bụng dầm
* Không dùng sườn gia cường cho bản bụng:
h

tw

hw f
5,5 E

hw

tw =

37

tf

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

CHƯƠNG III : DẦM THÉP

§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.1. Xác định chiều cao h của dầm

Chiều cao được chọn h của dầm cần thỏa mãn:
hmin ≤ h ≤ hmax và càng gần hkt càng tốt

bf

1.2. Xác định chiều dày bản bụng dầm
* Về mặt cấu tạo:

- Do chế tạo

hw

h

tw

- Chống, đề phòng ăn mòn tw ≥ 6 mm

tw ≤ 22 mm
38

tf

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

CHƯƠNG III : DẦM THÉP

§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.3. Xác định các kích thước bản cánh

1.3.1. Đối với dầm tổ hợp hàn
Từ điều kiện chịu uốn, xác định mômen quán tính cần thiết của
tiết diện cánh dầm đối với trục trung hòa x-x:
h t h3 M
h t h3
I f = I x − I w = Wx . − w w = max . − w w
fγ c 2 12
2 12

Mặt khác:

I f ≈ 2 Af

h 2fk
4

= 2b f t f

h 2fk
4

= bf t f

h 2fk
2

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

39

13


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.3. Xác định các kích thước bản cánh

1.3.1. Đối với dầm tổ hợp hàn
Từ trên ta có
h2
M max h t w hw3
. −
= b f t f fk
2
fγ c 2 12

Æ

⎛M
h t h3 ⎞ 2
b f t f = ⎜⎜ max . − w w ⎟⎟ 2

f
γ
2 12 ⎠ h fk
c
⎝
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

40

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.3. Xác định các kích thước bản cánh

1.3.1. Đối với dầm tổ hợp hàn
* Yêu cầu cấu tạo:

- tf > tw (tf = 12 ÷ 24 mm)
- tf ≤ 30 mm nhằm tránh ứng suất phụ và để dễ hàn
- Phải thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ cánh nén, cần:

bf t f ≤ E f
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

41

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.3. Xác định các kích thước bản cánh

1.3.1. Đối với dầm tổ hợp hàn
* Yêu cầu cấu tạo:

- bf ≤ 30tf để ứng suất pháp phân bố đều trên chiều rộng cánh kéo
- Nhằm đảm bảo ổn định tổng thể của dầm cần:
bf = (1/2÷1/5)h; bf ≥ 180mm; bf ≥ h/10

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

42

14


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
1. Chọn tiết diện dầm tổ hợp
1.3. Xác định các kích thước bản cánh

F1

1.3.1. Đối với dầm tổ hợp bulông, đinh tán.
F2

(Tham khảo tài liệu)

F2

F1
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

43

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
2. Kiểm tra lại tiết diện sau khi chọn theo cường độ và độ võng
2.1. Kiểm tra bền

σ td = σ 12 + 3τ 12 ≤ 1,15 fγ c

σ1 =

M ho
VS
; τ1 = c
W h
I xtw

2.2. Kiểm tra độ cứng (độ võng)
∆ ⎡∆⎤
≤
l ⎢⎣ l ⎥⎦
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

44

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
2. Kiểm tra lại tiết diện sau khi chọn theo cường độ và độ võng
2.3. Kiểm tra ổn định dầm tổ hợp

Bao gồm kiểm tra ổn định tổng thể dầm và ổn định cục bộ của
các bản thép làm dầm.
3. Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm
Các cách thay đổi tiết diện:

- Thay đổi chiều cao dầm: Dùng cho dầm đơn giản (dầm cầu chạy)
- Thay đổi bề rộng, bề dày bản cánh: Dùng cho dầm đinh tán (hoặc
bulông) loại lớn.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

45

15


Bi ging: Kt Cu Thộp - Lp K12XC

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.5. THIT K DM T HP
3. Bin i tit din dm t hp theo chiu di dm

Hỗnh 3.18: Caùc caùch thay õọứi tióỳt dióỷn dỏửm

Thng gi nguyờn chiu dy bn cỏnh ( cỏnh dm phng) v
ch thay i b rng bn cỏnh.
PHM VIT HIU - DTU

46

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.5. THIT K DM T HP
3. Bin i tit din dm t hp theo chiu di dm
Cỏch lm:
Cỏch 1: n nh v trớ thay i tit din, Vi dm n gin chu

ti trng phõn b u thỡ v trớ cỏch gi ta mt on x1 = l/6.
Xỏc nh mụmen ti v trớ thay i tit din.

qx1 (l x1 )
2
M x1
Wx1 =
f c
M x1 =

PHM VIT HIU - DTU

47

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.5. THIT K DM T HP
3. Bin i tit din dm t hp theo chiu di dm

T ú chn li chiu rng cỏnh dm
l bf1 theo Wx1. Cỏc kớch thc
khỏc nh hw, tw, tf khụng i.

q

x

Yờu cu v cu to:

M

h
;
10
+ b f 1 180mm ;
+ bf 1

1
+ bf 1 bf
2
PHM VIT HIU - DTU

Khoa Xõy Dng - i Hc Duy Tõn

48

16

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
3. Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm
q

Cách 2:

Dựa vào cấu tạo ấn định giá trị bf1
Æ Mx1 = Wx1.f.γc ,

x

cân bằng phương trình:

M x1 =

M

qx1 (l − x1 )
2

Æ x1
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

49

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP

4. Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm

Khi dầm chịu uốn cánh và bụng dầm sẽ trượt tương đối lên nhau.
Lực trượt gây ra do ứng suất tiếp τ.

Gọi T là lực trượt trên một đơn vị chiều dài dầm thì:

T = τ .t w =

VS f
I x .t w

tw =

VS f
Ix

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

50

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.5. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP
4. Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm
* Tính đường hàn

Ta có: 2hf(βfw)minγc ≥ T
Xác định được chiều cao cần thiết của đường hàn
VS f
hf ≥

2( βf w ) min I xγ c
Khi trên cánh dầm có tác dụng của lực cục bộ mà tại đó
không có sườn gia cường thì:

hf ≥

(VS f / I x ) 2 + ( F / l z ) 2
2( βf w ) min γ c
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

51

17


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
1. Ổn định tổng thể của dầm
1.1. Hiện tượng, nguyên nhân

L

P
b

Hình3.24:

3.21 Máú
Mấtt äø
ổn
Hçnh
n định
âënh tổng
täøng thể
thãø
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

52

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
1. Ổn định tổng thể của dầm
1.2. Các trường hợp không cần kiểm tra ổn định tổng thể
l
- Nhịp tự do của dầm o ≤ 16
bf
- Vành cánh nén của dầm liên kết vào các bản sàn thép

hoặc bê tông cốt thép.
1.3. Công thức kiểm tra ổn định tổng thể

Mômen uốn ứng với lúc bắt đầu xuất hiện oằn ngang
là mômen tới hạn.
ηc
M cr =
EI t GI y 1 + π 2 / α
2

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

53

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
1. Ổn định tổng thể của dầm
1.3. Công thức kiểm tra ổn định tổng thể

Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm theo công thức:
σ
M
σ=
≤ σ cr = cr f = ϕb f
W
f
σcr - ứng suất tới hạn được xác định theo công thức:
σ cr =

B=

Iy
M cr
=B
W
Ix

ηc
2

⎛h⎞
⎜⎜ ⎟⎟
⎝ lo ⎠

2

I t / I y . EG .

lo
1+ π 2 /α
h

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

54

18


Bi ging: Kt Cu Thộp - Lp K12XC

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.6. N NH CA DM
1.3. Cụng thc kim tra n nh tng th
- h s xột n dng biu mụmen, ph thuc vo cỏch t ti
theo chiu di dm;
c - h s xột n liờn kt ca dm trờn gi ta v cỏch t ti cỏnh
trờn hay cỏnh di dm;

E
E, G - mụun n hi v un v ct ca vt liu: G =
2(1 + à )
à h s poỏtxụng, vi thộp à = 0,3;
Ix, Iy - Mụmen quỏn tớnh ca tit din dm i vi trc x, y;
It - mụmen xon ca tit din dm (theo TCVN 338 2005)
It =

1,25(2b f t 3f + hwt w3 )
3

=4

G I t lo

E Iy h

2

PHM VIT HIU - DTU

55

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.6. N NH CA DM
1. n nh tng th ca dm

Vi dm t hp hn dng ch I:
2

3



lt
at
= 8 o w 1 + w
h fk b f b f t f

õy: hfk khong cỏch trng tõm hai cỏnh dm;

a = 0,5hfk
lo chiu di tớnh toỏn ngoi mt phng dm ca cỏnh
chu nộn (khong cỏch cỏc kim ch nhau)

PHM VIT HIU - DTU

56

CHNG III : DM THẫP
Đ 3.6. N NH CA DM
2. n nh cc b ca dm
2.1. Hin tng, nguyờn nhõn
ng sut phỏp v tip trong dm phõn b nh sau:
- Cỏnh dm chu tỏc dng ca nộn v kộo.
- Bng dm chu tỏc dng ng thi ca v .

1

Caùnh chởu neùn

1

Caùnh chởu keùo

Di tỏc dng ca cỏc ng sut, cỏnh, bng cú th b cong vờnh nờn
gi l hin tng mt n nh cc b.
PHM VIT HIU - DTU

Khoa Xõy Dng - i Hc Duy Tõn

57

19


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
2. Ổn định cục bộ của dầm
2.1. Hiện tượng, nguyên nhân
Đặc điểm: Hình dạng toàn bộ dầm không thay đổi nhưng hình dạng

tiết diện thay đổi, có một số khu vực bị cong vênh nên làm giảm
khả năng chịu lực và vị trí tâm xoắn thay đổi tạo nên mômen xoắn.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

58

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
2. Ổn định cục bộ của dầm
2.2. Mất ổn định của bản bụng do tác dụng của ứng suất tiếp

Thường gặp ở vùng gần gối tựa do
lực cắt V lớn. Dưới tác dụng của
ứng suất tiếp τ những thớ dầm hợp
với trục dầm một góc 45o sẽ bị
cong lồi lên.

ç
Ứng suất tới hạn được xác định:
2
k
hệ
số
phụ
thuộc tỷ số cạnh ngắn
v
k π 2 E ⎛ tw ⎞
⎜ ⎟⎟
τ cr = v
trên cạnh dài của ô bản, phụ thuộc
2 ⎜

12(1 − v ) ⎝ hw ⎠
vào loại tải trọng tác dụng lên dầm.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

59

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
2. Ổn định cục bộ của dầm
2.2. Mất ổn định của bản bụng do tác dụng của ứng suất tiếp
Xét đến sự ngàm đàn hồi của hai cạnh dài đối diện, bản chịu
ứng suất tiếp do tải trọng tĩnh, ta có:

τ cr = 10,3
λw =

hw
tw

f
E

f
2

λw

- độ mảnh qui ước của bản bụng,

[λ ]- độ mảnh qui ước tới hạn của bản bụng.

w

-Với tải trọng động [λ w ] = 2,2
-Với tải trọng tĩnh

[λ ] = 3,2
w

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

60

20


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
2. Ổn định cục bộ của dầm
2.2. Mất ổn định của bản bụng do tác dụng của ứng suất tiếp

Nếu

[ ]

λ w > λ w bản bụng mất ổn định cục bộ, phải thiết kế lại

bản bụng hoặc phải đặt thêm các sườn đứng gia cưòng
Gọi a là khoảng cách giữa các sườn:
a ≤ 2hw khi λw > 3,2
a ≤ 2,5hw khi λw ≤ 3,2
Kích thước của sườn phải đảm bảo điều kiện sau:
bs ≥

hw
+ 40(mm)
30

t s ≥ 2bs

f
E

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

61

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
2. Ổn định cục bộ của dầm
2.3. Mất ổn định của bản bụng do tác dụng của ứng suất pháp:

Thường xảy ra ở khu vực giữa dầm giá trị
M lớn. Do tác dụng của vùng chịu nén của
bản bụng có thể bị cong vênh ra ngoài mặt
phẳng của bản bụng.
Khi độ mảnh qui ước của bản bụng lớn hơn 5,5 thì bản bụng sẽ bị mất

ổn định do tác dụng của ứng suất pháp. Khi đó phải bố trí các sườn
dọc tăng cường để ngăn không cho bản bụng mất ổn định.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

62

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.6. ỔN ĐỊNH CỦA DẦM
2. Ổn định cục bộ của dầm
2.4. Mất ổn định của bản cánh nén

Cánh chịu nén của dầm có thể mất ổn định. Cánh dầm làm việc
như một bản tựa khớp vào bản bụng. Khi có sự mất ổn định
xảy ra, giữa các tiết diện và trên mỗi tiết diện của bản cánh,
độ võng đứng khác nhau, vì vậy gọi là sự oằn đứng.
Công thức biểu thị điều kiện bền của bản cánh nén dầm:
bof
tf

≤ 0,5

E
f

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

63

21


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
1. Sườn đầu dầm
1.1. Cấu tạo sườn đầu dầm
60

40

bs

δs

Fem

δs

x

x

bs

1,5δs

A

x

C1

x

C1

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

64

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
1. Sườn đầu dầm
1.1. Cấu tạo sườn đầu dầm

1,5δb
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

65

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
1. Sườn đầu dầm
1.2. Tính toán sườn đầu dầm

Sườn đầu dầm tính theo điều kiện ép mặt và ổn định.
- Theo ép mặt:

σ=

F
≤ f cγ c
As

F – phản lực ở gối tựa dầm;
fc – cường độ tính toán ép mặt tỳ đầu của thép;
As – diện tích ép mặt tại mút dưới của sườn đầu dầm.
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

66

22


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
1. Sườn đầu dầm
1.2. Tính toán sườn đầu dầm

- Theo ổn định:
Tính như thanh chịu nén đúng tâm có chiều cao h, có diện tích
tính toán A, bị mất ổn định theo trục x-x. Công thức kiểm tra:

σ=

F

ϕA

≤ fγ c

A - diện tích tiết diện chịu nén của thanh qui ước

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

67

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
1. Sườn đầu dầm
1.2. Tính toán sườn đầu dầm

A – diện tích tiết diện chịu nén của thanh qui ước
A = As + Aw1
Aw1 - phần diện tích bản bụng cùng tham gia chịu lực với sườn đầu dầm
- Khi sườn bố trí ngay đầu dầm: Aw1 = 0,65t w2 E / f
- Khi sườn bố trí gần đầu dầm:

Aw1 = 2.0,65t w2 E / f

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

68

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
2. Nối dầm
2.1. Nguyên nhân nối dầm và các phương pháp thực hiện

- Nối nhà máy: do thép hình, bản không đủ kích thước.
Vị trí nối do kích thước vật liệu quyết định.
- Nối công trường, nối lắp ghép : do yêu cầu giao thông,
vận chuyển dầm. Thường bố trí nối cánh và bụng cùng
một chỗ để tiện thi công.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

69

23


Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
2. Nối dầm
2.1. Nguyên nhân nối dầm và các phương pháp thực hiện

Để giảm biến hình hàn đường hàn nhà máy chừa lại 500mm mỗi bên
cách mối hàn và trình tự hàn như hình vẽ.

3
5

5

1
4

4
2500

500

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

70

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
2. Nối dầm
2.2. Nối dầm hình
25

150÷200

25

M

M

M

M
Q

Q

Hình 3.29 Nối dầm hình
PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

71

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
2. Nối dầm
2.3. Nối dầm tổ hợp hàn

M

M

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

72

24

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC

CHƯƠNG III : DẦM THÉP
§ 3.7. CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM
2. Nối dầm
2.3. Nối dầm tổ hợp bulông

- Dầm tổ hợp đinh tán, bulông:
+ Nối bản đậy: dùng bản đệm.
+ Nối thép góc cạnh: dùng thép góc cạnh.
+ Nối bụng: dùng bản đậy.
- Nguyên tắc:
Diện tích các bản đệm không được nhỏ hơn diện tích cần nối.

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU

Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân

73

25