Bài giảng kết cấu thép - Chương 10

Bài giảng Kết cấu thép theo 22TCN 272-05 và LRFD 1998 – tháng 7-2009

4*15*(180-40)=8400mm
2
>7000mm
2
Đạt
Vậy chon STC gồm hai đôi 15mm x 180mm đặt hai bên vách .( Lưu ý rằng cắt vát 45
o

với 4t
w
một bên ngăn cản sự hình thành ứng suất kéo dọc gây bất lợi cho mối hàn ở chỗ tiếp
giáp giữa vách đứng và bản biên).
Sức kháng nén dọc trục :

Đặt từng đôi STC cách nhau 200mm như trên hình 6.61 diện tích có hiệu của tiết diện
ngang thanh nén là :
A=4A
s
+t
w
(18t
w
+200)=4*15*180+10*(180+200)=14600 mm
2

Mô men quán tính :
I
x
= 4I

o
+4A
o
y
2
=
462
3
10*6.126)5
2
180
(*180*15*4
12
180*15
4 mm=++
Bán kính quán tính r
x
của thanh STC :

mm
A
I
r
x
x
93
14600
10*6.126
6
===

Do đó tỷ số độ mảnh :

1201.12
93
1500*75.075.0
<===
r
D
r
kL
Đạt
Độ mảnh theo PT 4.12 ( chương 4) :

25.20185.0
200000
2501.12
22
<=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎠
⎞
⎜

⎝
⎛
=
ππ
λ
E
F
r
kL
y

Do vậy thanh nén thuộc loại cột dài trung gian , sức kháng nén được xác định bởi
4.14

()
NAFP
syn
60185.0
10*622.3)14600)(250()66.0(66,0 ===
λ

Sức kháng nén tính toán theo PT 8.24 với Φ
c
=0.90
P
r
= Φ
c
P
n

= 0.90*3.622*10
6
=3260*10
3
N =3260kN> 1750 kN Đạt

5.11

MỐI NỐI DẦM
5.11.1 Các loại mối nối dầm
Do chiều dài cung cấp vật liệu có hạn,cánh và bụng ( bản biên ,vách đứng ) dầm có
thể phải được nối từ hai hay nhiều hơn các bản thép . Các mối nối loại này thường được thực
hiện trong xưởng hoặc nhà máy và được gọi là mối nối xưởng .
Do điều kiện vận chuyển và cẩu lắp có hạn , dầm thường được chia thành vài đoạn
.Các đoạn này có kích thước và trọng l
ượng phù hợp với điều kiện vận chuyển và cẩu lắp
.Các đoạn đó được chế tạo trong xưởng sau đó vận chuyển tới công trường rồi nối chúng lại
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng Kết cấu thép theo 22TCN 272-05 và LRFD 1998 – tháng 7-2009

với nhau để được một dầm hoàn chỉnh .Các mối nối các đoạn dầm này lại với nhau được thực
hiện tại công trường và gọi là mối nối công trường .
Nguyên tắc bố trí mối nối :

Mối nối phải được bố trí đối xứng qua mặt cắt giữa dầm

Mối nối nên bố trí ở vị trí có nội lực nhỏ

Vói các mối nối công trường không nên dùng nhiều, khi thiết kế cấu tạo cần
phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện .

mèi nèi dÇm mèi nèi dÇm

(dμy 14mm)
(dμy 14mm)
TÊm 5
(dμy 14mm)
TÊm 4
TÊm 5
(dμy 14mm)
TÊm 3
(dμy 10mm)
(dμy 14mm)
TÊm 5
TÊm 4
(dμy 14mm)
(dμy 14mm)
TÊm 5
500
50
2@80
=160
80 50
2@80
=160
(dμy 14mm)
TÊm 4
2@80
=160
2@80
=160

508050
500
7595075
50
10@85=850
50
1100
50 80 140 80 50
400
400
50801408050
7595075
50
10@85=850
50
1100
25105025
14
(dμy 10mm)
TÊm 3
TÊm 4

Hình 5.35: Mối nối dầm
5.11.2 Mối nối công trường bằng bu lông
Bước 1: Tiêu chuẩn thiết kế
Bước 2: Lựa chọn mặt cắt dầm làm cơ sở cho việc thiết kế mối nối công trường
Bước 3: Tính toán các lực thiết kế trong mối nối cánh
Bước 4 : Thiết kế mối nối cánh dưới
Bước 5: Thiết kế mối nối cánh trên
Bước 6: Tính toán các lực thiết kế trong mối nối bản bụng

Bước 7 : thiết kế mối n
ối bụng
Bước 8 : Đưa ra bản vẽ chi tiết mối nối công trường
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng Kết cấu thép theo 22TCN 272-05 và LRFD 1998 – tháng 7-2009

Chọn vị trí mối nối công trường
Vị trí mối nối thường nên tránh chỗ có mô men lớn. Đối với dầm giản đơn, ta thường bố
trí cách gối một đoạn (1/4 ÷ 1/3)L và đối xứng với nhau qua mặt cắt giữa dầm.
Mối nối công trường bằng bung lông CĐC của dầm chữ I tổ hợp hàn có dạng điển hình
như sau:

Từ hình vẽ ta thấy mối nối gồm hai phần:
+ Mối n
ối bản cánh làm việc giống như mối nối đối đầu hai bản thép chịu lực dọc trục;
+ Mối nối bản bụng làm việc giống như mối mối đối đầu hai bản thép chịu tác dụng đồng
thời của mômen, lực cắt và lực dọc.
Do vậy, việc đầu tiên là ta phải xác định được các lực thiết kế cho mối nối bản cánh và
mối nố
i bản bụng.

1/ Thiết kế mối nối cánh
\1.1/ Tính toán các lực thiết kế trong mối nối cánh
Ở trạng thái giới hạn cường độ, các bản nối và các mối nối trên cánh khống chế ( kiểm
soát – Controling) phải cân xứng để cung cấp một sức kháng nhỏ nhất lấy theo ứng suất thiết
kế F
cf

nhân với diện tích tiết diện cánh có hiệu nhỏ hơn, A
e

, trên cả hai phía của mối nối , ở
đây F
cf
lấy như sau:
yf
yf
cf
F0,75
2
F
F
f
f
h
cf
R
f
αϕ
αϕ
≥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+
=

Trong đó:
f
cf
= ứng suất uốn lớn nhất do tải trọng có hệ số gây tại điểm giữa bản cánh kiểm
soát, tại mối nối ;
R
h

– Hệ số lai;
α- Hệ số giảm ứng suất cánh, α=1.0
ϕ
f
= Hệ số kháng uốn theo quy định; (A6.5.4.2)
F
yf
- Cường độ kéo chảy của thép bản cánh
A
e
– Diện tích có hiệu của bản cánh (mm
2
), đối với cánh nén A
e
là diện tích tiết
diện nguyên, đối với cánh kéo A
e

lấy như sau:
gn
yty

uu
e
AA
F
F
A ≤
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
φ
φ

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng Kết cấu thép theo 22TCN 272-05 và LRFD 1998 – tháng 7-2009

φ
u
Hệ số sức kháng kéo đứt của cấu kiện chịu kéo (A 6.5.4.2)
φ
y
Hệ số sức kháng kéo chảy của cấu kiện chịu kéo (A 6.5.4.2)
F
u
Cường độ chịu kéo đứt của thép cánh kéo

F
y
t
Cường độ chịu kéo chảy của thép cánh kéo
A
n
Diện tích thực của cánh kéo
A
g
Diện tích nguyên của cánh kéo
Các bản nối và các mối nối của bản cánh không kiểm soát ( Noncontrolling flange)của
TTGHCĐ phải cân xứng để cung cấp một sức kháng nhỏ nhất lấy theo ứng suất thiết kế F
ncf

nhân với diện tích hữu hiệu nhỏ

hơn, A
e,
trên cả hai phía của mối nối .

F
ncf

được xác định
theo công thức sau:

yffnct
F0,75F
αϕ
≥=

h
ncf
cf
R
f
R

Trong đó:
R
cf

Giá trị của tỷ số F
cf
và f
cf

đối với cánh kiểm soát .
f
ncf
- ứng suất uốn do tải trọng có hệ số gây ra tại điểm giữa bản cánh tại vị trí mối
nối ;
+ Tại trạng thái giới hạn cường độ, lực thiết kế trong các bản nối ( bản ghép ) chịu kéo sẽ
không vượt quá sức kháng kéo có hệ số như tính với cấu kiện chịu kéo. Lực thiết kế trong các
bản nối chịu nén sẽ không vượt quá sức kháng nén có h
ệ số,R
r
và được lấy như sau:
sycr
AFR
φ

=
Trong đó :
φ
c
Hệ số sức kháng nén của cấu kiện chịu nén (A 6.5.4.2)
F
y

Cường độ chảy của bản nối ( Mpa)
A
y
Diện tích nguyên của bản nối ( mm
2
)
1.2. Chọn kích thước mối nối

Mối nối được thiết kế theo phương pháp thử - sai, tức là ta lần lượt chọn kích thước mối
nối dựa vào kinh nghiệm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế, rồi kiểm toán lại,
nếu không đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình được lặp lại cho đến khi thoả
mãn.
Ta sơ bộ chọn kích thước mối nối như sau: Hình vẽ:
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Bài giảng Kết cấu thép theo 22TCN 272-05 và LRFD 1998 – tháng 7-2009

Các thông số mối nối:
+ Kích thước bản nối ngoài;
+ Kích thước bản nối trong;
+ Đường kính bu lông CĐC;
+ Lỗ bu lông CĐC sử dụng lỗ tiêu chuẩn;
+ Số bu lông CĐC một bên mối nối.

1.3. Kiểm toán khoảng cách của các bu lông CĐC (A6.13.2.6)
1.4. Kiểm toán sức kháng cắt của bu lông CĐC
Xác định sức kháng cắt danh định của bu lông CĐC theo quy định, ta được R
n

(A6.13.2.7)
Sức kháng cắt tính toán của bu lông CĐC ở THGHCĐ được xác định như sau:
R
r1
= ϕ
s
R
n

Trong đó:
ϕ
s
= Hệ số sức kháng cho bu lông A325M (A490M) chịu cắt theo quy định;
(A6.5.4.2)
Số bu lông CĐC cần thiết cho mỗi bên mối nối theo sức kháng cắt được xác định như
sau:

r1
bot
1
R
P
N =
Trong đó:
P

bot
= Lực thiết nhỏ nhất trong bản cánh dưới ở TTGHCĐ (N).
1.5. Kiểm toán sức kháng ép mặt của bu lông CĐC
Xác định sức kháng ép mặt danh định của bu lông CĐC theo quy định, ta được R
n

(A6.13.2.9)
Sức kháng ép mặt tính toán của bu lông CĐC ở THGHCĐ được xác định như sau:
R
r2
= ϕ
bb
R
n

Trong đó:
ϕ
bb
= Hệ số sức kháng ép mặt bu lông trên vật liệu theo quy định; (A6.5.4.2)
Số bu lông CĐC cần thiết cho mỗi bên mối nối theo sức kháng ép mặt được xác định như
sau:

r2
bot
2
R
P
N =
Trong đó:
P

bot
= Lực thiết nhỏ nhất trong bản cánh dưới ở TTGHCĐI (N).
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -