Bài giảng Kết cấu thép 1 - Chương 3: Dầm thép

KẾT CẤU THÉP

 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

1


KẾT CẤU THÉP

Chương 3 - DẦM THÉP

2


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 thé p
2. Hệ d ầm thé p
3. B ản s àn thé p


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] =[ /L]
 Chọn t
 Chọn L
 Tính liên kết


Độ võng cho phép của cấu kiện chịu uốn
Lo ại c ấu kiện

Độ võ ng  c ho  phé p

Dầm c ủa s àn nhà và mái
1. Dầm c hính
2. Dầm c ủa trần c ó  trát v ữa, c h ỉ tính võ ng  c ho  tải trọng  tạm th ời
3. Các  d ầm khác , ng o ài trường  h ợp 1 và 2
4. Tấm b ản s àn

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

Dầm c ó  đ ường  ray:

1. Dầm đ ỡ s àn c ô ng  tác  c ó  đ ường  ray n ặng  35kg /m và lớn h ơn
2. Nh ư trê n, khi đ ường  ray n ặng  25kg /m và nh ỏ h ơn

L/600
L/400

Xà g ồ:
1. Mái lợp ng ó i khô ng  đ ắp v ữa, mái tấm tô n nh ỏ
2. Mái lợp ng ó i c ó  đ ắp v ữa, mái tô n múi và c ác  mái khác

L/150
L/200

Dầm ho ặc  dàn đ ỡ c ấu trục :
1. Cầu trục  c h ế đ ộ làm việc  nh ẹ, c ầu trục  tay, palăng
2. Cầu trục  c h ế đ ộ làm việc  v ừa
3. Cầu trục  c h ế đ ộ làm việc  n ặng  và rất n ặng

L/400
L/500
L/600

S ườn tường :
1. Dầm đ ỡ tường  xây
2. Dầm đ ỡ tường  nh ẹ (tô n, fibrô  ximăng ), d ầm đ ỡ c ủa kính
3. Cột tường

L/300
L/200
L/400

Ghi c hú: L ­ nh ịp c ấu kiện c h ịu u ốn. Dầm c ô ng  xô n: L lấy b ằng  2 lần đ ộ v ươ n


3. Bản sàn thép
• Các bước tính toán:
• Có tải trọng q
• Có [f] =[ /L]

1

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 =
;ν = 0,3
2
∆�
1 −ν
�

3. Bản sàn thép
• Các bước tính toán:
• Từ tải trọng q, tra bảng để xác định t
2

3

– Có L/t
– Có t


Xác định L

Quan hệ giữa tải trọng tác dụng trên sàn
và chiều dày bản sàn thép
Tải trọng  tác  d ụng  lê n s àn 
q, kN/m 2

Chiều dày b ản s àn 
thé p 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 q cl 4
∆o =
384 E1 I
Xác định

(tỷ số giữa lực kéo H

và lực tới hạn Ơle Ncr):
5

α ( 1+ α )

2

2

�∆ o �
= 3� �

�t �


3. Bản sàn thép
• Các bước tính toán:
• Kiểm tra độ võng ở giữa nhịp do
cả qc và H gây ra:

1
∆ = ∆o
1+ α

6


[ ∆]

Xác định H (lực kéo tác
dụng tại gối tựa bản):

π EI
H= 2 α
l
2

7

Q

π

H = γQ
4

2

hoặc

2

∆�
�
E1t
�
�
�l �

– 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:
8

M max
M max



9

– Chiều cao đường hàn góc

ql 2
=
− H∆
8
1
= Mo
1+ α

hf (chiều dài đơn vị) để đủ
chịu lực kéo H:
10

Kiểm tra bền:

H M max
σ= +
A
Wx

hf =

H

( βR )

g min

f γc

γc


II. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM
1. Chiều dài d ầm
2. Chiều c ao  d ầm
3. Các  điều kiện c ần kiểm tra


1. Chiều dài dầm


Thiên về an toàn, lấy l =L



Sàn thông thường, hay lấy l



Nhịp bé  Dầm Thép Hình



Nhịp lớn  Dầm Tổ Hợp

18m

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

1
g c + pc
= c
γ tb g γ g + p cγ p

5 f �l �l
=
24 E �
∆�
�
�γ tb



hmax: quy định trong nhiệm vụ thiết kế



hkt :
Có xét
đến sự
thay đổi
tỷ số h w/t w

W
hkt = k
tw

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

3λwW
hkt =
2

hw
λw =
: độ mảnh bản bụng dầm
tw

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

hw/tw

100-125 125-150 145-165 165-185 185-200 210-230
21


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. Ch ọn tiết diện d ầm hình
2. Kiểm tra tiết diện d ầm the o  c ường  đ ộ
3. Kiểm tra đ ộ c ứng  (đ ộ võ ng ) c ủa d ầm
4. Kiểm tra  ổn đ ịnh tổng  th ể c ủa d ầm 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 γ 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


Kiểm tra bền về uốn:



Kiểm tra bền về cắt:

M
σ=
Wnx

f γc

VS
τ=
I xtw

f vγ c

hay

M
c1Wnx

f γc

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