Giáo trình kết cấu thép ĐHXD 3 3 thietkedamhinh

§3.3 THIẾT KẾ
DẦM THÉP HÌNH


q = ng g c + n p p c

§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
- Vật liệu thép sử dụng: f, E;
- Sơ đồ kết cấu: dầm đơn giản, nhịp tính
tốn l;
- Tải trọng tác dụng: Phân bố đều q = TT
tính tốn + HT tính tốn.

l
Vmax

Trọng lượng bản thân của dầm gd vẫn chưa
biết nên ban đầu giả thiết sơ bộ trọng lượng
dầm để tính Mmax;

Mmax

Yêu cầu: Xác định hình dạng và kích thước tiết diện dầm ?
Cách tiến hành:
- Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo 1 u cầu chính chịu Mmax;
- Tiếp theo tính tốn kiểm tra lại tiết diện đã chọn để thoả mãn chịu
các yêu cầu khác: như chịu Vmax, chịu đồng thời M + V;


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH

1. Chọn sơ bộ tiết diện dầm
Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo yêu cầu
chính để chịu Mmax

Mmax


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
1. Chọn tiết diện dầm thép hình
Xác định mơmen kháng uốn u cầu theo điều
kiện bền chịu Mmax:

σ max =

M x ,max
Wx

≤ f ⋅γc

Chọn hình dạng tiết diện của dầm: chọn dạng tiết diện chữ I.
Sử dụng bảng thép định hình tiết diện chữ I để tìm số hiệu
thép có Wx đảm bảo điều kiện trên.
Các thông số cần tra bảng để cho bước sau:
- Các đặc trưng hình học của tiết diện được chọn: Ix, Wx, Sx, tw.
- trọng lượng trên 1 m dài (gd).


2. Kiểm tra tiết diện dầm
đã chọn
2.1 Kiểm tra bền (TTGH 1)

• Theo điều kiện bền chịu uốn tại tiết diện có Mmax và V = 0;
• Theo điều kiện bền chịu cắt tại tiết diện có Vmax và M = 0;
• Theo điều kiện bền chịu đồng thời uốn và cắt tại tiết diện có
M và V cùng lớn;
• Theo điều kiện chịu ứng suất cục bộ của bản bụng dầm;
• Theo điều kiện bền chịu đồng thời ứng suất do uốn, cắt và
cục bộ’
2.2 Kiểm tra độ võng của dầm (TTGH 2)
2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn.
2.1 Kiểm tra bền:
a) Theo điều kiện bền chịu mô men
uốn Mmax:

l
Vmax

Mmax
(tại tiết diện giữa dầm)

Mx,max: là mô men uốn lớn nhất tại tiết diện giữa dầm do tải trọng tính
tốn gây ra, bao gồm cả trọng lượng bản thân của dầm gd.
Wnx
: là mô men kháng uốn của tiết diện thực được kiểm tra đối với trục
x-x (tiết diện đã trừ đi các giảm yếu như do khoét lỗ).

§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn.

(tiếp 2/7)

2.1 Kiểm tra bền:

l

b) Theo điều kiện bền chịu cắt Vmax:
Vmax

Mmax
(tại tiết diện sát gối dầm)
Vmax : là lực cắt lớn nhất tại tiết diện sát gối dầm do tải trọng tính tốn
gây ra.
Sx
: là mơ men tĩnh của một nửa tiết diện đối với trục x-x (đối với tiết
diện chữ i);
Trường hợp tổng quát, Sx là mô men tĩnh của phần tiết diện nguyên bên
trên thớ cần tính ứng suất cắt lớn nhất đối với trục trung hoà x-x.


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn.

Dầm
phụ

F

2.1 Kiểm tra bền:

b

z

Bản bụng dầm không có sườn
cứng gia cường.

hw

hy

tf

tf
tw

hy

c) Theo điều kiện chịu ứng suất
cục bộ (do tải trọng tập trung F)

Dầm chính

F
: là tổng lực tác dụng cục bộ (từ dầm
phụ kê lên cánh trên) truyền xuống bản bụng
dầm thông qua bản cánh trên.

lz
: là chiều dài tính tốn của diện tích
bản bụng chịu tải trọng cục bộ F.
+ đối với dầm tổ hợp hàn: lz = b + 2 tf ; b là chiều dài thực tế truyền tải trọng
F xuống cánh trên của dầm; tf là bề dầy bản cánh trên của dầm.
+ đối với dầm đinh tán hoặc bulông: lz = b + 2 hy


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn.

(tiếp 4/7)

2.1 Kiểm tra bền:
d) Theo điều kiện chịu
chịu đồng thời ứng suất
pháp, ứng suất tiếp, ứng
suất cục bộ:

Mx, V và F
kiểm tra.

Mx
σ=
⋅y
I nx

F
σc =
tw lz

V ⋅ Sx
τ=
I x ⋅ tw

: là mô men, lực cắt và lực tập trung tính tốn tại tiết diện

Các ứng suất pháp và tiếp được lấy ở cùng một điểm ứng với thớ trên của
chiều cao tính tốn của bản bụng dầm.
Sx
: là mô men tĩnh của phần bên trên của điểm được kiểm tra (của
phần bản cánh và một phần bản bụng lấy hết góc chuyển tiếp giữa bản
bụng và bản cánh).
y

: là khoảng cách từ điểm tính tốn đến trục trung hoà x-x.

Giá trị của

σ

và

σ c lấy dấu dương nếu là kéo, lấy dấu âm nếu là nén.


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn.

(tiếp 5/7)

2.2 Kiểm tra độ võng của dầm
Nếu đã chọn chiều cao dầm h > hmin thì có thể khơng cần kiểm tra theo
điều kiện độ võng này. Chú ý khi xác định hmin thì gần đúng đã lấy hw =
hfk = h.

Công thức kiểm tra độ võng của dầm :

∆ max : là độ võng lớn nhất của dầm dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng
tiêu chuẩn gây ra; và

[∆ / l]

: là độ võng tương đối cho phép của dầm, được quy định trong tiêu
chuẩn thiết kế.


§ 3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH
2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn.

(tiếp 6/7)

2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm
Công thức kiểm tra ổn định tổng thể của dầm:

ϕ b : là hệ số ổn định tổng thể của dầm; ϕ b

≤1

và phụ thuộc vào các yếu tố sau:

l

- độ cứng ngoài mặt phẳng Iy / Ix;
y

- độ cứng chống xoắn It / Iy ;
- chiều cao tiết diện dầm và chiều dài
nhịp tính tốn h/l0 ;
- vật liệu sử dụng E/f.

∆y

x

x

F

F

y

∆x
θ

Dầm mất ổn
định tổng thể


Hệ số ϕ b được xác định theo hệ số

Nếu ϕ1 ≤ 0,85 lấy
Nếu

ϕ1

> 0,85 lấy

ϕ b = ϕ1 và;

ϕ b = 0,68 + 0,21ϕ1

ψ

: là hệ số được tra bảng, xét đến số lượng các điểm cố kết trên cánh
nén của dầm, dạng tải trọng tác dụng, vị trí tác dụng của tải trọng ở cánh
trên hay cánh dưới của dầm và phụ thuộc vào hệαsố
. Với thép hình dạng
chữ I thì :
It
: là mơ men qn tính khi xoắn của tiết diện
dầm;
Iy
: là mơ men qn tính của tiết diện dầm
được kiểm tra đối với trục y-y (trục ngồi mặt phẳng
uốn);
lo
: là chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng dầm
của cánh nén.
Nếu điều kiện kiểm tra ổn định tổng thể không thoả mãn => cần tăng bề rộng
b hay giảm chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng lo.