thuyết minh đồ án kết cấu thép 1

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (328.41 KB, 21 trang )

Đang xem: Thuyết minh đồ án kết cấu thép 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN

KẾT CẤU THÉP SỐ I
THIẾT KẾ MẠNG DẦM SÀN BẰNG THÉP
****    ****

Giáo viên HD : ThS. Vũ Trọng Huy
Sinh viên TH : Trần Văn Toàn
Mã SV

: 1151070048

Lớp

: 11XN

Mã đề

: 70

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 1

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

A. SỐ LIỆU ĐỀ BÀI.
* Thiết kế mạng dầm sàn bằng thép với số liệu tính toán như trong bảng sau:
B (m)
6

L (m)
11,5

ptc (kN/m2)
22,4

Loại dầm
Hàn

Sàn
Thép

– Mác thép CCT38s, khi tính toán coi rằng chiều dày ≤ 20 mm có cường độ tính toán:
f = 23 (kN/cm2) ; fu = 38 (kN/cm2) ; fv = 13,25 (kN/cm2); fws = 17,10 (kN/cm2)
– Loại que hàn N42, hàn bằng tay, kiểm tra bằng mắt thường; có: fwf = 18 (kN/cm2)
– Hệ số vượt tải của tĩnh tải: γg = 1,05 ; của hoạt tải: γp = 1,2
– Độ võng cho phép của bản sàn: <∆/l>bs = 1/150 ; của dầm phụ: <∆/l>dp = 1/250 ;

của dầm chính: <∆/l>dc = 1/400 .
– Kích thước xe chuyên chở lớn nhất nhà máy đang có là 9 m.
– Chiều dài bản thép nhà máy đang có tối đa là 8 m.
* Nội dung tính toán bao gồm:
1. Tính toán bản sàn thép:
– Chọn kích thước bản sàn: bề dày (ts) , nhịp (ls)
– Kiểm tra bản sàn theo điều kiện cường độ và biến dạng
– Tính toán đường hàn liên kết bản sàn với dầm đỡ
2. Tính toán thiết kế dầm phụ (dầm tiết diện chữ I định hình):
– Sơ đồ và tải trọng tính toán
– Xác định nội lực tính toán
– Chọn kích thước tiết diện dầm
– Kiểm tra lại tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện cường độ và biến dạng
3. Tính toán thiết kế dầm chính (dầm tiết diện chữ I tổ hợp hàn):
– Sơ đồ và tải trọng tính toán
– Xác định nội lực tính toán
– Chọn kích thước tiết diện dầm
– Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài và kiểm tra tiết diện dầm đã chọn
– Tính toán đường hàn liên kết bản cánh với bản bụng dầm
– Thiết kế sườn đầu dầm
– Thiết kế mối nối dầm
– Tính liên kết dầm phụ với dầm chính (nếu cần)
B. THUYẾT MINH TÍNH TOÁN
I. Tính toán bản sàn.
1. Chọn kích thước bản sàn.
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 2

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

Xác định kích thước bản sàn có thể theo cách sử dụng đồ thị hoặc xác định biểu
thức gần đúng giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất (l) và chiều dày (t) của bản sàn:
l s 4.n 0  72.E1 
=
. 1 +
÷
ts
15  n 04 .p tc 

Trong đó: – n0 là nghịch đảo của độ võng tương đối cho phép: n0 = = 150
E
21.103
=
= 23077 (kN/cm 2 )
– E1 =
2
2
1− ν
1 − 0,3

(Môđun đàn hồi: E = 21.103 kN/cm2 ; hệ số Possion: ν = 0,3)
– Với tải trọng tiêu chuẩn: ptc = 22,4 (kN/m2) = 2,24.10-3 (kN/cm2) ;
ta chọn bề dày sàn: ts = 12 (mm)

l s 4.150 
72.23077 
=
. 1 +
; 98,61
ts
15  1504.2,24.10−3 ÷

⇒ ls = 98,61.ts = 98,61.12 = 1183 (mm)
Ta chọn nhịp bản sàn: ls = 1150 (mm). Trên 1 ô sàn điển hình bố trí 10 dầm phụ.
2. Kiểm tra bản sàn.
Cắt 1 dải bản bề rộng 1cm theo phương cạnh ngắn của nhịp sàn. Do sàn được hàn
liên kết với cánh dầm bằng đường hàn thẳng góc, ngăn cản không cho bản sàn tự
do biến dạng võng nên tại gối tựa sẽ phát sinh ra lực kéo H và mômen âm. Bỏ qua
ảnh hưởng của mômen âm ta có sơ đồ tính của bản coi như 1 dầm đơn giản có 2
gối cố định chịu lực phân bố đều:
hf

ts
qs

H

H


ls

Hình 1: Sơ đồ tính toán bản sàn thép
Tải trọng tác dụng trên sàn có kể đến trọng lượng bản thân sàn:
– Tải trọng tiêu chuẩn:

q stc = (p tc + t s .ρ).1 = (2, 24.10 −3 + 1, 2.7,85.10 −5 ).1 = 2,334.10 −3 (kN / cm)
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 3

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

– Tải trọng tính toán:
q stt = ( γ p .p tc + γ g .t s .ρ).1 = (1,2.2,24.10 −3 + 1,05.1,2.7,85.10 −5 ).1

= 2,787.10 −3 (kN / cm)
Trong đó: Trọng lượng riêng của thép: ρ = 7,85 (T/m3 ) ; 7,85.10−5 (kN/cm 3 )
2.1. Kiểm tra bản sàn theo điều kiện độ võng:
Độ võng (∆) của bản sàn do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng:

∆ = ∆0 .

1
1+ α

Trong đó: – ∆0 là độ võng ở giữa nhịp bản do riêng tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

5 q stc .l s4
∆0 =
.
384 E1.I x
Với Ix là mômen quán tính của dải bản rộng 1cm:
1.t 3s 1.1,23
Ix =
=
= 0,144 (cm 4 )
12
12
−3
4
5 2,334.10 .115
.
= 1,6 (cm)
⇒ ∆0 =
384 23077.0,144
– α là tỷ số giữa lực kéo H và lực tới hạn Ơle Ncr , xác định theo phương trình:
2

2

∆ 
 1,6  16
α.(1 + α)2 = 3.  0 ÷
⇔ α.(1 + α)2 = 3. 

÷ = 3
t
1,2


 s 
Giải phương trình ta được: α = 1,152.
⇒ Độ võng của bản sàn:
1
1
∆ = ∆0 .
= 1,6.
= 0,743 (cm)
1+ α
1 + 1,152
∆ 0,743
1
∆
= 0,00646 ≤   =
= 0,00667
Ta thấy: =
ls
115
 l  150
⇒ Bản sàn thỏa mãn điều kiện độ võng cho phép.
2.2. Kiểm tra bản sàn theo điều kiện độ bền:
σmax =

H M max
+

≤ f.γ c
As
Ws

Với: As _Diện tích tiết diện ngang của bản sàn: As = 1.ts = 1.1,2 = 1,2 (cm2)
1.t s2 1.1,2 2
=
= 0,24 (cm3 )
Ws _Mômen kháng uốn của tiết diện sàn: Ws =
6
6

– Lực kéo H tác dụng tại gối tựa bản:
2

2

π2  ∆ 
π2  1 
H = γ p . .   .E1.t s = 1,2. . 
.23077.1,2 = 3,644 (kN)
4 l
4  150 
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 4

Đồ án KếT CấU THéP Số 1

TRNG H KIN TRC H NI
Khoa: Xõy Dng

GVHD: ThS. V TRNG HUY

– Mụmen un ln nht ti gia nhp bn:
1
2,787.10 3.1152
1
M max = M 0 .
=
.
= 2,141 (kN.cm)
1+
8
1 + 1,152
– ng sut ln nht trong sn:
3,644 2,141
max =
+
= 11,96 (kN/cm 2 ) f. c =23 (kN/cm 2 )
1,2
0,24
Bn sn tha món iu kin bn.
2.3. Tớnh toỏn liờn kt hn bn sn vo cỏnh dm ph:
ng hn liờn kt bn sn vi dm ph phi chu c lc H. Chiu cao ng
hn c xỏc nh theo cụng thc:
H
hf
(.fw )min . c

Vi thộp CCT38, dựng que hn N42 cú:
fwf = 18 (kN/cm2) ; fws = 0,45.fu = 17,1 (kN/cm2)
Dựng phng phỏp hn tay nờn: f = 0,7; s = 1
(.fw)min = min (f.fwf ; s.fws ) = min (0,7.18 ; 1.17,1) = 12,6 (kN/cm2)
3,644
= 0,29 (cm)
hf
12,6.1
Chn chiu cao ng hn: hf = 6 (mm) tha món yờu cu cu to:
hf min = 6(mm) hf = 6(mm) 1,2.tmin
S mng dm sn thộp b trớ nh hỡnh sau:
DầM CHíNH

BảN SàN

DầM PHụ

CộT

6000

C

B

575575 1150

1150

1150

1150

1150

1150

1150

1150

1150 575575

11500

2

3

Hỡnh 2: Mt bng kt cu mng dm sn thộp
SVTH: TRN VN TON _ LP 11XN

Trang 5

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

II. Tính toán thiết kế dầm phụ
1. Tải trọng tác dụng lên dầm phụ.
– Tải trọng tiêu chuẩn:
tc
q dp
= (p tc + t s .ρ).ls = (2, 24.10 −3 + 1, 2.7,85.10 −5 ).115 = 0, 268 (kN / cm)

– Tải trọng tính toán:
tt
q dp
= ( γ p .p tc + γ g .t s .ρ).l s = (1,2.2,24.10 −3 + 1,05.1,2.7,85.10 −5 ).115

= 0,32 (kN / cm)
2. Sơ đồ tính toán dầm phụ.
Sơ đồ tính toán dầm phụ là sơ đồ dầm đơn giản, nhịp bằng 6m chịu tác dụng của
tải trọng phân bố đều từ sàn truyền vào:
q ttdp =0,32 (kN/cm)

B= 6m

M

Vmax = 96 (kN)

Mmax =14400 (kN.cm)

Q

Hình 3: Sơ đồ tính toán và biểu đồ nội lực của dầm phụ
3. Xác định nội lực tính toán.
– Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm:
tt
q dp
.B 2 0,32.6002
M max =
=
= 14400 (kN.cm)
8
8
– Lực cắt lớn nhất tại gối tựa:
tt
q dp
.B 0,32.600
Vmax =
=
= 96 (kN)
2
2
4. Chọn kích thước tiết diện dầm phụ.
Mômen kháng uốn yêu cầu của tiết diện dầm có kể đến sự làm việc trong giai
đoạn biến dạng dẻo của thép được xác định theo công thức:
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 6

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

Wxyc =

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

M x,m ax
14400
=
= 559 (cm 3 )
1,12.f.γ c 1,12.23.1

Tra bảng quy cách thép cán sẵn, chọn thép INo33 có các đặc trưng hình học như
sau:
b = 140 mm
; h = 330 mm
; d = 7,0 mm
; t = 11,2 mm
4
3
3
Ix = 9840 cm
; Wx = 597 cm
; Sx = 339 cm
; g = 0,422 kG/cm

96
,84
°

y

R=
13

y

5

x

r=

x

t=11,2

h=330

d=7,0

33,25

b=140

Hình 4: Mặt cắt ngang tiết diện dầm phụ
5. Kiểm tra lại tiết diện dầm đã chọn (có kể đến trọng lượng bản thân dầm).
5.1. Kiểm tra điều kiện bền:
– Mô men lớn nhất:

γ g .g.B 2
1,05.4,22.10 −3.6002
*
M max = M max +
= 14400+
= 14599 (kN.cm)
8
8
– Lực cắt lớn nhất:
γ g .g.B
1,05.4,22.10−3.600
*
Vmax = Vmax +
= 96+
= 97,33 (kN)
2
2
– Ứng suất pháp lớn nhất:

σmax =

M*max
14599
=
= 21,83 (kN/cm 2 ) ≤ f.γ c = 23 (kN/cm 2 )
1,12.Wx 1,12.597

⇒ Tiết diện dầm đã chọn thỏa mãn điều kiện độ bền uốn.
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 7

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

– Ứng suất tiếp lớn nhất:

τmax

Vm* ax .S x 97,33.339
=
=
= 4,79 (kN/cm 2 ) ≤ f v .γ c = 13,25 (kN/cm 2 )
Ix .t w
9840.0,7

⇒ Tiết diện dầm đã chọn thỏa mãn điều kiện độ bền cắt.
5.2. Kiểm tra điều kiện biến dạng:
Độ võng lớn nhất tại giữa dầm:
tc
tc
4
5 (q dp + g dp ).B
5 (0,268 + 4,22.10 −3 ).600 4
∆=

.
=
.
= 2,223 (cm)
384
E.I x
384
21.103.9840

∆ 2,223
1
∆ 
=
= 0,0037 ≤   =
= 0,004
B
600
B
250
 
⇒ Tiết diện dầm đã chọn thỏa mãn điều kiện độ võng.
Ta thấy:

5.3. Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm
Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm vì phía trên dầm phụ có bản sàn thép
hàn chặt với cánh dầm.
III. Tính toán thiết kế dầm chính
1. Tải trọng tác dụng lên dầm chính.
– Lực tập trung do tải trọng của dầm phụ truyền lên dầm chính:
tc

tc
2.Vdptc = (q dp
+ g dp
).B = (0, 268 + 4, 22.10 −3 ).600 = 163,33 (kN)

tt
tc
2.Vdptt = (q dp
+ γ g .g dp
).B = (0,32 + 1,05.4, 22.10 −3 ).600 = 194,66 (kN)

– Vì 1 ô sàn điển hình có 10 dầm phụ đặt cách đều nhau 115 cm và nhịp của dầm
chính là L =11,5 m nên tải trọng từ dầm phụ truyền lên dầm chính coi như tải phân
bố đều có giá trị là:

166,33.10
= 1, 446 (kN / cm)
1150
194,66.10
tt
= 1,693 (kN / cm)
+ Tải trọng tính toán : q dc =
1150
tc
+ Tải trọng tiêu chuẩn: q dc =

2. Sơ đồ tính toán của dầm chính.
Là sơ đồ đơn giản, chịu tác dụng của tải trọng coi như là phân bố đều:

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 8

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY
tt
q dc
=1,693 (kN/cm)

L= 11,5 m

M

Vmax = 973,5 (kN)

Mmax =279874,1 (kN.cm )

Q

Hình 5: Sơ đồ tính toán và biểu đồ nội lực của dầm chính
3. Xác định nội lực tính toán.
– Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm:
tt
q dc
.L2 1,693.11502

M max =
=
= 279874,1 (kN.cm)
8
8
– Lực cắt lớn nhất tại gối tựa:
tt
q dc
.L 1,693.1150
Vmax =
=
= 973,5 (kN)
2
2
4. Thiết kế tiết diện dầm.
4.1. Chọn chiều cao tiết diện dầm hd:
h min ≤ h d ≤ h max
Chiều cao dầm đảm bảo điều kiện: 
h d ≈ h kt
Trong đó:
– hmax là chiều cao lớn nhất có thể của dầm, được quy định trong nhiệm vụ thiết kế.
– hmin là chiều cao dầm nhỏ nhất, có thể tính gần đúng từ công thức tính toán độ
võng của dầm:
5 f L  L
h min = . .   .
24 E  ∆  γ tb
tt
q dc
1,693
= 1,171

Hệ số vượt tải trung bình: γtb = tc =
q dc 1,446

⇒ h min =

5
23
1150
.
.400.
= 89,6 (cm)
3
24 21.10
1,171

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 9

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

– hkt là chiều cao của tiết diện dầm tương ứng với lượng thép làm dầm ít nhất:

h kt = k.

M
f.t w

+ Đối với những dầm có chiều cao hd từ 1÷2 m, có thể chọn tw theo công thức

3.h min
3.896
=7+
= 9,7 (mm) ; Chọn tw = 10 (mm)
1000
1000
+ Dầm tổ hợp hàn ⇒ chọn k = 1,15.
kinh nghiệm sau: t w = 7 +

279874,1
= 126,8 (cm)
23.1
⇒ Dựa vào hmin và hkt ,chọn chiều cao dầm: hd = 124 (cm).
⇒ h kt = 1,15.

4.2. Kiểm tra lại chiều dày bản bụng dầm tw:
– Giả thiết chiều dày cánh dầm: tf = 2,0 (cm) ⇒ hw = hd – 2.tf = 120 (cm).
– Cường độ chịu cắt của thép: fv = 0,58.fy/γM = 0,58.24/1,05 = 13,25 (kN/cm2)
3 Vmax
3
973,5
= .
= 0,92 (cm)
Ta thấy: t w = 1 (cm) > .

2 h w .fv .γ c 2 120.13,25.1
⇒ Chọn bản bụng tw = 1(cm) thỏa mãn điều kiện chịu lực cắt.
4.3. Xác định kích thước tiết diện bản cánh dầm:
– Diện tích tiết diện bản cánh dầm được xác định gần đúng theo công thức sau:

M
t .h 3  2
h
A f = bf .t f =  max . d − w w ÷. 2
12  h fk
 f.γ c 2
 279874,1 124 1.1203  2
=
.

= 82 (cm 2 )
÷.
2
2
12  122
 23.1
– Với chiều dày bản cánh đã chọn tf = 2 (cm) ⇒ bf = 82/2 = 41 (cm)
– Do khi tính toán sơ bộ chưa kể đến trọng lượng bản thân dầm, vì vậy chọn tiết
diện cánh dầm: tf = 2 (cm) ; bf = 44 (cm) thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo sau:

t w

b f

b f


b f
b
 f
b f

= 1 (cm) < t f = 2 (cm) ≤ 3 (cm) / t f = 44 / 2 = 22 ≤ E / f = 21.103 / 23 = 30,2 = 44 (cm) ≤ 30.t f = 60 (cm) = 44 (cm) ≥ 180 (cm) = 44 (cm) ≥ h d / 10 = 124 / 10 = 12,4 (cm) = 44 (cm) ∈ (1 / 2 ÷ 1 / 5)h d = 24,8 ÷ 62 (cm) SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN Trang 10 §å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1 TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI Khoa: Xây Dựng GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY 20
y

y

1240

x

20

x

1200

10

440

Hình 6: Mặt cắt ngang tiết diện dầm chính
* Tính các đặc trưng hình học mặt cắt ngang tiết diện dầm chính:
– Diện tích tiết diện : A = 1.120+2.2.44 = 296 (cm2)
 44.23
1.1203
122 2 
4
+
2.
+
44.2.
– Mômen quán tính : Ix =


÷ = 798954,7 (cm )
12
4 
 12
– Mômen kháng uốn: Wx =

Ix
798954,7
=
= 12886,4 (cm3 )
y max
124 / 2

4.4. Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài:
– Để tiết kiệm thép và giảm trọng lượng bản thân dầm, khi thiết kế nên giảm kích
thước của tiết diện dầm đã chọn ở phần dầm có mômen bé, cụ thể là giảm bề rộng
cánh dầm (giữ nguyên chiều dày). Điểm để thay đổi kích thước bản cánh dầm cách
gối tựa 1 khoảng x = (L/6÷L/5) = (192÷230) cm; chọn x = 200 (cm). Tại chỗ thay
đổi sẽ nối hai phần cánh dầm bằng đường hàn đối đầu thẳng góc.
– Tính mômen do tải trọng tại vị trí thay đổi tiết diện:
tt
q dc
.x.(L − x) 1,693.200.(1150 − 200)
Mx =
=
= 160835 (kN.cm)
2
2
– Trọng lượng bản thân dầm:

tt
g dc
= γ g .ρ.A = 1,05.7,85.10 −5.296 = 0,0244 (kN/cm)
– Mômen do trọng lượng bản thân dầm tại vị trí thay đổi tiết diện:
tt
g dc
.x.(L − x) 0,0244.200.(1150 − 200)
=
2
2
= 2318 (kN.cm)

M “bt =

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 11

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

– Diện tích tiết diện bản cánh dầm cần thiết tại vị trí thay đổi:

 M + M “bt h d t w .h 3w  2
A”f = b”f .t f =  x

. −
÷. 2
f
.
γ
2
12
wt c

 h fk
 160835 + 2318 124 1.1203  2
=
.

= 50,2 (cm 2 )
÷.
2
19,55.1
2
12  122

Trong đó: cường độ của đường hàn đối đầu khi chịu kéo với phương pháp kiểm
tra thông thường: fwt = 0,85.f = 0,85.23 = 19,55 (kN/cm2).
⇒ Chọn b’f = 26 (cm) thỏa mãn các yêu cầu cấu tạo sau:
b “f = 26 (cm) ≥ 180 (cm)

b “f = 26 (cm) ≥ b f / 2 = 22 (cm)
b ” = 26 (cm) ≥ h / 10 = 12,4 (cm)
d
 f

20

y
2450
i=1 /5

1240

x

450

y

20

2000

x

1200

260

440

10

260

Hình 7: Thay đổi tiết diện cánh dầm chính
4.5. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện cường độ:
4.5.1. Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp dầm:
– Mômen do trọng lượng bản thân dầm tại giữa nhịp:
tt
g dc
.L2 0,0244.11502
M bt =
=
= 4033,6 (kN.cm)
8
8
– Ứng suất pháp lớn nhất tại tiết diện giữa nhịp:
M + M bt 279874,1 + 4033,6
σmax = max
=
Wx
12886,4

= 22,03 (kN/cm 2 ) ≤ f.γ c = 23 (kN/cm 2 )

⇒ Thỏa mãn điều kiện độ bền uốn.
4.5.2. Kiểm tra ứng suất tiếp tại tiết diện gối tựa:
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 12

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

– Mômen tĩnh của một nửa tiết diện dầm tại vị trí gối tựa:
120 120
122
.
+ 26.2.
= 4972 (cm3 )
S’x = 1.
2 4
2
– Mômen quán tính của tiết diện dầm tại vị trí gối tựa:
 26.23
1.1203
122 2 
4
+ 2. 
+ 26.2.
I’x =
÷ = 531018,7 (cm )
12
4 
 12
– Lực cắt do trọng lượng bản thân dầm:
tt
g dc
.L 0,0244.1150

Vbt =
=
= 14,03 (kN)
2
2
– Ứng suất tiếp tại tiết diện gối tựa:
(V + Vbt ).S “x (973,5 + 14,03).4972
τmax = max
=
I”x .t w
531018,7.1

= 9,25 (kN/cm 2 ) ≤ f v .γ c = 13,25 (kN/cm 2 )
⇒ Thỏa mãn điều kiện độ bền cắt.
4.5.3. Kiểm tra ứng suất pháp trong đường hàn đối đầu nối cánh:
– Mômen kháng uốn của tiết diện dầm sau khi thay đổi:
I”x
531018,7
=
= 8564,8 (cm3 )
W’x =
y max
124 / 2
– Ứng suất pháp trong đường hàn đối đầu:
M + M “bt 160835 + 2318
σ “x = x
=
W”x
8564,8

= 19,05 (kN/cm 2 ) ≤ f wt .γ c = 19,55 (kN/cm 2 )

⇒ Thỏa mãn điều kiện cường độ tại vị trí đường hàn đối đầu.
4.5.4. Kiểm tra ứng suất cục bộ tại nơi đặt dầm phụ:
P
σc =
≤ f.γ c
t w .l z
– Lực tập trung từ dầm phụ truyền lên, đặt tại cánh trên dầm chính:
tt
P = 2.Vdp = 194,66 (kN)
– Chiều dài chịu tải quy ước của bản bụng dầm:

lz = bfdp + 2.t f = 14 + 2.2 = 18 (cm)
⇒ σc =

P
194,66
=
= 10,8 ≤ f.γ c = 23 (kN/cm 2 )
t w .l z
1.18

⇒ Thỏa mãn điều kiện ứng suất cục bộ.
4.5.5. Kiểm tra ứng suất tương đương tại nơi thay đổi tiết diện dầm:
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 13

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

σ1 =

(M x + M”bt ).h w (160835 + 2318).120
=
= 18,43 (kN/cm 2 )
W “x .h d
8564,8.124

τ1 =

(Vx + V “bt ).S ” x (634,88 + 9,15).4972
=
= 6,03 (kN/cm 2 )
I “x .t w
531018,7.1


L

tt  L
Trong đó: Vx = q dc .  − x ÷ = 1,693.  − 200 ÷= 634,88 (kN)
2


2


 1150

tt  L
V “bt = g dc
.  − x ÷ = 0,0244. 
− 200 ÷= 9,15 (kN)
2

 2

⇒ σ td = σ12 + σ2c − σ1 .σc + 3.τ12
= 18,432 + 10,82 − 18,43.10,8 + 3.6,032
= 19,14 (kN/cm 2 ) ≤ 1,15.f.γ c = 1,15.23 = 26,45 (kN/cm 2 )

⇒ Thỏa mãn điều kiện ứng suất tương đương.
4.6. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện biến dạng:
Khi thiết kế ta đã chọn chiều cao dầm hd = 124 (cm) lớn hơn rất nhiều so với
chiều cao nhỏ nhất của dầm hmin = 89,6 (cm). Vì vậy không cần kiểm tra độ võng
của dầm, điều kiện này chắc chắn đã được thỏa mãn.
4.7. Kiểm tra ổn định của dầm:
4.7.1. Kiểm tra ổn định tổng thể:
– Khoảng cách giữa các dầm phụ là: l0 = ls = 115 (cm);
– Kiểm tra tỷ số l0/bf:


l0
b 

b
≤ 1. 0,41 + 0,0032. f +  0,73 − 0,016. f
bf
tf 
tf

 bf  E
÷.  .
 h fk  f


115
44 
44  44  21.103

≤ 1. 0,41 + 0,0032. +  0,73 − 0,016. ÷.
.
44
2 
2  122 
23

⇔ 2,61 ≤ 18,6

⇒ Dầm đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể.
4.7.2. Kiểm tra ổn định cục bộ:
* Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh:
Khi lựa chọn, tiết diện bản cánh đã đảm bảo các yêu cầu về ổn định cục bộ nên
không cần kiểm tra nữa, điều kiện ổn định cục bộ bản cánh đã được thỏa mãn.

* Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng:

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 14

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

λw =

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

h w f 120
23
.
=
.
= 3,97 > λ w  = 3,2
tw E
1
21.103

⇒ Bản bụng phải đặt các sườn ngang gia cường và kiểm tra ổn định.
– Khoảng cách giữa 2 sườn ngang: a ≤ 2.hw = 2.1200 = 2400 (mm)
⇒ Chọn a và bố trí 5 sườn như Hình 8.
– Bề rộng và chiều dày sườn:

Xem thêm: Đồ Án Thiết Kế Website Bán Hàng Online, Báo Cáo Đồ Án 2 : Thiết Kế Web Bán Đồng Hồ

h
1200
bs = w + 40 =
+ 40 = 80 (mm) , Chọn bs = 90 (mm).
30
30
t s = 2.bs . f / E = 2.90. 23 / 21.10 3 = 5,96 (mm) , Chọn ts = 6 (mm).
– Các sườn ngang được hàn vào bụng và cánh dầm bằng các đườn hàn theo cấu
tạo.
11500

«1

1725

«2

1725

«3

2300

1725

90

1200

2300

40

1725

30

6

600
3425
5150

Hình 8: Bố trí sườn ngang gia cường trong dầm
* Kiểm tra ứng suất trong các ô bụng:
– Kiểm tra ô bụng 1:
Điểm kiểm tra cách đầu dầm: x1 = 60 (cm); có các giá trị nội lực:
tt
tt
(q dc
+ gdc
).x1 .(L − x1 ) (1,693 + 0,0244).60.(1150 − 60)
M1 =
=
= 56159 (kN.cm)
2
2
L

 1150


tt
tt
V1 = (q dc
+ g dc
).  − x1 ÷ = (1,693 + 0,0244). 
− 60 ÷ = 884,5 (kN)
2

 2

M1 h w 56159 120
.
=
.
= 6,35 (kN.cm 2 )
+ σ=
W “x h 8564,8 124
+ τ=

V1
884,5
=
= 7,37 (kN.cm 2 )
h w .t w 120.1

+ σc = 10,8 (kN/cm2)
Ứng suất pháp tới hạn σcr:
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 15

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

a
2300
=
= 1,9 > 0,8
+
h w 1200

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY
3

3

b t 
44  2 
.
= 2,347
; δ = β. f .  f ÷ = 0,8.
hw  tw 
120  1 ÷

σ 

→ Giá trị giới hạn:  c  = 0,779 và c2 = 78,65
σ
σ
10,8
σ 
= 1,701 >  c  = 0,779
+ c =
σ 6,35
σ
⇒ σcr =

c2 .f

λ
Ứng suất cục bộ tới hạn σc,cr:
+ λa =
+

2
w

=

78,65.23
= 114,77 (kN/cm 2 )
2
3,97

a
a

f 230
23
.
=
.
=
7,612
(Do
= 1,9 ≤ 2)
hw
tw E
1
21.103

a
230
=
= 1,917 và δ = 2,347 → c1 = 53,441
h w 120
⇒ σc,cr =

c1.f
λ

2
a

=

53,441.23

= 21,21 (kN/cm 2 )
2
7,612

Ứng suất tiếp tới hạn τcr:
+ λ ow =
+ µ=

d f 120
23
.
=
.
= 3,971
tw E
1
21.103

a
230
=
= 1,917
h w 120

 0,76  fv
0,76  13,25

.
= 10,44 (kN/cm 2 )
⇒ τcr = 10,3.  1 + 2 ÷. 2 = 10,3.  1 +

2 ÷
2
µ  λ ow
 1,917  3,971

Điều kiện kiểm tra:
2

2

 σ
σc   τ 
+
+
≤ γc

÷
÷ τ ÷
σ
σ
c,cr 
 cr 
 cr
2

2

10,8   7,37 
 6,35
⇔ 

+
÷ +
÷ = 0,904 ≤ 1
 114,77 21,21   10,44 
⇒ Ô bụng 1 đảm bảo điều kiện ổn định.

– Kiểm tra ô bụng 2:
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 16

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

Điểm kiểm tra cách đầu dầm: x2 = 342,5 (cm); có các giá trị nội lực:
tt
tt
(q dc
+ g dc
).x2 .(L − x 2 ) (1,693 + 0,0244).342,5.(1150 − 342,5)
M2 =
=
= 237490 (kN.cm)
2
2

L

 1150

tt
tt
V2 = (q dc
+ g dc
).  − x 2 ÷ = (1,693 + 0,0244). 
− 342,5 ÷ = 399,3 (kN)
2

 2

M 2 h w 237490 120
.
=
.
= 17,84 (kN.cm 2 )
+ σ=
Wx h 12886,4 124
V2
399,3
=
= 3,33 (kN.cm 2 )
+ τ=
h w .t w 120.1
Ứng suất pháp tới hạn σcr:
a

= 1,9 > 0,8 ; δ = 2,347 → ccr = 33,526
+
hw
+

σc 10,8
σ 
=
= 0,605 <  c  = 0,779 σ 17,84 σ ccr .f 33,526.23 = 48,92 (kN/cm 2 ) ⇒ σcr = 2 = 2 3,97 λw Ứng suất cục bộ tới hạn σc,cr: + λa = + a f 230 23 . = . = 3,806 2.t w E 2.1 21.103

a
230
=
= 0,958 và δ = 2,347 → c1 = 19,68
2.h w 2.120
c1.f 19,68.23
= 31,25 (kN/cm 2 )
⇒ σc,cr = 2 =
2
3,806
λa

Ứng suất tiếp tới hạn τcr:
+ τcr = 10,44 (kN/cm 2 )
Điều kiện kiểm tra:

 σ
σ
+ c

 σ cr σ c,cr

2

2

  τ 
÷
÷ +  τ ÷ ≤ γc

  cr 
2

2

 17,84 10,8   3,33 
⇔ 
+
÷ +  10,44 ÷ = 0,779 ≤ 1
48,92
31,25

 

⇒ Ô bụng 2 đảm bảo điều kiện ổn định.

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 17

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

– Kiểm tra ô bụng 3:
Điểm kiểm tra cách đầu dầm: x3 = 515 (cm); có các giá trị nội lực:

(q tt + gtt ).x .(L − x3 ) (1,693 + 0,0244).515.(1150 − 515)
M 3 = dc dc 3
=
= 280816 (kN.cm)
2
2

L

 1150

tt
tt
V3 = (q dc
+ g dc
).  − x 3 ÷ = (1,693 + 0,0244). 
− 515 ÷ = 103,04 (kN)
2

 2

M 3 h w 280816 120
.
=
.
= 21,09 (kN.cm 2 )
+ σ=
Wx h 12886,4 124
V3
103,04

=
= 0,86 (kN.cm 2 )
+ τ=
h w .t w
120.1
Ứng suất pháp tới hạn σcr:
a
= 1,9 > 0,8 ; δ = 2,347 → ccr = 33,526
+
hw
+

σc 10,8
σ 
=
= 0,512 <  c  = 0,779 σ 21,09 σ ccr .f 33,526.23 = 48,92 (kN/cm 2 ) ⇒ σcr = 2 = 2 3,97 λw Ứng suất cục bộ tới hạn σc,cr: a f 230 23
.
=
.
= 3,806
2.t w E 2.1 21.103
a
230
=
= 0,958 và δ = 2,347 → c1 = 19,68
+
2.h w 2.120
c1.f 19,68.23
= 31,25 (kN/cm 2 )
⇒ σc,cr = 2 =
2
3,806
λa
+ λa =

Ứng suất tiếp tới hạn τcr:
+ τcr = 10, 44 (kN/cm 2 )
Điều kiện kiểm tra:

 σ
σ
+ c

 σ cr σ c,cr

2

2

  τ 
÷
÷ +  τ ÷ ≤ γc
  cr 
2

2

 21,09 10,8   0,86 
⇔ 
+
÷ +
÷ = 0,781 ≤ 1
 48,92 31,25   10,44 
⇒ Ô bụng 3 đảm bảo điều kiện ổn định.
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 18

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

4.8. Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm:
– Chiều cao đường hàn liên kết cánh và bụng dầm được tính theo công thức sau:
2

2

 V.S “f   P 
1
hf ≥
. 
÷ + ÷
2.(β.fw )min .γ c  I”x   l z 
Trong đó: + V là lực cắt lớn nhất trong dầm ở tiết diện gối tựa:
V = Vmax + Vbt = 973,5 + 14,03 = 987,53 (kN)
+ S’f là mômen tĩnh đối với trục trung hòa của 1 bản cánh dầm:
h
122
S “f = b “f .t f . fk = 26.2.
= 3172 (cm 3 )
2
2
2

2

1
 987,53.3172   194,66 
⇒ hf ≥
. 
+

÷ = 0,49 (cm)
2.12,6.1  531018,7 ÷
  18 
– tmax = max (tw ; tf) = max (10 ; 20) = 20 (mm) ⇒ hf,min = 7 (mm)
⇒ Chọn hf = 7 (mm) hàn suốt chiều dài dầm (≤ 1,2.tmin = 12mm).
4.9. Tính mối nối dầm:
– Chọn nối dầm ở nơi thay đổi tiết diện bản cánh để thuận tiện cho việc di
chuyển, lắp ghép.
– Bản cánh nối bằng đường hàn đối đầu thẳng góc, bản bụng nối bằng bản ghép
và dùng đường hàn góc.
– Nội lực tại vị trí mối nối:
M = M x + M”bt = 160835 + 2318 = 163153 (kN.cm)
V = Vx + V”bt = 634,88 + 9,15 = 644,03 (kN)
– Mối nối coi như chịu toàn bộ lực cắt và phần mômen của bản bụng:
I
144000
M b = w .M =
.163153 = 44243,3 (kN.cm)
I”x
531018,7
– Chọn bản ghép có tiết diện (110×1) cm, bề rộng 10 cm.
300

50

50

275

h f = 10mm

10
1100

1200

1100

1240

10

50

50

h f = 7mm

100

100

10

Hình 9: Chi tiết bản ghép và mối nối dầm
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 19

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

* Kiểm tra tiết diện bản ghép: 2.Abg = 2.110.1 = 220 > Aw = 120.1 = 120 (cm).
– Mối hàn đặt lệch tâm so với vị trí tính nội lực, do vậy có mômen lệch tâm:
Me = V.e = 644,03.5 = 3220,15 (kN.cm)
– tmax = max (tw ; tbg) = max (10 ; 10) = 10 (mm) ⇒ hf,min = 5 (mm)
⇒ Chọn chiều cao đường hàn: hf = 10 mm (≤ 1,2.tmin = 1,2.10=12 mm).
1.(110 − 1)2
= 3960,3 (cm 3 )
– Tính được: Wf = 2.
6
A f = 2.1.(110 − 1) = 218 (cm 2 )
* Kiểm tra ứng suất trong đường hàn:
2

2

2

2

 M + Me   V 
 44243,3 + 3220,15   644,03 
σtd =  b
÷ +

÷ = 
÷ +  218 ÷
W
A
3960,3


 

f
  f
= 11 (kN/cm 2 ) ≤ (β.f w ) min = 12,6 (kN/cm 2 )
⇒ Đường hàn nối dầm đảm bảo điều kiện chịu lực
4.10. Tính sườn đầu dầm:
– Sườn đầu dầm chịu phản lực gối tựa:
V = Vmax + Vbt = 973,5 + 14,03 = 987,53 (kN)

Dùng phương án sườn đặt ở đầu dầm, dầm đặt phía trên gối khớp với cột.
– Bề rộng của sườn đầu dầm chọn bằng bề rộng của bản cánh: bs = b’f = 26 (cm)
– Tiết diện của sườn đầu dầm đảm bảo về điều kiện chịu ép mặt:
V
987,53
ts =
=
= 1,05 (cm)
bs .fc .γ c 26.36,19.1
Trong đó: Cường độ tính toán chịu ép mặt: fc = fu / γ M = 38 / 1,05 = 36,19 (kN/cm 2 )
⇒ Chọn sườn gối đầu dầm có kích thước: (bs×ts) = (26×1,2) cm.
* Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định cục bộ:
b0s (bs − t w ) (26 − 1)

=
=
= 10,42
ts
2.t s
2.1,2
b0s
E
21.103
= 10,42 ≤ 0,5.
= 0,5.
= 15,11
ts
f
23
⇒ Thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ.
* Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định tổng thể:
– A qu = 0,65.t

2
w

E
21.103
2
= 0,65.1 .
= 19,34 (cm 2 )
f
23

2
– A = A s + A qu = 1,2.26 + 19,34 = 50,54 (cm )

SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 20

§å ¸n KÕT CÊU THÐP Sè 1

TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Khoa: Xây Dựng

GVHD: ThS. VŨ TRỌNG HUY

t s .bs3 0,65.t 4w E / f 1,2.263 0,65.14 21.103 / 23
– Is =
+
=
+
= 1759,24 (cm3 )
12
12
12
12
– is =

Is
1759,24
=

= 5,9 (cm)
A
50,54

h w 120
=
= 20,34 → ϕ = 0,962
is
5,9
V
987,53
⇒ σ=
=
= 20,31 ≤ f.γ c = 23 (kN/cm 2 )
ϕ.A 0,962.50,54

– λ=

⇒ Thỏa mãn điều kiện ổn định tổng thể.
* Tính liên kết sườn đầu dầm vào bụng dầm.
V
987,53
hf ≥
=
= 0,33 (cm)
2.(β.f w ) min .∑ l h 2.12,6.(120-1)

⇒ Chọn chiều cao đường hàn theo cấu tạo: hf = 6 mm
20

12 20 12

h f = 7mm

1240

TÊm ®Öm gç

1200

h f = 6mm

60

60

150

140 140 140
20

150

20

140 140 140

Bul«ng M20

260

Hình 10: Chi tiết sườn đầu dầm, liên kết dầm – cột
4.11. Tính liên kết dầm phụ vào dầm chính:
Dùng đường hàn theo cấu tạo để liên kết cánh dầm phụ vào cánh dầm chính:

≥ h f ,min = 7 (mm)
hf = 7 (mm) thỏa mãn: 
≤ 1,2.t min = 1,2.11,2 =13,4 (mm)
SVTH: TRẦN VĂN TOÀN _ LỚP 11XN

Trang 21

Tài liệu liên quan

*

Thuyết minh đồ án kết cấu thép 77 4 66

*

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU + THI CÔNG 120 1 2

*

thuyết minh đồ án kết cấu thép 1 44 2 1

*

thuyết minh đồ án kết cấu thép 60 1 0

*

thuyết minh đồ án kết nhà thép 1 tầng 1 nhịp 37 1 0

*

Thuyết minh đồ án kết cấu thép II 35 1 9

*

thuyết minh đồ án kết cấu thép 1 88 1 4

*

THUYẾT MINH đồ án kết cấu THÉP II 77 622 0

*

thuyết minh đồ án kết cấu thép ii 40 651 1

*

thuyết minh Đồ án Kết Cấu Thép 46 730 2

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Xem thêm: #4542 Cho E Hỏi Làm Bài Tiểu Luận In Mấy Mặt, #4542 Cho E Hỏi Làm Bài Tiểu Luận Trên

(913 KB – 21 trang) – THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1 – THIẾT KẾ MẠNG DẦM SÀN BẰNG THÉP

Related Articles

Trả lời

Back to top button