BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP

GVHD:TRẦN QUỐC HÙNG

CHƯƠNG 1: ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU I.1 THÉP SỬ DỤNG:Thép BCT3πC2 có cường độ chịu kéo tính toán R=21000 N/cm2, cường độ chịu cắt Rc=15000N/cm2, module đàn hồi E=2.1x107N/cm2 I.2 QUE HÀN SỬ DỤNG: Que hàn N42, hàn tay, có bản lót Rkh=18000N/cm2 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN SÀN LOẠI DẦM II.1 MẶT BẰNG SÀN, SỐ LIỆU XUẤT PHÁT: + Bước của dầm phụ Ls = 1.1(m) + Bước của dầm chính Lp = 4.4(m) + Nhịp của dầm chính Lc = 11xLs = 12.1(m) + Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn là pc=900(kg/m2) có hệ số vượt tải np=1.3 + Tĩnh tải( trọng lượng bản thân kết cấu) có hệ số vượt tải là ng=1.1 II.2 SƠ ĐỒ TÍNH BẢN, CÁCH XÁC ĐỊNH NỘI LỰC: Sơ đồ mặt bằng hệ sàn-dầm-cột theo hình vẽ dưới đây:

III.3 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY BẢN SÀN:

SVTH: PHẠM VĂN PHÚC

LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 1



- Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn: qc = gc + pc = 7850x10x  s + 9000 (N/m2) - Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên sàn: qtt = gtt + ptt = 7850x10x  s xng+9000xnp=7850x10x  s x1.1+9000x1.3 (N/m2) - Xác định tỷ số l/  s : theo công thức gần đúng của A.L.Teloian: ls

4n  0  s 15

 E 1  72 4 1 c  n0 .q 

 4  150   2.308  10 6  1  72   4    15   150 78500    9000 s   

n0   f / l   150 E 2.1  10 5   2.308  10 5 ( N / mm 2 )  2.308  1011 ( N / m 2 ) 2 2 1  1  0.3 l s  1.1m

Với E1 

  s  7.83  10 3 (m)  7.83(mm) vậy ta chọn  s = 8(mm)

III.4 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG BẢN SÀN: - qc = 7850x10x0.008 + 9000 = 9628(N/m2) - qtt = 7850x10x0.008x1.1 + 9000x1.3 = 12390.8(N/m2) 5 qc  l 4 5 9628  10 4  110 4 f0    1.86(cm) 384 E1  J x 384 0.8 3 7 2.308  10  12 2 f 1.86 -  1   2  3 02   1   2  3 2    1.91 s 0.8 f 

f0 1.86 f 0.64 1 1 f   0.64(cm)      1   1  1.91 l 110 171  l  150

Vậy độ võng của bản sàn thỏa mãn điều kiện theo trạng thái giới hạn hai

II.5 KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA BẢN SÀN, TÍNH LIÊN KẾT CỦA BẢN SÀN VÀO DẦM PHỤ:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 2



- Kiêm tra độ bền: H  n  10 

D ; n  1.15 l2

E1   s3 E1   s3   2.308  10 7  0.83  1.91 D  H  1.15  10   11.5   1787.6( N ) 12 12l 2 12  110 2 l2 110 4  H  f  12390.8  10  4   1787.6  0.64  730.05( Ncm ) 8 8 H M 1787.6 730.05    max    9078.72( N / cm 2 )  90.7872( N / mm 2 )  R  210( N / mm 2 ) F W 0.8  1 1  0.8 2 6 M max  q tt 

Tính liên kết bản vào dầm: đường hàn liên kết bản với dầm phải đủ chịu lực H hh 

H 1787.6   0.142(cm) theo yêu cầu cấu tạo chọn hh  5mm  .Rgh 0.7  18000

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN DẦM PHỤ III.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 3



Dầm phụ được chọn sơ đồ dầm đơn giản, hai đầu có gối tựa khớp. Nhận dầm chính làm gối tựa

III.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

- Tải trọng tác dụng lên dầm phụ: + Trọng lượng sàn thép: g sc   T  s  7850 10  0.008  628( N / m 2 ) + Tải trọng tiêu chuẩn:





q c  1.01 g sc  psc  a  1.01628  9000  1.1  10696.708( N / m)


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 4



+ Tải trọng tính toán:





q tt  1.01 g sc n g  qsc n p  a  1.01628  1.1  9000  1.3  1.1  13766.18( N / m)

+ Nội lực trong dầm: M max  q tt .l 2 / 8  13766.18  4.4 2 / 8  33314.16Nm Qmax  q tt .l / 2  13766.18  4.4 / 2  30285.596N 

III.3 CHỌN TIẾT DIỆN DẦM PHỤ: Chọn vật liệu làm dầm phụ là dầm thép hình I( thép BTC3 πC2 có cường độ chịu kéo R=21000N/cm2, cường độ chịu cắt Rc=15000N/cm2) + Moment chống uốn cần thiết của tiết diện dầm: Wyc 

M max 33314.16  100   137.95 cm 3 1.15  R 1.15  1  21000

 

Tra bảng quy cách thép hình, chọn dầm có tiết diện I18a có các đặc trưng hình học như sau: h=18cm, Wx=159cm3, Jx=1430cm4, Sx=89.8cm3, trọng lượng bản thân là 19.9kg/m,  b 0.51cm , c  0.83cm ,bc=10cm - Tính lại tải trọng tác dụng lên dầm: + Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn: Hoạt tải sàn: 9000x1.1 = 9900(N/m) Trọng lượng sàn thép: 628x1.1 = 690.8(N/m) Trọng lượng bản thân dầm: 19.9x10= 199(N/m) Tổng cộng :qc = 9900 + 690.8 + 199 = 10789.8(N/m)

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên sàn: Hoạt tải sàn: 1.3x 9000x1.1 = 12870(N/m) Trọng lượng sàn thép: 1.1x628x1.1 = 759.88(N/m) Trọng lượng bản thân dầm: 1.1x19.9x10= 218.9(N/m) Tổng cộng :qtt = 12870+759.88+218.9=13848.78(N/m)


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 5



III. 4 KIỂM TRA DẦM PHỤ THEO ĐỘ BỀN, ĐỘ CỨNG, ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ - Kiểm tra điều kiện bền chịu uốn tại tiết diện có Mmax(ở giữa dầm) Mmax = qtt.l2/8 = 13848.78x4.42/8=33514.05(Nm)  max 







M max 33514.05   183.29 N / m 2  R  210 N / m 2 1.15Wth 1.15  159



- Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt tại tiết diện có Qmax (ở gần gối tựa) Qmax = qtt.l/2=13848.78x4.4/2 = 30467.316(N)  max 

Qmax .S x 30467.316  89.8   3751.5( N / cm 2 )  Rc   15000 N / cm 2 J x . b 1430  0.51





- Kiểm tra độ võng của dầm hình: f 5 qc l 3 5 107.898  440 3 1 f      3.98  10 3      4  10 3 7 l 384 EJ x 384 2.1  10  1430 l 250  

- Kiểm tra ổn định tổng thể cho dầm: Có bản sàn thép liên kết vào cánh trên (chịu nén) của dầm phụ nên không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH IV.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 6



IV.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

- Tải trọng tác dụng lên dầm chính(ở đây ta tính dầm ở giữa vì nó nguy hiểm): c .l d  10789.8  4.4  47475.12N  do phản lực gối tựa của dầm phụ: p c  qdp

p tt  q tt .l d  13848.78  4.4  60934.6N 


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 7

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP - Nội lực dầm 1005421(Nm)

chính:

GVHD:TRẦN QUỐC HÙNG Mmax=15ptt.Ld/11=

15x60934.6x12.1/11=

Qmax=5ptt = 5x60934.6 = 304673(N) IV.3 CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHÍNH(DẦM TỔ HỢP HÀN,TIẾT DIỆN I) IV.3.1 Xác định chiều cao dầm, chiều dày bản bụng dầm: a. Tính sơ bộ chiều cao tiết diện dầm: hd  5.53

M max 1005421  100  5.53  93cm  R 21000

b. Tính chiều cao nhỏ nhất của tiết diện dầm: + Độ võng lớn nhất dầm tại giữa nhịp( tính theo TTGH2 : ta sử dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính toán độ võng lớn nhất của dầm). Ở đây ta sử dụng phương pháp tải trọng giả tạo để tính độ võng của dầm với: qgt = M, [ f ] = Mgt


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 8



l  1 l 5P c l  l 4l l  l 5P c l 4l  5l            11  11 22  2 11 11EJ  33 11 22  11 11EJ 11 1 l 4 P c l  l 3l l  l 9 P c l 3l 1 l 3P c l  l 2l l                  2 11 11EJ  33 11 22  11 11EJ 11 2 11 11EJ  33 11 22  c 2

 f   M gt  55P 2 l

l 12 P c l 2l 1 l 2 P c l  l l l  l 14 P c l l             11 11EJ 11 2 11 11EJ  33 11 22  11 11EJ 11 1 l P cl  l l  l 15P c l l 1515P c l 3           2 2 11 11EJ  33 22  22 11EJ 44 11  88EJ 

M max  W yc  R 

f 

2J 15 p tt l 22  J  R thay l vào  f  : R  l  hmin 11 15 p tt  hmin

1515P c l 2 22  J  R 22  1515 pc l R   h     l min 2 tt 2 tt f  E 11  88EJ 15 p  hmin 11  88  15 p

Với pc=47475.12 (N), ptt=60934.6 (N),

l  l     400 , l=12.1(m) f   f 

=1210(cm) R = 21000(N/cm2), E = 21x106(N/cm2) Vậy chiều cao nhỏ nhất của dầm chính : hmin 

22  1515 47475.12 21000   400   1210  79cm  2 11  88  15 60934.6 21  10 6

c. Tính sơ bộ chiều dày bản bụng dầm: b 

3 Qmax 3 304673    0.32cm  2 hd    Rc 2 93  1  15000

 b theo công thức này ra quá bé. Ta tính lại  b dựa theo điều kiện

ổn định cục bộ của bụng chịu ứng suất tiếp : hb

b

 3.2

 b 

E 2.1  10 6  3.2  101 , sơ bộ lấy hb = hmin = 79(cm) R 2.1  10 3

79  0.78cm  vậy ta chọn  b = 8(mm) 101

d. Chiều cao kinh tế của tiết diện dầm:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 9


hkt  k


W yc M max 1005421  100  1.15  1.15  89cm  b R b 21000  0.8

hmin  79cm   hd  90cm    hkt  89cm 

vậy ta chọn hd = 90(cm) và  b =8(mm) IV.3.2 Xác định các kích thước của cánh dầm: Diện tích tiết diện cánh dầm: Fc 

W hd

yc



Fb 6

Tiết diện có lợi nhất khi: 2Fc=Fb  Fc 

3 W yc 3 M max 3 1005421  100      39.9 cm 2 4 hd 4 R  hd 4 21000  90





Từ điều kiện ổn định tổng thể, ổn định cục bộ và điều cấu tạo ta có: bc  1 / 2  1 / 5hd  18  45cm   8      3  24cm   b c b  chọn  c  1.4cm ; bc  33cm   bc  30 c   bc  18cm 

IV.3.3 Tính các dặc trưng hình học:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 10



F = 2x1.4x33 + 0.8(90-2.8) = 162.16(cm2) 2 1.4 3  33 90  2.83  225553 cm 4  90  1.4   J x  2  33  1.4    0.8 12  2    12



W

x





2 J x 2  225553   5012 cm 3 h 90

 

90  1.4  2046.66cm 3  2 1  90  2.8  3 S x  S c   90  2.8  0.8     2807.044cm  2 4   S c  1.4  33 

IV.4 KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA DẦM CHÍNH: - Tính nội lực của dầm (có kể đến trọng lượng bản thân):


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 11



+ Trọng lượng 1m dầm:

qbt   T  F  7850  0.016216  127.3daN / m  1273N / m

+ Tại vị trí giữa dầm: M max

15 p tt  l l2 12.12   qbt  1005421  1273   1028718.9Nm  11 8 8

+ Tại vị trí gần gối tựa: Qmax  5 p tt  qbt 

l 12.1  5  1005421  1273   312374.65N  2 2

+ Tại vị trí cách gối tựa một đoạn: x 

3l (vị trí có M và Q cùng lớn) 11

12 p tt l l 3l 3  12.1  12.1 3  12.1   3l  1 12  1005421  12.1 Mx   qbt    qbt       1273    11 2 11 11 11  2 11  2   11  2 M x  822820.46Nm  2

Qx  3 p tt  qbt 

l 3l  12.1 3  12.1   qbt   3  1005421  1273    186304.5N  2 11 11   2

- Kiểm tra tiết diện dầm: + Điều kiện bền: SVTH: PHẠM VĂN PHÚC

LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 12



Ứng suất pháp ở giữa dầm: 

M max 1028718.9  100   20525 N / cm 2  R  21000 N / cm 2 Wx 5012









Ứng suất tiếp (tại vị trí gần gối tựa): 

Qmax .S x 312374.65  2807.044   4859.44 N / cm 2  Rc  15000 N / cm 2 J x . b 225553  0.8







Ứng suất tương đương tại vị trí cách gối tựa một đoạn x 



3l : 11

 tđ   12  3 12

với  1  1 

M x  hd  822820.46  100  90  2   c     1.4   15905.3 N / cm Jx  2 225553  2  



Q1 .S c 186304.5  2807.044   2898.24 N / cm 2 J x . b 225553  0.8







 



  tđ  15905.3 2  3  2898.24 2  16678.66 N / cm 2  R  21000 N / cm 2



Vậy các điều kiện bền trên đều thỏa. IV.5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA DẦM CHÍNH: Điều kiện độ võng: hd = 90(cm) > hmin = 79(cm) nên ta không cần kiểm tra độ võng. IV.6 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA DẦM CHÍNH VÀ TÍNH LIÊN KẾT GIỮA DẦM PHỤ VÀ DẦM CHÍNH: IV.6.1 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ: - Dầm chính được bản sàn thép liên kết vào cánh trên chịu nén của dầm nên không cần kiểm tra ổn định tổng thể.

IV.6.2 TÍNH LIÊN KẾT GIỮA DẦM PHỤ VÀ DẦM CHÍNH: Ta chọn kiểu liên kết hàn bản (1) vào bụng dầm chính và bắt bulông bản (1) vào bụng dầm phụ. Lực dầm phụ tác dụng lên dầm chính (dầm ở giữa): ptt = 60934.6(N)


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 13



Lực một bên dầm phụ tác dụng vào dầm chính :pđh = ptt/2=30467.3(N) IV.62.a Tính liên kết đường hàn giữa bản ghép và dầm phụ: - Chọn chiều dài bản ghép lbg  hdp   18  12cm  2 3

2 3

- Chọn chiều dài đường hàn l h  lbg  1  11cm - Diện tích cần thiết của bản ghép: Fbg  - Bề rộng tối thiểu của bản ghép:  bg 

Fbg lbg



p đh 30467.3   1.45 cm 2 R 21000





1.45  0.12cm  12

 chọn  bg  8mm  hmin  6mm hmin  6mm  nên ta chọn hh  8mm  hmax  1.2 bg  1.2  8  9.6mm

- Kiểm tra bền đường hàn: + 1:

Tiết



diện





p đh 30467.3   2473 N / cm 2  Rgh  18000 N / cm 2  h hh  l h 0.7  0.8  2  11

+ Tiết diện 2:









p đh 30467.3   1731.1 N / cm 2  Rgt  15000 N / cm 2  t hh  l h 1  0.8  2  11



IV.6.2.b Tính bulông liên kết giữa dầm phụ và bản ghép (1): - Ta chọn bulông 4ɸ16 có Fbl = 2.01cm, FTHbl = 1.57cm2 với bulông độ bền lớp 5.6: Rcbl = 1900daN/cm2, Rkbl = 2100daN/cm2, Rembl =4000daN/cm2,  bl  0.9


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 14



Nội lực dầm tại vị trí gối tựa: + Môment uốn: M=0 + Lực cắt :Q = pđh = 30467.3(N) + Môment lệch tâm: Mlt = Q.8 =30467.3x8 = 243738.4(Ncm) (Mlt do lực cắt Q đặt lệch so với trọng tâm của nhóm bulông một đoạn 8cm) - Khả năng chịu lực của một bulông(bulông ở đây làm việc chịu cắt và chịu ép mặt): + Khả năng chịu cắt của một bulông:

N cbl  Rcbl   bl  Fbl  nc  1900  0.9  2.011  3437daN

+ Khả năng chịu ép mặt của một bulông:

N embl   min .Rembl . bl  1.6  0.51 4000  0.9  2973.6daN  khả năng chịu lực nhỏ nhất của một bulông N min bl  N embl  2973.6daN

- Lực tác dụng lên một bulông:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 15



+ Do lực cắt Q: NQ 

Q 30467.3   7616.8( N )  761.68(daN ) n 4

+ Do môment lệch tâm: NM 

M lt 243738.4   17409.9N   1740.99daN  Trong đó: a=7cm là a  n1 72

khoảng cách hai hàng bulông n1=2 là số bulông trên một hàng n=4 là tổng số bulông trong liên kết - Hợp lực do Q và Mlt lên một bulông: N b  N M2  N Q2  1740.99 2  761.68 2  1900.3daN   N min bl  2973.6daN

Vậy liên kết đủ bền

IV.6.3 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ: IV.6.3.1 Kiểm tra bụng dầm chịu ứng suất cục bộ:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 16

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP  cb 


P P  Fcb  b  Z

với P là phản lực do dầm phụ truyền vào dầm chính, P = ptt P  60934.6N , Z  2hh   b    bg  28  8  8  40mm  4cm

  cb 







60934.6  19042 N / cm 2  R.  21000 N / cm 2 0.8  4


LỚP:XD08A3



MSSV:0851031869

Trang 17



IV.6.3.2 Điều kiện ổn định cục bộ bản cánh: b0

c



161 E  11.5  0.5  0.5 10 3  15.8 14 R

Vậy bản cánh bảo đảm ổn định cục bộ IV.6.2.4 Điều kiện ổn định cục bộ bản bụng: - Vùng bản bụng gần gối tựa: Độ mảnh của bản bụng: b 

hb

b

R 87.2  10 3  3.45 E 0.8

 

 b  3.45  b  3.2 : bản bụng sẽ mất ổn định cục bộ do ứng suất tiếp.Vì

vậy ta cần đặt các sườn đứng với khoảng cách tối thiểu là : a  2hb  2  87.2  174.4cm   chọn a 

- Tính kích thước sườn đứng: bs 

l 1210   121cm  10 10

hb 872  40   40  69mm 30 30

 s  2bs

R  2  69  10 3  4.4mm E

Vậy ta chọn bs  90mm,  s  8mm

- Kiểm tra lại điều kiện ổn cục bộ của bản bụng sau khi đặt các sườn đứng:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 18



+ Kiểm tra bản bụng ô 1(vùng có ứng suất tiếp lớn): b  3.45  b   3.5 (thỏa).

 

+ Kiểm tra bản bụng ô 4, 5 (vùng có ứng suất pháp lớn): b  3.45  b  5.5 bản bụng ổn định cục bộ dưới tac dụng của ứng suất pháp. + Kiểm tra lại ô chịu tác dụng đồng thời của ứng suất tiếp lẫn ứng suất pháp:  Ô 3: vì a=121(cm)>hb=87.2(cm) nên vị trí lấy M, Q để kiểm tra như hình vẽ


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 19



M 3  5 p tt l M  p tt l M  1.1  p tt l M  2.2  qbt

l2 l l M  qbt M 2 2

 12.1 3.194 2 M 3  5  60934.6  3.194  60934.63.194  1.1  60934.63.194  2.2  1273  3.194  2  2 M 3  803065.25Nm  l  12.1  Q3  3 p tt  qbt   qbt l M  3  60934.6  1273    2.856   186869.8N  2  2 

Vì có lực tập trung do phản lực của dầm phụ truyền vào dầm chính nên:   3  cb     0  eo

Với  3 

3 

2

2

 3       1   0 

M 3 hb 803065.25  100 87.2     15524.36 N / cm 2 W hd 5012 90





Q3 186869.8   2678.7 N / cm 2 hb   b 87.2  0.8






LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 20

  

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP b  Tính t : t   c . c hb   b


3

    vì    (trường hợp dầm liên kết liên tục với bản) 

121 a   1.4  cb      0.633 (bảng Giá trị giới hạn của tỉ số cb )  hb 87.2      t  

Tính tỉ số:

 cb 19042   1.23 với  cb là ứng suất cục bộ do có dầm phụ liên kết  3 15524.36

vào dầm chính a C 2 R 52.8  21000    93156.9 N / cm 2   1.4  0.8  C1  41.6t   , C 2  52.8  0  2 2 3 . 45 b h   b  C R 41.6  21000  cb     eo  1 2   38234.6 N / cm 2  1.23   cb   0.633 2 4.78 3     a 

Trong đó b  3.45, R  21000N / cm 2 , a 

a









R 121  10 3  4.78 E 0.8

b

Ứng suất tiếp tới hạn của bản bụng dầm: 

 0  10.31  

0.76  Rc  0.76  15000   2  10.31    18014 N / cm 2 2  2  2   ob  1.4  3.45



Trong đó Rc  15000N / cm 2 ,     3  cb     0  eo

2



a  1.4, ob  b  3.45 hb

2

 3  15524.36 19042   2678.7             0.68  1  93156.9 38234.6   18014    0  2

2

Vậy bản bụng ô 3 bảo đảm ổn định cục bộ dưới tác dụng đồng thời của ứng suất pháp và ứng suất tiếp.  Ô 4: vị trí lấy M, Q để kiểm tra như hình vẽ


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 21



l l M2   M 4  5 p  l M  p l M  1.1  p l M  2.2  p l M  3.3  p l M  4.4  qbt   l M   2  2  12.1 4.404 2    960209.6Nm  M 4  5  60934.6  4.404  60934.64  4.404  11  1273  4.404  2 2   tt

tt

tt

tt

tt

l   12.1  Q4  2 p tt  qbt   lQ   2  60934.6  1273  4.066   119260.4N  2   2 

Vì có lực tập trung do phản lực của dầm phụ truyền vào dầm chính nên: 2

2

  4  cb    4        1    0  eo    0 

Với  4 





M 4 hb 960209.6 87.2     18562.2 N / cm 2 , W hd 5012 90

 0  18014N / cm 2 ,  0  93156.9N / cm 2 

 cb  19042N / cm ,  eo  38234.6N / cm 2  ,  4 




Q4 119260.4   1709.6 N / cm 2 hb   b 87.2  0.8

LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

 Trang 22

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP     4  cb   0  eo

2

2


  4  18562.2 19042   1709.6             0.7  1  93156.9 38324.6   18014    0  2

2

Vậy bản bụng ô 4 bảo đảm ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp lẫn ứng suất tiếp. Kết luận:Vậy điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng thỏa mãn IV.7 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỦA DẦM CHÍNH,THAY ĐỔI TIẾT DIỆN: IV.7.1 LIÊN KẾT CÁNH DẦM VÀ BỤNG DẦM: Chiều cao đường hàn: hh 

Qmax .S c 312374.65  2046.66   0.11cm  2 .Rg min .J x 20.7  18000  225553

Để chống rỉ chọn chiều cao đường hàn liên kết giữa cánh và bụng dầm hh=4mm.

IV.7.2 THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM THEO CHIỀU DÀI: IV.7.2.1 Xác định bề rộng cánh và vị trí thay đổi tiết diện: - Giảm bề rộng cánh cần theo các yêu cầu cấu tạo:


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 23



  b1  180mm  bc 330   165mm  chọn b1 = 180mm. b1  2 2   b  hd  900  90mm  1 10 10

Tính đặc trưng hình học với b1=180mm=18cm: + F1  2 18 1.4  87.2  0.8  120.16cm 2 

90  2.8  143113.15 cm 4 90  1.4  + J x1  J c  J b  2  1.4  18   0.8  12  2  2

+ Wx  1

2 J x1 hd





 

90  1.4  1116.36 cm 3 2

 

+ S x  1116.36   90  2.8  0.8  1



2  143113.15  3180.3 cm 3 90

+ S c  1.4  18  1

3

1 2

90  2.8  1876.744cm 3  4

- Môment uốn tại vị trí tương ứng: M1=W1.R=3180.3x21000=66786300(Ncm)=667863(Nm) - Nhận xét: M1=667863(Nm) nên vị trí thay đổi tiết diện nằm trong khoảng (2L/11,3L/11)=(2.2m,3.3m). Ta tính môment trong khoảng này: l x2  M x  5  p tt  x  p tt  x  1.1  p tt  x  2.2  qbt   x   2  2  12.1 x2  M x  5  60934.6  x  60934.6x  1.1  60934.6x  2.2  1273  x   2   2 M x  190505.45 x  636.5 x 2  201084.18


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 24



Để tìm vị trí thay đổi tiết diện ta giải phương trình: Mx = M1  190505.45x  636.5x 2  201084.18  667863  x  2.47m

Vậy vị trí lớn nhất ta có thể thay đổi tiết diện là xmax = 2.47(m) - Kiểm tra lại tiết diện đã thay đổi tại vị trí xmax=2.47m : + Ứng suất pháp:  max 1 



M 1 66786300   21000  R  21000 N / cm 2 Wx1 3180.3



+ Ứng suất tiếp:  max  1

Qx .S x1 J x1 . b



187361.44  1876.744  3021.25 N / cm 2  Rc  15000 N / cm 2 143113.15  0.8









Trong đó : l   12.1  Qx  3 p tt  qbt   2.47   3  60934.6  1273  2.47   187361.44N  2   2 

+ Kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp giáp giữa cánh và bụng:  tđ   12  3 12  20346.67 2  3  1826.9 2  20591N / cm 2   R  21000N / cm 2 

Trong đó:  1   max  1 

Qx .S c1 J x1 . b




hb 87.2  21000   20346.67 N / cm 2 hd 90





187361.44  1116.36  1826.9 N / cm 2 143113.15  0.8



LỚP:XD08A3



MSSV:0851031869

Trang 25



Nhận xét: ta không thể dùng đường hàn đối đầu để nối dầm tại vị trí x=2.47m bởi vì  h   max  21000N / cm 2   Rkh  18000N / cm 2  nên để thực hiện nối dầm ta thực hiện liên kết bản cánh chịu môment M, và liên kết bản bụng chịu lực cắt Q tại vị trí trên. Ngoài cách trên ta còn có thể thực hiện nối dầm bằng cách giảm x(vị trí thay đổi tiết diện) và sau đó thực hiên nối dầm bằng đường hàn đối đầu. Sau đây ta đi vào từng cách cụ thể: 

Tính toán với liên kết bản ghép cánh chịu môment M và liên kết bản ghép bụng chịu lực cắt Q(theo yêu cầu cấu tạo và tránh vị trí đặt sườn đứng ta lấy x=2.1m với Mx=592245.2Nm và Qx=246388.95N) + Tính liên kết bản ghép cánh chịu môment M: - Phân M ra thành cặp ngẫu lực: N1 

M 1 592245.2  100   658050N  h 90

Kích thước bản ghép cánh: Bề rộng bản ghép cánh: b1'  b1  2 1.5  18  3  15cm Diện tích cần thiết của bản ghép: F1   bề dày bản ghép:  1 




N1 658050   31.34 cm 2 R 21000



F1 31.34   2.08cm  15 b1'

LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 26



Vậy ta chọn 1  2.1cm - Chiều cao đường hàn góc cạnh: hh max  1.2 min  1.2  1.4  1.68cm   hh  1cm     max  2.1  hh min  0.9cm 

- Tổng chiều dài đường hàn góc cần thiết:

l

h



N1 658050   52.2cm   h .hh .Rgh . 0.7  1  18000  1

Chiều dài một đường hàn: l h   h  1  l

2

Chiều

52.2  1  27.1cm  2

dài

bản ghép l1  2l h  1  2  27.1  1  55.2cm   chọn l1  56cm 

cánh:

+ Tính liên kết bản ghép bụng chịu lực cắt Qx: - Kích thước bản ghép bụng: Bề rộng bản: b2 = hb – 100 =872 – 100 = 772mm Bề dài bản ghép chọn: l2 = 15cm Diện tích cần thiết của bản ghép: F2  Chiều dày bản ghép:  2 



Qx 246388.95   16.43 cm 2 Rc 15000



F2 16.43   0.11cm  chọn  2  6mm 2b2 2  77.2

- Kiểm tra độ bền đường hàn góc liên kết bản ghép và bản bụng dầm: Chọn chiều dài đường hàn: l h  b2  1  77.2  1  76.2cm Chọn chiều cao đường hàn góc:  hh max  1.2 min  1.2  0.6  7.2  chọn hh  6mm   max  8mm  hh min  6mm

Điều kiện bền của đường hàn góc (kiểm tra với tiết diện 1): h 







Qx 246388.95   3849.35 N / cm 2  Rgh  18000 N / cm 2  h  hh   l h 0.7  0.6  2  76.2


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869



Trang 27



Vậy đường hàn góc trên thỏa mãn điều kiện bền.

 Giảm x dùng đường hàn đối đầu: - Để xác định được vị trí thay đổi tiết diện một cách tiết kiệm nhất dùng đường hàn đối đầu ta tính lại môment tại vị trí thay đổi ứng với cường độ của đường hàn Rgh = 18000(N/cm2): M1 = 3180.3x18000 = 57245400 (Ncm) = 572454(Nm)


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 28



Ta thấy: M1 = 572454(Nm) nên vị trí thay đổi tiết diện nằm trong khoảng  l 2l   ;   1.1m;2.2m . Ta tính môment trong khoảng này :  11 11 

- Để tìm x ta giả phương trình: M x  M 1  251440.05x  67028.06  636.5x 2  572545  x  2.02m

Để thuận tiện cho việc thi công, đảm bảo điều kiện độ bền đường cho hàn đối đầu ta chọn vị trí thay đổi tiết diện tại x = 1.8(m) - Môment và lực cắt tương ứng tại vị trí x=1.8(m): + M2=251440.05x1.8+67028.06 - 636.5x1.82 =517557.89(Nm) + Q2 =4xptt +qbt x l/2-qbt x x =4x60934.6+1273x(12.1/2 – 1.8)=249148.65(N)

- Kiểm tra độ bền của đường hàn đối đầu: + Các đặc trưng hình học của tiết diện đường hàn đối đầu: Môment kháng uốn: Wh  Whc  Whb  W1  3180.3cm 3  Diện tích tiết diện: Fh  Fhc  Fhb   hc  lhc   hb  lhb  F1  120.16cm 2  Với  hc   c1  1.4(cm),  hb   b  0.8cm, lhc  bc1  18cm, lhb  hb  87.2cm


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 29

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP 2

 tđ  tđ

 517557.89   249148.65  2     3   16665.4 N / cm  R gh  18000 N / cm 3180 . 3 120 . 16    

2 h

2

  

2

M    3   2  Wh 2 h

 Q   3 2   Fh


2









Vậy có thể thực hiện đường hàn đối đầu tại vị trí 1.8m

Nhận xét: Trọng lượng thép tiết kiệm được đối với một dầm chính khi giảm chiều rộng cánh: + Dùng đường hàn đối đầu là: 2  [ T  2bc  b1    c  x]  2  [7850  20.33  0.18  0.014  1.8]  118.7kG

+ Dùng bản ghép cánh và bụng: Lượng thép giảm khi thay đổi tiết

: 2  7850  20.33  0.18  0.014  2.1  138.5kG Lượng thép dùng thêm khi dùng bản cánh và bụng để thực hiện liên kết nối dầm: 2  7850  0.021 0.15  0.56  7850  0.006  0.15  0.772  38.6kG SVTH: PHẠM VĂN PHÚC

LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 30



Lượng thép giảm: 138.7 – 38.6 =100kG Vậy khi nối dầm dùng đường hàn đối đầu lượng thép sẽ được giảm nhiều hơn khi dùng hàn bản ghép và thi công sẽ nhanh hơn

IV.7. THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM CHÍNH GỐI LÊN CẠNH CỘT VÀ TẠO LIÊN KẾT KHỚP GIỮA DẦM VÀ CỘT: - Kích thước bản gối: + Bề rộng bản gối: bg=bs=18(cm) với bs là bề rộng sườn đầu dầm + Chiều cao bản gối: được chọn từ điều kiện đủ để chứa chiều dài đường hàn góc liên kết bản gối với cánh cột. Mỗi đường hàn góc này chịu 2/3Q (2/3Q là hệ số kể đến sự truyền phản lực không đều có thể xay ra do chế tạo và lắp ráp).

lh 

2 3Q 2 3  335140.3 1   1  18.7cm   h .hh .Rgh 0.7  1  18000

v ậ y ta chọn hg=19(cm) Với hh là chiều cao đường hàn góc cạnh được chọn từ điều kiện: hh max  1.2 min  1.2  10.7  12.84mm hhmim  hh  hh max


 chọn hh = 10mm = 1cm

LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 31



+ Chiều dày bản gối: từ điều kiện bền của bản gối chịu uốn dưới tác dụng của lực Q và xem bản có sơ đồ tính như một dầm hai đầu ngàm ( liên kết ngàm tạo bởi đường hàn góc kể trên): g 

Mg Wg



Ql / 8

 g .hg / 6 2

 R   g 

Ql / 8

R.hg / 6 2



335140.3  0.6cm  1  21000  19 2 / 6

Chọn  g  2cm  ( theo điều kiện:  g  2cm  )


LỚP:XD08A3

MSSV:0851031869

Trang 32

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP

Recommend Documents