BÀI TIỂU LUẬN THIẾT KẾ KẾT CẤU LIÊN HỢP

BÀI TIỂU LUẬN THIẾT KẾ KẾT CẤU LIÊN HỢP Đề bài: Thiết kế dầm liên hợp liên tục thép- BTCT theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (tôn sàn có thể lựa chọn trên Catalog của các hãng khác nhau). -Kiểm tra ở giai đoạn sử dụng (trạng thái giới hạn phá hoại và trạng thái giới hạn sử dụng) -Bỏ qua kiểm tra ở giai đoạn thi công :

Trang 1

THIẾT KẾ DẦM LIÊN HỢP

THÉP – BÊ TÔNG

Đề bài: Thiết kế dầm liên hợp liên tục thép- BTCT theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (tôn sàn

có thể lựa chọn trên Catalog của các hãng khác nhau)

- Kiểm tra ở giai đoạn sử dụng (trạng thái giới hạn phá hoại và trạng thái giới hạn sửdụng)

- Bỏ qua kiểm tra ở giai đoạn thi công :

Khoảng cách với dầm bên phải (m)

Xét 1 dầm liên hợp thép- bê tông cốt thép như hình vẽ:

Trang 2

Hình 1 2 SƠ ĐỒ TÍNH DẦM

1 Thông số đầu vào:

- Chiều dài mỗi nhịp: L1 = 5 m , L2 = 7 m, L3 = 6 m

Hình 1 4 Chi tiết tôn

- Đầu mũ tôn vuông góc với dầm

- Chiều dày bản bê tông hc = 75 mm

- Chiều cao mũ tôn: hp=55 mm

- Khoảng cách giữa các mũ tôn: eo=200 mm

- Chiều rộng nhỏ nhất giữa các mũ: b1=65 mm

- Chiều rộng lớn nhất giữa các mũ: b2= 85 mm

- Chiều rộng trung bình giữa các mũ: bo= = 75mm

- Chiều dày tôn tp= 1mm

Trang 3

- Tổng diện tích cốt thép trong vùng bề rộng có hiệu:

Trang 4

Hình 1.5 Các kích thước của thép hình IPE360

- Dưới đây là các đặc trưng của thép hình IPE360 ( theo bảng tra trong

STUCTURAL SECTIONS ) :

- Kích thước cơ bản của thép hình :

Ha = 360 mm, bf = 170 mm, tw= 8 mm, tf =12.7 mm, r = 18 mm, hw = 334.6 mm Diện tích của thép hình:

a, Giai đoạn thi công:

Trong gia đoạn thi công các dầm ngang được chống bên dưới tại giữa nhịp Khi đó

ta coi dầm ngang là 1 dầm liên tục , 2 nhịp chiều dài mỗi nhịp bằng một nửa chiều dài dầm ngang Tải trọng tác dụng lên dầm chính bằng phản lực của dầm liên tục 2 nhịp này Phản lực của dầm liên tục 2 nhịp chịu tải trọng phân bố đều tại các gối biến được tính theo công thức: ql

Tải trọng bản thân của bản sàn bằng bê tông: ( sàn tác dụng lên dầm ngang rồi truyền lực xuống dầm chính)

Trang 5

0 0( ) (3 )

b, Giai đoạn hoàn thành:

Trong giai đoạn hoàn thành, lúc này thanh chống được bỏ đi, dầm ngang được coi như dầm giản đơn tựa lên 2 dầm chính

Tải trọng thường xuyên:

- Trọng lượng bản thân của sàn bê tông :

0 0

Trang 6

Q = 2×3×B

2 = 84 kN

2 Các đặc trưng của mặt cắt dầm liên hợp:

2.1 Momen quán tính của mặt cắt dầm liên hợp:

Ta thấy , vì các vùng khác nhau có bề rộng có hiệu khác nhau nên ta có 3 mặt cần xác định momen quán tính:

a, Vùng chịu momen dương của 2 nhịp biên:

Trang 7

 4 1,ext 4.42 10

c, Vùng chịu momen âm ( tại các gối trung gian )

Khoảng cách từ trục trung hoà đến trọng tâm thép hình :

Trang 8

Momen quán tính được tính theo công thức:

b, Mặt cắt liên hợp chịu momen dương tại nhịp biên:

- Sức bền dẻo của bản bê tông khi chịu nén:

Trang 9

3 6 3

7.273 10 235 10

1709

1 10

a y a

→ Trục trung hoà nằm ở bản cánh trên của thép hình

Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên bản sàn:

3

1709 1381.25

75 55

2 235 170 102

a c

p c y

f a

f b

Lại có: bản cánh dưới và bản bụng đều chịu kéo

Vậy mặt cắt thép hình thuộc loại 1

Momen kháng dẻo của mặt cắt liên hợp:

c, Mặt cắt liên hợp chịu momen dương tại nhịp giữa:

- Sức bền dẻo của bản bê tông khi chịu nén:

Trang 10

 Trục trung hoà nằm ở cánh trên của thép hình.

Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên của bản sàn:

3

1709 1211.25

75 55

2 235 170 102

a c

p c y

f a

f b

Vậy mặt cắt thép hình thuộc loại 1

Momen kháng dẻo của mặt cắt liên hợp:

M+ pl,a,Rd = Fa × ( + + h

→ Trục trung hoà nằm ở bản cánh trên của thép hình

Khoảng cách từ trục trung hoà đến mép trên bản sàn:

3

273 10

72.7

2 8 2352

s w

y w a

F

f t

Trang 11

+ phân loại bản cánh dưới :

a f

Vậy mặt cắt thép hình thuộc loại

Momen kháng dẻo của mặt cắt khi chịu momen âm :

2 ,Rd ,a,Rd

f t

3 Kiểm tra trạng thái giới hạn phá hoại

3.1 Kiểm tra ở giai đoạn hoàn thành:

Tổ hợp tải trọng : tải trọng tập trung tác dụng lên dầm khi tính đến tải trọng khai thác:

Pd = 1.35×( G + Gs + Gs + Gi ) + 1.5× Q

 Pd = 1.35 ×( 53.94 + 3.997 + 4.57 + 33.6 ) + 1.5×84 = 255.74 kN

Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm khi không tính đến tải trọng khai thác:

Gd = 1.35 × ( G + Gs + Gs + Gi )  Gd = 1.35 × (53.94 + 3.997 + 4.57 + 33.6 ) = 129.74 kN

3.1.1 Trường hợp tải trọng 1:

Trang 12

Hình 3 1 Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm (THTT1)

Phân tích đàn hồi không nứt :

Hình 3 2 Biểu đồ momen uốn được tính bằng phương pháp đàn hồi không nứt.

Nhận xét: MB = 220.96 Kn.m < M

-pl, Rd = 306 kN.m

MC = 253 Kn.m < M

-pl, Rd = 306 kN.mKiểm tra:

- Với momen giữa nhịp thì momen sau khi phân bố phải không được vượt quá momen kháng:

+ Với nhịp AB: MAB

Sd = 209.20 Kn.m < M+

pl, Rd = 434.9 Kn.m+ Với nhịp BC: MBC

Sd = 210.57 Kn.m < M+

pl, Rd = 418.1 Kn.m+ Với nhịp AB: MAB

Sd = 257.11 Kn.m < M+

pl, Rd = 434.9 Kn.mVới lực cắt kiểm tra theo điều kiện:

Max [Vsd] = 172.06 Kn < 0.5 × Mpl, Rd = 0.5 × 476.7 = 238.35 kN.

Như vậy điều kiện kháng cắt được thoả mãn chúng ta không cần kiểm tra điều kiệnbền của tiết diện khi chịu tác dụng đồng thời của cả lực cắt và momen

Hình 3 4 Tải trọng tập trung tác dụng lên dầm (TH2)

Trang 13

-pl, Rd = 306 kN.m

MC = 182.72 Kn.m < M

Sd = 199.15 Kn.m < M+

Sd = 235.67 Kn.m < M+

Sd = 103.25 Kn.m < M+

-pl, Rd = 306 kN.m

MC = 184.68 Kn.m < M

-pl, Rd = 306 kN.m

Trang 14

Sd = 62.3 Kn.m < M+

Sd = 291.27 Kn.m < M+

Sd = 237.23 Kn.m < M+

Sd = 87.4 Kn.m < M+

Sd = 137.41 Kn.m < M+

3.1.5 Trường hợp tải trọng 5 :

Trang 15

-pl, Rd = 306 kN.m

MC = 196.67 Kn.m < M

Sd = 68.06 Kn.m < M+

Sd = 255.09 Kn.m < M+

Sd = 96.28 Kn.m < M+

Trang 16

lf f

Rd

V N

Trang 17

Trên mỗi hàng ta bố trí 2 chốt hàn, khoảng cách nhỏ nhất theo phương dọc của 2 chốt hàn :

b Thiết kế liên kết cho vùng 2.

Ở vùng 2 ta có: 1 đầu chịu momen âm, 1 đầu chịu momen dương

 Lực cắt dọc được xác định theo công thức:

lf f

Rd

V N

r P

Liên kết trên chiều dài tới hạn là L/2 = 3 m

Ở đây trên mỗi hàng ta bố trí 2 chốt hàn, khoảng cách nhỏ nhất theo phương dọc của các chốt hàn:

c Thiết kế liên kết cho vùng 3.

Đối với vùng 3, momen uốn tại giữa nhịp đạt giá trị lớn nhất trong trường hợp tải trọng thứ 5:

MBCmax = 225.09 Kn.m < M+

pl, Rd,int = 418.1 Kn.mNhư vậy ta thiết kế các chốt hàn trong vùng 3 bằng liên kết không hoàn toàn

Tuy nhiên bản sàn liên hợp trong trường hợp này ta có

0 75

1.36 255

b

Nên ta phải thiết kế chốt hàn trong vùng này bằng liên kết hoàn toàn

Lực cắt dọc được xác định theo công thức:

Trang 18

1484.40.595 73.133

lf f

Rd

V N

r P

Liên kết trên chiều dài tới hạn: 3.5 m

ở đây trên mỗi hàng ta bố trí 2 chốt hàn, khoảng cách nhỏ nhất theo phương dọc của các chốt hàn :

Hai nhịp cạnh nhau của dầm không có sự sai khác về độ lớn (nhịp 7m)

- Các tải trọng phân bố đều trên các nhịp, tải trọng thường xuyên chiếm 53,7% của toàn bộ tải trọng tính toán

- Có liên kết chịu cắt giữa bản cánh trên dầm thép và sàn bê tong ( đã thiết kế ở trên)

7555200

1.05 10 360

a a

N mm h

Trang 19

ha = 360 mm < 600 mm

Từ những nhận xét trên suy ra dầm sẽ không có khả năng bị oằn

3.2 Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng

3.2.1 Kiểm tra độ võng : ( phương pháp đơn giản)

Sử dụng phương pháp phân tích đàn hồi không nứt ta được biểu đồ momen uốn cho 5 trường hợp tải trọng

Hình 3 9 Biểu đồ momen uốn ứng với trường hợp tải trọng 1

Trang 20

Kiểm tra độ võng cho từng nhịp:

- Nhịp AB: độ võng đạt giá trị lớn nhất trong trường hợp thứ 3 nên ta kiểm tra theo trường hợp 3 :

C=0.5 ( hệ số khi tải trọng phân bố tập trung tại giữa nhịp )

r1= 0.6 ( hệ số giảm momen âm )

Yêu cầu về độ võng được đảm bảo

- Nhịp BC: Độ võng đạt giá trị lớn nhất trong trường hợp thứ 5 nên ta kiểm tra theo trường hợp 5:

Trang 21

108.780.0093 1 0.5 0.6 0.7

- Nhịp CD : Độ võng đạt giá trị lớn nhất trong trường hợp thứ 3 nên ta kiểm tra theo trường hợp 3:

3.3 Kiểm tra vết nứt trong bê tông

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	3,34 MB