CÔNG-THỨC-CÁC-DẠNG-KẾT-CẤU-THÉP-1

TÀI LIỆU ÔN THI VÀ GIẢI ĐỀ MÔN KẾT CẤU THÉP 1 Chương 1 Liên Kết A Liên kết hàn * Một số khái niệm về cường độ tính toán + f cường độ chịu kéo tính toán của thép cơ bản ( tra phụ lục I 1 trang 285) + f[.]

TÀI LIỆU ÔN THI VÀ GIẢI ĐỀ MÔN:KẾT CẤU THÉP 1

Chương 1: Liên Kết

A Liên kết hàn

* Một số khái niệm về cường độ tính toán

+ f : cường độ chịu kéo tính toán của thép cơ bản ( tra phụ lục I.1- trang 285)

+ fwt: cường độ tính toán chịu kéo của đường hàn , fwt = f

fwt=0.85f : Phương pháp kiểm tra thông thường fwt= f : Phương pháp kiểm tra vật lý

+ fwc : cường độ chịu nén tính toán của đường hàn , fwc = f

+ fwv : cường độ chịu cắt tính toán của đường hàn ,fwv = fv ( fv= 0.58f)

I Liên kết hàn đối đầu

1 Đường hàn đối đầu thẳng gócchịu N

Công thức kiểm tra bền

c tt

A lw hw (b 2 t).t

 Trong đó :

N : lực dọc kéo

b : bề rộng bản thép cơ bản

t : chiều dày thép cơ bản

2 Đường hàn đối đầu xiên góc chịu N

( Sử dụng khi đường hàn đối đầu thẳng góc không đủ chiều dài)

N N

N N

b

t

Công thức kiểm tra bền:

c tt

c tt

3 Đường hàn đối đầu thẳng góc chịu M và V

Công thức kiểm tra bền:

*Chịu M

*Chịu V

w

max

w w

max

c

tt tt

t.(l ) W

6

A t.l

fwt

fwv



tt w

l =b-2t

*Khi chịu đồng thời M và V

 2  2

lw

tt



N N

N N

b

t

w

w

t

b M

V

V

M

t

lw

 w  w

sin

b

t



II Đường hàn góc

* Một số khái niệm về cường độ

fws : cường độ tính toán chịu cắt trên biên nóng chảy của thép cơ bản

fws = 0.45fu ( fu : cường độ bền kéo đứt tiêu chuẩn của thép cơ bản- P/lục I.1 trang 285)

fwf : cường độ tính toán của đường hàn góc theo kim loại quen hàn

(Tra bảng 2.4 – trang 60)

,

f s

  : các hệ số quy đổi ( bảng 2.6- trang 67)

1 Liên kết ghép chồng chịu lực dọc N

*Công thức kiểm tra bền :

Tiết diện 1( vật liệu que hàn) : tt wf c

w

N

.γ l

f f

f h

Tiết diện 2 ( thép cơ bản) : tt ws c

w

N

.γ l

s f

f h

Trong đó : tt

w w

l =l -10(mm)

hf : chiều cao đường hàn góc

* Bài toán thiết kế đường hàn góc

B1) chọn trước hf = tmin=min(t1,t2)

B2) Tính ra tổng chiều dài cần thiết của đường hàn góc

tt w

min c

l

.( fw)

f

N

h  



Điều kiện: l w tt 4.h f

tt

w f f

l   h ( đối với đường hàn góc cạnh)

lw

lw

t1 t2

N

t1 t2

Hình vẽ:Đường hàn góc dọc (góc cạnh) Hình vẽ: Đường hàn góc đầu

2 Liên kết gián tiếp chịu N

* Điều kiện bản ghép A gh  A

Công thức kiểm tra bền: N    N   l hw tt .( f  fw ) min c

Trong đó: tt

w

l

 tính cho tổng số đường hàn trên ½ liên kết Với đường hàn góc đầu: l w tt 2(l w10) (mm)

Với đường hàn góc cạnh: tt 4( 10)

w w

l  l 

3 Bài toán liên kết gián tiếp chịu M, V

a Đường hàn góc đầu

gh

W W

2



Công thức kiểm tra :

*Khi chịu M: w M ( )min c

w

M

fw W

w

w f

l

W =2.h

6

*Khi chịu V: V ( )min

w

V

fw A

     , với A =2.h lw f ttw

σ = M + τV ( f )

Chú ý: l =lw-10ttw (mm)

b Đường hàn góc dọc

N N

N N

N

N

tgh

t

lw

tgh

tgh

t

lw

tgh

tgh

t

M M

V

V

*Khi chịu M -> quy về chịu Ntd : M w tt.( fw)min c

gh

M

N hf l

Trong đó l w tt : tổng chiều dài các đường hàn chịu NM trên 1/2 liên kết

tt

w w

l  l 

4

V

w w

fw

A l hf



4.Đường hàn liên kết thép góc với thép bản

( đường hàn sống, mép)

Lực dọc kéo N được phân phối thành 2 thành phần :

N1=k.N N2=(1-k).N , với “ k ” là hệ số quy đổi tra ở bảng 2.7

Công thức kiểm tra bền:

* Đối với đường hàn sống chịu N1: 1

min 1

N

fw

l h   

* Đối với đường hàn mép chịu N2: 2

min 2

N

fw

l h   

lw

tgh

tgh

t

M M

V

V

bgh

N N

N1

N2 lw1

lw2

B Liên kết Bulông

I Bulông thường

1 Chịu cắt của Bulông thường

  N vb  fvb b n Av

Trong đó: fvb : cường dộ tính toán chịu cắt của vật liệu thân bulong

( tra PL I.10 – trang 304)

A: diện tích tiết diện ngang thân bulong (phần không ren),

2

π.d A=

4 , d là đường kính thân bulong , (có thể tra ở bảng 2.9 -trang 82)

nv : số lượng mặt cắt tính toán của thân bulong

khi có 2 cấu kiện -> nv = 1

3 cấu kiện -> nv = 2

2 Chịu ép mặt của bulong thường

  N cb  d (  t )min fcb b

Trong đó : (  t )min : tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về 1 phía

cb

f : cường độ ép mặt tính toán của bulong ( phụ lục I.11)

3 Chịu kéo của bulong thường ( dọc trục thân bulong)

  N tb  A fbn. tb b

Trong đó: Abn: diện tích tiết diện ngang thân bulong có kể đến giảm yếu ( bảng 2.9 – trang 82)

tb

f : cường độ chịu kéo tính toán của bulong ( phụ lục I.10 )

 Sự làm việc chịu trượt của bulong thường :   N =min(N ,N )b cb vb

II Bulong cường độ cao

Liên kết được coi là phá hủy khi xảy ra sự dịch chuyển của thép cơ bản

 CDC

hb bn b1 b

b2

Trong đó : fhb: cường độ chịu kéo tính toán của vật liệu bulong

0, 7

hb ub

f  f ( f ub: tra phụ lục I.12)

bn

A : diện tích tiết diện ngang thân bulong có kể đến giảm yếu ( bảng 2.9 – trang 82

b1

γ : hệ số điều kiện làm việc của liên kết phụ thuộc vào số lượng bulong chịu lực trong liên kết

b1

γ 0,8, nếu n a 5

γ 0,9, nếu 5n a 10 b1

γ 0,8, nếu n a 10

f

n : số lượng mặt phẳng ma sát

b2

γ : hệ số độ tin cậy (bảng 2.10- trang 83)

 : hệ số ma sát ( bảng 2.10 – trang 83)

III Tính toán liên kết bulong

1 Liên kết bulong chịu lực kéo dọc trục

Điều kiện bản ghép: Agh A

* bài toán thiết kế

- Số lượng bulong cần thiết

 b c

N n

N γ



Trong đó: [N]b= min( Nvb,Ncb) nếu là bulong thô, thường, tinh

[N]b = NCĐC nếu là bulong cường độ cao

Khi liên kết là liên kết ghép chồng ( liên kết trực tiếp) thì số lượng bulong phải tăng thêm 10%

- bố trí bulong: xem trang 87

- đối với liên kết gián tiếp sử dụng bản ghép thì số lượng bulong “n” tính cho 1/2 liên kết

* Bài toán kiểm tra bền:

Công thức kiểm tra bền: N  

N

n  b c

* Kiểm tra giảm yếu thép cơ bản: N

An f  bl c

Trong đó : An là diện tích tiết diện ngang của thép cơ bản đã trừ đi phần giảm yếu

tgh

t t

gh

N N

N N

 tb c

N n

N γ



* chú ý: khi bulong chịu đồng thời cả cắt và kéo -> phải kiểm tra riêng rẽ theo từng TH

3 Liên kết bulong chịu Momen và lực cắt

* xác định [N]b : phụ thuộc vào bulong thường hay bulong cường độ cao a) khi liên kết chỉ chịu momen:

Công thức kiểm tra bền:

  M

bl 2

M.l1

 Trong đó: “m” là số bulong trên 1 dãy bulong ( ở hình vẽ trên có m=2) b) khi chỉ chịu V

  V

bl

V

m.k b c

 

Trong đó “k” là số bulong trên 1 hàng của 1 nửa liên kết hay m.k= số bulong trên ½ liên kết

c Khi liên kết chịu cả M và V

M V

b bl bl

N  N + N  N b.c

* kiểm tra giảm yếu:

n M

Wn f  bl c

n I I I

Wn



n V bl

V

f γ An

td n n f c

* chú ý: - khi kiểm tra bản ghép Wgh W

- ký hiệu bulong : xem bảng 2.12- trang 95

M M

m

V

V

N b1

N b1

li l1

Chương II Dầm thép

I Dầm thép hình

1 Chọn kích thước tiết diện

W

ct x x

c

M

f 



từ Wx ct -> tra số hiệu thép hình trong phụ lục I.6 -trang 292 từ đó chọn tiết diện có Wx Wx ct

2 Kiểm tra theo cường độ

a) theo điều kiện bền chịu mômen

công thức kiểm tra : σ= M

Wx  f c

b) theo điều kiện bền chịu cắt

x

V c

x w

V.S

f γ

I t

Trong đó: V: lực cắt tại tiết diện kiểm tra

Sx : momen tĩnh với phần tiết diện nguyễn lấy trên trục trung hòa ( tra phụ lục I.6)

tw : chiều dày bản bụng dầm thép

* Nếu tiết diện bị giảm yếu

x

V c

x w

V.S

f γ

I t



1

Aw Aw-A

c) kiểm tra bản bụng chịu ứng suất cục bộ

cb

w z

F

t l  f c

Trong đó: F là giá trị của lực cục bộ

2( f )

lz b t r

tf: chiều dày cánh r: bán kính lượn cánh( tra phụ lục I.6)

d) dầm chịu đồng thời M,V,F

3 Kiểm tra độ võng

F

b

l    l

Đối với dầm đơn giản:

3 c

q l 5

l



(qc là tải trọng tiêu chuẩn )

4 Kiểm tra ổn định tổng thể( xem trang 122 sách giáo trình)

b

M

f 



II Thiết kế đầm tổ hợp

1 Chọn kích thước tiết diện

min max

kt

h h h

h h

 



 



min 24

f h

E l



 

f l l h

E 

 



 

2 Xác định chiều dày bản bụng

max v

V 3

w

w c

t

h f 



Với h1m , sử dụng công thức kinh nghiệm : w 7 3

1000

h

3 Xác định kích thước tiết diện cánh dầm

Có W =yc 2I I =yc W.h=I +2Iw f

h  2

Với

f f fk

Lựa chọn h hw hfk , lấy gần đúng giả thiết

2 fk

f f f

h

I =b t

4

 Có được Af + giả thiết bf->tf

+ giả thiết bf->tf

*Điều kiện cấu tạo tf tw

tf 8 (mm)





 

 , thông thường: bf 180 350( mm)

4 Kiểm tra lại tiết diện

Xác định chính xác các đặc trưng hình học của tiết diện

fk w f

h =h +t

w w f f A=h t +2b t

f f

Với dầm 2 bản bụng:

w w f fk

f f

h t b tf h Ix=2 +2 +b t

x x

2I

W = h

w w fk

x w f f

S =t +b t

fk

f f f

h

S =b t

2

a) Kiểm tra theo điều kiện bền của dầm

max M

Wx  f c

x w

f γ

I t

*dầm chịu ứng suất cục bộ : cb

w z

F

t l  f c , l z  b 2t f

1

1

1

b0

bf

tf

tf h

1

Trong đó : σ =1 f c

Wx h   , ho=hw

f

x w

V.S

f γ

I t

w z

F

t l  f c

b) Kiểm tra độ võng

nếu h h min: không cần kiểm tra độ võng

min

h h : kiểm tra độ võng như dầm hình c) Ổn định của dầm

* ổn định tổng thể: xem sách giáo trình bài 3.5 trang 136

* ổn định cục bộ:

Bản cánh: o

f

0,5

Bản bụng: w

w

5,5

Chương III Cột thép

*Một số khái niệm cơ bản:

* độ mảnh của cột:

o

l i



x x

l i

Theo trục x: y 0 y

y

l i

Trong đó : x

x

I

i =

A

y y

I

i =

A A là diện tích của tiết diện cột

* Chiều dài tính toán l0 :

0

0

.

x x

y y







 ; l : là chiều dài hình học của cột

Cách xác định hệ số : phụ thuộc vào kiểu liên hết 2 đầu của cột

* Điều kiện về độ mảnh của cột: max max( x, y)  120

  lấy theo phụ lục I.16

x y

x y

I Cột đặc chịu nén đúng tâm: ( tiết diện cột là thép hình hoặc tổ hợp hàn)

1 Công thức kiểm tra bền

N

σ =

An f c

Trong đó: N : lực dọc tính toán

An : diện tích tiết diện thực( đã trừ đi phần giảm yếu)

An= A-Agy

f : cường độ tính toán của vật liệu

c

 : hệ số làm việc của kết cấu

2 Kiểm tra ổn định tổng thể

min

N

.A f c

Trong đó: A là diện tích tiết diện nguyễn chưa trừ đi phần giảm yếu

min

 : hệ số uốn dọc nhỏ nhất - tra phụ lục II.1 xác đinh theo λ , λ = max(λ ,λ )max max x y

0

0x, y

l l

x

I I

y

*Với tiết diện chữ I 1 bụng ta có

2 3

3.

2

f f w f

w w

f f

h t

,

2

f f w w y

b t h t

I  

*Với tiết diện chữ I 2 bụng ta có

x y

x y

2 3

3.

f f w f

w w

f f

h t

,

2

f f w w w t

b t h t t b

I  h t    

bt : là khoảng cách trọng tâm 2 bản bụng của cột

3.Kiểm tra ổn định cục bộ

* đối với tiết diện cột đặc làm từ tiết diện là thép hình thì không cần kiểm tra ổn định cục bộ

* đối với cột tiết diện tổ hợp hàn

w w

 

  

  , lấy theo bảng 4.3

Đk ổn định bản cánh: o o

f f

 

  

  , lấy theo bảng 4.4

4 Xác định tiết diện cột( h, b, tf, tw )

Diện tích tiết diện cần thiết:

min

Act

c

N f



Trong đó : : được lấy theo giả thiết trước hoặc xác định theo độ mảnh giả thiết

Từ gt->

y ct

y gt

l b

 

 ,

x ct

x gt

l h

 



 : lấy theo bảng 4.5

8 40( )

f

t   mm ,t w  6 16(mm)

hb , thông thường lấy h=(1-1,15)b

II Cột rỗng chịu nén đúng tâm

1 Cấu tạo:Gồm loại 2 nhánh, 3 nhánh, 4 nhánh ( trọng tâm bài thi là phần cột rỗng 2 nhánh)

2 Sự làm việc của cột với trục thực ( trục y)

0 0

2

2

I Iy

i i nhánh

A A

3 Sự làm việc của cột đối với trục ảo ( trục x)

a Với cột bản giằng

b

n

I

x

I c a

 , với

3

12

g g b

t d

diện bản giằng) Trong đó : Ixo là momen quán tính của tiết diện nhánh với trục Xo đi qua trọng tâm nhánh a: khoảng cách trọng tâm 2 bản giằng

c: khoảng cách trọng tâm 2 nhánh cột

a.1) TH1: n 1

5



trong đó : 1: độ mảnh của nhánh cột với trục x0 , chiều dài tính toán = a, -> 1

0

x

a i

x

 : độ mảnh của cột với trục x ,

2

0 0

0

2 2

x x

x

A

A



* Đối với cột bản giằng 3 nhánh:

0 max 0,82 3 (1 3 )n3

y

z0 c z0

h

dg tg

* Đối với cột bản giằng 4 nhánh:

Trong đó max = max( x,y)

1

,2,3 : độ mảnh của nhánh với trục 1,2,3 với ltt=a n1, n2, n3 : thay lần lượt I xo I I I1, ,2 3

a.2) TH2 n 1

5



* với cột 2 nhánh 0  x2y2

* với cột 3 nhánh 0 max21,3.32

* với cột 4 nhánh 0 max21222

1

,2,3 : độ mảnh của nhánh, xác định với chiều dài tính toán là lf

b Với cột rỗng thanh giằng

0 x

d1

α A

λ + A

  , α1 tra ở bảng 4.6- trang 201

Ad1: tổng diện tích các thanh bụng xiên trên cùng một tiết diện mặt cắt ngang thân cột

4 Tính toán cột rỗng

a Kiểm tra bền

N

σ =

An  f c

n fn

b Ổn định tổng thể

min

N

.A f c

Trong đó min xác định theo max max( , 0 y)

0

 : độ mảnh của cột theo phương x có kể đến sự làm việc của hệ thanh bụng

c Ổn định cục bộ

Ktra các nhánh cột: đối với nhánh cột là thép hình thì không cần kiểm tra

w w

 

  

 

Đk ổn định bản cánh: o o

f f

 

  

 

d.Tính toán thanh bụng

Thanh bụng chịu lực cắt quy ước:

-6 N

V 7.15 2330 10

φ

f

E f

Trong đó: N là lực dọc tính toán của cột

là hệ số uốn dọc theo phương trục ảo, xác định theo 0

-> Lực cắt quy ước tác dụng lên 1 mặt rỗng của cột

s r f

V =n V , đối với cột rỗng 2 hoặc 4 nhánh có: nr=0,5

d.1)Nội lực trong hệ thanh bụng

* Đối với bản giằng

2

b

Vs a

M  , T b Vs a.

c



Với “a” là khoảng cách trọng tâm 2 bản giằng

Tb

Mb

dg

tg

* Đối với thanh giằng: kiểm tra thanh giằng xiên

.sin

xiên

t

Vs N

 , trong đó nt=1 :thanh bụng tam giác

nt=2 thanh bụng hình thoi

d.2) Kiểm tra khả năng chịu lực của hệ thanh bụng

* Bản giằng

b b

b x b

M

.γ W

T S

.γ t

c

c x

f

fv I







* Thanh giằng: Kiểm tra thanh giằng như cột đặc chịu nén đúng tâm theo điều kiện bền và ổn định với chiều dài tính toán:

2 2 0

tt

l  a c



a

c