đồ án kết thúc môn học kết cấu thép AISC
KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG
Số liệu thiết kế
Thiết kế nhà công nghiệp một tầng một nhịp bằng thép có cầu trục, mặt bằng hình chữ nhật.
Hình 1.1 Kích thước chính của khung
- Cầu trục làm việc ở chế độ trung bình.
- Hai móc cẩu, móc cẩu mềm.
- Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16
- Tải trọng lấy theo TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động
Xác định nhịp cầu trục:
Do sức trục Q = 12,5 T và chiều dài nhịp nhà L = 21m
Theo dữ liệu catalouge cầu trục ta có:
Bảng 1.1 Dữ liệu cầu trục
Chiều cao cầu trục Hk
- Cột liên kết với móng ở cao trình ±0.000 m, mái lợp bằng tôn.
- Cường độ tính toán: f = 2.1 ×1 0 5 Mpa , γ c = 1
- Cấp độ bền của bê tông: B20
- Tôn mái và tôn tường: Tôn ASEM, dày 0.47 ± 0.01 mm
- Que hàn N42 hoặc tương đương: f wt = 1800 (daN /c m 2 )
- Phương pháp hàn bán tự động, phương pháp kiểm tra thông thường.
- TCVN 2737 – 1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCVN 5575 – 2012: Thiết kế kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế
- Tiêu chuẩn thiết kế: AISC 360:16
Kích thước khung ngang
- Theo phương dọc nhà bố trí với bước 5 m, công trình có tổng công 10 bước giàn.
- Theo phương ngang nhà bố trí cột có nhịp: 21 m.
- Công trình có chiều dài 50 m nên không bố trí khe nhiệt
Hình 1.2 Mặt bằng lưới cột
1.2.2 Kích thước theo phương đứng
- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang: H 2 =H K +b k
Với: bk = 0,1 (m) là khoảng cách khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang.
HK=1,090 (m) là chiều cao của cầu trục (khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao nhất của cầu trục).
- Chiều cao của cột tính từ mặt móng đến đáy xà ngang: H = H1 + H2 + H3
Với:+ H1= Hr = 8,8 (m) là cao trình đỉnh ray.
+ H3= 0 là khoảng cách phần cột chôn dưới nền, theo đề xem cột được liên kết với móng ở cao trình ± 0.000 m.
- Chiều cao dầm cầu trục: h dc = ( 10 1 ÷ 1
- Chiều cao thực của cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dưới vì kèo:
Với hr= 0,2 (m) là chiều cao của rây và đệm rây.
- Chiều cao của phần cột dưới từ mặt móng đến mặt trên của vai cột:
1.2.3 Kích thước theo phương ngang
Hình 1.3 Kí hiệu kích thước cột
- Sơ bộ chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng: h= ( 15 1 ÷ 1
- Bề rộng tiết diện cột:
- Để đảm bảo điều kiện chống gỉ, không nên chọn tw quá mỏng, nên chọn tw ≥ 6 (mm).
Vậy tiết diện cột là I-(700-500) x 350 x 12x 14,
Hình 1.4 Tiết diện cột tại chân cột và đỉnh cột
Hình 1.5 Tiết diện xà mái tại nút khung và đỉnh khung
- Chiều cao tiết diện nách khung: h 1 ≥ L
- Bề rộng tiết diện nách khung: b=( 0.3 ÷ 0.5)× h=(0.3÷ 0.5 )× 0.8=( 0.21 ÷ 0.35) (m )
- Chiều cao tiết diện xà đỉnh khung: h 2 =(0.5÷ 1) ×h 1 =(0.5 ÷1) ×0.8 =(0.35 ÷ 0.7) ( m ) Chọn h 2 = 500 (mm).
- Chiều dày bản bụng tiết diện:
- Chiều dày bản cánh tiết diện: t f = ( 35 1 ÷ 1
- Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột một đoạn:
Vậy: Tiết diện tại nút khung là: I-700 x 350 x 12 x 14.
Tiết diện tại đỉnh khung là: I-500 x 350 x 12 x 14.
Tiết diện dầm mái có thể ghi là: I-(700-500) x 350 x 12 x 14.
Hình 1.6 3D tiết diện dầm mái thay đổi tiết diện
- Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray của cầu trục: λ= L− L k
- Chiều dài vai cột (tính từ mép trong cột đến mép ngoài cùng vai cột):
2 + 0,1=0,45 ( m), chọn Lv = 500 mm Trong công thức trên:
- hc là chiều cao tiết diện cột
- khoảng cách từ trục ray đến mép ngoài cùng của vai cột lấy bằng 100 (mm)
Kích thước tiết diện vai cột cũng chọn sơ bộ theo các công thức kinh nghiệm như cột và dầm mái.
- Xác định khoảng cách a từ mép ngoài cột tới trục định vị cột: Phụ thuộc vào sức trục Q.
⁺ Khi sức trục 30T < Q ≤ 75T: Lấy a = 250 mm
⁺ Khi sức trục Q > 75T: Lấy a = 500 mm.
- Cầu trục có sức trục Q,5 T nhưng không thỏa điều kiện Zmin nên không chọn a=0.
- Chiều cao dầm tại điểm đặt lực cầu trục: hP0 mm
- Chiều cao dầm tại vị trí liên kết với cột: hvp0mm
- Chiều rộng tiết diện dầm: bf50 mm
- Chiều dày bản bụng tiết diện dầm: tw= 12 mm
- Chiều dày bản cánh tiết diện dầm: tf= 14 mm
- Tiết diện dầm vai cột: I – (700x500) x 350 x 12x 14.
Hình 1.7 Kích thước vai cột
Thông thường, bề rộng cửa trời trong khoảng nhịp nhà và chiều cao cửa trời bằng một nữa bề rộng.
- Chiều cao tiết diện cột và dầm mái cửa trời là h= 200 (mm).
- Bề rộng bản cánh cột và dầm mái cửa trời là bf 0 (mm).
- Bề dày bản bụng của cột và dầm mái cửa trời là tw =8 (mm).
- Bề dày bản cánh của cột và dầm mái cửa trời tf (mm).
Tiết diện dầm, cột cửa trời là: I-200 x 100 x 8 x 10.
Hệ giằng
1.3.1 Vai trò của hệ giằng
Hệ giằng là bộ phận kết cấu liên kết các khung ngang lại tạo thành hệ kết cấu không gian, có các tác dụng:
- Bảo đảm sự bất biến hình theo phương dọc nhà và độ cứng không gian cho nhà;
Nhà phải chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc, vuông góc với mặt phẳng khung như gió thổi vào tường đầu hồi Ngoài ra, cấu trúc còn phải chịu lực hãm từ cầu trục và tác động của động đất xuống móng Các yếu tố này cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ bền và sự ổn định của công trình.
- Bảo đảm ổn định (hay giảm chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng) cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu: thanh dàn, cột,
- Tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công.
* Hệ giằng bao gồm hai nhóm: hệ giằng mái và hệ giằng cột.
Hệ giằng cột được bố trí dọc theo chiều dài nhà, đặt giữa khối nhà và ở hai đầu hồi nhằm truyền tải trọng gió hiệu quả Các hệ giằng này được xác định từ mặt dầm hãm đến đỉnh cột, đảm bảo sự vững chắc của kết cấu Giằng cột dưới được lắp từ mặt nền đến mặt dầm vai để tăng cường độ chịu lực Do sức trục Q = 12,5T, tiết diện thanh giằng chọn là thép tròn 18 để đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực tối ưu Đường chống dọc theo nhà cũng được lựa chọn theo độ mảnh phù hợp để tăng tính ổn định cho toàn bộ kết cấu.
Khi thiết kế hệ giằng cột, cần tuân thủ các giới hạn về kích thước để đảm bảo an toàn và hiệu quả cấu trúc Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng gần nhất không vượt quá 75 mét, trong khi khoảng cách giữa các hệ giằng trong cùng một khối nhiệt độ không vượt quá 50 mét, theo quy định tại Mục 11.1.2 của TCVN 5575:2012 Việc này giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và tránh các vấn đề về co ngót hoặc biến dạng của cấu kiện.
Hệ giằng mái được bố trí ở hai gian đầu nhà và tại vị trí có hệ giằng cột để đảm bảo độ vững chắc Các thành phần chính của hệ giằng mái bao gồm thanh giằng xiên làm từ thép tròn 18 và thanh chống chọn loại 2C20, trong đó thanh chống cần có độ mảnh λ max Thanh chống được cấu tạo mảnh để phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, góp phần giữ ổn định cấu trúc mái Thanh giằng xiên được lắp đặt lệch phía trên để giữ cho xà mái ổn định chịu tải bình thường, trong khi cánh dưới của xà còn phải gia cố bằng các thanh chống xiên liên kết lên xà gồ, cách xà gồ 3 bước Tiết diện của thanh chống chọn L50x5, liên kết với xà gồ cách xà khoảng 800 mm, tạo liên kết chắc chắn Ngoài ra, còn bố trí thanh chống dọc nóc có tiết diện 2C20 nhằm hỗ trợ việc thi công, lắp ghép dễ dàng và đảm bảo độ vững chắc của mái nhà.
Xác định tải trọng tác dụng lên khung ngang
Tải trọng tác dụng lên dầm mái, mái cửa trời
- Tải trọng do mái tôn, hệ giằng, xà gồ: gtc = 15 daN/m2 mặt bằng mái
- Tải trọng thường xuyên phân bố trên xà mái:
(Mục 2.1.1e Chương 2 Sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp GS Đoàn Định Kiến) q tc =g tc × B ×5u daN /m=0.75 kN / m
(Mục 2.1.2b Chương 2 Sách Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp GS Đoàn Định Kiến)
Tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2)
3 Tổng tải trọng phân bố trên chiều dài dầm khung =0,75kN/m
Tải trọng tác dụng lên cột
- Tải trọng kết cấu bao che: Trọng lượng bản thân kết cấu và hệ giằng lấy 15-20 (daN/m 2 ) Chọn gtc = 15 (daN/m 2 ) = 0.15 (kN/m 2 ). q tc =g tc × B=0.15 ×5 =0,75 kN / m
- Trọng lượng bản thân của dầm cầu trục :
DCT $ ÷ 37 với cầu trục sức trục Q Vậy thỏa điều kiện chuyển vị ngang.
3.2.2 Kiểm tra chuyển vị đứng
- Theo Bảng 1 TCVN 5575 -2012 , chuyển vị đứng của dầm mái không được vượt quá 1/400 nhịp của dầm mái. Δ≤ h
∆ là chuyển vị đứng lớn nhất tại đỉnh mái, do tổ hợp nguy hiểm nhất của tải trọng tiêu chuẩn gây ra, đặc biệt tại khung nhà có chuyển vị lớn nhất.
- h : là chiều dài ngang nhà.
Hình 3.12 Giá trị ∆ tính theo tổ hợp (DL+Dmaxtr+Wintr+Tmaxtr).
Vậy thỏa điều kiện chuyển vị đứng.
Nội lực khung và tổ hợp nội lực khung
Hình 3.13.Momen do tĩnh tải tác dụng lên khung.(DL)
Hình 3.14.Momen do hoạt tải mái trái tác dụng lên khung.(LrLtr)
Hình 3.15.Momen do hoạt tải mái phải tác dụng lên khung.(LrLph)
Hình 3.16.Momen do hoạt tải gió trái tác dụng lên khung.(WLtr)
Hình 3.17.Momen do hoạt tải gió phải tác dụng lên khung.(WLph)
Hình 3.18.Momen do áp lực đứng lớn nhất tác dụng lên khung vai trái.(Dmaxtr)
Hình 3.19.Momen do áp lực đứng lớn nhất tác dụng lên khung vai phải.(Dmaxph)
Hình 3.20.Momen do áp lực hãm lớn nhất tác dụng lên khung trái.(Tmaxtr)
Hình 3.21.Momen do áp lực hãm lớn nhất tác dụng lên khung phải.(Tmaxph)
3.3.2 Tổ hợp giá trị nội lực
Bảng 3.3 Bảng tổ hợp nội lực
Cấu kiện Tiết diện Nội lực Tổ hợp nội lực trường hợp bao
THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC
Thông số chung
Hình 4.1 Sơ đồ tính dầm cầu trục
Dùng phần mềm Sap2000 để xếp tải và chạy nội lực
Bảng 4.1 Nội lực của dầm cầu trục
Tổ hợp tải Giữa nhịp Đầu dầm
Nội lực tính toán: M= 241202442,6 N.mm
Vật liệu: Thép CCT34 Fy = 220 MPa.
Kích thước hình học tiết diện dầm:
- Kích thước hình học tiết diện dầm:
Bảng 4.1 Kích thước hình học tiết diện dầm cầu trục
Cánh trên Bản bụng Cánh dưới bf (mm) tf (mm) h (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm)
`Đặc trưng hình học tiết diện dầm:
Bảng 4.2 Đặc trưng hình học tiết diện dầm cầu trục
(mm 4 ) (mm) (mm 4 ) (mm) (mm 2 )
(mm 3 ) (mm 3 ) (mm 4 ) (mm) (mm 3 ) (mm 3 )
Kiểm tra khả năng chịu nén của dầm cầu trục
Sử dụng phần mềm sap2000 để tính toán nội lực dầm cầu trục với giá trị Pmax
Kiểm tra điều kiện bụng và cánh
12 ,5 λ rw =1,49 √ F E y =1,49 √ 21.1 0 220 4 F.035 λ w > λ rw :bụng mảnh. λ w ≤ λ rw :bụng không mảnh.
2 t f = 600 2× 14 !,43 λ rf =0,64 √ k c F E y = 0,64 √ 0,425 220 × 21.1 0 4 ,89 λ f > λ rf : cánh mảnh λ f ≤ λ pf : cánh không mảnh.
Xác định hệ số giảm của cánh Qs: k c = 4
Xác định hệ số giảm của bụng Qa:
Trường hợp bụng mảnh: Đối với tiết diện chữ I: h t w = 1062
Fe là ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức:
Bề rộng hữu hiệu he của bụng: h e =1,92 t w √ E f [ 1− ( 0,34 h/ t w ) √ E f ] < h h e =1,92 ×12 × √ 21.10 81,64 4 × [ 1− ( 1602/12 0,34 ) √ 21.10 81,64 4 ] = 940,84< 1062
Trong đó: f -ứng suất lớn nhất có thể có, được lấy bằng Fcr
Hệ số giảm của bụng Qa là: Q a = A eff
Hệ số giảm của cột: Q=Q s Q a =0,724 ×0,951 =0,688
Xác định ứng suất tới hạn Fcr
+ Trường hợp cấu kiện chịu nén là phần tử mảnh:
Khả năng chịu nén danh nghĩa Pn được xác định theo công thức:
Với Ag là diện tích tiết diện nguyên
- Khả năng chịu nén thiết kế cPn được xác định theo công thức: ϕ c P n =0,9 ×2260953,43= 2034858,085 N Với c=0,9
Kiểm tra khả năng chịu nén của cấu kiện: Theo LRFD: ϕ c P n 34858,085 N ≥ P= 47938,96 N
Dầm đủ khả năng chịu nén.
Kiểm tra khả năng chịu uốn của dầm cầu trục
Sử dụng phần mềm sap2000 để tính toán nội lực dầm cầu trục với giá trị Pmax
Nội lực tính toán: M$1202442,6 N.mm
Kiểm tra điều kiện đặc của bụng và của cánh
12 ,5 λ pw =3,76 √ F E y =3,76 √ 21 220 × 10 4 6,168 ; λ rw =5,7 √ F E y = 5,7 √ 21.1 0 220 4 6,106 λ w < λ pw : bụng đặc chắc. λ pw < λ f < λ rw : bụng không đặc chắc. λ rw < λ f : bụng mảnh (dầm bản)
0,7.220 ",875. λ f < λ pf cánh đặc chắc. λ pf < λ f < λ rf cánh không đặc chắc. λ rf < λ f cánh mảnh.
Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định cục bộ:
Dầm có bụng đặc chắc; cánh không đặc chắc nên ta xác định Mn theo công thức:
Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định tổng thể:
- Mmax là giá trị tuyệt đối của momen lớn nhất trong khoảng chiều dài không giằng Lb đang xét
- MA, MB, MC lần lượt là giá trị tuyệt đối của momen tại các điểm lần lượt là phần tư, giữa, ba phần tư của đoạn không giằng
Mn là giá thị nhỏ nhất trong các giá trị Mn các định theo điều kiện ổn định cục bộ cánh nén và điều kiện ổn định tổng thể:
Kiểm tra điều kiện chịu uốn: theo LRFD ϕ b M n =0.9 ×1,48 ×1 0 9 =1,66 ×1 0 9 Nmm ϕ b M n > M u ⇔ 1,66 × 10 9 > 0,24 × 1 0 9 (Nmm)
Dầm đủ khả năng chịu uốn
THIẾT KẾ CỘT
Xác định chiều dài tính toán
- Chiều dài tính toán mặt phẳng trong khung của cột: l x = H = 1 0.6( m ) cot
Kiểm tra tiết diện cột
Bảng 5.1 Các vị trí mặt cắt xét nội lực kiểm tra cột
Vị trí mặt cắt thiết diện cột Kích thước thiết diện Mx (N.mm) P (N)
Vai cột (II-II) I(660x350x12x14) 176,34 x10 6 334443 Đỉnh cột(III-III) I(700x350x12x14) 234,7 x10 6 48735
Kiểm tra tiết diện tại chân cột
Kiểm tra nén uốn đồng thời hai phương:
Vật liệu: Thép CCT34 F = 220 MPa.
Kích thước hình học tiết diện dầm tại vị trí chân cột:
Bảng 5.2 Kích thước hình học tiết diện cột
Cánh trên Bản bụng Cánh dưới bf (mm) tf (mm) h (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm)
500 350 14 472 12 350 14 Đặc trưng hình học tiết diện dầm:
Bảng 5.3 Đặc trưng hình học tiết diện cột
(mm 4 ) (mm) (mm 4 ) (mm) (mm 2 )
(mm 3 ) (mm 3 ) (mm 4 ) (mm) (mm 3 ) (mm 3 )
λ pf < λ f < λ rf : cánh không đặc chắc
5.3.4 Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm
Fe là ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức:
Khả năng chịu nén danh nghĩa Pn được xác định theo công thức:
Với Ag là diện tích tiết diện nguyên
Khả năng chịu nén thiết kế cPn được xác định theo công thức: ϕ c P n =0, 9 x 3076892 ,8'69203,5 (N) Với c=0,9
5.3.5 Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục x-x
Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định cục bộ:
- Dầm có bụng đặc chắc; cánh không đặc chắc nên ta xác định Mn theo công thức:
M (1) nx = [ M px − ( M px − 0,7FySx ) ( λ λ rf f − − λ λ pf rf ) ] e9288517,8 Nmm
- Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định tổng thể:
5.3.6 Tính độ bền uốn danh nghĩa đối với trục y-y
Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định cục bộ:
- Dầm có bụng đặc chắc; cánh không đặc chắc nên ta xác định Mn theo công thức:
M (1) ny = [ M py − ( M py − 0,7 FySy ) ( λ λ rf f − − λ λ pf rf ) ] 9847572,5 Nmm
- Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định tổng thể:
5.3.7 Các độ bền uốn khả dụng
5.3.8 Kiểm tra trạng thái giới hạn
2769203,54 = 0,128< 0,2nên ta dùng công thức:
Kiểm tra tiết diện khác
Tiết diện I x (mm4) r x (mm) I y (mm4) r y (mm) A
I(660x350x12x14) 4363672 903004 1004298,67 3863213 303157 646 I(700x350x12x14) 4716152 905884 1027338,67 4161213 285833 686 Kiểm tra, phân loại tiết diện
Tiết diện Khi chịu nén Khi chịu uốn
I(660x350x12x14) cánh không mảnh bụng mảnh Cánh không đặc chắc bụng đặc chắc I(700x350x12x14) cánh không mảnh bụng mảnh Cánh không đặc chắc bụng đặc chắc
Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm
Tiết diện Khả năng chịu nén
2 Thỏa điều kiện chịu nén I(700x350x12x14) 208 3721648,13
8 Thỏa điều kiện chịu nén
Tính độ bền uốn danh nghĩa Đối với trục x-x
Trục x-x Ổn định cục bộ Ổn định tổng thể
Mp Mnx1 Lb Lp Lr Mnx2 Mnx
I(700x350x12x14) 1037553440 1015884675 1500 4069 11580.99 Không cần xét 1015884675 Đối với trục y-y
Trục y-y Ổn định cục bộ Ổn định tổng thể
Mp Mny1 Lb Lp Lr Mny2 Mny
Kiểm tra trạng thái giới hạn
Tiết diện Mcx Mcy Pr Pc Điều kiện
Cột đảm bảo khả năng chịu lực
Cột đảm bảo khả năng chịu lực
THIẾT KẾ XÀ MÁI
Xác định chiều dài tính toán
- Chiều dài tính toán mặt phẳng trong khung của xà mái: l x = H = 1 1000 ( m ) xamai
Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung lý lấy bằng khoảng cách giữa hai điểm ngăn cản chuyển vị của cột theo phương ngoài mặt phẳng khung Điều này có nghĩa là chiều dài này chính là khoảng cách giữa hai điểm của xà gồ cột, với độ cao lý tưởng là l y = 1,5 m Đảm bảo xác định chính xác chiều dài này giúp nâng cao độ chính xác trong tính toán cấu trúc và đảm bảo an toàn cho công trình.
Kiểm tra tiết diện xà mái
Bảng 6.1 Các vị trí mặt cắt xét nội lực kiểm tra xà mái
Vị trí mặt cắt thiết diện xà Kích thước thiết diện Mu (N.mm) Pu(N) Đầu xà I(700x350x12x14) 234704000 42866
Kiểm tra tiết diện đầu xà
Kiểm tra nén uốn đồng thời một phương:
Vật liệu: Thép CCT34 F = 220 MPa.
Kích thước hình học tiết diện dầm tại vị trí đầu xà mái
Bảng 6.2 Kích thước hình học tiết diện xà mái
Chiều cao tiết diện H (mm)
Cánh trên Bản bụng Cánh dưới bf (mm) tf (mm) h (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm)
700 350 14 672 12 350 14 Đặc trưng hình học tiết diện dầm:
Bảng 6.3 Đặc trưng hình học tiết diện xà mái
(mm 4 ) (mm) (mm 4 ) (mm) (mm 2 )
(mm 3 ) (mm 3 ) (mm 4 ) (mm) (mm 3 ) (mm 3 )
6.3.3 Xác định loại tiết diện
6.3.4 Tính độ bền danh nghĩa và độ bền khả dụng về nén đúng tâm
Vì rx>ry nên phương trục y là quyết định.
- Xác định hệ số giảm của bụng Qa:
+ Trường hợp bụng mảnh: Đối vơi tiết diện chữ I:
Bề rộng hữu hiệu he của bụng: h e =1,92 t w √ E f [ 1− ( 0,34 h/ t w ) √ E f ] < h
Trong đó: f -ứng suất lớn nhất có thể có, được lấy bằng Fcr.
Fcr được tính toán khi giả thiết Q=1
Fe là ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức:
Bề rộng hữu hiệu he của bụng: h e =1,92 t w √ E f [ 1− ( 0,34 h/ t w ) √ E f ] < h h e =1.92 ×12 × √ 21.1 0 205,94 4 [ 1− (686 0,34 /12 ) √ 21.1 0 205,94 4 ] Y6 λ rw :bụng mảnh. λ w ≤ λ rw :bụng không mảnh.
= 400 2× 18 ,11 λ rf =0,64 √ k c F E y = 0,64 √ 0,425 220 × 21.1 0 4 ,7 λ f > λ rf : cánh mảnh λ f ≤ λ pf : cánh không mảnh.
Xác định hệ số giảm của cánh Qs: k c = 4
Xác định hệ số giảm của bụng Qa:
Trường hợp bụng mảnh: Đối với tiết diện chữ I: h t w = 564
Fe là ứng suất tới hạn Euler, xác định theo công thức:
Bề rộng hữu hiệu he của bụng: h e =1,92 t w √ E f [ 1− ( 0,34 h/ t w ) √ E f ] < h h e =1,92 ×14 × √ 193,35 21.10 4 × [ 1− ( 564 0,34 /14 ) √ 193,35 21.10 4 ] = 639,5
Trong đó: f -ứng suất lớn nhất có thể có, được lấy bằng Fcr
Hệ số giảm của bụng Qa là: Q a = A eff
Hệ số giảm của cột: Q=Q s Q a =1,05× 1,12=1,17
Xác định ứng suất tới hạn Fcr
+ Trường hợp cấu kiện chịu nén là phần tử mảnh:
Khả năng chịu nén danh nghĩa Pn được xác định theo công thức:
Với Ag là diện tích tiết diện nguyên
- Khả năng chịu nén thiết kế cPn được xác định theo công thức: ϕ c P n =0,9 ×4947379,07 D52641,2 N Với c=0,9 Kiểm tra khả năng chịu nén của cấu kiện: Theo LRFD: ϕ c P n D52641,2 N ≥ P6587,6 N
Dầm đủ khả năng chịu nén.
Kiểm tra khả năng chịu uốn
Sử dụng phần mềm sap2000 để tính toán nội lực dầm cầu trục với giá trị Pmax
Nội lực tính toán: M8264167,6 N.mm
Kiểm tra điều kiện đặc của bụng và của cánh
Bụng: λ w = h t w = 40,29 λ pw =3,76 √ F E y =3,76 √ 21 220 × 10 4 6,168 ; λ rw =5,7 √ F E y = 5,7 √ 21.1 0 220 4 6,106 λ w < λ pw : bụng đặc chắc. λ pw < λ f < λ rw : bụng không đặc chắc. λ rw < λ f : bụng mảnh (dầm bản)
0,7.220 ",875. λ f < λ pf cánh đặc chắc. λ pf < λ f < λ rf cánh không đặc chắc. λ rf < λ f cánh mảnh.
Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định cục bộ:
Dầm có bụng đặc chắc; cánh đặc chắc nên ta xác định Mn theo công thức:
Xác định moment danh nghĩa Mn của dầm theo điều kiện ổn định tổng thể:
Kiểm tra điều kiện chịu uốn: theo LRFD ϕ b M n =0.9 ×116682192050139728 Nmm ϕ b M n > M u ⇔ 1050139828> 828264167,6 (Nmm)
Dầm đủ khả năng chịu uốn