THUYẾT MINH bài tập lớn kết cấu THÉP p1

Chọn kích thước bản sàn Bản sàn gối trực tiếp lên dầm phụ, nên ta có nhịp bản sàn Lb = Ls = 1,3 m Xác định nhịp bản sàn theo công thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớn nhất l s và chiều dà

THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP P1

ĐỀ BÀÀ̀I:

Thiết kế hệ dầm sàn bằng thép với các số liệu tính toán kèm theo cho trong bảng:

Bước dầmphụ Ls (m)

1,3 Vật liệu thép số hiệu CCT34, có cường độ tính toán:

Thiết bị chuyên chở có độ dài 9m

Chiều dài bản thép tối đa nhà máy đang có là 8m

Sơ đồ bố trí dầm sàn thép

I. TÍNH TOÁN BẢN SÀÀ̀N

1 Chọn kích thước bản sàn

Bản sàn gối trực tiếp lên dầm phụ, nên ta có nhịp bản sàn Lb = Ls = 1,3 m

Xác định nhịp bản sàn theo công thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớn nhất l s và chiều dày

bản sàn t s

=

Trong đó: là tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn

 n0 = [l/Δ] = 150 nghịch đảo độ võng tương đối cho phép

H

q

f

H

a Kiểm tra độ võng của sàn:

Độ võng do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng: =

Trong đó: là độ võng ở giữa nhịp của bản có sơ độ làm việc như dầm đơn giản do q gây ra

Độ võng của sàn: = = = 0,84 cm

= =0,00646 < = =0,00667

Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép.

Kiểm tra sàn theo điều kiện cường độ:

A - diện tích tiết diện sàn rộng 1cm: A =1.0,8= 0,8 cm2

W - mômen kháng uốn của tiết diện dải sàn rộng 1 m.

AI. TÍNH TOÁN DẦÀ̀M PHỤ

1 Sơ đồ tính toán dầm phụ

Sơ đồ tính toán dầm phụ là dầm đơn giản nhịp B = Lp= 4 m chịu tác dụng của tải

trọng phân bố đều từ sàn truyền vào

2 Tải trọng

Tải trọng tác dụng lên dầm phụ là tải trọng p

+Tải trọng tiêu chuẩn:

4 Chọn kích thước tiết diện dầm

Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm có xét đến biến dạng dẻo:

Tra bảng thép cán sẵn, chọn thép chữ I20 có các đặc trưng hình học:

Wx = 184 cm3;

b = 100 mm;

Sx = 104 cm3 ;

Hình 3 Sơ đồ tính toán dầm phụ.

5 Kiểm tra lại tiết diện

Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền ( có kể đến trọng lượng bản thân dầm) :Tải trọng tiêu chuẩn: q = qtc + g dp = 0,132 + 0,0021 = 0,134 (kN/cm2)

Dầm đã chọn đảm bảo điều kiện bền

uốn + Ứng suất tiếp lớn nhất:

max= = = 3,7 kN/cm2

max =3,7 kN/cm2 < .f = 0,58 / =0,58.24/1,05= 13,26 kN/cm2

Dầm đã cho thoả mãn điều kiện chịu cắt.

Kết luận : Dầm chọn đạt yêu cầu cả về cường độ và độ võng.

1 Sơ đồ tính toán của dầm chính:

Là dầm đơn giản chịu tác dụng của các tải trọng coi như phân bố đều

Hình 4 Sơ đồ tính toán dầm chính.

4. Thiết kế tiết diện dầm

a Chọn chiều cao tiết diện dầm h theo điều kiện:

(Trong đó h max không hạn chế)

+ Sơ bộ chiều cao tiết diện dầm :

+ Chiều cao hkt của dầm tính theo công thức: hkt = k

Vì momen uốn để tính ra tiết diện yêu cầu chưa kể đến trọng lượng bản thân dầm

chính, nếu xét đến trọng lượng bản thân tiết diện dầm sẽ lớn hơn

Vậy chọn chiều rộng cánh dầm bf = 25 cm

5. Kiểm tra tiết diện đã chọn

a Các đặc trưng hình của tiết diện dầm:

- Diện tích tiết diện dầm:

A = Aw + Af = hwtw + 2bftf = 86.1 + 2.25.2 = 186 cm2

- Momen kháng uốn và momen quán tính của tiết diện dầm với trục trung hòa:

Ix = Iw + If = + 2.[ + b f t f ] = + 2 = 299642,667 cm4

Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp:

= 3124,5 cm4Kiểm tra ứng suất phẳng tại vị trí giao của bụng và bản cánh:

Tại vị trí cách gối 1 đoạn bằng l1 = L/4 = 1170/4 = 292,5 cm

Ta có:

M1 = ( +g dc γ g) = (0.53 + 168,4.7,85.10-5.1,1) = 69883,373 kNcm

c Kiểm tra độ võng của dầm:

Do chọn chiều cao dầm lớn hơn chiều cao h min ( h = 90 cm > h min = 78,2 cm ) theo điều kiện đảm bảo độ võng , nên không cần kiểm tra độ võng dầm

Hình 5 Sơ đồ tính toán dầm chính.

6 Thay đổi tiết diện dầm

Để tiết kiệm thép và giảm nhẹ khối lượng bản thân dầm khi thiết kế, ta chọn thay đổi tiếtdiện ở phần momen uốn bé Chọn cách thay đổi bề rộng bản cánh vì bản cánh chịu momenuốn trong dầm

Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn: x1 = (1/5 1/6).L= (1/5 1/6).1170 = ( 195234) cm

 Lấy x 1 = 2 m.

a Nôi lưc tai vi tri thay đôi.

Do chiều dài thép lớn nhất là 8m, nên chọn đoạn thay đổi tiết diện sẽ gia công trong nhà máy và một đoạn tính từ đầu dầm đến khoảng cách 2,5 m sẽ gia công tại công trường Momen tại vị trí thay đổi tiết diện:

Chọn thỏa mãn các điều kiện:

Hình 6.Vị tri thay đổi tiêt diện dâm chinh.

Tải trong tác dụng lên dầm thép sau khi thay đổi tiết diện:

7 Kiểm tra ứng cục bộ tại nơi đặt dầm phụ

=kN/cm2 =21 kN/cm2 (Thỏa mãn)

Bụng dầm đủ khả năng chịu được ứng suất cục bộ do phản lực gối tựa tác động vào

+ Kiểm tra ổổ̉n địị̣nh bản cánh:

Khi chọn tiết diện của bản cánh đã chọn để đảm bảo ổn định cục bộ

 Do vậy ta không cần kiểm tra.

+ Kiểm tra ổổ̉n địị̣nh cục bộ cho bản bụng:

Kiểm tra ổn định cục bộ do ứng suất pháp gây ra:

Đường hàn liên kết cánh và bụng dầm chịu lực trượt do V gây ra Liên kết giữa cánh

và bụng là đường hàn nên ta tính chiều cao đường hàn theo công thức:

Chọn chiều cao đường hàn theo điều kiện cấu tạo là ; hàn suốt chiều dàidầm

10 Tính liên kết hàn tại vị trí thay đổi tiết diện dầm

Tại tiết diện thay đổi sử dụng đường hàn đối đầu, Kiểm tra độ bền đường hàn do mối nối

và cạnh chịu

Mf,1 = Mx2 = Mx2 = 52380 = 11962 kNcm

Trong đó :

M’ x2 = 52380 kNcm – Momen tại tiết diện thay đổi có kể đến trọng lượng bản

thân Af,1 = Act = tf b’ f = 18.2 = 36 cm2 – Diện tích thực của tiết diện đã thay đổi

h= 90 cm – Chiều cao tiết diện

Ix1 = 132679,485 – Momen quán tính tại tiết diện thay đổi

Phân Mf,1 thành cặp ngẫu lực:

N1 = Mf,1/h = 72900/90 = 132,92 kN

hf=tw= 1 cm

Lw = b’f – 2.tw = 18 – 2.1 = 16 cm

Kiểm tra ứng suất trong mối hàn đối đầu

= 136,92/36 = 3,69 kN/cm2 3,69 kN/cm2 < 0,85.f = 18 kN/cm23,69 kN/cm2 < 21 kN/cm2

Vậy mối hàn đủ khả khả năng chịu lực

Tính toán liên kết hàn giữa cánh và bụng dầm

Chọn chiều cao đường hàn theo điều kiện cấu tạo là ; hàn suốt chiều dàidầm

11 Tính sườn đầu dầm

Sườn đầu dầm chịu phản lực gối tựa: V =645,246+11,51= 656,756 (kN)

Dùng phương án sườn đặt ở đầu dầm, dầm đặt phía trên gối khớp với cột

Bề rộng sườn đầu dầm lấy bằng bề rộng của bản cánh:

Theo điều kiện ổn định cục bộ:

Hình 7.Chi tiêt nôi dâm bằng liên kêt han.

+ Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định tổng thể:

Nối dầm tại nơi thay đổi tiết diện bản cánh để tiện cho việc di chuyển và lắp ghép

Ta dùng đường hàn đối đầu thẳng góc với hf = 7 mm

Mối hàn lệch tâm so với vị trí Me

Momen lệch tâm Me = Vx1 e = 210,595 5 = 1052,975 kNcm

Momen và lực cắt đường hàng chịu : M = Mb + Me= 3408,735 kNcm

Chọn chiều cao đường hàn hf = 1 cm

Diện tích tiết diện đường hàn : Af = 2 βf hf lw = 2.0,7.1.(150-1)= 208,6 cm2

Momen kháng uốn của tiết diện đường hàn là Wf =

MUC LUC

I TÍNH TOÁN BẢN SÀÀ̀N 3

1 Chọn kích thước bản sàn 3

2 Kiểm tra sàn 3

a Kiểm tra độ võng của sàn: 4

b Kiểm tra cường độ sàn: 4

c Tính liên kết hàn: 5

II TÍNH TOÁN DẦÀ̀M PHỤ 6

1 Sơ đồ tính toán dầm phụ 6

2 Tải trọng 6

3 Xác định nội lực tính toán 6

4 Chọn kích thước tiết diện dầm 6

5 Kiểm tra lại tiết diện 7

a Kiểm tra bền có kể đến trọng lượng bản thân dầm: 7

b Kiểm tra võng theo công thức: 8

c Kiểm tra ổn định cục bộ 8

d Kiểm tra ổn định tổng thể 8

III TÍNH TOÁN DẦÀ̀M CHÍNH 8

1 Sơ đồ tính toán của dầm chính: 8

2 Tính tải trọng tác dụng 8

3 Xác định nội lực tính toán 8

4 Thiết kế tiết diện dầm 9

a Chọn chiều cao tiết diện dầm h theo điều kiện: 9

b Chọn kích thước bản cánh dầm 10

5 Kiểm tra tiết diện đã chọn 11

a Các đặc trưng hình của tiết diện dầm: 11

b Kiểm tra theo điều kiện bền: 11

c Kiểm tra độ võng của dầm: 12

6 Thay đổi tiết diện dầm 13

a Nôi lưc tai vi tri thay đôi 13

b Kiểm tra độ bền của tiết diện dầm đã thay đổi: 14

7 Kiểm tra ứng cục bộ tại nơi đặt dầm phụ 15

8 Kiểm tra ổn định dầm 15

9 Tính liên kết giữa cánh dầm và bụng dầm 16

10 Tính liên kết hàn tại vị trí thay đổi tiết diện dầm 16

11 Tính sườn đầu dầm 17

12 Tính mối nối dầm .19

13 Tính mối nối hàn bản cánh .19

14 Mối nối bản bụng 19

15 Kiểm tra tiết diện bản thép: 19