Thiết kế mạng dầm thép

Thiết kế mạng dầm thép

kÌm theo cho trong b¶ng d-íi ®©y :

l1(m) l2(m)

Ptc (KN/m2)

HÖ sè v-ît t¶i

np

ChiÒu cao kÕt cÊu sµn

hs (m)

HÖ sè v-ît t¶i

ng

E (KN/cm2)

thuyết minh tính toán

-   -

1.Tính toán chọn kích th-ớc bản sàn

1.1.Chọn kích th-ớc bản sàn

Xác định kích th-ớc bản sàn có thể theo cách sử dụng đồ thị hoặc xác định

gần đúng giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất và chiều dày s của sàn

s

s

q n

E n

l

4 1

72 1 15

l

 - Tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn

+ n0 - Độ võng t-ơng đối nghịch đảo của sàn

no = f 

l

= 150 + E1- Môđun đàn hồi của thép sàn

4 2

1

3 , 0 1

10 06 , 2

10 26 , 2 72 1 15

150 4

1.2.1.Kiểm tra độ võng

- Trong cấu tạo bản sàn thép đ-ợc hàn với các dầm Khi tải trọng tác dụng

lên sàn thì bản chịu uốn và bị biến dạng nh-ng các đ-ờng hàn liên kết bản sàn

với dầm giữ không cho bản sàn biến dạng tự do và ngăn cản biến dạng xoay tại

các gối Vì vậy , tại các gối tạ sẽ phát sinh lực kéo H và mômen âm , để thiên về

an toàn trong tính toán ta bỏ qua ảnh h-ởng của mômen âm tại gối mà chỉ xét

J E

l q f

1

4

384

1 3

= 0,144 (cm4)



144 , 0 10 26 , 2

100 10 942 , 23 384

5

4

4 4

2 o

f3

 (1 + )2 = 2

2

2 , 1

958 , 0 3

= 1,912 Bằng cách thử dần ta xác định đ-ợc  = 0,679

Vậy , độ võng của sàn:

679 , 0 1 1

 = 0,571 (cm)

Nh- vậy : Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép

1.2.2 Kiểm tra c-ờng độ sàn

- Lực kéo H tác dụng trong dải bản rộng 1 (cm) tính theo công thức:

.E.δ b

2l

f4

2πnH

3,141,2

H

2 2

542 , 1 2 , 1 1

56 , 3





 = 4,038 (KN/cm2) <  R = 22,5 (KN/cm2)

Kết luận : Sàn đảm bảo chịu lực

- Đ-ờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu đ-ợc lực H chiều cao của

đ-ờng hàn đó xác định theo công thức :

1 18 7 , 0

56 , 3

.

mm cm

g

h R h

H h



 Theo yêu cầu cấu tạo ta chọn hh = 6 mm

Sơ đồ mạng hàn bố trí nh- hình vẽ (trang sau)

22l qmax

2l qmax

2.4.Chọn kích th-ớc tiết diện dầm

Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo):

1 1,12.22,5.

12866 R.

1 C max M ct

2.5 Kiểm tra lại tiết diện

Ta kiểm tra bền có kể đến trọng l-ợng bản thân dầm:

- Nội lực tính toán lớn nhất thực tế :

56 , 130 8

2 0,422.6 128,66

max

04 , 87 2

0,422.6 77

, 85 max

- ứng suất pháp lớn nhất :

53 , 19 1,12.597

13056 1,12.W

max M max

max = 19,53 < R. = 22,5 (KN/cm2)

- ứng suất tiếp lớn nhất :

28 , 4 9840.0,7

87,04.339 b

.δ x J x S max Q max

28,4max

3 l tc q 384

5 l

f

Tính tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm:

0,004 250

1 l

f 0,0034 9840

4 2,06.10

3 600 2 - 0,422)10 (23,942

384

5 l

Kết luận: Dầm sàn chọn đạt yêu cầu cả về c-ờng độ và độ võng Không cần

kiểm tra ổn định tổng thể vì cánh nén của dầm đ-ợc hàn vào tấm sàn nên không thể chuyển dịch đ-ợc theo ph-ơng ngang đ-ợc

3.Tính toán thiết kế dầm chính

3.1.Sơ đồ tính toán của dầm chính

Dầm chính là dầm đơn giản chịu tác dụng của các tải trọng coi nh- phân bố

đều Sơ đồ tính toán nh- sau :

3.2.Xác định tải trọng tác dụng

Theo cách bố trí dầm có 10 dầm sàn đặt lên dầm chính

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính:

18 , 146 6 ).

422 , 0 942 , 23

05 , 1 422 , 0 59 , 28



tt

3.3 Xác định nội lực tính toán

8

2 174,20.10 8

2 1 l tt q max

2

174,20.10 2

1 l tt q max

3.4 Thiết kế tiết diện dầm

3.4.1 Chọn chiều cao tiết diện

Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện:

20

kt d

d

h h

h h h

Trong đó :

- Chiều cao : hmax  1 , 6 h dsh s  1 , 6  0 , 33  0 , 012  1 , 258 (m)

- Chiều cao hmin có thể tính gần đúng theo công thức:

l E

l R

14618 400 1000 23 384

W



max M yc

3)

0 , 1

39 , 9467 15 ,



kt

Dùa vµo hmin vµ hkt , s¬ bé chän chiÒu cao hd =104 (cm)

3.4.2.KiÓm tra l¹i chiÒu dµy bông b

KiÓm tra chiÒu dµy b¶n bông theo kh¶ n¨ng chÞu c¾t :

47 , 10 2 , 1 104

871 5 , 1 5

,



b d

h

J J b

d h yc W yc

3 b b

+ hc – Kho¶ng c¸ch träng t©m 2 tiÕt diÖn c¸ch dÇm

hc = 104 – 2 = 102 (cm)

  

) 2 (cm 41 , 75 2

102

100000 28

, 492304

2 c

93 , 29

23

10 06 , 2

4 , 10 10

1

) 52 8 , 20 ( ) 2

1 5

1 ( 30

4

cm b

R

E b

cm h

b

cm h

b b

C

c c

c C

d C

d C

C C

b

c

c c

) 52 8 , 20 (

93 ,

29 

Chän bÒ réng c¸nh : bc = 38 (cm)

BÒ dµy c¸nh : 1 , 98

38

41 , 75

3.5 KiÓm tra bÒn cho dÇm

- Träng l-îng b¶n th©n dÇm:



d

g 1,05.78,5.(2.0,38.0,02 + 1.0,01) = 2,24 (KN/m)

- Mô men tổng cộng lớn nhất của dầm:

8

2 2,24.10 50

, 2177 max

102 2.38.2.

12

3 1,2.100 th

h 2

th x J th x

- ứng suất lớn nhất trong dầm (không xét đến biến dạng dẻo):

9526 1

50 , 2205 th

x W max M max

 Dầm chính đạt yêu cầu về c-ờng độ

- Không cần kiểm tra võng vì đã có: hd = 104 (cm) > hmin = 78,08 (cm)

3.6.Thay đổi tiết diện dầm

3.6.1.Xác định kích th-ớc tiết diện thay đổi

Để tiết kiệm thép , giảm nhẹ trọng l-ợng dầm khi thiết kế dầm ta thay đổi tiết diện dầm ở phần dầm có mômen uốn bé Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn:

10 ( 1 , 67 2 )

5

1 6

1 5

1 6

1,7 - 10 7 , 1 44 , 176 2

x l '.x tt q x

2

10 (

44 , 176 ) 2

1 (

- Mô men kháng uốn cần thiết cho tiết diện:

6367 , 16

19,55.1

124478

k h R x M ct x

4 6367,16.10 2

d h

ct x

W ct

x

- Diện tích cần thiết cho cánh dầm thay đổi

73 , 42 2

104

) 100000 32

, 331092 (

2 2

d h

b J

ct x J 2 ct

42,73 '

c

c

ct x A

) ( 19 2

) ( 4 , 10 10

cm

b b

cm h

b

c

c c

d c

102 2.2.22 100000

2 2 c

h c

' c

2b b J

h

.2

' x

J '

x

3.6.2 Kiểm tra tiết diện dầm tại chỗ thay đổi tiết diện dầm

- Kiểm tra theo ứng suất pháp:

19 , 68

6324,77

124478 '

x W x M '

h '.

σ σ

d

b x

+

b ' x

' c x 1

J

.S Q τ



 Với :

Qx – Lực cắt tại vị trí tiết diện thay đổi

'

c c c

h b

2 , 1 328888

4 582,25.224 '.

J

.S Q τ

b x

c x

2) Suy ra :

σ σ 3 τ 2 18 , 92 2 3.3,31 2 19 , 77

1 1

σtd  19,77 (KN/cm2) < R = 23 (KN/cm2)

Kết luận : Tiết diện thay đổi đủ khả năng chịu lực

3.7.Tính liên kết cánh dầm với bụng dầm

Dùng ph-ơng pháp hàn tay tại công tr-ờng , ta có :

t = 1; t

g

R = 16,5 (KN/cm2) h = 0,7; h

min ) ( 2

max

g R J

Sc Q

c c c

h b

2

3876 20 , 882

5 , 4

5

5 , 4

min

) (

2

QS R

h

x c g

3876 98 , 793 6

, 12 1 2

* Cả hai tiết diện này đều có chiều cao đ-ờng hàn nhỏ do đó ta lấy chiều cao

đ-ờng hàn theo cấu tạo:

Tra bảng (2.2 – Sách KCT) : hh = 7 (mm)

3.8.Kiểm tra ổn định dầm

Bản sàn là thép, khoảng cách các s-ờn là a = 1m, kích th-ớc chiều cao dầm sàn nhỏ do đó ta dùng liên kết chồng Dầm phụ đặt trên cánh nén của dầm chính Liên kết giữa dầm sàn và dầm chính bằng liên kết hàn hoặc bu lông tuỳ theo điều kiện thi công

3.8.1.Kiểm tra ổn định tổng thể dầm

Khoảng cách giữa các dầm sàn là a = 1m, bề rộng cánh dầm chính bC = 38 cm Xét tỷ số : 2 , 63

b b b

b

a

c c c c c

c c

10 06 , 2 102

38 ).

0 , 2

38 016 , 0 73 , 0 ( 0 , 2

38 0032 , 0 41 , 0 1 63

c

o  0 , 5



96 , 14 23

10 06 , 2 5 , 0 5

, 0 2 , 9 0 , 2 2

2 , 1

34 , 3 10 06 , 2

23 0

, 1

Do trong ô bản bụng có tiết diện chịu ứng suất cục bộ mà không có s-ờn nên

ta cần kiểm tra bản bụng ở tiết diện này

- Kiểm tra theo điều kiện chịu ứng suất cục bộ:

08 , 174

- Xác định các giá trị nội lực ở giữa các ô bản :

+ Tại Ô1: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm khoảng 0,5m (tại vị trí

có dầm phụ đặt lên)

Các giá trị nội lực tại tiết diện này:

2

0,5) - (10 176,44.0,5 2

) (

'

1  q tt x l x   (KNm)

98 , 793 ) 5 , 0 2

10 (

44 , 176 ) 2 (

' 

tt

q 176,44 (KN/m) (Tính ở phần tr-ớc)

+ Tại Ô2: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm 2,5 (m)

Các giá trị nội lực tại tiết diện này :

2

2,5) - (10 176,44.2,5 2

) (

44 , 176 ) 2 (

Q ' 1

0 0

Trong đó:

2 0 2 0

0

0 0

76 , 0 1 3 , 10

b

b b

b cb

d

Rc h

Q

R z P h

h W M

+ 6 , 37

104

100 77 , 6324

41905 0

98 , 793



b b

76 , 0 1 3 , 10

b c

0    b  2 , 78

b b b

b

E

R h E

5 , 13 5 , 1

76 , 0 1 3 ,

22 0,8.

h

b β t

3 3

b c b

R C

*  0cb ®-îc tÝnh theo c«ng thøc :

2

a

2 ocb

λ

.R C

24,07

6,62 170,82

8,06 89,5

165413



d b

x h

h W

10 , 441



b b

76 , 0 1 3 , 10

b c

0b  2 , 78

78 , 2

5 , 13 2

76 , 0 1 3 ,

38 0,8.

h

b β t

3 3

b c b

Tra bảng (3.8 - Sách KCT) và nội suy :    0 , 691

R C

λ

.R C

Tra bảng (3.7 - Sách KCT) với 1

2.100

200 2h

2.1,2

200

2

R

E a

b

  56 , 43

2,78

18,96.23

σocb  2  (KN/cm2) Thay vào công thức kiểm tra ổn định , ta có :

21,41

3,67 56,43

8,06 95,89

3.9.Tính toán các chi tiết khác của dầm

3.9.1 S-ờn trung gian

Bố trí cặp s-ờn đối xứng , cấu tạo s-ờn nh- sau :

- Chiều dày : 0 , 53

10 06 , 2

23

8 2

3.9.2.1.Chọn kích th-ớc tiết diện s-ờn đầu dầm

- Diện tích tiết diện s-ờn đầu dầm chọn theo điều kiện phải đủ chịu ứng suất ép mặt đầu s-ờn do toàn bộ lực cắt ở đầu dầm chính:

em s

R

Q A

Chiều rộng tính toán của s-ờn :

2

2 , 1 22 2

23 4

, 10 2

CHI TIếT SƯờN ĐầU DầM

3.9.2.2.Kiểm tra ổn định tổng thể cho s-ờn đầu dầm

Coi s-ờn và một phần bản bụng của dầm cùng làm việc nh- một thanh quy -ớc chịu nén đúng tâm

23 , 34

23

10 06 , 2 2 , 1 65 , 0

65 , 0

23,34.1,2 12

1,2.22 J

3 3

- Bán kính quán tính của tiết diện:

43 , 4 54,41

1068,16 A

100 r

h λ

882,20 A



 (KN/cm2) < R = 23 (KN/cm2)

Kết luận: S-ờn đầu dầm đảm bảo chịu lực

3.9.3 Tính liên kết s-ờn đầu dầm vào bụng dầm

Chiều cao đ-ờng hàn tính theo công thức:

h g h

l R

Q h

) (

20 , 882

) ( 1

62 ,

- Chọn 2 bản ghép để nối bản bụng trên nguyên tắc: Abgh  Ab

Chọn bản ghép có tiết diện 96x1,0 (cm) dài 10cm ốp hai bên bản bụng

Abgh = 2.1,0.96 = 192 (cm2)  Ab = 1,2.100 = 120 (cm2)

Dùng đ-ờng hàn góc có hh = 10 mm

CHI TIÕT NèI BôNG DÇM

- §-êng hµn chÞu c¶ m«men vµ lùc c¾t nªn ph¶i kiÓm tra theo øng suÊt t-¬ng

®-¬ng:

g h h tdh  2  2 R

b h

.l h β

3.M W

b h

.l h β 2.

 2 , 65

95 1 7 , 0 2

88 , 352