chương 3 dầm sản thép

1 III.1. Khaùi nieäm chung veà daàm vaø heä daàm III.2. Tính baûn saøn theùp III.3. Tính daàm ñònh hình III.4. Tính daàm toå hôïp haøn III.5. OÅn ñònh daàm III.6. Noái daàm – Goái daàm 2  1.1. Phaïm vi söû duïng  1.2. Caùc loaïi tieát dieän daàm  a. Daàm dònh hình  b. Daàm toå hôïp  1.3. Caùc hình thöùc daàm  Daàm ñôn giaûn  Daàm lieân tuïc  1.4. Caùc loaïi heä daàm  a. Heä daàm ñôn giaûn  b. Heä daàm phoå thoâng  c. Heä daàm phöùc taïp  1.5. Caùc kích thöôùc chính cuûa daàm III.1. Khaùi nieäm chung veà daàm vaø heä daàm

Trang 1

CHƯƠNG 3: DẦM SÀN THÉP

III.1 Khái niệm chung về dầm và hệ dầm

III.2 Tính bản sàn thép

III.3 Tính dầm định hình

III.4 Tính dầm tổ hợp hàn

III.5 Ổn định dầm

III.6 Nối dầm – Gối dầm

Trang 2

 1.4 Các loại hệ dầm

 1.5 Các kích thước chính của dầm

III.1 Khái niệm chung về dầm và hệ dầm

Trang 3

KCT :

 Dùng làm dầm đỡ sàn nhà dân dụng (tải trọng nhỏ 200-300

daN/m2); đỡ sàn công tác nhà công nghiệp (tải trọng lớn

500 -4000 daN/m2).

nay công ty thép Zamil-Steel là một trong những công ty đã thi công nhiều loại dầm cho các KCT trong các NCN nhẹ ở nước ta.

KC đặc biệt chịu tải trọng di động.

 1.1 Phạm vi sử dụng

Trang 4

 Việc quyết định hình dáng và kích thước dầm là một khâu quan trọng cho người thiết kế vì nó phải đảm bảo tính bền, ổn định và kinh tế cho công trình

Trang 5

 Được làm từ những thép

định hình cán sẵn Gồm 2

loại chủ yếu : I, C

 Cấu tạo đơn giản, dễ

tiêu chuẩn hóa  chi

phí chế tạo không cao

 Chiều dày bản bụng lớn

 đảm bảo điều kiện

ổn định cục bộ, nhưng

tốn vật liệu.

 Giá thành cao.

a Dầm định hình

1.2 Các loại tiết diện dầm

Trang 6

b Dầm tổ hợp

 Dầm tổ hợp hàn.

 Dầm tổ hợp đinh tán hoặc bu lông

 Tiết kiệm vật liệu

 Chịu tải trọng động tốt (dầm đinh tán)  ngày nay thay thế bằng dầm tổ hợp bu lông cường độ cao.

 Quá trình tính toán và sản xuất phức tạp.

 Phạm vi sử dụng rộng rãi hiện nay do tiết kiệm vật liệu hơn

so với thép hình.

Trang 8

bị ảnh huởng lún gối tựa nên không gây ra ứng

suất phụ

ứng suất phụ.

 1.3 Các hình thức dầm

Trang 9

của hệ không lớn, chỉ thích hợp với sàn chịu tải

trọng bé, cạnh ngắn của sàn không lớn.

 a Hệ dầm đơn giản

Trang 10

vi sử dụng khi LxB <= 36x12m hoặc khi q<= 3000

 b Hệ dầm phổ thông

Trang 11

 c Hệ dầm phức tạp

Trang 12

Dầm phụ

1.4 Liên kết dầm với nhau h = hdc + hdp

Trang 13

chiều cao của dầm chính

chính là chiều cao của

hệ dầm

Bản sàn được kê bốn cạnh (gối lên cả dầm phụ và dầm chính) nên độ cứng

và khả năng chịu lực đều tăng => hay được sử dụng

Dầm phụ

=> Hệ dầm phổ thông với liên kết bằng mặt hay được sử dụng

Dầm phụ

Trang 14

Dầm phụDầm sàn

Trang 15

1.5 Các kích thước chính của dầm

l

L

o Chiều dài chế tạo của dầm L1 :

trong đĩ là sai số chế tạo, hay khe hở cần thiết cho việc lắp dựng; thường = 5 ~ 10 mm

Trang 16

vào cách tựa dầm lên gối

và loại vật liệu của gối tựa

(là thép, bê tông hay

l

L

- Nếu gối tựa là cột bê tông cốt thép; hoặc tường xây gạch có dầm bao bê

tông cốt thép; hoặc bản thép phủ đỉnh cột thép: lấy l = Lo + (L1 - Lo) / 2

Khi dầm gối trực tiếp lên:

- Nếu gối tựa là tường xây

gạch: lấy l = L1 = L - 

Trong trường hợp này, thuờng nhịp tính toán là số lẻ và l < L , nên để dễ tính

toán và thiên về an toàn: thường lấy l = L

Trang 17

b Chiều cao của tiết diện dầm h C¸nh dÇm

C¸nh dÇm B¶n phđ c¸nh dÇm

C¸nh dÇm B¶n bơng dÇm B¶n bơng dÇm

§inh t¸n hoỈc bu l«ng

ThÐp gãc c¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

tf Bản cánh trên

Bản cánh dưới

Bản bụng

hwh

Tiết diện dầm cần phải đảm bảo:

- Yêu cầu chịu lực (TTGH 1)

- Yêu cầu về độ võng (TTGH 2)

- Yêu cầu về kinh tế (trọng lượng của

dầm là bé nhất)

=> Tuy nhiên, cần xác định chiều cao hợp lý

của dầm hkt (chiều cao kinh tế) để đảm bảo

trọng lượng của dầm là bé nhất

Tăng chiều cao h sẽ rất hiệu quả để

tăng khả năng chịu uốn và giảm độ

võng của dầm

Trang 18

hmax : là chiều cao lớn nhất của dầm

để thoả mãn được yêu cầu về khơng

gian sử dụng và yêu cầu về mỹ quan

(qui định theo kiến trúc)

hmin : là chiều cao nhỏ nhất của dầm

để thoả mãn được điều kiện về độ

kt

h

Điều kiện bắt buộc

Điều kiện nên đảm bảo C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

Bản cánh dưới

Bản bụnghw

h

Trang 19

o Xác định chiều cao hmin

- Chiều cao hmin của dầm được xác

định dựa theo điều kiện về độ võng

gc , pc : là TT tiêu chuẩn và HT tiêu chuẩn tác

dụng phân bố đều trên chiều dài dầm

8

2 max

l p

g

M  c g  c p

f h

M M



/ 2I

max x

max max

h

f I

l p

8

x p

c g

c

E h

l f I

E

l

l p

8 48

max

l

c c

gc c

4 max

384 5

Trang 20

x p

c g

c

E h

l f I

E

l

l p

8 48

l

f h

c

c c

p

g ,

Trang 21

Chiều cao hkt của dầm được xác định khi trọng

lượng dầm là bé nhất

Trọng lượng dầm trên 1 m dài :

: là trọng lượng của bản bụng dầm trên 1 m dài;

: là trọng lượng của 1 cánh dầm trên 1 m dài;

Aw , Af : là diện tích tiết diện bản bụng và 1 bản cánh dầm

: là hệ số xét đến các chi tiết cấu tạo của bụng và của cánh dầm

: là trọng lượng riêng của vật liệu thép làm dầm (7850 daN/cm3)

Trang 22

Coi bản cánh chịu mơ men Mmax và phần tham

gia của bản bụng chỉ kể đến bằng hệ số C

fk

x f

M C

f fk

 ,max

fk

x f

h f

M

C A

w w d

h

W

C t

Trang 23

Vì chưa biết h nên ta coi hw = hfk = h (thơng thường tf nhỏ, khoảng 2 ~ 3 cm)

Khảo sát hàm số trên ta cĩ:      2 2Wx   f    0

w w

h

C t

w

x w

f kt

t

W k

w w d

h

W

C t

Trang 24

Chiều cao tiết diện dầm h cĩ thể chọn lân cận của hkt vì đều cho trọng

lượng dầm gần với gmin

Trang 25

 2.1 Phân loại bản sàn

 2.2 Tính toán bản sàn

III.2 Tính bản sàn thép

Trang 26

III.2 Tính bản sàn thép 2.1 Phân loại bản sàn

 Tấm sàn BTCT :Tấm sàn bằng đan BTCT đúc sẵn Dùng khi KC vượt nhịp không lớn Sơ đồ tính như bản dầm đơn giản kê lên hai gối tựa Tính toán và bố trí cốt thép giống KC BTCT Bê tông dùng B20 trở lên.

 Tấm sàn thép : Dùng khi KC chịu tải trọng lớn, nhịp lớn Sàn thép gồm các bản tựa lên một trong 3 loại

hệ dầm trên Bản sàn được tính theo sàn chịu lực một phương dù tỉ lệ 2 cạnh ô bản nhỏ hơn 2 Nên chọn

nhịp bản không lớn lắm để chiều dày sàn nhỏ, khi đó sẽ có lợi hơn

Trang 27

2.2 Tính toán bản sàn

(Chọn kích thước chiều dày sàn, Kiểm tra, tính liên kết)

Trang 28

Theo kinh nghiệm : quan hệ với tải trọng

Tải trọng tác dụng lên

1m2 sàn (daN/m2) Chiều dày sàn t (mm)

Trang 29

thõa mãn về độ cứng

E

n t

l

4 0

1

1 15

Trang 30

 Momen lớn nhất giữa nhịp xác định theo công thức :

  : độ võng do qtc và H gây ra : ;

 0 – độ võng giữa nhịp do tải trọng qtc gây ra tính như dầm đơn giản

  - là tỉ số giữa H và lực tới hạn theo Ơ-le :

l q1

4 0

384

5





Trang 31

 H – lực kéo tại gối :

 Độ bền và độ võng của bản được kiểm tra:

 Đường hàn liên kết bản sàn vào dầm được kiểm tra

theo điều kiện chịu lực H :

2 2

H

c x

max

H h







Trang 35

 3.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

 3.2 Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn

III.3 Thiết kế dầm thép hình

Trang 36

Trọng lượng bản thân của dầm gd vẫn chưa

biết nên ban đầu giả thiết sơ bộ trọng lượng

dầm để tính Mmax;

Yêu cầu: Xác định hình dạng và kích thước tiết diện dầm ?

Cách tiến hành:

- Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo 1 yêu cầu chính chịu Mmax;

- Tiếp theo tính toán kiểm tra lại tiết diện đã chọn để thoả mãn chịu các yêu cầu khác: như chịu Vmax, chịu đồng thời M + V;

l

c p

c

gg n p n

Trang 37

3.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

Chọn sơ bộ tiết diện dầm theo yêu cầu

Trang 38

Chọn hình dạng tiết diện của dầm: chọn dạng tiết diện chữ I

Sử dụng bảng thép định hình tiết diện chữ I để tìm số hiệu

thép cĩ Wx đảm bảo điều kiện trên

Xác định mơmen kháng uốn yêu cầu theo điều

kiện bền chịu Mmax:

c x

c

x x

Các thơng số cần tra bảng để cho bước sau:

- Các đặc trưng hình học của tiết diện được chọn: Ix, Wx, Sx, tw

- trọng lượng trên 1 m dài (gd)

y

Trang 39

3.2 Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn

Kiểm tra bền (TTGH 1)

• Theo điều kiện bền chịu uốn tại tiết diện cĩ Mmax và V = 0 ;

• Theo điều kiện bền chịu cắt tại tiết diện cĩ Vmax và M = 0 ;

• Theo điều kiện bền chịu đồng thời uốn và cắt tại tiết diện cĩ

M và V cùng lớn ;

• Theo điều kiện chịu ứng suất cục bộ của bản bụng dầm;

• Theo điều kiện bền chịu đồng thời ứng suất do uốn, cắt và cục bộ’

Kiểm tra độ võng của dầm (TTGH 2)

Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.

Trang 40

3.2.1 Kiểm tra bền:

a) Theo điều kiện bền chịu mơ men

uốn Mmax:

c nx

Mx,max: là mơ men uốn lớn nhất tại tiết diện giữa dầm do tải trọng tính

tốn gây ra, bao gồm cả trọng lượng bản thân của dầm gd

Wnx : là mơ men kháng uốn của tiết diện thực được kiểm tra đối với trục x-x (tiết diện đã trừ đi các giảm yếu như do khoét lỗ)

l

Vmax

Mmax(tại tiết diện giữa dầm)

Trang 41

b) Theo điều kiện bền chịu cắt Vmax:

Vmax : là lực cắt lớn nhất tại tiết diện sát gối dầm do tải trọng tính toán gây ra

Sx : là mô men tĩnh của một nửa tiết diện đối với trục x-x (đối với tiết diện chữ i);

Trường hợp tổng quát, Sx là mô men tĩnh của phần tiết diện nguyên bên trên thớ cần tính ứng suất cắt lớn nhất đối với trục trung hoà x-x

l

Vmax

Mmax(tại tiết diện sát gối dầm)

c v

w x

x

f t

Trang 42

F : là tổng lực tác dụng cục bộ (từ dầm phụ kê lên cánh trên) truyền xuống bản bụng dầm thơng qua bản cánh trên

lz : là chiều dài tính tốn của diện tích bản bụng chịu tải trọng cục bộ F

c) Theo điều kiện chịu ứng suất

cục bộ (do tải trọng tập trung F)

w

l t

+ đối với dầm tổ hợp hàn: lz = b + 2 tf ; b là chiều dài thực tế truyền tải trọng

F xuống cánh trên của dầm; tf là bề dầy bản cánh trên của dầm.

+ đối với dầm đinh tán hoặc bulơng: lz = b + 2 hy

Dầm chính

Dầm phụ

Trang 43

d) Theo điều kiện chịu

chịu đồng thời ứng suất

y : là khoảng cách từ điểm tính toán đến trục trung hoà x-x

Giá trị của và lấy dấu dương nếu là kéo, lấy dấu âm nếu là nén

c c

c

  2  2    3 12  1 , 15

y I

c

l t

F





w x

x

t I

Trang 44

3.2.2 Kiểm tra độ võng của dầm

Nếu đã chọn chiều cao dầm h > hmin thì cĩ thể khơng cần kiểm tra theo

điều kiện độ võng này Chú ý khi xác định hmin thì gần đúng đã lấy hw = hfk = h

Cơng thức kiểm tra độ võng của dầm :

: là độ võng lớn nhất của dầm dưới tác dụng của tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn gây ra; và

: là độ võng tương đối cho phép của dầm, được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế

max

Trang 45

Cơng thức kiểm tra ổn định tổng thể của dầm: c

x b

x

f W



Dầm mất ổn định tổng thể

3.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm

Trang 46

Hệ số được xác định theo hệ số

f

E l

h I

I

o x

Nếu điều kiện kiểm tra ổn định tổng thể khơng thoả mãn => cần tăng bề rộng

b hay giảm chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng lo

Trang 47

UỐN XIÊN :

 Một kết cấu chịu lực như hình vẽ (xà gồ)

 Như vậy Dầm chịu uốn xiên là dầm trên mặt cắt của nó có 2 thành phần nội lực là mômen uốn Mx và Mynằm trong mặt phẳng quán tính chính trung tâm.

Lq

q qy

xq

hình 3.8 Tính xà gồ uốn xiên

Trang 48

Tính toán

 Sơ bộ chọn :

 tra bảng chọn thép.

 Với thép I chọn :

 Với thép C chọn :

 Kiểm tra lại cường độ:

 Kiểm tra võng :

 Độ võng toàn phần :

M W

W

y

x x

y y

x

f

) (

W

y

x  

c y

y x

W

M W

2 2

Trang 49

 4.1 Chọn sơ bộ tiết diện dầm

 3.2 Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn

III.4 Thiết kế dầm thép tổ hợp

Trang 50

Khi vượt nhịp lớn (l > 12 m), chịu tải trọng lớn (q > 20 kN/m) => dầm thép

định hình không đáp ứng được (số hiệu thép bị hạn chế)

C¸nh dÇm B¶n bông dÇm B¶n bông dÇm

§inh t¸n hoÆc bu l«ng

y

B¶n bông dÇm x

Bản cánh dướiBản bụng

Ký hiệu các kích thước tiết diện

hwh

Trang 51

C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

Bản cánh dưới

Bản bụng

hwh

Tiết diện dầm cần phải đảm bảo:

1 Yêu cầu chịu lực (TTGH 1)

2 Yêu cầu về độ võng (TTGH 2)

3 Yêu cầu về kinh tế (trọng lượng

của dầm là bé nhất)

=> Tuy nhiên, cần xác định chiều cao hợp lý của dầm hkt (chiều

cao kinh tế) để đảm bảo trọng lượng của dầm là bé nhất

Tăng chiều cao h sẽ rất hiệu quả để

tăng khả năng chịu uốn và giảm độ

võng của dầm

Trang 52

hmax : là chiều cao lớn nhất của dầm

để thoả mãn được yêu cầu về khơng

gian sử dụng và yêu cầu về mỹ quan

(qui định theo kiến trúc)

hmin : là chiều cao nhỏ nhất của dầm

để thoả mãn được điều kiện về độ

kt

h

- Điều kiện bắt buộc:

- Điều kiện nên đảm bảo:

4.1 Chọn chiều cao tiết diện dầm h

C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

Bản cánh dưới

Bản bụng

hwh

Trang 53

c c

l

f h

c

c c

t

W k

với

Trường hợp dầm đơn giản chịu tải trọng

phân bố đều (gc , pc : là TT tiêu chuẩn và

Trang 54

a) Theo điều kiện bản bụng dầm

chịu được lực cắt lớn nhất,

Vmax

b) Theo điều kiện ổn định cục bộ

c) Theo công thức kinh nghiệm

và theo cấu tạo

C¸nh dÇm

C¸nh dÇm B¶n phñ c¸nh dÇm

y

B¶n bông dÇm x

Trang 55

a) Theo điều kiện bản bụng dầm chịu được lực cắt lớn nhất, Vmax :

C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

w

f h

V t

Sx : là mơmen tĩnh của một nửa tiết diện bản bụng dầm đối với trục x-x;

Ix : là mơmen quán tính của tiết diện bản bụng dầm đối với trục x-x;

fv : là cường độ chịu cắt tính tốn của thép làm dầm;

Vmax : là lực cắt lớn nhất trong dầm do tải trọng

tính tốn gây ra

Lấy hw h 

c v w

w w

w x

x

f t

h

V t

h t

h

t V

t I

max

2 3 12

8

Trang 56

b) Theo điều kiện ổn định cục bộ :

C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

Dầm khơng sườn cĩ bề dầy bản bụng lớn, nhưng lại

khơng tốn thép để làm sườn và khơng tốn cơng để tạo

sườn, thuận tiện cho việc tự động hố trong chế tạo

=> cĩ thể hạ thấp được tổng chi phí chế tạo và dựng lắp

f

E t

h

w

5 , 5



Điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng dầm

khi khơng sử dụng sườn gia cường:

Trang 57

c) Theo cơng thức kinh nghiệm va cáu tao: C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

Khi chiều cao dầm h vào khoảng từ 1 ÷ 2 m

và chịu tải trọng thơng thường:

Việc chọn tw cần phải đảm bảo các yêu cầu về

qui cách của thép bản và bề dày tối thiểu để

đảm bảo chống gỉ

Trang 58

4.3 Chọn các kích thước của bản cánh dầm bf, tf

a) Theo điều kiện bền chịu mơ

men uốn lớn nhất , Mmax

b) Theo điều kiện ổn định cục bộ

c) Theo các yêu cầu cấu tạo

C¸nh dÇm

y

B¶n bơng dÇm x

Bản cánh dướiBản bụng

Trang 59

a) Theo điều kiện bền chịu mơ men uốn lớn nhất Mmax:

c x

f W

2 2

2

2 3

fk f

f

w w

fx wx

x x

h t

b

h t

h

I

I h h

2

w w

c fk

f f

h t

h f

M h

t b

M t

y

B¶n bơng dÇm x

Iwx và Ifx là mơ mem quán tính của bản bụng

và bản cánh đối với trục x-x

Lấy gần đúng hw = hfk = h.

Trang 60

b) Theo điều kiện ổn định cục bộ :

C¸nh dÇm

y

B¶n bông dÇm x

f

E t

Trang 61

c) Theo các yêu cầu cấu tạo :

C¸nh dÇm

y

B¶n bông dÇm x

- Chọn tf > tw

- Dầm thông thường: tf = 12 ÷ 24 mm.

- Không nên chọn tf > 30 mm

- Chọn bf ≤ 30 tf để ứng suất phân bố được

đều trên bề rộng của bản cánh chịu kéo và

để đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ cho

bản cánh chịu nén

- Cần phải đảm bảo điều kiện ổn định tổng

thể của dầm, đồng thời để dễ liên kết dầm

với các cấu kiện khác:

Định dạng
Số trang	120
Dung lượng	1,49 MB