Bài giảng kết cấu thép chương 3 dầm thép

Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện về cường độ Ứng suất tiếp cần thỏa mãn công thức c v w x f t Nếu tại tiết diện kiểm tra, bản bụng bị giảm yếu do lỗ khoét đinh tán, bu lông hoặc

Trang 1

PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 1

Dầm là kết cấu đặc làm việc chịu uốn, truyền tải trọng từ sàn xuống gối

Dầm là kết cấu cơ bản nhất của kết cấu thép, có trong mọi công trình

Kích thước dầm có thể thay đổi nhiều

Trang 2

1.2.2 Theo sơ đồ cấu tạo

Hình 3.3: Phân loại dầm theo sơ đồ cấu tạo

Trang 3

Để liín kết câc dầm thănh hệ dầm có câc hình thức liín kết sau:

Hình 3.7:Liên kết ghép chồng Hình 3.8: Liên kết bằng mặt Hình 3.9: Liên kết thấp

CHƯƠNG III : DẦM THĨP

§ 3.2 CẤU TẠO VĂ TÍNH TOÂN BẢN SĂN THĨP

1 Cấu tạo

Bản săn thĩp được cấu tạo từ thĩp bản trơn hoặc có gờ

Liín kết bản săn thĩp văo hệ dầm thĩp bằng liín kết hăn

Trang 4

CHƯƠNG III : DẦM THÉP

§ 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN BẢN SÀN THÉP

1 Cấu tạo

Bản sàn thép được cấu tạo từ thép bản trơn hoặc có gờ

Liên kết bản sàn thép vào hệ dầm thép bằng liên kết hàn

Quan biểu thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớn nhất l và

chiều dày t của bản sàn:

S

q n E n t

l

4 1

0 1 72154

2 1

Trang 5

82

Trong đó: l - nhịp tính toán của bản;

∆- độ võng ở giữa nhịp bản do qc và lực kéo H gây ra.

α

∆

∆1

1

4.3845

2.1 Kiểm tra độ võng và ứng suất của bản sàn:

a – tỷ số giữa H và lực tới hạn Ơle Ncr, xác định theo phương trình:

2

2 3)1( + = ⎜⎛ ∆ ⎟

t

o

αα

α

π

2 2

2.1 Kiểm tra độ võng và ứng suất của bản sàn:

Điều kiện kiểm tra về ứng suất :

Điều kiện kiểm tra về độ võng :

c x

f W

M A

σ= + max≤

[ ]∆

≤+

∆

=

∆α1

1

o

Trang 6

( f

H h

c

h=γ βVới (β.f) min = min[(βf ,f wf );(βs ,f ws )]

1 Nhịp của dầm

L Lo

Chiều cao khống chế theo độ võng

h ≈ h kt

Xác định

h min ; h max ; h kt?

Trang 7

2.1 Tính h min

§ 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM

Xét dầm đơn giản, chịu tải trọng phân bố đều

Trang 8

t W C h

ψψ2

Trong đó k – hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm

w f

C k

ψψ2

h =

Trang 9

185 200

165 185

145 165

125 150

100 125

Sau khi xác định mômen uốn M, lực cắt V,

tính mômen kháng uốn yêu cầu của tiết diện

c x yc x

f

M W

γ

max

=Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo

c x yc

M W

γ1

2 Kiểm tra tiết diện đã chọn theo điều kiện về cường độ

2.1 Kiểm tra điều kiện bền chịu mômen (điều kiện bền về uốn)

Nếu thép hình đã chọn để làm dầm thỏa mãn điều kiện

W x ≥ W xyc và mômen uốn M maxđã kể đến trọng lượng dầm,

khi cấu tạo không gây ra các giảm yếu cho dầm thì không

cần kiểm tra điều kiện về uốn

c nx

f W

M γ

nx

f W C

Trang 10

§ 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH

2.2 Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt

Ứng suất tiếp cần thỏa mãn công thức

c v w x

f t

S- mômen tĩnh của phần tiết diện nguyên bên trên thớ cần tính

ứng suất cắt với trục trung hòa x-x;

I x- mômen quán tính của tiết diện nguyên lấy đối với trục

2.2 Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt

Ứng suất tiếp cần thỏa mãn công thức

c v w x

f t

Nếu tại tiết diện kiểm tra, bản bụng bị giảm yếu do lỗ khoét

đinh tán, (bu lông) hoặc các nguyên nhân khác thì giá trị ứng

suất tiếp cần nhân thêm hệ sốα= a(a-d); với a – khoảng

cách tâm hai lỗ, d – đường kính lỗ đinh

4

°

Hình - Kiểm tra bền khi có lực tập trung cục bộ

Trang 11

2.3 Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ

Kiểm tra theo công thức:

c z w

l

F- giá trị của tải trọng tập trung, phân bố trên chiều rộng b;

l z- chiều dài phân bố quy đổi

2 Kiểm tra độ cứng (độ võng) của dầm.

Tham khảo sách Kết cấu thép_Phạm Văn Hội

Sau khi xác định mômen uốn M, lực cắt V,

tính mômen kháng uốn yêu cầu của tiết diện

c x yc

M W

γmax

=Khi kể đến sự phát triển biến dạng dẻo

c x yc

M W

γ1 max

=

Trang 12

Chọn tiết diện dầm chữ C để làm xà gồ của mái ngói Nhà có bước cột B = 6m Khoảng cách giữa các xà gồ dự kiến là 1,2m Tổng tải trọng tác dụng lên mái theo phương mặt bằng nhà là 250 daN/m 2 ,

hệ số vượt tải n = 1,2 Dự kiến dùng thép CCT34.

Hệ số điều kiện làm việcγc = 0,9.

1.1 Xác định chiều cao h của dầm

Chiều cao được chọn h của dầm cần thỏa mãn:

h min ≤ h ≤ h max và càng gần h ktcàng tốt 1.2 Xác định chiều dày bản bụng dầm

V t

Trang 13

§ 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP

1 Chọn tiết diện dầm tổ hợp

Từ điều kiện chịu uốn, xác định mômen quán tính cần thiết của

tiết diện cánh dầm đối với trục trung hòa x-x:

122.122

c

w x w x f

h t h f M h t h W I I

γ

Mặt khác:

24242

2 2 2

fk f fk f fk f f

h t b h t b h A

Trang 14

2 3

f w w c

h t b h t h f

M

=

−γ

2

3

122

fk w w c f

h h t h f

M t

b =⎜⎜⎛ γ − ⎟⎟⎞Æ

Trang 15

1 Chọn tiết diện dầm tổ hợp

1.3 Xác định các kích thước bản cánh

1.3.1 Đối với dầm tổ hợp bulông, đinh tán

(Tham khảo tài liệu)

t

VS h

h W

3 Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm

Các cách thay đổi tiết diện:

- Thay đổi chiều cao dầm: Dùng cho dầm đơn giản (dầm cầu chạy)

- Thay đổi bề rộng, bề dày bản cánh: Dùng cho dầm đinh tán (hoặc

bulông) loại lớn

Trang 16

CHƯƠNG III : DẦM THĨP

3 Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dăi dầm

Hình 3.18: Các cách thay đổi tiết diện dầmThường giữ nguyín chiều dăy bản cânh (để cânh dầm phẳng) vă

Câch 1: Ấn định vị trí thay đổi tiết diện, Với dầm đơn giản chịu

tải trọng phđn bố đều thì vị trí câch gối tựa một đoạn x 1 = l/6

Xâc định mômen tại vị trí thay đổi tiết diện

2 )

1 1

x l qx

1=

khâc như h w , t w , t f không đổi

Yíu cầu về cấu tạo:

f f f f

b b

mm b

h b

21

;180

;10

1 1 1

≥+

Trang 17

1 1

x l qx

Æ x 1

3 Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm

4 Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm

Khi dầm chịu uốn cánh và bụng dầm sẽ trượt tương đối lên nhau

Lực trượt gây ra do ứng suất tiếpτ

Gọi T là lực trượt trên một đơn vị chiều dài dầm thì:

x

f w w x

f w

I

VS t t I

VS t

f f

I f

VS h

γ

β )min(2

≥Khi trên cánh dầm có tác dụng của lực cục bộ mà tại đó

không có sườn gia cường thì:

c w z x f f

f l F I VS h

γ

β min

2 2)(2

)/()/

≥

Trang 18

- Vành cánh nén của dầm liên kết vào các bản sàn thép

hoặc bê tông cốt thép

1.3 Công thức kiểm tra ổn định tổng thể

Mômen uốn ứng với lúc bắt đầu xuất hiện oằn ngang

là mômen tới hạn

απ

2

2+

1.3 Công thức kiểm tra ổn định tổng thể

Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm theo công thức:

f f f W

M

b cr

h I

I B W M

σ

απη

/1 /2

2+

=

h

l EG I I c

y t

Trang 19

§ 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM

η - hệ số xét đến dạng biểu đồ mơmen, phụ thuộc vào cách đặt tải

theo chiều dài dầm;

c - hệ số xét đến liên kết của dầm trên gối tựa và cách đặt tải cánh

trên hay cánh dưới dầm;

E, G - mơđun đàn hồi về uốn và cắt của vật liệu:

)1(

G

µhệ số pốtxơng, với thépµ = 0,3;

I x , I y- Mơmen quán tính của tiết diện dầm đối với trục x, y;

I t- mơmen xoắn của tiết diện dầm (theo TCVN 338 – 2005)

3)2(25,

w f t

t h t b

I E

y t

α

1.3 Cơng thức kiểm tra ổn định tổng thể

at b h

1 8α

Ở đây: h fk– khoảng cách trọng tâm hai cánh dầm;

2.1 Hiện tượng, nguyên nhân

Ứng suất pháp và tiếp trong dầm phân bố như sau:

- Cánh dầm chịu tác dụng củaσ nén và σ kéo

- Bụng dầm chịu tác dụng đồng thời củaσ và τ

σ 1

σ

τ 1

Cạnh chëu nẹn

Cạnh chëu kẹoDưới tác dụng của các ứng suất, cánh, bụng cĩ thể bị cong vênh nên

gọi là hiện tượng mất ổn định cục bộ

Trang 20

2 Ổn định cục bộ của dầm

tiết diện thay đổi, có một số khu vực bị cong vênh nên làm giảm

khả năng chịu lực và vị trí tâm xoắn thay đổi tạo nên mômen xoắn

2.1 Hiện tượng, nguyên nhân

cong lồi lên

Ứng suất tới hạn được xác định:

2 2 2

)1(

12 − ⎜⎜⎛ ⎟⎟⎞

=

w w v

t v E

kπτ

k v- hệ số phụ thuộc tỷ số cạnh ngắntrên cạnh dài của ô bản, phụ thuộcvào loại tải trọng tác dụng lên dầm

2.2 Mất ổn định của bản bụng do tác dụng của ứng suất tiếp

Xét đến sự ngàm đàn hồi của hai cạnh dài đối diện, bản chịu

ứng suất tiếp do tải trọng tĩnh, ta có:

2

3,10

w cr f

w

w=λ

[ ]λ - độ mảnh qui ước tới hạn của bản bụng w

-Với tải trọng động-Với tải trọng tĩnh

Trang 21

Nếu λ >w [ ]λw bản bụng mất ổn định cục bộ, phải thiết kế lại

bản bụng hoặc phải đặt thêm các sườn đứng gia cưòng

Gọi a là khoảng cách giữa các sườn:

a ≤ 2h w khiλw > 3,2

a ≤ 2,5h w khiλw ≤ 3,2

Kích thước của sườn phải đảm bảo điều kiện sau:

) ( 40

t s≥2s

2.3 Mất ổn định của bản bụng do tác dụng của ứng suất pháp:

Thường xảy ra ở khu vực giữa dầm giá trị

M lớn Do tác dụng của vùng chịu nén của

bản bụng có thể bị cong vênh ra ngoài mặt

phẳng của bản bụng

Khi độ mảnh qui ước của bản bụng lớn hơn 5,5 thì bản bụng sẽ bị mất

ổn định do tác dụng của ứng suất pháp Khi đó phải bố trí các sườn

dọc tăng cường để ngăn không cho bản bụng mất ổn định

2.4 Mất ổn định của bản cánh nén

Cánh chịu nén của dầm có thể mất ổn định Cánh dầm làm việc

như một bản tựa khớp vào bản bụng Khi có sự mất ổn định

xảy ra, giữa các tiết diện và trên mỗi tiết diện của bản cánh,

độ võng đứng khác nhau, vì vậy gọi là sự oằn đứng

Công thức biểu thị điều kiện bền của bản cánh nén dầm:

f

E t b

f

of≤0,5

Trang 22

§ 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM

1 Sườn đầu dầm

1.1 Cấu tạo sườn đầu dầm

1,5 δb

1.2 Tính toán sườn đầu dầm

Sườn đầu dầm tính theo điều kiện ép mặt và ổn định

- Theo ép mặt:

c c s

f A

F

γ

σ= ≤

F – phản lực ở gối tựa dầm;

f c– cường độ tính toán ép mặt tỳ đầu của thép;

A s– diện tích ép mặt tại mút dưới của sườn đầu dầm

Trang 23

- Theo ổn định:

Tính như thanh chịu nén đúng tâm có chiều cao h, có diện tích

tính toán A, bị mất ổn định theo trục x-x Công thức kiểm tra:

c

f A

ϕ

A - diện tích tiết diện chịu nén của thanh qui ước

f E t

A w 0,65w2 /

1=

f E t

A w 2.0,65w2 /

1=

A – diện tích tiết diện chịu nén của thanh qui ước

A = A s + A w1

A w1- phần diện tích bản bụng cùng tham gia chịu lực với sườn đầu dầm

- Khi sườn bố trí gần đầu dầm:

- Khi sườn bố trí ngay đầu dầm:

2 Nối dầm

2.1 Nguyên nhân nối dầm và các phương pháp thực hiện

- Nối nhà máy: do thép hình, bản không đủ kích thước

Vị trí nối do kích thước vật liệu quyết định

- Nối công trường, nối lắp ghép : do yêu cầu giao thông,

vận chuyển dầm Thường bố trí nối cánh và bụng cùng

một chỗ để tiện thi công

Trang 24

2 Nối dầm

2.1 Nguyên nhân nối dầm và các phương pháp thực hiện

Để giảm biến hình hàn đường hàn nhà máy chừa lại 500mm mỗi bên

cách mối hàn và trình tự hàn như hình vẽ

500 500 1 2

3

4 4

5 5

2 Nối dầm

2.2 Nối dầm hình

25 25

M

150 ÷ 200

Q Q

Hình 3.29 Nối dầm hình

2.3 Nối dầm tổ hợp hàn

2 Nối dầm

Trang 25

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	573,58 KB