Kết cấu tính toán hệ thống mái trung tâm văn hóa thể thao tỉnh

Hệ thống mái chi tiết như đã mô tả trong phần “Kiến trúc” sau đây ta chỉ nhắc lại để làm rõ kiểu tiết diện đã dự tính và liên kết giữa các cấu kiện: + Xà gồ: Chọn xà gồ chữ Z, bố trí vòng quanh mái, nằm song song với các dầm vành DV, có hai đầu liên kết với dầm chính DT1 và dầm phụ D.Phụ:+ Dầm phụ: Tiết diện I, nằm xen kẽ giữa các dầm chính, liên kết khớp và vuông góc với các dầm vành DV.+ Các dầm vành DV1 đến DV6: dầm thép tiết diện I, có mặt trên đặt thẳng góc với mặt trên dầm chính DT1, liên kết khớp với dầm chính DT1 và bố trí thành vòng xung quanh mái. + Hệ giằng GT1, GT2: Tiết diện tròn, liên kết khớp với dầm vành và dầm chính.+ Dầm thép chính DT1: Dầm thép tổ hợp tiết diện I, liên kết khớp với cột.Những yếu tố trên là định hướng để thiết kế tiết diện và là cơ sở để chọn sơ đồ tính

1 Tiết diện và liên kết trong mái:

Hệ thống mái chi tiết nh đã mô tả trong phần “Kiến trúc”

sau đây ta chỉ nhắc lại để làm rõ kiểu tiết diện đã dự tính vàliên kết giữa các cấu kiện:

+ Xà gồ: Chọn xà gồ chữ Z, bố trí vòng quanh mái, nằm songsong với các dầm vành DV, có hai đầu liên kết với dầm chính DT-1

và dầm phụ D.Phụ:

+ Dầm phụ: Tiết diện I, nằm xen kẽ giữa các dầm chính, liên kếtkhớp và vuông góc với các dầm vành DV

+ Các dầm vành DV-1 đến DV-6: dầm thép tiết diện I, có mặttrên đặt thẳng góc với mặt trên dầm chính DT-1, liên kết khớp vớidầm chính DT-1 và bố trí thành vòng xung quanh mái

+ Hệ giằng GT-1, GT-2: Tiết diện tròn, liên kết khớp với dầm vành

* Quá trình t duy và phơng pháp làm việc

Tiết diện thiết kế đảm bảo các tiêu chí đặt ra nh sau:

+ Đảm bảo điều kiện cờng độ

+ Đảm bảo điều kiện biến dạng

+ Đảm bảo các điều kiện ổn định

+ Tiết kiệm vật liệu

+ Chế tạo đơn giản

Việc thiết kế tiết diện thực chất là thực hiện bài toán kiểm tra Bài toán kiểm tra sẽ “xoay vòng” để chính xác dần Vận dụng u điểm của bảng tính Excel để thực hiện công việc công việc tính toán

Trong khi thực hiện công việc ta có nhận xét nh sau: có

hai mức độ tối u của một tiết diện thép

Mức độ thứ nhất: Tối u về mặt cờng độ hoặc độ võng

Mức độ thứ hai: Tối u về góc độ chi phí thép

Mức độ tối u thứ nhất đạt đợc khi tiết diện đạt tới cờng độtính toán của vật liệu hoặc độ võng đạt tới độ võng cho phép.Mức độ tối u thứ hai có đợc bằng cách chọn chiều cao gần nhấtvới chiều cao kinh tế dầm và phân bố các bộ phận tiết diện để

đạt đợc tiết diện có diện tích nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo đợcmức độ tối u thứ nhất

Ta sẽ thiết kế đợc dầm tối u về cờng độ nếu tải trọng đủ lớncòn nếu không ta phải thiết kế tiết diện tối u theo độ võng

Trong bảng Excel, mỗi bớc tính sẽ đợc lập thành một bảng,trong bảng đó sẽ có những cột tơng ứng với các thông số là kích

thớc các bộ phận của tiết diện có thể thay đổi đợc điều cơ bản

là ta liên tục thay đổi các thông số để so sánh đến khi chọn đợc phơng án dầm thay đổi tiết diện “tốt nhất” với tiêu chí đặt ra

Tập hợp các bảng sẽ tạo thành một dây chuyền mà đầu vào làcác điều kiện biên và yêu cầu thiết kế và đầu ra là sản phẩmdầm thép

Theo lý thuyết tính toán tiết diện lí thuyết sẽ đạt tối u nhngtrên thực tế sản xuất, nó vẫn bị khống chế bởi những quy định

về cấu tạo, về chế tạo do vậy từ bây giờ trong phơng án này ta sẽ

chỉ nói đến “tiết diện hợp lí nhất”.

Mỗi dầm đợc tính theo một vài phơng án để so sánh và nhận xét và chọn lựa.

Chi tiết bảng tính sẽ đợc giới thiệu khi tính cụ thể.

* Khối lợng công việc thực hiện khi tính theo Phơng án

- Tính toán dầm phụ: Chỉ chọn một loại tiết diện.

- Tính toán dầm vành: phân làm ba loại

+ Dầm vành DV-1 và DV-2 lấy cùng một tiết diện

- Dầm chính là dầm I đặc tổ hợp tiết diện không đổi hoặc

thay đổi Để tiết kiệm thép, giảmnhẹ trọng lợng dầm khi thiết kế ta

sẽ giảm kích thớc dầm ở phần cómômen uốn bé, độ võng nhỏ hoặcgây ứng suất trớc cho dầm

Các dầm đều tính toán theo môhình phẳng

3 Kí hiệu và kích thớc cơ bản của dầm

- Các thông số hình học tiết diện kí hiệu nh trong hình vẽ

- Các thông số đặc trng tiết diện

với trục x - x

hoà

- Các thông số đặc trng vật liệu

Vật liệu sử dụng làm tiết diện thép mác BCT3KII2

Hình 2 Đơn giản hoá diện truyền tải

Khi tính toán xà gồ và các dầm vành ta gặp trờng hợp này

4 Thiết kế dầm thép tổ hợp.

Thiết kế dầm thép tổ hợp ta thực hiện theo những công

đoạn đã đợc trình bày rõ ràng trong giáo trình Kết cấu thép –NXB Khoa học Kĩ thuật –2001 sau đây ta tóm lợc những ý chínhphục vụ cho việc tính toán trong bảng:

Dầm thép tổ hợp chịu tải trọng tĩnh nên dùng dầm hàn chếtạo từ các tấm thép BCT3KII2 chọn nh trong bảng phụ lục 1.Những tiêu chuẩn để tính toán kết cấu thép

1) Thiết kế sơ bộ kích thớc tiết diện.

Trớc khi đợc chính thức công nhận các bộ phận của tiết diện cần

đợc chọn sơ bộ

a) Chiều cao tiết diện dầm:

Trong khi tính toán, chiều cao dầm luôn đợc so sánh với giá trị

dầm nhỏ nhất

hkt =

b yc W k

δ

ì

Nếu sai số trong cách chọn chiều cao tiết diện so với chiều

b) Chiều dày bản bụng:

Chiều dày bản bụng chọn theo các kinh nghiệm yêu cầu sau:

+ Không nên chọn chiều dày bản bụng dầm nhỏ hơn 8mm.+ Chiều dày nhỏ nhất của bản bụng có thể xác định từ điềukiện bản bụng đủ chịu lực cắt lớn nhất tác dụng lên dầm:

c b

+ Khi chiều cao dầm từ 1-2 m thì chọn chiều dày bản bụngtheo công thức kinh nghiệm:

1000

3

7 h

b = + δ

h chiều cao tính bằng mm của dầm

+ Không dùng sờn gia cờng bản bụng dầm thì xác địnhchiều dày bản bụng dầm theo công thức:

độ thấp và có ứng suất phụ phát sinh khi hàn cánh vào bụng

+ Kích thớc cánh dầm xác định từ điều kiện đảm bảo ổn

định cục bộ cho cánh nén:

R E b

c

c ≤ δ

+ Kích thớc cánh dầm xác định từ điều kiện để ứng suấtpháp phân bố đều theo chiều rộng cánh chịu kéo cũng nh đảmbảo điều kiện ổn định cục bộ cho cánh nén:

c c

b ≤ 30 ì δ

+ Ngoài ra để dễ liên kết dầm theo phơng ngang với các cấu

lấy nh sau:

bc ≥ 180mm; bc

10

d h

* Ghi chú: những quy định trong việc chọn tiết diện này sẽ

đợc thực hiện trong bảng tính mà ta chỉ thực hiện và kiểm tra

mà không giải thích lại.

2) Kiểm tra tiết diện dầm.

Kiểm tra bền chịu uốn

Kiểm tra dầm chịu cắt Công thức kiểm tra:

c b

QS Wh

Mh

δ τ

M, Q là mômen và lực cắt tại tiết diện dầm cần kiểm tra Các

đại lợng khác nh đã giải thích

d) Kiểm tra bền dới tác dụng của tải tập trung cục bộ:

c.1 Khi cánh trên của dầm mà tại đó nếu bản bụng không cósờn gia cờng thì ta cần kiểm tra điều kiện ổn định bản bụngdầm theo công thức:

σcb = P/(δbì Z) ≤ γR

Trong đó:

P - là lực tập trung tại cánh trên dầm phụ do xà gồ truyềnxuống

c.2 Ngoài ra tiết diện tại đó còn cần kiểm tra bền theo côngthức:

R cb

cb

1 1 2

Hiện tợng đó gọi là mất ổn định tổng thể Nguyên nhânmất ổn định tổng thể là mômen tới hạn của dầm nhỏ hơnmômen uốn tác dụng lên dầm Nh vậy ta cần kiểm tra điều kiện

ổn định tổng thể cho dầm

Trong trờng hợp này nếu tiết diện có biểu thức:

R E h

b b

b b

l

h c c c c

c c

/ ] / ) / 016 0 73 0 ( / 0032 0 41 0 [

Trong đó: hệ số δ = 1 lấy khi dầm làm việc trong giai đoạn đànhồi.

chính là khoảng cách giữa hai điểm cố kết cánh chịu nén khôngcho chuyển vị ngang

Là đúng thì không cần kiểm tra điều kiện ổn định tổngthể Còn không ta cần kiểm tra theo sự hớng dẫn trong sách

f.2 Kiểm tra ổn định cục bộ

Khi tính toán ổn định cho dầm thép tổ hợp ta xét sự ổn

định của cánh và bụng dầm

Cánh nén chịu ứng suất nén Bụng dầm tại các vùng khác nhauchịu ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp Dới tác dụng của các ứngsuất đó, cánh và bụng có thể bị vênh từng phần (cục bộ) Đó là

điều gọi là hiện tợng mất ổn định cục bộ

Khi bị mất ổn định cục bộ, phần bị mất ổn định sẽ khôngthể tham gia chịu lực đợc nữa nên khả năng chịu lực của dầmgiảm đi, dầm mất tính đối xứng, tâm uốn thay đổi dẫn đếnmất khả năng chịu lực hoàn toàn

f.2.1) ổn định cục bộ của cánh nén

Khi làm việc cánh trên dầm chịu nén Cánh nén của dầm đợcxem nh một bản chữ nhật dài tựa trên một cạnh dài là bản bụngdầm, chịu ứng suất nén đều trên tiết diện buông góc với cạnh dàicủa bản Liên kết giữa cánh và bụng dầm xem là khớp vì bảnbụng mỏng nên khả năng chống lại sự quay của bản cánh khi biên

tự do của nó mất ổn định cục bộ không lớn Mất ổn định củabản cánh xảy ra khi biên tự do của nó vênh thành làn sóng

Công thức kiểm tra:

R

E b

f.2.2) ổn định cục bộ của bản bụng

* dới tác dụng của ứng suất tiếp

λ δ

E h

* Dới tác dụng đồng thời của ứng suất tiếp và pháp

Kiểm tra nh hớng dẫn trong sách Kết cấu thép – NXB Khoa học

Kĩ thuật - 2001 Lu ý cách đặt hệ sờn cho hợp lí

5 Thiết kế dầm hình.

Kết cấu thép trong xây dựng có nhiều loại làm từ thép hình

Đó là các loại thép đợc cán nóng theo những hình dạng địnhhình trớc mà tiết diện của nó đã đợc nghiên cứu kĩ lỡng Dầmhình sử dụng trong công trình lấy từ bảng TCVN –1975 Về cơbản các loại thép cán của Việt Nam đều có kích thớc giống nh các

Trong trờng hợp này, nếu sử dụng dầm hình thì thép cánchữ I là hợp lí nhất vì nó đợc dùng chủ yếu chịu uốn Việc thiết

biến dạng dẻo của vật liệu Chọn loại tiết

b) Kiểm tra tiết diện đã chọn

b.1 Kiểm tra theo độ bền

b.2 Kiểm tra theo điều kiện chịu cắt

b.3 Kiểm tra điều kiện chịu ứng suất cục bộ:

Khi có lực tập trung cục bộ tác dụng ở cánh trên của dầm màtại đó không có bản sờn gia cờng thì cần kiểm tra điều kiệnbền của bản bụng theo công thức:

R Z

P b

ì

δ σ

Trong đó: P – giá trị lực tập trung; Z – chiều dài chịu tải quy

làm dầm;

P

bc - chiều dài thực tế truyền tải lên dầm.

b.4 Kiểm tra độ võng

6 Cách thiết kế dầm thép bằng bảng tính Excel.

Bảng tính excel đợc sử dụng nhiều trong đồ án mà ở phầnchọn tiết diện nó phát huy tác dụng lớn trong việc chọn những tiếtdiện sơ bộ - tiết diện chọn trong bảng tính là tiết diện chọn sơ

bộ Nó sẽ đợc công nhận chính thức khi thoả mãn hết các điềukiện kiểm tra - hợp lí nhất đảm bảo các yêu cầu đặt ra

* Bảng tính tiết diện dầm thép tổ hợp

Với phơng châm nhiều thông tin nhất, tiết kiệm ô tính nhất,bảng tính gồm những điều kiện cơ bản cần thoả mãn của mộtdầm thép tổ hợp khi thiết kế

Bảng tính gồm 4 mảng lớn:

+ Mảng nhập số liệu: gồm các ô tải về tải trọng, cờng độ vậtliệu, modul đàn hồi, hệ số k - hệ số phụ thuộc và cấu tạo tiếtdiện dầm)

Ta có thể thay đổi đợc mác thép thiết kế cũng nh tính toánvới các giá trị tải trọng khác nhau

+ Mảng nhập kích thớc: gồm các ô kích thớc tiết diện và nhịpdầm mà ta phải nhập vào trực tiếp Chính sự thay đổi số liệutrong các ô này sẽ dẫn đến sự thay đổi số liệu của các ô thuộcnhóm sau

+ Mảng các ô số liệu trung gian: gồm các ô có số liệu là cáckích thớc kéo theo khác của tiết diện, các đặc trng hình họctiết diện (mặc định là lấy với trục quán tính chính trung tâm x-x), diện tích tiết diện, tải trọng bản thân dầm và các giá trị ứngsuất đợc tính theo các công thức của TCVN

Tải trọng bản thân của tiết diện đợc tính và cộng gộp với tảitrọng bên ngoài, các đặc trng hình học đợc tính trong các ô nhờnhững kích thớc xác định ta nhập vào cho tiết diện

+ Mảng các ô kiểm tra: khi thiết kế ta cần tuân theo nhữngkhống chế thể hiện bằng số Những ô này sẽ mang các giá trị củanhững khống chế đó mà tiết diện phải theo

* Bảng tính với dầm thép hình.

Tơng tự nh với bảng tính dầm thép tổ hợp, nhng trong bảngtính thép hình ngoài các ô nhập tải trọng bản thân dầm có sốhiệu chọn còn có các ô nhập đặc trng hình học của loại dầm đó

đợc tra trong bảng Khi tính toán tải trọng bản thân đợc tính gộpvới ngoại tải vào công thức tính nội lực để tính ứng suất và biếndạng

Hoạt tải trên mái lấy theo TCVN 2737-1995 có trị số tiêu chuẩn:

vì đảm bảo ổn định độ dốc và đơn giản hơn khi thi công.

q

Hình 4 Các số liệu thiết kế xà gồ PA1

Tải trọng thiết kế là tổ hợp tải trọng gồm tĩnh tải các lớp mái,hoạt tải, tải trọng gió và trọng bản thân của xà gồ

Thiên về an toàn không lấy hệ số không đồng thời tác dụng

của các hoạt tải Nh đã tính trong Mục 3 Phơng án 2 - Dàn lới xác

Tải trọng do mái truyền xuống xà gồ nh bản làm việc một

qtt = 126.5 ì 1 = 126.5 (Kg/m).

Kg Q

Kgm l

q M

Kgm l

q M

X Y

tt y y

tt x x

7 137 2

2 7 6 30 2

7

0 2 198

1 552 2

2 7 7 122 2

7

0 1 795

3 198 8

2 7 6 30 8

.

1 795 8

2 7 7 122 8

.

2 2

2 2

=

ì +

−

=

=

ì +

Tiết diện xà gồ đợc chọn phải đảm bảo hai điều kiện sau:

+ Điều kiện bền: ứng suất lớn nhất do tác dụng đồng thời của hai

kiện:

RW

MW

M

y

x x

x y

x+σ = + ≤γ.σ

=

+ Điều kiện biến dạng: Độ võng của xà gồ phải đảm bảo không vợtquá độ võng cho phép trong quy định thiết kế kết cấu thép Độvõng đợc kiểm tra theo công thức:

) ( 6 3 200

720 200 ]

Lập bảng Excel để tính toán các số liệu của xà gồ để chọnloại xà gồ hợp lí nhất Trọng lợng bản thân xà gồ đợc gộp vào côngthức tính ứng suất và độ võng luôn trong bảng

điều kiện cờng độ

f = 3.34 (cm) < [f] = 3.6 (cm) nên xà gồ đảm bảo điều kiệnbiến dạng

Lực cắt rất nhỏ nên không kiểm tra

Tảitrọng

ô mái (m)

Kg/m

víi ph¬ng ngang T¶i träng nµy

m) m) (l) ) )Tải trọng

t = 0.89 chiều dày trung bình cánh

b) Phơng án dầm tổ hợp.

Sơ bộ lựa chọn tiết diện dầm tổ hợp nh trong bảng Tiết diệnnày đã đợc cân đối kĩ lỡng để trở thành tiết diện hợp lí nhấtcủa dầm tổ hợp chọn đợc trong trờng hợp này

Bảng 6 Tiết diện dầm phụ theo phơng án dầm tổ hợp

Các số liệu dầm tổ hợp nh trong bảng Dầm tổ hợp này có cácbảng kiểm tra kéo theo nhảy số và đã hợp lí Sai lệch với chiềucao kinh tế 0.58% độ võng đảm bảo, ổn định tổng thể đảm

* So sánh hai phơng án:

Từ kết quả tính toán nh trên ta nhận xét nh sau:

- Trờng hợp tính toán có đặc điểm:

tiết kiệm nh dầm hình chứng tỏ khi lấy

phí thép

- Dầm hình có khả năng chịu lực tốt hơn và

độ võng nhỏ hơn nhiều so với dầm tổ hợp

- Tiết diện dầm hình phân bố hợp lí hơn

điển hình là tơng quan về chiều cao và bề

rộng Trong trờng hợp này để đạt đợc hiệu

y

quả kinh tế và do bị khống chế bởi các điều kiện chế tạo nêndầm tổ hợp đã bị “ép” tiết diện rất nhiều dẫn đến một tiếtdiện có đủ khả năng chịu lực và đảm bảo yêu cầu kinh tế nhnglại bất hợp lí và khó khăn trong việc liên kết theo phơng ngang vớicác cấu kiện khác, vi phạm vào một số điều kiện khi thiết kế

lí bằng dầm hình Vậy ta kiểm tra để lựa chọn dầm hình để

làm dầm phụ cho công trình

2.3 Kiểm tra dầm hình I N 0 22a

a) Kiểm tra điều kiện cờng độ:

a.1 Điều kiện bền chịu uốn - nén:

Từ bảng tính trên ta thấy: ứng suất do uốn và nén tại tiết diệngiữa là:

a.2 Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt:

Nh vậy dầm hình đảm bảo cờng độ

b) Kiểm tra điều kiện biến dạng

Theo TCVN 2737-95 độ võng cho phép với cấu kiện dầm théplà

c) Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản bụng dầm.

Xà gồ đặt lên cánh trên của dầm mà tại đó bản bụng không

có sờn gia cờng nên ta cần kiểm tra điều kiện ổn định bảnbụng dầm theo công thức:

σcb = P/(δbì Z) ≤ γR

Trong đó:

phụ do xà gồ truyền xuống

gồ với dầm phụ

Bảng 7 Kiểm tra ổn định tổng thể dầm phụ

3.1.Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính dầm vành DV-3.

Dầm vành nằm vuông góc với phơng dốc của mái, tức là cómặt phẳng uốn trùng với mặt phẳng tác dụng tải trọng Sơ đồtính là dầm đơn giản liên kết khớp hai đầu Diện nhận tải nh đãnhận định

q

8800

t = 0.98 (cm) chiÒu dµy trung b×nh c¸nh.

Từ kết quả tính toán nh trên ta nhận xét nh sau:

- Trờng hợp tính toán có đặc điểm:

Võng nhiều và không phát huy đợc khả năng làm việc của vật liệu

nh dầm hình

hợp lí bằng dầm hình Vậy ta kiểm tra để lựa chọn dầm hình

để làm dầm DV-3 cho công trình

3.3 Kiểm tra dầm hình IN 0 27

a) Kiểm tra điều kiện cờng độ:

a.1 Điều kiện bền chịu uốn:

Từ bảng tính trên ta thấy: ứng suất do uốn và nén tại tiết diệngiữa là:

a.2 Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt:

Nh vậy dầm hình đảm bảo cờng độ

b) Kiểm tra điều kiện biến dạng

Theo TCVN 2737-95 độ võng cho phép với cấu kiện dầm théplà

c) Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ bản bụng dầm.

Dầm phụ đặt lên cánh trên của dầm màtại đó bản bụng không có sờn gia cờng nên ta cần kiểm tra điềukiện ổn định bản bụng dầm theo công thức:

σcb = P/(δbì Z) ≤ γR

Trong đó:

Nh vậy dầm hình I N027 đợc chọn làm tiết diện thiết kế cho 3; DV-4; DV-5.

DV-Chơng 4

Thiết kế dầm vành DV-1

Hai dầm vành từ dầm DV –1, DV-2 đều đợc thiết kế với cùngmột tiết diện là tiết diện của dầm vành DV-1 Dầm DV-1 có chiềudài 13.3 (m)

4.1.Tải trọng tác dụng và sơ đồ tính dầm vành DV-1.

Tơng tự DV-3 dầm vành DV-3 nằm vuông góc với phơng dốccủa mái, tức là có mặt phẳng uốn trùng với mặt phẳng tác dụngtải trọng Sơ đồ tính là dầm đơn giản liên kết khớp hai đầu.Diện nhận tải nh đã nhận định

)T¶i träng

Bảng13 Chọn tiết diện dầm DV-1 phơng án dầm hình

h = 40 (cm) - chiều cao dầm;

b = 15.5 (cm) bề rộng cánh dầm;

t = 1.3 (cm) chiều dày trung bình cánh

Từ kết quả tính toán nh trên ta nhận xét nh sau:

- Trờng hợp tính toán có đặc điểm:

+ Tải trọng khá lớn

+ Nhịp tính toán lớn

Từ các kết quả chọn lựa đó trong trờng hợp này ta thấy:

Dầm tổ hợp đã cố gắng phải nâng chiều cao để đảm bảo

độ võng nên đã sai so với chiều cao kinh tế là 14.5%

Diện tích tiết diện dầm lớn hơn so với dầm hình (nhỏ hơn1.8%) không nhiều chỉ đủ chứng tỏ tiết diện dầm đã hợp lí màchi phí thép vẫn tơng đơng.

Kích thớc gần hợp lí, dễ liên kết với các cấukiện khác

Dầm phụ cao hơn 3cm và hẹp hơn 2 cmnên dễ mất ổn định hơn

Tuy nhịp lớn nhng cả hai dầm đều khôngphát huy đợc khả năng chịu cờng độ củamình Nguyên nhân do nhịp dài nhng tảitrọng chỉ khá lớn

Trong trờng hợp này thì dùng dầm loại nàocũng đợc Nếu dùng dầm tổ hợp thì sẽ khóliên kết với các cấu kiện khác hơn dầm hình một chút mà lại phảichế tạo liên kết hàn, sờn gia cờng và phải kiểm tra phức tạp nên

ta vẫn dùng dầm hình Vậy ta kiểm tra để lựa chọn dầm hình

để làm dầm DV-1 cho công trình

4.3 Kiểm tra dầm hình IN 0 40

a) Kiểm tra điều kiện cờng độ:

a.1 Điều kiện bền chịu uốn:

Nh vậy dầm hình đảm bảo cờng độ

b) Kiểm tra điều kiện biến dạng

Theo TCVN 2737-95 độ võng cho phép với cấu kiện dầm théplà

Dầm phụ đặt lên cánh trên của dầm mà tại đó bản bụngkhông có sờn gia cờng nên ta cần kiểm tra điều kiện ổn địnhbản bụng dầm theo công thức:

σcb = P/(δbì Z) ≤ γR

Trong đó:

dầm phụ truyền xuống

giác và tải trọng phân bố đều theo diện truyền tải

a) Giá trị mỗi loại tải trọng quy về dạng Kg/m2:

- Tải trọng do dầm phụ

12

) (R2 −r2

b) Quy về tải phân bố đều dạng Kg/m:

- Tải trọng phân bố tam giác

tế chế tạo và làm việc

Khi tính tay ta tính với mô hình phẳng Lựa chọn sơ đồ tính

nh hình vẽ Dầm tính toán gãy khúc và liên kết trực tiếp với nhautạo thành nút cứng giữa công trình

Diện truyền tải tam giác Diện truyền tải chữ nhật Dầm chính

Hình 11 Sơ đồ tính và diện truyền tải

Hình 12 Sơ đồ tính sau khi đơn giản hoá

a Tính nội lực trờng hợp tải phân bố tam giác

Mx= ( )

3

cos 2 2 2

cos )

( cos

2

x x

l

q x l q

x x l

x l q ax

cos 6

2

x q x l

đợc tính thành ứng suất tại các tiết diện khảo sát và cộng gộpluôn trong bảng chọn tiết diện

5.2.2 Chuyển vị.

Chuyển vị tính theo phơng pháp nhân biểu đồ Vêrêsaghin.Cách tính chuyển vị của Vêrêsaghin tại một vị trí là lấy diện tíchbiểu đồ mômen do ngoại tải trọng nhân với tung độ của trọngtâm của nó trên biểu đồ mômen do P =1 đặt theo chiều tínhchuyển vị tại điểm cần tính Chi tiết nh trình bày trong các giáotrình SBVL

Phục vụ cho phép nhân biểu đồ ta tính chi tiết diện tích,toạ độ trọng tâm diện tích từng biểu đồ momen với mỗi trờnghợp tải và tung độ các trọng tâm của các diện tích đó trên cácbiểu đồ mômen với tải trọng đơn vị đặt tại tại vị trí muốn khảosát chiều theo phơng - z

Riêng đối với tải trọng tam giác hàm mômen là hàm bậc banên để thực hiện phép nhân Vêrêsaghin ta phải tính riêng diệntích biểu đồ mômen

+ Tính diện tích biểu đồ mômen

q x l

q

0

2 3

2

cos 2

cos 6

8

cos 4

cos 6

cos 24

0

2 3

x al q x

q x l

Tải trọng bản thân gây chuyển vị cộng gộp luôn trong bảng

5.3 Khảo sát sự biến đổi nội lực trong các tiết diện dầm

5.3.1 Giá trị nôi lực tại các tiết diện:

a) Mômen

Giá trị mômen tại các tiết diện tính đợc nh trong bảng tại cácmặt cắt cách nhau 0.5 (m) và các vị trí đặt lực tập trung.Mômen do tải trọng bản thân là của tiết diện dầm đợc chọn nh sẽtrình bày ở phần tính sau

0 4

7

124033.9

3

139545.3

6

152463.4

0

154529.8

8

168996.0

390620.7

101382.2

394259.0

102622.0

397613.7

103782.7

400693.0

104864.5

403505.5

105867.4

406059.5

106791.3

408363.3

107636.2

410425.5

108402.1

412254.222.1

5

209410

108616.5

412758.6

109089.1

413858.0

9 2 3

110226.2

416424.3

110676.3

417403.5

111047.5

418191.2

111339.6

418796.0

111552.8

419226.0

111687.1

419489.8

111743.9

419598.7

112387.0

420241.8

112948.7

420803.5

113429.0

421283.8

113827.9

421682.7

114145.4

422000.2

114381.5

422236.2

114536.2

422390.930.6 210395 97459.3 114609 422464

4 4 2

114615.9

và tại các vị trí đặt lực tập trung cho ta giá trị momen tại cáctiết diện tơng ứng Căn cứ vào biểu đồ momen nh hình vẽ vàtrong bảng tính có: Mmax = 422470.7 Kgm tại x = 30.8 (m) tơngứng vị trí trung tâm công trình

Mômen toàn tải trọng

0.0 50000.0

Lực cắt do các trờng hợp tải trọng đợc tính trong bảng, khảosát tại các mặt cắt trùng mặt cắt mômen

Bảng 19 Chọn tiết diện dầm chính PA1

Tiết diện dầm chính kích thớc hợp lí, chẵn dễ chế tạo, sựphân bố các bộ phận tiết diện dầm cũng làm diện tích nhỏ nhất

có thể đợc mà vẫn đảm bảo độ võng và ứng suất Tiết diện đợc

chọn gần nhất với ứng suất đến mức nếu chỉ một thay đổi nhỏ

về kích thớc cũng làm ứng suất vợt quá giới hạn

Bảng tính này là kết quả của một dây chuyền bảng tính gồm có các bảng tính nội lực của các tải trọng tính toán phục vụ cho việc tính ứng suất, các bảng tính mômen

do tải trọng tiêu chuẩn phục vụ cho việc tính chuyển vị, bảng tính mômen do tải trọng P = 1 và các ô theo dõi kiểm tra.

Tiết diện trên đợc chọn sơ bộ tại vị trí 30.8 (m) theo trụcthanh tức là tiết diện chính giữa dầm đã phù hợp theo quan điểmcủa ngời tính Tiết diện này sẽ trở thành tiết diện thiết kế nếu

nó đáp ứng các điều kiện thiết kế tại các vị trí còn lại

Minh hoạ cho sự thay đổi ứng suất trong các tiết diện ta đavào biểu đồ ứng suất tại các tiết diện Mỗi cột thể hiện ứng suấttại tiết diện tơng ứng Vị trí khảo sát vẫn nh trên

Nhận xét biểu đồ ứng suất:

còn cha đợc huy động hết

chứng tỏ “khoảng thay đổi ứng suất còn lớn” hay ứng suất chênhlệch giữa các tiết diện lân cận còn nhiều

Những điều này gợi cho ta hình dung đến một dầm thay

đổi tiết diện nh phơng án PA2

Biểu đồ ứng suất dầm tiết diện không đổi

0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0