Bài tập lớn THIẾT KẾ BẢN SÀN LOẠI DẦM

Để đơn giản ta lấy nhịp tính toán bản sàn bằng với nhịp dầm Ls=1,2m Tải trọng tác dụng lên sàn có kể đến trọng lượng bản thân sàn Tải tiêu chuẩn:q c p ct s... 5.Kiểm tra độ bền bản s

CHƯƠNG I:CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ KẾT CẤU

1.Mô tả các bộ phận của hệ kết cấu:

Mã số

đề bài

Bước dầmphụ

Bước dầmchính

Giá trị ndùng tínhLc

Hoạt tảitiêu chuẩn

Hệ sốvượt tải

61 Ls=1.2(m) Lp=3.8(m) n=8 Pc=1100(kg/m2) np=1.2

-Tỉnh tải có hệ số vượt tải :ng=1.1

3.Các đặc trưng cơ lý của vật liệu:

Bao gồm các vật liệu sau:

-Thép:dung thép bản,thép hình…với mác thép :BCt3-nc2

-Que hàn N42

.cường độ chịu kéo tính toán:R=2100(daN/cm2)

.cường độ chịu cắt tính toán:Rc=1500(daN/cm2)

moduyn biến dạng đàn hồi:E2,1.10 (6 daN cm/ 2) 2,1.10 ( 8 daN m/ 2)

-Gía trị giới hạn của chuyển vị tương đối của sàn-dầm

f L

� �

� �: Đối với:

.Dầm chính:  f L/  1/ 400

.Dầm phụ :  f L/  1/ 250

.Bản sàn thép:  f L/  1/150

-Trọng lượng riêng của thép:  78,5(KN m/ 2)

.cường độ kéo đứt tiêu chuẩn: f wun 4100(daN cm/ 2) 410.10 ( 4 daN m/ 2)

cường độ tính toán : f wf 1800(daN cm/ 2) 180.10 ( 4 daN m/ 2)

CHƯƠNG II:THIẾT KẾ BẢN SÀN LOẠI DẦM.

1.Mặt bằng sàn và các số liệu xuất phát.

2.Sơ đồ tính và cách xác định nội lực.

-Sơ đồ tính

Để đơn giản ta lấy nhịp tính toán bản sàn bằng với nhịp dầm Ls=1,2m

Tải trọng tác dụng lên sàn có kể đến trọng lượng bản thân sàn

Tải tiêu chuẩn:q c (p ct s ) .1

Tải tính toán:q( p np t ng c  s ).1

Momen uốn cực đại

2 max

72 1

15

o

E Ls

4.Kiểm tra độ võng của bản sàn.

Giá trị tải trọng tác dụng lên sàn

Vậy chiều dầy bản sàn đã chọn là thỏa mãn điều kiện độ võng cho phép

5.Kiểm tra độ bền bản sàn,tính lien kết của bản sàn vào dầm phụ.

Kiểm tra độ bền

3 max

Wx momen chống uốn của mặt cắt ngang bản sàn

Chọn hệ số điều kiện làm việc:

min

0,7; 1; 18.10 / 0,7.18.10 12,6.10 ( / )

302,541

2, 4.10 2, 4 12,6.10

gc x

3

159 ; 25, 4 ; 1430 ; 10 ; 18 ; 0,51 ; 0,83 ; 19,9( / ) 0,199( / ); 89,8

c dp

Momen giữa dầm max .2 30, 461 0,199.3,8 1,12 30,856 

Biểu đồ có kể đến tải trọng bản thân

4.Kiểm tra dầm phụ theo độ bền.

Kiểm tra theo ứng suất pháp cực đại tại giữa dầm

30,856

194,06.10 / 210.10 / 159.10

Tại tiết diện này ta sẽ kiểm tra bền của phân tố tại điểm giao dầm và cánh dầm td   12 3  12 � 1,15 .R c

Trong đó

22,84 18 0,83.2 10 1.

1304, 002 / 159.10 18

7,125.14, 42.10

14087,82 / 1430.5,1.10

Kết luận: qua 3 bước kiểm tra dầm thỏa điều kiện bền khi chịu tác dụng của tải

5.Kiểm tra độ cứng của dầm phụ

Độ võng tướng đối cực đại của dầm phải thỏa mãn:

Vậy dầm thỏa mãn về điều kiện về độ vỏng cho phép

6.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.

Trong trường hợp này không cần kiểm tra điều kiện ổn định

7.Cấu tạo và tính toán chi tiết gối dầm phụ lên dầm chính.

Dầm phụ gác lên dầm chính ,giữa hai dầm phụ cùng gác lên dầm chính tại một vị trí ,sẽ co khoảng hở do sai số chế tạo:khoảng hở này là 

Thường lấy (5:10)mm ta chọn =10mm

Hình vẽ: ta lấy đường hàn hf=5mm theo cấu tạo:

Để cho dầm phụ còn có thể liên kết với dầm chính ta lấy bf=180mm.

Diện tích ép mặt của dầm phụ lên dầm chính:

2.Xác định tải trọng và xác định nội lực.

Gọi V v V dp c à dp là giá trị lực tập trung tại mổi vị trí dầm phụ gác lên dầm chính

Ta được:

14,142 0.199 3,8 45, 495 16,876 0,199.1,1 3,8 64,96

Biểu đồ nội lực của Mx và V: Vdp=64,96KN

Giá trị momen cực đại tại giữa dầm Mmax=632,616KNm

Giá trị lực cắt lớn nhất Vmax=227,36KN

max 632, 616

3,012.10 c 21.10

M

Giả sử cho : h hw h� � min 79 � cm

Chiều dày bản bụng được xác định theo các điều kiện sau;

Dầm phải thỏa mãn được điều kiện chịu lực cắt max tại đầu dầm

Giả thiết chỉ có bản bụng chịu cắt:

3 4

4

3 8

0, 79 21.10

4,542.10 5,5 5,5 2,1.10

0,9 21.10

5,174.10 5,5 2,1.10

w f

Tại đầu dầm ở vị trí gối tựa có lực cắt Vmax

Vbt lực cắt tại đầu dầm do gdc gây ra.

F giá trị tải cục bộ tại giữa dầm F=Vdp=64,96KN

lz chiều dài tính toán của tải tập trung

87,311.10 / 6.10 0,124

32, 48.1,332.10

4,74.10 / 1,52.10 6.10

Kiểm tra tại vị trí cách đầu dầm x=1,2m.

Kiểm tra theo điều kiện

2 c2 c 3 2 1,15

           Trong đó

1,52.10 6.10

.1, 2 3,382 2

7.Kiểm tra độ cứng của dầm chính.

Do dầm được thiết kế với h=0,9m>hmin=0,79m nên không cần kiểm tra

8.Kiểm tra ổn định của dầm chính.

ổn định tổng thể :kiểm tra tỉ số lo/bf với lo=Ls=1,2m

0,876 21.10

0, 006 2,1.10 _ 2 2.0,876 1,752

Để an toàn ta lấy as=Ls=1,2m

Chiều rộng sườn bs và chiều dày sườn ts.

4 3

Các sườn được hàn vào dầm theo cấu tạo với chiều cao đường hàn hf=hmin=5mm

Trong đó  

4 2

Rc cr

Vậy bản bụng sau khi gia cường đã đủ điều kiện ổn định cục bộ

Mất ổn định cục bộ do ứng suất pháp,ứng suất tiếp,ứng suất cục bộ.

Ta chọn ô bản thứ 2 tứ bên trái qua để kiểm tra.

Nhận xét do as>hw nên ta có 2 vị trí kiểm tra.

Dựa vào biểu đồ nội lực thấy M1>M2 và V1>V2

Các giá trị nội lực tính toán tại vị trí 1.

1 1

32,99.21.10

325,98.10 /

4, 61 ó 102,136.10 / á_tri 1 và_ 1

1 401, 1

.

cr W

bf tf

hw fw tra b Ccr R

1 165,16

0,876.6.10

KN m V

11.Thay đổi tiết diện theo chiều dài dầm:

Ta chọn phương án thay đổi tiết diện dầm bằng cách thay đổi bề rộng bản cánh

Dầm bf tại vị trí cách gối tựa 1 khoảng x=Lc/6=1,6m

Momen tại vị trí thay đổi tiết diện là

x xyc

Ix’ là momen quán tính đối với trục trung hòa của tiết diện dầm sau khi đổi chiều rộng bản cánh.

x x

Dầm chính sau khi thay đổi tiết diện

3 156,502.10 3 25,936.10 162,821.10 / 162,821.10 /

Kiểm tra ứng suất pháp tại mép ngoài bản cánh của đường hàn đối với dầm chịu kéo

Vậy tiết diện thay đổi thỏa điều kiện bền

12.Cấu tạo và tính toán chi tiết dầm chính

Chọn phương pháp hàn tay,kiểm tra bằng mắt thường

Chọn hf=5mm theo cấu tạo với thép dày 6-10mm

b.Cấu tạo và tính toán mối nối dầm.

Chiều dài dầm chính là 9,6m ta chọn nối dầm tại vị trí cách dầm 1,6m (tại vị trí thay đổi tiết diện) như vậy đoạn còn lại là 8m

Ta sẽ đi thiết kế nối dầm với 2 phương án sau

*Phương án 1.nối dầm bằng liên kết hàn.

Trên tiết diện dầm đốt nhất chỉ nên nối dầm một lần.Đồng thời đảm bảo tốt nhất về độ bền của mối nối ,trách ứng suất hàn ,ta có thể chọn nối bản bụng và bản

cánh tại 2 vị trí khác nhau

Kiểm tra mối nối.

Momen tại vị trí nối Mn=M’=344,01KNm

Điều kiện này đã kiểm tra thỏa trong quá trình thay đổi tiết diện

Giả thiết bản bụng chịu cắt hoàn toàn với giá trị Vn

Mối nối hàn tại vị trí nối khuyếch đại dầm gặp khó khăn và khó đảm bảo chất lượng Vì vậy đối với các công trình lớn thường dung bulong cường độ cao để nối

dầm

Mối nối bản cánh dung 3 bản ghép ,bản bụng dùng 2 bản ghép

Momen uốn tại vị trí nối dầm M=344,01KNm

344, 01.6.0,876 10

97,327 '.12 1,188.12.10

Chọn đường kính bulong là d=20,mac thép 40crva đường kính lổ là d1=23cm

Không gia công bề mặt,bulong được xiết theo góc quay en pha

Khả năng chịu lực của một bulong cường độ cao được xác định

Hệ số độ tin cậy tra bảng với

Với nw là số bulong ở một phía của bản ghép nw=8 momen uốn bản bụng chịu

Mw phân bổ cho bản bụng thành các hang không đều cho các bulong ,hang ngoài

Với m=2 là số cột bulong ở một liên kết.

ei:khoảng cách giữa 2 bulong đối xứng nhau qua truc dầm

1 2 0, 24 3.0, 24 0,576 max e2 3.0, 24 0,72

97,327 max 0, 72 60,82

Tính toán kiểm tra mối nối cánh dầm

Số lượng bulong cần thiết cho một phía mối nối ở mỗi cánh dầm

Ta được:

  /

246,68

277,779 0,888

b c

Nf nf

A1 2.60.12 2.12.23 888 0,85 0,85.2.60.12 1224

N

R c An

6

2.60.20 2.20.23 1480 0,85 0,85.2.60.20 2040 1,18 1746, 4

tăng diện tích nối cánh lên t=20mm

Trong phương án nối dầm trên,tùy thuộc vào điều kiện mà chọn phương án

thích hợp Khi tải trọng động ,tải trọng lớn thì ta dung liên kết bằng bulong

-Cấu tạo và tính toán dầm chính là khớp như trong các sơ đồ tính ,chọn kiểu

liên kết giữa dầm với cột như hình vẽ.Thép được chọn đở đầu dầm là thép góc không đều cạnh Các bulong liên kết sườn đầu dầm với cột và dầm với bản thép

góc đở dầm chính được lấy theo cấu tạo Chọn phi bằng 14

Tính toán liên kết như sau

Thép góc được hàn vào cột bằng đường hàn góc Lực cắt V tại đầu dầm sẽ do toàn bộ đường hàn này nhận từ bản thép góc và truyền vào cột

Chọn trước chiều cao đường hàn hf=18mm

Tổng chiều dài đường hàn cần thiết

Tính toán sườn đầu dầm :

Sườn đầu dầm có tác dụng cùng với bản bụng chịu và truyền phản lực gối tựa

Chọn trước bề dày bản bụng là ts=10mm

Thỏa điều kiện ts>tw=6mm

Cần phải thỏa điều kiện ổn định cục bộ sau

8 4

2,1.10

21.10 15,81 158,1

V

fc c As

m V

tiết diện sườn gối và một phần bản bụng C1

202,83

0, 01.0,18 1 2,5.10

F

f c A

 

Iz iz

87,6

19, 4 0,967 4,5