BTL THEP 1 (QUANG)

Đề bài tập lớn:Hình vẽ cấu tạo sàn I... THIẾT KẾ DẦM CHÍNH :  Chọn loại dầm: Sử dụng dầm tổ hợp tiết diện chữ I để thiết kế dầm chính..  Tải trọng tác dụng lên dầm chính: Tải trọng tín

Đề bài tập lớn:

Hình vẽ cấu tạo sàn

I THIẾT KẾ SÀN THÉP :

 Sơ đồ tính :

 Cắt một dải bản có chiều rộng b = 1cm vuông góc với dầm phụ

 Bản làm việc như một dầm đơn giản 2 gối tựa đơn + Hình vẽ

 Chiều dài tính toán bản L = 1,2m (khoảng cách giữa hai dầm phụ)

 Chọn chiều dày sàn sơ bộ :

q0 = 17kN/m2  (10  20] kN/m2   = (6  12)mm Chọn  = 10mm = 10-2m

(Xem giáo trình, nên chọn  lớn để giảm tính lại)

 Tính qsàn: qsàn = q1 + q2 (tải trọng tiêu chẩn nên n = 1)

 Tính tải trọng trên bề mặt sàn: q1 = q0×n×b

n = 1; b = 1cm = 10-2m

q1 = 17×1×10-2 = 0,17kN/m

 Tính tải trọng do bản thân sàn: q2 = n×thép× ×b

n =1; thép = 7850kG/m3 = 78,5kN/m3

q2 = 1×78,5×10-2 ×10-2 = 0,00785kN/m

 qsàn = 0,17 + 0,00785 = 0,17785kN/m

 Đặc trưng vật liệu thép :

 Môđun đàn hồi E = 2,1 MPa = 2,1 kN/m2

 Hệ số nở ngang = 0,3

(Tra bảng A.5 trang 94 TCVN 5575:2012)

 Tính độ võng giữa nhịp do tải trọng tiêu chuẩn trên bản gây ra :

m I

E

L

q tc

12

10 10 1 , 2

) 3 , 0 1 ( 2 , 1 17785 , 0 384

5 ) 1 ( 384

5

8 8

2 4

2 4































 Tính hệ số ảnh hưởng của lực dọc :

70502 , 18 ) 10

02497 , 0 ( 3 ) 1









0 70502 , 18

3









Giải phương trình ta được nghiệm α = 2,03315 (Chỉ chọn nghiệm dương)

 Momen uốn lớn nhất giữa nhịp bản :

 Momen uốn do tải trọng tiêu chuẩn

 Momen uốn lớn nhất giữa nhịp bản

kNm L

q M

) 03315 , 2 1 ( 8

2 , 1 17785 , 0 ) 1 ( 8 1

2 2





















L = 1,2m _ Nhịp tính toán bản sàn trong sơ đồ tính)

 Tính lực kéo ngang :

kN L

I E

2 , 1 12

10 10 1 , 2

2

8 8 2

2 2





























 Kiểm tra điều kiện bền : (Điều kiện 1)

 Hệ số điều kiện làm việc

(Tra trong mục 5.4 và Bảng 3, trang 16 TCVN 5575:2012)

 Cường độ tính toán chịu uốn của thép f = 210MPa =

(Tra theo loại thép và độ dày bản trong Bảng 5, trang 18 TCVN 5575:2012)

 Tiết diện dải bản A = 

 Momen kháng uốn tiết diện dải bản

 Kiểm tra điều kiện bền

5 6

6 10

01055 , 0 10

4386 , 2









210000

26144 

 Thỏa điều kiện bền

 Kiểm tra điều kiện biến dạng : (Điều kiện 2)

 Độ võng tính toán sàn

m o

san

3

10 232 , 8 03315 , 2 1

02497 , 0 1























 Độ võng tối đa cho phép

150

2 , 1 150













(Tra Bảng 1, trang 15 TCVN 5575:2012)

 Thỏa điều kiện biến dạng

 Kết luận : Chọn chiều dày sàn  = 10mm

II THIẾT KẾ DẦM PHỤ :

 Chọn loại dầm: Sử dụng dầm định hình tiết diện chữ I để thiết kế dầm phụ

 Sơ đồ tải và sơ đồ tính dầm phụ:

 Tải trọng tác dụng lên dầm : (Tính theo tải trọng tính toán)

 Hệ số vượt tải n = 1,05

(Tra Bảng 1 TCVN 2737:1995, tải trọng do khối lượng kết cấu xây dựng và đất dùng cho tải trọng bản thân sàn )

 Hệ số vượt tải n = 1,2

(Tra mục 4.3.3 TCVN 2737:1995, tải trọng phân phối đều trên sàn và cầu thang dùng cho tải trọng đề bài cho )

 Trọng lượng riêng thép

 Tính

2

10 5 , 78 05 , 1 17 2 ,

q s       

 Bề rộng truyền tải từ sàn

 Tải trọng tác dụng lên dầm

m L

L

dp 1 , 2

2 2

m kN q

q dp  s @dp  21 , 224  1 , 2  25 , 4688 /

 Tính momen kháng uốn yêu cầu :

 Tính momen uốn lớn nhất của dầm

kNm L

q

8

7 , 5 4688 , 25 8

2 2

max









với Ldp = B = 5,7m

 Hệ số điều kiện làm việc của dầm 5

(Tra trong mục 5.4 và Bảng 3, trang 16 TCVN 5575:2012)

 Cường độ tính toán chịu uốn của thép dầm

f = 210MPa =

(Tùy theo loại thép và chiều dày trung bình của cánh thép hình I tra trong Bảng

5, trang 18 TCVN 5575:2012)

 Momen kháng uốn yêu cầu

3 3

4 5

10 1 , 2 95 , 0

435 , 103

cm m

f

M W

c











 Chọn tiết diện dầm thỏa điều kiện Wx > Wyc Chọn I33 có Wx = 597cm3

(Tra bảng I.6 Thép cán dạng chữ I, trang 292, sách Kết cấu thép do Phan Văn Hội chủ biên, hay theo TCVN 1655:1975)

 Điều kiện bền theo khả năng chịu uốn : (Điều kiện 1)

f W

M

c x





* max

 Tính : *

max

M (Tính theo tải trọng tiêu chuẩn)

 Tính

10 5 , 78 1 17

q tc

s       

 Trọng lượng bản thân dầm I33: Gd = 42,2kG/m = 0,422kN/m

 Tính

m kN G

q

s tc

dp @ 17 , 785 1 , 2 0 , 422 21 , 764 /

*















 Tính *

max

kNm L

q

tc

8

7 , 5 764 , 21 8

2 2

*

*

 Kiểm tra điều kiện bền theo khả năng chịu uốn:

5

6 0 , 95 2 , 1 10 10

597

389 , 88







199500

148055 

 Thỏa điều kiện bền theo khả năng chịu uốn

 Điều kiện bền theo khả năng chịu cắt :(Điều kiện 2)

 Lực cắt lớn nhất của dầm phụ Qmax:

kN L

q

2

7 , 5 4688 , 25 2

(Xem lại sức bền vật liệu, tính theo tải trọng tính toán)

 Momen quán tính của tiết diện dầm đối với trục x – x của thép hình I33:

4

9840cm

I x 

 Momen tĩnh ½ tiết diện dầm đối với trục trung hòa của thép hình I33:

3

339cm

S x 

 Chiều dày bản bụng dầm thép hình I33:

mm d

b   7



 Cường độ tính toán chịu cắt (trượt) của thép dầm:

(Tra trong Bảng 4 TCVN 5575:2012)

 Kiểm tra điều kiện bền theo khả năng chịu cắt:

5

3 0 , 95 1 , 218 10 10

7 9840

339 58 , 75















115710

371 

 Thỏa điều kiện bền theo khả năng chịu cắt

 Điều kiện ổn định tổng thể : (Điều kiện 3)

(Xem mục 7.2 2.1 TCVN 5575:2012)

 Tính hệ số α

 Momen quán tính tiết diện dầm đối với trục y – y: Iy = 419cm4

 Chiều cao tiết diện dầm: h = 0,33m

(Tra bảng I.6 Thép cán dạng chữ I, trang 292, sách Kết cấu thép do Phan Văn Hội chủ biên)

 Momen quán tính xoắn tiết diện dầm: It = cm4

(Tra bảng E.6, trang 124, TCVN 5575:2012)

 Chiều dài tính toán của dầm phụ: l o B 5 , 7m

(Chiều dài tính toán của dầm là quảng cách giữa 2 điểm cố kết Điểm cố kết

là điểm tại vị trí có liên kết)

 Tính α:







33 , 0

7 , 5 ( 419 54 ,



 Tính hệ số , hệ số ảnh hưởng liên kết gối tựa, dạng tải trọng











 1 , 6 0 , 08  16 0 , 08



(Xem Bảng E.1 Phụ lục E, trang 121 TCVN5575:2012)

 Tính hệ số :

 Tính :

























8 2

1

10 1 , 2

10 1 , 2 7 , 5

33 , 0 9840

419



d

 Tính hệ số , hệ số xét đến sự giảm khả năng của dầm khi chịu uốn

(Xem Phụ lục E, trang 119 TCVN5575:2012)

 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

 Thỏa điều kiện ổn định tổng thể

(Nên kiểm tra thỏa điều kiện 3 trước, rồi tiến hành kiểm tra các điều kiện còn lại sau)

 Điều kiện biến dạng : (Điều kiện 4)

 Độ võng tính toán của dầm:

m I

E

L q

x

tc dp d

3 8

8

4 4

*

10 4 , 14 10

9840 10

1 , 2

7 , 5 764 , 21 384

5 384























 Độ võng cho phép:

250

7 , 5





(Tra trong Bảng 1, trang 15 TCVN 5575:2012)

 Thỏa điều kiện biến dạng

 Kết luận : Sử dụng dầm định hình I33 để thiết kế dầm phụ

III THIẾT KẾ DẦM CHÍNH :

 Chọn loại dầm: Sử dụng dầm tổ hợp tiết diện chữ I để thiết kế dầm chính

 Tải trọng tác dụng lên dầm chính: (Tải trọng tính toán)

 Tính:

m kN

q s 1 , 2 17 1 , 05 78 , 5 10 2 21 , 224 /











(Tra Bảng 1 TCVN 2737:1995, tải trọng do khối lượng kết cấu xây dựng và đất dùng cho tải trọng bản thân sàn )

(Tra mục 4.3.3 TCVN 2737:1995, tải trọng phân phối đều trên sàn và cầu thang dùng cho tải trọng đề bài cho )

 Bề rộng truyền tải từ sàn vào dầm phụ:

m L L L

dp 1 , 2

2 2

 Trọng lượng bản thân dầm phụ I33: Gd = 42,2kG/m = 0,422kN/m

 Tải trọng tác dụng lên dầm phụ:

m kN

q dp  21 , 224  1 , 2  1 , 05  0 , 422  25 , 911 /

(Các hệ số vượt tải n tra trong TCVN 5575:2012)

 Tải trọng tác dụng lên dầm chính của một dầm phụ:

kN L

q

R dp dp dp 73 , 84

2

7 , 5 911 , 25









 Lập sơ đồ tính dầm chính:

 Sơ đồ tính:

 Tính Mmax:

m kN L

R

Mmax  4  dp  4  73 , 84  1 , 2  354 , 432 /

 Tính Qmax:

kN R

Qmax  3  dp  3  73 , 84  251 , 52

 Chọn tiết diện dầm:

 Chiều cao dầm:

o Cường độ tính toán của thép dầm

o Momen kháng uốn yêu cầu:

3 3

4 5

10 1 , 2

432 , 354

cm m

f

M





o Chiều cao dầm sơ bộ:

h d 6 3 yc 6 3 1687 10 6 0 , 714











 Chọn chiều cao dầm sơ bộ: hd = 0,8m

 Chiều dày bản bụng dầm:

o Chiều dày bản bụng dầm:

m f

h

Q

v d

121800 8

, 0

52 , 251 2

3 2















 Chọn chiều dày bản bụng dầm b = 0,01m

 Chiều dày cánh dầm:

o Theo điều kiện ổn định tổng thể:

h

b c d 0 , 8 0 , 4 0 , 2

5

1 2

1 5

1 2

1







































o Chọn:

m h

b c d 0 , 8 0 , 26

3

1 3

1











 Chọn chiều dày cánh dầm bc = 0,3m

 Bề rộng cánh dầm:

o Theo điều kiện ổn định cục bộ:

m E

f b

f E b

c c c

8

5

10 4 , 9 10 1 , 2

10 1 , 2 3 ,

































 Chọn bề rộng cánh dầm c = 0,01m

 Các đặc trưng hình học tiết diện dầm:

o Hình vẽ tiết diện dầm:

o Momen tĩnh ½ tiết diện dầm đối với trục trung hòa:

m h

h c   c  0 , 8  0 , 01  0 , 79

m h

h b   2 c  0 , 8  2  0 , 01  0 , 78

3 3

10 1945 , 1 2

79 , 0 01 , 0 3 , 0 4

78 , 0 01 , 0 2

78 , 0

m















o Momen quán tính tiết diện dầm đối với trục x:

4 4 3

2 3

10 31 , 13 12

78 , 0 01 , 0 01 , 0 3 , 0 2

79 , 0 12

01 , 0 3 , 0















































Momen quán tính tiết diện dầm đối với trục y:

4 5 3

3

10 506 , 4 12

01 , 0 78 , 0 12

3 , 0 01 , 0





















o Momen kháng uốn dầm:

3 3

4

10 327 , 3 2

8 , 0

10 31 , 13 2

m h

I

x















 Kiểm tra tiết diện dầm chính:

 Kiểm tra điều kiện bền:

o Theo khả năng chịu uốn:

5

10 327 , 3

432 , 354







 

106532 

o Theo khả năng chịu cắt:

121800 367

121800 1

10 31 , 13

10 945 , 1 52 , 251

4 3

















 Kiểm tra điều kiện biến dạng:

o Độ võng lớn nhất trong dầm:

Tính toán độ võng bằng phương pháp đồ toán (thay thế dầm thực bằng dầm giả tạo và tải trọng giả tạo)

Dầm giả tạo và tải trọng giả tạo:

Độ võng của dầm thực tại C chính là độ võng lớn nhất trong dầm:

m

002 , 0 10 31 , 13 10 1 , 2

2 , 1 84 , 73 4

25

4 8

3













o Độ võng tối đa cho phép:

  L dc L 0,012m

400

2 , 1 4 400

4













(Tra Bảng 1, trang 15 TCVN 5575:2012)

 Thỏa điều kiện biến dạng

 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể:

o Tính hệ số :

478 , 0 01 , 0 3 , 0

01 , 0 4 , 0 1 79 , 0 3 , 0

01 , 0 2 , 1

3 2













































 Chiều cao ½ bụng dầm:

m

d h2d  0 8, / 2  ,0 4

 Khoảng cách giữa 2 điểm cố kết cánh trên:

m L

l o   1 , 2

o Tính hệ số phụ thuộc dạng tải trọng :

793 , 1 478 , 0 09 , 0 75 , 1 09 , 0 75 ,



o Tính hệ số :

269 , 0 10 1 , 2

10 1 , 2 ) 2 , 1

8 , 0 ( 10 31 , 13

5 10 506 , 4 793 ,

8 2

4



















o Tính hệ số xét đến sự giảm khả năng chịu uốn :

Do d  0 , 85 nênd  1  0 , 269

(Xem Phụ lục E, trang 119 TCVN5575:2012)

5

10 327 , 3 269 0

432 , 354









210000

185973 

 Kiểm tra ổn định cục bộ:

o Đối với cánh dầm:

8 , 15 5 , 14 21

21000 5

, 0 1

5 , 14 5

,



f

E t

b c oc

o Đối với bụng dầm:

4 , 2 2100

21 1

78







E

f t

h c

b



 

  2 , 4  3 , 2  -độ mảnh qui ước tới hạn

5 , 5 4 ,



  không cần đặc sườn gia cường cho bản bụng

 Kết luận:dầm đã chọn đảm bảo yêu cầu