Chương 3 dầm thép (gửi SV)

ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦMĐặc điểm: Cấu tạo đơn giản, chi phí cho gia công chế tạo không lớn nên sử dụng khá phổ biến Dầm thép là gì?... ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM+ Thép hình cán nón

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

BÀI GIẢNG MÔN HỌC

KẾT CẤU THÉP (Phần cấu kiện cơ bản)

Giảng viên: ThS Nguyễn Thanh Hà Email: hant@nuce.edu.vn

Tel: 0983665265

Trang 3

§3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM

Đặc điểm: Cấu tạo đơn giản,

chi phí cho gia công chế

tạo không lớn nên sử

dụng khá phổ biến

Dầm thép

là gì?

Trang 5

1 Phân loại dầm:

1.1 Theo công dụng:

Dầm đỡ sàn công tác

Trang 6

Dầm đỡ mái

Trang 7

Dầm cầu

Trang 8

Dầm cầu chạy

Trang 9

Xà gồ

Trang 10

Dầm đỡ

cửa van

Trang 12

1.3 Theo cấu tạo tiết diện:

a) Dầm hình: là dầm được làm từ một thép hình, thường có tiết diện

chữ I, chữ [, chữ Z,…

+ Thép cán phổ thông:

- Dầm chữ I:

Ưu, nhược điểm của từng loại dầm?

- Dầm chữ [

Trang 13

+ Thép hình cán nóng

- Được cán hoặc dập ngay trong nhà máy, chế tạo đơn giản

- Kích thước tiết diện thường không lớn

Với những công trình cần vựot nhịp nhỏ ( thường là < 6m) thì

có thể sử dụng dầm thép hình

Trang 16

- Khi sàn có kích thước không quá lớn (LxB ≤ 36x12m)

- Tải trọng không lớn (q ≤ 3000daN/m2)

Trang 20

Tai trọng tác dụng trên

sàn q, kN/m 2

Chiều dày bản sàn thép t, mm

Quan hệ tải trọng - chiều dày sàn

Cắt một dảI bản rộng 1 đơn vị chiều dài, sơ đồ

tính toán bản là dầm có 2 gối cố định chịu tảI

trọng tính toán phân bố đều q

- xác định l/t

- chọn chiều dày t của sàn, và chiều dài l

- Tính toán và kiểm tra

Trang 21

l q

Độ võng ở giữa nhịp bản do riêng tải trọng tiêu chuẩn gây ra:

Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn

và lực kéo H gây ra:

 - tỉ số giữa lực kéo H và lực tới hạn Ơle Ncr, tính theo

1 − 

= E

E

2 1 2

l

I E

H N

H

cr 

2 0 2

) ( 3 )



Trang 22

M H

2 2

4 

= 

Trang 23

§3.2 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DÂM

1 NHỊP DẦM

2 CHIỀU CAO TIẾT DIỆN DẦM

Trang 24

Trang 25

b) Khoảng thông thủy (L0)

c) Chiều dài chế tạo L1: L1 = L - 

Δ - sai số chế tạo hay khe hở cần thiết cho việc lắp dựng

1 Chiều dài dầm, nhịp dầm

Trang 26

- Dầm gối trực tiếp lên cột bê tông cốt thép, hoặc tường xây gạch có

dầm bao bê tông cốt thép, hoặc bản thép phủ đỉnh cột thép:

Trang 27

dầm đủ cứng để không võng quá độ võng giới hạn => hmin

+ Yêu cầu kiến trúc, công nghệ: cao độ bị khống chế => hmax

+ Yêu cầu kinh tế: h gần bằng hkt (chiều cao tương ứng

với lượng thép làm dầm ít nhất

(điều kiện bắt buộc)

* h ≈ hkt (điều kiện khuyến khích)

2 Chiều cao của tiết diện dầm

Khi thiết kế cần xét điều kiện nào

trước?

Trang 28

Với dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều:

b) Xác định chiều cao h min theo yêu cầu:

gc - tĩnh tải tiêu chuẩn,

pc – hoạt tải tiêu chuẩn

Độ võng

Trang 29

Trang 30

Trang 31

  − 2 2   = 0

CM t

Trang 32

W h

Trang 33

Chiều cao lớn nhất h max được xác định từ yêu cầu sử dụng, công nghệ.

Vậy khi thiết kế cần chọn h thỏa mãn điều kiện sau:

h min ≤ h ≤ h max ; và h càng gần h kt càng tốt

Trọng lượng dầm thay đổi rất ít quanh chiều cao h kt nên có thể chọn h sai

khác với h kt khoảng 20% mà vẫn đảm bảo yêu cầu kinh tế trong thiết kế

Trang 35

- Theo sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng

lên dầm, xác định mô men uốn M và

lực cắt V

- Vật liệu thép sử dụng: f, E;

- Sơ đồ kết cấu: dầm đơn giản, nhịp tính toán l;

- Tải trọng tác dụng: Phân bố đều q = TT tính

Vmax

Mmax

Trang 36

§3.3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH

f

M W

c

max

x xct

γ

=

f

c

M W

c

max x xct

+ Dầm có tiết diện không đổi+ ổn định tổng thể được đảm bảo+ Tại tiết diện có cả M và V:  ≤ 0,9f

c1 - hệ số cho phép tăng khả năng chịu M của dầm Với dầm tiết diện chữ I: c1 = 1,12

- Tính mômen kháng uốn cần thiết của tiết diện:

+ Nếu cho phép kể đến biến dạng dẻo:

Mxmax

Trang 37

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

nx 1

f W

b Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt:

a Kiểm tra điều kiện bền chịu uốn (chịu mômen)

Ứng suất tiếp lớn nhất cần thỏa mãn điều kiện:

Khi nào thì không cần kiểm tra điều

kiện này?

Trang 38

l t

Trang 39

=



z w

cb

l t

F

=

tw

§iÓm kiÓm tra

, , cb - ứng suất pháp, ứng suất tiếp, ứng suất cục bộ ở cùng

một điểm ứng với thớ trên của chiều cao tính toán bụng dầm

Ix - mômen quán tính của tiết diện thực của dầm;

y - khoảng cách từ biên trên của chiều cao tính toán của

bản bụng đến trục trung hòa

Trang 41

w

t I

S V

w

w v c

V t

h f

Coi hw  h hoặc hw  h – (30  40)mm, tính được bề dày bản bụng bé nhất

Công thức kinh nghiệm cho dầm

h

Trang 42

§3.4 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP

5,5

w w

t

E

Nếu thiết kế bản bụng mỏng không đảm bảo yêu cầu trên thì phải đặt

sườn gia cường (xem tiết sau về ổn định cục bộ của bản cánh, bản bụng

dầm tổ hợp)

c Xác định các kích thước của tiết diện cánh dầm

Xác định tiết diện cánh dầm hàn

Mômen quán tính cần thiết của tiết diện cánh dầm

đối với trục trung hòa x-x:

Trang 44

4 12

x g

max

b ≥ 2bg + t

Trang 45

hoặc nếu cho phépbiến dạng dẻo

f

t I

Trang 46

- Kiểm tra bền chịu ứng suất cục bộ của bụng dầm

c z

w

l t

c cb

+ Dầm bulông (hoặc dầm đinh tán) l z = b+2h y với h y = t đ +b g

Kiểm tra tiết diện dầm chịu đồng thời của ứng suất uốn, ứng suất tiếp,

Trang 47

3 Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài dầm

- Có hiệu quả kinh tế khi L ≥10m

Trang 48

Mômen tại vị trí đổi tiết diện →Mômen

kháng uốn cần thiết → Tính diện tích b f1 t f

→ Chọn b f1 theo yêu cầu cấu tạo →Kiểm

tra lại tiết diện đã chọn

b) Cách 2: Dựa theo các hướng dẫn về cấu

tạo, chọn trước chiều rộng cánh b f1

Xác định khả năng chịu uốn của tiết diện

Trang 49

§ 3.5 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ CỦA DẦM THÉP

1 HIỆN TƯỢNG VÀ NGUYÊN NHÂN

2 TÍNH TOÁN DẦM THEO ĐIỀU KiỆN ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

(TCVN 5575-2012)

Trang 51

Mất ổn định tổng thể của dầm tiết diện chữ I

Các dạng mất ổn định tổng thểcủa cấu kiện

Contrainte critique du 1e mode de flambement: cr=66.4298 N/mm2, semi-onde=10000 mm

Trang 52

v d EI

M dz

w d EI

=

−

=

2 2 2

,1 = −

Trang 53

2 ,

3

* 3

dz

d

h EI M

dz

d h EI dz

v d EI V

h

h v

yf

yf yf

d EI dz

2 2

h I

I w = yf = f f

Trang 54

o o

M dz

dv M

dz

d EI dz

d

GJ

M

M dz

2 4

4

2 2

2 4

4 2

d GJ dz

d

EI

M M

dz

v d dz

d EI dz

d

GJ

o z

w

o o

w z

- Mômen tới hạn:





Trang 55

2 Tính toán dầm theo điều kiện ổn định tổng thể (TCXDVN 338:2005)

- Công thức xác định mômen tới hạn:

I

2 2

54 , 1

I h

l I

I E

y

t o

b t h t I

+ Với dầm hàn tổ hợp hàn dạng chữ I:

+ Dầm chữ I cán nóng: tra bảng thép hình I.6, trg 296

Trang 56

54 , 1

I h

l I

I E

y

t o

Trang 57

Một số điều kiện không cần kiểm tra ổn định tổng thể

+ Có bản sàn bêtông cốt thép hoặc bản sàn thép đủ cứng liên kết một cáchchắc chắn với cánh nén của dầm

+ Khi tỷ số l o /b f thỏa mãn biểu thức:

f

E h

b t

b ,

, t

b ,

, b

l

fk

f f

+

 0 41 0 0032 0 73 0 016

0

+ Hiện tượng mất ổn định tổng thể không xảy ra khi Iy ≥ Ix.

Biện pháp tăng cường ổn định tổng thể:

Có những biệnpháp nào?

Trang 58

§ 3.6 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA BẢN CÁNH, BẢN BỤNG DẦM TỔ HỢP

1 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA BẢN CÁNH NÉN

2 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ CỦA BẢN BỤNG DẦM

Trang 59

x

Trang 60

2 2

2

425 , 0

) 1

( 12

a

b k

b

t E

2

38 ,

0 )

1 ( 12

425 ,

f cr

b

t E b

t E

Trang 61

2 5 , 0

Trang 63

-Lời giải giải tích của Timoshenko:

Tiêu chuẩn kết cấu thép TCVN

5575-2012 lấy đối với tấm dài vô hạn:

với

f f

E

f t

h

f

v w w

w

v cr

58 , 0

3 , 10

_

2 _

4 35 , 5

) 1

( 12

h

t E

k

w

w cr







Công thức của tiêu chuẩn có kể đến sự ngàm đàn hồi giữa bản bụng và

bản cánh dầm nên cho kết quả lớn hơn kết quả giải tích ở trên

Do a >> hw nên: k=5,35

Trang 64

w

2 , 3



Với thép CCT34:

100 2100

10 06 , 2 2 , 3

- Lưu ý: Trường hợp dầm chịu tải trọng động: w 2,2=

2 w

Trang 65

- Nếu thì bản bụng dầm không bị mất ổn định do ứng suất tiếp và không phải làm sườn ngang để gia cường bụng dầm

Bố trí cấu tạo các cặp sườn ngang như sau:

t

mm

h b

s s

w s

2

40 30



+



+ Chiều cao đường hàn h fmin ≥ 5mm

- Khi được gia cường, độ ổn định của bản bụng được tăng lên:

với

Trang 66

- Nếu bố trí các cặp sườn với khoảng cách lớn nhất a=2hw:

_ 2

_ _

26 , 12 2

ow

v cr

ow w

w

f

h a

 ow 2,5

Trang 68

-Lời giải giải tích của Timoshenko:

9 , 23

) 1

( 12

min ,

2

2 2

k

w

w cr

Trang 70

Lấy giá trị ccr bé nhất, ccr=30 và quan niệm rằng mất ổn định không được

xảy ra trước khi mất bền :

5 , 5 30

30

_ _

2 _

h t

h

w

w w

w

5 , 5

Nếu bất đẳng thức trên không thỏa thì có thể đặt sườn dọc gia cường:

Trang 71

w w

V

h t

Trang 72

Trường hợp 2: Khi có tải trọng tập trung cục bộ ở cánh nén dầm và

65

cr , cb

cb

cr

γ τ

τ σ

σ σ

Trang 73

§ 3.7 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỦA DẦM

1 LIÊN KẾT CÁNH DẦM VỚI BẢN BỤNG DẦM

2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN MỐI NỐI DẦM

3 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN PHẦN ĐẦU DẦM, GỐI DẦM

Trang 74

Trang 75

- Khi dùng đường hàn góc cạnh liên kết cánh và bụng dầm:

F T

h



 min

2 2



- Khi dùng bulông hoặc đinh tán liên kết cánh và bụng dầm:

a I

S V Ta

f

x b min

T

A A

V

V a

a

Ta

Ta Ta

Ta

V

x x

w

t

1cm

Trang 76

2 Cấu tạo và tính toán mối nối dầm

a Cấu tạo và tính toán mối nối dầm thép hình

1

2

1 2

Trang 77

b Cấu tạo và tính toán mối nối dầm tổ hợp hàn bằng liên kết hàn

Trang 78

c Cấu tạo và tính toán mối nối lắp ghép dầm tổ hợp hàn, dùng bulông

Trang 79

- Tính toán kiểm tra mối nối dầm bằng liên kết bu lông

- Tâm quay: …

- Lực lớn nhất mà 1 bu lông xa tâm quay chịu: N1b =

- So sánh với khả năng của 1 bu long [N]bmin

- Kết luận

Trang 80

3 Cấu tạo và tính toán phần đầu dầm, gối dầm

- Bề dày sườn gối: t s ≥ t w

Điều kiện đảm bảo ổn định

cục bộ:

f

E t

b

s

os

5 , 0



- Điều kiện ép mặt:

c c se

f A

- Điều kiện ổn định tổng thể

Trang 81

b Dầm thép tựa lên tường, cột bằng bêtông hoặc gạch đá

bg bg bg

R

F b

a A

-Mômen kháng uốn của

tiết diện a-a:

c

W

f

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	2,27 MB