Thiết kế mạng dầm thép
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (579.36 KB, 26 trang )
bé x©y dùng
tr-êng ®¹i häc kiÕn tróc hµ néi
khoa x©y dùng
Gv h-íng dÉn : ts ®oµn tuyÕt ngäc
Sv thùc hiÖn : bïi lª huy
Líp : 99X6
- hµ néi 2003 -
Đề bài
Thiết kế mạng dầm sàn công tác bằng thép với các số liệu tính toán
kèm theo cho trong bảng d-ới đây :
l
1
(m)
l
2
(m)
P
tc
(KN/m
2
)
Hệ số
v-ợt tải
n
p
Chiều cao
kết cấu sàn
h
s
(m)
Hệ số
v-ợt tải
n
g
E
(KN/cm
2
)
10
6,0
23
1,2
1,6
1,05
2,0610
4
- Vật liệu thép dầm phụ sàn và bản sàn là : BCT3 k2 có R=22,5 KN/cm
2
- Vật liệu thép dầm chính là thép BCT3 c5 có R = 23 KN/cm
2
.
- Hệ số điều kiện làm việc = 1.
- Độ võng giới hạn :
+ Đối với sàn thép :
150
1
:
l
f
+ Đối với dầm sàn :
250
1
:
l
f
+ Đối với dầm chính :
400
1
:
l
f
- Hàn bằng ph-ơng pháp hàn tay với que hàn 42 có :
R
h
g
= 18 KN/cm
2
; R
t
g
= 16,5 KN/cm
2
h
= 0,7 ;
t
= 1.
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
1
thuyết minh tính toán
1.Tính toán chọn kích th-ớc bản sàn
1.1.Chọn kích th-ớc bản sàn
Xác định kích th-ớc bản sàn có thể theo cách sử dụng đồ thị hoặc xác định
gần đúng giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất và chiều dày
s
của sàn.
tco
o
s
s
qn
E
nl
4
1
72
1
15
4
Trong đó:
+
s
s
l
- Tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn.
+ n
0
-
Độ võng t-ơng đối nghịch đảo của sàn
n
o
=
f
l
= 150
+ E
1
-
Môđun đàn hồi của thép sàn
2
4
2
1
3,01
10.06,2
1
E
E
= 2,26.10
4
(KN/cm
2
)
- Hệ số Poatsong, với thép BCT3 có = 0,3.
44
4
10.23.150
10.26,2.72
1
15
150.4
s
s
l
= 95,90
Với tải trọng tiêu chuẩn
tc
q
= 23 (KN/m
2
) , tra bảng (3.1-Sách KCT) chọn
S
= 12 mm.
l
S
= 95,90.
s
= 95,9.1,2 = 115,08 (cm).
Chọn l
s
=100 (cm).
1.2. Kiểm tra sàn
1.2.1.Kiểm tra độ võng
- Trong cấu tạo bản sàn thép đ-ợc hàn với các dầm . Khi tải trọng tác dụng
lên sàn thì bản chịu uốn và bị biến dạng nh-ng các đ-ờng hàn liên kết bản sàn
với dầm giữ không cho bản sàn biến dạng tự do và ngăn cản biến dạng xoay tại
các gối . Vì vậy , tại các gối tạ sẽ phát sinh lực kéo H và mômen âm , để thiên về
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
2
an toàn trong tính toán ta bỏ qua ảnh h-ởng của mômen âm tại gối mà chỉ xét
đến lực kéo H.
Cắt một dải bản rộng b =1 (cm) , sơ đồ tính toán bản là một dầm có hai gối
tựa không chuyển vị thẳng , chịu tải trọng tính toán phân bố đều q.
Với tấm sàn dày 1,0 (cm) có trọng l-ợng 0,785 (KN/m
2
) , do đó thép tấm sàn
dày1,2 (cm) có trọng l-ợng là :
g
tc
= 1,2.0,785 = 0,942 (KN/m
2
)
Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn :
q
tc
= (p
tc
+ g
tc
)b = (23 + 0,942).10
-2
= 23,942.10
-4
(KN/cm)
q
tt
= (p
tc
.n
p
+ g
tc
.n
g
)b = (23.1,2 + 0,942.1,05)10
-2
= 28,59.10
-4
(KN/cm)
- Độ võng của sàn do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng :
1
1
ff
o
Trong đó:
+ f
0
- Độ võng ở giữa nhịp của bản do riêng tải trọng q
tc
gây ra .
s
s
tc
o
JE
lq
f
1
4
.
.
384
5
J
S
- mômen quán tính dải bản rộng 1 cm và dầy 1,2 cm .
J
S
=
12
2,1.1
3
= 0,144 (cm
4
)
144,0.10.26,2
100.10.942,23
.
384
5
4
44
o
f
= 0,958 (cm)
+ Hệ số - Tỷ số giữa lực kéo H và lực giới hạn ơle đ-ợc xác định
theo ph-ơng trình:
(1 + )
2
=
2
s
2
o
f3
(1 + )
2
=
2
2
2,1
958,0.3
= 1,912
Bằng cách thử dần ta xác định đ-ợc = 0,679
Vậy , độ võng của sàn:
f = f
0
1
1
=0,958
679,01
1
= 0,571 (cm).
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
3
Suy ra :
s
l
f
=
100
571,0
= 0,00571 <
l
f
=
150
1
= 0,00667.
Nh- vậy : Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép.
1.2.2. Kiểm tra c-ờng độ sàn
- Lực kéo H tác dụng trong dải bản rộng 1 (cm) tính theo công thức:
b. E
2
l
f
4
2
nH
s
1
56,3.1,2.1
4
.2,26.10
150
1
4
3,14
1,2.H
2
2
(KN)
- Mômen lớn nhất ở giữa nhịp sàn:
M
max
=
571,0.56,3
8
100.10.59,28
.
8
.
24
2
fH
lq
s
tt
= 1,542 (KNcm).
- ứng suất lớn nhất trong sàn:
R.
s
W
max
M
A
H
max
Trong đó :
A , W
s
- Diện tích và mô men chống uốn của tiết diện dải sàn rộng 1cm.
2
max
2,1.1
542,1
2,1.1
56,3
= 4,038 (KN/cm
2
) <
R = 22,5 (KN/cm
2
)
Kết luận : Sàn đảm bảo chịu lực.
- Đ-ờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu đ-ợc lực H chiều cao của
đ-ờng hàn đó xác định theo công thức :
)(8,2)(28,0
1.18.7,0
56,3
mmcm
g
h
R
h
H
h
h
Theo yêu cầu cấu tạo ta chọn h
h
= 6 mm .
Sơ đồ mạng hàn bố trí nh- hình vẽ (trang sau).
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
4
A
cột
B
dầm phụ dầm chính
1 m
6 m
1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m
0,5 m0,5 m
10 m
1
2
2.Tính toán thiết kế dầm sàn
2.1. Sơ đồ tính toán dầm sàn
Sơ đồ tính toán dầm phụ là dầm đơn giản nhịp l
2
= 6 m chịu tác dụng của tải
trọng phân bố đều từ sàn truyền vào. Chia dầm chính thành 10 khoảng bằng nhau
và bằng a =100 cm = 1 (m).
2.2.Tải trọng
Tải trọng tác dụng lên dầm sàn là tải trọng tiêu chuẩn p
tc
và trọng l-ợng của
sàn thép.
- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm sàn :
q
tc
= (p
tc
+ g
tc
) . a = ( 23 + 0,942 ) .1 = 23,942 ( KN/m )
- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm sàn :
q
tt
= (p
tc
. n
p
+
g
tc
. n
g
) . a = (23.1,2 + 0,942.1,05) .1 = 28,59 ( KN/m )
2.3 Xác định nội lực tính toán.
Nội lực tính toán lớn nhất trong dầm sàn :
(KNm)66,128
8
6 . 28,59
8
2
2
l . q
max
M
2
tt
(KN)77,85
2
6 . 28,59
2
2
l . q
max
Q
tt
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
5
q = 28,59 KN/m
M = 128,66 KNm
Q = 85,77 KN
6 m
M
Q
tt
2.4.Chọn kích th-ớc tiết diện dầm
Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo):
56,510
11,12.22,5.
12866
.R.
1
C
max
M
ct
W
(cm
2
)
( Lấy C
1
= 1,12 )
Tra bảng thép cán sẵn , chọn thép I33 có các đặc tr-ng hình học nh- sau :
W
X
= 597 (cm
3
) g = 422 (N/m) = 0,422 (KN/m)
S
X
= 339 (cm
3
) h = 33 (cm)
J
X
= 9840 (cm
4
) = 0,7 (cm)
b = 14 (cm)
330
140
7
2.5. Kiểm tra lại tiết diện
Ta kiểm tra bền có kể đến trọng l-ợng bản thân dầm:
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
6
- Nội lực tính toán lớn nhất thực tế :
56,130
8
2
0,422.6
128,66
max
M
(KNm)
04,87
2
0,422.6
77,85
max
Q
(KN)
- ứng suất pháp lớn nhất :
53,19
1,12.597
13056
1,12.W
max
M
max
(KN/cm
2
)
max
= 19,53 < R.
= 22,5 (KN/cm
2
)
- ứng suất tiếp lớn nhất :
28,4
9840.0,7
87,04.339
b
.
x
J
x
.S
max
Q
max
(KN/cm
2
)
28,4
max
(KN/cm
2
) < R
c
= 12,5 (KN/cm
2
)
- Kiểm tra võng theo công thức:
l
f
x
EJ
3
.l
tc
q
384
5
l
f
Tính tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm:
0,004
250
1
l
f
0,0034
.9840
4
2,06.10
3
.600
2-
0,422)10(23,942
384
5
l
f
Kết luận: Dầm sàn chọn đạt yêu cầu cả về c-ờng độ và độ võng. Không cần
kiểm tra ổn định tổng thể vì cánh nén của dầm đ-ợc hàn vào tấm sàn nên không
thể chuyển dịch đ-ợc theo ph-ơng ngang đ-ợc .
3.Tính toán thiết kế dầm chính
3.1.Sơ đồ tính toán của dầm chính
Dầm chính là dầm đơn giản chịu tác dụng của các tải trọng coi nh- phân bố
đều. Sơ đồ tính toán nh- sau :
3.2.Xác định tải trọng tác dụng
Theo cách bố trí dầm có 10 dầm sàn đặt lên dầm chính.
- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính:
18,1466).422,0942,23(
tc
q
(KN/m)
- Tải trọng tính toán phân bố đều lên dầm chính:
20,1746).05,1.422,059,28(
tt
q
(KN/m)
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
7
3.3. Xác định nội lực tính toán
50,2177
8
2
174,20.10
8
2
1
.l
tt
q
max
M
(KNm)
0,871
2
174,20.10
2
1
.l
tt
q
max
Q
(KN)
q = 174,20 KN/m
M = 2177,50 KNm
Q = 871,0 KN
10 m
M
Q
tt
3.4. Thiết kế tiết diện dầm
3.4.1. Chọn chiều cao tiết diện
Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện:
0
0
maxmin
20
ktd
d
hh
hhh
Trong đó :
- Chiều cao :
)(258,1012,033,06,16,1
max
mhhh
sds
- Chiều cao h
min
có thể tính gần đúng theo công thức:
tt
tc
q
q
f
l
E
lR
h
.
.
384
5
1
min
08,78
17420.10.06,2
14618.400.1000.23
.
384
5
4
min
h
(cm)
- Chiều cao h
kt
của dầm tính theo công thức:
h
kt
= k
b
yc
W
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
8
Trong đó :
+ k-Hệ số phụ thuộc cấu tạo tiết diện dầm , đối với dầm tổ hợp hàn
lấy
20,115,1 k
Chọn k = 1,15.
+
b
Bề rộng bụng dầm chính
Sơ bộ chọn
b
= 10 (mm)
+ W
yc
- Mô men kháng uốn yêu cầu (không kể đến biến dạng dẻo của
dầm)
39,9467
23.1
217750
R
max
M
yc
W
(cm
3
)
15,102
0,1
39,9467
15,1
kt
h
(cm)
Dựa vào h
min
và h
kt
, sơ bộ chọn chiều cao h
d
=104 (cm)
3.4.2.Kiểm tra lại chiều dày bụng
b
Kiểm tra chiều dày bản bụng theo khả năng chịu cắt :
47,10
2,1.104
871
.5,1
.
.5,1
max
bd
h
Q
(KN/cm
2
)
47,10
(KN/cm
2
) < R
c
= 13,5 (KN/cm
2
)
Bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt.
3.4.3.Chọn kích th-ớc bản cánh dầm
- Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức:
2
2).(
.
c
byc
ccc
h
JJ
bA
Trong đó:
+
yc
J
- Mô men quán tính yêu cầu với trục x-x.
)
4
cm(28,492304
2
49467,39.10
2
d
.h
yc
W
yc
J
+
b
J
- Mô men quán tính của bản bụng đối với trục x-x.
)
4
(cm100000
12
3
1,0.100
12
3
.
b
b
J
b
h
+ h
c
Khoảng cách trọng tâm 2 tiết diện cách dầm
h
c
= 104 2 = 102 (cm)
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
9
)
2
(cm41,75
2
102
10000028,492304.2
c
A
- Chọn kích th-ớc bản cánh dầm
Kích th-ớc cánh dầm phải thoã mãn điều kiện sau :
)(18
93,29.
23
10.06,2
.
4,10
10
1
)528,20()
2
1
5
1
(
30
4
cmb
R
E
b
cmhb
cmhb
b
C
cccC
dC
dC
CC
cmb
b
c
cc
)528,20(
93,29
Chọn bề rộng cánh : b
c
= 38 (cm)
Bề dày cánh :
98,1
38
41,75
c
c
c
b
A
(cm)
Thông th-ờng bề dày cánh dầm tổ hợp lấy từ
)(4,22,1 cm
và lớn hơn
)(0,1 cm
b
Chọn
)(2 cm
c
.
Ta thấy , giá trị b
c
và
c
đã thoã mãn điều kiện trên .
20
1000
20
1040
1020
380
10
3.5. Kiểm tra bền cho dầm
- Trọng l-ợng bản thân dầm:
d
g
1,05.78,5.(2.0,38.0,02 + 1.0,01) = 2,24 (KN/m)
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
10
- Mô men tổng cộng lớn nhất của dầm:
50,2205
8
2
2,24.10
50,2177
max
M
(KNm)
- Lực cắt tổng cộng lớn nhất:
20,882
2
2,24.10
871
max
Q
(KN)
- Mô men quán tính thực của tiết diện dầm:
0,495352
2
2
102
2.38.2.
12
3
1,2.100
th
x
J
(cm
4
)
- Mô men kháng uốn thực của dầm :
0,9526
104
495352.2
d
h
.2
th
x
J
th
x
W
(cm
3
)
- ứng suất lớn nhất trong dầm (không xét đến biến dạng dẻo):
15,23
9526.1
50,2205
th
x
.W
max
M
max
(KN/cm
2
)
15,23
max
(KN/cm
2
) > R = 23 (KN/cm
2
)
Vì
max
lớn hơn R
0
0
0
0
565,0
nên có thể chấp nhận đ-ợc.
Dầm chính đạt yêu cầu về c-ờng độ .
- Không cần kiểm tra võng vì đã có: h
d
= 104 (cm) > h
min
= 78,08 (cm).
3.6.Thay đổi tiết diện dầm
3.6.1.Xác định kích th-ớc tiết diện thay đổi
Để tiết kiệm thép , giảm nhẹ trọng l-ợng dầm khi thiết kế dầm ta thay đổi tiết
diện dầm ở phần dầm có mômen uốn bé . Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa
một đoạn:
)267,1(10
5
1
6
1
5
1
6
1
1
lx
(cm)
Chọn x = 1,7 m.
- Nội lực tại vị trí thay đổi tiết diện :
78,1244
2
1,7-107,1.44,176
2
xl'.x
tt
q
x
M
1
(KNm)
25,582)7,1
2
10
.(44,176)
2
1
.(
x
Q x
l
q
'
tt
(KN)
Với :
44,17624,220,174
'
d
g
tt
q
tt
q
(KN/m)
- Mô men kháng uốn cần thiết cho tiết diện:
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
11
16,6367
19,55.1
124478
.
k
h
R
x
M
ct
x
W
(cm
3
)
Trong đó : Vì dầm chịu kéo , kiểm tra chất l-ờng đ-ờng hàn bằng
ph-ơng pháp thông th-ờng nên :
19,550,85.230,85R
k
h
R
(KN/cm
2
)
- Mô men quán tính cần thiết cho tiết diện :
32,331092
2
46367,16.10
2
d
.h
ct
x
W
ct
x
J
(cm
4
)
- Diện tích cần thiết cho cánh dầm thay đổi
73,42
2
104
)10000032,331092(2
2
d
h
b
J
ct
x
J2
ct
x
A
(cm
2
)
- Bề rộng cánh dầm cần thiết:
36,21
2
42,73
'
c
b
c
ct
x
A
(cm)
Bề rộng cánh phải thoả mãn điều kiện :
)(18
)(19
2
)(4,10
10
1
'
'
'
cmb
cm
b
b
cmhb
c
c
c
dc
Chọn
'
c
b
= 22 cm - Thoã mãn điều kiện trên
Diện tích cánh dầm t-ơng ứng :
'
c
A
= 22.2 = 44 (cm
2
)
- Mô men quán tính và kháng uốn của tiết diện đã thay đổi :
328888
2
2
102
2.2.22100000
2
2
c
h
.
c
.
'
c
2b
b
J
'
x
J
(cm
4
)
77,6324
104
328888.2
d
h
.2
'
x
J
'
x
W
(cm
3
)
3.6.2. Kiểm tra tiết diện dầm tại chỗ thay đổi tiết diện dầm
- Kiểm tra theo ứng suất pháp:
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
12
68,19
6324,77
124478
'
x
W
x
M
'
x
(KN/cm
2
)
'
x
= 19,68 >
k
h
R
= 19,55 (KN/cm
2
)
Vì
'
x
lớn hơn R
0
0
0
0
566,0
nên có thể chấp nhận đ-ợc.
- Kiểm tra theo ứng suất t-ơng đ-ơng:
R3.
2
1
2
1td
Trong đó:
+
92,18
104
100
.68,19
h
h
'.
d
b
x1
(KN/cm
2
)
+
b
'
x
'
cx
1
.J
.SQ
Với :
Q
x
Lực cắt tại vị trí tiết diện thay đổi
Q
x
= 582,25 (KN)
'
c
S
Mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà của tiết
diện dầm .
2244
2
102
.2.22
2
''
c
ccc
h
bS
(cm
3
)
31,3
2,1.328888
4582,25.224
'.J
.SQ
bx
cx
1
(KN/cm
2
)
Suy ra :
77,193.3,3192,183.
222
11td
(KN/cm
2
)
19,77
td
(KN/cm
2
) < R = 23 (KN/cm
2
)
Kết luận : Tiết diện thay đổi đủ khả năng chịu lực.
3.7.Tính liên kết cánh dầm với bụng dầm
Dùng ph-ơng pháp hàn tay tại công tr-ờng , ta có :
t
= 1;
t
g
R
= 16,5 (KN/cm
2
)
h
= 0,7;
h
g
R
= 18 (KN/cm
2
)
(R
g
)
min
=
h
R
g
h
= 0,7.18 = 12,6 (KN/cm
2
)
- Theo sơ đồ bố trí dầm thì tiết diện đầu dầm có Q
max
, không có dầm phụ ( tức
không có lực tập trung) do đó chiều cao đ-ờng hàn liên kết cánh dầm với bụng
dầm đ-ợc tính theo công thức:
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
13
min
)(2
.
max
g
RJ
ScQ
h
x
h
Trong đó:
+ Q
max
-
Lực cắt lớn nhất ở đầu dầm chính ( kể đến trọng l-ợng dầm ).
Q
max
= 882,20 (KN/cm
2
)
+ S
c
- Mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà của tiết
diện dầm .
3876
2
102
.2.38
2
c
ccc
h
bS
(cm
3
)
+ J
x
- Mômen quán tính của dầm
J
x
= 495352,0 (cm
4
)
27,0
6,12.495352.2
3876.20,882
h
h
(cm)
- Do cách đầu dầm 0,5 (m) có 1 dầm sàn đặt trên cánh dầm chính nên phải
kiểm tra kích th-ớc đ-ờng hàn tại vị trí này.
+ Tải trọng tập trung do dầm sàn là P:
P = 2.
ds
Q
max
= 2.87,04 = 174,08 (KN).
Trong đó :
ds
Q
max
- Lực cắt lớn nhất của dầm sàn ( có xét đến tải trọng bản thân)
+ Lực cắt của dầm chính tại tiết diện này là:
98,79320,882.
5
5,4
.
5
5,4
max
ds
(KN)
Vậy : Chiều cao đ-ờng hàn tại vị trí này đ-ợc tính theo công thức:
2
2
min
).(.2
1
z
P
J
QS
R
h
x
c
g
h
Trong đó:
+ z Chiều dài chịu tải quy -ớc của bản bụng dầm chính
z = b
ds
+ 2
C
= 14 + 2.2 = 18 (cm).
+ Các ký hiệu khác nh- phần tr-ớc .
46,0
18
08,174
495352
3876.98,793
6,12.1.2
1
22
h
h
(cm)
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
14
* Cả hai tiết diện này đều có chiều cao đ-ờng hàn nhỏ do đó ta lấy chiều cao
đ-ờng hàn theo cấu tạo:
Tra bảng (2.2 Sách KCT) : h
h
= 7 (mm)
3.8.Kiểm tra ổn định dầm
Bản sàn là thép, khoảng cách các s-ờn là a = 1m, kích th-ớc chiều cao dầm
sàn nhỏ do đó ta dùng liên kết chồng. Dầm phụ đặt trên cánh nén của dầm chính.
Liên kết giữa dầm sàn và dầm chính bằng liên kết hàn hoặc bu lông tuỳ theo điều
kiện thi công.
3.8.1.Kiểm tra ổn định tổng thể dầm
Khoảng cách giữa các dầm sàn là a = 1m, bề rộng cánh dầm chính b
C
= 38 cm.
Xét tỷ số :
63,2
38
100
c
b
a
Điều kiện ổn định là:
R
E
h
bbb
b
a
c
c
c
c
c
c
c
).016,073,0(0032,041,0
Trong đó: = 1 khi dầm làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
Thay số, ta có :
84,18
23
10.06,2
102
38
).
0,2
38
016,073,0(
0,2
38
.0032,041,0.163,2
4
Kết luận: Dầm đảm bảo ổn định tổng thể.
3.8.2. Kiểm tra ổn định cục bộ cho dầm
3.8.2.1.ổn định cánh dầm chịu nén
Khi cánh làm việc trong giai đoạn đàn hồi thì điều kiện ổn định cánh nén của
dầm:
R
E
b
c
o
5,0
96,14
23
10.06,2
5,05,02,9
0,2.2
2,138
4
R
E
b
c
o
Kết luận: Bản cánh dầm đảm bảo ổn định.
3.8.2.2.ổn định bản bụng dầm
- Tr-ớc hết kiểm tra giá trị độ mảnh qui -ớc:
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
15
34,3
10.06,2
23
0,1
100
4
E
R
h
b
b
b
Do
2,334,3
bb
nên dầm mất ổn định do ứng suất tiếp nên ta đặt các
cặp s-ờn trung gian để gia c-ờng với khoảng cách a = 2m ( Điều kiện : a
2h
b
=
2.100 = 200 cm) .
Do trong ô bản bụng có tiết diện chịu ứng suất cục bộ mà không có s-ờn nên
ta cần kiểm tra bản bụng ở tiết diện này.
- Kiểm tra theo điều kiện chịu ứng suất cục bộ:
R
z
P
b
cb
Trong đó: P = 174,08 (KN).
b
= 1,0 (cm).
z = 18 (cm).
cb
=
06,8
18.2,1
08,174
cb
(KN/cm
2
) < R = 23 (KN/cm
2
)
3.8.3.Kiểm tra các ô bản bụng
Bố trí các ô bản theo cách bố trí dầm dầm sàn , thể hiện trên hình vẽ:
1,04 m
0,5 m
P P P P P
ô 1 ô 2
419,05 KNm
1 m 1 m 1 m 1 m
1654,13 KNm
793,98 KN
441,10 KN
- Xác định các giá trị nội lực ở giữa các ô bản :
+ Tại Ô1: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm khoảng 0,5m (tại vị trí
có dầm phụ đặt lên).
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
16
Các giá trị nội lực tại tiết diện này:
05,419
2
0,5) (10176,44.0,5
2
)(.
M
1
'
1
xlxq
tt
(KNm)
98,793)5,0
2
10
.(44,176)
2
.(Q
1
'
1
x
l
q
tt
(KN)
Trong đó:
'
tt
q
- Tải trọng phân bố tính toán trên dầm chính (kể đến trọng l-ợng bản
thân dầm) .
'
tt
q
176,44 (KN/m) (Tính ở phần tr-ớc)
+ Tại Ô2: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm 2,5 (m).
Các giá trị nội lực tại tiết diện này :
13,1654
2
2,5) (10176,44.2,5
2
)(.
M
1
'
2
xlxq
tt
(KNm)
10,441)5,2
2
10
.(44,176)
2
.(Q
1
'
2
x
l
q
tt
(KN)
- Tại các tiết diện cần kiểm tra đều có lực tập trung là P = 174,08 (KN) , mặt
khác : 2,5 <
b
= 2,78 < 6 nên công thức kiểm tra ổn định có dạng :
1
2
0
2
00
cb
cb
Trong đó:
2
0
2
0
0
0
0
76,0
13,10
.
b
bb
b
cb
d
Rc
h
Q
R
z
P
h
h
W
M
Còn
0
và
0cb
xác định theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép, phụ thuộc
vào khoảng cách các s-ờn và tỷ số
cb0
0
- Xét ổn định cho Ô1:
Khoảng cách giữa các s-ờn trong ô là 1,5 m .
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
17
+
37,6
104
100
.
77,6324
41905
.
0
'
1
d
x
h
h
W
M
(KN/cm
2
)
+
06,8
cb
(KN/cm
2
) (Đã tính ở phần tr-ớc)
+
62,6
2,1.100
98,793
.
1
bb
h
Q
(KN/cm
2
)
+
2
0
2
0
76,0
13,10
b
c
R
(KN/cm
2
)
Trong đó:
- Tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của ô bản
5,1
100
150
b0
- Độ mảnh quy -ớc của ô bản bụng
78,2
0
b
b
b
b
b
E
R
h
E
Rd
d Cạnh ngắn ô bản .
07,24
78,2
5,13
5,1
76,0
13,10
22
0
(KN/cm
2
)
+ Tính
0
,
cb0
:
Ta có :
81,0
1,2
2
.
100
22
0,8.
h
b
t
3
3
b
c
b
'
c
Tra bảng (3.8-Sách KCT) và nội suy :
402,0
cb
Xét tỉ số :
1,5
100
150
h
a
o
> 0,8
Và
26,1
6,37
8,06
cb
>
402,0
cb
Suy ra :
*
0
đ-ợc tính theo công thức :
2
0
b
kp
R
C
Tra bảng (3.5 - Sách KCT) với t = 0,81 và nội suy : C
kp
= 30,075.
50,89
2,78
23
30,075.
2
o
(KN/cm
2
)
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
18
*
cb0
đ-ợc tính theo công thức :
2
a
2
ocb
.RC
Tra bảng (3.9 - Sách KCT) với
1,5
h
a
o
và nội suy : C
2
= 57,4
82,170
2,78
57,4.23
2
ocb
(KN/cm
2
)
Thay vào công thức kiểm tra ổn định , ta có :
130,0
24,07
6,62
170,82
8,06
89,5
6,37
22
Kết luận: Ô 1 đảm bảo ổn định .
- Xét ổn định cho Ô 2:
Khoảng cách giữa các s-ờn trong Ô 2 là 2 m
+
70,16
104
100
.
0,9526
165413
.
2
d
b
x
h
h
W
M
(KN/cm
2
)
+
06,8
cb
(KN/cm
2
) (Đã tính ở phần tr-ớc)
+
67,3
2,1.100
10,441
.
2
bb
h
Q
(KN/cm
2
)
+
2
0
2
0
76,0
13,10
b
c
R
(KN/cm
2
)
Trong đó:
- Tỉ số giữa cạnh dài và cạnh ngắn của ô bản
2
100
200
b0
- Độ mảnh quy -ớc của bản bụng
78,2
0
b
41,21
78,2
5,13
2
76,0
13,10
22
0
(KN/cm
2
)
+ Tính
0
,
cb0
:
Ta có :
41,1
1,2
2
.
100
38
0,8.
h
b
t
3
3
b
c
b
c
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
19
Tra bảng (3.8 - Sách KCT) và nội suy :
691,0
cb
Xét tỉ số :
2
100
200
h
a
o
> 0,8
Và
48,0
16,70
8,06
cb
<
691,0
cb
Suy ra :
*
0
đ-ợc tính theo công thức :
2
0
b
kp
R
C
Tra bảng (3.5 - Sách KCT) với t = 1,41 và nội suy : C
kp
= 32,22.
89,95
2,78
23
32,22.
2
o
(KN/cm
2
)
*
cb0
đ-ợc tính theo công thức :
2
a
1
ocb
.RC
Tra bảng (3.7 - Sách KCT) với
1
2.100
200
2h
a
o
, t = 1,41 và nội suy :
C
1
= 18,96
78,2
2,06.10
23
.
2.1,2
200
.2
4
a
R
Ea
b
43,56
2,78
18,96.23
2
ocb
(KN/cm
2
)
Thay vào công thức kiểm tra ổn định , ta có :
136,0
21,41
3,67
56,43
8,06
95,89
16,70
22
Kết luận: Ô 2 đảm bảo ổn định .
3.9.Tính toán các chi tiết khác của dầm
3.9.1. S-ờn trung gian
Bố trí cặp s-ờn đối xứng , cấu tạo s-ờn nh- sau :
- Chiều rộng : b
S
30
b
h
+ 40 =
33,7340
30
1000
(mm)
Chọn : b
S
= 80 (mm) = 8 (cm).
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
20
- Chiều dày :
53,0
10.06,2
23
.8.22
4
E
R
b
ss
(cm)
Chọn :
S
= 6 (mm).
- Chiêu cao : h
s
= h
b
= 1000 (mm)
3800
172
20
1000
20
1040
6
1000
80
40
60
chi tiết s-ờn trung gian
3.9.2.S-ờn đầu dầm
3.9.2.1.Chọn kích th-ớc tiết diện s-ờn đầu dầm
- Diện tích tiết diện s-ờn đầu dầm chọn theo điều kiện phải đủ chịu ứng suất ép
mặt đầu s-ờn do toàn bộ lực cắt ở đầu dầm chính:
em
s
R
Q
A
.
max
Trong đó :
Q
max
Lực cắt ở đầu dầm chính
Q
max
= 882,20 (KN)
R
em
C-ờng độ tính toán của thép chịu ép mặt tì đầu
R
em
= 35,5 (KN/cm
2
).
= 1: Hệ số điều kiện làm việc.
24,85
1.35,5
882,20
A
s
(cm
2
)
Chọn kích th-ớc s-ờn đầu dầm :
12220
(mm)
- Kiểm tra kích th-ớc s-ờn đầu dầm :
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
21
Chiều rộng tính toán của s-ờn :
4,10
2
2,122
2
'
bc
s
b
b
(cm)
Từ điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ của s-ờn , ta có :
R
E
b
ss
.5,0
7,0
10.06,2
23
4,10.2.2
4
E
R
b
ss
(cm) = 7 (mm)
và
12
bs
(mm)
Chọn
12
s
(mm) là hợp lý .
Khi đó :
s
A
22.1,2 = 26,4 (cm
2
) > 24,85 (cm
2
)
S-ờn đầu dầm có cấu tạo nh- hình vẽ :
220
12
20
1000
20
1060
1040
220
150
250
640
CHI TIếT SƯờN ĐầU DầM
3.9.2.2.Kiểm tra ổn định tổng thể cho s-ờn đầu dầm
Coi s-ờn và một phần bản bụng của dầm cùng làm việc nh- một thanh quy
-ớc chịu nén đúng tâm .
z
C
1s
b
- Chiều rộng phần bản bụng tham ghi làm việc cùng s-ờn đầu dầm:
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
22
34,23
23
10.06,2
2,1.65,0.65,0
4
1
R
E
C
b
(cm)
- Diện tích tiết diện thanh quy -ớc :
bqus
AAA
26,4 + 1,2.23,34 = 54,41 (cm
2
)
- Mômen quán tính của tiết diện thanh quy -ớc (Theo ph-ơng trục z-z , là
ph-ơng mảnh nhất ):
16,1068
12
23,34.1,2
12
1,2.22
J
33
z
(cm
4
)
- Bán kính quán tính của tiết diện:
43,4
54,41
1068,16
A
J
r
z
z
(cm)
- Độ mảnh của s-ờn
57,22
4,43
100
r
h
z
b
z
Tra bảng (II.1 - Phụ lục II) với R = 23 (KN/cm
2
) ,
57,22
z
và nội suy :
Hệ số uốn dọc = 0,955
- ứng suất lớn nhất trong s-ờn đầu dầm :
98,16
10,955.54,4
882,20
.A
Q
max
(KN/cm
2
)
98,16
(KN/cm
2
) < R = 23 (KN/cm
2
)
Kết luận: S-ờn đầu dầm đảm bảo chịu lực .
3.9.3. Tính liên kết s-ờn đầu dầm vào bụng dầm
Chiều cao đ-ờng hàn tính theo công thức:
hg
h
lR
Q
h
.)(2
min
max
Trong đó: l
h
= h
b
- 2
= 100 - 1 = 99 (cm)
Với : 2
- Phần đầu và phần cuối đ-ờng hàn kể đến chất l-ợng
đ-ờng hàn không tốt.
35,0
99.6,12.2
20,882
h
h
(cm)
Chiều cao đ-ờng hàn nhỏ, lấy h
h
theo cấu tạo h
h
= 6 (mm).
đồ án KC Thép 1
Thiết kế hệ dầm thép
sinh viên thực hiện : Bùi lê huy
23
20
1000
20
1060
220
Đ-ờng hàn cao
6 mm
7 mm
Đ-ờng hàn cao
CHI TIếT NốI SƯờN ĐầU DầM VớI DầM CHíNH
250
150
3.9.4. Tính nối bản bụng dầm
(Thực tế có thể nối hay không tuỳ theo chiều dài thực tế vật liệu đang có song
trong phạm vi đồ án ta vẫn tính nối) .
Bản bụng dầm nối tại vị trí cách gối dầm một đoạn 3 (m) , chỉ cần tính nối ở
một đầu dầm là đủ.Ta chọn ph-ơng pháp liên kết bằng bản ghép .
- Tính nội lực tại mối nối:
M
nối
=
62,1852
2
)310(3.44,176
2
)(.
1
'
xlxq
tt
(KNm).
Q
nối
=
88,3523
2
10
.44,176
2
1
'
x
l
q
tt
(KN)
- Mối nối đ-ợc coi nh- chịu toàn bộ lực cắt Q
b
= Q
nối
. Giá trị mômen của bản
bụng tại vị trí nối :
M
b
= M
nối
.
0,374
495352
100000
.62,1852
d
b
J
J
(KNm).
- Chọn 2 bản ghép để nối bản bụng trên nguyên tắc: A
bgh
A
b
Chọn bản ghép có tiết diện 96x1,0 (cm) dài 10cm ốp hai bên bản bụng.
A
bgh
= 2.1,0.96 = 192 (cm
2
) A
b
= 1,2.100 = 120 (cm
2
)
Dùng đ-ờng hàn góc có h
h
= 10 mm.
