ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1
tt
q dc
.L
Vmax = 2 =

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

102,024.15
2

= 765,18kN.m

q=102,024 kN

15000mm
Mmax=2869,425 kN.m

Vmax=765,18 kN

Hình 5. Sơ đồ tính tốn dầm chính.
4. Thiết kế tiết diện dầm
a. Chọn chiều cao tiết diện dầm h theo điều kiện:
hmin ≤ h ≤ hmax

hd ≈ hkt ( ±20% )
(Trong đó hmax khơng hạn chế)
+ Chiều cao hmin có thể tính gần đúng theo công thức:
5 f L 1
5 23.10 4
85,646

. .   . .L
.
.400.
.15
8
24 E  ∆  ntb
24 2,1.10
102,024
hmin =
=
=1,149m.

W
M max
= k.
tw
f .tw
+ Chiều cao hkt của dầm tính theo cơng thức: hkt = k
Hệ số k = 1,15 - tổ hợp dầm hàn.
tw
Chọn =10 mm.
1,15.

hkt =


2869, 425
23.10 4.9.10 −3

=1,354 m.


Chọn h =1,3 m.

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

+ Kiểm tra lại chiều dày của bản bụng:
tf
Sơ bộ chọn = 0,02 m.
 hw= h – 0,04 = 1,3 - 0,04 = 1,26 m
V
765,18
≥ 1,5. max
hw . f v
1, 26.133.103
w
t =10mm
=1,5.
=0,00451 m=4,51 mm (Thoả mãn).
Chọn kích thước bản cánh dầm
- Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo cơng thức gần đúng sau:
b.

M max h tw .hw3 2

Af = b f .t f = (
. −
).
f .γ c 2 12 h 2f
2
2869, 425.102.130 1.1263
−
2
23.1.2
12
1282
=(
).
=78,64 cm
f

f

Chọn kích thước tiết diện cánh b =42 cm, t =20 cm thoả mãn các điều kiện:
+ bf ≥ 18 cm
1 1
26 ÷ 65
( ÷ )
+ bf = 2 5 h = (
) cm.

≤ w
+ t =0,01 < t =0,02 3t = 0,03m
b f 0, 42
E

=
= 21
= 30, 22
t f 0,02
f
+
<
w

f

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

2


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

20

10

130

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

420
5. Thay đổi tiết diện dầm

÷

÷
Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn: x =(1/5 1/6)L=(1/5 1/6).15
 Lấy x = 2,5 m.
Do chiều dài thép lớn nhất là 8m, nên chọn đoạn thay đổi tiết diện sẽ gia công trong
nhà máy và một đoạn tính từ đầu dầm đến khoảng cách 2,5 m sẽ gia công tại công
trường.
tt
qdc
.x.( L - x ) 102,024.2,5.(15 − 2,5)
Mx
2
2
Tính Mx:
=
=
= 1594,125kN.m
Diện tích tiết diện bản cánh cần thiết tại vị trí thay đổi:

M x h t w .h 3w 2
1594,125.102.130 1.1263
2
A = b .t f = (
. −
). 2 = (
−
).
= 44,35cm 2
2
f wt 2
12 h f

0,85.23.2
12 128
'
f

'
f

b'f

420

= 24 cm.

240

→ Chọn

2000

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

500

3


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

20


10

130

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

240
Mối hàn đối đầu nối cánh trên khi thay đổi tiết diện

240

420

i=1/5

63

2000

500

Mối nối cánh dưới với tga = 2(a =630) nên fwt = f

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

qtt

15000
2500

10000

Mx
Vmax

1.
-

-

-

•

2500

Mmax

Vx

Kiểm tra bền cho dầm
Tính mơ men do trọng lượng bản thân dầm:

L2
f
f
8
bt
w w
M = (h .t +2 b . t )..
= (1,26.0,01 + 2.0,42.0,02).78,5.1,05. = 66,764kN.m
Mơmen qn tính thực của tiết diện dầm:
2
h f 2 1.1263
twhw3
128
2.42.2.
2b f t f ( )
12
2
12
4
Ix =
+
=
+
=854826 cm4
Mômen kháng uốn thực của dầm:
I x .2 854826.2
=
h
130
Wx =

= 13151,169cm3
Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp:

σ max =

M max + M bt
Wx

=

2869,425.106 + 66,764.106
13151,169.103

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

5

=223,264N/mm2


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

σ max = 223,264N / mm 2 <

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

γ

f. =230 N/


mm2

Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối tựa:

•

τ=

(Vmax + Vbt ).S'x
≤ f v .γ c
I x' .t w

bt

V

w w

f

f

γ .γ g

L
2

= (h t +2b t )
. =(1,26.0,01 + 2.0,42.0,02).78,5.1,05.
= 18,175 kN

h
A h
128 1.126 126
S x' = b'f .t f . f + w . w = 24.2.
+
.
= 5056,5cm3
2
2 4
2
2
4

15
2

2

h f 1.1263
tw .hw3
1282
'
I =
+ 2.b f .t f . =
+ 2.24.2.
= 559914cm 4
12
4
12
4

'
x

I x' .2
Wx' = h

559914.2
= 8614,062cm3
130

=
(Vmax + Vbt ).S'x (765,18 + 18,175).103.5056,5.103
τ=
=
= 101,204 N / mm 2 ≤ f v .γ c = 133 N / mm 2
'
4
I x .t w
391392,857.10 .10
Kiểm tra ứng suất pháp trong đường hàn đối đầu nối cánh:

•

g dctt = ( 0,01.1,26 + 2.0,4.0,02 ) .78,5.1,05 = 2,357 kN / m
M

'
bt

=


g ttdc .x.( L - x )
2

=

2,357.2,5.(15 − 2,5)
= 36,828kN .m
2

M x + M bt' 1594,125.106 + 36,828.106
σ =
=
= 189,336 N / m m 2
'
3
Wx
8614,062.10
'
x

      = 189,336 N / mm 2 ≤ f wt .γ c = 195,5 N / mm 2

•

Kiểm tra ứng cục bộ tại nơi đặt dầm phụ:

P
σc =
l z .tw


dp
2.(Vmax
+ Vbtdp ) 2.(50,362 + 0,65).103
=
= 63,765 N / m m 2
dp
dc
(b f + 2.t f ).tw
(120 + 2.20).10

=

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

6


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

σ c = 63,765

N/mm

2

≤ γ c. f

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH


=230 N/mm2

Kiểm tra ứng suất tương đương tại nơi tiết diện dầm thay đổi:

•

( M x + M bt' ).hw (1594,125.106 + 36,828.106 ).1260
σ1 =
=
= 183,51 N / m m 2
'
3
Wx .h
8614,062.10 .1300

L
15
tt
Vx = qdc
.( − x) = 102,024.( − 2,5) = 510,12kN
2
2
L
15
tt
Vbt = g dc
.( − x) = 2,357.( − 2,5) = 11,785kN
2
2
(Vx + Vbt ).S'x (510,12.103 + 11,785.103 ).5056,5.103

τ1 =
=
= 47,132   N / mm 2   
'
4
I x .t w
559914.10 .10

σ td = σ 12 + σ c2 − σ 1. .σ c + 3.τ 12   = 183,512 + 63,7652 − 183,51.63,765 + 3.47,1322
= 180,844

N / m m2

σ td = 180,844 N / mm 2 ≤ 1,15. f .γ c = 264,5 N / mm 2
7.

Kiểm tra ổn định dầm
• Kiểm tra ổn định tổng thể:
l0
bf
- Kiểm tra tỷ số
:

l0
b 
b  b  E
≤ 1. 0,41 + 0,0032. f +  0,73 − 0,016 f ÷. f  .
tf 
t f  h fk  f


⇔ bf
l00
42 
42  42  2,1.10 4

⇔
≤ 1. 0, 41 + 0,0032. +  0,73 − 0,016. ÷.
.
= 18,326
42
2 
2  128 
23


100
= 2,381 < 18,326
⇔ 42
⇒

Với

l0

Dầm đảm bảo ổn định tổng thể.

là khoảng cách giữa các dầm phụ =1m = 100 cm.

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7


7


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

Kiểm tra ổn định cục bộ:

•

+ Kiểm tra ổn định bản cánh:
Khi chọn tiết diện của bản cánh đã chọn để đảm bảo ổn định cục bộ.
Do vậy ta không cần kiểm tra.



+ Kiểm tra ổn định cục bộ cho bản bụng:
Kiểm tra theo điều kiện ổn định:
λw =

hw f
.
≤ λ W  = 3, 2
tw E  

λW =

;


126
23
.
= 4,17 > 3, 2
1
2,1.10 4

Ta có

Bụng dầm mất ổn định dưới tác dụng của ứng suất tiếp.



Do đó bản bụng phải cấu tạo sườn ngang cho bản bụng không bị mất ổn định.
+ Khoảng cách lớn nhất của các sườn ngang là :

a = 2.hw = 2.126 = 252(cm)

Chọn a= 200 (cm); bố trí 8 sườn.
1

2

3

971
2971
1500

2000


2000

2000

2000
15000

710,947

1865,192

681,504 472,742

+ Bề rộng và chiều dày của sườn:
SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

8

2000

2000

1500


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

bs ≥


hw
1260
+ 40 =
+ 40 = 82(mm)
30
30

ts ≥ 2.bs.

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

=> Chọn

bs = 9(cm)

f
23
= 2.9.
= 0,596(cm) = 5,96(mm)
E
2,1.104

60

6

40
90

420



Chọn ts=6 mm.

Các sườn được hàn vào bụng và bản cánh dầm bằng đường hàn theo cấu tạo.

•
-

Kiểm tra ứng suất trong các ơ:
Kiểm tra ơ bụng 1:
Điểm kiểm tra cách đầu dầm 1 đoạn x có giá trị là: x1=97,1cm.
Mơmen ở ơ bụng 1:

SVTH: NGƠ TOÀN – LỚP: 16X7

9


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

1

=

M

q.x1.( l − x1 )
2


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

( 102,024 + 2,357) .0,971.( 15− 0,971)
2

=

= 710,947(kN.m)

Lực cắt tại ô bụng 1:

-

l

 15

V1 = q. − x1 ÷ = ( 102,024 + 2,357) . − 0,971÷ = 681,504(kN)
2

2


Ứng suất pháp trong ô 1:

-

M 1 hw 710,947.106 1260
σ1 = ' . =
.

= 80(N / mm2 )
4
I x 2 559914.10
2

Ứng suất tiếp trong ô 1:

-

V1
681,504.103
τ=
=
= 54,088(N / mm2)
hw.tw
1260.10

σc = 63,765(N / mm2 )

Ta có

Ứng suất pháp cực hạn

-

Ta có:

σ cr

a

1,5
=
= 1,19
hw 1,26

>0,8 với

3

:
σc 63,765
=
= 0,797
σ
80

3

b't 
30  2 
δ = β. f . ÷ = 0,8.
.
= 1,524
hw  tw 
126  1 ÷


σcr =

Ccrf

λ 2w

δ

với Ccr - hệ số tính ứng suất giới hạn, phụ thuộc vào .

Tra bảng 3-4 trang 145 – Sách Kết cấu thép,
σcr =

Ccrf
λ 2w

=

32,443.230
= 429,118(N/ mm2)
2
4,17

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

10

Ccr = 32,443

.


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1


Ứng suất cục bộ giới hạn là:

-

C1f

σc,cr =

λa =

λ

2
a

;λ a =

a
2tw

f
E

150
23
.
= 2, 482 a = 150 = 0,595
4
2.1 2,1.10
2.hw 2.126

δ = 1,524
;
và

Giá trị C1 đối với dầm hàn là
σc,cr =

λ ow =

C1.f
λ

2
a

=

C1 = 12,667

12,667.230
= 472,931(N / mm2)
2
2,482

Ứng suất tiếp cực hạn

-

µ=


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

τ cr
:

d f 126
23
.
=
.
= 4,17
tw E
1 2,1.104

a 150
=
= 1,19
hw 126

 0,76  f
0,76  133

τcr = 10,3. 1+ 2 ÷. 2v = 10,3. 1+
.
= 121,06(N / mm2 )
2ữ
2
à ow
1,19  4,17



Ta có:
2

2

2
2
 σ
σc   τ 
63,765   54,088
 80
+
+
≤ γc ⇔ 
+

÷
÷ +  121,06 ÷ = 0,521< 1
÷ τ ÷
σ
σ
429,118
472,931

 

cr
c,cr


cr




⇒

Ơ bụng 1 đảm bảo ổn định.
•
-

Kiểm tra ơ bụng 2:
Điểm kiểm tra cách đầu dầm 1 đoạn x có giá trị là: x2=297,1 cm.
Mơmen ở ơ bụng 2:

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

11


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

2

=

M

q.x2.( l − x2 )
2


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

( 102,024 + 2,357) .2,971.( 15− 2,971)
2

=

= 1865,192(kN.m)

Lực cắt tại ô bụng 1:

-

l

 15

V1 = q. − x2 ÷ = ( 102,024 + 2,357) . − 2,971÷ = 472,742(kN)
2

2


Ứng suất pháp trong ô 2:

-

M 2 hw 1865,192.106 1260
σ2 = ' . =

.
= 209,866(N / mm2)
4
Ix 2
559914.10
2

Ứng suất tiếp trong ô 2:

-

V1
472,742.103
2
τ 2 = hw.tw = 1260.10 = 37,519(N / mm )

σc = 63,765(N / mm2 )

Ta có

Ứng suất pháp cực hạn

-

Ta có:

a
2
=
= 1,587

hw 1,26
3

σ cr

:
σc

>0,8 với

σ

2

=

63,765
= 0,304
209,866

3

b't 
24  2 
δ = β. f . ÷ = 0,8.
.
= 1,219
hw  tw 
126  1 ÷



σcr =

Ccrf
λ 2w

δ

với Ccr - hệ số tính ứng suất giới hạn, phụ thuộc vào .

Tra bảng 3-4 trang 145 – Sách Kết cấu thép,
σcr =

Ccrf
λ 2w

=

31,894.230
= 421,856(N/ mm2)
2
4,17

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

12

Ccr = 31,894



ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

Ứng suất cục bộ giới hạn là:

-

C1f

σc,cr =

λa =

λ

2
a

;λ a =

a
2tw

f
E

200
23
.

= 3,309
2.1 2,1.104
;

Giá trị C1 đối với dầm hàn là
σc,cr =

λ

2
a

=

λ ow =

và

δ = 1,219

C1 = 15,008

15,008.230
= 315,251(N / mm2)
2
3,309

Ứng suất tiếp cực hạn

-


µ=

C1.f

a
200
=
= 0,794
2.hw 2.126

τ cr
:

d f 126
23
.
=
.
= 4,17
tw E
1 2,1.104

a 200
=
= 1,587
hw 126

 0,76  f
0,76  133


τcr = 10,3. 1+ 2 ÷. 2v = 10,3. 1+
.
= 102,553(N / mm2)
2ữ
2
à ow
1,587 4,17


Ta cú:
2

2

2
2
2 σc   τ 2 
 209,866 63,765   37,519 
+
+
≤ γc ⇔ 
+

÷
÷ +  102,553÷ = 0,79 < 1
÷ τ ÷
σ
σ
421

,856
315
,251

 

cr
c,cr
cr

  

⇒

8.

Ơ bụng 2 đảm bảo ổn định.

Tính liên kết giữa cánh dầm và bụng dầm

Đường hàn liên kết cánh và bụng dầm chịu lực trượt do V gây ra. Liên kết giữa
cánh và bụng là đường hàn nên ta tính chiều cao đường hàn theo cơng thức:
SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

13


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

2

2

 V.S'   P 
hf ≥
.  ' ÷ + ÷
2.( βfw ) min .γ c  I x   l z 
1

2

2

1
 (765,18+ 18,175).5056,5  102,024 
⇔ hf ≥
. 
÷ +  16 ÷ = 0,378(cm)
2.12,6.1 
559914
 


⇒

Chọn chiều cao đường hàn theo điều kiện cấu tạo là
dài dầm.

hf = 7(mm)


; hàn suốt chiều

330

1260

20

hf =7mm

22

hf =7mm

l iªn kÕt bả n bụn g v à bả n c á n h d Çm c hÝn h
9.

Tính mối nối đầu dầm
- Bản cánh nối bằng đường hàn đối đầu, bản bụng nối bằng bản ghép và dùng
đường hàn góc.

+ Nội lực tại mối nối:
M1 =

q.x.( l − x)
2

=


(102,024 + 2,357).2,5.( 15− 2,5)
2

= 1630,953(kNm)

L

 15

V1 = q. − x ÷ = (102,024 + 2,357). − 2,5÷ = 521,905kN
2

2


Mối nối coi như chịu tồn bộ lực cắt và phần mơmen của bản bụng:

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

14


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

Mb =

Ib
166698
.M1 =
.1630,953 = 485,569(kN.cm)

'
Ix
559914

t w .h 3w 1.1263
Ib =
=
= 166698(cm 4 )
12
12

240

20

1260
1300

1160

20

với

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

Chọn bản ghép có tiết diện: Chiều cao bản ghép bằng chiều cao bản bụng trừ đi
10cm. Vậy ta có

hg = 126 − 10 = 116(cm)


ta có tiết diện bản ghép là (116,8x1) cm.

Bề rộng 10cm
2.A bg = 2.116.1 = 232 > A w = 126.1 = 126

Kiểm tra tiết diện bản ghép:
Mối hàn đặt lệch tâm so với vị trí tính nội lực, do đó có momen lệch tâm là:
M e = 521,905.5 = 2609,525(KN.cm)

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

15


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

hf = 10(mm)

Chọn chiều cao đường hàn
hmin = 5mm< hf ≤ 1,2tmin =
2.( hbg − 1) .hf

1,2.1=12mm.

2

Wf =


2.( 116 − 1) .1
2

=

6

Ta có:

thoả mãn:

6

= 4408,333(cm3)

A f = 2.( hbg − 1) hf = 2.( 116 − 1) .1= 230(cm2 )

Kiểm tra ứng suất đường hàn:
2

2

2

2

 Mb + Me   V 
 485,569.106 + 2609,525.104   521,905.103 
σ td = 

÷ +
÷ ≤ ( β fw ) min .γ c = 
÷ +
÷
2
4408,333.103

  230.10 
 Wf   A 
= 118,265(N / mm2 ) ≤ ( β fw ) min .γ c = 126N / mm2

10.

Thoả mãn.

Tính sườn đầu dầm

Sườn đầu dầm chịu phản lực gối tựa: V =765,18+18,175= 785,355 (kN).
Dùng phương án sườn đặt ở đầu dầm, dầm đặt phía trên gối khớp với cột.
Bề rộng sườn đầu dầm lấy bằng bề rộng của bản cánh:

bs = b'f = 24(cm)

Tiết diện của sườn đầu dầm phải đảm bảo về điều kiện ép mặt.
fc =

Ta có
⇒ ts =

fu

380
=
= 361,9
1,05 1,05

N/

mm 2

=

36,19 N / cm2

V
785,355
=
= 0,904(cm)
bs.fc.γ c 24.36,19.1

Chọn sườn có kích thước :

bs.ts = (24× 1)(cm)

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

16


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH


20

ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

1260

l ç bu l « n g

150 150 150

D=18 mm

70 100 70
240

240

20

20

1160

1300

1260

8

b


b

+ Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định cục bộ:
bos bs − tw 24 − 1
E
2,1.104
=
=
= 11,5 ≤ 0,5
= 0,5.
= 15,11
ts
2.t s
2.1
f
23
+ Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định tổng thể:

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

17

10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

Aqu = 0,65.tw2 .


GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

E
2,1.104
= 0,65.12.
= 19,641(cm2 )
f
23

A = A s + Aqu = (24.1) + 19,641 = 43,641(cm 2 )
bs3 .ts 0,65.t w4 E f 243.1 0,65.14 2,1.104 23
Is =
+
=
+
= 1153,637(cm3 )
12
12
12
12
I
1153,637
is = s =
= 1,626(cm)
A
436,41
hw 126
=
= 77,49 → ϕ = 0,8
is 1,626


σ=

Vmax
785,355.103
=
= 224,948( N / mm 2 ) < f .γ c = 230( N / mm 2 )
2
ϕ . A 0,8.43,641.10
20

=

10
hf =7

1260

t ấmđệmgỗ

150

630

150

BULôNG ỉ18

20


150

hf =7

3
SVTH: NGễ TON LP: 16X7

18

1300

630

hf =7

4


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 1

SVTH: NGƠ TỒN – LỚP: 16X7

GVHD: PGS.TS. VŨ QUỐC ANH

19