Sách Kết Cấu Thép 1 Trần Thị Thôn - 123doc

Đây là sách bài tập kết cấu thép 1 của cô Trần Thị Thôn , trường ĐHBKTP.HCM. Phiên bản mới có chỉnh lý kèm bổ sung, mẫu sách rất hay có hướng dẫn bai tập và giải chi tiết sau phần hướng dẫn lý thuyết. Giúp Sv có thể tự chủ động học tập, hoặc giải đáp những thắc mắc có thể SV chưa hiểu trên lớp. Tóm lại đây là mẫu sách hay. Mọi người ủng hộ mình nhé, xin cảm ơn

CHU BIEN NGUYEN VAN YEN

TÍNH TOÁN:

KẾT CẤU THÉP

IN LẦN 9 CÓ SỬA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

THÀNH PHÔ HỒ CHÍ MINH

MUC LUC

Lời nói đầu

CHƯƠNG ï: NGUYÊN TÁC TÍNH TOÁN KỀTCẦU THÉp

51 Thanh lap so dd kết cấu công trình

§ 2 Mô hình thực tế và mô hình tính toán

$ 5 Các giai đoạn tính toáa kết cấu thép

§ 4 Nguyên lý tính kết cấu thép theo phương pháp trạng thái giới hạn

Ÿ 5, Tải trọng "

§ 6 Thép xây đựng và cường độ tính toán của thép

§ 7 Qui cách thép xây dựng

CHƯƠNG !!: LIÊN KÈ+†

A LIÊN KẾT HẢN

Ÿ 8 Nguyên tắc tính liên kết hàn

$§ 9 Cường độ tính toán đường hàn

$l0 Những công thức cơ bản tính liên kết

$11 Những yêu cầu cấu tạo đối với đường hàn và liên kat han

§12 Các ví dụ

B LIÊN KẾT ĐINH TẤN VÀ BÌNH BU LÔNG

§13 Nguyén tắc tính liên kết dink |

§14 Cường độ tính toán và khả năng chịu lực của định _

Š15 Công thức tính một số trường hợp lực tác dụng lân một 16, Cấu tạo định và liền kết định -

ŸT7 Cấu tạo bu lông neo có

Ÿ18 Liên kất bu lông cường độ cao

§19 Céc vi du

CHUGNG 111: DAN _ HỆ DẦM SẲN

§20 Ban sàn |

521 Tinh d3m phy

§22, Tinh dam chinh |

625 Chon tiét dien dim 1 hợp bàn

Trang

10

11

12

13

13

15

15

16

18

19

22

22

24

24

26

27

27

30

31

32 33

g24

§25

§26

§27

§28

§29

330

§51

52

§33

§34

§55

§36

537

§38

939

540

§41

42

$45

844

R45

_§46

Vi dy

Đài tiết diện dsm hàn

Liên kết giữa cánh và bụng dầm

Kiềm tra ồn định tồng thề

KiỀm tra ồn dịnh cục bộ

{Tính đầu dầm và nối dầm

Ví dụ

5 ĐẶC ĐIỀM TÍNH HỆ DẦM CẦU TRỤC

Tính tải trong

Nội lực

Chọn tiết diện

Kiềm tra tiết diện

Tính liên kết giữa cánh và bụng dầm

Kidm tra Sn dinh tong thề va An dinh cục bd

Vi dy

CHUONG IV; COT

Công thức tính và yêu cầu cấu tạo tiết điện cột

Trình tự chọn tiết diện cột

Tính chân cột

B COT NEN LECH TAM

" Cong thisc tinh va yêu cầu cấu tạo tiết diện cột đặc

Công thức tính và cấu tạo tiết diện cột rỗng

Ví dụ

Tính chân cột đặc

Tính chân cột rỗng

CHƯỚNG V DÀN

7 Sơ dò dàn

Xác định tải trọng và nội lực dàn

Chiều dài tính toán thanh dàn

_Ð@ mảnh giới hạn thanh dàn

Bố trí tiế: diện thanh dàn hai thép góc

Bề dày yêu cầu của bản mắt

Chọn tiết diện thanh càn

Trang

34

35

35

37

37

38

48

49

49

50

51

51

51

59

59

63

64

67

74

80

82

84

85

86

87

92

92

93

93

94

91

N55,

§56

§57

§58

§59

§60

Những yêu cầu về cấu tạo dàn

Cấu tạo và tính toán mắt dàn

Mắt nối cánh

Mắt nãi dàn

Mắt qối dàn

Ví dụ : Tính kết cấu cầu trục áp tường

CHƯƠNG Vĩ: KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP

Sơ đồ và kích thước kết cấu khong

- Hệ giằng |

- Xác định tải trọng

- Đặc điềm tính khung |

Nguyên tắc tô hợp nội lực tính kết cấu khung

- Tồ hợp nội lực tính cột

Tô hợp nội lực tính dàn gối khớp lên cột

TS hep ni lye tinh dan liên kết cứng với cột

- lô hợp lực tính liên kết cứng dàn với cột

.- Chiều đài tính toán cột

- Ví dụ; Tính cột khung

- Tính liên kết đầu dàn với cột

PHY 1.UC: QUY CÁCH THÉP HÌNH

Trang

96

97

96

101

104

105

110

112

114

117

130

131

151

134

132

142

145 152

LỠI NÓI ĐẤU

Quyền sách tính toán kết cấu thép gầm có 6 chương Năm chương đầu giới thiệu nguyên tắc tính toán kết cẩu thép, tính liên kết gà các cấu kiện cơ bản dầm, cật ua dạn Nội dung này thuộc phần cơ sở kết cấu thép cho các ngành công trình xdy dựng Chương cuối cùng lạ Khung nhà công nghiệp dàng cho ngành xây đựng công nghiệp uà dân dụng

Mac dich cia quyền Tính toán kết cấu thép nhằm giới thiệu CÁCH TINH cdc loai kết cấu đã nêu trên, Lý thuyết của mỗi vấn đã được trình bày uẫn tắt và tập trung ở những điềm chính,

Biện soạn tài liệu có những người sau -

4guyễn Văn Vên — chủ biên Đà Uiết các chương i, IV, Vi; Đã Dao Hii — chương III; Nguyễn Minh Thu — Chương IĨ uạ V, Cộng tác hoàn thành có Phạm Văn Tự — chương IV, Đoạn Ngoc

Hoang Quang — chương Vĩ, Ngô Vị Long — chương 111 Tranh gà Tác 8iả chân thành cảm ơn Œs Đã Quốc Sam: đã đạc vẻ tóp ý kiến Cảm ơn tà công tác giáo trình trường Đạt học Bách Khoa Thành phố Hà Chí Minh đã góp sức hóản thảnh việc xuất bản,

Tác viả

Chương I

NGUYÊN TÁC TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP

§1 Thành lập sơ đồ kết cấu công trình

Thành tập sơ đồ kết cấu thép hoặc kết cấu công trình nói Chung dựa trên những yếu tố sau :

ồm có kích thước ckinh ens cong trình, điều kiện tác

— Qui mô công trình og

dụng của tải trọng, mục đích và niên hạn sử đựng công trình, Về căn bản qui md Côtg trình được xúc định theo yêu cầu sử dụng và bố trí Còng nghệ,

= Biều kiện của nền mong va tac dụng của môi trường,

— Tình hình Cung cap vật từ,

Khi thành lập sơ đồ công trính đồng thời dự Kiến bố trí tiết diện Kết cu, Siải quy! những nút hiến kết chỉnh, diều Kiện kỳ thuật và khá nang ve ch tạo kết căn,

về vận ChUYỂN va dựng lún cong trinh, Nhị thánh lắp sơ đồ công trình cần tan dụng

tí Kích thước thee mô: đụyg và thống thải hóa, tan dụng thiệt kế đình hình

Vic

chiết kế mẫu của cấu Kiện và công trình, ĐI với Coug trink cả biết dđ việc thành lập sơ đồ phải qua nhiều phương án so sánh, đói hỏi nhiều sštH tựo, Theo xu thể

hiện đại, sơ đồ kết cấu công trình phải đồng thời thỏa mãn sự lá việc hợp lỳ về mặt kẽt cấu và thề hiện phong phủ về mặt kiến trúc Giá thành của công trình về

cần bản được quyết định bởi sơ đồ kết cấu công trình

§2 Mộ hình thực tế của kết cấu công trình và ruô hình tính toán,

Mô hình (sơ đồ) tỉnh toán la me hình đã được ly trong hoa dùng đẻ tính toán,

phản ánh đầy đủ trạng thái làm việc của kết cấu, Viếc quyết định mô hình tính toán

bao gồm việc định ra các mô Hình và lựa chọn mô hình là khau tất quan trọng

trong tính toán, nó phụ thuộc vào trình độ khoa học kế: thuật đương thời và nhiệm

vụ đặt ra trong tính toán (xem sơ đồ H 1)

Theo xu hướng hiện nay, mỏ hình tính cần dạt hai VêU cầu ; Phản ảnh được những trạng thái làn: việc chủ yấu nhất đề khai thac tdi da kha’ nắng chịu lực, đồng thời bảo đản công trình làm việc an toàn s — MÔ hình cần được đơn giản để thuận tiện trong thiết kế xhững ví du cụ thề về vấn đề Nay xem tfnh và liên kết, sơ đồ tinh dan và khung nhà công nghiệp của phương pháp

Tang thai lam viée

| cua wéFcqu Thực

Cac mo hinh al Lac mo hin

Zhực n hiem | L_ tinh toan —

Cac ph phap Thựt | | Cae php

g2 Neue | i qua

uê †? đinh mô hinh

1 Qu

| 4iah toan

Hình 1.1

$3, Các giai đoạn tính kết cấu thép

“rên cơ sở sơ đồ tính đã được xác đỉnh, nội dụng tính gồm) có xác định nộa lực, chọn tiết điện của kết cấu, tính các chỉ tiết và liệu kết Jrong một

số trường hợp cần xác định chuyén vi, cat thông số đao động Đối vời kết cấu thép hoặc kết

cấu công trình nói chung, nội dung tỉnh toán thường phải thông qua hai giai Co¿n

:

Giả định trước các thông số về hiø*, học, tiết diện, độ cứng của kết cấu, bộ phận hoặc chỉ tiết

— Xác định nội lực và kiềm tra tiết diện đã giá định

Đề thực hiện giai đoạn một phải dùng các kết quả về tý thuyết tối ưu, các bài toán hợp lý, các điều kiện về cấu tạo và sử dụng, các kết qua thực nghiệm

và kinh nghiệm, các phương pháp gần đúng Tồng hợp các kết qua này đã được thề hiện thành các

chỉ dẫn và nội dung phương pháp đề giả định cho các trường hợp tính toán kết cấu thép

Nội dung giai đoạn hai là sử dụng các lý thuyết tính kết cấu thép đề kiềm tra

sự làm việc của kết cấu và chỉ tiết theu các nhóm trạng thái giới hạn

Đây là giai

doan quan trong hon ca va quyét định trong toàn bộ nội dung tính

toán kết cấu thép

Nếu nội dung kiềm tra ở giai đoạn hai không đạt yêu cầu thì điều chỉnh

các gia dinh

ở giai đoạn một và tính lại theo giai đoạn hai Cac vi du ve vấa đề này xem

cach _ tinh liên kết, phương pháp chọn tiết điện các loại cấu kiện, các

giá định độ cứng

tính nội lực khung -

1¢

§4 Nguyên lý-tính kết vcếu thép theo phương pháp trạng thái gist nen

Kết cấu thép được tính theo hai nhóm trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực

và vỡ biến đạng Nhém thử nhất bao gồm các trạng thái giới hạn về bền, ồn định vú

mỗi khi vượt quá các giới hạn này thì kết cấu khong the Liếp tục sử đụng được nữn

hoặc kết cấu bị phủ hoại do bột trong ba nguyên nhân trên, Các giới hạn của nhóm

thứ bai gồm có độ vöng, góc xoay, ede thong sé ve dao động được qui định

nhằm đảm báo yêu cầu và điều kiện sử dụng công trinh mot each bình thường, VG vậy khi vượt quá trạng thát giới hạn thử hai thì điều kiện sử dụng của công trình

sẽ bị hạn chế, tưy rằng trong nhiều trường hợp kết cấu vẫn còn khả năng chịu lực

Công thức dùng để xác định các trạng thải giới hạn như sau -

đối với nhóm: 1

N<o QS5i voi nhom 2

Trong đó lực tinh todn N trong ké@t cấu là nội lực lớn nhất xây ra trong suốt quả trinh sử dụng, xác định theo tôi trọng tính toán

Đại lượng Ò = mRFA lù khả năng chịu lực tối thiều của kết cấu, phụ thuộc

vào cường độ tinh tean cla val lidu Ñ, hệ sẽ điều kiện làm xiệc của kết cấu m đặc trưng hình học của liết diện F và hệ sẽ về trạng thai làm việc A cha kết cấu,

Hệ số điều kiện lâm piệc m thông thường có gia tri bang 1 Ờ một số trường

hợp đặc biệt có m < † và được chi din eu thề trong tính toàn,

Đặc trưng hình học tiết diện F la điện tích, mômen chống uốn hoặc mỏmen

gaan tỉnh v.v

Đạt lượng A là các hệ số tương ứng với lừng trạng thái làm việc của kết cấu

về ồn định, mỗi và bền Ví du A sẽ là hệ số :

@ ~ Hệ số ồn định của thanh nén đúng tản, hoặc gọi là nệ sô uốn dọc,

#;, — lê số nén lệch tâm khi xét ồn định trong mặt phẳng uốn của thanh chịu nén lệch tâm, _

%4 — Hệ số ồn định của đầm,

Y — Hệ số mỏi, và

A = 1 khi lam việc bền

Cac gia tri A déu nhd hon hofc bang 1,

Đạt lượng ƒ là biến dạng xác định theo tính toán và giá trị fgh la bién dang

giới hạn lay theo quy pham Vi fyn qui định theo điều kiện sử dụng bình thường nên ƒ được tính theo tải trọng tiêu chuẩn

Chú ý rằng các trạng thái giới hạn cần được kiềm tra cho cả kết cấu và cho

từng bộ phận kết cấu (cấu kiện, chỉ tiết, liên kết) Đối với cả hé thống kết cấu thì

thường kiềm tra về 3n định và chuyển vị Đổi với cấu kiện thì biềm tra về bồn, dn

11

dinh, chnyén vi Trong nhiều trưởng bợp, việc tính toán trạng thái giới lrạn về ồn

định của cá kết cấu sẽ dẫn đến mục đích là xác định chiều dai tinh toán đề tính ồn

định cho cầu kiện Trong mọi trường 'nợp, Kết cấu và bộ phản cần được kiềm tra

theo các trạng thái giới hãn của nhóm một, cên đối với nhớm bai thì chỉ tiến hành

kiềm tra khi mà chưyền vị sẽ gày trở ngại cho điều kiện sử dụng của kết cấu

§ 5 Tải trọng, TH trọng tiêu choần và tính toáu :

Tai trọng tiêu chuin P*® là tải trọng tương ứng với điều kiện sử dụng bình

thường của kết cấu Tái trọng tính toán P là tải trọng lớn nhất có thể xảy ra trong

quá trình sử dụng và P=P°.n Hệ số vượt tải n xét đến sự biến động (độ sai

lệch ngẫu nhiên) của giả trị tải trọng so với điều kiện sử dụng bình thường Đối với

tải trọng tác dụng đông thì khi xác định tải trọng tính toán phải kề thêm hệ số

động k Các giá trị P”, n, k được giới thiệu trong các trường hợp tính toán cụ thể,

Phản loại vod lồ hợp tải trọng Theo tiêu chuần «Tdi trong và tác

dong — TCVN 2737.78» cách nhân loại và tồ hợp tải trọng được sắp xếp theo

bang 1.1

Bing 1.1

Phản loại vd td hgp tdi trọng

Phân loại tải trọng

Tạm thời Thường xuyêt :

Dài bạn Ngân bạn ‹ Đặc biệt

Trong lượng bản Trọng: lượng thiết Ap lực giỏ, tải Tác dụng của động

thàn của kết cấu, bị cố định, trọng trong câu trục, đất, n9 và do thiết

trọng lượng và lượng vật chứa tại trọng khi thi bj hiz hong,

áp lực đất, lực căng trong nhà kho công, tác dụng

Tồ hợp tải trọng

T3 hop cơ bản

Các loại tồ hợp Tà bợp đặc biệt

i 2 cả

Loại tài trọng Tải trọng thường - Tải trọng thường Tải trọng thưởng

trong to hợp xuyên, đài hạn và 1 xuyên, đài hạn và xuyên, dài hạn, ngàn

- tẢi trọng ngắn hạn có 3 ngắn hạn trở lén | hạn và một đặc biệt

Hệ sỐ tö hợp © c=l c= 0.9 Nhân với c = 0,8 Nhân với

các tải trọng các tải trọng ngắn bạn ngắn bạn

12

§ó Thép xây dựng và cường độ tính toán của thép

Trên thế giới hiệu nay sẵn xuất rất nhiều loại thép xảy dựng Ở stước ta sử

dụng rộng rãi nhất là thép CT3 của Liên Xê và các thép có tính năng cơ học tương đương Thép CT3 là thép.các bọn thấp loại cường độ trung hình Uo cite che thép

CT3 la bao dam tính bàn (sau khi-hản xong không bí nứt) vào bảo đảm tinh déo

Thép CT3 được, dùng làm kết cấu chịu lực cho tất cả các loại công trình xây dựng,

thủy lợi, cầu và các loại công trình công nghiệp kuác, như : kết cấu nhà dân dụng,

nhà công cộng, nhà cao tầng, nhà sản xuất và.công nghiệp, Kết cấu cửa van, cầu, cần

trục, bề chứa đần mỏ, tháp trụ Rieng một số loại kết chu ming va chiu tac dang

động lớn như cầu nhịp lớn, đầm cầu trục loại nặng thi dàng thep GT35 có chất lượng

cao hon ký hiệu là MISC hoặc CT3 MOCT

Cường độ tính toán của thép CT3 có các gid tri sau:

R = 21KN/cm® — cudng dé tinh toAn chịu kéo, nén và nốn,

R c = 12 KN/cm? -— cường đệ tíuh toán chịu cắt,

R., = 32KN/em? — cong độ tính toán chịu ép mặt,

Các đặc trưng cơ l* của thép có những giú trị sau:

E 2,1 < 10°KN/cm? — môđuyn đàn hồi,

Gr _ = 8400 KN/era? — môđuyn biển dang trirot

MM = 0,3 — hệ số biến dạng ngang (h* số poisso::)

œ == 12 X 107" — hệ số đẫn nhiệt |

‘Y = 78,5KN/m! — treng long thé tích,

Trong vài năm gần đây, một sẽ trường hợp trong ngành xảy dựng công trinh

ở nước ta đã đưa vào sử dụng các loại thép tròn đặc và thép hình cỡ nhỏ do các

nhà máy luyện và cán thép Thái nguyên, Gia sang, VICASA Biên hòa sáu xuất, Nhưng các chỉ tiêu cơ học và cường độ tính toán của các loại thép này chưa được cộng bố:

chính thức dùng đề thiết kế,

§7 Qui cách thép xây dựng

Thép dang trong xây đựng có các loại thép cán hình và thép cán tấm Hiện nay

nước ‡a đã có tiêu chuẩn của thép hình phô thông Qui cáoh các loạt: thép tấm và hình

khác vẫn sử đụng theo tiên chuân của Liên Xô

Thép hình phô thông có các !oại : thép góc đều cạnh (TCVÀ 1056 — 75) và không

đều cạnh (TCVN 1657 — 75), thép I (TCVN 1655 — 75) và thép Ú (TCVN I16ã4 — 73),

- Tbép hình phd thông có chiều dài L = 4 ~ 13m Qui cách về tiết diện xem các bảng

Ngơài các loại thép hình phề thông, có các thép hình I cinh rộng bụng mong, thép chữ T, thép ống, thép bình thành mồng, thép đặc tròn và vuông,

13