Thuyết Minh Đồ án Kết Cấu Thép I - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (44 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Kiến trúc - Xây dựng

Thuyết minh Đồ án kết cấu thép I

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (552.59 KB, 44 trang )

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ITHUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌCKẾT CẤU THÉP INội dung: Thiết kế sàn 1 tầng nhà công nhiệp bằng thép.Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hữu CườngNgày nhận đồ án: 25/04/2016Thời gian làm đồ án: từ 28/04/2016 đến ngày 28/05/2016Nhóm thực hiện: Nhóm 120Mã đề : 2111PHẦN I: QUY TRÌNH NHÓM1.1 Danh sách các thành viên trong nhóm:STT1234Họ và tênLớpMSSVGhi chúVũ Trung SơnLê Tuấn TàiNguyễn Văn Tài54K1-GT54K2-GT54K3-GT135D5802050024135D580205135D580205Trần Duy Tài54K1-GT135D5802052.2 Kế hoạch thực hiện đồ án:TT1234Nội dung công việcXây dựng kế hoạch thực hiện đồ ánHọp nhóm thông qua kế hoạch và phân công côngviệcLập sơ đồ kết cấu, lập mặt bằng lưới cột lưới dầmTính toán thiết kế sàn thépLập sơ đồ tính toán sàn thépXác định tải trọng tác dụng lên sànXác định nội lực tính toánChọn tiết diện sànKiểm tra sàn theo điều kiện đồ võng và điều kiệnbền5Người làmCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómTính toán thiết kế dầm sànChọn sơ đồ tính toánXác định tải trọng tác dụng lên dầm.GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I67Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tínhtoán.Chọn tiết diện dầmKiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theođiều kiện biến dạng.Tính toán liên kết sàn với dầm sànHọp nhóm kiểm tra phần việc của các thành viênTính toán thiết kế dầm phụChọn sơ đồ tính toánXác định tải trọng tác dụng lên dầm.Vẽ biểu đồ nội lực M,V.Xác định nội lực tínhtoán.Chọn tiết diện dầmKiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điềukiện biến dạng.Tính toán liên kết dầm sàn với dầm phụTính toán thiết kế dầm chínhChọn sơ đồ tính toánXác định tải trọng tác dụng lên dầm8Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tínhtoánChọn tiết diện dầmKiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điềukiện biến dạngThay đổi tiết diện dầm (chọn hình thức đổi bềrộng bản cánh 1 lần, đối xứng)Tính toán liên kết cánh với bụng dầmKiểm tra điều kiện ổn định tổng thể và ổn địnhcục bộ của dầmCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómCả nhómTính toán liên kết dầm phụ với dầm chínhCả nhóm9Họp nhóm kiểm tra phần việc của các thành viên10Tổng hợp thuyết minhGVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGCả nhómNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I11Tổng hợp bản vẽCả nhómPHẦN II: NHIỆM VỤ VÀ SỐ LIỆU THIẾT KẾ2.1 NỘI DUNG, YÊU CẦUThiết kế sàn tầng 1 nhà công nghiệp bằng thép, bao gồm 2 nhịp, với hệ dầm phứctạp:Theo trình tự sau:1. Trên cơ sở số liệu đã cho, thành lập sơ đồ kết cấu, lập mặt bằng lưới cột, dầm.2.Chọn chiều dày bản sàn thép, tương ứng độ võng cho phép của bản sàn [∆] =L1503.Tính toán, thiết kế dầm sàn,dầm phụ theo các nội dung:- Chọn sơ đồ tính toán- Xác định tải trọng tác dụng lên dầm.- Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tính toán.- Chọn tiết diện dầm (chọn thép định hình cán nóng)- Kiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điều kiện biến dạng.4. Tính toán, thiết kế dầm chính, theo các nội dung:-Chọn sơ đồ tính toánXác định tải trọng tác dụng lên dầm.Vẽ biểu đồ nội lực M, V. Xác định nội lực tính toán.Chọn tiết diện dầm tổ hợp hàn từ ba bản thép.Kiểm tra dầm theo điều kiện cường độ, theo điều kiện biến dạng.Thay đổi tiết diện dầm (chọn hình thức đổi bề rộng bản cánh 1 lần, đối xứng)Tính toán liên kết cánh với bụng dầm.Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể và ổn định cục bộ của dầm.Thiết kế cấu tạo và tính toán các chi tiết khác của dầm và hệ dầm:+ Liên kết gối dầm dầm chính với cột.+ Liên kết dầm phụ với dầm chính.+ Nối dầm chính (nếu cần)5.Trình bày số liệu và các tính toán trong quyển thuyết minh kèm theo.GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I2.2 SỐ LIỆU THIẾT KẾ-Nhịp dầm chính (nhịp cột): L (m) = 16,5(m)=3100.5+500.2(m)Nhịp dầm phụ (bước cột):B (m) = 4(m)Nhịp dầm sàn (bước dầm phụ): a (m) = L/5= 3100 (m)Nhịp sàn (bước dầm sàn):b (m) = 0,8(m)Hoạt tải tiêu chuẩn lên sàn: pc = 1,6 (T/m2) = 0,16(daN/cm2)- Vật liệu thép :Thép làm sàn, dầm phụ CCT34 có f = 2100 kG/cm2×fv=0.58 f =1218(daN/cm2)γ g = 1, 05γ p = 1, 2Hệ số vượt tải: của tĩnh tải; của hoạt tải- Chiều cao lớn nhất cho phép: hmax= 1,3m.- Liên kết hàn điện bằng tay, que hàn N42, N46 hoặc tương đương.- Độ võng cho phép: của dầm phụ [∆/L] = 1/250; của dầm chính[∆/L]= 1/400.HÖ DÇM SµN TÇNG 116500A16500B DÇM SµNDÇM CHÝNHDÇM PHôCSµN thÐp80080080040008008003500 3100A3100310031003100 500500 3100B31003100310023100 500CSƠ ĐỒ MẶT BẰNG TẦNG 1 NHÀ CÔNG NGHIỆP 2 TẦNGPHẦN III: QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN3.1 SƠ ĐỒ KẾT CẤU:GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP IHệ dầm đề ra là hệ dầm thép phức tạp, gồm ba hệ thống dầm đặt vuông góc vớinhau và song song với hai cạnh của ô sàn: Dầm chính đặt song song với cạnh dàicủa ô bản và kê lên cột. Dầm phụ đặt song song với cạnh ngắn của ô bản. Dầm sànđặt song song với cạnh dài của ô bản và chịu tải trọng từ sàn truyền xuống. Sơ đồkết cấu như hình vẽ :Hình 2: Sơ đồ mặt bằng kết cấu tầng 13.2 TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BẢN SÀN THÉP.3.2.1 Tính kích thước bản sàn:Xác định chiều dày của ts bản sàn theo công thức gần đúng giá trị giữa nhịp lớnnhất ls và chiều dày của bản sàn:Trong đó:E1 =⇒n0 = [ l / ∆ ] = 150ls 4n0  72 E1 =1 +÷t s 15  n04 p tc - nghịch đảo của độ võng tương đối cho phépE2,1 ×10== 2,31× 106 (daN / cm 2 )221− v1 − 0,36ls 4 ×150  72 × 2,31×106 =1 +÷ = 122ts15 1504 × 0,16 ts =ls800== 6, 6mm122 122⇒Chọn ts =8 mm3.2.2 Tính toán và kiểm tra bản sànGVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP ICắt một dải bản rộng 1cm theo chiều cạnh ngắn của nhịp sàn. Do được hànvới dầm bằng các đường hàn góc, dưới tác dụng của tải trọng, sàn bị ngăn cản biếndạng, tại gối tựa sẽ phát sinh ra lực kéo H và mômen âm. Lực kéo và mômen nàylàm giảm mômen nhịp và độ võng cho bản. Thông thường, mômen âm khá bé,trong tính toán thiên bề an toàn, bỏ qua ảnh hưởng của mômen âm, chỉ xét ảnhhưởng của lực kéo H. Sơ đồ tính toán bản là dầm có hai gối cố định chịu tải trọngtính toán phân bố đều qtt. được thể hiện như hình vẽ:Hình 3: Sơ đồ tính sàn thép.3.2.1.1.Xác định tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng trên bản sàn:- Trọng lượng bản thân tấm sàn là:g tc = t s × γ thép = 0,8 × 7,85 × 10−3 = 6, 28 ×10 −3 ( daN / cm 2 )- Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn :q tc = qstc + g stc = 0,16 + 6, 28 ×10−3 = 0,16628( daN / cm 2 )q tt = q tc × n p + g tc × ng = 0,16 × 1, 2 + 6, 28 × 10 −3 × 1, 05 = 0,1986( daN / cm 2 )- Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên 1cm sàn:qs tc = q tc ×1 = 0,16628 ×1 = 0,16628( daN / cm 2 )qs tt = q tt × 1 = 0,1986 × 1 = 0,1986( daN / cm)GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I3.2.1.2.Kiểm tra độ võng của bản sàn:IX =bh3 1× 0,83== 0, 043(cm 4 )1212Với- Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn gây ra là:5 q tc ls45 × 0,16628 × 804== 0,89(cm)384 E1 I x 384 × 2,31×106 × 0, 043∆0 =- Tính α (tỷ số giữa lực kéo H và lực tới hạn Euler Ncr ). Giải phương trình:20,89 2∆ α (1 + α ) = 3  0 ÷ = 3 × () = 3,84 ⇒ α = 0,970,8 t 2- Độ võng ở giữa nhịp bản do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H gây ra là:∆ = ∆011= 0,89 ×= 0, 45(cm)1+ α1 + 0,97- Kiểm tra độ võng của bản sàn theo công thức:∆ = 0, 45 ≤ [ ∆ ] = ls ×11= 80 ×= 0,53(cm)150150Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện kiểm tra độ võng.3.2.1.3.Kiểm tra điều kiện bền của bản sàn:- Lực kéo tác dụng tải gối tựa bản là :H = γQπ2422π2  1 ∆Et=1,2××× 2,31×106 × 0,8 = 243, 2( daN ) l  14 150 - Mômen lớn nhất ở giữa nhịp bản là:M max10,1986 × 80 21= M0=×= 80, 6( daN .cm)1+ α81 + 0,97⇒ Kiểm tra điều kiện của bản sàn theo công thức:σ=H M max 243, 2 80, 6+=+× 6 = 1059, 6( daN / cm 2 )A WX1× 0,8 1× 0.82⇒ σ max = 1059, 6( daN / cm 2 ) < f .γ c = 0.95 × 2100 = 1995(daN / cm 2 )Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện về cường độ.GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I3.2.2. Tính toán và kiểm tra liên kết giữa sàn với dầm sàn3.2.2.1.Chiều cao đường hànĐường hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu được lực kéo H. Hàn sàn vớidầm sàn bằng phương pháp hàn tay, que hàn N42 là đường hàn góc. Chiều cao củahf =đường hàn đó xác định theo công thức:H( β × f w ) min × γ c( β × f w ) min = min ( β f × f wf ; β s × f ws )Trong đó:βf , βs hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn. Khi hàn tay βf =0.7; βs =1fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên nóngchảy.Với thép CCT34f ws = 0.45 × f u = 0, 45 × 3450 = 1530(daN / cm2 )Dùng que hàn N42 cóVậy :⇒ hf =f wf = 1800 (daN / cm 2 )( β × f w ) min = β f × f wfH( β × f w ) min × γ c=.= 0, 7 × 1800 = 1260(daN / cm 2 )243, 2= 0, 2(cm)1260 × 0,95Chiều cao đường hàn hf phải thoả mãn yều cầu cấu tạo:2(mm)h f = ≤ 1, 2t min = 0,96(mm)≥ h f min = 5(mm)Vậy theo yêu cầu cấu tạo lấy hf = 5(mm)3.2.2.2.Kiểm tra tiết diện đường hàn:Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm sàn :lw = b − 1 = 310 − 1 = 309(cm)- Kiểm tra tiết diện 1(theo vật liệu đường hàn):H≤ γ c × f wfβ f × h f × ∑ lwH243, 2== 2, 25(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f wf = 0,95 × 1800 = 1710( daN / cm 2 )β f × h f × ∑ lw 0, 7 × 0,5 × 309GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I- Kiểm tra tiết diện 2(theo vật liệu của thép cơ bản theo biên nóng chảy):H≤ γ c × f wsβ s × h f × ∑ lwH243, 2== 1,57(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f ws = 0,95 × 1530 = 1453(daN / cm 2 )β s × h f × ∑ lw 1× 0.5 × 309Vậy liên kết giữa sàn với dầm sàn đảm bảo điều kiện cường độ.3.3.TÍNH TOÁN DẦM SÀNChọn dầm sàn là thép định hình cán nóng tiết diện chữ I3.3.1.Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng lên dầm sàn:3.3.1.1.Sơ đồ tính toán dầm sàn:Dầm sàn được coi là dầm đơn giản nhiều nhịp khoảng cách giữa các nhịp dầm là:lds = a = 2,25 m. Để thiên về an toàn,ta tính dầm sàn theo dầm đơn giản. Tải trọngtác dụng lên dầm sàn là tải từ sàn truyền và là tải phân bố đều. (hình310031003100Hình 4:Diện chịu tải và sơ đồ tính dầm sàn.Tải trọng từ sàn truyền vào dầm sàn là:GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I-Tải trọng tiêu chuẩn:qdstc = qstc × ls = 0,16628 × 80 = 13,302(daN / cm)-Tải trọng tính toán:qdstt = qstt × ls = 0,1986 × 80 = 15,888(daN / cm)Chọn nội lực lớn nhất trong các dầm để tính toán :-Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:M max =qdstt × a 2 15,888 × 3092== 137909(daN .cm)1111-Lực cắt lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:Vmax = 0, 6 × qdstt × a = 0, 6 ×15,888 × 309 = 2945, 6( daN )3.3.1.2. Chọn tiết diện dầm sànTừ điều kiện bền chịu uốn, tính mômen kháng uốn theo biểu thức:Wxyc =M max137909== 61, 72(cm3 )γ c c1 f 1,12 × 0,95 × 2100Trong đó hệ sốc1 = 1,12; γ c = 0,95đối với dầm hình.Momen chống uốn của dầm sàn có kể đến sự phát triển biến dạng dẻo trong tiếtdiện:Vì Mmaxds chưa tính tải trọng bản thân dầm sàn nên chọn thép có độ chống uốnlớn hơn so với Wxyc. Do đó, chọn thép định hình I12 có các thông số và có hình vẽsau :Tiết diện thép I14Wx = 81,7 (cm3); gdsc = 0,137 (kG/cm);b = 7,3 (cm);tf = 0,75 (cm);Sx = 46,8 (cm3);Ix = 572 (cm4);h = 14 (cm);tw = 0,49 (cm);GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I7,51404,973Hình 5: Tiết diện dầm sàn I.143.3.1.3.Kiểm tra tiết diện dầm sàn:•Kiểm tra tiết diện dầm sàn theo điều kiện độ bền(có kể đến trọng lượng bản thândầm):Tải trọng tác dụng lên dầm sàn có kể đến trọng lượng bản thân dầm là:-Tải trọng tiêu chuẩn:qdstc = qdstc + g ds = 13,32 + 0,137 = 13, 46(daN / cm).-Tải trọng tính toán:qdstt • = qdstt + γ g × g ds = 15,888 + 1, 05 × 0,137 = 16, 03( daN / cm).-Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:M maxqdstt × a 2 15,888 × 3092=== 137909(daN .cm)1111.-Lực cắt lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:Vmax = 0, 6 × qdstt × a = 0, 6 × 15,888 × 309 = 2945, 6( daN )σ max =- Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:σ ds max =.M max≤ f ×γ c1,12 × WxM max137909==1507,1kg/cm 2 < f.γ c =1995(kG/cm 2 )ds1,12.W x 1,12.81,7GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP IKiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhấtV .S2945, 6 × 46,8τ = max x == 491,8(kG /cm 2 ) < f v .γ c =1218 × 0,95=1157(kG/cm 2 )I xtw572 × 0, 49Kiểm tra tiết diện dầm chịu đồng thời ứng suất pháp và ứng suất tiếp :σ td = σ 2 + 3τ 2 ≤ 1,15 f × γ cσ td = 1507,12 + 3 × 491,82 = 1731, 2daN / cm2 ≤ 1,15 × 0,95 × 2100 = 2294,3daN / cm2•Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ võng (có kể đến trọng lượng bản thândầm):Ta có:∆5 qdstc × l 3  ∆ 1=×≤ =l 384 E × I x  l  250∆513, 46 × 30931∆=×= 0, 0011 <   == 0.0046l 384 2,1× 10 × 572 l  250Vậy tiết diện dầm đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ bền và độ võngDo dầm sàn liên kết trực tiếp với sàn nên thỏa mãn điều kện ổn định tổng thể.3.3.1.4. Kiểm tra độ ổn định của dầm sàna. Kiểm tra độ ổn định tổng thể dầm sànKhông cần kiểm tra độ ổn định tổng thể của dầm sàn vì phía trên dầm sàncó liên kết hàn chặt giữa sàn và dầm sàn như hình vẽhf =4Hình 7. Chi tiết liên kết sàn và dầm sànGVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Ib. Kiểm tra độ ổn định cục bộ dầm sànVì trên sàn thép không chịu tải trọng tập trung, chỉ chịu tải phân bố nênkhông cần kiểm tra ổn định cục bộ cho dầm sàn3.3.1.5. Tính toán liên kết mối nối dầm sàn (chọn hàn tay dạng chữ V)Nhận xét: Vì thép định hình thường cóchiều dài 6 m nên phải nối thép. Nếu tại vịtrí có nội lực lớn nhất mà thỏa mãn điều kiệnvề mối nối dầm thì khi ta nối tại 1 vị trí bấtkỳ trên dầm cũng sẽ thỏa mãn điều kiện. Dođó ta kiểm tra mối nối theo nội lực nguyhiểm nhất. Ta thấy nội lực tại gối nhịp ở ví tríx = 4,5 có nội lực lớn nhất (m) (tính cả mútthừa) có:Qmaxds =2945,6(kG);Mmaxds = 137909(kG.cm)– Các đặc trưng hình học của dầm sàn:Momen kháng uốn Wx = 81,7 (cm3);Diện tích tiết diện F = 17,4 (cm2)– Kiểm tra độ bền của đường hàn đối đầu tại vị trí xdsM max137909σ = ds == 1688(kG / cm2 )Wx81, 7τ=dsQmax2945, 6== 169,3(kG / cm 2 )F17, 4→ σ td = σ 2 + 3.τ 2 = 16882 + 3.169, 32 = 1713, 3( kG / cm 2 )⇒ σ td < 1,15.γ . f = 1,15.0,9.1800 = 1863(kG/ cm 2 )Kết luận: Vậy, chọn thép định hình chữ I14 làm dầm sàn3.4.TÍNH TOÁN DẦM PHỤChọn dầm phụ là thép định hình cán nóng tiết diện chữ I3.4.1.Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng lên dầm phụ:• Sơ đồ tính toán dầm phụ:GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I-Dầm phụ được đặt lên trên dầm chính, sơ đồ kết cấu là dầm đơn giản. Tải trọngtác dụng lên dầm chính bao gồm: Trọng lượng bản sàn, dầm sàn, dầm phụ và hoạttải.-Lực từ dầm sàn truyền lên dầm phụ là lực tập trung, do các dầm phụ đặt gần nhau(l =1m) nên có thể xem tải trọng tác dụng lên dầm phụ là phân bố đều. Tải trọngtập trung được thay thế bằng tải trọng tương đương phân bố.Diện chịu tải do dầm sàn và sàn truyền vào dầm phụ là:4000Hình 6:Diện chịu tải và sơ đồ tính dầm phụTải trọng từ sàn và dầm sàn truyền vào dầm phụ là- Tải trọng tiêu chuẩn:tcqdp=n1 × qdstc• × b 3 ×13, 46 × 309== 31,19(daN / cm)B400- Tải trọng tính toán:ttqdp=n1 × qdstt • × b 3 ×16, 03 × 309== 37,1( daN / cm)B400(vớin1là số lượng dầm sàn ).-Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:M max =ttqdp× B2837,1× 4002== 742000(daN .cm)8-Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:VmaxttqdP× B 37,1× 400=== 7420( daN )22GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I3.4.2.Chọn tiết diện dầm phụ:Mô men chống uốn cần thiết cho dầm theo yêu cầu độ bền (có kể đến biếndạng dẻo):Wxyc =( Hệ sốM max742000== 332,1(cm3 )C1γ c f 1,12 × 0,95 × 2100c1 = 1.12 γ c = 0.95,đối với dầm hình )Tra bảng thép cán sẵn và thử dần ta chọn được thép dầm là thép I27 có các đặctrưng hình học:Wx = 371(cm3 ); g = 31,5(kg / m) = 0,315(daN / cm); b f = 12,5(cm)S x = 210(cm3 ); I x = 5010(cm 4 ); hd = 27(cm); t w = 6(mm)9,82706,0125Hình 7: Tiết diện dầm phụ I.271. Kiểm tra tiết diện dầm phụ:•Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền (có kể đến trọng lượng bản thândầm):Tải trọng tác dụng lên dầm phụ có kể đến trọng lượng bản thân dầm là:-Tải trọng tiêu chuẩn:tctcqdp= qdp+ g dp = 31,19 + 0,315 = 31,505(daN / cm)GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I-Tải trọng tính toán:ttttqdp= qdp+ γ g × g dp = 37,1 + 1, 05 × 0,315 = 37, 4(daN / cm)-Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:ttqdp× B2M max =837, 4 × 4002== 748000(daN .cm)8-Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:Vmax =ttqdp×B2=37, 4 × 400= 7480(daN )2Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:σ max =M max≤ f ×γcC1Wxσ max =M max748000== 1800(daN / cm 2 )C1Wx 1,12 × 371⇒ σ max = 1800(daN / cm 2 ) < γ c f = 2100 × 0,95 = 1995(daN / cm 2 )Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất:τ max =τ max =Vmax S x≤ fv × γ cI xt wVmax S x 7480 × 210== 522, 6(daN )I x tw5010 × 0, 6⇒ τ max = 522, 6( daN ) < f vγ c = 1218 × 0,95 = 1157( daN )•Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ võng (có kể đến trọng lượng bản thândầm):tc3∆5 qdp × B1∆ =×≤ =l 384 E × I x l  250Ta có:∆531,505 × 40031∆=×= 0, 0025 <   == 0.0046l 384 2,1×10 × 5010 l  250Vậy tiết diện dầm đã chọn đảm bảo yêu cầu về độ bền và độ võngGVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I• Kiểm tra bản bụng dầm phụ chịu ứng suất cục bộ:Pσc =≤ γc × ftw × lz73P/2P/29,845°92,66Hình 8: Sơ đồ tải trọng cục bộ của dầm phụ.Trong đó:P = qdstt × b = 15,888 × 309 = 4909, 4( daN )lz = b f + 2hy = b + 2(t f + r ) = 12,5 + 2 × (0,98 + 1,1) = 16, 66(cm)σc =4909, 4= 491(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f = 0.95 × 2100 = 1995(daN / cm 2 )0, 6 ×16, 66Vậy bản bụng dầm đảm bảo điều kiện bền do ứng suất cục bộ tại vị trí đặt dầmsàn.• Kiểm tra ổn định tổng thể:Khoảng cách giữa các dầm sàn làlàl0 = ls = 0,8m = 80cm.Bề rộng cánh dầm phụbc = b f = 12,5cmbf bfl0≤ δ × 0.41+ 0.0032 × +  0.73 − 0.016 ×bft f tfδ = 1.12 bf× h fE×fvật liệu làm việc trong giai đoạn dẻohf = h − t flà khoảng cách trọng tâm hai cách nénGVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNG⇒ h f = 27 − 0,98 = 26, 02(cm)NHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Ibft f = 0,98(cm) t f=bf12,5= 12,8 < 150,98;=> ta dùngtf= 15để tính toán.l08012,5 2.1×106== 6, 4 ≤ 1,12 × 0, 41 + 0, 0032 ×15 + ( 0, 73 − 0, 016 ×15 ) ××= 24,6b f 12,526, 02 2100Vậy dầm đảm bảo ổn định tổng thể.3.5.TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH (DẦM TỔ HỢP).Chọn mác thép dầm chính CCT42 có f = 2450 kG/cm2×fv=0.58 f =1421(daN/cm2)3.5.1.Sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng lên dầm chính:Dầm chính được đặt lên trên cột, sơ đồ kết cấu là dầm đơn giản. Tải trọng tácdụng lên dầm chính bao gồm: Trọng lượng bản sàn, dầm sàn, dầm phụ và hoạt tải.40004400032500 3100A3100q31001650031003100 500B16503q36ql/553qHình 9: Diện chịu tải và sơ đồ tính dầm chính.Lực từ dầm phụ truyền lên dầm chính là lực tập trung:- Tải trọng tiêu chuẩn do dầm phụ truyền vào dầm chính là:tctcpdc= qdp× B = 31,505 × 400 = 12602(daN )GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I- Tải trọng tính toán do dầm phụ truyền vào dầm chính là:ttttpdc= qdp× B = 37,1× 400 = 14840( daN )Theo cơ học kết cấu thì ta có thể xác định nội lực trong dầm như sau :- Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:M max = 1080 × pdctt = 1080 × 14840 = 1602, 72 × 104 (daN .cm)- Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:Vmax = 3 × 14840 = 44520(daN )2. Thiết kế tiết diện dầm:a. Chọn chiều cao tiết diện dầm:• Chiều cao tiết diện dầm phải đảm bảo các yêu cầu về sự dụng và kinh tế.hmin ≤ hd0hd ≈ hkt ± 20 0Để tính hkt sơ bộ chọntw = 10( mm)Đối với dầm hàn chọn hệ số cấu tạoMômen kháng uốn cần thiết là:Wxyc =k = 1,15M max 1602,72 ×10 4== 6886, 02(cm3 )γc f0,95 × 2450(chọn thép dầm chính CCT42 )⇒ hkt = k ×Wxyc6886, 02= 1,15 ×= 100(cm)tw1h = 100(cm)b.Vậy nên chọn chiều cao dầm là:.Chọn chiều dày bản bụng dầm:Chiều dày bản bụng dầm tw được chọn từ việc xác định chiều cao dầm, twcàng nhỏ thì dầm càng nhẹ. Tuy nhiên tw cần đảm bảo điều kiện chịu lực cắt lớnnhất. Giả thiết chiều dày cánh dầmt f = 2,5(cm)GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I⇒ hw = h − 2t f = 100 − 2 × 2,5 = 95(cm)⇒ h f = h − t f = 100 − 2, 5 = 97,5( cm)Vậy chiều dày cần thiết của bụng dầm là:Vmax3344520⇒ tw = ×= ×= 0,52(cm)2 hw × f v × γ c 2 95 × 1421× 0,95Chọn chiều dày bản bụng thoả mãn điều kiện ổn định bản mỏng:⇒ tw ≥hwf952450×=×= 0,59(cm)5,5E 5,52,1×106Vậy chọn chiều dày bản bụngtw = 10(mm) = 1(cm)c. Chọn kích thước bản cánh dầm bf, tf-Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức:Mh t × h3  2  1602, 72 ×10 4 100 0, 6 × 953 2Af = b f × t f =  max × − w w ÷× 2 = ×−= 63, 42(cm 2 )÷×2f×γ212h2450×0,9521297,5c f t f = 2,5(cm)bf =63, 42= 25,37(cm)2,5Chiều dày bản cánh đã chọn⇒Kích thước cánh dầm phải thoả mãn các yêu cầu cấu tạo sau:b fb fb fb fb fE2.1 ×106≤× tf =× 2,5 = 73, 2(cm)f24501 1=  ÷ ÷× h = (20 ÷ 50)cm2 5≥ 18(cm)≤ 30 × t f = 75(cm)≥h 140== 10(cm)10 10Vì mômen uốn để tính ra tiết diện yêu cầu trên chưa kể đến trọng lượng bản thândầm, nếu kể đến thì tiết diện dầm tính được sẽ lớn hơn. Vì vậy chọn chiều rộngb f = 50(cm)cánh dầm làGVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I10009759501025500Hình 10: Tiết diện dầm chính.d. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn theo điều kiện cường độ:•Các đặc trưng tiết diện dầm:A = Aw + A f = 95 × 0.6 + 2 × 50 × 2,5 = 307(cm 2 )Diện tích tiết diện dầm:Mômen quán tính và mômen kháng uốn của tiết diện với trục trung hoà x –xIx = Iw + I f = b × t 3 b × t × h 2fkt w × hw3+ 2× f f + f f 12124÷÷ 50 × 2,53 50 × 2,5 × 97,52 1× 9534=+ 2×+÷ = 665718, 75(cm )124 12⇒W =2 × I x 2 × 665718, 75== 13314,38(cm3 )h100hfhw295297,5S x = S w + S f = t w × + b f × t f × = 1×+ 50 × 2,5 ×= 7221,88(cm3 )8282•Kiểm tra điều kiện cường độ:Trọng lượng bản thân dầm chính quy về lực tập trung là:g dc = γ thép × A × b = 7,85 × 10−3 × 307 × 310 = 747(daN )-Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính lên kể cả trọng lượng bản thân dầm:tc•tcqdc= pdc+ g dc = 12602 + 747 = 13349(daN )GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP I- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm chính lên kể cả trọng lượng bản thân dầm:tt •qdc= pdctt + γ g × g dc = 14840 + 1, 05 × 747 = 15624(daN )- Mômen lớn nhất tại giữa nhịp dầm là:•M max= qdctt • × 1080 = 15624 × 1080 = 16873920( daN .cm)- Lực cắt lớn nhất tại hai đầu nhịp dầm là:•Vmax= 3 × 15624 = 46872(daN )⇒ Điều kiện bền của dầm theo mômen tại tiết diện giữa dầm là:Kiểm tra theo ứng suất pháp lớn nhất:σ max•M max=≤ f ×γcWxσ max =•M max16873920== 1276,3(daN / cm 2 )Wx13314,38⇒ σ max = 1267,3( daN / cm 2 ) ≤ γ c f = 2450 × 0,95 = 2327,5( daN / cm 2 )Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo mômen Kiểm tra theo ứng suất tiếp lớn nhất:τ max =τ max•VmaxSx≤ fv × γ cI xtw•VmaxS x 46872 × 7221,88=== 847, 4( daN )I xtw665718, 75 × 0.6⇒ τ max = 847, 4( daN ) < f vγ c = 1421× 0,95 = 1349,95(daN )Vậy tiết diện dầm đảm bảo điều kiện bền theo lực cắt.kiểm tra võng vì:∆ = 0.033mdùng phần mềm sap 2000 kiểm tra đượcnên∆ 0.0331∆== 0.002 <   == 0.0025L 16,5 l  400•e. Tính toán và kiểm tra liên kết giữa dầm phụ với dầm chính:Tính toán liên kết hàn:GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP IChọn chiều dày của bản ghép bằng chiều dày bụng dầm chính cóTa có :t1 = 1(cm)≤ 1, 2t min = 7, 2(mm)hf = ≥ h f min = 5(mm)h f = 6(mm)ChọnChiều cao đường hàn liên kết giữa bản thép nối vào dầm chính chịu lực cắt H.∑ lw =Hh f × ( β × f w ) min × γ c( β × f w ) min = min ( β f × f wf ; β s × f ws )Trong đó:βf , βs hệ số chiều sâu nóng chảy của đường hàn. Khi hàn tay βf =0.7; βs =1fwf ; fws – cường độ tính toán của thép đường hàn và thép cơ bản trên biên nóngchảy.Với thép CCT42:f ws = 0, 45 × f u = 0, 45 × 4200 = 1890(daN / cm 2 )Dùng que hàn N42 có( β × f w ) minTrong đó:f wf = 1800 (daN / cm 2 )= β f × f wf = 0.7 × 1800 = 1260(daN / cm 2 )dp •H = Vmax= 7480( daN )∑ lw =H7480== 10, 4(cm)h f × ( β × f w ) min × γ c 0, 6 × 1260 × 0,95∑ lw = 2 × lw ⇒ lw =∑ lw 10, 4== 5, 2(cm)22Mà- Chiều dài tối thiểu của bản ghép là:⇒ lbg = lw + 1 = 5, 2 + 1 = 6, 2(cm)Chọnlbg = 95(cm)kết hợp với sườn gia cường.Vậy tiết diện bản ghép làAbg = lbg × tbg = 95 × 1(cm 2 )GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP IAbg = lbg × tbg = 95(cm 2 ) > A•Kiểm tra liên kết hàn:Chiều dài mỗi đường hàn góc để liên kết bản với dầm chính:lw = lbg − 1 = 95 − 1 = 94(cm) Kiểm tra tiết diện 1(theo vật liệu đường hàn):H≤ γ c × f wfβ f × h f × ∑ lwH7480== 94,8(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f wf = 0,95 × 1800 = 1710( daN / cm 2 )β f × h f × ∑ lw 0, 7 × 0, 6 × 2 × 94 Kiểm tra tiết diện 2(theo vật liệu của thép cơ bản theo biên nóng chảy):H≤ γ c × f wsβ s × h f × ∑ lwH7480== 66,3(daN / cm 2 ) ≤ γ c × f ws = 0,95 × 1890 = 1795,5(daN / cm 2 )β s × h f × ∑ lw 1× 0, 6 × 2 × 94Vậy liên kết giữa bản thép nối với dầm chính đảm bảo điều kiện cường độ.•Tính toán và kiểm tra liên kết bu lông giữa dầm phụ với bản thép nối:Chọnn=4với đường kính d=20 mm..Bố trí như sau: Kiểm tra bulông chịu mômen M và lực cắt V:dp •Vmax= 7480(daN )dp •M = N × e = Vmax× e = 7480 × 5,5 = 41140(daN .cm)e = 4,5 + 1 = 5,5(cm)Trong đó- Khả năng chịu cắt của một bulông là:[ N ] vb =f vb × γ b × A × nvTrong đó :+f vbγb– Cường độ tính toán chịu cắt của vật liệu bulông+ – Là hệ số diều kiện làm việcf vb = 1600( daN / cm2 )γ b = 0,9GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120THUYẾT MINH ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP IA+ – Diện tích của tiết diện ngang bulôngA = 3,14(cm 2 )d = 2(cm)nv+ – Số lượng mặt cắt tính toán bulôngđối với bulông cónv = 1⇒ [ N ] vb = f vb × γ b × A × nv = 1600 × 0,9 × 3,14 ×1 = 4522( daN )- Khả năng chịu ép mặt của một bulông là:[ N ] cb =f cb × γ b × d × (∑ t ) minTrong đó :+f cb– Cường độ tính toán chịu ép mặt của bulôngγbγ b = 0,9dd = 2(cm)+ – Là hệ số diều kiện làm việc+– Đường kính thân bulông+∑ tminf cb = 3950(daN / cm 2 )– Tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản thép cùng trượt về một phía∑ tmin = 0,9(cm)⇒ [ N ] cb = f cb × γ b × d × (∑ t ) min = 3950 × 0,9 × 2 × 0,9 = 6399( daN )[ N ] min b = min([ N ] vb ; [ N ] cb ) = [ N ] vb = 4522(daN );γ c = 0.9là hệ số làm việc của bulông.Lực tác dụng lên một bulông- Do lực cắt:N blV =dp •Vmax7480== 1870(daN )n4Trong đó:n=4+: Số bulông của nhóm.Do mô men lệch tâm:NblM =M × lmax41140 × 24== 385, 7(daN )2m × ∑ li4 × (82 + 242 )GVHD: TH.S NGHUYỄN HỮU CƯỜNGNHÓM SVTH: 120