418 kết cấu thép ứng suất trước.pdf

Chuyn Thp: KT CU THP NG SUT TRC

Page 1

KT CU THP NG SUT TRC

Bi 1: KHI NIM CHUNG

1.1 Bn cht v hiu qu ca phng php ng sut trc

- To trong kt cu ng sut ngc vi ng sut do ti trng gy ra.

Mc ch:

+ Tng kh nng chu lc ca kt cu ( gim chi ph vt liu)

+ Gim bin dng cui cng ca kt cu.

V d:

Dy cng thp cng cao

S v s lm vic ca thanh t hp ng sut trc

V mt chu lc:

Xt thanh t hp chu ko:

K 1

K

K 2

P

0

0 1 0 2

R 1

R 2

l

P

A 2

A 1


Page 2

- Kh nng chu lc ca thanh :

+ Cha c ng sut trc: on OK, lc ko t n cng tnh ton ca

vt liu R1: P1 = A1.R1

+ Khi thanh c ng sut trc, kh nng chu lc ca thanh l:

P2 = A1(R1 + ).

Trong : A1 din tch tit din cc thanh

Nhn xt: P2 > P1

- Nu ng thi ng sut trong dy cng t n cng tnh ton ca vt

liu th gii hn bn ca thanh l:

P2 = A1.R1 + A2.R2

P2 = A1.R1(1 + )

Trong :

A2: din tch tit din dy cng.

;

(1 + h s tng kh nng chu lc ca kt cu ng sut trc.

Thng = (4 5) ln nhng gi thnh thp cng tng khong (2,5 3) ln

so vi thp thng.

Dng kt cu ng sut trc tit kim vt liu, gi thnh kt cu ng lc trc

thp hn so vi kt cu thng.

V mt bin dng:

Khi to ng sut trc , thanh c bin dng ngc

Khi chu ti trng, bin dng thanh trit tiu bin dng ban u , sau mi

xut hin bin dng do ti trng gy ra do bin dng ca thanh s nh i.

P 1

P 2

0 | |

-

P

K

K 1


Page 3

1.2. Cc phng php to ng sut trc.

1. Dng dy cng bng thp cng cao.

- Nng lng ca dy cng trc c tch ly trong thanh cng (thanh cng c

UST) v gy nn ng sut ngc du vi ng sut do ti trng gy ra. Khi chu ti trng

c dy cng v ti trng cng lm vic.

S dng: dm, dn, khung

2. Dng phng php chuyn v cng bc gi ta.

P P

PP

M0

M0

3

2

1

Trong cc kt cu siu tnh( dm, dn, khung, vm) gy chuyn v cng bc gi

ta c th to nn ng sut trc nhm iu chnh hp l ni lc trong kt cu.

3. Gy ng sut ko trc cc cu kin mnh to cng cho chng.

P 1

0 =0

0 =0 a

N=P 1 /2cos a

P 1

N=P 1 /4cos a

0

| |

P

P 1

P 2

E 1

E 2


Page 4

Cc cu kin mnh nh cp, thp tm, b si, thp thanh thng ch chu c lc

ko v khng c kh nng chu nn nhng nu cho chng chu ko trc th cc kt cu

ny c th chu c lc nn trong gii hn trit tiu lc ko ban u.

H.a: ch c thanh ko lm vic

H.b: c thanh ko v thanh nn cng lm vic.

Ni lc trong thanh chu ko gim i 2 ln.

4. Phng php gy bin dng n hi cc b phn kt cu.

Khi kim tra th ch cn kim tra kh nng chu nn ca thp v bn thn thp chu

ko rt tt, tm thp chu ko lm tng n nh thanh cnh trn.

Bi 2: VT LIU, CU TO CA DY CNG V B PHN NEO.

2.1 Cu to ca vt liu dy cng.

1. Cp thp:

a) b) c) d)

a) Cp mt b si; b) Cp 7 b ( cc b c ng knh nh nhau);

c) Cp 7 b (cc b c ng knh khc nhau); d) Cp bc l xo

Tm

Tm

a)

b)

+ 0

+ 0

+ 0 - 0


Page 5

- Cp thp c bn t si thp cng cao c ng knh 0.4 6 mm

+ Xy dng dn dng: ng knh si 1,5mm

+ Xy dng cu ng: ng knh si

- Cc si thp c th sng hoc m km.

2. Dy cng l b si cng cao.

- Dy gm cc si thp cng cao c ng knh t 3 8mm, thng dng 3

5mm. Cc si thp b tr song song c th to thnh tit din hnh ng.

3. Thanh cng l thp trn, c.

- Thanh cng thng lm bng thp gia cng nhit, ng knh 10 40mm.

u im: r, cu to n gin, d bo v chng n mn.

Nhc im: chiu di hn ch ( 15m), khi hn tng chiu di th gim cc b

bn ca thp.

2.2. B phn neo:

Neo dng gi dy cng, lin kt dy cng vi thanh c bn m bo lin kt

gia chng, ty loi dy cng, ty ln ca lc trong dy cng m dng cc loi neo

khc nhau.

1. Neo cc:

45

d2d

3.5

d

4.55d

1 2

3

Hnh: Neo cc dng cho cp

1) Cc; 2) c ta(gi); 3) Cp

- u im: c tin cy cao khi lm vic

- Nhc im: ch to phc tp

2. Neo chm:

- Vi b si cng cao dng neo chm v tr thp, trong c l hnh nn c cc

rnh.

- Khi cng, si thp c t vo cc rnh, t chm vo v neo, dng kch 2

chiu ko dy v p chm kp cht si thp.


Page 6

b)a)

Hnh: Neo chm dng cho b si cng cao.

a) V neo; b) Chm.

3. Neo bng ai c:

d 1d

t3

150 t2

1 2

3

45

Hnh: Neo ca thanh cng bng thp trn c

1) thanh cng; 2) on thp trn c ren; 3) cu; 4) tm gi; 5) kt cu

Dng cho thanh cng l thp trn c, phn u thanh c ren vn cu, trnh

gim yu cho thanh cng thanh c hn i u vi thp trn c d1>d, ren c lm

trn on thp ny.

4. Neo bng thp ng dp:

Dng cho thanh c gai ng knh 16mm hoc cp 7 b ng knh 15mm.

- u im: gi thnh r, thi cng nhanh.

Bi 3: DM NG SUT TRC

3.1 Dm ng sut trc bng dy cng (thanh cng):


Page 7

1. Cch b tr dy cng v cu to tit din dm:

a. B tr dy cng:

a)

b)

c)

d)

e)

B tr dy cng trong dm n gin ng sut trc.

a)

b)

B tr dy cng trong dm lin tc ng sut trc.

Trong dm ULT dy cng c b tr gn cnh chu ko, c dng thng hoc

gy khc.

Dm n gin:

Dy cng c b tr khong gia nhp, ni c m men un ln (H.b)


Page 8

Vi dm chu ti trng i du, rung ng khng nn b tr neo trong

nhp v d ph hoi dn, ng sut tp trung b tr neo 2 u nt dm.

C th b tr dy cng dng gy gc. V d: hnh c,d to ng sut

trc c gi tr thay i theo chiu di dm.

S dng thanh chng, to phn lc lm gim ti trng

Khi nhp ln c th b tr nhiu nhanh dy cng chm nhau gia

dm (h.e)

Trong cc trng hp trn, m bo n nh khi ng sut trc cnh

di c lin kt vi dy cng qua cc mu gi.

Dy cng cng xa trng tm tit din, hiu qu ng sut trc cng ln, tuy

nhin kh cu to lin kt neo v mu gi.

Dm lin tc: dy cng c th b tr nhng ni c m men gy ko kh

ln(h.a). gim s lng neo, dy cng c b tr cong lin tc( b tr theo biu

M, h.b).

b. Cu to tit din dm ULT:

c

h 1

h 2

h

x x

a) b) c) d) e)

Hnh: Cc loi tit din dm ng sut trc

Thng c dng khng i xng, cnh nh nm pha c dy cng.

c. Cu to dy cng v neo:

- Dy cng: cp bn, b si cng cao, thp thanh: gi bng cu

- Phng php cng: cng bng kch: neo cc, neo chm hoc cng bng t

nng in


Page 9

1

3

2

2

a)

b)

c)

2

ld'

ld ? l

1) thanh cng; 2) bn gi; 3) mu hn sn.

Hai u thanh c hn sn vo 2 bn gi, chiu di ban u thanh l ld, mt u

thanh c hn trc vi cnh dm, t nng thanh di thnh ld, hn u cn li

vo cnh dm, thanh bin dng di l:

Khi thanh ngui li, n khng co vo c v gy ng sut trc trong dm.

d. Xc nh khong cch cc mu gi lin kt dy cng vo cnh di.

l' l' l' l'

l

Khong cch l gia cc mu gi c xc nh theo iu kin n nh cnh di

khi chu nn do ng sut trc.

Trong :

h s un dc cnh di, xc nh theo mnh cnh di vi trc thng

ng ng vi chiu di l.

X: lc cng trong dy


Page 10

c: khong cch t trng tm dy cng n trng tm tit din dm.

A: din tch tit din dm

W: m men khng un th ngoi trc cnh di ly vi trc X.

n1: h s tin cy ng sut trc( h s vt ti ng sut trc)

lc cng trc X trong dy cng l:

2.Tnh ton dm ng sut trc:

I: giai on UST

II: giai on chu ti trng

a. Kim tra bn ln dm ng sut trc.

Xt dm nh hnh v, kho st s lm vic ca dm trong giai on n hi ti tit

din c Mmax, c 2 giai on nh sau:

- Giai on I: khi to ng sut trc th lc cng X trong dy gy ra UST trong

dm:

Trong :

A: din tch tit din ngang dm

+

-

-

+

+

-

-

+

= R

= R X.X 1 X 1 X

01 02 p 1 2

c


Page 11

y: khong cch t trng tm tit din dm n th tnh ng sut.

- Giai on II: dm chu ti trng cho n khi th bin t n cng tnh ton

R. Trong khi cng ny sinh thm t ng lc X1, lc X1 gy ra ng sut trong tit din

dm:

Cc ng sut ny ngc du vi ng sut do ti trng gy ra

Cng thc kim tra bn ca dm trong giai on lm vic n hi c dng:

+ i vi cnh trn ca dm:

+ i vi cnh di ca dm:

+ Cnh di ca dm khi thnh lp ng sut trc:

+ i vi dy cng chu ti:

Trong cc cng thc trn xem dy cng t st cnh di (c = h2), i vi dm

cao (h>1m) v dy cng t gn cnh di (0,05 0,1m) gi thit trn gy sai s khng

ng k.

n1=1.1; n2=0.9: cc h s vt ti khi tnh ng sut trc.


Page 12

: h s iu kin lm vic ( =1)

W1; W2: m men khng un th trn v th di ca tit din dm

t l h s t ng lc. Ta c:

b.Xc nh thng s ti u ca dm ng sut trc.

Tit din dm ng sut trc c coi l ti u khi ti tit din c Mmax trong

giai on cht ti, ng sut ti cnh trn cnh di v trong dy cng t n cng

tnh ton ca vt liu, v trong giai on ng sut trc, ng sut cnh di t n

cng tnh ton ca vt liu.

Xt dm ch I c dy cng dng thng.

Hnh: S b tr dy cng, tit din dm v biu ng sut.

+ Thng s c trng cho tnh khng i xng ca tit din ch I.

+ mnh ca bn bng

A

A

l

l d (l-l d )/2 (l-l d )/2

A 1

A b

A 2

A-A

h 1

h 2

h

-

+

x x

A d

X+X 1 2 = R

1 = R


Page 13

hb: chiu dy bn bng

+ c trng phn b vt liu ca tit din.

m = Ab/A

A = A1 + A2 + Ab

A1: din tch cnh trn

A2: din tch cnh di

Ab: din tch bn bng dm

+ nh hng ca c trng c hc ca vt liu dm v dy cng

E, Ed: mun n hi ca vt liu dm v dy cng.

R, Rd: cng tnh ton ca vt liu dm v dy cng.

= 0,1 0,4 thp thng thng.

* Din tch tit din dm:

h s t ng lc

M = R.D

* Din tch dy cng:

Ad =

c. Kim tra vng ca dm ng sut trc.


Page 14

vng ca dm do tc dng ca ti trng tiu chun khi khng c dy

cng ( tnh theo cng thc thng thng)

: vng ngc ca dm do tc dng ca lc cng X, v t ng lc X1

trong dy cng.

d. Kim tra n nh ca dm ng sut trc.

Vic kim tra n nh cng nh vic b tr sn cng ngang, sn cng dc ca

dm ng sut trc ging nh dm thng. Ngoi ra cn kim tra n nh ca dm trong

giai on ng sut trc nh sau:

- Kim tra n nh cnh di chu nn do lc cng dy:

- Kim tra n nh ca bn bng nh cu kin chu nn lch tm.

h0 : chiu cao bn bng h0 = hb

chiu dy bn bng =

[ ] tra bng theo thng s :

cc ng sut nn v ko ti bin ca bn bng (ko mang du +,

nn mang du -)

3.2 Dm lin tc ng sut trc bng chuyn v cng bc gi ta.


Page 15

Dm lin tc c tit din khng i, bng cch gy chuyn v cng bc gi ta,

iu chnh Mgi = Mnhp.

1. Dm 2 nhp.

Dm 2 nhp c l2


Page 16

2. Dm c 3 nhp.

M men ph do chuyn v gi ta

Vi:R1 = R12. + R13.

R4 = R42. + R43.

Gi tr chuyn v ca cc gi trung gian , c xc nh nh sau:

R12. + R13. = M20/l1

R42. + R43. = M30/l3

Suy ra

Ngoi vic gy ng sut trc san u Momen ngi ta cn to ng sut trc

tp trung ni lc ti gi, gim Momen nhp bng cch cho cc gi ta chuyn v ln

trn tit din ti gi c tng kch thc hoc dng thp cng cao tit kim c

28% 30% thp vi dm 2 nhp.

3.3 Dm t hp ng sut trc bng cch gy bin dng n hi ca cc phn t.

1. Phng php to ng sut trc

l 2

l 3

R 1 R 4 R 2 R 3

2 3

a)

b)

l 1


Page 17

S thnh lp ng sut trc bng cch un trc

- ng cong cc phn t trong gii hn n hi vt liu sau lin kt chng

trng thi un cong, khi b ti trng trong dm xut hin ng lc trc, kh nng chu

lc ca dm tng ln.

2. S lm vic ca dm - trng thi ng sut.

Hnh: Trng thi ng sut ca dm

- Khi un trc vi Mu ng sut ti th bin ca dm.

+ Ch I:

+ Ch T th ngoi:

+ Ch T th trong:

h 0

h 0

z 0

z 0

h

-

+

-

+

- +

+

- +

- +

-

a) b) c) d) e) h)

h 0

h 0

h z 0

z 0

-

+

-

+

- +

+

- +

- +

-

b) c) d) e) h) 0 01 0 p p

0 01

0

p p 0

0


Page 18

Trong :

Mu: m men un trc i vi 1 phn t

Jo: m men qun tnh ca 1 phn t i vi trc bn thn ca n

-Khi hn 2 phn t trng thi cong, khi b ti trng gy un, vic b ti ging

nh vic tc dng vo dm mt m men un c gi tr bng 2Mu, nhng ngc du nn

gy ra ng sut o1 (h.c)

W: m men khng un ca tit din t hp

W0: m men khng un ca tng phn t.

Biu ng sut tng cng 0 (H.d)

Trn trc trung ha th:

Khi chu ti trng ngoi, ng sut do ti trng gy ra p

(h.e), ngc du vi 0

ng sut cui cng ti th bin do ti trng ngoi gy ra v do ng sut trc

(H.h)

T cng thc (*) suy ra:

t

gi l h s tng kh nng chu lc ca dm ng sut trc:

Nhn xt: nu k tng th 0 tng v 2.Wo/W gim

Thng k = 1.17 2 c th tit kim t 4 7.5% thp so vi dm thng.

Bi 4: DN NG SUT TRC

4.1 Cc bin php cu to


Page 19

1. Cch b tr dy cng

Hnh: S b tr dy cng trong dn

Trong dn ng sut trc, dy cng lm bng thp c cng cao, s dn v

dy cng rt a dng, hiu qu ng sut trc ph thuc rt nhiu vo vic chn s

dy cng.

C 2 dng b tr dy cng:

Dng 1: dy cng ch c b tr trong thanh chu lc ln nht v ch gy ng sut

trc trong thanh ny.(h.a)

S dng cho thanh chu ko ca dn nhp ln v ti nhp ln, mi thanh l

mt n v vn chuyn.

Dng 2: dy cng c b tr trn ton nhp hoc mt phn ca nhp (h.b.c.d.e.h)

v gy ng lc trc trong mt thanh hoc ton b thanh ca dn.

S dng: ph bin v hiu qu hn, c th tit kim 10%-20% thp.

+ Khi nhp ln, ti trng ln, ni lc thanh cnh di khc nhiu, c th b

tr nhiu dy cng tng ng sut trc (h c,d)

+ Loi dy cng gy gc, tng hiu qu kinh t v c th gy ng sut trc

trong hu ht thnh phn ca thanh dn (h e.h)

+ Khi dng h thanh chng a thanh cng xa hn cnh di th hiu qu

ng sut trc tng ln rt nhiu v c th tit kim t 2530% thp


Page 20

Ch :

m bo n nh cnh di ( khng lin kt c dy cng vi mu gi) ch

gy ng sut trc sau khi lp t ging vo v tr hoc cng tng cp 2 ln sau khi lin

kt dn (h.d) hoc dng dn khng gian.

2. Tit din thanh dn:

Ging tit din dn thng

Hnh: Tit din dn nh

1) thanh dn; 2) dy cng; 3) on thp ng; 4) Vch cng; 5) on thp gc

Hnh: Tit din dn nng

Dy cng b tr 1 nhnh: Hnh d,e,h,i dng cho dn nh. Hnh c dng cho dn

nng.


Page 21

Dy cng b tr nhiu nhnh: Hnh a,b, dn nng. Hnh a,b,c dng cho dn nh.

3. Chi tit neo:

a. Mt gi:

b. Mt trung gian

4.2. Tnh ton dn ng sut trc:

1. Dn ng sut trc tng thanh ring l:

Cch tnh gn ging dn khng ng sut trc, cc thanh ng sut tnh nh cu

kin chu ko.

2. Dn c dy cng ng sut trc nhiu thanh.

Tnh nh h siu tnh, ni lc trong cc dy cng l cc n s, khi tnh cn chn

trc tit din ca thanh v dy cng.

a) Trng hp tng qut:

Gi s dn c n bc siu tnh, dng k dy cng, h c (n+k) n s. Gi lc trong

dy cng l Xi , n trong thanh dn l Zi.

H phng trnh theo phng php lc l:

Cc , tnh theo cc phng php thng thng.


Page 22

Ch :

Nu dn ng sut trc tng thanh ring l th cc phng trnh trn khng

c s hng ca X.

Nu dn tnh nh th cc s hng cha Z s khng c.

b) Trng hp dn 1 nhp c mt thanh cng. (hnh b,d)

Chn h c bn l dn tnh nh c 1 n s l ni lc trong dy cng.

Cc bc thit k:

Bc 1: Xc nh tit din cc thanh ging v dy cng

+ u tin xc nh ni lc cc thanh do ti trng tnh ton P v do ni lc

trong dy cng Nd = 1 trong h c bn.

+ Chn thanh cnh di chu lc ln nht lm thanh gii hn xc nh

din tch thanh gii hn Ag theo [] = 120 tnh c lc gii hn trong thanh.

+ Chn tit din cc thanh khc: ni lc tnh ton trong thanh dn i ca dn

l:

Npi : ni lc trong thanh th i do ti trng tnh ton gy ra trong h c bn.

N1i : ni lc trong thanh th i do lc cng ca dy Nd = 1 gy ra trong h c

bn.

Nd : lc cng trong dy.

Ni lc tnh ton ca thanh gii hn l:

Ng: ni lc ca thanh gii hn do ti trng tnh ton gy ra trong h c bn.

Ni lc trong dy cng:

Din tch dy cng:

Rd: cng tnh ton ca dy.

+ Gi tr t ng lc X1:


Page 23

+ Lc cng tnh ton ban u:

Bc 2: Kim tra kh nng chu lc ca cc thanh dn khi chu ti trng.

+ Vi cc thanh m trn h c bn c ni lc do ti trng tnh ton khc

du vi ni lc NXi do dy cng gy ra:

Thanh nn:

Khi Npi > NXi ta c:

Khi Npi < NXi ta c: :

Thanh ko:

Khi Npi > NXi ta c:

Khi Npi < NXi ta c: :

: h s un dc ca thanh th i; tra bng

: h s iu kin lm vic

: h s vt ti, n1 = 1,1; n2 = 0,9

Angi: din tch tit din nguyn thanh th i

Athi : din tch tit din thc thanh th i

+ Vi cc thanh m trn h c bn c ni lc do ti trng tnh ton Ni gy ra

cng du ni lc NXi do dy cng gy ra:

Thanh nn:

Thanh ko:

+ bn ca dy cng c kim tra:

Ch :

+ Khi xc nh i ca cc thanh dn c lin kt dy cng bng cc mu gi,

chiu di t do ca thanh bng khong cch cc mu gi tng ln 10% - 20%

+ Ngoi ra cn kim tra kh nng chu lc ca cc thanh dn trong qu trnh

ng sut trc do lc cng X ca dy gy nn.

418 kết cấu thép ứng suất trước.pdf

Documents

Transcript of 418 kết cấu thép ứng suất trước.pdf