BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP GVHD:TRẦN QUỐC HÙNG

SVTH: PHẠM VĂN PHÚC LỚP:XD08A3 MSSV:0851031869 Trang 1

CHƯƠNG 1: ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU

I.1 THÉP SỬ DỤNG:Thép BCT3πC2 có cường độ chịu kéo tính toán R=21000

N/cm2, cường độ chịu cắt Rc=15000N/cm

2, module đàn hồi E=2.1x10

7N/cm

2

I.2 QUE HÀN SỬ DỤNG: Que hàn N42, hàn tay, có bản lót Rkh=18000N/cm2

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BẢN SÀN LOẠI DẦM

II.1 MẶT BẰNG SÀN, SỐ LIỆU XUẤT PHÁT:

+ Bước của dầm phụ Ls = 1.1(m)

+ Bước của dầm chính Lp = 4.4(m)

+ Nhịp của dầm chính Lc = 11xLs = 12.1(m)

+ Giá trị hoạt tải tiêu chuẩn phân bố đều trên sàn là pc=900(kg/m2) có hệ số

vượt tải np=1.3

+ Tĩnh tải( trọng lượng bản thân kết cấu) có hệ số vượt tải là ng=1.1

II.2 SƠ ĐỒ TÍNH BẢN, CÁCH XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

Sơ đồ mặt bằng hệ sàn-dầm-cột theo hình vẽ dưới đây:

III.3 XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀY BẢN SÀN:



- Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn:

qc = g

c + p

c = 7850x10x s + 9000 (N/m

2)

- Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên sàn:

qtt = g

tt + p

tt = 7850x10x s xng+9000xnp=7850x10x s x1.1+9000x1.3

(N/m2)

- Xác định tỷ số l/ s : theo công thức gần đúng của A.L.Teloian:

900078500150

10308.2721

15

1504

.721

15

44

6

4

0

10

s

c

s

s

qn

Enl

Với

ml

mNmmNE

E

lfn

s 1.1

)/(10308.2)/(10308.23.01

101.2

1

150/

21125

2

5

21

0

)(83.7)(1083.7 3 mmms vậy ta chọn s = 8(mm)

III.4 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG BẢN SÀN:

- qc = 7850x10x0.008 + 9000 = 9628(N/m

2)

- qtt = 7850x10x0.008x1.1 + 9000x1.3 = 12390.8(N/m

2)

-

150

1

171

1

110

64.0)(64.0

91.11

86.1

1

91.18.0

86.13131

)(86.1

12

8.010308.2

110109628

384

5

384

5

0

2

2

2

2

02

37

44

1

4

0

l

f

l

fcm

ff

f

cmJE

lqf

s

x

c

Vậy độ võng của bản sàn thỏa mãn điều kiện theo trạng thái giới hạn hai

II.5 KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA BẢN SÀN, TÍNH LIÊN KẾT CỦA BẢN SÀN

VÀO DẦM PHỤ:



- Kiêm tra độ bền:

15.1;102

nl

DnH

)(6.178711012

91.18.010308.25.11

121015.1

12 2

37

2

3

1

3

1 Nl

EH

ED ss

)/(210)/(7872.90)/(72.9078

6

8.01

05.730

18.0

6.1787

)(05.73064.06.17878

110108.12390

8

222

2

max

44

2

max

mmNRmmNcmNW

M

F

H

NcmfHl

qM tt

Tính liên kết bản vào dầm: đường hàn liên kết bản với dầm phải đủ chịu lực

H

)(142.0180007.0

6.1787

.cm

R

Hh

gh

h

theo yêu cầu cấu tạo chọn mmhh 5

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

III.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN:



Dầm phụ được chọn sơ đồ dầm đơn giản, hai đầu có gối tựa khớp. Nhận dầm

chính làm gối tựa

III.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

- Tải trọng tác dụng lên dầm phụ:

+ Trọng lượng sàn thép: )/(628008.0107850 2mNg sT

c

s

+ Tải trọng tiêu chuẩn:

)/(708.106961.1900062801.101.1 mNapgq c

s

c

s

c



+ Tải trọng tính toán:

)/(18.137661.13.190001.162801.101.1 mNanqngq p

c

sg

c

s

tt

+ Nội lực trong dầm: NmlqM tt 16.333148/4.418.137668/. 22

max

NlqQ tt 596.302852/4.418.137662/.max

III.3 CHỌN TIẾT DIỆN DẦM PHỤ:

Chọn vật liệu làm dầm phụ là dầm thép hình I( thép BTC3 πC2 có cường độ

chịu kéo R=21000N/cm2, cường độ chịu cắt Rc=15000N/cm

2)

+ Moment chống uốn cần thiết của tiết diện dầm:

Wyc 3max 95.13721000115.1

10016.33314

15.1cm

R

M

Tra bảng quy cách thép hình, chọn dầm có tiết diện I18a có các đặc trưng hình

học như sau: h=18cm, Wx=159cm3, Jx=1430cm

4, Sx=89.8cm

3, trọng lượng bản

thân là 19.9kg/m, cmb 51.0 , cmc 83.0 ,bc=10cm

- Tính lại tải trọng tác dụng lên dầm:

+ Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn:

Hoạt tải sàn: 9000x1.1 = 9900(N/m)

Trọng lượng sàn thép: 628x1.1 = 690.8(N/m)

Trọng lượng bản thân dầm: 19.9x10= 199(N/m)

Tổng cộng :qc = 9900 + 690.8 + 199 = 10789.8(N/m)

+ Tải trọng tính toán tác dụng lên sàn:

Hoạt tải sàn: 1.3x 9000x1.1 = 12870(N/m)

Trọng lượng sàn thép: 1.1x628x1.1 = 759.88(N/m)

Trọng lượng bản thân dầm: 1.1x19.9x10= 218.9(N/m)

Tổng cộng :qtt = 12870+759.88+218.9=13848.78(N/m)



III. 4 KIỂM TRA DẦM PHỤ THEO ĐỘ BỀN, ĐỘ CỨNG, ỔN ĐỊNH TỔNG

THỂ

- Kiểm tra điều kiện bền chịu uốn tại tiết diện có Mmax(ở giữa dầm)

Mmax = qtt.l2/8 = 13848.78x4.4

2/8=33514.05(Nm)

22max

max /210/29.18315915.1

05.33514

15.1mNRmN

W

M

th

- Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt tại tiết diện có Qmax (ở gần gối tựa)

Qmax = qtt.l/2=13848.78x4.4/2 = 30467.316(N)

22max

max /15000)/(5.375151.01430

8.89316.30467

.

.cmNRcmN

J

SQc

bx

x

- Kiểm tra độ võng của dầm hình:

33

7

33

104250

11098.3

1430101.2

440898.107

384

5

384

5

l

f

EJ

lq

l

f

x

c

- Kiểm tra ổn định tổng thể cho dầm:

Có bản sàn thép liên kết vào cánh trên (chịu nén) của dầm phụ nên không

cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm.

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

IV.1 SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN:



IV.2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG, XÁC ĐỊNH NỘI LỰC:

- Tải trọng tác dụng lên dầm chính(ở đây ta tính dầm ở giữa vì nó nguy

hiểm):

do phản lực gối tựa của dầm phụ: Nlqp d

c

dp

c 12.474754.48.10789.

Nlqp d

tttt 6.609344.478.13848.



- Nội lực dầm chính: Mmax=15ptt.Ld/11= 15x60934.6x12.1/11=

1005421(Nm)

Qmax=5ptt = 5x60934.6 = 304673(N)

IV.3 CHỌN TIẾT DIỆN DẦM CHÍNH(DẦM TỔ HỢP HÀN,TIẾT DIỆN I)

IV.3.1 Xác định chiều cao dầm, chiều dày bản bụng dầm:

a. Tính sơ bộ chiều cao tiết diện dầm:

cmR

Mhd 93

21000

10010054215.55.5 33 max

b. Tính chiều cao nhỏ nhất của tiết diện dầm:

+ Độ võng lớn nhất dầm tại giữa nhịp( tính theo TTGH2 : ta sử

dụng tải trọng tiêu chuẩn để tính toán độ võng lớn nhất của dầm).

Ở đây ta sử dụng phương pháp tải trọng giả tạo để tính độ võng của

dầm với: qgt = M, [ f ] = Mgt



EJ

lPl

EJ

lPlll

EJ

lPl

l

EJ

lPllll

EJ

lPll

EJ

lPl

lll

EJ

lPll

EJ

lPllll

EJ

lPl

l

EJ

lPllll

EJ

lPllllPMf

ccc

ccc

ccc

ccc

gt

8811

1515

4411

15

22223311112

1

1111

14

1122113311

2

112

1

11

2

11

12

11

2211

2

3311

3

112

1

11

3

11

9

112211

3

3311

4

112

1

11

4

11

5

112211

4

3311

5

112

1

2211

5

11

55

2

3

2

2

minmin

max15

22

11

152

hp

RJl

lpR

h

JRWM

tt

tt

yc

thay l vào f :

lE

R

f

l

p

ph

hp

RJ

EJ

lPf

tt

c

tt

c

158811

151522

15

22

8811

15152min

min

2

2

Với pc=47475.12 (N), p

tt=60934.6 (N),

400

f

l

f

l, l=12.1(m)

=1210(cm)

R = 21000(N/cm2), E = 21x10

6(N/cm

2)

Vậy chiều cao nhỏ nhất của dầm chính :

cmh 7912101021

21000400

6.60934

12.47475

158811

15152262min

c. Tính sơ bộ chiều dày bản bụng dầm:

cmRh

Q

cd

b 32.015000193

304673

2

3

2

3 max

b theo công thức này ra quá bé. Ta tính lại b dựa theo điều kiện

ổn định cục bộ của bụng chịu ứng suất tiếp :

101101.2

101.22.32.3

3

6

R

Eh

b

b

, sơ bộ lấy hb = hmin = 79(cm)

cmb 78.0101

79 vậy ta chọn b = 8(mm)

d. Chiều cao kinh tế của tiết diện dầm:



cmR

MWkh

bb

yc

kt 898.021000

100100542115.115.1 max

cmh

cmh

cmhd

kt

9089

79min

vậy ta chọn hd = 90(cm) và b =8(mm)

IV.3.2 Xác định các kích thước của cánh dầm:

Diện tích tiết diện cánh dầm: 6

b

d

yc

c

F

h

WF

Tiết diện có lợi nhất khi: 2Fc=Fb

2max 9.399021000

1001005421

4

3

4

3

4

3cm

hR

M

h

WF

dd

yc

c

Từ điều kiện ổn định tổng thể, ổn định cục bộ và điều cấu tạo ta có:

cmb

b

cm

cmhb

c

cc

bcb

dc

18

30

2438

45185/12/1

chọn cmbcm cc 33;4.1

IV.3.3 Tính các dặc trưng hình học:



F = 2x1.4x33 + 0.8(90-2.8) = 162.16(cm2)

4

323

22555312

8.2908.0

2

4.1904.133

12

334.12 cmJ x

3501290

22555322cm

h

JW x

x

3

3

044.28074

8.2908.08.290

2

1

66.20462

4.190334.1

cmSS

cmS

cx

c

IV.4 KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA DẦM CHÍNH:

- Tính nội lực của dầm (có kể đến trọng lượng bản thân):



+ Trọng lượng 1m dầm:

mNmdaNFq Tbt /1273/3.127016216.07850

+ Tại vị trí giữa

dầm: Nml

qlp

M bt

tt

9.10287188

1.1212731005421

811

15 22

max

+ Tại vị trí gần gối tựa:

Nl

qpQ bt

tt 65.3123742

1.12127310054215

25max

+ Tại vị trí cách gối tựa một đoạn: 11

3lx (vị trí có M và Q cùng lớn)

NmM

lq

llq

lpM

x

btbt

tt

x

46.822820

211

1.123

2

1.12

11

1.1231273

11

1.12100542112

2

1

11

3

11

3

211

122

Nl

ql

qpQ btbt

tt

x 5.18630411

1.123

2

1.12127310054213

11

3

23

- Kiểm tra tiết diện dầm:

+ Điều kiện bền:



Ứng suất pháp ở giữa dầm:

22max /21000/205255012

1009.1028718cmNRcmN

W

M

x

Ứng suất tiếp (tại vị trí gần gối tựa):

22max /15000/44.48598.0225553

044.280765.312374

.

.cmNRcmN

J

SQc

bx

x

Ứng suất tương đương tại vị trí cách gối tựa một đoạn 11

3lx :

2

1

2

1 3 tđ

với 2

1 /3.159054.12

90

225553

10046.822820

2cmN

h

J

Mc

d

x

x

2222

21

1

/21000/66.1667824.289833.15905

/24.28988.0225553

044.28075.186304

.

.

cmNRcmN

cmNJ

SQ

tđ

bx

c

Vậy các điều kiện bền trên đều thỏa.

IV.5 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG CỦA DẦM CHÍNH:

Điều kiện độ võng: hd = 90(cm) > hmin = 79(cm) nên ta không cần kiểm tra

độ võng.

IV.6 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA DẦM CHÍNH VÀ TÍNH LIÊN KẾT

GIỮA DẦM PHỤ VÀ DẦM CHÍNH:

IV.6.1 ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ:

- Dầm chính được bản sàn thép liên kết vào cánh trên chịu nén của dầm

nên không cần kiểm tra ổn định tổng thể.

IV.6.2 TÍNH LIÊN KẾT GIỮA DẦM PHỤ VÀ DẦM CHÍNH:

Ta chọn kiểu liên kết hàn bản (1) vào bụng dầm chính và bắt bulông bản

(1) vào bụng dầm phụ.

Lực dầm phụ tác dụng lên dầm chính (dầm ở giữa): ptt = 60934.6(N)



Lực một bên dầm phụ tác dụng vào dầm chính :pđh

= ptt/2=30467.3(N)

IV.62.a Tính liên kết đường hàn giữa bản ghép và dầm phụ:

- Chọn chiều dài bản ghép cmhl dpbg 12183

2

3

2

- Chọn chiều dài đường hàn cmll bgh 111

- Diện tích cần thiết của bản ghép: 245.121000

3.30467cm

R

pF

đh

bg

- Bề rộng tối thiểu của bản ghép: cml

F

bg

bg

bg 12.012

45.1

chọn mmbg 8 mmh 6min

mmh

mmh

bg 6.982.12.1

6

max

min

nên ta chọn mmhh 8

- Kiểm tra bền đường hàn:

+ Tiết diện

1: 22 /18000/24731128.07.0

3.30467cmNRcmN

lh

pgh

hhh

đh

+ Tiết diện 2: 22 /15000/1.17311128.01

3.30467cmNRcmN

lh

pgt

hht

đh

IV.6.2.b Tính bulông liên kết giữa dầm phụ và bản ghép (1):

- Ta chọn bulông 4ɸ16 có Fbl = 2.01cm, FTHbl = 1.57cm2 với bulông

độ bền lớp 5.6:

Rcbl = 1900daN/cm2, Rkbl = 2100daN/cm

2, Rembl

=4000daN/cm2, 9.0bl



Nội lực dầm tại vị trí gối tựa:

+ Môment uốn: M=0

+ Lực cắt :Q = pđh

= 30467.3(N)

+ Môment lệch tâm: Mlt = Q.8 =30467.3x8 = 243738.4(Ncm)

(Mlt do lực cắt Q đặt lệch so với trọng tâm của nhóm bulông một đoạn

8cm)

- Khả năng chịu lực của một bulông(bulông ở đây làm việc chịu cắt và chịu

ép mặt):

+ Khả năng chịu cắt của một bulông:

daNnFRN cblblcblcbl 3437101.29.01900

+ Khả năng chịu ép mặt của một bulông:

daNRN blemblembl 6.29739.0400051.06.1..min

khả năng chịu lực nhỏ nhất của một bulông daNNN emblbl 6.2973min

- Lực tác dụng lên một bulông:



+ Do lực cắt Q:

)(68.761)(8.76164

3.30467daNN

n

QNQ

+ Do môment lệch tâm:

daNNna

MN lt

M 99.17409.1740927

4.243738

1

Trong đó: a=7cm là

khoảng cách hai hàng bulông

n1=2 là số bulông trên một hàng

n=4 là tổng số bulông trong liên kết

- Hợp lực do Q và Mlt lên một bulông:

daNNdaNNNN blQMb 6.29733.190068.76199.1740 min

2222

Vậy liên kết đủ bền

IV.6.3 ỔN ĐỊNH CỤC BỘ:

IV.6.3.1 Kiểm tra bụng dầm chịu ứng suất cục bộ:



Z

P

F

P

bcb

cb

với P là phản lực do dầm phụ truyền vào dầm chính, P = ptt

cmmmhZNP bgbh 44088822,6.60934

22 /21000./1904248.0

6.60934cmNRcmNcb



IV.6.3.2 Điều kiện ổn định cục

bộ bản cánh:

8.15105.05.05.1114

161 30 R

Eb

c

Vậy bản cánh bảo đảm ổn định

cục bộ

IV.6.2.4 Điều kiện ổn định cục bộ

bản bụng:

- Vùng bản bụng gần gối tựa:

Độ mảnh của bản bụng:

45.3108.0

2.87 3

E

Rh

b

b

b

2.345.3 bb : bản bụng sẽ mất ổn định cục bộ do ứng suất tiếp.Vì

vậy ta cần đặt các sườn đứng với khoảng cách tối thiểu là :

cmha b 4.1742.8722 chọn cml

a 12110

1210

10

- Tính kích thước sườn đứng: mmh

b b

s 694030

87240

30

mmE

Rbss 4.4106922 3

Vậy ta chọn mmmmb ss 8,90

- Kiểm tra lại điều kiện ổn cục bộ của bản bụng sau khi đặt các sườn đứng:



+ Kiểm tra bản bụng ô 1(vùng có ứng suất tiếp lớn): 5.345.3 bb (thỏa).

+ Kiểm tra bản bụng ô 4, 5 (vùng có ứng suất pháp lớn): 5.545.3 bb bản

bụng ổn định cục bộ dưới tac dụng của ứng suất pháp.

+ Kiểm tra lại ô chịu tác dụng đồng thời của ứng suất tiếp lẫn ứng suất pháp:

Ô 3: vì a=121(cm)>hb=87.2(cm) nên vị trí lấy M, Q để kiểm tra như hình

vẽ



NmM

M

lql

lqlplplpM M

btMbtM

tt

M

tt

M

tt

25.803065

2

194.3194.3

2

1.1212732.2194.36.609341.1194.36.60934194.36.609345

222.21.15

3

2

3

2

3

Nlql

qpQ Mbtbt

tt 8.186869856.22

1.1212736.609343

233

Vì có lực tập trung do phản lực của dầm phụ truyền vào dầm chính nên:

1

2

0

3

2

0

3

eo

cb

Với 23

3 /36.1552490

2.87

5012

10025.803065cmN

h

h

W

M

d

b

23

3 /7.26788.02.87

8.186869cmN

h

Q

bb



Tính t :

3

.b

c

b

c

h

bt

vì (trường hợp dầm liên kết liên tục với bản)

633.04.1

2.87

121

cb

b

t

h

a

(bảng Giá trị giới hạn của tỉ số

cb )

Tính tỉ số: 23.136.15524

19042

3

cb với cb là ứng suất cục bộ do có dầm phụ liên kết

vào dầm chính

2

22

1

2

22

20

3

21

/6.3823478.4

210006.41

/9.9315645.3

210008.52

633.023.1

8.52,6.418.04.1

cmNRC

cmNRC

CtCh

a

a

eo

b

cbcb

b

Trong đó 78.4108.0

121,/21000,45.3 32

E

RacmNR

b

ab

Ứng suất tiếp tới hạn của bản bụng dầm:

2

22220 /1801445.3

15000

4.1

76.013.10

76.013.10 cmN

R

ob

c

Trong đó 45.3,4.1,/15000 2 bob

b

ch

acmNR

168.018014

7.2678

6.38234

19042

9.93156

36.15524222

0

3

2

0

3

eo

cb

Vậy bản bụng ô 3 bảo đảm ổn định cục bộ dưới tác dụng đồng thời của ứng

suất pháp và ứng suất tiếp.

Ô 4: vị trí lấy M, Q để kiểm tra như hình vẽ



NmM

ll

lqlplplplplpM M

MbtM

tt

M

tt

M

tt

M

tt

M

tt

6.9602092

404.4404.4

2

1.12127311404.446.60934404.46.609345

224.43.32.21.15

2

4

2

4

Nll

qpQ Qbt

tt 4.119260066.42

1.1212736.609342

224

Vì có lực tập trung do phản lực của dầm phụ truyền vào dầm chính nên:

1

2

0

4

2

0

4

eo

cb

Với 244 /2.18562

90

2.87

5012

6.960209cmN

h

h

W

M

d

b ,

2

0

2

0 /9.93156,/18014 cmNcmN

2/6.38234,/19042 cmNcmN eocb , 244 /6.1709

8.02.87

4.119260cmN

h

Q

bb



17.018014

6.1709

6.38324

19042

9.93156

2.18562222

0

4

2

0

4

eo

cb

Vậy bản bụng ô 4 bảo đảm ổn định cục bộ dưới tác dụng của ứng suất pháp lẫn

ứng suất tiếp.

Kết luận:Vậy điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng thỏa mãn

IV.7 CẤU TẠO VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CỦA DẦM CHÍNH,THAY

ĐỔI TIẾT DIỆN:

IV.7.1 LIÊN KẾT CÁNH DẦM VÀ BỤNG DẦM:

Chiều cao đường hàn:

cmJR

SQh

xg

c

h 11.0225553180007.02

66.204665.312374

..2

.

min

max

Để chống rỉ chọn chiều cao đường hàn liên kết giữa cánh và bụng dầm

hh=4mm.

IV.7.2 THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM THEO CHIỀU DÀI:

IV.7.2.1 Xác định bề rộng cánh và vị trí thay đổi tiết diện:

- Giảm bề rộng cánh cần theo các yêu cầu cấu tạo:



mmh

b

mmb

b

mmb

d

c

9010

900

10

1652

330

2

180

1

1

1

chọn b1 = 180mm.

Tính đặc trưng hình học với b1=180mm=18cm:

+ 2

1 16.1208.02.874.1182 cmF

+ 4

32

15.14311312

8.2908.0

2

4.190184.12

1cmJJJ bcx

+ 33.318090

15.143113221

1cm

h

JW

d

x

x

+ 336.11162

4.190184.1

1cmSc

+ 3744.1876

4

8.2908.08.290

2

136.1116

1cmS x

- Môment uốn tại vị trí tương ứng:

M1=W1.R=3180.3x21000=66786300(Ncm)=667863(Nm)

- Nhận xét: M1=667863(Nm) nên vị trí thay đổi tiết diện nằm trong khoảng

(2L/11,3L/11)=(2.2m,3.3m). Ta tính môment trong khoảng này:

18.2010845.63645.190505

22

1.1212732.26.609341.16.609346.609345

222.21.15

2

2

2

xxM

xxxxxM

xx

lqxpxpxpM

x

x

bt

tttttt

x



Để tìm vị trí thay đổi tiết diện ta giải phương trình: Mx = M1

mxxx 47.266786318.2010845.63645.190505 2

Vậy vị trí lớn nhất ta có thể thay đổi tiết diện là xmax = 2.47(m)

- Kiểm tra lại tiết diện đã thay đổi tại vị trí xmax=2.47m :

+ Ứng suất pháp: 211max /2100021000

3.3180

66786300

1

cmNRW

M

x

+ Ứng suất tiếp:

22

max /15000/25.30218.015.143113

744.187644.187361

.

.

1

1

1cmNRcmN

J

SQc

bx

xx

Trong đó :

Nl

qpQ bt

tt

x 44.18736147.22

1.1212736.60934347.2

23

+ Kiểm tra ứng suất tương đương tại chỗ tiếp giáp giữa cánh và bụng:

22222

1

2

1 /21000/205919.1826367.203463 cmNRcmNtđ

Trong đó: 2

max1 /67.2034690

2.8721000 cmN

h

h

d

b

2

1 /9.18268.015.143113

36.111644.187361

.

.

1

1 cmNJ

SQ

bx

cx



Nhận xét: ta không thể dùng đường hàn đối đầu để nối dầm tại vị trí

x=2.47m bởi vì 22

max /18000/21000 cmNRcmN khh nên để thực

hiện nối dầm ta thực hiện liên kết bản cánh chịu môment M, và liên kết bản

bụng chịu lực cắt Q tại vị trí trên. Ngoài cách trên ta còn có thể thực hiện nối

dầm bằng cách giảm x(vị trí thay đổi tiết diện) và sau đó thực hiên nối dầm

bằng đường hàn đối đầu. Sau đây ta đi vào từng cách cụ thể:

Tính toán với liên kết bản ghép cánh chịu môment M và liên kết bản

ghép bụng chịu lực cắt Q(theo yêu cầu cấu tạo và tránh vị trí đặt sườn

đứng ta lấy x=2.1m với Mx=592245.2Nm và Qx=246388.95N)

+ Tính liên kết bản ghép cánh chịu môment M:

- Phân M ra thành cặp ngẫu lực: Nh

MN 658050

90

1002.59224511

Kích thước bản ghép cánh:

Bề rộng bản ghép cánh: cmbb 153185.121

'

1

Diện tích cần thiết của bản ghép: 211 34.31

21000

658050cm

R

NF

bề dày bản ghép: cmb

F08.2

15

34.31'

1

11



Vậy ta chọn cm1.21

- Chiều cao đường hàn góc cạnh:

cmh

cmh

cmhh

h

h1

9.01.2

68.14.12.12.1

minmax

minmax

- Tổng chiều dài đường hàn góc cần thiết:

cmRh

Nl

ghhh

h 2.5211800017.0

658050

...

1

Chiều dài một đường hàn: cml

lh

h 1.2712

2.521

2

Chiều dài bản ghép cánh:

cmll h 2.5511.272121 chọn cml 561

+ Tính liên kết bản ghép bụng chịu lực cắt Qx:

- Kích thước bản ghép bụng:

Bề rộng bản: b2 = hb – 100 =872 – 100 = 772mm

Bề dài bản ghép chọn: l2 = 15cm

Diện tích cần thiết của bản ghép: 2

2 43.1615000

95.246388cm

R

QF

c

x

Chiều dày bản ghép: cmb

F11.0

2.772

43.16

2 2

22

chọn mm62

- Kiểm tra độ bền đường hàn góc liên kết bản ghép và bản bụng dầm:

Chọn chiều dài đường hàn: cmblh 2.7612.7712

Chọn chiều cao đường hàn góc:

mmhmm

h

h

h

68max

2.76.02.12.1

min

minmax

chọn mmhh 6

Điều kiện bền của đường hàn góc (kiểm tra với tiết diện 1):

22 /18000/35.38492.7626.07.0

95.246388cmNRcmN

lh

Qgh

hhh

xh



Vậy đường hàn góc trên thỏa mãn điều kiện bền.

Giảm x dùng đường hàn đối đầu:

- Để xác định được vị trí thay đổi tiết diện một cách tiết kiệm nhất dùng

đường hàn đối đầu ta tính lại môment tại vị trí thay đổi ứng với cường độ

của đường hàn Rgh = 18000(N/cm2):

M1 = 3180.3x18000 = 57245400 (Ncm) = 572454(Nm)



Ta thấy: M1 = 572454(Nm) nên vị trí thay đổi tiết diện nằm trong khoảng

mmll

2.2;1.111

2;

11

. Ta tính môment trong khoảng này :

- Để tìm x ta giả phương trình:

mxxxMM x 02.25725455.63606.6702805.251440 2

1

Để thuận tiện cho việc thi công, đảm bảo điều kiện độ bền đường cho hàn

đối đầu ta chọn vị trí thay đổi tiết diện tại x = 1.8(m)

- Môment và lực cắt tương ứng tại vị trí x=1.8(m):

+ M2=251440.05x1.8+67028.06 - 636.5x1.82 =517557.89(Nm)

+ Q2 =4xptt +qbt x l/2-qbt x x =4x60934.6+1273x(12.1/2 –

1.8)=249148.65(N)

- Kiểm tra độ bền của đường hàn đối đầu:

+ Các đặc trưng hình học của tiết diện đường hàn đối đầu:

Môment kháng uốn: 3

1 3.3180 cmWWWW hbhch

Diện tích tiết diện: 2

1 16.120 cmFllFFF hbhbhchchbhch

Với cmhlcmblcmcm bhbchcbhbchc 2.87,18,8.0),(4.1 11



2

22

2

2

2

222

/18000/4.1666516.120

65.2491483

3.3180

89.517557

33

cmNRcmN

F

Q

W

M

ghtđ

hh

hhtđ

Vậy có thể thực hiện đường hàn đối đầu tại vị trí 1.8m

Nhận xét: Trọng lượng thép tiết kiệm được đối với một dầm chính khi giảm

chiều rộng cánh:

+ Dùng đường hàn đối đầu là:

kGxbb ccT 7.118]8.1014.018.033.027850[2]2[2 1

+ Dùng bản ghép cánh và bụng:

Lượng thép giảm khi thay đổi tiết

: kG5.1381.2014.018.033.0278502

Lượng thép dùng thêm khi dùng bản cánh và bụng để thực hiện liên kết nối

dầm: kG6.38772.015.0006.0785056.015.0021.078502



Lượng thép giảm: 138.7 – 38.6 =100kG

Vậy khi nối dầm dùng đường hàn đối đầu lượng thép sẽ được giảm nhiều hơn

khi dùng hàn bản ghép và thi công sẽ nhanh hơn

IV.7. THIẾT KẾ CHI TIẾT DẦM CHÍNH GỐI LÊN CẠNH CỘT VÀ TẠO

LIÊN KẾT KHỚP GIỮA DẦM VÀ CỘT:

- Kích thước bản gối:

+ Bề rộng bản gối: bg=bs=18(cm) với bs là bề rộng sườn đầu dầm

+ Chiều cao bản gối: được chọn từ điều kiện đủ để chứa chiều dài đường

hàn góc liên kết bản gối với cánh cột. Mỗi đường hàn góc này chịu 2/3Q

(2/3Q là hệ số kể đến sự truyền phản lực không đều có thể xay ra do chế

tạo và lắp ráp).

cmRh

Ql

ghhh

h 7.1811800017.0

3.335140321

..

32

v

ậ

y

ta chọn hg=19(cm)

Với hh là chiều cao đường hàn góc cạnh được chọn từ điều kiện:

max

minmax 84.127.102.12.1

hhhmim

h

hhh

mmh

chọn hh = 10mm = 1cm



+ Chiều dày bản gối: từ điều kiện bền của bản gối chịu uốn dưới tác dụng

của lực Q và xem bản có sơ đồ tính như một dầm hai đầu ngàm ( liên kết

ngàm tạo bởi đường hàn góc kể trên):

cmhR

QlR

h

Ql

W

M

g

g

ggg

g

g 6.06/19210001

3.335140

6/.

8/

6/.

8/222

Chọn cmg 2 ( theo điều kiện: cmg 2 )

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP

Documents

Transcript of BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP