CÔNG-THỨC-CÁC-DẠNG-KẾT-CẤU-THÉP-1

TÀI LIỆU ÔN THI VÀ GIẢI ĐỀ MÔN KẾT CẤU THÉP 1 Chương 1 Liên Kết A Liên kết hàn * Một số khái niệm về cường độ tính toán + f cường độ chịu kéo tính toán của thép cơ bản ( tra phụ lục I 1 trang 285) + f[.]

TÀI LIỆU ÔN THI VÀ GIẢI ĐỀ MÔN:KẾT CẤU THÉP Chương 1: Liên Kết A Liên kết hàn * Một số khái niệm cường độ tính tốn +f : cường độ chịu kéo tính tốn thép ( tra phụ lục I.1- trang 285) + fwt: cường độ tính tốn chịu kéo đường hàn , fwt = f fwt=0.85f : Phương pháp kiểm tra thông thường fwt= f : Phương pháp kiểm tra vật lý + fwc : cường độ chịu nén tính tốn đường hàn , fwc = f + fwv : cường độ chịu cắt tính tốn đường hàn ,fwv = fv ( fv= 0.58f) I Liên kết hàn đối đầu Đường hàn đối đầu thẳng gócchịu N N N Công thức kiểm tra bền w = N N N = tt   fwt. c A lw hw (b t).t Trong : N : lực dọc kéo b : bề rộng thép t : chiều dày thép Đường hàn đối đầu xiên góc chịu N ( Sử dụng đường hàn đối đầu thẳng góc khơng đủ chiều dài) b t N N lw tt w N w  b N t N N Công thức kiểm tra bền: N  N.sin  =  fwt. c Aw t lw tt N N.cos  w = =  fwv. c tt w = Aw Với lw tt  t lw b  2t sin  Đường hàn đối đầu thẳng góc chịu M V V lw M M V t t b w w Công thức kiểm tra bền: *Chịu M *Chịu V  max w *Khi chịu đồng thời M V σtd = M M =  fwt. c tt tt Ww t.(lw ) V V = tt = tt  fwv. c Aw t.lw  wmax =  σw 2 +3. τw 2  1.15f wt γc với lttw =b-2t II Đường hàn góc * Một số khái niệm cường độ fws : cường độ tính tốn chịu cắt biên nóng chảy thép fws = 0.45fu ( fu : cường độ bền kéo đứt tiêu chuẩn thép bản- P/lục I.1 trang 285) fwf : cường độ tính tốn đường hàn góc theo kim loại quen hàn (Tra bảng 2.4 – trang 60)  f , s : hệ số quy đổi ( bảng 2.6- trang 67) Liên kết ghép chồng chịu lực dọc N N N N t1 t2 lw lw t2 lw Hình v:ng dccạnh) (gúc cnh) Đ-ờng hàn góchn dọcgúc ( góc Hỡnh v: ng Đ-ờng hàn góchn đầugúc u *Cụng thc kiểm tra bền : Tiết diện 1( vật liệu que hàn) : N  f wf γc  f h f  lttw Tiết diện ( thép bản) N  f ws γc s h f  lttw Trong : : lttw =lw -10 (mm) hf : chiều cao đường hàn góc * Bài tốn thiết kế đường hàn góc B1) chọn trước hf = tmin=min(t1,t2) B2) Tính tổng chiều dài cần thiết đường hàn góc N ( fw)min  min( f f wf ;s f ws )  lttw  h ( fw)  , f c Điều kiện: lwtt  4.h f lwtt  85 f h f ( đường hàn góc cạnh) N t1 Liên kết gián tiếp chịu N lw N lw tgh t tgh N * Điều kiện ghép Công thức kiểm tra bền: Trong đó: l tt w A gh N N N N N tgh t tgh A N   N    lwtt h f ( fw)min  c tính cho tổng số đường hàn ½ liên kết  l  2(l 10) Với đường hàn góc cạnh:  l  4(l  10) Với đường hàn góc đầu: tt w w tt w w (mm) (mm) Bài toán liên kết gián tiếp chịu M, V a Đường hàn góc đầu V lw M M V tgh t tgh * Điều kiện kiểm tra ghép: Wgh  Wtcb Công thức kiểm tra : *Khi chịu M: *Khi chịu V: lttw   M    ( fw)min  c , với Ww =2.h f Ww V  wV   ( fw)min  c , với Aw =2.hf lwtt Aw M w *Khi chịu đồng thời M V: σ td = Chú ý: lttw =lw-10 (mm) b Đường hàn góc dọc   +  τ  M W V W  ( f w )min  c N V lw M bgh M V tgh t tgh *Khi chịu M -> quy chịu Ntd : l Trong l tt w tt w NM  M  hf  lwtt ( fw)min  c bgh : tổng chiều dài đường hàn chịu NM 1/2 liên kết  2(lw  10) (mm) * Khi chịu V :  wV  V V  tt  (  fw)min  c  Aw 4.lw hf 4.Đường hàn liên kết thép góc với thép ( đường hàn sống, mép) lw1 N1 N N N2 lw2 Lực dọc kéo N phân phối thành thành phần : N1=k.N N2=(1-k).N , với “ k ” hệ số quy đổi tra bảng 2.7 Công thức kiểm tra bền: * Đối với đường hàn sống chịu N1: * Đối với đường hàn mép chịu N2: N1  ( fw)min  c 2.lwtt1.h f N2  ( fw)min  c 2.lwtt2 h f B Liên kết Bulông I Bulông thường Chịu cắt Bulông thường  Nvb  fvb  b nv A Trong đó: fvb : cường dộ tính tốn chịu cắt vật liệu thân bulong ( tra PL I.10 – trang 304) A: diện tích tiết diện ngang thân bulong (phần không ren), π.d , d đường kính thân bulong , (có thể tra bảng 2.9 -trang 82) A= nv : số lượng mặt cắt tính tốn thân bulong có cấu kiện -> nv = cấu kiện -> nv = 2 Chịu ép mặt bulong thường  Ncb  d.( t )min fcb  b ( t )min Trong : : tổng chiều dày nhỏ thép trượt phía f cb : cường độ ép mặt tính toán bulong ( phụ lục I.11) Chịu kéo bulong thường ( dọc trục thân bulong)  Ntb  Abn ftb  b Abn : diện tích tiết diện ngang thân bulong có kể đến giảm yếu ( bảng 2.9 – trang 82) Trong đó: ftb : cường độ chịu kéo tính tốn bulong ( phụ lục I.10 )  Sự làm việc chịu trượt bulong thường :  Nb =min(Ncb ,Nvb ) II Bulong cường độ cao Liên kết coi phá hủy xảy dịch chuyển thép  =fhb Abn γb1  NCDC b γ n f b2 f hb : cường độ chịu kéo tính tốn vật liệu bulong Trong : f hb  0, fub ( f ub : tra phụ lục I.12) Abn : diện tích tiết diện ngang thân bulong có kể đến giảm yếu ( bảng 2.9 – trang 82 γ b1 : hệ số điều kiện làm việc liên kết phụ thuộc vào số lượng bulong chịu lực liên kết γ b1  0,8 , na  γ b1  0,9 ,  na  10 γ b1  0,8 , na  10 n f : số lượng mặt phẳng ma sát γ b2 : hệ số độ tin cậy (bảng 2.10- trang 83)  : hệ số ma sát ( bảng 2.10 – trang 83) III Tính tốn liên kết bulong Liên kết bulong chịu lực kéo dọc trục N N tgh t tgh N Điều kiện ghép: A gh N A * toán thiết kế - Số lượng bulong cần thiết n N  Nb γc Trong đó: [N]b= min( Nvb,Ncb) bulong thơ, thường, tinh [N]b = NCĐC bulong cường độ cao Khi liên kết liên kết ghép chồng ( liên kết trực tiếp) số lượng bulong phải tăng thêm 10% - bố trí bulong: xem trang 87 - liên kết gián tiếp sử dụng ghép số lượng bulong “n” tính cho 1/2 liên kết * Bài tốn kiểm tra bền: Cơng thức kiểm tra bền: N   Nb  c n * Kiểm tra giảm yếu thép bản: N  f  bl  c An Trong : An diện tích tiết diện ngang thép trừ phần giảm yếu Liên kết bulong chịu kéo dọc theo trục thân bulong n N  Ntb γc * ý: bulong chịu đồng thời cắt kéo -> phải kiểm tra riêng rẽ theo TH Liên kết bulong chịu Momen lực cắt V Nb1 M li M Nb1 V m l1 * xác định [N]b : phụ thuộc vào bulong thường hay bulong cường độ cao a) liên kết chịu momen: Công thức kiểm tra bền: NM bl  M.l1   Nb  c m. li Trong đó: “m” số bulong dãy bulong ( hình vẽ có m=2) b) chịu V NVbl  V   Nb  c m.k Trong “k” số bulong hàng nửa liên kết hay m.k= số bulong ½ liên kết c Khi liên kết chịu M V -> Nb   N  +  N    N   M bl V bl b c * kiểm tra giảm yếu: σn  M  f  bl  c Wn n  V  f V γ bl An * ý: , với Wn  ,  td  - kiểm tra ghép I n  I  I gy   h h  n 2  3 n 2  1.15 f  c W gh W - ký hiệu bulong : xem bảng 2.12- trang 95 Chương II Dầm thép I Dầm thép hình Chọn kích thước tiết diện Cơng thức xác định: Wxct  M x max f  c từ Wxct -> tra số hiệu thép hình phụ lục I.6 -trang 292 từ chọn tiết diện có Wx  Wxct Kiểm tra theo cường độ a) theo điều kiện bền chịu mômen công thức kiểm tra : σ= M  f  c Wx b) theo điều kiện bền chịu cắt  V.Sx  f V γc Ix t w Trong đó: V: lực cắt tiết diện kiểm tra Sx : momen tĩnh với phần tiết diện nguyễn lấy trục trung hòa ( tra phụ lục I.6) tw : chiều dày bụng dầm thép * Nếu tiết diện bị giảm yếu  V.Sx  Aw  fV γc , với   Ix t w Aw-A1 c) kiểm tra bụng chịu ứng suất cục σcb = F  f  c t w lz Trong đó: F giá trị lực cục lz  b  2(t f  r ) tf: chiều dày cánh r: bán kính lượn cánh( tra phụ lục I.6) d) dầm chịu đồng thời M,V,F  td     cb2    cb  3  1.15 f  c Kiểm tra độ võng F b    l  l   qc l3  l 384 EI Đối với dầm đơn giản: (qc tải trọng tiêu chuẩn ) Kiểm tra ổn định tổng thể( xem trang 122 sách giáo trình) M  f  c φb Wc II Thiết kế đầm tổ hợp Chọn kích thước tiết diện hmin  h  hmax  h  hkt Công thức kinh nghiệm h  f  f l l   h    24 E     tb 24 E  l  Xác định chiều dày bụng V tw  max hw f v  c Với h  m , sử dụng công thức kinh nghiệm : tw   3h (mm) 1000 Xác định kích thước tiết diện cánh dầm Có Wyc = Với If = 2I W.h  I yc = =I w +2If h bf t f h +bf t f fk 12 Lựa chọn h  Có Af + giả h fk , lấy gần giả thiết If =bf t f hw + giả h fk thiết bf->tf thiết bf->tf tf  tw , thông thường: bf  180  350(mm) tf  (mm) *Điều kiện cấu tạo  Kiểm tra lại tiết diện Xác định xác đặc trưng hình học tiết diện b0 1 tf hfk hw 1 h 1 tf bf h fk =h w +t f A=h w t w +2bf t f Ix= h w t w b tf h +2.( f +bf t f fk ) 12 12 Với dầm bụng: Ix=2 Wx =  b tf h w 3.t w h 2 +2. f +bf t f fk  12   12 2I x h Sx =t w hw hw h +bf t f fk Sf =bf t f h fk a) Kiểm tra theo điều kiện bền dầm *dầm chịu M : σ max = *dầm chịu V:  max  M max  f  c Wx Vmax Sx  fV γc Ix t w *dầm chịu ứng suất cục : σcb = * dầm chịu đồng thời M,V,F : F  f  c , t w lz lz  b  2t f  td  12   cb2  1. cb  312  1.15 f  c 1 Trong : 1  σ1 = M h0  f  c Wx h V.Sf  fV γc Ix t w ; σcb = , ho=hw F  f  c t w lz b) Kiểm tra độ võng h  hmin : không cần kiểm tra độ võng h  hmin : kiểm tra độ võng dầm hình c) Ổn định dầm * ổn định tổng thể: xem sách giáo trình 3.5 trang 136 * ổn định cục bộ: Bản cánh: bo f  0,5 tf E Bản bụng: hw f  5,5 tw E Chương III Cột thép *Một số khái niệm bản: * độ mảnh cột: y  y lo i l0x ix l0 y Theo trục x: y  iy x Theo trục x: x  Trong : ix = Ix A iy = Iy A A diện tích tiết diện cột * Chiều dài tính tốn l0 : l0 x  l.x l0 y  l. y Cách xác định hệ số ; l : chiều dài hình học cột  : phụ thuộc vào kiểu liên hết đầu cột N N   N N   * Điều kiện độ mảnh cột: max  max(x , y )    120   lấy theo phụ lục I.16 x I Cột đặc chịu nén tâm: ( tiết diện cột thép hình tổ hợp hàn) y y x x Công thức kiểm tra bền σ= N  f  c An Trong đó: N : lực dọc tính tốn An : diện tích tiết diện thực( trừ phần giảm yếu) An= A-Agy f : cường độ tính toán vật liệu  c : hệ số làm việc kết cấu Kiểm tra ổn định tổng thể N  f  c min A Trong đó: A diện tích tiết diện nguyễn chưa trừ phần giảm yếu min : hệ số uốn dọc nhỏ - tra phụ lục II.1 xác đinh theo λmax , x  l l0 x , y  y , ix iy ix = I Ix , iy = y A A λmax = max(λx ,λy ) *Với tiết diện chữ I bụng ta có  b f t f  hw  t f   hw3 tw Ix     b f t f   ,  12 12      *Với tiết diện chữ I bụng ta có bf t f hw tw3 I y   12 12  b f t f  hw  t f   hw3 tw Ix     b f t f   ,  12 12       hw tw3 bf 3.t f  tw  bt   I y   2  hw tw     12 12     bt : khoảng cách trọng tâm bụng cột 3.Kiểm tra ổn định cục * tiết diện cột đặc làm từ tiết diện thép hình khơng cần kiểm tra ổn định cục * cột tiết diện tổ hợp hàn Đk ổn định bụng: Đk ổn định cánh: hw  hw     , lấy theo bảng 4.3 tw  tw  bo  bo     , lấy theo bảng 4.4 tf  tf  Xác định tiết diện cột( h, b, tf, tw ) Diện tích tiết diện cần thiết: Trong : Act  N min f  c  : lấy theo giả thiết trước xác định theo độ mảnh giả thiết Từ gt -> bct  ly l , hct  x  y gt  x gt  : lấy theo bảng 4.5 t f   40(mm) , tw   16(mm) h  b , thông thường lấy h=(1-1,15)b II Cột rỗng chịu nén tâm Cấu tạo:Gồm loại nhánh, nhánh, nhánh ( trọng tâm thi phần cột rỗng nhánh) x x0 x0 y z0 z0 c h Sự làm việc cột với trục thực ( trục y) iy  2.I Iy   iy nhánh A A0 Sự làm việc cột trục ảo ( trục x) a Với cột giằng Xét tỉ số: n  I x c , Ib a tg d g với Ib  ( momen quán tính tiết 12 dg diện giằng) tg Trong : Ixo momen qn tính tiết diện nhánh với trục Xo qua trọng tâm nhánh a: khoảng cách trọng tâm giằng c: khoảng cách trọng tâm nhánh cột a.1) TH1: n * Đối với cột nhánh: 0  x  0,82.12 (1  n) : 1 : độ mảnh nhánh cột với trục x0 , chiều dài tính tốn = a, -> 1  x : độ mảnh cột với trục x , x  * Đối với cột giằng nhánh: 0  max  0,82.32 (1  3.n3 ) lx lx lx   ix Ix   c  I x    A0  A   2   A0 a ix * Đối với cột giằng nhánh: 0  max  0,82 12 (1  n1 )  22 (1  n2 ) max = max( x , y ) Trong 1 , 2 , 3 : độ mảnh nhánh với trục 1,2,3 với ltt=a n1, n2, n3 : thay I xo  I1 , I , I a.2) TH2 n  2 * với cột nhánh 0  x  y * với cột nhánh 0  max  1,3.32 * với cột nhánh 0  max  12  22 1 , 2 , 3 : độ mảnh nhánh, xác định với chiều dài tính tốn lf b Với cột rỗng giằng cột nhánh: 0  λ x + α1.A Ad1 , α1 tra bảng 4.6- trang 201 Ad1: tổng diện tích bụng xiên tiết diện mặt cắt ngang thân cột Ad1=2A1 Tính tốn cột rỗng a Kiểm tra bền σ= N  f  c An Ad1=4A1 Với cột nhánh An  Afn : trừ phần tiết diện bị giảm yếu b Ổn định tổng thể N  f  c min A Trong min xác định theo max  max(0 , y ) 0 : độ mảnh cột theo phương x có kể đến làm việc hệ bụng c Ổn định cục Ktra nhánh cột: nhánh cột thép hình khơng cần kiểm tra Đk ổn định bụng: Đk ổn định cánh: hw  hw    tw  tw  bo  bo    tf  tf  d.Tính tốn bụng Thanh bụng chịu lực cắt quy ước:  E N Vf  7.15  2330   10-6 f φ  Trong đó: N lực dọc tính tốn cột  hệ số uốn dọc theo phương trục ảo, xác định theo 0 -> Lực cắt quy ước tác dụng lên mặt rỗng cột Vs =n r Vf , cột rỗng nhánh có: nr=0,5 d.1)Nội lực hệ bụng * Đối với giằng Vs.a Vs.a , Tb  c Với “a” khoảng cách trọng tâm giằng Mb  dg Mb Tb tg * Đối với giằng: kiểm tra giằng xiên N xiên  Vs , nt=1 :thanh bụng tam giác nt sin  a  nt=2 bụng hình thoi c d.2) Kiểm tra khả chịu lực hệ bụng * Bản giằng  Mb  W  f γc  b   Tb Sx  fv.γ c  I x t b * Thanh giằng: Kiểm tra giằng cột đặc chịu nén tâm theo điều kiện bền ổn định với chiều dài tính tốn: l0tt  a  c2