03- Cong thuc tinh toan KCT docx

CƠNG THỨC TÍNH TỐN CÁC CẤU KIỆN KẾT CẤU THÉP I- CỘT ĐẶC CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM Biết lực nén N, điều kiện liên kết hai đầu hai phương, số hiệu thép Trình tự giải: Bước 1: Xác định lox3, loy l o = µl Hình … Bước 2: dựa vào N, lox,loy giả thiết λgt Khi N rxyc ry = 7,77 > rxyc Bảo đảm yêu cầu độ mảnh Kiểm tra lại tiết diện Đoạn có N1 = 57T 370 λly = = 47,62 ≈ 48 7,77 370 λlx = = 91,58 ≈ 92 chọn λmax = 92 4,04 Ta ϕ = 0,652 57000 σmax = = 2160kg/cm2 < 2100kg/cm2 0,652 x50 x6 x 0,8 (Vượt < 3% cho phép) Đoạn có N2 = 53T < N1 = 57 T khơng cần phải kiểm tra II- CỘT ĐẶC CHỊU NÉN LỆCH TÂM Điều kiện bền M N M ± x y ± y ≤R Fth J xth J yth ổn định tổng thể N ≤R ϕ Fng lt ϕ lt tra bảng 4-1 phụ thuộc vào độ mảnh quy ước λ x = λ × R độ lệch tâm tính đổi E m1 =η m; lox,loy η hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện; với tiết diện I ][, [],][η = 1,3 III- THANH CHỊU KÉO DỌC TRỤC Fyc = N R Ví dụ : Xác định tiết diện cánh hạ kèo chịu lực kéo N = 80T, chiều dài tính tốn lx = 6m, ly = 18m Tiết diện nguy hiểm có hai lỗ đinh d = 19mm Dùng thép CT3, hệ số điều kiện làm vịe v = 1, thép đệm dầy 10mm Giải : 80000 Fyc = = 38cm2 2100 Vì có lỗ đinh nên lấy Fyc = 1,1 x 38 = 41,8cm2 [ λ] = 400; r yc = 600 1800 = 1,5cm; ryyc = = ,5cm 400 400 Chọn 2L 125 x ghép dạng chữ ] [ Có: F = x 22 = 44cm2> Fyc rx = 3,87 cm > rxyc ry = 5,48cm > ryyc Diện tích thu hẹp: Fth = F - Flỗ = 44-2.1,90.0,8 = 40,96cm2 N 80000 = σ= = 1953kg/cm2 < 2100kg/cm2 Fth 40,96 IV- DẦM ĐỊNH HÌNH Chịu uốn phẳng: M - Tính Wyc = max R - Chọn I [ theo bảng tra - Kiểm tra lại tiết diện Tiết diện có Mmax σ = M max ≤R Wth Tại tiết diện có Qmax τ = Qmax × S c ≤ Rc J xδ b Tại diết diện M Q σtd = σ 12 + 3τ 12 ≤ R σl, τ1 chỗ tiếp giáp cánh bụng σ1= M hb QS c ;τ = W hd J bδ b Tại chỗ có lực tập trung đặt cánh trên, khơng có sườn đứng cần kiểm tra P ≤ R; Z = bc + 2δ c σcb = δ b Z bc chiều dài thực tế truyền P lên dầm - Kiểm tra độ võng f qc × l  f  = × ≤  l 384 EJ l  Ví dụ : Một dầm phụ có tiết diện chữ I, nhịp tính tốn 4m, tải trọng phân bố đềi tính tốn q = 2000kg/m (do tĩnh tải hoạt tải sàn truyền vào) Chọn tiết diện dầm Giải : 2000 × M= = 4000kgm = 400000kgcm 400000 = 190cm3 2100 Chọn I.20a có Wx = 203cm3; Jx = 2030cm4, F = 28,9cm2, Sx = 114cm3 δ = 0,52cm, trọng lượng tiêu chuẩn thân dầm: 22,7kg/m kiểm tra lại tiết diện Tải trọng sàn 2000kg/m qd = 2025kg/m M ứng suất pháp σ = W Wyc = 2025 × M= = 4050kgm = 405000 kgcm 405000 = 1995 kg/cm2 < 2100kg/cm2 203 QS x ứng suất tiếp τ = J δ x σ= 2050 × = 4100kg 4100 × 114 τ= = 443kg/cm2< Rc = 1500kg/cm2 2030.0 ,52 Q= Kiểm tra độ võng Mc = 4050 = 3522kgm 1,15 f1 = 352200 × 400 1 × = 0,003 = < 48 2,1 × 10 × 2030 333 250 Chọn I.20a đạt yêu cầu Chịu uốn xiên l2 My= qsin α l2 Mx =qcos α Chọn: Wx = 8;Wx = Wy Kiểm tra σmax = M+ Wx M y Wy R  Wx  M y  < R M x + Wx  Wy    M xl Tính độ võng: fy = 48 EJ x M yl fx = 48 EJ y f= f x2 + f y2 ; f f ≤ l l    Ví dụ : Một dầm thép có tiết diện dùng làm xà gồ mái nghiêng α = 300 chịu tải trọng phân bố q = 200kg/m, nhịp l = 4m Chọn số hiệu thép Giải : α = 30o sin α = 0,500 cos α= 0,866 42 = 200kgm 42 Mx= 200 x 0,866 x = 346kgm Wx =8 Sơ chọn Wy My = 200.0,5 x Wx = Mx + Wx ×My Wy R 34600 + x 20000 = 93cm3 = 2100 Sơ chọn [ No18 có Wx = 120cm3; Wy = 16,9cm3 Kiểm tra lại ứng suất pháp  120  2 σmax = 34600 + 16,9 20000 = 1471kg/cm < 2100kg/cm 120   Kiểm tra độ võng: Với [ No18 có Jx = 1080cm4; Jy = 85,6cm4 34600 × 400 × fy = = 0,25cm 48 2,1 × 10 × 1080 200000 × 400 × fx= = 1,85cm 48 2,1 × 10 × 85,6 0,25 + 1,85 = 1,87cm f 1,87 1 = < l 400 214 200 Chọn [ No18 làm xà gồ đạt yêu cầu f= V- DẦM TỔ HỢP HÀN - Chọn tiết diện dầm Rl × 24 E  f  c c g +p = n dh g+p hdmin =  n  dh - Chiều dầy bụng không cần sườn gia cường hb R 5,5 E δb ≥ 8mm - Tiết diện cánh dầm, δ c = 12 ∼24mm δb ≥ hd h3   − b  Wyc bc = δc × h c  12  bc ≥ δc E ; bc ≤ 30 δ c R 1 1 ÷  hd 5 2 Thường lấy bc =  bc ≥ 180mm bc ≥ hd 10 - Kiểm tra bền chịu uốn σ = M ≤R Wth - Kiểm tra bền chịu cắt τ = Q max Sc ≤ Rc J × δb Khi có M, Q σtd = σ 12 + 3τ 12 ≤ 1,15R Trong đó: σ1 = Mh b QSc ; τ1 = Wh d J dδb - Khi có lực tập trung đặt chỗ khơng có sườn đứng 2 σtd = σ1 + σ cb − σ cb × σ l + 3τ1 ≤ 1,15R - Kiểm tra độ võng f f ≤ l l    VI- LIÊN KẾT HÀN Đường hàn đối đầu a- Đường hàn vng góc với trục nén kéo: N h h ≤ Rn ; Rk σh = Fh Fh = δ lh; lh = b - δ b- Đường hàn xiên góc α với trục chịu nén kéo: N sin α h ≤ Rn ; Rkh l h δh N cos α ≤ Rch ; τh = lhδh σh = c- Đường hàn chịu M Q M h h ≤ Rn ; Rk σh = W Q h ≤ Rc τh = δh l 2 σtd = σ h + 3τ h ≤ Rkh Đường hàn góc a- Chịu lực dọc N Σlh = h 0,7 hh R g Chiều dài tối thiểu đường hàn lhmin ≥ 4hh 40mm; hhmin ≥ 5mm b- Chịu M, Q M σh = Wh τh = σtđ = Q Σ h ×0 ,7 hh l 2 h σh +τ h ≤ R g Ví dụ : Hai thép CT3 tiết diện 250 x12mm liên kết mối hàn đối đầu thẳng với lực kéo tính tốn N = 50T Kiểm tra lại đường hàn bàn tay, que hàn E.42 Giải : Ah = δ lh = 1,2cm (25-2x1,2) = 27,12cm2 50000 k σh = = 1843,6kg/cm2 27,12 k σ h > R = 1800kg/cm2 (vượt 2,4% coi đạt yêu cầu) Ví dụ : Liên kết hai thép ví dụ đường hàn đối đầu xiên góc 45 o, hàn tay, que hàn E.42 Kiểm tra đường hàn với N = 50T Giải : Độ bền giới hạn thép 25 x 1,2 x 2100 = 63000kg = 63T > 50T lo 25 − 2δ = lh = sin α - x 1,2 ≈ 33cm 500.000 x sin 40 k h σh = = 893kg/cm2 < Rk = 1800kg/cm2 1,2 x33 500.000 x cos 450 h τh = = 893kg/cm2 < Rc = 1300kg/cm2 1,2 x33 Liên kết hàn góc Ví dụ : Liên kết hai thép 150 x 12mm hai ốp Liên kết chịu lực kéo N = 37T, dùng đường hàn góc cạnh Tính chiều dài ốp, dùng thép CT3 Giải : Diện tích cửa ốp 37000 2Ab.ô = = 17,6cm2 2100 Chiều dầy ốp 17,6 δ b.ô = = 0,73cm x12 Chọn{δ }b.ô = 8mm Chiều cao đường hàn góc hh = 8mm Tổng chiều dài đường hàn phía liên kết 37000 Σ lh = = 44cm 0,7 x0,8 x1500 Tổng chiều dài Σ lhbao gồm đường hàn (phía trước phía sau) Do chiều dài 44 đường hàn = 11cm; lh= 11+1 = 12cm Chiều dài ốp lb.σ = 2x12cm + 1cm = 25cm (1cm khe hở tối đa hai thép) Ví dụ : Tính liên kết mắt kèo hình vẽ… Giải : Chiều cao đường hàn hh = 8mm Chiều dài đường hàn sống 0,7 x 42500 lhs = = 17,7mm x0,7 x 0,8 x1500 Cấu tạo lhs = 17,7 + = 18,7 chọn 19cm Chiều dài đường hàn mép 0,3x 42500 lhm = = 7,6cm x0,7 x 0,8 x1500 Cấu tạo lhm = 7,6 + = 8,6cm chọn 9cm VII- LIÊN KẾT BU LÔNG Khả chịu cắt bu lông [ N ]bl =nc π.d Rcbl c nc - số mặt cắt bu lơng d- Đường kính phần khơng ren bu lông (thân bu lông) bl Với CT3, Rc = 1300kg/cm2 Khả chịu ép mặt bu lông bl [ N ] bl = dΣδ l Rem em (d: Đường kính thân bu lơng) Σ δ tổng chiều dầy nhỏ thép trượt phía bl Với CT3 Rem = 3400kg/cm2 Chịu kéo theo phương trục bu lông [ N ]bl = πd Rkbl (do: đường kính chỗ có ren) k bl Với CT3, Rk = 1700kg/cm2 Số bu lông cắt ép mặt N nd = [ N ]d [N] d trị số [ N ] lcb [ N ] em bl Ví dụ : Tính liên kết thép góc L 125 x 10 vào mắt dầy δ = 14mm lực kéo N = 35T, đường kính bu lơng d = 24mm Tính số bu lơng bố trí bu lơng Hình … Giải : Khả chịu cắt bu lông o [ N ] bl = 1500.0,9 3x14 x 2,4 :1 = 6100kg Khả chịu ép mặt bu lông em [ N ] bl = 2,4 1.3400 = 8160kg Chọn [ N ] bl = [ N ] bl Số bu lông liên kết 35000 nbl = = 5,74 chọn bố trí hình 4-18 6100 c MỘT SỐ BẢNG TRA ĐỂ THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP Khoảng cách khe co giãn nhiệt độ Khoảng cách tối đa khe co giãn nhiệt độ khung thép nhà tầng cơng trình quy định bảng … Bảng : Khoảng cách tối đa khe co giãn nhiệt độ (m) Đặc điểm cơng trình Khoảng cách tối đa (m) Giữa khe nhiệt độ Theo dọc nhà Nhà có cách nhiệt Các xưởng nóng Cầu cạn lộ thiên 230 200 130 Từ khe nhiệt độ từ đầu mít nhà đến trục hệ Theo ngang nhà giằng đứng gần 150 90 120 75 50 Ghi chú: Trong phạm vi đoạn nhiệt độ nhà cơng trình có hai hệ giằng đứng khoảng cách giằng (tính từ trục) khơng vượt giá trị: nhà lấy từ 40 đến 50m; cầu cạn lộ thiên lấy từ 25 đến 30m Bảng : Hệ số phân phối nội lực N liên kết thép góc với thép Loại thép góc Hình dạng k Đều cánh 0,70 Không cánh 0,75 Không cánh 0,60 1-k 0,30 0,25 0,40 Bảng : Hệ số điều kiện làm việc γ Số TT Các cấu kiện kết cấu Dầm bụng đặc chịu nén dàn sàn nhà hát, câu lạc bộ, rạp chiếu bóng, khán đàn, cửa hàng, kho giữ sách kho lưu trữ trọng lượng sàn lớn tải trọng tạm thời Cột nhà công cộng tháp nước Các bong chịu nén (trừ gối) tiết diện hình chữ T ghép từ hai thép góc dàn mái (vì kèo) dàn đỡ độ mảnh ≥ 60 Dầm bụng đặc tính tính tốn ổn định tổng thể Các căng, kéo, treo, neo làm từ thép cán Các cấu kiện kết cấu mái sàn a- Thanh chịu nén (trừ tiết diện ống kín) tính tốn ổn định b- Thanh chịu kéo kết cấu hàn c- Các chịu kéo, nén kéo ghép kết cấu bu lông (trừ kết cấu dùng bu lông cường độ cao) từ thép có giới chảy nhỏ 440MPa (4500kg/cm2) chịu tải trọng tĩnh, tính tốn độ bền Các cấu kiện tổng hợp: Dầm bụng đặc, cột ghép thép có giới hạn chảy nhỏ 440MPa chịu tải trọng tĩnh dùng liên kết bulông (trừ bulơng cường độ cao) tính tốn độ bền Tiết diện cấu kiện thép cán tổ hợp hàn ghép thép có giới hạn chảy nhỏ 440MPa chỗ nối, dùng liên kết bu lông (trừ bulông cường độ cao) chịu tải trọng tĩnh, tính tốn độ bền a- Dầm bụng đặc cột b- Kết cấu mái sàn Các bụng chịu nén kết cấu không gian rỗng làm thép góc, liên kết cạnh (thép góc khơng cạnh cạnh lớn) trực tiếp vào cánh a- Bằng đường hàn hai bu lông trở lên đặt dọc theo thép góc; - Đối với hệ khơng gian có nút hai mặt tiếp giáp trùng (trừ xiên hệ bụng dạng chữ K) γ 0,90 0,95 0,80 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 1,10 1,10 1,05 0,90 b- Bằng bulông (trừ trường hợp hệ bụng dạng chữ phức tạp) liên kết bụng vào cánh qua mã c- Bằng bulông đối hệ bụng dạng chữ thập phức tạp 0,75 Các chịu nén làm thép góc liên kết cạnh (cạnh nhỏ đố với thép không cạnh) trừ trường hợp nên điểm bảng Chú thích: hệ số γ < tính tốn khơng xét lúc 0,75 10 0,70 Bảng : Độ mảnh giới hạn {γ} TT 10 Cấu kiện {γ } chịu nén Thanh cánh, đứng xiên 120 gối truyền lực gối tựa (của dàn phẳng, kết cấu không gian) Các bụng dàn phẳng (trừ 150 đứng xiên truyền phản lực gối tựa) Các bụng kết cấu không gian, dùng liên kết hàn (trừ đứng xiên truyền phản lực gối tựa)khi 150 α = N(AngR) = 0,5 ≤ α< 210-60 α 180 α < 0,5 Các bụng kết cấu không gian, dùng liên kết bu lông (trừ đứng xiên truyền phản lực gối tựa) 180 α = N(AngR) = 0,5 ≤ α< 220-40 α 200 α < 0,5 Cánh dàn lắp ráp (không 220 gia cường) Cột 120 Cột phụ (cột sườn tường, cửa mái ) 150 bụng cột rỗng Các giằng hệ giằng đứng 150 cột (ở dầm cầu trục) Các giằng (trừ 200 nêu điểm 8) cấu tạo để làm giảm chiều dài tính tốn cho khác không chịu lực khác Cánh dầm dàn cầu trục Bảng : Hệ số ϕ Độ mảnh γ 10 20 30 40 50 {γ } chịu kéo tải trọng Động, Tĩnh Cầu trục trực tiếp 400 250 250 400 350 300 300 300 200 400 400 300 150 Hệ số ϕ cấu kiện thép có cường độ tính tốn R, MPa; (kg/cm2) 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640 (2050) (2450) (2850) (3250) (3650) (4100) (4500) (4900) (5300) (5700) (6100) (6550) 988 987 985 984 983 982 981 980 979 97 977 977 967 962 959 955 952 949 946 943 941 938 936 934 906 894 883 873 863 854 846 839 832 825 820 814 869 852 836 822 809 796 785 775 764 746 729 712 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 827 782 734 665 599 537 479 425 376 328 290 259 233 210 191 174 160 805 754 686 612 542 478 419 364 315 276 244 218 196 177 161 147 135 785 724 641 565 493 427 366 313 272 239 212 189 170 154 140 128 118 766 687 602 522 448 381 321 276 240 211 187 167 150 136 124 113 104 749 654 566 483 408 338 287 244 215 189 167 150 135 122 111 102 094 721 623 532 447 369 306 260 223 195 171 152 136 123 111 101 093 086 696 595 501 413 335 280 237 204 178 157 139 125 112 102 093 085 077 672 568 471 380 309 258 219 189 164 145 129 115 104 094 086 079 073 650 542 442 349 286 239 203 175 153 134 120 107 097 088 080 074 068 628 518 414 326 267 223 190 163 143 126 112 100 091 082 075 069 064 608 494 386 305 250 209 178 153 134 118 105 094 085 077 071 065 060 588 470 359 287 235 197 167 145 126 111 099 089 081 073 067 062 057 Ghi chú: Trị số bảng tăng lên 1000 lần Bảng : Độ võng tương đối cấu kiện thép Các cấu kiện kếtcấu Dầm dàn cầu trục - Chế độ làm việc nhẹ (bao gồm cầu trục tay pa - lăng điện pa - lăng) - Chế độ làm việc trung bình - Chế độ làm việc nặng nặng Dầm sàn công tác nhà sản xuất với đường ray - Khổ rộng - Khổ hẹp Dầm sàn công tác nhà sản xuất khơng có đường ray dầm sàn tầng: - Dầm - Các dầm khác dầm cầu thang - Sàn thép Dầm dàn máI sàn hầm mái: - Có treo thiết bị nâng chuyển thiết bị công nghệ - Không thiết bị treo - Xà gồ - Sàn định hình Các cấu kiện sườn tường: - Xà ngang - Dầm đỡ cửa kính Độvõng tương đối (đối với nhịp L) 1/400 1/500 1/600 1/600 1/400 1/400 1/250 1/150 1/400 1/250 1/200 1/150 1/300 1/200 Ghi chú: 1- Đối với công xôn nhịp L lấy hai lần phàn vươn cơng xơn 2- Khi có lớp vữa trát, độ võng dầm sàn đo tải trọng tạm thời gây không lớn 1/130 chiều dài nhịp _