Nghiên cứu ứng dụng tính toán kết cấu dầm théo ứng suất trước có dây căng

“yh : | fi \ ⁄ Y _ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC XAY DUNG TRƯỜNG i ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA PAO TAO SAU ĐẠI HỌC Z NY nt PHAM ANH TUAN NGHIEN CUU, UNG DUNG TINH TOAN KET CAU DAM THÉP ỨNG SUẤT TRƯỚC CÓ DÂY CĂNG “we CHUYEN DE TIEN SY _| DAT HQC XÂY DỰNG HN PHONG TTTL-THƯ VIỆN _691.21 PH-T 206 CDTS 145 ? $ oa || S| |jN Hà Nội, 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG RIS OS ~ - PHAM ANH TUAN NGHIEN CUU, UNG DUNG TINH TOAN KET CAU DAM THEP UNG SUAT TRUGC CO DAY CANG CHUYEN NGANH: XAY DUNG CONG TRINH DAN DUNG VA CONG NGHIEP MA SO: 62.58.20.01 CHUYEN DE TIEN SY SO 01 Số đơn vị học trình: Cán hướng dẫn Cán hướng dẫn PGS.TS Pham Văn Hội GS.TS Lê Xuân Huỳnh Hà Nội, 2006 MỤC LỤC Trang 101v ý a3 055 l Chương I: Tổng quan kết cấu kim loại ứng suất trước .- -s sec: 1.1 Khái niệm kết cấu kim loại ứng suất trước 1.2 Hiệu mục đích sử dụng kết cấu kim loại ứng suất trước 1.3 Các biện pháp tạo Ứng suất trƯỚC ¿St cetsteinieirerrreeo Chương II: Đặc điểm cấu tạo chế tạo kết cấu kim loại ứng suất trước 10 2.1 Đặc điểm CHUNG o cecccecccccccsscesecssccsscesessscssecssecssccssecseseneensecuseneeeee 10 “8® ác 10 2.2.1 Dây căng làm cốt thép . ¬ 2.2.2 Day cang lam bang b6 soi thép 10 ccc ecccccceseeseceeseseenseeseens 10 2.2.3 Dây căng làm bang day Capon ccc ececseestcessceeseesseeeseeesee 11 2.3 on co 2.3.1 Neo Du lông -.cc TH HT he 12 “6# 13 m›Ï .1.ìana 2.3.3 eo chêm 2.3.4 2.4 12 SH Hư nhờn 13 co ca Cách căng dây LH ng TT ng ng es 13 nho 13 2.3.1 Căng băng tay vặn mũ ốc lực kế seo 14 2.3.2 Căng băng kích KéO ch 2.3.3 Căng kích tác dụng kép cccc sen, 14 14 2.3.4 Căng kích đẩy ¿c0 S212 1111112121111 rưyc: 14 2.3.5 Căng nñØanE ng ng ng 14 2.3.6 Kiểm tra lực Căn .- cv St he 14 Chương HT: Tính tốn kết cấu dầm thép ứng suất trước " 3.1 16 Cấu tạo dầm ứng suất trước có dây căng -.ccccc cv 16 3.1.1 Các cách bố trí dây căng dầm ứng suất trước 16 3.1.2 3.2 Cấu tạo tiết diện dầm ứng suất trước -‹ -cs55: 18 Tính tốn dầm ứng suất trước có dây căng theo giai đoạn đàn hồi 1§ 3.2.1 Đặc điểm chịu lực - ke k1 ng nh 18 3.2.2 Phương pháp tính tốn dầm lựa chọn tiết diện tối ưu 20 3.3 Tính tốn dầm ứng suất trước có kể đến biến hình dẻo 25 3.3.1 Đặc điểm chịu lực : -c E5 E11 SE nh nh gếg 25 3.3.2 Tính tính dầm ứng suất trước có xét đến biến hình dẻo ø1a1 đoạn ChỊu fải c0 1H SH ng ky 27 3.3.3 Tính tốn dầm ứng xuất trước có xét đến biến hình dẻo g1aI đoạn Căng {TƯỚC c1 S111 HH Hào 32 3.4 Tính tốn kiểm tra độ cứng đầm ứng suất trước tees 34 3.4.1 Độ cứng dầm ứng suất trước giai doan dan hdi 34 3.4.2 Độ cứng dầm xét đến biến hình dẻo giai đoạn căng 25 3.5 36 On định cục dầm ứng suất trƯỚC .-¿+5 S5 5+ 2+ ccsS3 36 Chương TV: Vi du tinh toán .-cccLn HT ng TH ng 0111111 kkh 37 4.1 Tính dầm làm việc giai đoạn đàn hồi - -.- Pl Nếu đồng thời ứng suất dây cảng đạt đến cường độ tính tốn vật liệu R; giới hạn bền là: — Pa=A,R,+A;R;=A,R,+œB) A,a Trong đó: A;: diện tích tiết diện dây căng; œ= A | R P= —; | Lượng (1+œÿ) hệ số tăng khả chịu lực kết cấu ứng suất trước so với kết cấu không ứng suất trước Thông thường thép cường độ cao có độ bền lớn thép thường (ví dụ thép CT3) từ đến lần (B=4+5) tăng khả chịu lực kết cấu ứng suất trước đáng kể Mặt khác, giá thép cường độ cao lớn 2,5 đến lần so với thép thường, phải thêm chị phí phụ (dây căng, neo, ) tổng giá thành kết cấu ứng suất trước thấp so với kết cấu thường Sơ đồ chịu lực kéo 1- không ứng suất tr ước ; 2- có ứng suất tr ước Hình 1-1: Sơ đồ chịu lực kéo Ứng suất trước sinh biến hình ban đầu, thường ngược dấu với biến hình tai sinh Lúc tải trọng tác dụng, kết cấu đầu dần biến hình ban đầu, sau phát triển biến hình theo hướng (H.1-2) Độ cứng kết cấu không tăng, nhờ tác dụng ứng suất trước, hạn chế biến hình Ầ < [AT khả chịu lực nâng cao, | P1 P2 tải trọng khơng đổi biến hình kết cấu giảm nhỏ Hình 1-2: Biến hình có ứng suất trước Trong số trường hợp khác (như dàn chéo chữ thập) ứng suất trước đặt vào chéo làm cho làm việc độ cứng kết cấu nâng cao Kết cấu kim loại ứng suất trước dùng dây căng đạt hiệu kinh tế cao đùng vật liệu cường độ cao thay cho vật liệu phổ thơng lợi dụng tốt tính học vật liệu cấu kiện Úng suất trước cải thiện sơ đồ ứng suất cấu kiện bản, thí dụ cấu kiện chịu uốn tạo nên phân bố ứng suất hình chữ nhật, vật liệu cấu kiện lợi dụng cao Kết cấu kim loại ứng suất trước chế tạo sẵn cơng xưởng ngồi cơng trường dựng lắp, nửa xưởng nửa dựng lắp Ứng suất trước thực lần nhiều lần Khi làm nhiều lần, tải trọng cho tác dụng dần phần nhỏ, sau môi phần đặt tải trọng lại căng ứng suất trước, nhờ kết cấư dùng nhiều vật liệu cường độ cao hiệu kinh tế ứng suất trước lớn 1.2 Hiệu mục đích sử dụng kết cấu kim loại ứng suất trước Do vậy, sử dụng kết cấu kim loại ứng suất trước để nhằm mục đích sau: " Tăng khả chịu lực kết cấu, tức giảm chi phí vật liệu bảo đảm khả chịu lực yêu cầu " Giảm biến dạng cuối kết cấu 1.3 Các biện pháp tạo ứng suất trước Cho đến nay, kết cấu kim loại dùng nhiều biện pháp ứng suất trước Những biện pháp phân loại thành nhóm sau: = Nhóm thứ nhất: Nhóm gồm biện pháp tạo ứng suất trước cấu kiện (dầm, dàn, vòm, khung) dùng căng dây căng vật liệu cường độ cao Biện pháp sử dụng ứng suất trước dây căng vật liệu cường độ cao biện pháp thích hợp dùng phổ biến nhất, ứng dụng cho nhiều loại kết cấu (thanh nén, kéo, dầm, dàn, vòm, khung, liên hợp ) làm việc với dạng nội lực "_ Nhóm thứ hai: Gồm biện pháp tạo biểu đồ ứng suất không đổi cấu kiện cứng kết cấu cách liên kết phận cấu kiện trạng thái có ứng suất “ Nhóm thứ ba: Gồm biện pháp phân phối lại điều chỉnh nội lực kết cấu (dầm liên tục, khung, vòm ) cách chuyển vị gối đỡ Dùng phương pháp giảm bớt nội lực số cấu kiện hay tiết diện kết cấu, nhờ tăng nội lực số cấu kiện hay tiết diện khác, nhiều trường hợp giảm khối lượng vật liệu sử dụng Biện pháp chuyển vị gối có hiệu tốt trường hợp tải trọng tác động chủ yếu tải trọng tĩnh, nhiên ngồi cách di chuyển gối đỡ cịn nhiều biện pháp khác điều chỉnh nội lực kết cấu “" Nhóm thứ tư: Gây ứng suất kéo trước cấu kiện mảnh để tạo độ cứng cho chúng Ngoài nhóm trên, cịn nhiều biện pháp khác tạo ứng suất trước kết cấu kim loại lợi dụng tượng cứng nguội kim loại kéo trước hay gia công nguội trước để mở rộng phạm vi làm việc đàn hồi vật liệu, tạo ứng suất trước gia trọng, đối trọng, khớp tạm thời lắp dựng Nhờ có nhiều biện pháp ứng suất trước phân tích nên phạm vi ứng dụng ứng suất trước kết cấu kim loại rộng, bao gồm hầu hết dạng kết cấu loại cơng trình làm thép Ứng suất trước tạo kéo, nén, dầm, dàn, vịm, khung, kết cấu khơng gian, bản, vỏ, móng, vỏ lưới, kết cấu dây treo Kết cấu ứng suất trước dùng có hiệu sườn nhà công nghiệp, dầm cầu trục, cầu, cột 39 -380 10 _ L Í } a2 X X ` x 89410 ⁄ my y a S| © 7( — |b SN cd 140 ø +0o.1o / NA | | 920 | | ]_ 140 150.8=1200 Ì @ \ 140 @3 Hinh 4-1 Đặc trưng cánh 1.10” J*@=~ =833cm* y "120 ty = [es = 2,89cm 10 A° —_ 75`_ — 2,89 (= 0,96 (75 cm khoảng cách điểm cố định dây căng) Mômen tĩnh nửa tiết diện S= 60,8.31,2 + Trị số tự ứng lực (3-22) 30,4? = 2360cm’ 40 A, = mm L(C+~+-=— ¬ FE ĐC E2ĐC 62 2.144000 + 2872.2,1 = 62° » + 172350 160,2 + 2,1.172350 = 3115kN 2.10 Theo điều kiện ổn định cánh dưới, lực căng trước cực đại x _ ROFW, =_ 21.0,96.160,2.2872 _ 727kKN W,+CF 2872 +62.160,2 Luc cang kiém tra (3-37) x X 0.95 K ag FuEre _ 727 |+ 40,1, 10.20000 ————— 920 0.95 a—_ = 786,8kN gc Kiểm tra ứng suất: Trong giai đoạn căng trước X F X_ WK 727 1602 1216 5400 1602 2872 ƠØ,= =†+-*>®=-—_—+ WX, Ø,Z=—-—————=- F W, 727 72162 =3,7kNĐ/cm”