Ôn tập cuối kỳ kết cấu thép 2

DẦM CẦU CHẠY- Dùng các đường ảnh hưởng để xác định các nội lực thiết kế: + Xác định Mmax tại khoảng giữa dầm.+ Xác định Vmax tại đầu dầm.I.1 Xác định moment tính toán:- Xác định Mmax tại

CHƯƠNG I DẦM CẦU CHẠY

- Dùng các đường ảnh hưởng để xác định các nội lực thiết kế:

+ Xác định Mmax tại khoảng giữa dầm

+ Xác định Vmax tại đầu dầm

I.1 Xác định moment tính toán:

- Xác định Mmax tại nhịp dầm đơn giản theo nguyên lý Vinkle

- Trình tự tính Mmax:

+ Xếp hai cầu trục sát nhau lên cùng một nhịp

+ Xác định số lượng bánh xe cầu chạy trên dầm

+ Xác định vị trí của hợp lực F

+ Dịch chuyển đoàn tải trọng: hợp lực F và một lực P (gần F nhất) đối xứng nhau qua tiết diện chính giữa nhịp  Mmax

- Xác định M tính toán do các tải đứng: Mx  Mmax

 là hệ số kể đến TLBT dầm cầu chạy, dầm hãm (nếu có), hoạt tải sửa chữa dầm

 = 1.03 (B = 6m);  = 1.05 (B = 12m);  = 1.08 (B = 18m);

- Xác định M tính toán do tải ngang T:

'

T

P

  

I.2 Xác định lực cắt tính toán:

- Trình tự tính Vmax:

+ Xếp hai cầu trục lên cùng một nhịp, sao cho: nhiều bánh xe cầu chạy gần gối nhất,

và có một bánh xe đặt trực tiếp lên gối

+ Vmax = phản lực gối tựa của dầm đơn giản, hay vẽ đường ảnh hưởng của …

- Xác định lực cắt tính toán do lực đứng P: Vy  Vmax

- Xác định lực cắt tính toán do lực ngang T:

'

T

P

  

I.3 Kiểm tra các điều kiện:

I.3.1 Kiểm tra bền (Cường độ):

- Tại vị trí M  max:

+ Tại điểm A:

'

+ Tại điểm B:

x

dcT

M

I

   

+ Tại thớ biên dưới của bản bụng:      o 12 3 12 1.15 f c

- Tại thớ biên trên của bản bụng có xét đến ảnh hưởng của tải tập trung do bánh xe cầu chạy:

+ Ứng suất cục bộ:

w

P f

z t

 

   

 Trong đó:

max

P n  P

1 (1.1 1.6)

   là hệ số tăng tải tập trung do sự không bằng phẳng của ray và đặc trưng động của tải, thường lấy 1.1

c

3

w

I

z c

t

 

chiều dài quy ước phân bố áp lực cục bộ

c = 3.25 : dầm hàn và dầm hình

Ic là moment quán tính chung của tiết diện gồm cánh trên dầm và ray

I.3.2 Kiểm tra biến dạng (Độ võng):

Xét một cầu chạy hoạt động, chỉ dùng Pnmaxđể tính

+ Dầm đơn giản:

n x

    

Câu 1 (15-12-2014): Kiểm tra (Ứng suất thớ trên, ứng suất thớ dưới, độ võng) dầm

cầu chạy là dạng dầm đơn giản, nhịp của nhà công nghiệp L = 24.0m, bước cột B = 6.0m, sức trục Q = 15.0T, móc mềm, cầu trục chế độ làm việc trung bình Dầm cầu chạy là dầm định hình I-600×200×11×17mm Ray có TLBT g R = 0.24kN/m.

*Lưu ý:

Idcc = Ix của dcc đối với trục x-x

yA là khoảng cách từ trục x-x đến thớ biên trên của tiết diện dcc

Idh là moment quán tính của tiết diện cánh trên dcc và dầm hãm đối với trục x’- x’

yA’ là khoảng cách từ trục x’- x’ đến điểm A

yB là khoảng cách từ trục x-x đến điểm B

*Bài làm:

Tính Mx và Mx’

- Sơ đồ tính: dầm đơn giản gối cố định + gối di động nhịp 6m

- Tính Mmax (Vinkle)

+ Tính kích thước đoàn tải trọng (Xét 2 cầu chạy cùng hoạt động):

+ Xác định số lượng bánh xe có thê xếp trong 1 nhịp của dầm:

 Xét 4 bánh xe: 4.4 + 1.9 + 4.4 = 10.7m > 6m

 Xét 3 bánh xe: 4.4 + 1.9 = 6.3 > 6m

 Xét 2 bánh xe: 1.9 < 6m  Xét 2 bánh xe lên dầm, ưu tiên bánh xe gần nhau nhất

 Vị trí hợp lực F = 1.9/2 = 0.95 m

- Xét 2 bánh xe lên dầm:

P2 = P3 = 220 kN  Mmax = 468 kNm

TLBT

kNm

 Mx = 468 + 28.72 = 496.72 kNm

- Tính

'

T

P



với P 1 0.85 1.1 P    nmax và T 1 0.85 1.1 T    n

3 3

dcc

60 2 1.7 60

- yA = 60/2 = 30 cm; yB = 30 cm

-

3 dh

1.7 20

12



cm4

- yA’ = 20/2 = 10 cm

- c

22

1.05

   

kN/cm2

+ Tại điểm A:

'

+ Tại điểm B:

x

dcT

M

I

   

*Kiểm tra độ võng:

n x

    

    với Ix = Idcc

- Xét 1 cầu chạy:

+ Sơ đồ tính:

+ Tính kích thước đoàn tải trọng:

+ Xác định số lượng bánh xe xếp trong 1 nhịp dầm:

 Xếp 2 bánh xe 4.4m < 6m

 Vị trí hợp lực F = 4.4/2 = 2.2 m

 Xếp 2 bánh xe lên dầm: (Không thể xếp được theo nguyên lí Vinkle)

 Chỉ xếp được 1 bánh xe

- Tính Mmax ??

- Tính

2

qL

8

Dạng dầm cầu trục:

B1) n=1 và n c=0.85

B2) ¿ → {P max=¿G xc

B c và K

B3) { P=n ×n c × P max

T =n ×n c ×0.05 ×(Q+G xc)×0.5

B4) { B c>B chỉ có thể đặt 2 bánh

B c<B có thể đặt 2 bánh và 3 bánh

B5) Xác định M max

B6) Xác định Q max

B7) {M y=M max × T

P

Q y=Q max × T

P

B8) xác đinh trục trung hòa ( QUAN TRỌNG ) , y trên , y dưới

B9) I x ,W dưới ,W trên , A

B10) M tlbt=¿ A×1.1+q ray ×1.1¿× L

2

8 B11) M x=M max+M tlbt

B12) I dh=t f × b f3

B13) W dh= I dh

b f ×0.5

B14) bền cánh trên M x

W trên+

M y

W dh<γff

B15) bền cánh dưới M x

W dưới<γff

B16) xác định độ vỏng cũa 1 cầu trục, đặt 2 bánh hoặc 1 bánh ( phải tính 2 trường hợp )

B17) M vỏng=M max+M tlbt, M max tính với P max

B18) độ vỏng= M vỏng × L2

I x × E × 10

CHƯƠNG II BỂ TRỤ ĐỨNG

II.1 Tính toán và kiểm tra thân bể (bền và ổn định):

II.1.1 Theo điều kiện bền:

- Tải trọng:

+ Chứa đầy nguyên liệu: n1 (Lực/Thể tích)

+ Áp lực hơi tiêu chuẩn: nd (Lực/Diện tích)

 Gây kéo thân bể

+ Gm (TL mái + Thiết bị / Chu vi bể)

+ Gs (TL thân + Lớp cách nhiệt / Chu vi bể)

 Gây nén thân bể

- Xác định sơ bộ chiều dày: cho toàn bộ thân bể, hay cho từng đoạn thân bể có chiều cao Li , theo lực vòng N2 tại điểm A (Cách dáy bể 30 cm)

2

c w

N

f



t

w

f là cường độ chịu kéo tính toán của đường hàn đối đầu hay thép có dấu “+” nếu là

kéo, có dấu “–“ nếu là nén

 Chọn ti ≥ ti min và thỏa yêu cầu cấu tạo (hàn,gỉ )

- Kiểm tra bền chiều dày bể đã chọn, liên kết hàn đối đầu tại điểm A – nơi không hiệu ứng biên:



t 1

N

f t

(kN/m2) với 1 Q2 nd

r

2

(kN/m)



t 2

N

f t

(kN/m2) với N2 p r (x   Q1 n1x Q2 ndp ) r (kN/m)



         (kN/m2)

- Kiểm tra bền chiều dày bể đã chọn tại sát đáy bể - nơi có hiệu ứng biên (có M c =

M 1 ):

 Xác đinh M1 (gần đúng) cho dải thân bể có b = 1 (đơn vị chiều dài)

+ Thân – đáy là ngàm cứng (bể chứa chất lỏng):

kNm/m + Thân – đáy là ngàm đàn hồi:

kNm/m

H là chiều cao tối đa của nguyên liệu chứa

 Kiểm tra chiều dày bể:

f

với

và

2

t w

6

(b )

và  c 1.15 1.6

- Kiểm tra bền đường hàn liên kết thân – đáy bể (chịu N 1 và M 1 như trên):

 Đường hàn đối đầu:

f

 Đường hàn góc:

( f )



II.1.2 Theo điều kiện ổn định tổng thể: ứng suất theo phương đường sinh (1 ) và ứng suất theo phương vòng (2 ):

- Tải trọng tại điểm khảo sát:

 Trọng lượng mái: m m Q1 tole cn Q2

r

2

kN/m gtole (lực/ diện tích): Trọng lượng lớp Tole phủ ngoài

gcn (lực/ diện tích): Trọng lượng lớp cách nhiệt

gm (lực/ diện tích): Trọng lượng kết cấu mái và thiết bị

 Trọng lượng thân bể:  Gs  s Q1t Li i (gtoleg )cn Q2Li kN/m

 s 78.5 kN/m3; Litổng chiều cao các khoang có cùng chiều dày ti

 Áp lực chân không (làm móp bể):

    (kN/m2) với pno ≥ 25×10-5 MPa: áp lực chân không tiêu chuẩn

 Áp lực gió: làm tốc mái và móp bể

Tốc mái:  pw wn Qw Cw kN/m2 Móp bể:  pow wn Q2 C K wow  n1.2 0.5 K  kN/m2 Trong đó:

wn là áp lực tiêu chuẩn của gió phụ thuộc vào vùng xây dựng (kN/m2)

Qw = 0.8 là hệ số vượt tải gió tốc mái của bể chứa tròn

Cw = -0.8 là hệ số khí động có mái bể có mặt bằng tròn

Cow = 0.5 là hệ số khí động thành bể, lấy trung bình

K là hệ số ảnh hưởng bởi độ cao

- Kiểm tra ổn định theo phương đường sinh (1 ):

1

N

1.0 t

     



r

2

kN/m với ncL = 1.0



cr1

t

r

  kN/m2

C tra bang









- Kiểm tra ổn định theo phương vòng (2 ):

2

N

1.0 t

     

(nếu không thỏa thì tăng t hoặc đặt sườn vòng)

3/2 2

cr 2

Noi suy tuyen tinh L / r 10 va 20 : 10 L / r 20





L là chiều dài thân bể hay khoảng cách giữa các sườn vòng (≥ 0.5r)

- Kiểm tra ổn định theo hai phương 1 và 2 :

c

1.0

 

đặt sườn vòng gia cường dể tăng cr2)

Câu 4 (2015-2016): Cho bể trụ đứng bằng thép có đáy phẳng trên nền cát tại Tp Hồ Chí Minh, địa hình A Đường kính, chiều cao và chiều dày thành bể lần lượt là D = 10m, H = 15m và t = 10mm Biết: Mái bể phẳng, trọng lượng mái và các thiết bị đặt trên mái g m = 0.4 kN/m 2; Trọng lượng riêng chất lỏng L = 9 kN/m 3; Áp lực dư trong

không gian hơi p d = 2 kN/m 2 ; Áp lực chân không p o = 0.25 kN/m 2; Lớp cách nhiệt bọc

quanh bể và mái có trọng lượng riêng g cn = 0.2 kN/m 2 Hãy kiểm tra:

a/ Độ bền của đường hàn đối đầu theo phương đường sinh nối các đoạn thành bể ở vị trí cách đáy bể 30cm

(kN/m) = 0.06 (kN/cm)

y t

w

(kN/cm2)



t 1

(kN/cm2)



t 2

(kN/cm2)



          (kN/m2)

b/ Độ bền của thép thành bể ở vị trí gần sát đáy bể khi xem liên kết giữa thân và đáy

là ngàm cứng.

 Xác đinh M1 (gần đúng) cho dải thân bể có b = 1 (đơn vị chiều dài)

+ Thân – đáy là ngàm cứng (bể chứa chất lỏng):

 

kNm/m

kN/m

kN/m +  Gs  s Q1t Li i(gtoleg )cn Q2Li

78.5 1.1 0.01 15 (0 0.2) 1.2 15 16.6        kN/m

w

(b )

m3 và  c 1.15 1.6

 Kiểm tra chiều dày bể:

kN/cm2

c/ Độ bền đường hàn góc 2 phía có chiều cao 5mm liên kết thành – đáy bể:

 Đường hàn góc:

( f )



+ hf = 5 mm; t = 10 mm

+ c = 1.6

+ fwmin min(fwff; fws s ) min(20 0.7; 17.55 1.0) 14   kN/cm2

+ Que N46  fwf 20 kN/cm2 và fu 39kN / cm2  fws 39 0.45 17.55  kN/cm2

0.005 (0.01 0.005) 0.005

d/ Ổn định thành bể theo phương đường sinh, phương vòng và kết hợp:

*Theo phương đường sinh:

1

N

1.0 t

     



4 cr1

1

kN/cm2

*Theo phương vòng:

Ta có: L/r = H/r = 15/5 = 3 (0.5 < 3 < 10) nên:

3/2 2

cr 2

Noi suy tuyen tinh L / r 10 va 20 : 10 L / r 20





3/2

cr 2

2

kN/cm2

*Theo phương kết hợp:

c

0.19 0.0252

 

 

CHƯƠNG III CỘT ĐẶC CHỊU NÉN LỆCH TÂM

III.1 Tiêu chí về độ bền:

- Cột chịu NLT có Mx và N

- Điều kiện bền:

x

x

N M

f

III.2 Tiêu chí về ổn định tổng thể:

III.2.1 Trong mặt phẳng uốn (theo trục x):

- Bước 1: Tính ex , r x và m x theo công thức trên

- Bước 2: Tính

x x x

l i

 

với

x x

I i A



và tính xtheo công thức trên

- Bước 3: Tra hệ số hx dựa vào các giá trị:

+ Diện tích 1 cánh / Diện tích bụng:

f w

A A

+ Giá trị m và x

- Bước 4: Tra hệ số je từ mex và xtheo bảng sau:

+ Bước 5: Áp dụng công thức ở hình trên để kiểm tra ổn định trong mặt phẳng uốn

III.2.2 Ngoài mặt phảng uốn (theo trục y):

Xem slide thầy Trần Tiến Đắc