BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP

BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN BI T P L N: K T CU THẫP 2. (Thit k h dm thép kiu phc tp). Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Huyền Sinh viên: Đặng Văn Quảng Lp: XDD47_H1 I-S liu cho trc: Kích thc phng1 (m). Kích thc phng2 (m). Hot ti tc phân b u(daN/m 2 ). Lc tp trung gia khoang(daN) 9 18 2800 560 II-Nhim v thit k: 1. Thit k chi tit h dm, s n công tác, chi ti t liên kt trong kt cu. III-Yêu cu v bn v ( th hin trên kh giy A2) 1. Mt bng h dm thép. 2. Mt ct ngang v m t ct dc ca h dm phc tp. 3. Mt ct chi tit dm s n, d m ph v d m chính. 4. Thit k chi tit liên kt trong kt cu. 5. S tính, biu ni lc. 6. Lp bng thng kê vt liu. Mặt bằng hệ dầm thép. B I L M 1.1.CHN PHNG N B TR H DM SN. Chọn hệ dầm phức tạp. SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 1 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN 1.1.1.Chọn kích th ớc bản sàn Xác định kích thớc bản sàn có thể theo cách sử dụng đồ thị hoặc xác định gần đúng giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất và chiều dày s của sàn. += tco o s s qn E nl 4 1 72 1 15 4 Trong đó: n o = f l = 150 + E 1 - Môđun đàn hồi của thép sàn 2 6 2 1 3,01 10.06,2 1 = = V E E = 2,26.10 6 (daN/cm 2 ) += 24 6 10.28.150 10.26,2.72 1 15 150.4 s s l = 85,92 Với tải trọng tiêu chuẩn tc q = 2800 (daN/m 2 ) = 28.10 -2 (daN/cm 2 ) , chọn chiều dày bản sàn là: S = 12 mm. l S = 95,90. s = 85,92.1,2 = 103,104 (cm). Chọn l s =100 (cm). Là khoảng cách giữa các dầm sàn. 1.1.2. Kiểm tra sàn - Cắt một dải bản rộng b =1(m) , tải trọng tác dụng lên sàn có kể đến trọng lợng bản thân sàn là: q tc = (p tc + g tc )b = (2800 + 0,012.7850).1 = 2894,2 (daN/m) q tt = (p tc .n p + g tc .n g )b = (2800.1,2 + 0,012.1,1.7850).1 = 3463,62 (daN/m) Với: g tc = 0,012.7850 = 94,2 (daN/m 2 ) - Độ võng của sàn có sơ đồ là dầm đơn giản + = 1 1 ff o Trong đó: + f 0 - Độ võng ở giữa nhịp của bản do riêng tải trọng q tc gây ra . EJ lq f s tc o 4 . . 384 5 = J - mômen quán tính dải bản rộng 1 m và dầy 0,012 m . J = 12 012,0.1 3 =1,44.10 -7 (m 4 ) 710 4 10.44,1.10.06,2 1.2,2894 . 384 5 = o f =0,0127 (m) + Hệ số - đợc xác định theo phơng trình: SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 2 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN (1 + ) 2 = 2 2 3 o f (1 + ) 2 = 2 2 012,0 0127,0.3 = 3,36 9156,0 = Vậy độ võng của sàn: f = f 0 +1 1 =0,0127 9156,01 1 + = 0,00663 (m). Mômen lớn nhất của bản sàn: M max = M 0 . + 1 1 Trong đó: M 0 = 8 1.62,3463 8 . 2 2 = s tt s lq =432,95 (daN.m) M max = 432,95.1/(1+0,9156) = 226,0127(daN.m) Lực kéo H : H= 12.10.26,2. 150 1 . 4 14,3 .2,1 4 . 6 2 2 1 2 2 = E l f n c = 3565,23(daN) +) Kiểm tra bền của bản sàn: Có: W s = 5 2 2 10.4,2 6 012,0 6 == s (m 2 ); A= .1= 0,012(m). M bt = q bt .l 2 /8= ).(775,11 8 1.012,0.7850 8 2 mdaN ll == )/(10.205,10 012,0 23,3565 10.4,2 775,110127,226 26 5 max mdaN A H W MM s bt =+ + =+ + = Mà R. =2100.10 4 .1(daN/m 2 ) Vậy: < R. Thỏa mãn điều kiện bền. +)Kiểm tra độ võng của bản sàn: f= 0,00663 [ ] f =1/150=0,0067Thỏa mãn. Kết luận : Sàn đảm bảo chịu lực. -Chiều cao đờng hàn liên kết bản sàn với dầm sàn xác định theo công thức : )(28,0)(10.28,0 1.10.18.7,0 23,3565 .).( 3 6 min mmm g R H h h ==== Theo yêu cầu cấu tạo ta chọn h h = 6 mm . 2.1 TNH DM SN. 2.1.1 Tải trọng tác dụng lên dầm s n: - Sơ đồ tính dầm sàn coi nh là dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố đều. - Sơ bộ ta chọn khoảng cách giữa các dầm phụ là 2m. - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm s n : q tc = (p tc + g tc s ) . l s = ( 2800 + 94,2 ) .1 = 2894,2 ( daN/m ) - Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm sàn : q tt = (p tc . n p + g tc . n g ) . l s = (2800.1,2 + 94,2.1,1) .1 =3463,62 ( daN/m ) SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 3 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN +) Mômen lớn nhất M max ở giữa dầm: 2 tt 2 q . l 3463,62 . 2 M 1731,81(daN.m) max 8 8 = = = +) Lực cắt lớn nhất tại gối tựa: tt q . l 3463,62 .2 Q 3463,62(daN) max 2 2 = = = 2.1.2.Chọn kích th ớc tiết diện dầm Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo): 5 4 M 1731,81 max W 7,36.10 C .R. 1,12.2100.10 .1 1 x = = = (m 3 ) = 73,6(cm 3 ). ( Lấy C 1 = 1,12 ) Tra bảng thép cán sẵn , chọn thép I14 có các đặc trng hình học nh sau : W X = 81,7(cm 3 )=81,7.10 -6 (m 3 ) ; g = 13,7 (daN/m) S X = 46,8 (cm 3 )=46,8. 10 -6 (m 3 ) ; h = 0,14 (m) J X = 572 (cm 4 )=572. 10 -8 (m 3 ) ; d = 0,0049 (m) 2.1.3. Kiểm tra lại tiết diện Ta kiểm tra bền có kể đến trọng lợng bản thân dầm: - Nội lực tính toán lớn nhất thực tế : 2 13,7.2.2 M 1731,81 1745,51 max 8 = + = (daN.m) 13,7.2.2 Q 3463,62 3491,02 max 2 = + = (daN) - ứng suất pháp lớn nhất : 6 6 M 1745,51 max 19,08.10 max 1,12.W 1,12.81,7.10 x = = = (daN/m 2 ) max = 1908.10 4 < R. = 2100.10 4 (daN/m 2 ) Thỏa mãn - ứng suất tiếp lớn nhất : 6 8 Q .S 3491,02.46,8.10 max x 582916,14 max J . 572.10 .0,049 x b = = = (daN/m 2 ) max = 58,292.10 4 (daN/m 2 ) < R c . = 1500.10 4 (daN/m 2 ) Thỏa mãn - Kiểm tra võng theo công thức: ì= l f x EJ 3 .l tc q 384 5 l f Tính tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm: SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 4 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN 8 3 f 5 (2894,2 13,7.2).2 f 1 0,00258 0,004 10 l 384 l 250 2.06.10 .572.10 + = ì = < = = Kết luận: Dầm sàn chọn đạt yêu cầu cả về cờng độ và độ võng. Không cần kiểm tra ổn định tổng thể vì cánh nén của dầm đợc hàn vào tấm sàn nên không thể chuyển dịch theo phơng ngang đợc . 3.1 TNH DM PH. 3.1.1 Tải trọng tác dụng lên dầm ph : Lực tập trung do dầm sàn tác dụng vào dầm phụ: V tc = (q tc ds + g ds tc ) .l ds = (2894,2 + 13,7.2 ) .1 = 2921,6 ( daN/m ) V tt = (q ds tt + g ds tt ) . l ds = (3463,62 + 13,7.2.1.1 ) .1 =3493,76 ( daN/m ) -Vì các dầm sàn đặt cách nhau là 1m nên tải trọng do dầm sàn truyền xuống dầm phụ là phân bố đều. Vậy ta có: q tc dp = V tc ; q tt dp = V tt 2 tt 2 q . l 3493,76 . 9 M 35374,32(daN.m) max 8 8 dp = = = tt q . l 3493,76 . 9 Q 15721,92(daN) max 2 2 dp = = = Ta có biểu đồ mômen và biểu đồ lực cắt nh hình vẽ: 3.1.2.Chọn kích th ớc tiết diện dầm Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo): SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 5 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN 3 4 M 35374,32 max W 0,0015( ) C .R. 1,12.2100.10 .1 1 m x = = = = 1500(cm 3 ) ( Lấy C 1 = 1,12 ) Tra bảng thép cán sẵn , chọn thép I55 có các đặc trng hình học nh sau : W X =2035 (cm 3 )=2035.10 -6 (m 3 ) ; g = 92,6 (daN/m) S X =1181 (cm 3 )=1181.10 -6 (m 3 ) ; h = 0,55 (m) J X =55962 (cm 4 )=55962.10 -8 (m 3 ) ; d = 0,011 (m) 3.1.3. Kiểm tra lại tiết diện Ta kiểm tra bền có kể đến trọng lợng bản thân dầm: - Nội lực tính toán lớn nhất thực tế : 2 92,6.9.9 M 35374,32 43812,495 max 8 = + = (daN.m) 92,6.9.9 Q 15721,92 19472,22 max 2 = + = (daN) - ứng suất pháp lớn nhất : 6 6 M 43812,495 max 19,22.10 max 1,12.W 1,12.2035.10 x = = = (daN/m 2 ) max = 1922.10 4 < R. = 2100.10 4 (daN/m 2 ) Thỏa mãn. - ứng suất tiếp lớn nhất : 6 4 8 Q .S 19472,22.1181.10 max x 37,35.10 max J . 55962.10 .0,11 x b = = = (daN/m 2 ) 4 37,35.10 max = (daN/m 2 ) < R c = 1500.10 4 (daN/m 2 ) - Kiểm tra võng theo công thức: ì= l f x EJ 3 .l tc q 384 5 l f Tính tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm: q tc = 2921,6 + 92,6.9 = 3755(daN) 8 3 f 5 3755.9 f 1 0,0031 0,004 10 l 384 l 250 2,06.10 .55962.10 = ì = < = = Kết luận: Dầm phụ chọn đạt yêu cầu cả về cờng độ và độ võng. Không cần kiểm tra ổn định tổng thể vì không có lực tập trung tác dụng vào dầm phụ. 4.1. TNH DM CHNH 4.1.1.Xác định tải trọng tác dụng lên dầm chính. Theo cách bố trí mỗi dầm phụ cách nhau là 2m tải trọng do dầm phụ tác dụng lên dầm chính là tải trọng tập trung. - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính: SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 6 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN ( ). dp dp tc tc tc q q g l = + (2921,6 92,6.9).9 33795 tc q = + = (daN/m) - Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm chính: ( .1,1). dp dp tt tt tt q q g l = + (3493,76 92,6.9.1,1).9 39694,5 tt q = + = (daN/m) 4.1.2. Xác định nội lực tính toán. - Ta có tải trọng tác dụng lên dầm chính là tải trọng tập trung đặt cách đều nhau một đoạn bằng khoảng cách giữa các dầm phụ là 2m, nên Mômen ở tiết diện giữa dầm sẽ là lớn nhất và lực cắt ở gần gối tựa sẽ là lớn nhất. Theo Sức bền vật liệu và Cơ học kết cấu ta tính ra đợc: M max thuộc đoạn EF và có độ lớn là: M max = 198472,5 - 39694,5.(x + x-2 + x-4 + x- 6 + x- 8) = 198472,5 39694,5.(5x 20). Với x = 8m M max = 793890 (daN.m) Với x = 10m M max = 793890 (daN.m) Và lực cắt lớn nhất sẽ ở 2 gối tựa với trị số: Q max = V A q tt = 198472,5 39694,5 = 158778 (daN) - Biểu đồ Mômen và lực cắt nh hình vẽ: 4.1.3 Thiết kế tiết diện dầm 4.1.3.1. Chọn chiều cao tiết dầm: Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện: min maxd d kt h h h h h Trong đó : - Chiều cao h min có thể tính theo công thức: min 5 . . . 24 tb R l L h E f n = min 6 5 2100.400.1800 . 127,43 24 2,06.10 .1, 2 h = = (cm) - Chiều cao h kt của dầm tính theo công thức: h kt = k b yc W Trong đó : + k-Hệ số phụ thuộc cấu tạo tiết diện dầm , đối với dầm tổ hợp hàn lấy 20,115,1 ữ= k Chọn k = 1,15. + b Bề rộng bụng dầm chính Sơ bộ chọn b = 15 (mm) = 0,015(m) + W yc - Mô men kháng uốn yêu cầu (không kể đến biến dạng dẻo của dầm) SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 7 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN 4 M 793890 max W 0,038 yc R 2100.10 .1 = = = (m 3 ) 0,038 1,15 1,83 0,015 kt h = = (m) Dựa vào h min và h kt , sơ bộ chọn chiều cao h d = 1,8(m) = 180(cm), Chọn chiều dày bản cánh là c = 2(cm) vậy chiều cao bản bụng là : h b =180 4 = 176(cm) 4.1.3.2.Kiểm tra lại chiều dày bụng b Kiểm tra chiều dày bản bụng theo khả năng chịu cắt : max 3 158778 . 1,5. 0,902 2 . 176.1500 b c c Q h R = = (cm) 1,5 b = (cm) > 0,902 (cm) bản bụng đã chọn thỏa mãn. 4.1.3.3.Tính bản cánh dầm. - Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức: 6 yc b c d W F F h = ; Tiết diện chữ I hợp lý là tiết diện có F b = 2F c 6 3. 3.0,038.10 158,33 4. 4.180 yc c d W F h = = = (cm 2 ). - Kích thớc cánh dầm phải thoã mãn điều kiện sau : 6 2,06.10 . 2. 1879 2100 1 1 ( ) (36 90) 5 2 3 18( ) c C C C d b b C E b cm R b h cm b cm = = = ữ = ữ Vậy ta chọn bề rộng cánh : b c = 79 (cm) Bề dày cánh : c = 2(cm) Thỏa mãn các điều kiện trên. Sửa hình! SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 8 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN 2 0 1 0 0 0 2 0 1 0 4 0 1 0 2 0 380 10 4.1.4.Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài. Điểm thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn: 18 3 6 6 L x m = = = - Mômen tại vị trí thay đổi tiết diện : M X = 3.198472,5 39694,5 3.39694,5 = 436639,5 (daN.m) - Diện tích tiết diện bản cánh cần thiết tại vị trí thay đổi : 3 3 4 . . 436639,5.1,80 0,015.1,76 ct A 0,012 .2 12 2100.10 .2 12 b b X wt h M h bc f = = = ữ ữ (m 2 ) = 120 (cm 2 ). Trong đó f wt là cờng độ của đờng hàn đối đầu khi chịu kéo. Ta chọn : b c = 60 (cm) Vậy tiết diện dầm sau khi thay đổi là : b c = 60(cm). c = 2(cm). (hình vẽ) 4.1.5. Kiểm tra tiết diện dầm - Tải trọng tính toán khi kể đến trọng lợng bản thân dầm chính là: q tt = 39694,5 + 1,1.7850.( 0,015. 1,76 + 2. 0,79.0,02) = 40195,33(daN). Vậy mômen lớn nhất và lực cắt lớn nhất khi kể đến trọng lợng bản thân dầm chính là: M max = 803906,6 (daN/m) Q max = 200976,65 40195,33 = 160781,32(daN). Mômen quán tính: I x = 3 3 2 1,5.176 79.2 79.2.178 2.( ) 3184613,333 12 12 4 + + = cm 4 W x = 2. 2.3184613,333 35384,593 180 x I h = = (cm 3 ) = 35384,593.10 -6 (m 3 ) -Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp: 6 max 6 803906,6 22,7.10 35394,593.10 x M W = = = (daN/m 2 ); SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 9 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN Có R. = 2100.10 4 .1=21.10 6 (daN/m 2 ). Vậy sai số là không đáng kể (<5%) nên đợc thỏa mãn. -Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối tựa: (Tại vị trí đã thay đổi tiết diện dầm). ' max ' . . x x b Q S I = Trong đó: S x = S b + S c = 178 1,5.176 176 2.60. . 16488 2 2 4 + = cm 3 = 16488.10 -6 m 3 I x = I b + I c = 3 2 1,5.176 178 2.2.60. 2582512 12 4 + = cm 4 = 2582512.10 -8 m 4 W x = 0,0287 (m 3 ). Vậy : ' 6 6 max ' 8 . 160781,32.16488.10 6,8.10 . 2582512.10 .0,015 x x b Q S I = = = (daN/m 2 ) = 6,8.10 6 < R C . =1500.10 4 (daN/m 2 ). Thỏa mãn điều kiện. - Kiểm tra ứng suất pháp trong đờng hàn đối đầu nối cánh: Ta có mômen và lực cắt tại vị trí thay đổi tiết diện khi kể đến trọng lợng bản thân dầm chính là: M x = 442148,63(daN.m); Q x = 120585,99 daN ' ' 6 ' 442148,63 15,4.10 0,0287 x x x M W = = = (daN/m 2 ). < R. = 2100.10 4 (daN/m 2 ). -Kiểm tra ứng suất cục bộ tại nơi đặt dầm phụ: . . c b z P R L = Trong đó: P = 2.Q max dp = 2.19472,22 = 38944,44(daN). L z = b c dp + 2. c = 18 + 2.2 = 22 (cm) = 0,22 (m). 6 38944,44 11,8.10 0,015.0,22 c = = (daN/m 2 ) < R. =2100.10 4 (daN/m 2 ). -Kiểm tra ứng suất tơng đơng tại nơi thay đổi tiết diện dầm: 6 1 ' . 442148,63.1,76 15,06.10 . 0,0287.1,8 x b x d M h W h = = = (daN/m 2 ). ' 6 6 1 ' 8 . 120585,99.16488.10 5,13.10 . 2582512.10 .0,015 x x x b Q S I = = = (daN/m 2 ). SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 10 [...]... 3,05.106 + c ữ + ữ = + ữ + ữ = 0,607 . BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN BI T P L N: K T CU THẫP 2. (Thit k h dm thép kiu phc tp). Giáo. M 1.1.CHN PHNG N B TR H DM SN. Chọn hệ dầm phức tạp. SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 1 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN 1.1.1.Chọn kích th ớc bản sàn Xác định kích thớc bản sàn có thể. 710 4 10.44,1.10.06,2 1.2,2894 . 384 5 = o f =0,0127 (m) + Hệ số - đợc xác định theo phơng trình: SV: ng Vn Qung - Lp XDD47_H1. Trang 2 BTL : Kt Cu Thộp2 GVHD: V VN HUYN (1 + ) 2 = 2 2 3 o f (1 + ) 2 = 2 2 012,0 0127,0.3