Đồ an kết cấu thép thiết kế mạng dầm sàn công tác bằng thép với các số liệu tính toán l1=10m, l2=6m,chiều cao ht=1,6m

đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép bộ xây dựng trờng đại học kiến trúc hà nội khoa xây dựng Gv hớng dẫn : ts đoàn tuyết ngọc Sv thực hiện : bùi lê huy Lớp : 99X6 - hà nội 2003 - Đề bài Thiết kế mạng dầm sàn công tác bằng thép với các số liệu tính toán kèm theo cho trong bảng dới đây : l 1 (m ) l 2 (m) P tc (KN/m 2 ) Hệ số vợt tải n p Chiều cao kết cấu sàn h s (m) Hệ số vợt tải n g E (KN/cm 2 ) sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 1 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép 10 6,0 23 1,2 1,6 1,05 2,06ì10 4 - Vật liệu thép dầm phụ sàn và bản sàn là : BCT3 k2 có R=22,5 KN/cm 2 - Vật liệu thép dầm chính là thép BCT3 c5 có R = 23 KN/cm 2 . - Hệ số điều kiện làm việc = 1. - Độ võng giới hạn : + Đối với sàn thép : 150 1 : l f + Đối với dầm sàn : 250 1 : l f + Đối với dầm chính : 400 1 : l f - Hàn bằng phơng pháp hàn tay với que hàn 42 có : R h g = 18 KN/cm 2 ; R t g = 16,5 KN/cm 2 h = 0,7 ; t = 1. thuyết minh tính toán 1.Tính toán chọn kích th ớc bản sàn 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: sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 2 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép + s s l - Tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn. + n 0 - Độ võng tơng đối nghịch đảo của sàn n o = f l = 150 + E 1 - Môđun đàn hồi của thép sàn 2 4 2 1 3,01 10.06,2 1 = = à E E = 2,26.10 4 (KN/cm 2 ) à - Hệ số Poatsong, với thép BCT3 có à = 0,3. += 44 4 10.23.150 10.26,2.72 1 15 150.4 s s l = 95,90 Với tải trọng tiêu chuẩn tc q = 23 (KN/m 2 ) , tra bảng (3.1-Sách KCT) chọn S = 12 mm. l S = 95,90. s = 95,9.1,2 = 115,08 (cm). Chọn l s =100 (cm). 1 . 2. Kiểm tra sàn 1.2.1.Kiểm tra độ võng - Trong cấu tạo bản sàn thép đợc hàn với các dầm . Khi tải trọng tác dụng lên sàn thì bản chịu uốn và bị biến dạng nhng các đờng hàn liên kết bản sàn với dầm giữ không cho bản sàn biến dạng tự do và ngăn cản biến dạng xoay tại các gối . Vì vậy , tại các gối tạ sẽ phát sinh lực kéo H và mômen âm , để thiên về an toàn trong tính toán ta bỏ qua ảnh hởng của mômen âm tại gối mà chỉ xét đến lực kéo H. Cắt một dải bản rộng b =1 (cm) , sơ đồ tính toán bản là một dầm có hai gối tựa không chuyển vị thẳng , chịu tải trọng tính toán phân bố đều q. Với tấm sàn dày 1,0 (cm) có trọng lợng 0,785 (KN/m 2 ) , do đó thép tấm sàn dày1,2 (cm) có trọng lợng là : g tc = 1,2.0,785 = 0,942 (KN/m 2 ) Tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên tấm sàn : q tc = (p tc + g tc )b = (23 + 0,942).10 -2 = 23,942.10 -4 (KN/cm) q tt = (p tc .n p + g tc .n g )b = (23.1,2 + 0,942.1,05)10 -2 = 28,59.10 -4 (KN/cm) - Độ võng của sàn do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng : + = 1 1 ff o Trong đó: + f 0 - Độ võng ở giữa nhịp của bản do riêng tải trọng q tc gây ra . sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 3 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép s s tc o JE lq f 1 4 . . 384 5 = J S - mômen quán tính dải bản rộng 1 cm và dầy 1,2 cm . J S = 12 2,1.1 3 = 0,144 (cm 4 ) 144,0.10.26,2 100.10.942,23 . 384 5 4 44 = o f = 0,958 (cm) + Hệ số - Tỷ số giữa lực kéo H và lực giới hạn ơle đợc xác định theo phơng trình: (1 + ) 2 = 2 s 2 o f3 (1 + ) 2 = 2 2 2,1 958,0.3 = 1,912 Bằng cách thử dần ta xác định đợc = 0,679 Vậy , độ võng của sàn: f = f 0 +1 1 =0,958 679,01 1 + = 0,571 (cm). Suy ra : s l f = 100 571,0 = 0,00571 < l f = 150 1 = 0,00667. Nh vậy : Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép. 1.2.2. Kiểm tra cờng độ sàn - Lực kéo H tác dụng trong dải bản rộng 1 (cm) tính theo công thức: b. E 2 l f 4 2 nH s 1 = 56,3.1,2.1 4 .2,26.10 150 1 4 3,14 1,2.H 2 2 == (KN) - Mômen lớn nhất ở giữa nhịp sàn: M max = 571,0.56,3 8 100.10.59,28 . 8 . 24 2 = fH lq s tt = 1,542 (KNcm). - ứng suất lớn nhất trong sàn: R. s W max M A H max += Trong đó : sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 4 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép A , W s - Diện tích và mô men chống uốn của tiết diện dải sàn rộng 1cm. 2 max 2,1.1 542,1 2,1.1 56,3 += = 4,038 (KN/cm 2 ) < R = 22,5 (KN/cm 2 ) Kết luận : Sàn đảm bảo chịu lực. - Đờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phải chịu đợc lực H chiều cao của đ- ờng hàn đó xác định theo công thức : )(8,2)(28,0 1.18.7,0 56,3 mmcm g h R h H h h ==== Theo yêu cầu cấu tạo ta chọn h h = 6 mm . Sơ đồ mạng hàn bố trí nh hình vẽ (trang sau). A cột B dầm phụ dầm chính 1 m 6 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 0,5 m0,5 m 10 m 1 2 2 .Tính toán thiết kế dầm sàn 2.1. Sơ đồ tính toán dầm sàn Sơ đồ tính toán dầm phụ là dầm đơn giản nhịp l 2 = 6 m chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều từ sàn truyền vào. Chia dầm chính thành 10 khoảng bằng nhau và bằng a =100 cm = 1 (m). 2.2.Tải trọng Tải trọng tác dụng lên dầm sàn là tải trọng tiêu chuẩn p tc và trọng lợng của sàn thép. - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm sàn : q tc = (p tc + g tc ) . a = ( 23 + 0,942 ) .1 = 23,942 ( KN/m ) sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 5 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép - Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm sàn : q tt = (p tc . n p + g tc . n g ) . a = (23.1,2 + 0,942.1,05) .1 = 28,59 ( KN/m ) 2.3 Xác định nội lực tính toán. Nội lực tính toán lớn nhất trong dầm sàn : (KNm)66,128 8 6 . 28,59 8 2 2 l . q max M 2 tt === (KN)77,85 2 6 . 28,59 2 2 l . q max Q tt === q = 28,59 KN/m M = 128,66 KNm Q = 85,77 KN 6 m M Q tt 2.4.Chọn kích th ớc tiết diện dầm Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm (có kể đến biến dạng dẻo): 56,510 11,12.22,5. 12866 .R. 1 C max M ct W === (cm 2 ) ( Lấy C 1 = 1,12 ) Tra bảng thép cán sẵn , chọn thép I33 có các đặc trng hình học nh sau : W X = 597 (cm 3 ) g = 422 (N/m) = 0,422 (KN/m) S X = 339 (cm 3 ) h = 33 (cm) J X = 9840 (cm 4 ) = 0,7 (cm) b = 14 (cm) sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 6 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép 3 3 0 140 7 2.5. 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 : 56,130 8 2 0,422.6 128,66 max M =+= (KNm) 04,87 2 0,422.6 77,85 max Q =+= (KN) - ứng suất pháp lớn nhất : 53,19 1,12.597 13056 1,12.W max M max === (KN/cm 2 ) max = 19,53 < R. = 22,5 (KN/cm 2 ) - ứng suất tiếp lớn nhất : 28,4 9840.0,7 87,04.339 b . x J x .S max Q max === (KN/cm 2 ) 28,4 max = (KN/cm 2 ) < R c = 12,5 (KN/cm 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: 0,004 250 1 l f 0,0034 .9840 4 2,06.10 3 .600 2- 0,422)10(23,942 384 5 l f == <= + 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 đợc theo phơng ngang đợc . 3 .Tính toán thiết kế dầm chính 3.1.Sơ đồ tính toán của dầm chính sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 7 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép Dầm chính là dầm đơn giản chịu tác dụng của các tải trọng coi nh phân bố đều. Sơ đồ tính toán nh sau : 3.2.Xác định tải trọng tác dụng Theo cách bố trí dầm có 10 dầm sàn đặt lên dầm chính. - Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính: 18,1466).422,0942,23( =+= tc q (KN/m) - Tải trọng tính toán phân bố đều lên dầm chính: 20,1746).05,1.422,059,28( =+= tt q (KN/m) 3.3. Xác định nội lực tính toán 50,2177 8 2 174,20.10 8 2 1 .l tt q max M === (KNm) 0,871 2 174,20.10 2 1 .l tt q max Q === (KN) q = 174,20 KN/m M = 2177,50 KNm Q = 871,0 KN 10 m M Q tt 3.4. Thiết kế tiết diện dầm 3.4.1. Chọn chiều cao tiết diện Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện: 0 0 maxmin 20 ktd d hh hhh Trong đó : - Chiều cao : )(258,1012,033,06,16,1 max mhhh sds == - Chiều cao h min có thể tính gần đúng theo công thức: sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 8 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép tt tc q q f l E lR h . . 384 5 1 min = 08,78 17420.10.06,2 14618.400.1000.23 . 384 5 4 min ==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 = 10 (mm) + W yc - Mô men kháng uốn yêu cầu (không kể đến biến dạng dẻo của dầm) 39,9467 23.1 217750 R max M yc W === (cm 3 ) 15,102 0,1 39,9467 15,1 == kt h (cm) Dựa vào h min và h kt , sơ bộ chọn chiều cao h d =104 (cm) 3.4.2.Kiểm tra lại chiều dày bụng b Kiểm tra chiều dày bản bụng theo khả năng chịu cắt : 47,10 2,1.104 871 .5,1 . .5,1 max === bd h Q (KN/cm 2 ) 47,10= (KN/cm 2 ) < R c = 13,5 (KN/cm 2 ) Bản bụng đủ khả năng chịu lực cắt. 3.4.3.Chọn kích thớc bản cánh dầm - Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức: 2 2).( . c byc ccc h JJ bA == Trong đó: + yc J - Mô men quán tính yêu cầu với trục x-x. ) 4 cm(28,492304 2 49467,39.10 2 d .h yc W yc J === + b J - Mô men quán tính của bản bụng đối với trục x-x. sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 9 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép ) 4 (cm100000 12 3 1,0.100 12 3 . b b J === b h + h c Khoảng cách trọng tâm 2 tiết diện cách dầm h c = 104 2 = 102 (cm) ( ) ) 2 (cm41,75 2 102 10000028,492304.2 c A = = - Chọn kích thớc bản cánh dầm Kích thớc cánh dầm phải thoã mãn điều kiện sau : == = ữ=ữ= )(18 93,29. 23 10.06,2 . 4,10 10 1 )528,20() 2 1 5 1 ( 30 4 cmb R E b cmhb cmhb b C cccC dC dC CC ữ= cmb b c cc )528,20( 93,29 Chọn bề rộng cánh : b c = 38 (cm) Bề dày cánh : 98,1 38 41,75 === c c c b A (cm) Thông thờng bề dày cánh dầm tổ hợp lấy từ )(4,22,1 cmữ và lớn hơn )(0,1 cm b = Chọn )(2 cm c = . Ta thấy , giá trị b c và c đã thoã mãn điều kiện trên . 2 0 1 0 0 0 2 0 1 0 4 0 1 0 2 0 380 10 3.5. Kiểm tra bền cho dầm sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 10 [...]... dùng liên kết chồng Dầm phụ đặt trên cánh nén của dầm chính Liên kết giữa dầm sàn và dầm chính bằng liên kết hàn hoặc bu lông tuỳ theo điều kiện thi công 3.8.1.Kiểm tra ổn định tổng thể dầm Khoảng cách giữa các dầm sàn là a = 1m, bề rộng cánh dầm chính bC = 38 cm sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 14 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép a 100 = = 2,63 bc 38 Xét tỷ số : Điều kiện... khả năng chịu lực 3.7 .Tính liên kết cánh dầm với bụng dầm Dùng phơng pháp hàn tay tại công trờng , ta có : t = 1; t R g = 16,5 (KN/cm2) h h = 0,7; R g = 18 (KN/cm2) (Rg)min = hRgh = 0,7.18 = 12,6 (KN/cm2) - Theo sơ đồ bố trí dầm thì tiết diện đầu dầm có Q max, không có dầm phụ ( tức không có lực tập trung) do đó chiều cao đờng hàn liên kết cánh dầm với bụng dầm đợc tính theo công thức: hh Q Sc max... 22 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép hh = 882,20 = 0,35 (cm) 2.12,6.99 20 Chiều cao đờng hàn nhỏ, lấy hh theo cấu tạo hh = 6 (mm) Đư ờngưhàn cao 6ưmm 20 150 250 1060 1000 Đư ờngưhàn cao 7ưmm 220 CHI TIếT NốI SƯờN ĐầU DầM VớI DầM CHíNH 3.9.4 Tính nối bản bụng dầm (Thực tế có thể nối hay không tuỳ theo chiều dài thực tế vật liệu đang có song trong phạm vi đồ án ta vẫn tính. .. huy 15 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép 3.8.3.Kiểm tra các ô bản bụng Bố trí các ô bản theo cách bố trí dầm dầm sàn , thể hiện trên hình vẽ: 1,04 m P P P ô1 0,5 m P P ô2 1m 1m 1m 1m 419,05 KNm 1654,13 KNm 793,98 KN 441,10 KN - Xác định các giá trị nội lực ở giữa các ô bản : + Tại Ô1: Tiết diện cần kiểm tra cách gối tựa dầm khoảng 0,5m (tại vị trí có dầm phụ đặt lên) Các giá... < b = 2,78 < 6 nên công thức kiểm tra ổn định có dạng : sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 16 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép 2 2 cb + + 1 0 cb 0 0 Trong đó: M h0 0 W hd = cb = = P R bz Q 0 hb b 0,76 Rc 0 = 10,31 + 2 à 0b 2 Còn 0 và 0cb xác định theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép, phụ thuộc vào khoảng cách các sờn và tỷ số 0 0 cb - Xét ổn... nhất ở đầu dầm chính ( kể đến trọng lợng dầm ) Qmax = 882,20 (KN/cm2) sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 13 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép + Sc - Mômen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hoà của tiết diện dầm S c = bc c hc 102 = 38.2 = 3876 (cm3) 2 2 + Jx - Mômen quán tính của dầm Jx = 495352,0 (cm4) hh 882,20.3876 = 0,27 (cm) 2.495352.12,6 - Do cách đầu dầm 0,5... (KN/cm2) , z = 22,57 và nội suy : Hệ số uốn dọc = 0,955 - ứng suất lớn nhất trong sờn đầu dầm : = Q max 882,20 = = 16,98 (KN/cm2) A 0,955.54,41 = 16,98 (KN/cm2) < R = 23 (KN/cm2) Kết luận: Sờn đầu dầm đảm bảo chịu lực 3.9.3 Tính liên kết sờn đầu dầm vào bụng dầm Chiều cao đờng hàn tính theo công thức: hh Qmax 2( Rg ) min lh Trong đó: lh = hb - 2 = 100 - 1 = 99 (cm) Với : 2 - Phần đầu và phần cuối... 3.9.2.Sờn đầu dầm 3.9.2.1.Chọn kích thớc tiết diện sờn đầu dầm - Diện tích tiết diện sờn đầu dầm chọn theo điều kiện phải đủ chịu ứng suất ép mặt đầu sờn do toàn bộ lực cắt ở đầu dầm chính: As Qmax Rem Trong đó : sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 20 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép Qmax Lực cắt ở đầu dầm chính Qmax = 882,20 (KN) Rem Cờng độ tính toán của thép chịu ép... bản bụng dầm chính z = bds + 2C = 14 + 2.2 = 18 (cm) + Các ký hiệu khác nh phần trớc 2 hh = 2 1 793,98.3876 174,08 + = 0,46 (cm) 2.1.12,6 495352 18 * Cả hai tiết diện này đều có chiều cao đờng hàn nhỏ do đó ta lấy chiều cao đờng hàn theo cấu tạo: Tra bảng (2.2 Sách KCT) : hh = 7 (mm) 3.8.Kiểm tra ổn định dầm Bản sàn là thép, khoảng cách các sờn là a = 1m, kích thớc chiều cao dầm sàn nhỏ... 24,85 (cm2) Sờn đầu dầm có cấu tạo nh hình vẽ : 220 220 CHI TIếT SƯờN ĐầU DầM 3.9.2.2.Kiểm tra ổn định tổng thể cho sờn đầu dầm Coi sờn và một phần bản bụng của dầm cùng làm việc nh một thanh quy ớc chịu nén đúng tâm sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 21 đồ án KC Thép 1 - - Thiết kế hệ dầm thép b s z C1 - Chiều rộng phần bản bụng tham ghi làm việc cùng sờn đầu dầm: C1 = 0,65. b E . bài Thiết kế mạng dầm sàn công tác bằng thép với các số liệu tính toán kèm theo cho trong bảng dới đây : l 1 (m ) l 2 (m) P tc (KN/m 2 ) Hệ số vợt tải n p Chiều cao kết cấu sàn h s (m) Hệ số. . 3 .Tính toán thiết kế dầm chính 3.1.Sơ đồ tính toán của dầm chính sinh viên thực hiện : Bùi lê huy 7 đồ án KC Thép 1 Thiết kế hệ dầm thép Dầm chính là dầm đơn giản chịu tác dụng của các. thớc chiều cao dầm sàn nhỏ do đó ta dùng liên kết chồng. Dầm phụ đặt trên cánh nén của dầm chính. Liên kết giữa dầm sàn và dầm chính bằng liên kết hàn hoặc bu lông tuỳ theo điều kiện thi công. 3.8.1.Kiểm