bài giảng kết cấu thép Chương 3 Dầm thép

Chương 3 DẦM THÉP 3.1.ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM 3.1.1.Phân Loại Dầm  Dầm là một loại cấu kiện cơ bản, chòu uốn là chủ yếu;  Dầm có cấu tạo đơn giản;  Dầm dùng làm dầm đỡ sàn công tác, dầm cầu chạy, dầm đỡ mái, dầm cầu, …v.v  Chia dầm làm hai loại: dầm hình, dầm tổ hợp; 1 a.Dầm hình  Là dầm được làm từ một thép hình, tiết diện chữ Ι, chữ [, chữ Z;  Dầm chữ Ι có tiết diện đối xứng theo cả hai trục, có Wx khá lớn nên thường sử dụng cho những dầm chòu uốn phẳng như làm dầm sàn nhà, dầm đỡ sàn công tác, …v.v 2 Hình 3.1. Tiết diện dầm hình  Dầm hình chữ [, có tiết diện không đối xứng theo phương trục y-y; • Khi dầm chòu uốn phẳng → hiện tượng xoắn; • Khi dầm chòu uốn xiên → hợp lý; • Dùng làm xà gồ mái, dầm tường,…v.v b.Dầm tổ hợp  Là tiết diện được tạo thành từ các thép bản, thép hình;  Dầm tổ hợp hàn – boulone – đinh tán; 3 4 Hỡnh 3.2. Tieỏt dieọn dam toồ hụùp 3.1.2. Hệ Dầm Thép a.Hệ dầm đơn giản  Là hệ chỉ có một hệ thống các dầm bố trí song song với cạnh ngắn của ô sàn;  Bản sàn làm việc như bản kê hai cạnh; 5 Hình 3.3. Hệ dầm đơn giản b.Heä daàm phoå thoâng 6 Hình 3.4. Heä daàm phoå thoâng  Là hệ gồm hai hệ thống dầm đặt vuông góc với nhau và song song với hai cạnh của ô bản;  Bản sàn làm việc như bản kê bốn cạnh;  Dùng hệ dầm phổ thông khi (L x B ≤ 36 x 12m) hoặc khi sàn chòu tải trọng q ≤ 3000daN/m2; c.Hệ dầm phức tạp  Dùng khi sàn chòu tải trọng q > 3000daN/m2;  Các dầm trong hệ dầm được liên kết với nhau bằng ba cách: • Liên kết chồng • Liên kết bằng mặt • Liên kết thấp 7 8 Hỡnh 3.5. Heọ dam phửực taùp  Liên kết chồng  Làm tăng chiều cao kiến trúc của hệ sàn;  Bản sàn chỉ được gối lên hai cạnh nên độ cứng và khả năng chòu lực của sàn không cao; 9 Hình 3.6. Liên kết chồng  Liên kết bằng mặt  Giảm chiều cao kiến trúc của hệ sàn hoặc có thể tăng được chiều cao của dầm;  Bản sàn chỉ được gối lên bốn cạnh nên độ cứng và khả năng chòu lực của sàn cao; 10 Hình 3.7. Liên kết bằng mặt [...]... của chiều hkt = dầm, hw và cao 2 3 chiều dày bản bụng dầm, tw (3. 16) λw = hw/tw: độ mảnh của bản bụng dầm; 23 Bảng 3. 2 Tỷ số chiều cao và chiều dày bản bụng sàn thép 3. 3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH 3. 3.1 Chọn Tiết Diện Dầm  Moment kháng uốn yêu cầu M x max yc Wx = fγ c (3. 17)  Khi kể đến sự phát triển của biến dạng dẻo của thép → cho phép tăng khả năng chòu M M x max yc (3. 18) Wx = c1 fγ c Các điều kiện... (3. 13) γtb: hệ số vượt tải trung bình; 1 g c + pc = c γ tb g γ g + p cγ p • Cho ∆ = [∆] Từ (3. 13) → hmin = 5 fl  l  24 Eγ tb  ∆     Xác đònh chiều cao kinh tế, hkt W hkt = k tw (3. 14) (3. 15) Trong đó: k: hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm; k = 1.15 ÷ 1.2 → dầm tổ hợp hàn; k = 1.2 ÷ 1.25 → dầm tổ hợp boulone (đinh tán); tw: chiều dày bản bụng dầm; 3 wW • Xét ảnh hưởng của chiều hkt = dầm, ... tónh 3. 3 THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH 3. 3.1 Chọn Tiết Diện Dầm • Thép làm dầm có fy ≤ 53kN/cm2 • Tiết diện không đổi • Điều kiện ổn đònh tổng thể được đảm bảo • Ứng suất tiếp, τ ≤ 0.9f  Chọn Wx ≥ Wxyc Lo¹i tiÕt diƯn Hình d¹ng tiÕt diƯn y 1 x Aw y Af 0,25 1,19 1,0 1,07 2,0 1,04 Af x 0,5 1,40 1,0 1,28 y 0,5Af 2,0 1,18 x y Af x y x y Af 0,25 1,19 x y Af 0,5 1,12 1,0 x 0,5Aw Bảng 3. 3 Hệ số c1 c1 1,12 x Aw 3 Aw...Liên kết thấp Hình 3. 8 Liên kết thấp  Bản sàn chỉ được gối lên hai cạnh nên độ cứng và khả năng chòu lực của sàn không cao; 3. 1 .3 Cấu Tạo Và Tính Toán Bản Sàn Thép  Khoảng cách các dầm và chiều dày bản sàn thép → EJ, khả năng chòu lực của bản sàn;  Tính toán bản sàn thép • Xác đònh chiều dày thép bản làm bản sàn t; • Nhòp bản sàn l; • Tính toán thiết kế các dầm đỡ bản sàn; • Thống... trọng tập trung F; 3. 3.2 Kiểm Tiết Diện Dầm Đã Chọn Theo Điều Kiện Cường Độ  Khi dầm khảo sát là dầm thép hình lz = b + 2hy = b + 2(tf + r) (3. 24) Trong đó: tf: chiều dày cánh dầm; r: bán kính cong chuyển tiếp từ bụng sang cánh; d.Kiểm tra tiết diện dầm chòu đồng thời (σ, τ, σp )  Kiểm tra bền theo công thức 2 σ td = σ 2 + σ p − σσ p + 3 2 ≤ 1.15 fγ c (3. 25) d.Kiểm tra tiết diện dầm chòu đồng thời... tính toán về cắt của thép làm dầm; tw: chiều dày bản bụng của thép hình đã chọn; 3. 3.2 Kiểm Tiết Diện Dầm Đã Chọn Theo Điều Kiện Cường Độ  Trường hợp tại tiết diện kiểm tra, bản bụng bò giảm yếu do khoét lỗ (đinh tán, boulone) VS τ =α ≤ f vγ c (3. 21) I xtw α = a(a – d) (3. 22) Trong đó: a: khoảng cách tâm hai lỗ (đinh tán, boulone); d: đường kính lỗ đinh; 3. 3.2 Kiểm Tiết Diện Dầm Đã Chọn Theo Điều... bản sàn, hệ dầm; Bảng 3. 1 Quan hệ giữa tải trọng tác dụng lên sàn và chiều dày bản sàn thép  Biểu thức gần đúng giữa l, t: Trong đó: l 4n0  72 E1  1 + (3. 1)  = 4 c  t 15  n0 q   E E1 = n0 = [l/∆]; 1− ν2 = 0 .3, hệ số Poisson của thép; 13  Sơ đồ tính toán bản sàn thép Hình 3. 9 Sơ đồ tính toán bản sàn thép • Moment lớn nhất ở giữa nhòp bản được xác đònh theo công thức: ql 2 1 M max = (3. 2) − H∆... Bảng 3. 3 Hệ số c1 (tiếp theo) 0,5 0,5Aw 1,0 2,0 1,47 3. 3.2 Kiểm Tiết Diện Dầm Đã Chọn Theo Điều Kiện Cường Độ a.Kiểm tra điều kiện bền về uốn M σ= ≤ fγ c Wnx σ= M ≤ fγ c c1Wnx (3. 19) Trong đó: M: moment uốn tại tiết diện kiểm tra; Wnx: moment kháng uốn của tiết diện thực đối với trục x-x; 3. 3.2 Kiểm Tiết Diện Dầm Đã Chọn Theo Điều Kiện Cường Độ b.Kiểm tra điều kiện bền về cắt VS τ= ≤ f vγ c I xt w (3. 20)... bảo cho dầm đủ cứng trong suốt quá trình sử dụng; hmax: chiều cao cho phép đủ để bố trí hệ dầm và bản sàn;  Xác đònh chiều cao hmin • Độ võng lớn nhất tại giữa dầm ( ) (3. 10) 5 g c + pc l 4 ∆= 38 4 EI Trong đó: gc, pc: tónh tải và hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng trên một đơn vò chiều dài dầm; l: nhòp dầm; EI: độ cứng chống uốn của tiết diện dầm; • Moment uốn M = (gcγg + pcγp)l2/8 (3. 11) → ∆= (3. 12) (... độ tính toán của đường hàn góc; 3. 2.CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM 3. 2.1 Chiều Dài Dầm, Nhòp Dầm  Khoảng cách đònh vò L giữa hai gối tựa → nhòp danh nghóa;  L0: khoảng thông thủy;  L1: chiều dài chế tạo, L1 = L - ∆ Hình 3. 10 Kích thước chính của dầm ∆: sai số chế tạo, ∆ = (5 ÷ 10)mm; l: nhòp tính toán, l = L; 3. 2.2 Chiều Cao Của Tiết Diện Dầm  Chiều cao tiết diện dầm, h: hmin ≤ h ≤ hmax ; h ≅ hkt . Chương 3 DẦM THÉP 3. 1.ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM 3. 1.1.Phân Loại Dầm  Dầm là một loại cấu kiện cơ bản, chòu uốn là chủ yếu;  Dầm có cấu tạo đơn giản;  Dầm dùng làm dầm đỡ sàn. công tác, dầm cầu chạy, dầm đỡ mái, dầm cầu, …v.v  Chia dầm làm hai loại: dầm hình, dầm tổ hợp; 1 a .Dầm hình  Là dầm được làm từ một thép hình, tiết diện chữ Ι, chữ [, chữ Z;  Dầm chữ Ι. Khi dầm chòu uốn xiên → hợp lý; • Dùng làm xà gồ mái, dầm tường,…v.v b .Dầm tổ hợp  Là tiết diện được tạo thành từ các thép bản, thép hình;  Dầm tổ hợp hàn – boulone – đinh tán; 3 4 Hỡnh 3. 2.