Bài tập lớn kết cấu thép (2)

Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Bài tập lớn Kết cấu thép : Đỗ Văn Trung : Nguyễn Ngọc Tâm : XDCĐ ôtô - sân bay k50 Giáo viên hớng dẫn Sinh viên Lớp Đề bài: Thiết kế dầm chủ, nhịp giản đơn cầu đờng ôtô, có mặt cắt dầm thép tổ hợp đờng hàn nhà máy lắp ráp mối nối công trờng bulông độ cao, không liên hợp I số liệu giả định Chiều dài nhịp Hoạt tải Khoảng cách tim hai dầm Số xe thiết kế Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu tiện ích (WDW) Tĩnh tải BTCT mặt cầu (WDC2) Hệ số phân bố ngang tính cho mômen Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt Hệ số phân bố ngang tính cho độ võng Hệ số phân bố ngang tính mỏi Hệ số cấp đờng Số lợng giao thông trung bình ngày/ Tỷ lệ xe tải luồng Độ võng cho phép hoạt tải Vật liệu Thép chế tạo dầm Bulông cờng độ cao ASTM A490 : L = 11 m : HL-93 : 1.8 m : nL =2 : kN/m : kN/m : mgM = 0,6 : mgv = 0,7 : mgD = 0,5 : mgf = 0,45 : m = 0.5 : ADT = 15000 xe/ngày/làn : ktruck = 0,1 : L/800 = 13.75 mm : fu = 450 MPa : fy = 345 MPa : Fub =830 MPa Quy trình thiết kế cầu 22TCN-272-2005 II-yêu cầu nội dung a- tính toán Chọn mặt cắt ngang dầm,các đặc trng hình học Tính vẽ biểu đồ bao nội lực phơng pháp đờng ảnh hởng Kiểm toán dầm theo trạng thái giới hạn cờng độ, sử dụng mỏi Tính toán thiết kế sờn tăng cờng Tính toán thiết kế mối nối công trờng Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu B- BN V Vẽ mặt dầm,vẽ mặt cắt đại diện Vẽ mối nối Thống kê sơ khối lợng vật liệu Khổ giấy A1 Bi lm I Chọn mặt cắt dầm Mt ct dm c chn theo phng phỏp th sai, tc l ta ln lt chn kớch thc mt ct dm da vo kinh nghim v cỏc quy nh khng ch ca tiờu chun thit k ri kim toỏn li, nu khụng t thỡ ta phi chn li v kim toỏn li Quỏ trỡnh ny c lp li cho n tho Chiều cao dầm thép Chiều cao dầm chủ có ảnh hởng lớn đến giá thành công trình, phải cân nhắc kỹ lựa chọn giá trị Đối với cầu đờng ôtô nhịp giản đơn ta chọn theo công thức kinh nghiệm sau: 1 L , ta thờng chọn d = ữ L 25 20 12 Ta có: 1/25L 1/20L 1/12L Vậy ta chọn d d = = = = 0,44 m 0.55 m 0,92 m 800mm Bề rộng cánh dầm Chiu rng cỏnh dm c la chn s b theo cụng thc kinh nghim sau: 1 b f = ữ d bf= ta chọn: Chiều rộng cánh chịu nén: Chiều rộng cánh dới chịu kéo: bf bc = 300 mm = 300 mm Chiều dày cánh bụng dầm Theo quy định quy trình (A6.7.3) chiều dày tối thiểu cánh, bụng dầm 8mm Chiều dày tối thiểu chống rỉ yêu cầu vận chuyển, tháo lắp thi công Ta chọn: Chiều dày cánh chịu nén: tc = 25 mm Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Chiều dày cánh dới chịu kéo: tt Chiều dày bụng dầm: Do chiều cao bụng là: = 25 mm tw = 14 mm D = 750 mm 400 25 750 25 Mặt cắt dầm sau chọn có hình vẽ: Tính đặc trng hình học mặt cắt Đặc trng hình học mặt cắt dầm đợc tính toán lập thành bảng sau: Mt ct Cỏnh trờn Bn bng Cỏnh di Tng Ai(mm2) 7500 10500 7500 25500 hi(mm) 788 400 13 400 Ai.hi(mm3) 5906250 4200000 93750 10200000 Ioi(mm4) Ai.yi2(mm4) 390625 1126171875 492187500 390625 1126171875 492968750 2252343750 Ii(mm4) 1126562500 492187500 1126562500 2745312500 Trong đó: A=Diện tích (mm2) h=Khoảng cách từ trọng tâm phần tiết diện dầm đến đáy dầm (mm) Io=Mômen quán tính phần tiết diện dầm trục nằm ngang qua trọng tâm htotal=Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm ( nhóm phần tiết diện dầm) đến đáy cánh dới dầm (mm) htotal= y = ( A.h) ( A) (mm) Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu y=Khoảng cách từ trọng tâm phận đến trọng tâm mặt cắt dầm (mm) y= y h (mm) Itotal=Io+A.y2 (mm4) Từ ta tính đợc: Mt ct Dm thộp ybot ytop ybotmid ytopmid mm mm mm Mm 400 400 388 388 Sbot Stop Sbotmid Stopmid mm3 mm3 mm3 mm3 6863281.25 6863281.25 7084677.42 7084677.42 Trong đó: ybot=Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đáy cánh dới dầm thép (mm) ytop=Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến đỉnh cánh dầm thép (mm) ybotmid=Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm cánh dới dầm thép (mm) ytopmid=Khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt dầm đến trọng tâm cánh dầm thép (mm) sbot=mômen kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ybot (mm3) stop=mômen kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ytop (mm3) sbotmid=mômen kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ybotmid (mm3) stopmid=mômen kháng uốn mặt cắt dầm ứng với ytopmidz (mm3) Tính toán trọng lợng thân dầm thép Diện tích mặt cắt ngang dầm thép A = 255000mm2 Trọng lợng riêng thép làm dầm s = Trọng lợng thân dầm thép wDC =11.002kN/m 78.5kN/m3 II Tính toán vẽ biểu đồ bao nội lực 1.Tính toán M, V theo phơng pháp đờng ảnh hởng Chia dầm thành đoạn Chọn số đoạn dầm: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 Ndd= 10 đoạn XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Chiều dài đoạn dầm: Ldd= Trị số đờng ảnh hởng mômen đợc tính toán theo bảng sau: Mt ct xi (m) 1.100 2.200 3.300 4.400 5.500 1.1 m AMi (m2) 5.445 9.680 12.705 14.520 15.125 ah Mi(m) 0.990 1.760 2.310 2.640 2.750 Trong đó: Xi=Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i Đah Mi=Tung độ đah Mi` AMi=Diện tích đờng ảnh hởng Mi Ta có hình vẽ đờng ảnh hởng mômen mặt cắt dầm nh sau: 10 Dah M1 0,999 Dah M2 1,76 Dah M3 2,31 Dah M4 2,64 Dah M5 2,75 Hệ số điều chỉnh tải trọng tính cho TTGHCĐ lấy nh sau: = 0.95 Mômen tiết diện đợc tính theo công thức: Nguyễn Ngọc Tâm XDCĐ bay k50 ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Đối với TTGHCĐI: Mi= {1.25wDC + 1.5wDƯW + mg M [1.75LLL + 1.75kLLMi (1 + IM ) ]} AMi =M iDC +M iDƯW +M iLL Đối với trạng thái giới hạn sử dụng: Mi=1.0{1.0wDC + 1.0wDƯW + mg M [1.3LLL + 1.3kLLMi (1 + IM ) ]} AMi =M iDC +M iDƯW +M iLL Trong đó: LLL=Tải trọng rải (9.3 kNm) LLMi=Hoạt tải tơng đơng ứng với đờng ảnh hởng Mi mgM=Hệ số phân bố ngang tính cho mômen WDC=Tải trọng rải thân dầm thép BTCT mặt cầu WDW=Tải trọng rải lớp phủ mặt cầu tiện ích cầu 1+IM=Hệ số xung kích AMi=Diện tích đờng ảnh hởng Mi m=Hệ số cấp đờng Bảng trị số mômen theo TTGHCĐI Mt ct xi (m) AMi(m ) 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 5.445 9.680 12.705 14.520 15.125 LLMitruck (kN/m) 41.882 39.954 37.892 35.696 33.500 LLMitan dem (kN/m) 37.528 37.236 36.800 36.220 35.640 MiDC (kNm) MiDW (kNm) MiLL (kNm) MiC (kNm) 70.959 126.149 165.571 189.223 197.108 30.959 55.038 72.237 82.557 85.997 192.204 330.089 416.950 461.417 475.187 294.121 511.276 654.758 733.197 758.292 MiDC (kNm) MiDW (kNm) MiLL (kNm) MiSD (kNm) 59.905 106.497 139.777 159.745 166.401 21.780 38.720 50.820 58.080 60.500 150.671 258.762 326.853 361.711 372.506 232.356 403.979 517.451 579.537 599.408 Bảng trị số mômen TTGHSD Mt ct xi (m) AMi(m2) 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 5.445 9.680 12.705 14.520 15.125 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 LLMitruck (kN/m) 41.882 39.954 37.892 35.696 33.500 LLMitan dem (kN/m) 37.528 37.236 36.800 36.220 35.640 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Biểu đồ bao mômen cho dầm trạng thái giới hạn cờng độ 294.121 511.276 654.758 733.197 758.292 733.197 654.758 511.276 294.121 M (kN) Trị số đờng ảnh hởng lực cắt đợc tính toán theo bảng sau: Mt ct xi (m) 0.000 1.100 2.200 3.300 4.400 5.500 ah Vi(m) 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 AVi (m2) 5.500 4.400 3.300 2.200 1.100 0.000 AVi.l (m2) 5.500 4.455 3.520 2.695 1.980 1.375 Trong đó: Xi=Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i Đah Vi=Tung độ đờng ảnh hởng Vi AV=Tổng đại số diện tích đờng ảnh hởng Vi AVi=Diện tích đờng ảnh hởng Vi (phần diện tích lớn hơn) Ta có hình vẽ đờng ảnh hởng lực cắt mặt cắt dầm nh sau: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Lực cắt tiết diện đợc tính theo công thức sau: Đối với TTGHCĐI: Vi= {(1.25wDC + 1.5wDƯW ) Av + mgV [1.75LLL + 1.75kLLVi (1 + IM ) ] AVi } =V iDC +V iDƯW +V iLL Đối với TTGHSD: Vi=1.0{(1.0wDC + 1.0wDƯW ) Av + mgV [1.3LLL + 1.3kLLVi (1 + IM ) ] AVi } =V iDC +V iDƯW +V iLL Trong : LLVi=Hoạt tải tơng ứng với đờng ảnh hởng Vi mgv=Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt Bảng trị số lực cắt theo TTGHCĐI Mt ct xi (m) li 0.0 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 11 9.9 8.8 7.7 6.6 5.5 AVi AVi.l (m2) (m2) LLVitruck (kN/m) LLVitan dem (kN/m) ViDC (kN) ViDW (kN) ViLL (kN) ViC (kN) 5.5 4.4 3.3 2.2 1.1 0.0 43.810 46.799 50.124 54.337 59.258 64.075 37.820 41.787 46.680 52.857 60.882 71.720 71.676 57.340 43.005 28.670 14.335 0.000 31.272 25.017 18.763 12.509 6.254 0.000 234.196 199.360 166.010 135.339 108.835 86.392 337.143 281.718 227.779 176.518 129.425 86.392 5.500 4.455 3.520 2.695 1.980 1.375 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Bảng trị số lực cắt theo TTGHSD Mt ct xi (m) li AVi (m2) AVi.l (m2) LLVitruck (kN/m) LLVitan dem (kN/m) ViDC (kN) ViDW (kN) ViLL (kN) ViSD (kN) 0.0 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 11 9.9 8.8 7.7 6.6 5.5 5.5 4.4 3.3 2.2 1.1 0.0 5.500 4.455 3.520 2.695 1.980 1.375 43.810 46.799 50.124 54.337 59.258 64.075 37.820 41.787 46.680 52.857 60.882 71.720 60.510 48.408 36.306 24.204 12.102 0.000 22.000 17.600 13.200 8.800 4.400 0.000 183.590 156.281 130.138 106.095 85.317 67.724 266.099 222.289 179.644 139.098 101.819 67.724 Biểu đồ bao lực cắt cho dầm trạng thái giới hạn cờng độ : 337.143 281.718 227.779 176.581 129.425 86.392 86.392 129.425 176.518 227.779 281.718 337.143 Q(kN) III Kiểm toán dầm theo TTGHCĐI 3.1.Kiểm toán điều kiện chịu mômen 3.1.1.Tính toán ứng suất cánh dầm thép Ta lập bảng tính toán ứng suất cánh dầm thép mặt cắt nhịp dầm theo TTGHCĐI nh sau: Mt ct M KN.mm Dm 7.58E+8 Sbot mm 6.86E+ Stop mm 6.86E+ Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 Sbotmid mm 7.08E+ Stopmid mm3 7.08E+ fbot ftop fbotmid ftopmid Mpa Mpa Mpa Mpa 1.07E+2 1.07E+2 1.1E+2 1.1E+2 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu thộp 6 6 Trong đó: Fbot=ứng suất đáy cánh dầm thép Ftop=ứng suất đỉnh cánh dầm thép Fbotmid=ứng suất điểm cánh dới dầm thép Ftopmid=ứng suất điểm cánh dầm thép 3.1.2.Tính mômen chảy tiết diện Mômen chảy tiết diện không liên hợp đợc xác định theo công thức sau: My=FySNC Trong đó: Fy=Cờng độ chảy nhỏ theo quy định thép làm dầm Snc=mômen kháng uốn tiết diện không liên hợp Ta có: Fy = 345 MPa SNC = 6.86E+06 mm3 My = 2.368E+9 Nmm 3.1.3.Tính mômen dẻo tiết diện Chiều cao bụng chịu nén mômen dẻo đợc xác định nh sau: (A6.10.3.3.2) Với tiết diện đối xứng kép, đó: Dcp=D/2=375mm Khi mômen dẻo tiết diện không liên hợp đợc tính theo công thức: D t D t D + Pc + c + Pt + t 2 2 Mp=Pw Trong đó: Pw=FywAw=Lực dẻo bụng Pc=FycAc= Lực dẻo cánh chịu nén Pt=FytAt=Lực dẻo cánh dới chịu kéo Vậy ta có: Mp = 2.685E+9Nmm 3.1.4.Kiểm toán cân xứng tiết diện Tiết diện I chịu uốn phải đợc cấu tạo cân xứng cho: (A6.10.2.1) I yc 0.1 (1) Iy Trong đó: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 10 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vị trí mối nối công trờng nên tránh chỗ có mômen lớn Đối với dầm giản đơn, ta 1 thờng bố trí chỗ ữ L đối xứng với qua mặt cắt dầm ta chia dầm thành đoạn Do đó, vị trí mối nối công trờng cách gối đoạn xmn = Ta có: Mômen vị trí mối nối TTGHCĐI MCĐ = Mômen vị trí mối nối TTGHSD MSD = Lực cắt vị trí mối nối TTGHCĐI VCĐ = Lực cắt vị trí mối nối TTGHSD VSD = m 6.55E+8 kNm 4.04E+8 kNm 1.77E+05kN 1.39E+05kN 7.2.Tính toán lực thiết kế nhỏ cánh 7.2.1.Tính toán ứng suất điểm cánh Ta có bảng tính toán ứng suất điểm cánh nh sau: TTGH CI SD Sbotmid(mm3) 7.085E+6 7.085E+6 M(N.mm) 6.548E+8 4.040E+8 Stopmid(mm3) 7.085E+6 7.085E+6 fbotmid(Mpa) 92 57.0 ftopmid(Mpa) 92 57.0 7.2.2.Tính toán lực thiết kế nhỏ cánh ng suất thiết kế nhỏ cánh dới chịu kéo TTGHCĐI đợc xác định theo công thức nh sau: Ftbot = f botmid + Fyf 0.75 Fyf Trong đó: Fbotmid=ứng suất điểm cánh dới TTGHCĐI =Hệ số kháng theo quy định (A6.5.4.2) ứng suất thiết kế nhỏ cánh chịu nén TTGHCĐI đợc xác định theo công thức nh sau: Fctop = f topmid + c Fyf 0.75 c Fyf Trong đó: Ftopmid=ứng suất điểm cánh TTGHCĐI c =Hệ số sức kháng theo quy định (A6.5.4.2) Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 29 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Ta có: = 0.95 c = 0.90 Bảng lực thiết kế nhỏ cánh TTGHCĐI V trớ Cỏnh di Cỏnh trờn f (Mpa) 92 92 Fy (Mpa) 327.8 310.5 F (Mpa) 245.8 232.9 A (mm2) 7500 7500 P (N) 1843593.75 1746562.5 Bảng lực thiết kế cánh TTGHSD V trớ Cỏnh di Cỏnh trờn F = f (Mpa) 57 57 A (mm2) 7500 7500 P (N) 427661 427661 7.3.Thiết kế mối nối cánh 7.3.1.Chọn kích thớc mối nối Mối nối đợc thiết kế theo phơng pháp thử-sai, tức ta lần lợt chọn kích thớc mối nối dựa vào kinh nghịêm quy định khống chế tiêu chuẩn thiết kế kiểm toán lại, không đạt ta phải chọn lại kiểm toán lại Quá trình đợc lặp lại thoả mãn Ta chọn sơ kích thớc mối nối nh sau: Kích thớc nối = dày x rộng x dài 14x400x500 mm Kích thớc nối = dày x rộng x dài 14x180x500 mm Đờng kính bulông CĐC dbolt = 24 mm Sử dụng lỗ tiêu chuẩn dhole = 26 mm Số bulông bên mối nối N = 12 bulông Bulông đợc bố trí thành hàng,mỗi hàng bulông Khoảng cách bulông theo phơng dọc dầm Sl = 80 mm Khoảng cách bulông theo phơng ngang dầm Sh= 80 mm Ta có hình vẽ mối nối chọn nh sau: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 30 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Sau ta tính toán cho cánh dới, cánh lấy tơng tự 7.3.2.Kiểm toán khoảng cách bulông CĐC 7.3.2.1.Khoảng cách tối thiểu Khoảng cách tối thiểu từ tim đến tim bulông phải thoả mãn: Smin=3.dbolt Smin = 72 Kiểm toán khoảng cách bulông theo công thức: Min(S1, S0) Smin (26a) Trong đó: S0=Khoảng cách bulông theo phơng ngang dầm S1=Khoảng cách bulông theo phơng dọc dầm Ta có: Vế trái (26a) VT26a = Vế phải (26a) VP26a = KIM TON (26a)=> T mm 80 72 mm mm 7.3.2.2.Khoảng cách tối đa Để đảm bảo ép xít mối nối, chống ẩm, khoảng cách tối đa từ tim đến tim bulông hàng bulông liền kề với cạnh tự nối hay thép hình phải thoả mãn: S (100 + 4.0t ) 175 (27) Trong đó: t=Chiều dày nhỏ nối hay thép hình Ta có: Vế trái (27) VT27 = Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 31 80 mm XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vế phải (27) Kiểm toán (27)=> T VP27 = 156 mm 7.3.2.3.Khoảng cách đến mép cạnh Khoảng cách nhỏ từ tim bulông đến mép phải thoả mãn theo quy định : (A6.13.2.6.6-1) Khoảng cách lớn từ tim bulông đến mép không lớn lần chiều dày nối mỏng 125 mm Kiểm toán khoảng cách đến mép cạnh theo công thức nh sau: S c S c S c max (27a) Trong đó: Scmin=Khoảng cách nhỏ từ tim bulông đến mép Scmax=Khoảng cách lớn từ tim bulông đến mép Sc=Khoảng cách tim bulông đến mép Ta có: Scmin = 42 mm Scmax = 112 mm Sc = 50 mm Kiểm toán (27a)=> T 7.3.3.Kiểm toán sức kháng cắt bulông CĐC Sức kháng cắt tính toán bulông CĐC TTGHCĐI đợc xác định nh sau: Rr1= s Rn1 Trong đó: s =Hệ số sức kháng cắt tính toán cho bulông A325M (A490M) chịu cắt theo quy định (A6.5.4.2) Rn1=Sức kháng cắt danh định bulông CĐC theo quy định, dùng bulông có chiều dài cho đờng ren nằm mặt phẳng cắt, ta có: Rn1=0.48AbFub.Ns Trong đó: Ab=Diện tích bulông theo đờng kính danh định Fub=Cờng độ chịu kéo nhỏ bulông Ns=Số mặt phẳng cắt cho bulông Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 32 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Ta có: Ab Fub Ns Rn1 s = = = = 452.4 830 MPa 360464 = 0.8 mm2 N Rr1 = 288371.1 N Sức kháng cắt tính toán bulông CĐC TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau: Pbot Rn1 N (27b) Trong đó: Pbot=Lực thiết kế nhỏ cánh dới TTGHCĐI Ta có: Vế trái (27b) VT27b= 153632 Vế phải (27b) VP27b= 360464 Kiểm toán (27b)=> T N N 7.3.4.Kiểm toán sức kháng ép mặt lỗ bulông CĐC Sức kháng ép mặt lỗ bulông CĐC TTGHCĐ đợc xác định nh sau: Rr = bb Rn Trong đó: bb =Hệ số sức kháng ép mặt bulông vật liệu theo quy định: (A6.5.4.2) Rr2=Sức kháng ép mặt danh định bulông CĐC theo quy định, ta có: Rn2=2.4dbolttFu Trong đó: t=Chiều dày nối Fu=Cờng độ chịu kéo vật liệu liên kết Ta có tổng chiều dày nhỏ nối chịu ép mặt phía: t= 14 mm Fu = 450 MPa Rn2 = 362880 N bb = 0.80 Rr2 = 290304 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 33 N XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Sức kháng ép mặt tính toán bulông CĐC TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau: Pbot Rr N (27c) Ta có: Vế trái (27c) Vế phải (27c) Kiểm toán (27c) => T VT27c VP27c =153632 N =290304 N 7.3.5.Kiểm toán sức kháng trợt Sức kháng trợt tính toán bulông CĐC TTGHSD đợc xác định nh sau: Rr3=Rn3 Trong đó: Rn3=Sức kháng trợt bulông CĐC theo quy định (A6.13.2.8), đợc xác định nh sau: Rn3=KhKsNsPt Trong đó: Ns=Số lợng mặt ma sát cho bulông Pt=Lực căng tối thiểu yêu cầu bulông theo quy định (A6.13.2.8-1) Kh=Hệ số kích thớc lỗ theo quy định (A6.13.2.8-2) Ks=Hệ số điều kiện bề mặt theo quy định (A6.13.2.8-3) Ta có: Ns = Pt = 257000 N Sử dụng lỗ tiêu chuẩn, Kh = 1.0 Sử dụng bề mặt loại A, Ks = 0.33 Rn3 = 169620 N Rr3 = 169620 N Sức kháng trợt bulông CĐC TTGHSD phải thoả mãn điều kiện sau: Pbot Rr N (27d) Ta có: Vế trái (27d) Vế phải (27d) Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 VT27d VP27d = = 34 35638 169620 N N XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Kiểm toán (27d) =>T 7.4.Tính toán thiết kế mối nối bụng dầm 7.4.1.Chọn kích thớc mối nối Mối nối đợc thiết kế theo phơng pháp thử-sai, tức ta lần lợt chọn kích thớc mối nối dựa vào kinh nghịêm quy định khống chế tiêu chuẩn thiết kế kiểm toán lại, không đạt ta phải chọn lại kiểm toán lại Quá trình đợc lặp lại thoả mãn Ta chọn sơ kích thớc mối nối nh sau: Kích thớc nối =dày x rộng x cao=10x360x1000mm Đờng kính bulông CĐC dbolt = 24 mm Sử dụng lỗ tiêu chuẩn dhole = 26 mm Số bulông bên mối nối N = 16 bulông Bulông đợc bố trí thành hàng, hàng bulông Khoảng cách bulông theo phơng dọc dầm Sl = 85 mm Khoảng cách bulông theo phơng đứng Sv = 80 mm Khong cỏch t bu lụng ngoi ti mộp thanh: Sc = 45 mm Ta có hình vẽ mối nối chọn nh sau: 400 500 5x80=400 50 50 80 140 80 50 50 80 140 80 50 85 100 85 45 45 25 45 800 7x80=560 800 45 7x80=560 45 45 25 50 400 360 7.4.2.Tính toán lực cắt thiết kế nhỏ Lực cắt thiết kế TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 35 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu V = Vu + Vr 0.75Vr Trong đó: Vu=Lực cắt có hệ số tác dụng lên dầm vị trí mối nối TTGHCĐI Vr=Sức kháng cắt tính toán dầm vị trí mối nối Ta có: Vu = 176518 N Vr = 2101050 N 1575788 N Vcđ = Lực cắt thiết kế TTGHSD đợc xác định theo công thức sau: V=V uSD Trong đó: Vu=Lực cắt có hệ số tác dụng lên dầm vị trí mối nối TTGHSD Ta có VSD = 139098.4 N 7.4.3.Tính toán mômen lực ngang thiết kế nhỏ Mômen thiết kế nhỏ TTGHCĐI đợc xác định theo công thức sau: M=Mv+Mw Trong đó: Mv=Mômen lực cắt thiết kế vị trí mối nối TTGHCĐI tác dụng lệch tâm với trọng tâm nhóm đinh bên mối nối gây ra: Mv=V.e Trong đó: V= Lực cắt thiết kế nhỏ vị trí mối nối TTGHCĐI E=Độ lệch tâm nhóm đinh bên mối nối, lấy khoảng cách từ trọng tâm nhóm đinh bên mối nối tới tim mối nối Mw=Phần mômen tác dụng lên phần bụng, mômen uốn vị trí mối nối TTGHCĐI gây ra: Mw = tw D ( Ftbot Fctop ) 12 Trong đó: Ftbot, Fctop=ứng suất thiết kế nhỏ trọng tâm cánh dới, cánh TTGHCĐI Ta có: e = 90 mm Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 36 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Mv = Mw = 1.42E+8 Nmm 3.14E+8 Nmm 4.56E+8 Nmm MCĐ = Lực ngang thiết kế nhỏ TTGHCĐI đợc xác định theo công thức nh sau: H= tw D ( Ftbot Fctop ) Trong đó: Ftbot, Fctop=ứng suất thiết kế nhỏ trọng tâm cánh dới, cánh TTGHCĐI Ta có: Hc = 67921.9 N 7.4.4.Kiểm toán khoảng cách bulông CĐC 7.3.2.1.Khoảng cách tối thiểu Khoảng cách tối thiểu từ tim đến tim bulông phải thoả mãn: Smin=3.dbolt Smin = 72 Kiểm toán khoảng cách bulông theo công thức: Min(S1, Sv) Smin (27e) Trong đó: Sv=Khoảng cách bulông theo phơng đứng S1=Khoảng cách bulông theo phơng dọc dầm Ta có: Vế trái (27e) VT27e = Vế phải (27e) VP27e = Kiểm toán (27e)=>T mm 74 72 mm mm 7.3.2.2.Khoảng cách tối đa Để đảm bảo ép xít mối nối, chống ẩm, khoảng cách tối đa từ tim đến tim bulông hàng bulông liền kề với cạnh tự nối hay thép hình phải thoả mãn: S (100 + 4.0t ) 175 (28) Trong đó: t=Chiều dày nhỏ nối hay thép hình Ta có: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 37 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vế trái (28) Vế phải (28) Kiểm toán (28)=> T VT28 = VP28= 74 140 mm mm 7.3.2.3.Khoảng cách đến mép cạnh Khoảng cách nhỏ từ tim bulông đến mép phải thoả mãn theo quy định : (A6.13.2.6.6-1) Khoảng cách lớn từ tim bulông đến mép không lớn lần chiều dày nối mỏng 125 mm Kiểm toán khoảng cách đến mép cạnh theo công thức nh sau: S c S c S c max (28a) Trong đó: Scmin=Khoảng cách nhỏ từ tim bulông đến mép Scmax=Khoảng cách lớn từ tim bulông đến mép Sc=Khoảng cách tim bulông đến mép Ta có: Scmin = 42 mm Scmax = 80 mm Sc = 50 mm Kiểm toán (28a)=> T 7.4.5.Lực cắt tính toán cho bulông CĐC Ta tính toán với bulông CĐC vị trí xa so với trọng tâm nhóm bulông bên mối nối, bulông chịu lực cắt lớn Lực cắt tính toán bulông vị trí xa đợc xác định nh sau: Rmax V Mx max H My max = + + + N J J N Trong đó: N=Số bulông bên mối nối V=Lực cắt thiết kế M=Mômen thiết kế H=Lực ngang thiết kế J=Tổng bình phơng khoảng cách đinh nhóm bên mối nối tới trọng tâm nhóm đinh Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 38 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu J=Jx+Jy Jx=Tổng bình phơng khoảng cách đứng đinh nhóm bên mối nối tới trọng tâm nhóm đinh Jy=Tổng bình phơng khoảng cách ngang đinh nhóm bên mối nối tới trọng tâm nhóm đinh xmax=Khoảng cách từ đinh xa theo phơng ngang tới trọng tâm nhốm đinh bên mối nối ymax=Khoảng cách từ đinh xa theo phơng đứng tới trọng tâm nhốm đinh bên mối nối Hình vẽ mô tả cách tính lực cắt bulông vị trí xa nh sau: Ta có: xmax = 40 mm ymax = 350 mm J = 3237650 Lực cắt tính toán bulông xa TTGHCĐI mm2 RCĐ= 165535.22 N Lực cắt tính toán cho bulông xa TTGHSD: Rsd = 93517.20 N 7.4.6.Kiểm toán sức kháng cắt bulông CĐC Sức kháng cắt tính toán bulông CĐC TTGHCĐI đợc xác định nh sau: Rr1= s Rn1 Trong đó: s =Hệ số sức kháng cắt tính toán cho bulông A325M (A490M) chịu cắt theo quy định (A6.5.4.2) Rn1=Sức kháng cắt danh định bulông CĐC theo quy định, dùng bulông có chiều dài cho đờng ren nằm mặt phẳng cắt, ta có: Rn1=0.48AbFub.Ns Trong đó: Ab=Diện tích bulông theo đờng kính danh định Fub=Cờng độ chịu kéo nhỏ bulông Ns=Số mặt phẳng cắt cho bulông Ta có: Ab = 452.4 mm2 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 39 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Fub Ns Rn1 = = = 830 MPa 360464 s = 0.8 Rr1 = 288371.1 N N Sức kháng cắt tính toán bulông CĐC TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau: Rmax Rr1 (29) Trong đó: Rmax=Lực cắt tính toán bulông vị trí xa TTGHCĐI Ta có: Vế trái (29) VT29 = Vế phải (29) VP29 = 165535.22 288371.1 N N Kiểm toán (29) => T 7.4.7.Kiểm toán sức kháng ép mặt lỗ bulông CĐC Sức kháng ép mặt lỗ bulông CĐC TTGHCĐ đợc xác định nh sau: Rr =bb Rn Trong đó: bb =Hệ số sức kháng ép mặt bulông vật liệu theo quy định: (A6.5.4.2) Rr2=Sức kháng ép mặt danh định bulông CĐC theo quy định, ta có: Rn2=2.4dbolttFu Trong đó: t=Chiều dày nối Fu=Cờng độ chịu kéo vật liệu liên kết Ta có tổng chiều dày nhỏ nối chịu ép mặt phía: t = 14 mm Fu = 450 MPa Rn2 = 362880 N bb = 0.80 Rr2 = 290304 N Sức kháng ép mặt tính toán bulông CĐC TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau: Nguyễn Ngọc Tâm XDCĐ ôtô - sân 40 bay k50 Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Rmax Rr (30) Ta có: Vế trái (30) VT30 Vế phải (30) VP30 Kiểm toán (30) => T = = 165535 N 290304 N 7.4.8.Kiểm toán sức kháng trợt Sức kháng trợt tính toán bulông CĐC TTGHSD đợc xác định nh sau: Rr3=Rn3 Trong đó: Rn3=Sức kháng trợt bulông CĐC theo quy định (A6.13.2.8), đợc xác định nh sau: Rn3=KhKsNsPt Trong đó: Ns=Số lợng mặt ma sát cho bulông Pt=Lực căng tối thiểu yêu cầu bulông theo quy định (A6.13.2.8-1) Kh=Hệ số kích thớc lỗ theo quy định (A6.13.2.8-2) Ks=Hệ số điều kiện bề mặt theo quy định (A6.13.2.8-3) Ta có: Ns = Pt = 257000 N Sử dụng lỗ tiêu chuẩn, Kh = 1.0 Sử dụng bề mặt loại A, Ks = 0.33 Rn3 = 169620 N Rr3 = 169620 N Sức kháng trợt tính toán bulông CĐC TTGHSD phải thoả mãn điều kiện sau: Rmax Rr Ta có: Vế trái (31) Vế phải (31) (31) VT31 = VP31 = 76357.4 N 169620 N Kiểm toán (31) => T Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 41 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Mc lc: trang bi I Chn mt ct dm 1.1 chiu cao dm thộp 1.2 b rng cỏnh 1.3 chiu dy bn cỏnh v chiu dy bn bng 1.4 tớnh cỏc c trng hỡnh hc mt ct 1.5 tớnh toỏn trng lng bn thõn dm II Tớnh toỏn v v biu bao ni lc Nguyễn Ngọc Tâm XDCĐ ôtô 42 bay k50 sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu III Kim toỏn dm TTGHC .9 3.1 kim toỏn theo iu kin chu momen un 3.2 kim toỏn theo iu kin chu lc ct14 IV kim toỏn dm TTGHSD 16 4.1 kim toỏn vừng di hn 16 4.2 kim toỏn vừng khụng bt buc 16 4.3 tớnh toỏn vừng ngc 17 V kim toỏn theo TTGH mi v t góy 18 5.1 kim toỏn mi i vi vỏch ng 18 5.2 kim toỏn mi v t góy20 VI tớnh toỏn, thit k sn tng cng 22 6.1 b trớ stc ng 22 6.2 kim toỏn stc ng trung gian 23 6.3 kim toỏn stc gi 25 VII tớnh toỏn thit k mi ni cụng trng 28 7.1 chn v trớ mi ni cụng trng 28 7.2 tớnh toỏn lc thit k nh nht bn cỏnh 28 7.3 kim toỏn khong cỏch ca cỏc bu lụng CC 34 7.4 tớnh toỏn thit k mi ni bng dm 36 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 43 XDCĐ ôtô - sân [...]... trung gian Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 22 3D = 2250 mm d0 d01 bp tp = = = = 2000 500 125 12 mm mm mm mm XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu d Ta có hình vẽ bố trí STC đứng nh sau: d01 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 nx d0 23 d01 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu 125 25 400 125 750 800 14 14 125 12 125 25 400 400 2 Kiểm toán STC đứng trung gian 2.1 Kiểm toán độ mảnh Chiều... k50 16 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vế phải của (13) Kiểm toán (13) Đạt VP13 = 276 MPa 4.2.Kiểm toán độ võng Độ võng của dầm phải thoả mãn điều kiện sau đây: 1 cp = L (14) 800 Trong đó : L=Chiều dài nhịp dầm =Độ võng lớn nhất do hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích,lấy trị số lớn hơn của: +Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế +Kết quả tính toán của... hồi lớn nhất phải thoả mãn điều kiện: fcf RhFyc (16) Trong đó: Fcf=ứng suất nén đàn hồi lớn nhất ở bản biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tải trọng dài hạn cha nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định, đại diện cho ứng suất nén khi uốn lớn nhất trong vách Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mặt cắt giữa dầm nh sau: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 18 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu. .. Tâm bay k50 17 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vế phải (14) VP14 =13.75 mm Kiểm toán (14) Đạt 4.3.Tính toán độ vồng ngợc Các cầu thép nên làm độ vồng ngợc trong khi chế tạo để bù lại độ võng do tĩnh tải không hệ số và các trắc dọc tuyến ở đây ta chỉ xét đến độ võng do tĩnh tải không hệ số của: Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do tiết diện dầm thép chịu Tĩnh tải lớp phủ mặt.. .Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Iy=Mômen quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục thẳng đứng đi qua trọng tâm bản bụng Iyc=Mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trục thẳng đứngđi qua trọng tâm bản bụng Ta có: Iy = 1.127E+8 mm4 Iyc = 5.625E+7 mm4 Iyc/Iy = 0.5... tích tiết diện dầm A = 25500 mm2 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 13 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Ry 66.47 mm Chọn khoảng cách các liên kết dọc Lb = 2500 mm Ta kiểm toán cho khoang giữa là bất lợi nhất Ml = 1.478E+9 kNmm Mp = 2.685E+9 Nmm Vế phải của (8) Vế trái của (8) KT (8) T = VP8 VT8 = 3168 = 2500 mm mm Kết luận: Vậy tiết diện dầm là đặc chắc 3.1.7.Kiểm toán sức kháng uốn Sức... diện cột đợc lấy bằng diện tích tổng cộng các thành phần của STC và một đoạn vách nằm tại trọng tâm không lớn hơn 9tw sang mỗi bên của các cấu kiện phía ngoài của nhóm STC gối Điều kiện kiểm toán: Pr = c Pn Ru = Vu Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 (26) 27 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Trong đó: c =Hệ số kháng nén theo quy định (A6.5.4.2) Pn=Sức kháng nén danh định, đợc xác định nh sau:... vị trí mối nối công trờng Ta phải bố trí các mối nối dầm do chiều dài vật liệu cung cấp , yêu cầu cấu tạo, điều kiện sản xuất cũng nh khả năng vận chuyển và lắp ráp bị hạn chế Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 28 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vị trí mối nối công trờng nên tránh chỗ có mômen lớn Đối với dầm giản đơn, ta 1 1 thờng bố trí ở chỗ ữ L và đối xứng với nhau qua mặt cắt giữa... cách tối đa từ tim đến tim các bulông của hàng bulông liền kề với cạnh tự do của bản nối hay thép hình phải thoả mãn: S (100 + 4.0t ) 175 (27) Trong đó: t=Chiều dày nhỏ hơn của bản nối hay thép hình Ta có: Vế trái (27) VT27 = Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 31 80 mm XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Vế phải (27) Kiểm toán (27)=> T VP27 = 156 mm 7.3.2.3.Khoảng cách đến mép cạnh Khoảng cách... đó: D=Chiều cao mặt cắt dầm thép Tp=chiều dày STC Bp=chiều rộng STC Fys=Cờng độ chảy nhỏ nhất quy định của STC Bf=Chiều rộng bản cánh của dầm Ta có: Vế trái của (19) VT19 = Vế phải của (19) VP19 = Kiểm toán (19) Đạt Vế trái của (20) VT20 = Vế phải của (20) VP20 = Nguyễn Ngọc Tâm 24 bay k50 76.67 138.68 mm mm 75 192 mm mm XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Kiểm toán (20) Đạt 2.2 ... ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu d Ta có hình vẽ bố trí STC đứng nh sau: d01 Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 nx d0 23 d01 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu 125 25... 1.1E+2 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu thộp 6 6 Trong đó: Fbot=ứng suất đáy cánh dầm thép Ftop=ứng suất đỉnh cánh dầm thép Fbotmid=ứng suất điểm cánh dới dầm thép Ftopmid=ứng... phải đợc cấu tạo cân xứng cho: (A6.10.2.1) I yc 0.1 (1) Iy Trong đó: Nguyễn Ngọc Tâm bay k50 10 XDCĐ ôtô - sân Bài tập lớn Kết cấu thép Bộ môn Kết cấu Iy=Mômen quán tính tiết diện dầm thép trục