đồ án thép 1 ĐH kiến trúc TPHCM

Với sự hướng dẫn của Giảng Viên: TS PHÙNG NGỌC DŨNG TRường DH kiến trúc TPHCMĐỀ BÀI:Thiết kế hệ dầm sàn bằng thép có chiều dài L, chiều rộng B bao gồm sàn thép + (có hoặc không có dầm sàn) + dầm phụ + dầm chính chịu tải trọng hoạt tải phân bố đều trên mặt bằng sàn thép, PC (KNm2). với các số liệu tính toán kèm theo cho trong bảng:L(m)B(m)pc ( )175.528.23Độ võng cho phép : + Đối với dầm phụ l : 1250+ Đối với dầm chính l : 1400 + Đối với sàn thép l : 1150Hệ số vượt tải: hoạt tải : 1,2, tĩnh tải: 1,05E= 2,1.106 kgcm2 Thép sử dụng: Bản sàn bằng thép tấm ( thép CCT38). Dầm phụ sử dụng thép hình I ( thép CCT38). Dầm chính sử dụng dầm tổ hợp liên kết hàn, tiết diện chữ I ( thép CCT34) Với loại thép CCT34 có:+ :cường độ tính toán chịu kéo ,nén ,uốn+ :cường độ chịu cắt Với loại thép CCT38 có + :cường độ tính toán chịu kéo ,nén ,uốn+ :cường độ chịu cắt Que hàn N42, hàn tay. Hệ số điều kiện làm việc c = 1

MỤC LỤC

I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SÀN THÉP 4

1.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN SÀN 4

2.SƠ ĐỒ TÍNH CỦA BẢN SÀN THÉP 4

3.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA BẢN SÀN THÉP 4

4.NỘI LỰC VÀ BIẾN DẠNG TRONG BẢN SÀN THÉP 5

5.KIỂM TRA ĐỘ VÕNG VÀ ĐỘ BỀN 6

6.TÍNH ĐƯỜNG HÀN LIÊN KẾT BẢN SÀN VỚI DẦM 7

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM PHỤ 8

1.CHỌN TIẾT DIỆN DẦM 8

1.1 SƠ ĐỒ TÍNH 8

1.2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG 8

1.3.NỘI LỰC TÍNH TOÁN 9

1.4 CHỌN TIẾT DIỆN DẦM PHỤ 9

1.5 TÍNH LẠI NỘI LỰC 10

2.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN VÀ ĐỘ VÕNG 10

2.1 KIỂM TRA ĐIỀU BỀN 10

2.2 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG 11

2.3 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 11

III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẦM CHÍNH (DẦM TỔ HỢP HÀN) 12

1.CHỌN TIẾT DIỆN DẦM 12

1.1 SƠ ĐỒ TÍNH 12

1.4 CHỌN TIẾT DIỆN DẦM 13

2.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BỀN VÀ ĐỘ VÕNG 16

2.1 KIỂM TRA ĐIỀU BỀN 16

2.2 KIỂM TRA ĐỘ VÕNG 17

2.3 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 17

2.4 KIỂM TRA BẢN DỤNG CHỊU ỨNG SUẤT CỤC BỘ 18

3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH CỤC BỘ 18

4 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỤC BỘ SAU KHI ĐẶT SƯỜN ĐỨNG 19

5 TÍNH LIÊN KẾT GIỮA CÁNH VÀ BỤNG DẦM 22

6 ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM 22

6.1 THÂY ĐỔI TIẾT DIỆN 22

6.2 KIỂM TRA LẠI TIẾT DIỆN ĐÃ THAY ĐỔI 23

IV THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM, GIỮA CÁC DẦM 25

1 THIẾT KẾ MỐI NỐI DẦM 25

2 TÍNH SƯỜN ĐẦU DẦM 26

2.1 CHỌN KÍCH THƯỚC SƯỜN GỐI 26

2.2.KIỂM TRA SƯỜN ĐẦU ĐÃ CHỌN 27

2.3 TÍNH LIÊN KẾT SƯỜN ĐẦU DẦM VỚI BỤNG DẦM 28

3 THIẾT KẾ LIÊN KẾT GIỮA DẦM CHÍNH VÀ DẦM PHỤ 28

THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP I

ĐỀ BÀI:

Thiết kế hệ dầm sàn bằng thép có chiều dài L, chiều rộng B bao gồm sàn thép + (cóhoặc không có dầm sàn) + dầm phụ + dầm chính chịu tải trọng hoạt tải phân bố đều trênmặt bằng sàn thép, PC (KN/m2) với các số liệu tính toán kèm theo cho trong bảng:

Độ võng cho phép : + Đối với dầm phụ [/l] : 1/250

+ Đối với dầm chính [/l] : 1/400 + Đối với sàn thép [/l] : 1/150

Hệ số vượt tải: hoạt tải : 1,2, tĩnh tải: 1,05E= 2,1.106 kg/cm2  7850(daN m/ 2)Thép sử dụng:

+ f 2100(kg cm/ 2):cường độ tính toán chịu kéo ,nén ,uốn

+ f v 0.58 f 1215(daN cm/ 2):cường độ chịu cắt

- Với loại thép CCT38 có + f 2300(daN cm/ 2):cường độ tính toán chịu kéo ,nén ,uốn

+ f v 0.58 f 1325(daN/cm2):cường độ chịu cắt

I THIẾT KẾ SÀN THÉP.

Căn cứ vào hoạt tải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn pc = 28.23kN m/ 2, tra bảng (3.1) chọn

trước chiều dày sàn t = 12mm.

1 Tải trọng tác dụng lên sàn.

Tải trọng tác dụng lên sàn có dạng phân bố đều, chia ra làm hai loại:

- Tải trọng thường xuyên( tĩnh tải): là tải trọng lượng bản thân của tấm sàn thép:

+ Tải trọng thường xuyên tiêu chuẩn:

  : trọng lượng đơn vị của thép

1.1

g

  : hệ số độ tin cậy đối với vật liệu thép ( theo tiêu chuẩn “ tải trọng vàtác động “ TCVN 2737-1995)

t : chiều dày bản sàn được chon sơ bộ theo nhịp l của sàn và theo hoạt tải tác

dụng lên sàn.( tra bảng 3.1, sách Trần Thị Thôn trang 176)

- Tải trọng tạm thời( hoạt tải)

Theo đề bài cho ta có: p c 2823(daN m/ 2)

- Tổng tải trọng tiêu chuẩn lên sàn:

Bản sàn thép được xét như ô bản đơn Bản sàn thép được cắt ra, một dải 1cmtheo phương cạnh ngắn, và tính như một dầm đơn giản có hai gối tựa là hai dầm phụchịu tải trọng phân bố đều.

- Độ võng của bản do tải trọng tiêu chuẩn q và lực kéo H gây ra: c s

- Momen chống uốn của tiết diện bản rộng 1cm.

max

1000.350299 (246.02 0.52) 309.94

tt s

l

với: q s tt q tt 1 0.350299(daN cm/ ): tổng tải trọng tính toán trên lên 1cm rộngbản

5 Kiểm tra độ võng và độ bền của bản.

- Kiểm tra độ võng của bản:

Vậy kích thước bản thỏa điều kiện độ võng và độ bền

6 Tính đường hàn liên kết bản sàn với dầm.

Kiểm tra đường hàn liên kết bản sàn với dầm:

Chiều cao đường hàn:

w

246.02

0.195 0.7 1800 1

- tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn

tt s

Tra bảng qui cách thép hình, chọn dầm có tiết diện I 33 có các đặc trưnghình học như sau:

1.5 Tính lại nội lực.( có kể đến trọng lượng bản thân của dầm và sàn).

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm:

+ Hoạt tải sàn: 2823daN m/ 2  1 2823daN m/

+ Trọng lượng sàn thép: 94.2daN m/ 2 1 94.2daN m/

+ Trọng lượng bản thân dầm: 42.2daN m /

Cộng: q c 2959.4daN m/

- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm:

+ Hoạt tải sàn: 1.2 2823 daN m/ 2 1 3387.6daN m/

+ Trọng lượng sàn thép: 1.05 94.2  daN m/ 2  1 98.91daN m/

+Trọng lượng bản thân dầm: 1.05 42.2 daN m/ 44.31daN m/

Cộng: q tt 3526.82daN m/

2 Kiểm tra điều kiện bền, độ võng.

2.1 Kiểm tra điều kiện bền chịu uốn có M max.

max

13413.25

1953.71 /1,15Wnx 1,15 597

Wnx: momen chống uốn thực đối với truc x-x.

Dầm đảm bảo điều kiện chịu uốn.

2.2 Kiểm tra điều kiện chịu cắt có V max.

max

5.53526.82 9755.08

Trong đó: sx- moomen tĩnh lấy với trục trung hòa x-x

Ix-momen quán tính của tiết diện lấy với trục x-x

tw – bề dày bụng

Dầm đảm bảo điều kiện chịu cắt

II.3 Kiểm tra độ võng của dầm.

3 6

Dầm đảm bảo diều kiện độ võng.

II.4 Kiểm tra ổn định tổng thể cho dầm:

Có bản sàn thép liên kết vào cánh trên của dầm phụ, nên không kiểm tra ổnđịnh tổng thể cho dầm

Do số phản lực gối tựa do dầm phụ n > 5 nên có thể qui ra tải phân bố đều.

17 8138.35

8138.35( / )17

17 9698.75

9698.75( / )17

c c

tt tt

- Chọn chiều cao tiết diện dầm:

+ Chiều cao nhỏ nhất của tiết diện dầm:

4 max

2100

yc x

M f



: momen chông uốn yều cầu của tiết diện

+ Tính sơ bộ chiều dày bụng dầm:

- Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện.

+ Tính diện tích tiết diện dầm:

Wx - momen chống uốn của tiết diện dầm lấy đối với trục x-x.

3

2 2 1224774.4

1402

17(96.98 2.96) 3610.33(kN.m)

L

2 Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp hàn.

2.1 Kiểm tra điều kiện bền.

- Điều kiện bền chịu uốn.

4

2 max 3610.33 10

2 max

w

84949 9905.6

528.49 /1224774.4 1.3

x x

Đảm bảo điều kiện chịu uốn

- Kiểm tra ứng suất tương đương:

f x

Sf – momen tĩnh của một cánh dầm đối với trục trung hòa

Vậy các điều kiện trên đều thỏa

2.2 Kiểm tra độ võng.

Ta có : h =140 cm > hmin= 134,92 cm nên không cần kiểm tra độ võng

2.3 Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể.

Dầm chính được bản sàn thép liên kết vào cánh trên chịu nén của dầm nênkhông cần kiểm tra ổn định tổng thể.

2.4.Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ.

Do có dầm phụ liên kết vào dầm chính và truyền phản lực lên dầm chính, ta kiểmtra bụng dầm chính ứng suất cục bộ Ta chọn kiểu liên kết hàn bản gối (1) vào bụngdầm chính và bắt bulong bản (1) với dầm phụ.(tính toán ở phần tính liên kết)

Vậy diều kiên ôn định cục bộ của bản bụng tại hai ô trên là đảm bảo.

- Kiểm tra ô (2) kiểm tra lại ô bản bụng chịu tác dụng đồng thời của ứng suất

- Các giá trị nội lực tính được là:

daN cm h

Vậy:

2 2

2

210035.5 6804.4( / )3.31

a h

(với d= cạch bé của ô bản bụng bằnghw )

245 2100

5.951.3 2.1 10

,

1460.48 1563.3 296.28

0.64 16804.4 4045.47 1410.17

Để chống gỉ chọn chiều cao đường hàn liên kết giữa cánh và bụng dầm h f 7mm

6 Đổi tiết diện dầm hàn.

Để tiết kiệm thép, giảm trọng lượng dầm ta thay đổi tiết diện dầm theo cách giảm

bề rộng cách:

6.1 Thay đổi tiết diện

Chọn vị trí cánh gối tựa một đoạn

172.8

f I

39.55

19.772

f f

Theo điều kiện cấu tạo chọn: b130cm

6.2.Kiểm tra lại tiết diện đã thay đổi( tiết diên 1-1)

- Các đặc trưng hình hoc của tiết diện mới:

Vậy các điều kiện bền trên đều thỏa.

- Kiểm tra độ bền của đường hàn đối đầu nối bản cánh(tại vị trí x) momen domối nối cánh chịu:

13407716.07

95769.4( )140

Nối dầm để thuận tiện cho việc di chuyển, lắp ghép

Khoảng cách x =4000mm so với đầu dầm

Bản cánh nối bằng đường hàn đối đầu, bản bụng nối bằng bản ghép và cánh dùngđường hàn góc

I

I

Với

3 w

1.3 136

272507.7312

Với A : tổng diện tích tiết diện các bản ghép bg

A: diện tích cấu kiện cơ bản

+ Chọn bản ghép có tiết diện 126x1.3

+ Bề dài bản ghép chọn: 15cm

+ Kiểm tra tiết diện bản ghép: 2x126x1.3 > 1.3x136

+ chọn chiều cao đương hàn góc: hf = 8mm

- Đường hàn chịu momen và lực cắt phải kiểm tra theo ứng suất tương đương.

2 2

43897.5

2 0.7 0.9 (126 1)

b f

V

daN cm A

2.Tính sườn đầu dầm.

2.1 Chọn kích thước tiết diện sườn gối.

Chọn sườn gối có chiều rộng bằng chiều rộng cánh dầm:

w 0

14.35

f s

b t

6

14.05

0.9cm2.1 10

2100

s s

b t

E f



vậy chọn t s 1cm

Như vậy sườn đầu dầm có tiết diện 14.35x1

2.2.Kiểm tra sườn đầu dầm đã chọn.

Không cần kiểm tra ổn định cục bộ bản thép sườn gối, vì đã chọn theo điều kiện này

- Kiểm tra điều kiện ép mặt tại dưới sườn

Xác định cương độ chịu ép mặt tỳ đầu của thép

23400

3238.09 /1.05

u c

- Kiểm tra điều kiện bền có xét đến ổn định ngoài mặt phẳng dầm có sườn gối.

+ diện tích bản dụng cùng tham gia chịu lực với sườn đầu dầm:

2 285434

3.3 Tính liên kết sườn đầu dầm vào bụng dầm.

Chiều cao đường hàn cần thiết:

max min

Chọn chiều dài đường hàn: lw l bg 1 22 1 21   cm

Diện tích cần thiết của bản ghép:

2 max 9755.1

8.11215

min 7

f

h  mm căn cứ tmax 1.3cm và tra bảng 2.5 sách Trần Thị Thôn

Chọn h f 0.7cm

Kiểm tra điều kiện bền của đường hàn góc bản ghép bụng dầm:

Điều kiện bền của hàn góc( chỉ cần kiểm tra với tiết diện (1) đi qua đường hàn

2 w

Vậy đường góc trên thỏa điều kiện bền

- Tính bulong liên kết dầm phụ với dầm chính:

Ta chọn bulog 4  20 co A= 3.14cm2 và Abn=2.45cm2, bulong cấp bền 5.6 có:

f  daN cm f  daN cm f  daN cm

Hệ số làm việc của bulong :b 0.9 ,

Nội lưc dầm tại vị trí gối tựa:

M=0

max

5.53503.4 9755.08

tt

l

Momen lệch tâm: M lt   V e 9755.08 6 58530.48  daN cm.

Khả năng chịu lực của một bulong: bulong ở đây làm việc chịu cắt và ép mặt.Khả năng chịu cắt của một bulong: