Bài giảng kết cấu thép chương 3 dầm thép

Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Các loại dầm thép 1.1 Định nghĩa Dầm kết cấu đặc làm việc chịu uốn, truyền tải trọng từ sàn xuống gối Dầm kết cấu kết cấu thép, có cơng trình Kích thước dầm thay đổi nhiều 1.2 Phân loại 1.2.1 Theo cách sản xuất Dầm định hình PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Các loại dầm thép 1.1 Định nghĩa 1.2 Phân loại 1.2.1 Theo cách sản xuất Dầm tổ hợp PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Các loại dầm thép 1.1 Định nghĩa 1.2 Phân loại 1.2.2 Theo sơ đồ cấu tạo - Dầm đơn giản; - Dầm liên tục; - Dầm nút thừa PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Các loại dầm thép 1.1 Định nghĩa 1.2 Phân loại 1.2.2 Theo sơ đồ cấu tạo Hçnh 3.3: Phán loải dáưm theo så âäư cáúu tảo PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Hệ dầm thép 2.1 Hệ dầm đơn giản DC=DF=DS Hçnh 3.4: Hãû dáưm âån gin PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Hệ dầm thép 2.2 Hệ dầm phổ thơng DF=DS DC Hçnh 3.5: Hãû dáưm phäø thäng PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Hệ dầm thép 2.1 Hệ dầm phức tạp DS DC DF Hçnh 3.6: Hãû dáưm phỉïc tảp PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Hệ dầm thép 2.1 Hệ dầm phức tạp Để liên kết dầm thành hệ dầm có hình thức liên kết sau: Hçnh 3.7:Liãn kãút ghẹp chäưng Hçnh 3.8: Liãn kãút bàòng màût Hçnh 3.9: Liãn kãút tháúp PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Cấu tạo Bản sàn thép cấu tạo từ thép trơn có gờ Liên kết sàn thép vào hệ dầm thép liên kết hàn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Cấu tạo Bản sàn thép cấu tạo từ thép trơn có gờ Liên kết sàn thép vào hệ dầm thép liên kết hàn ls Hình 3.10 Nhịp sàn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 10 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Tính tốn Quan biểu thức gần giá trị nhịp lớn l chiều dày t sàn: lS 4n0 ⎛ 72 E1 ⎞ ⎜1 + c ⎟⎟ = tS no q ⎠ 15 ⎜⎝ Với: ⎡l ⎤ no = ⎢ ⎥ ⎣∆⎦ E1 = E −ν PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 11 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Tính tốn 2.1 Kiểm tra độ võng ứng suất sàn: H ∆ H Hình 3.11 Sơ đồ kiểm tra độ võng PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 12 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Tính tốn 2.1 Kiểm tra độ võng ứng suất sàn: M max = Trong đó: ql − H∆ M max = M o ; 1+α l - nhịp tính tốn bản; ∆ - độ võng nhịp qc lực kéo H gây ∆ = ∆o 1+α ∆o = q cl 384 E1I X PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 13 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Tính tốn 2.1 Kiểm tra độ võng ứng suất sàn: a – tỷ số H lực tới hạn Ơle Ncr, xác định theo phương trình: ⎛ ∆o ⎞ ⎟ ⎝ t ⎠ α (1 + α ) = 3⎜ H= π EI l α H = γQ π ⎡∆⎤ E1t ⎢⎣ l ⎥⎦ Ở đây: γQ - hệ số tin cậy tải trọng (hệ số vượt tải) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 14 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Tính tốn 2.1 Kiểm tra độ võng ứng suất sàn: Điều kiện kiểm tra ứng suất : σ= H M max + ≤ fγ c A Wx Điều kiện kiểm tra độ võng : ∆ = ∆o ≤ [∆ ] 1+ α PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 15 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Tính tốn 2.2 Tính liên kết sàn với dầm: Gọi hh chiều cao đường hàn hh = Với H γ c ( β f ) (β.f)min = min[(βf,fwf);(βs,fws)] PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 16 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM Nhịp dầm L1 Chiều dài chế tạo tồn dầm Lo L Khoảng cách trọng tâm hai gối tựa Khoảng thơng thủy PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 17 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM Chiều cao dầm hd hmin Chiều cao khống chế theo độ võng hmax Chiều cao khống chế theo kiến trúc hmin ≤ h ≤ hmax h ≈ hkt Xác định hmin; hmax; hkt? PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 18 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM 2.1 Tính hmin Xét dầm đơn giản, chịu tải trọng phân bố g+p l PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 19 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM 2.1 Tính hmin - Dầm nhịp l, - Tải trọng phân bố + Tĩnh tải gc, γg + Hoạt tải pc , γp Xác định hmin PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 20 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM 2.1 Tính hmin P l PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 21 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM 2.1 Tính hmin P P l hmin ? PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 22 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM Chiều cao dầm hd 2.2 Tính hkt Trong khoảng hmax hmin tìm chiều cao hkt cho trọng lượng dầm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 23 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.3 CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM Chiều cao dầm hd 2.2 Tính hkt hkt = 2Cψ f W ψ wt w hkt = k W tw Trong k – hệ số phụ thuộc vào cấu tạo tiết diện dầm k= 2Cψ f ψw - Dầm tổ hợp hàn k = 1,15÷1,2 - Dầm tổ hợp khác k = 1,2 ÷1,25 Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Chiều cao dầm hd 2.2 Tính hkt Nếu xét tới ảnh hưởng (hw/tw) : hkt = h (m) tw (mm) 1,0 - 10 λw = hw/tw 100 125 λwW 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 10 - 12 12 - 14 16 - 18 20 - 22 22 - 24 125 150 145 165 165 185 185 200 Tỷ số chiều cao chiều dày bụng thép (độPHẠM mảnh bụng dầm) VIẾT HIẾU - DTU 210 230 25 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Chọn tiết diện Sau xác định mơmen uốn M, lực cắt V, tính mơmen kháng uốn u cầu tiết diện Wxyc = M xmax fγ c Khi kể đến phát triển biến dạng dẻo Wxyc = M xmax c1 fγ c Tra bảng qui cách chọn thép để: Wx ≥ Wxyc PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 26 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện cường độ 2.1 Kiểm tra điều kiện bền chịu mơmen (điều kiện bền uốn) Nếu thép hình chọn để làm dầm thỏa mãn điều kiện Wx ≥ Wxycvà mơmen uốn Mmax kể đến trọng lượng dầm, cấu tạo khơng gây giảm yếu cho dầm khơng cần kiểm tra điều kiện uốn Trong trường hợp lại, cần kiểm tra bền uốn σ= M M ≤ fγ c ≤ fγ c σ = C1Wnx Wnx PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 27 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện cường độ 2.2 Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt Ứng suất tiếp cần thỏa mãn cơng thức τ= VS ≤ f vγ c I xt w S - mơmen tĩnh phần tiết diện ngun bên thớ cần tính ứng suất cắt với trục trung hòa x-x; Ix - mơmen qn tính tiết diện ngun lấy trục uốn x-x; fv - cường độ tính tốn cắt thép làm dầm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 28 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện cường độ 2.2 Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt Ứng suất tiếp cần thỏa mãn cơng thức τ= VS ≤ f vγ c I xt w Nếu tiết diện kiểm tra, bụng bị giảm yếu lỗ kht đinh tán, (bu lơng) ngun nhân khác giá trị ứng suất tiếp cần nhân thêm hệ số α = a(a-d); với a – khoảng cách tâm hai lỗ, d – đường kính lỗ đinh PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 29 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Kiểm tra tiết diện chọn theo điều kiện cường độ 2.3 Kiểm tra bụng dầm chịu ứng suất cục F F b lz tf hy tf lz 45° b 45° hy Hình - Kiểm tra bền có lực tập trung cục PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 30 10 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH 2.3 Kiểm tra bụng dầm chịu ứng suất cục Kiểm tra theo cơng thức: σc = F ≤ fγ c t wl z F - giá trị tải trọng tập trung, phân bố chiều rộng b; lz - chiều dài phân bố quy đổi Đối với dầm định hình: lz = b + 2hy = b + 2(tf + r) tf - chiều dày cánh dầm; r - bán kính cong chuyển tiếp từ bụng sang cánh tiết diện thép hình làm dầm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 31 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Kiểm tra tiết diện dầm chịu đồng thời ứng suất pháp, ứng suất tiếp, ứng suất cục Kiểm tra độ cứng (độ võng) dầm Kiểm tra ổn định tổng thể Tham khảo sách Kết cấu thép_Phạm Văn Hội (Trang 120 & 121) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 32 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Chọn tiết diện Sau xác định mơmen uốn M, lực cắt V, tính mơmen kháng uốn u cầu tiết diện Wxyc = M x max fγ c Khi kể đến phát triển biến dạng dẻo Wxyc = M x max c1 fγ c Tra bảng qui cách chọn thép để: Wx ≥ Wxyc PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 33 11 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.4 THIẾT KẾ DẦM ĐỊNH HÌNH Chọn tiết diện dầm chữ C để làm xà gồ mái ngói Nhà có bước cột B = 6m Khoảng cách xà gồ dự kiến 1,2m Tổng tải trọng tác dụng lên mái theo phương mặt nhà 250 daN/m2, hệ số vượt tải n = 1,2 Dự kiến dùng thép CCT34 Hệ số điều kiện làm việc γc = 0,9 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 34 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.1 Xác định chiều cao h dầm Chiều cao chọn h dầm cần thỏa mãn: hmin ≤ h ≤ hmax gần hkt tốt bf 1.2 Xác định chiều dày bụng dầm * Dùng sườn gia cường cho bụng: tw h hw h tw ≈ + 1000 35 tf PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.1 Xác định chiều cao h dầm Chiều cao chọn h dầm cần thỏa mãn: hmin ≤ h ≤ hmax gần hkt tốt bf 1.2 Xác định chiều dày bụng dầm * Dùng sườn gia cường cho bụng: tw hw h Vmax tw = hw f vγ c Coi hw ≈ h hw = h - (30÷40)mm 36 tf PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 12 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.1 Xác định chiều cao h dầm Chiều cao chọn h dầm cần thỏa mãn: hmin ≤ h ≤ hmax gần hkt tốt bf 1.2 Xác định chiều dày bụng dầm * Khơng dùng sườn gia cường cho bụng: h tw hw f 5,5 E hw tw = 37 tf PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.1 Xác định chiều cao h dầm Chiều cao chọn h dầm cần thỏa mãn: hmin ≤ h ≤ hmax gần hkt tốt bf 1.2 Xác định chiều dày bụng dầm * Về mặt cấu tạo: - Do chế tạo hw h tw - Chống, đề phòng ăn mòn tw ≥ mm tw ≤ 22 mm 38 tf PHẠM VIẾT HIẾU - DTU CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.3 Xác định kích thước cánh 1.3.1 Đối với dầm tổ hợp hàn Từ điều kiện chịu uốn, xác định mơmen qn tính cần thiết tiết diện cánh dầm trục trung hòa x-x: h t h3 M h t h3 I f = I x − I w = Wx − w w = max − w w fγ c 12 12 Mặt khác: I f ≈ Af h 2fk = 2b f t f h 2fk = bf t f h 2fk PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 39 13 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.3 Xác định kích thước cánh 1.3.1 Đối với dầm tổ hợp hàn Từ ta có h2 M max h t w hw3 − = b f t f fk fγ c 12 Ỉ ⎛M h t h3 ⎞ b f t f = ⎜⎜ max − w w ⎟⎟ f γ 12 ⎠ h fk c ⎝ PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 40 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.3 Xác định kích thước cánh 1.3.1 Đối với dầm tổ hợp hàn * u cầu cấu tạo: - tf > tw (tf = 12 ÷ 24 mm) - tf ≤ 30 mm nhằm tránh ứng suất phụ để dễ hàn - Phải thỏa mãn điều kiện ổn định cục cánh nén, cần: bf t f ≤ E f PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 41 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.3 Xác định kích thước cánh 1.3.1 Đối với dầm tổ hợp hàn * u cầu cấu tạo: - bf ≤ 30tf để ứng suất pháp phân bố chiều rộng cánh kéo - Nhằm đảm bảo ổn định tổng thể dầm cần: bf = (1/2÷1/5)h; bf ≥ 180mm; bf ≥ h/10 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 42 14 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Chọn tiết diện dầm tổ hợp 1.3 Xác định kích thước cánh F1 1.3.1 Đối với dầm tổ hợp bulơng, đinh tán F2 (Tham khảo tài liệu) F2 F1 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 43 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Kiểm tra lại tiết diện sau chọn theo cường độ độ võng 2.1 Kiểm tra bền σ td = σ 12 + 3τ 12 ≤ 1,15 fγ c σ1 = M ho VS ; τ1 = c W h I xtw 2.2 Kiểm tra độ cứng (độ võng) ∆ ⎡∆⎤ ≤ l ⎢⎣ l ⎥⎦ PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 44 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Kiểm tra lại tiết diện sau chọn theo cường độ độ võng 2.3 Kiểm tra ổn định dầm tổ hợp Bao gồm kiểm tra ổn định tổng thể dầm ổn định cục thép làm dầm Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm Các cách thay đổi tiết diện: - Thay đổi chiều cao dầm: Dùng cho dầm đơn giản (dầm cầu chạy) - Thay đổi bề rộng, bề dày cánh: Dùng cho dầm đinh tán (hoặc bulơng) loại lớn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 45 15 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm Hçnh 3.18: Cạc cạch thay âäøi tiãút diãûn dáưm Thường giữ ngun chiều dày cánh (để cánh dầm phẳng) thay đổi bề rộng cánh PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 46 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm Cách làm: Cách 1: Ấn định vị trí thay đổi tiết diện, Với dầm đơn giản chịu tải trọng phân bố vị trí cách gối tựa đoạn x1 = l/6 Xác định mơmen vị trí thay đổi tiết diện qx1 (l − x1 ) M x1 Wx1 = fγ c M x1 = PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 47 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm Từ chọn lại chiều rộng cánh dầm bf1 theo Wx1 Các kích thước khác hw, tw, tf khơng đổi q x u cầu cấu tạo: M h ; 10 + b f ≥ 180mm ; + bf ≥ + bf ≥ bf PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 48 16 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Biến đổi tiết diện dầm tổ hợp theo chiều dài dầm q Cách 2: Dựa vào cấu tạo ấn định giá trị bf1 Ỉ Mx1 = Wx1.f.γc , x cân phương trình: M x1 = M qx1 (l − x1 ) Ỉ x1 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 49 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Tính liên kết cánh bụng dầm Khi dầm chịu uốn cánh bụng dầm trượt tương đối lên Lực trượt gây ứng suất tiếp τ Gọi T lực trượt đơn vị chiều dài dầm thì: T = τ t w = VS f I x t w tw = VS f Ix PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 50 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.5 THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP Tính liên kết cánh bụng dầm * Tính đường hàn Ta có: 2hf(βfw)minγc ≥ T Xác định chiều cao cần thiết đường hàn VS f hf ≥ 2( βf w ) I xγ c Khi cánh dầm có tác dụng lực cục mà khơng có sườn gia cường thì: hf ≥ (VS f / I x ) + ( F / l z ) 2( βf w ) γ c PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 51 17 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định tổng thể dầm 1.1 Hiện tượng, ngun nhân L P b Hình3.24: 3.21 Máú Mấtt äø ổn Hçnh n định âënh tổng täøng thể thãø PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 52 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định tổng thể dầm 1.2 Các trường hợp khơng cần kiểm tra ổn định tổng thể l - Nhịp tự dầm o ≤ 16 bf - Vành cánh nén dầm liên kết vào sàn thép bê tơng cốt thép 1.3 Cơng thức kiểm tra ổn định tổng thể Mơmen uốn ứng với lúc bắt đầu xuất oằn ngang mơmen tới hạn ηc M cr = EI t GI y + π / α PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 53 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định tổng thể dầm 1.3 Cơng thức kiểm tra ổn định tổng thể Kiểm tra ổn định tổng thể dầm theo cơng thức: σ M σ= ≤ σ cr = cr f = ϕb f W f σcr - ứng suất tới hạn xác định theo cơng thức: σ cr = B= Iy M cr =B W Ix ηc ⎛h⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ lo ⎠ I t / I y EG lo 1+ π /α h PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 54 18 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM 1.3 Cơng thức kiểm tra ổn định tổng thể η - hệ số xét đến dạng biểu đồ mơmen, phụ thuộc vào cách đặt tải theo chiều dài dầm; c - hệ số xét đến liên kết dầm gối tựa cách đặt tải cánh hay cánh dầm; E E, G - mơđun đàn hồi uốn cắt vật liệu: G = 2(1 + µ ) µ hệ số pốtxơng, với thép µ = 0,3; Ix, Iy - Mơmen qn tính tiết diện dầm trục x, y; It - mơmen xoắn tiết diện dầm (theo TCVN 338 – 2005) It = 1,25(2b f t 3f + hwt w3 ) α =4 G I t ⎛ lo ⎞ ⎜ ⎟ E Iy ⎝ h ⎠ PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 55 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định tổng thể dầm Với dầm tổ hợp hàn dạng chữ I: ⎞ ⎛ ⎛ ⎞ lt at α = 8⎜⎜ o w ⎟⎟ ⎜⎜1 + w ⎟⎟ ⎝ h fk b f ⎠ ⎝ b f t f ⎠ Ở đây: hfk – khoảng cách trọng tâm hai cánh dầm; a = 0,5hfk lo – chiều dài tính tốn ngồi mặt phẳng dầm cánh chịu nén (khoảng cách kiềm chế nhau) PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 56 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.1 Hiện tượng, ngun nhân Ứng suất pháp tiếp dầm phân bố sau: - Cánh dầm chịu tác dụng σ nén σ kéo - Bụng dầm chịu tác dụng đồng thời σ τ σ σ1 Cạnh chëu nẹn τ1 Cạnh chëu kẹo Dưới tác dụng ứng suất, cánh, bụng bị cong vênh nên gọi tượng ổn định cục PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 57 19 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.1 Hiện tượng, ngun nhân Đặc điểm: Hình dạng tồn dầm khơng thay đổi hình dạng tiết diện thay đổi, có số khu vực bị cong vênh nên làm giảm khả chịu lực vị trí tâm xoắn thay đổi tạo nên mơmen xoắn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 58 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.2 Mất ổn định bụng tác dụng ứng suất tiếp Thường gặp vùng gần gối tựa lực cắt V lớn Dưới tác dụng ứng suất tiếp τ những thớ dầm hợp với trục dầm góc 45o bị cong lồi lên ç Ứng suất tới hạn xác định: k hệ số phụ thuộc tỷ số cạnh ngắn v k π E ⎛ tw ⎞ ⎜ ⎟⎟ τ cr = v cạnh dài bản, phụ thuộc ⎜ 12(1 − v ) ⎝ hw ⎠ vào loại tải trọng tác dụng lên dầm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 59 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.2 Mất ổn định bụng tác dụng ứng suất tiếp Xét đến ngàm đàn hồi hai cạnh dài đối diện, chịu ứng suất tiếp tải trọng tĩnh, ta có: τ cr = 10,3 λw = hw tw f E f λw - độ mảnh qui ước bụng, [λ ]- độ mảnh qui ước tới hạn bụng w -Với tải trọng động [λ w ] = 2,2 -Với tải trọng tĩnh [λ ] = 3,2 w PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 60 20 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.2 Mất ổn định bụng tác dụng ứng suất tiếp Nếu [ ] λ w > λ w bụng ổn định cục bộ, phải thiết kế lại bụng phải đặt thêm sườn đứng gia cưòng Gọi a khoảng cách sườn: a ≤ 2hw λw > 3,2 a ≤ 2,5hw λw ≤ 3,2 Kích thước sườn phải đảm bảo điều kiện sau: bs ≥ hw + 40(mm) 30 t s ≥ 2bs f E PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 61 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.3 Mất ổn định bụng tác dụng ứng suất pháp: Thường xảy khu vực dầm giá trị M lớn Do tác dụng vùng chịu nén bụng bị cong vênh ngồi mặt phẳng bụng Khi độ mảnh qui ước bụng lớn 5,5 bụng bị ổn định tác dụng ứng suất pháp Khi phải bố trí sườn dọc tăng cường để ngăn khơng cho bụng ổn định PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 62 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.6 ỔN ĐỊNH CỦA DẦM Ổn định cục dầm 2.4 Mất ổn định cánh nén Cánh chịu nén dầm ổn định Cánh dầm làm việc tựa khớp vào bụng Khi có ổn định xảy ra, tiết diện tiết diện cánh, độ võng đứng khác nhau, gọi oằn đứng Cơng thức biểu thị điều kiện bền cánh nén dầm: bof tf ≤ 0,5 E f PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 63 21 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Sườn đầu dầm 1.1 Cấu tạo sườn đầu dầm 60 40 bs δs Fem δs x x bs 1,5δs A x C1 x C1 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 64 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Sườn đầu dầm 1.1 Cấu tạo sườn đầu dầm 1,5δb PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 65 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Sườn đầu dầm 1.2 Tính tốn sườn đầu dầm Sườn đầu dầm tính theo điều kiện ép mặt ổn định - Theo ép mặt: σ= F ≤ f cγ c As F – phản lực gối tựa dầm; fc – cường độ tính tốn ép mặt tỳ đầu thép; As – diện tích ép mặt mút sườn đầu dầm PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 66 22 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Sườn đầu dầm 1.2 Tính tốn sườn đầu dầm - Theo ổn định: Tính chịu nén tâm có chiều cao h, có diện tích tính tốn A, bị ổn định theo trục x-x Cơng thức kiểm tra: σ= F ϕA ≤ fγ c A - diện tích tiết diện chịu nén qui ước PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 67 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Sườn đầu dầm 1.2 Tính tốn sườn đầu dầm A – diện tích tiết diện chịu nén qui ước A = As + Aw1 Aw1 - phần diện tích bụng tham gia chịu lực với sườn đầu dầm - Khi sườn bố trí đầu dầm: Aw1 = 0,65t w2 E / f - Khi sườn bố trí gần đầu dầm: Aw1 = 2.0,65t w2 E / f PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 68 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Nối dầm 2.1 Ngun nhân nối dầm phương pháp thực - Nối nhà máy: thép hình, khơng đủ kích thước Vị trí nối kích thước vật liệu định - Nối cơng trường, nối lắp ghép : u cầu giao thơng, vận chuyển dầm Thường bố trí nối cánh bụng chỗ để tiện thi cơng PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 69 23 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Nối dầm 2.1 Ngun nhân nối dầm phương pháp thực Để giảm biến hình hàn đường hàn nhà máy chừa lại 500mm bên cách mối hàn trình tự hàn hình vẽ 5 4 2500 500 PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 70 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Nối dầm 2.2 Nối dầm hình 25 150÷200 25 M M M M Q Q Hình 3.29 Nối dầm hình PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 71 CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Nối dầm 2.3 Nối dầm tổ hợp hàn M M PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 72 24 Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP § 3.7 CÁC CẤU TẠO KHÁC CỦA DẦM Nối dầm 2.3 Nối dầm tổ hợp bulơng - Dầm tổ hợp đinh tán, bulơng: + Nối đậy: dùng đệm + Nối thép góc cạnh: dùng thép góc cạnh + Nối bụng: dùng đậy - Ngun tắc: Diện tích đệm khơng nhỏ diện tích cần nối PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân 73 25 .. .Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG III : DẦM THÉP 3. 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM Các loại dầm thép 1.1 Định nghĩa 1.2 Phân loại 1.2.2 Theo sơ đồ cấu tạo Hçnh 3. 3: Phán loải... SÀN THÉP Cấu tạo Bản sàn thép cấu tạo từ thép trơn có gờ Liên kết sàn thép vào hệ dầm thép liên kết hàn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU Khoa Xây Dựng - Đại Học Duy Tân Bài giảng: Kết Cấu Thép - Lớp K12XC CHƯƠNG... DẦM THÉP § 3. 2 CẤU TẠO VÀ TÍNH TỐN BẢN SÀN THÉP Cấu tạo Bản sàn thép cấu tạo từ thép trơn có gờ Liên kết sàn thép vào hệ dầm thép liên kết hàn ls Hình 3. 10 Nhịp sàn PHẠM VIẾT HIẾU - DTU 10 CHƯƠNG