Bài giảng môn học kết cấu thép (theo 22 TCN 272 05) chương 4 TS đào sỹ đán

CHƯƠNG DẦM THÉP TIẾT DIỆN CHỮ I Đặc điểm cấu tạo Đặc điểm chịu lực Mômen chảy mômen dẻo Mất ổn định cục Mất ổn định tổng thể Sức kháng uốn Sức kháng cắt Tính tốn dầm tiết diện chữ I TTGH sử dụng Tính tốn dầm tiết diện chữ I TTGH mỏi 10.Sườn tăng cường Trường Đại học Giao thông Vận tải University of Transport and Communications 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng (1/4) Dầm? loại cấu kiện dạng thanh, có chiều rộng chiều cao nhỏ nhiều so với chiều dài Dầm thép sử dụng rộng rãi cơng trình cầu cơng trình xây dựng khác; Dầm cấu kiện chủ yếu chịu tác dụng tải trọng có phương vng góc với trục cấu kiện Nội lực dầm chủ yếu M Mặc dù đồng thời chịu thêm lực cắt, xoắn, nén kéo, theo k/n yêu cầu tttk chịu uốn (mô men) thường khống chế việc lựa chọn hình dạng kích thước dầm Vì vậy, việc tttk dầm thường việc tt, tk theo điều kiện chịu uốn (mơ men), sau kiểm tra lại theo đk chịu lực cắt, xoắn, kéo, nén đk võng, v.v sydandao@utc.edu.vn 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng (1/4) Có loại dầm thép: • Dầm định hình (beam): loại chế tạo cách đúc cán nhà máy; Loại sản xuất sẵn nhà máy nên giá thành rẻ, kt thường bị hạn chế (không liên tục) Vì vậy, thường sử dụng chủ yếu cho kết cấu chịu tải trọng nhỏ, công trình nhà cửa, tạm, v.v Trong loại dầm định hình loại chữ I cánh rộng (W) sử dụng phổ biến Vì? sydandao@utc.edu.vn 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng (1/4) • Dầm tổ hợp (girder): loại chế tạo cách ghép tổ hợp thép lk hàn bu lông; Loại dầm sd k/c chịu tải trọng lớn dầm cầu Ưu điểm ta chế tạo tiết diện có kt tùy ý theo yêu cầu chịu lực kết cấu → giảm giá thành Trong loại dầm ghép, dầm chữ I ghép hàn sử dụng phổ biến có cấu tạo đơn giản tiết kiệm vl sydandao@utc.edu.vn 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng (1/4) Một số hình ảnh dầm thép: sydandao@utc.edu.vn 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng sydandao@utc.edu.vn (1/4) 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng sydandao@utc.edu.vn (1/4) 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng sydandao@utc.edu.vn (1/4) 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.2 Các kích thước dầm thép (1/4) d  Xét dầm thép td chữ I, nhịp giản đơn HV Ta có, kt dầm sau: 200 - 400 mm 200 - 400 mm • Chiều dài tính tốn dầm (L) = k/c hai tim gối Cd phụ thuộc vào sơ đồ kcn cầu; • Chiều dài dầm (Ld) = chiều dài tồn dầm Ld = L + 2x(200 ÷ 400 mm); • Chiều cao dầm (d): thơng số quan trọng ảnh hưởng lớn đến giá thành ct → cần cân nhắc kỹ lựa chọn TC 05 quy định sau: sydandao@utc.edu.vn 4.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4.1.2 Các kích thước dầm thép (1/4) Chiều cao tối thiểu dầm thép (A2.5.2.6.3-1) Kết cấu phần Vật liệu Loại hình Chiều cao toàn dầm I liên hợp Thép Chiều cao phần dầm I dầm I liên hợp Giàn sydandao@utc.edu.vn Chiều cao tối thiểu Dầm giản Dầm liên đơn tục 0,040L 0,032L 0,033L 0,027L 0,100L 0,100L 10 4.9 TÍNH TOÁN DẦM CHỮ I Ở TTGH MỎI 4.9.2 Kiểm tra mỏi tổng qt sydandao@utc.edu.vn (5/6) 54 4.9 TÍNH TỐN DẦM CHỮ I Ở TTGH MỎI 4.9.2 Kiểm tra mỏi tổng quát sydandao@utc.edu.vn (6/6) 55 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Các quy định cấu tạo (1/3)  Để tăng độ cứng cho vách biên chịu nén dầm chữ I, tránh mod → người ta thường sử dụng STC;  Có loại STC: • STC đứng (ngang); • STC dọc (thường sd chiều cao dầm > m);  STC đứng thường thép HCN thép góc hàn bắt bu lơng vào phía vách dầm;  K/c đầu mối hàn STC đứng vào bụng cánh đg hàn bụng cánh phải >= 4tw;  STC đứng đặt toàn c/dài dầm gọi STC đứng trung gian, đặt vị trí gối gọi STC gối sydandao@utc.edu.vn 56 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Các quy định cấu tạo (2/3)  Các STC nên bố trí đx với qua m/c dầm Kc STC để thuận tiện cho thi công tăng dần từ đầu dầm vào nhịp để phù hợp với bđồ lực cắt dầm;  Đoạn STC đứng tg gọi khoang trong; đoạn STC gối STC đứng tg liền kề gọi khoang cuối;  Các STC đứng dọc nên chọn loại cấu tạo kép, nghĩa bố trí thành đơi đối xứng với qua vách dầm;  Khi dầm có bố trí mm cơng trường, STC gối gần mn phải bố trí cách mép nối đoạn 20 – 30 cm;  Các STC gối tg phản hàn ép chặt biên chịu nén, không cần cánh chịu kéo;  Các STC gối phải kéo dài toàn c/cao vách dầm ép chặt vào cánh tốt để truyền phản lực gối tốt sydandao@utc.edu.vn 57 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Các quy định cấu tạo (3/3) do1 dc do/2 L/2 3 >=4tw 3-3 3 2-2 >=4tw 1-1 >=4tw 1-1 bp bp sydandao@utc.edu.vn >=4tw >=4tw >=4tw tw 58 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn STC đứng trung gian (1/2)  Khi ko có STC dọc, k/c STC đứng tg phải tm đk (A6.10.7.1): 4t w 2 d 2 bp D bp d tw STC gơìi > 4t w tt bf 2-2 Ru < 9t w < 9t w Kiểu (1 đôi) sydandao@utc.edu.vn bp bp tw 61 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn STC gối (2/7) 1-1 a tc > 4t w 3 3 bp D d bp d tw STC gơìi > 4t w tt bf 3-3 Ru < 9t w a < 18t w < 9t w Kiểu (≥ đôi) sydandao@utc.edu.vn bp bp tw 62 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn thiết kế STC gối (3/7) b) Tính tốn STC gối (A6.10.8.2)  Điều kiện độ mảnh bp  0,48 E / Fys  Điều kiện sức kháng tựa Br  b Bn  1,0Fys Apn   Ru  Điều kiện sức kháng nén dọc trục STC gối + phần vách dầm theo quy định (HV) làm việc cột chịu lực nén dọc trục = Ru  ĐKCĐ: Pr  c Pn  0,9Fcr As   Ru sydandao@utc.edu.vn 63 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn STC gối (4/7) VD1: Cho dầm I, biết: d = 1560 mm; bf = 400 mm; tf = 30 mm; tw = 10 mm; Ru = 1750 kN Thép kc loại A709 M cấp 250 Hãy tk STC gối? Giải:  Chọn: bf/4 = 100 mm < bp < (bf - tw)/2 = 185 mm  Chọn bp = 180 mm  Từ ĐK độ mảnh   bp 0,48 E / Fys  180  13,3mm 0,48 2.10 / 250 Tra bảng, chọn = 14 mm  Thử chọn đôi STC gối có kt (180x14) mm2, bố trí sau: sydandao@utc.edu.vn 64 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn thiết kế STC gối (5/7)  Ktra sk tựa: 30 40 Br  1,0Fys A pn   1,0.250 180  40 .14  980 10 N  980 kN  Ru  1750 kN 1500 180 180 10 1560  Không đạt! 40  Thử chọn đôi STC có kt (180x14) mm2 30 400 bố trí sau: 14 180 sydandao@utc.edu.vn 180 10 65 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn thiết kế STC gối (6/7)  Thử chọn đơi STC có kt (180x14) mm2 30 40 bố trí sau:  Ktra lại sk tựa: B'r  2.Br  2.980  1960kN  Ru  1750kN 1500 180 180 10 1560  Đạt!  Ktra sức kháng nén dọc trục: 14.180  180  10   360.10 I  4.  14.180.   12     12  118218 10 mm As  4.14.180  (90  90  180).10  13680 mm sydandao@utc.edu.vn 40 30 400 90 14 180 14 90 180 180 10 66 5.10 SƯỜN TĂNG CƯỜNG 5.10 Tính tốn thiết kế STC gối (7/7)  r  I / As  118218 10 / 13680  93mm 2  Kl  Fys  0,75.1500  250      0,0186   r  E  3,14.93  2.10  Cột dài trung gian!      Pr  0,9 0,66  Fys As  0,9 0,66 , 0186.250.13680  3054 10 N  3054 kN  Ru  1750 kN  Đạt! Vậy, sử dụng đơi STC gối có kt (180x14) mm2 bố trí thỏa mãn yêu cầu toán sydandao@utc.edu.vn 67 THE END! Thank you very much for your listening! ... sydandao@utc.edu.vn (1 /4) 4. 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4. 1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng sydandao@utc.edu.vn (1 /4) 4. 1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 4. 1.1 Các loại dầm thép phạm vi sử dụng sydandao@utc.edu.vn (1 /4) 4. 1 ĐẶC... sydandao@utc.edu.vn 23 4. 4 MẤT ỐN ĐỊNH CỤC BỘ 4. 4.2 Mất ổn định biên chịu nén (1/2)  Khi dầm thép chữ I chịu M → biên chịu nén bị mod theo mơ hình sau: Mơ hình mod biên chịu nén sydandao@utc.edu.vn 24 4 .4 MẤT... nén → vách dầm bị mod theo mơ sau: = k/c STC đứng trung gian sydandao@utc.edu.vn 22 4. 4 MẤT ỐN ĐỊNH CỤC BỘ 4. 4.1 Mất ổn định vách đứng (3/3) c) Kết luận Sự mod vách dầm ảnh hưởng đến kn chịu