Bài tập lơn kết cấu thép 1 Đại học bách khoa TP HCM

BẢNG SỐ LIỆU KÍCH THƯỚC, TRỌNG LƯỢNG VÀ HỆ SỐ VƯỢT TẢI Nhóm Nhịp sàn Nhịp dầm phụ Nhịp dầm chính Chiều dài cột Tĩnh tải Hoạt tải Hệ số vượt tải tĩnh tải Hệ số vượt tải hoạt tải Lb (m) Ldp (m) Ldc (m) Lcột (m) g (kNm2) p (kNm2) Qg Qp 10 0.9 4.6 9.0 9.0 3.4 26 1.1 1.2 Các đặc trưng cơ lý của vật liệu: Toàn bộ kết cấu làm từ vật liệu thép CCT34 (fy = 23 kNcm2, fu = 34 kNcm2, E = 21000 kNcm2, M = 1.05). Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu c = 0.95. Độ võng cho phép của dầm phụ Ldp = 1350, của dầm chính Ldc = 1450. Liên kết đầu cột và chân cột là khớp. Dùng que hàn N42, 42 hay tương tương, phương pháp hàn thủ công. Bulông có độ bền lớp 4.6 hoặc tương đương. Bêtông móng B15 (Rb = 0.85 kNcm2, cb = 1.20).   CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN DẦM PHỤ Chọn sơ bộ tiết diện dầm: Xác định sơ đồ tính, kích thước nhịp: Dầm phụ được coi là dầm đơn giản có hai đầu là hai gối tựa. Tải trọng tác dụng lên dầm là tải từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều. Nhịp tính toán dầm phụ Ldp = 4.6m. Xác định tải trọng tác dụng lên dầm: Tải phân bố đều tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ: 〖qn〗_dp=(g×γ_Qg)+(p×γ_Qp)×L_b Giá trị tính toán: q_dp=(g×γ_Qg)+(p×γ_Qp)×L_b=(3.4×1.1)+(26×1.2)×0.9=31.4(kNm)

CHƯƠNG 1

SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

BẢNG SỐ LIỆU KÍCH THƯỚC, TRỌNG LƯỢNG VÀ HỆ SỐ VƯỢT TẢI

Nhóm

Nhịp

sàn

Nhịp dầmphụ

Nhịpdầmchính

Chiềudài cột

Tĩnh tải Hoạt tải

Hệ số vượt tảitĩnh tải

Hệ số vượttải hoạt tải

Lb (m) Ldp (m) Ldc

(m)

Lcột(m)

g(kN/m2)

p(kN/m2) Qg Qp

 Các đặc trưng cơ lý của vật liệu:

- Toàn bộ kết cấu làm từ vật liệu thép CCT34 (fy = 23 kN/cm2, fu = 34 kN/cm2, E

= 21000 kN/cm2, M = 1.05)

- Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu c = 0.95

- Độ võng cho phép của dầm phụ [/L]dp = 1/350, của dầm chính [/L]dc = 1/450

- Liên kết đầu cột và chân cột là khớp

- Dùng que hàn N42, 42 hay tương tương, phương pháp hàn thủ công

- Bu-lông có độ bền lớp 4.6 hoặc tương đương

- Bê-tông móng B15 (Rb = 0.85 kN/cm2, cb = 1.20)

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN DẦM PHỤ 1) Chọn sơ bộ tiết diện dầm:

- Momen cực đại Mmax giữa nhịp dầm: 83.05 (kN)

- Lực cắt cực đại Vmax tại gối tựa:

d) Momen kháng uốn yêu cầu:

- Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ kể cả trọng lượng bản thân:

- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm phụ kể cả trọng lượng bản thân dầm:

- Mômen lớn nhất của dầm phụ có kể đến trọng lượng bản thân:

- Lực cắt lớn nhất Vmax tại gối tựa có kể đến trọng lượng bản thân:

a) Kiểm tra dầm phụ theo cường độ về bền

- Kiểm tra ứng suất pháp lớn nhất:

- Kiểm tra ứng suất tiếp lớn nhất:

Vậy dầm phụ thỏa mãn điều kiện về bền.

b) Kiểm tra dầm phụ theo độ võng

Vậy dầm phụ thỏa mản điều kiện về độ võng

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH 1) Chọn sơ bộ tiết diện dầm:

Đối với những dầm phụ ở giữa nhịp Đối với những dầm phụ ở biên

- Để an toàn, cũng như tính toán đơn giản ta lấy trường hợp dầm phụ ở giữa nhịptính toán cho các dầm chính còn lại

c) Xác định nội lực tác dụng lên dầm

- Giá trị lực tập trung tiêu chuẩn tại mỗi vị trí dầm phụ gác lên dầm chính:

- Giá trị lực tập trung tính toán tại mỗi vị trí dầm phụ gác lên dầm chính:

Trong đó: là tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên dầm phụ có kểđến trọng lượng bản thân dầm

- Biểu đổ nội lực M và V của dầm chính khi chịu tác dụng của tải Vdc = 146.28 kN

M kNm

V kN

 Giá trị moment cực đại tại giữa dầm Mmax = 1249.37 kNm

 Giá trị lực cắt cực đại tại gối Vmax = 555.28 kN

d) Xác định moment kháng uốn yêu cầu

e) Xác định kích thước tiết diện dầm (dầm I tổ hợp hàn)

- Xác định chiều cao bản bụng h và chiều dày bản bụng tw

+ Chọn chiều dày bản bụng tw = 1.4 cm

+ Chọn chiều cao bản bụng h theo điều kiện:

 Chiều cao nhỏ nhất của dầm hmin tính theo điều kiện dầm đủ cứng.

Với: f  c = 20.81 kN/cm2

E = 21000 kN/cm2 =1.15, hệ số vượt tải trung bình

 Chiều cao kinh tế hkt của dầm

Trong đó k = 1.15, dầm tổ hợp hàn, tiết diện không thay đổi

Dầm không bị khống chế về hmax nên chọn h = 80cm

+ Kiểm tra sơ bộ khả năng chịu lực cắt của bản bụng:

Chọn b f = 400mm = 40cm.

- Các đặc trưng hình học của tiết diện dầm chính:

+ Diện tích tiết diện thực dầm chính:

+ Moment quán tính thực của tiết diện đối với trục x-x:

+ Moment chống uốn thực của tiết diện đối với trục x-x:

+ Moment tĩnh của ½ tiết diện đối với trục x-x:

2) Kiểm tra lại tiết diện đã chọn

- Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm chính kể cả trọng lượng bản thân dầm:

- Mômen lớn nhất của dầm chính có kể đến trọng lượng bản thân:

- Lực cắt lớn nhất Vmax tại gối tựa có kể đến trọng lượng bản thân:

a) Kiểm tra dầm chính theo cường độ về bền

- Kiểm tra ứng suất pháp lớn nhất tại tiết diện giữa dầm:

- Kiểm tra ứng suất tiếp lớn nhất tại tiết diện gối:

- Kiểm tra điểm tiếp giáp giữa bụng và cánh tại vị trí 1/4Ldc = 2.25m có moment vàlực cắt cùng lớn, tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính có sườn gia cường (P = 0):

 Giá trị moment M = 752.18 kNm

 Giá trị lực cắt V = 334.30 kN

Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện về bền.

b) Kiểm tra dầm chính theo độ võng

- Dầm chịu tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn, kể cả trọng lượng bản thân:

Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện về bền.

3) Kiểm tra ổn định của dầm chính

a) Kiểm tra ổn định tổng thể (theo TCVN 5575:2012)

- Khi dầm thỏa mãn biểu thức sau thì không cần kiểm tra ổn định tổng thể

Vậy dầm chính bảo đảm điều kiện ổn định tổng thể.

b) Kiểm tra ổng định cục bộ

- Kiểm tra ổn định cục bộ của cánh dầm chịu nén

Ta có :

Vậy bản cánh thỏa điều kiện ổn định cục bộ

- Kiểm tra ổn định cục bộ của bụng dầm

4) Thiết kế sườn gối đầu dầm

a) Xác định kích thước sườn gối dầm

- Diện tích tiết diện yêu cầu

Chọn

Chọn bs =85cm

- Kiểm tra cường độ về bền cho sườn:

- Kiểm tra độ ổn định cục bộ sườn:

b) Kiểm tra cường độ ổn định tổng thể bản bụng đầu dầm

- Diện tích tiết diện thanh theo quy ước:

- Kiểm tra ổn định tổng thể bản bụng đầu dầm:

Vậy sườn đầu dầm thỏa điều kiện ổn định tổng thể

5) Thiết kế liên kết hàn giữa cánh dầm và bụng dầm chính

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CỘT ĐẶC 1) Chọn sơ bộ tiết diện

a) Xác định sơ đồ tính, chiều dài cột

Chiều dài tính toán của cột:

Diện tích tiết diện yêu cầu của cột:

Bán kính quán tính yêu cầu:

e) Xác định kích thước tiết diện cột

Chiều rộng yêu cầu:

Chiều cao yêu cầu:

Chọn tiết diện:

- Bản cánh:

- Bản bụng:

2) Kiểm tra tiết diện đã chọn

Xác định các đặc trưng của tiết diện:

Mặt cắt A-A

a) Kiểm tra độ mảnh

Vậy cột thỏa điều kiện về độ mảnh

b) Kiểm tra bền

An = A = 144 cm2 vì cột không bị giảm yếu

Theo điều kiện bền:

Vậy cột thỏa điều kiện về bền

c) Kiểm tra ổn định theo hai phương

Từ và tra bảng hệ số  có  = min = 0.663 Điều kiện kiểm tra:

Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định theo hai phương

d) Kiểm tra ổn định cục bộ

 Kiểm tra bản thép cánh:

Độ vươn của cánh:

Độ mảnh quy ước của cột:

Vậy bản cánh đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ

Chiều dài bản đế:

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CỘT RỖNG HAI NHÁNH THANH GIẰNG, BẢN GIẰNG 1) Chọn sơ bộ tiết diện

a) Xác định sơ đồ tính, chiều dài cột

Chiều dài tính toán của cột:

b) Xác định tải trọng tác dụng lên cột

Lực dọc tính toán tác dụng lên cột:

Lực dọc tính toán tác dụng lên 1 nhánh cột:

c) Xác định i x , i y

Giả thiết  = 100  gt = 0.585

Bán kính quán tính yêu cầu:

d) Chọn kích thước tiết diện nhánh

- Xác định khoảng cách C và chiều cao h của tiết diện cột:

Chiều dài bản giằng:

Theo điều kiện cấu tạo chọn tiết diện bản giằng:

- Kiểm tra độ mảnh theo trục thực y-y:

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y

- Kiểm tra độ mảnh theo trục x0 – x0:

Theo sơ đồ hệ thanh bụng đã chọn với C = 36cm, có:

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x0 – x0.

- Kiểm tra độ mảnh theo trục ảo x-x:

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x-x

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x-x

- Kiểm tra độ mảnh theo trục thực y-y:

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y.

- Kiểm tra độ mảnh theo trục x0 – x0:

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x0 – x0

b) Kiểm tra ổn định tổng thể

 Thanh giằng:

- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0:

Vậy cột đảm bảo ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0

- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục x-x:

Vậy cột đảm bảo ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0

- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục x-x:

c) Kiểm tra bền

 Thanh giằng:

- Kiểm tra cường độ về bền:

Trong đó: do cột không bị giảm yếu

Vậy cột đảm bảo cường độ về bền

 Bản giằng:

- Kiểm tra cường độ về bền:

Trong đó: do cột không bị giảm yếu

Vậy cột đảm bảo cường độ về bền

3) Kiểm tra hệ bụng rỗng

Lực cắt quy ước tại 1 mặt cắt ngang cột:

Trong đó: 0 = 0.9033 tra bảng hệ số  phần phụ lục theo 0 = 39.9 và f = 21.9 Lực cắt quy ước ở một bên của mặt cắt ngang:

 Thanh giằng:

Lực dọc trong một thanh xiên:

Ứng suất trong thanh xiên do Vs gây ra:

Ứng suất trong thanh bụng xiên do lực dọc gây ra:

Tổng ứng suất trong thanh bụng xiên:

Chiều dài thanh bụng xiên:

Tra bảng I.4 trang 283 Giáo trình thầyPhạm Văn Hội

4) Chi tiết cột

- Kích thước bản đế chân cột

Theo điều kiện ép mặt của vật liệu móng:

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT 1) Liên kết cánh – bụng tiết diện tổ hợp (dầm chính)

4) Tính liên kết dầm – cột

Dầm với cột là liên kết bu lông