Tính toán dầm thép tiết diện hộp trong kết cấu cầu trục sức nâng lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG VŨ VIỆT PHƯƠNG TÍNH TỐN DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP TRONG KẾT CẤU CẦU TRỤC SỨC NÂNG LỚN Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số : 60.58.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG - NĂM 2015 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Quang Viên Phản biện 1: GS.TS Phạm Văn Hội Phản biện 2: TS Lê Anh Tuấn Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Xây dựng dân dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 22 tháng năm 2015 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng  Thư viện trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI - Việt Nam hồn thiện, hợp lý dần quy trình tính toán thiết kế kết cấu cầu trục; nhiên phạm vi áp dụng nhỏ hẹp nhiều hạn chế Việc tìm quy trình thiết kế kết cấu, có cấu tạo hợp lý, làm giảm nhẹ lao động thiết kế, làm tăng hiệu đưa vào sử dụng cơng trình cơng việc cần thiết hữu ích; - Đề tài luận văn “Tính toán dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục sức nâng lớn” nhằm tìm hiểu đặc điểm làm việc, ứng xử phận, cách tính, lập quy trình thiết kế cho dầm thép có tiết diện hộp kết cấu cầu trục chịu tải trọng lớn MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu đặc điểm làm việc, ứng xử phận dầm thép tiết diện hộp; - Nghiên cứu lập quy trình tính tốn dầm thép tiết diện hộp; - So sánh định lượng khả chịu lực dầm thép tiết diện hộp theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575: 2012, Quy phạm Hoa Kỳ AISC 2005, từ đưa kết luận kiến nghị - Tìm hiểu quy trình cách tính tốn phận dầm thép hộp kết cấu cầu trục; DỐI TƯỢNG VA PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: dầm thép tiết diện hộp sử dụng kết cấu cầu trục có sức nâng lớn - Phạm vi nghiên cứu: luận văn này, giới hạn việc tính tốn dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục quy định theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575:2012 theo quy phạm Hoa Kỳ AISC:2005; qua đưa quy trình tính tốn dầm thép hộp cơng trình công nghiệp PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Phương pháp lý thuyết + Thu thập tài liệu tổng quan trạng sử dụng dầm thép tiết diện hộp nước ta; + Thu thập tài liệu ngồi nước việc thiết kế, tính tốn dầm thép tiết diện hộp; + Thu thập tài liệu tổng quan trạng sử dụng cầu trục sức nâng lớn nước ta 4.2 Phương pháp số + Tiến hành ví dụ số tính tốn dầm cầu trực tiết diện hộp để minh họa so sánh cách tính theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5575:2012 theo quy phạm Hoa Kỳ AISC:2005; CẤU TRÚC LUẬN VĂN Với mục đích tiêu chí nêu trên, luận văn dự kiến bao gồm phần mở đầu, phần kết luận kiến nghị chương sau đây: - Chương 1: Tổng quan dầm thép tiết diện hộp, cầu trục nhà công nghiệp ứng dụng dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục - Chương 2: Phương pháp tính tốn dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục theo tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 AISC:2005 - Chương 3: Một số ví dụ tính tốn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP, VỀ CẦU TRUC NHÀ CÔNG NGHIỆP VÀ ỨNG DỤNG DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP TRONG KẾT CẤU CẦU TRỤC 1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP 1.1.1 Cấu tạo tiết diện Dầm thép tiết diện hộp (dạng phổ biến hộp chữ nhật) theo cấu tạo tiết diện phân loại thành dầm hộp định hình dầm hộp tổ hợp 1.1.2 Đặc điểm chịu lực dầm thép tiết diện hộp Với chiều cao tiết diện chi phí vật liệu tiết diện hộp có khả chịu uốn theo phương yếu (phương y) lớn hơn, khả chống xoắn lớn nhiều lần so với tiết diện I 1.1.3 Ứng dụng dầm thép tiết diện hộp thực tế Dầm thép tiết diện hộp sử dụng phổ biến cơng trình xây dựng dân dụng công nghiệp 1.2 TỔNG QUAN VỀ CẦU TRỤC NHÀ CÔNG NGHIỆP 1.2.1 Giới thiệu cầu trục nhà cơng nghiệp - Tồn cấu cầu trục gồm phần sau: + Cơ cấu nâng hạ; + Cơ cấu di chuyển; + Kết cấu thép cho hệ cầu trục; + Các thịết bị điều khiển hoạt động 1.2.2 Đặc điểm cầu trục 1.2.3 Phân loại cầu trục a Phân loại cầu trục theo công dụng b Phân loại cầu trục theo kết cấu dầm Có loại cầu trục dầm cầu trục hai dầm c Phân loại cầu trục theo cách tựa dầm Theo cách tựa dầm có loại cầu trục tựa cầu trục treo: d Phân loại cầu trục theo bố trí cấu di chuyển Cơ cấu dẫn động chung cấu dẫn động riêng e Phân loại cầu trục theo nguồn dẫn động Có loại cầu trục dẫn động tay cầu trục dẫn động máy e Phân loại cầu trục theo chế độ làm việc - Chế độ làm việc nhẹ, trung bình; nặng 1.3 ỨNG DỤNG DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP TRONG KẾT CẤU CẦU TRỤC 1.3.1 Thực trạng sử dụng cầu trục công nghiệp Việt Nam 1.3.2 Ứng dụng lý thuyết tính tốn dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục có sức nâng lớn - Tuy sử dụng rộng rãi kết cấu cơng trình việc tính tốn thiết kế dầm thép tiết diện hộp số tồn sau: + Do cịn hạn chế mặt ngơn ngữ nên nhiều kỹ sư Việt Nam lúng túng việc quy đổi Tiêu chuẩn, Quy phạm, gây khó khăn cho q trình thiết kế + Với dầm hộp tổ hợp, phương pháp tính chưa có thống Mỗi đơn vị, chí kỹ sư thiết kế theo kinh nghiệm phương pháp riêng, thường dẫn đến lãng phí vật liệu, tăng giá thành gây khó khăn cho cơng tác thầm định - Do việc nghiên cứu lập quy trình tính tốn cho dầm thép tiết diện hộp cần thiết CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP TRONG KẾT CẤU CẦU TRỤC THEO TIÊU CHUẨN TCVN 5575:2012 VÀ AISC:2005 2.1 SỰ LÀM VIỆC CỦA DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP 2.1.1 Dầm chịu uốn (Mx, My, Vx, Vy) a Phân bố ứng suất tiết diện b) a) y tf x max tw bo x x hd hw tf tw M y h O Mx y max y b  1f bf  1w c)  4w  3w  3f y  2w x Hình 2.1 Biểu đồ ứng suất pháp, ứng suất tiếp dầm tiết diện hộp mô men lực cắt gây b Độ võng dầm Với dầm nhịp tham khảo bảng 1.4 Sổ tay thực hành kết cấu cơng trình PGS PTS Vũ Mạnh Hùng 2.1.2 Dầm chịu xoắn túy (Mz) a Phân bố ứng suất tiết diện Ứng suất tiếp τ momen xoắn tự (xoắn túy) Mz gây xem phân bố theo chiều dày (của bụng cánh) Giá trị τ điểm tiết diện xác định theo công thức sau:  Mz 2t (2.8) b Biến dạng chuyển vị * Biến dạng:  Mz 4G2  S ds M z  t I x 0G * Chuyển vị:  d M z  dz GI x 2.1.3 Dầm chịu lực phức tạp ứng suất điểm tiết diện tính sau    x   y      x   y   x0    * Các giá trị x, y, x, y, xác định mục 2.1.1, theo 2.1.2 ta có: M x0 (2.8a) 2 * Ứng suất tiếp  ω xoắn uốn M ω gây xác định theo công thức: M S (2.10)      x0   I  * Ứng suất pháp ω xoắn kiềm chế xác định theo công thức: B (2.11)      I Đối với tiết diện kín, ảnh hưởng xoắn kiềm chế không đáng kể nên thơng thường để đơn giản tính tốn bỏ qua giá trị τω ω 2.2 TÍNH TOÁN DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP THEO TCVN 5575:2012 2.2.1 Chọn tiết diện 2.2.2 Kiểm tra bền * Kiểm tra ứng suất pháp mặt cắt có momen uốn lớn nhất: 1    Mx My   f  c Wx Wy * Kiểm tra ứng suất tiếp mặt cắt có lực cắt lớn nhất: V S M  x3   x3   x 03  y x  x  f v  c I x  2tw  2tw  y     y     y     y 0   Vx S y M  x  f v  c I y  2tf  2tf * Ngồi ra, tiết diện có đồng thời momen uốn (Mx’, My’), lực cắt (Vx’, Vy’) momen xoắn (Mx0’) tương đối lớn cần kiểm tra ứng suất tương đương vị trí tiếp giáp cánh bụng theo công thức sau: Theo thuyết bền ứng suất tiếp:  td   62  4 62  1.15 f  c (2.14) Hoặc theo thuyết bền năng:  td   62  3 62  1.15 f  c (2.15) 2.2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể Kiểm tra ổn định tổng thể dầm theo công thức: M  f c bW (2.18) Ổn định tổng thể dầm phụ thuộc vào yếu tố sau: - Độ cứng mặt phẳng, Iy/Ix; - Độ xứng chống xoắn, Ip/Iy; - Tỉ số chiều cao tiết diện dầm chiều dài tính tốn, hd/lo; - Vật liệu sử dụng, E/f Độ ổn định dầm tỉ lệ thuận với Iy/Ix, Ip/Iy, E/f tỉ lệ nghịch với hd/lo Dầm thép tiết diện hộp có khả chống xoắn momen kháng uốn theo phương yếu lớn nhiều so với dầm I có momen kháng uốn theo phương 2.2.4 Kiểm tra ổn định cục Ứng suất tới hạn (cr τcr) mà chịu xác định theo công thức: 2 C E  t  t  cr   k     12 1    a  a (2-23) a Ổn định cục cánh chịu nén dầm điều kiện ổn định cánh viết sau: bef  tf E f (2-25) Không cần kiểm tra ổn định cục cánh nén chọn kích thước cánh ban đầu theo điều kiện: bo  25  31.5 tf   b Ổn định cục bụng dầm * Mất ổn định bụng tác dụng ứng suất tiếp Ứng suất tiếp tới hạn xác định theo công thức:  cr  k E  tw    12 1    hw  (2-26) * Cấu tạo sườn ngang gia cường - Bề rộng sườn: b  hw  40mm s 30 - Chiều dày sườn: t  bs s 15 - Chiều cao nhỏ đường hàn liên kết sườn bụng chọn theo quy định đường hàn góc * Mất ổn định bụng tác dụng ứng suất pháp w  hw E  5.5 tw f (2-29) * Mất ổn định bụng tác dụng đồng thời ứng suất pháp ứng suất tiếp Kiểm tra ổn định cục bụng dầm theo công thức:       c      c    c ,cr    cr   cr (2-30) 2.2.5 Kiểm tra điều kiện độ cứng a Điều kiện độ võng Kiểm tra điều kiện độ võng dầm theo công thức:  2x   2y        L L L (2-31) b Điều kiện góc xoắn Điều kiện độ cứng theo góc xoắn tỉ đối: M   Z    GI x (2-32) 2.2.6 Tính tốn liên kết bụng cánh dầm Đối với dầm hộp chịu uốn xiên chịu mơ men xoắn lực cắt (lực trượt) T tác dụng lên đơn vị chiều dài đường hàn liên kết bụng cánh xác định theo công thức: f V Sw  M V S T   y x  x y   x0  I x I y  2 (2-33) 2.3 GIỚI THIỆU TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP THEO AISC 2005 (HOA KỲ) Tên đầy đủ quy phạm ANSI/AISC 360-2005 – Specification for Structural Steel Buildings (Quy phạm kỹ thuật nhà kết cấu thép) Viện kết cấu thép Hoa Kỳ (American Institute of Steel Construction, viết tắt AISC) biên soạn, chấp thuận viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (American National Standard Institute) coi tiêu chuẩn quốc gia, có hiệu lực từ tháng năm 2005 2.3.1 Các phương pháp thiết kế a Phương pháp thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng cắt (phương pháp LRED) Yêu cầu thiết kế theo phương pháp LRFD: .Rn  Ru b Phương pháp thiết kế theo độ bền cho phép (phương pháp ASD) Nội dung phương pháp độ bền yêu cầu không vượt độ bền cho phép cấu kiện: R  Rn a  10 M nx  M px  Fy Z x ; M ny  M py  Fy Z y (2-36) • Momen uốn danh nghĩa theo ổn định cục cánh nén + Trường hợp 1: Cánh đặc Không xảy ổn định cục cánh nén nên không cần xác định momen uốn danh nghĩa theo điều kiện + Trường hợp 2: Cánh không đặc   b Fy M n  M p   M p  Fy S x   3.57 o  4.0   M p   tf E   (2-37) + Trường hợp 3: Cánh mảnh M n  Fy Seff • Momen uốn danh nghĩa theo ổn định cục bụng dầm + Trường hợp 1: Bụng đặc Không xảy ổn định cục bụng nên không cần xác định momen uốn danh nghĩa theo điều kiện + Trường hợp 2: Bụng không đặc  h M n  M p   M p  Fy S x   0.305 w  tw   Fy  0.738   M p  E  (2-39) Độ bền uốn thiết kế theo phương pháp LRFD b.Mn độ bền uốn cho phép theo phương pháp ASD Mn/Ωb xác định với hệ số: b = 0,90(LRFD); Ωb = 1,67(ASD) b Độ bền cắt khả dụng • Độ bền cắt danh nghĩa tiết diện, Vn (2-40) Vn   y AwC  0.6FAwC Độ bền cắt thiết kế theo phương pháp LRFD ν.Vn độ bền cắt cho phép theo phương pháp ASD Vn/Ων xác định với hệ số: ν = 0,90(LRFD); Ων = 1,67(ASD) • Quy định sườn ngang: Khơng cần phải bố trí sườn hw độ bền tw  2,46 E Fy chịu cắt đạt với kν = không nhỏ độ bền cắt yêu cầu 11 c Độ bền xoắn khả dụng * Độ bền chịu xoắn danh nghĩa dầm: Tn  0.6FyC (2-42) Độ bền xoắn thiết kế theo phương pháp LRFD T.Tn độ bền xoắn cho phép theo phương pháp ASD Tn/ΩT xác định với hệ số: T = 0,90(LRFD); ΩT = 1,67(ASD) d Kiểm tra dầm theo điều kiện chịu lực kết hợp Thiên an tồn, Quy phạm cho phép dùng cơng thức sau (Schilling, 1965):  Pr M r   Vr Tr          1.0  Pc M c   Vc Tc  (2-43) 2.4.3 Kiểm tra điều kiện độ cứng a Điều kiện độ võng Tương tự TCVN 5575: 2012, Quy phạm AISC 2005 quy định kiểm tra độ võng dầm theo độ võng cho phép:  max     b Điều kiện góc xoắn Kiểm tra điều kiện góc xoắn hồn tồn tương tự với TCVN 5575: 2012 T     GJ (2-44) 2.4.4 Tính toán liên kết cánh bụng dầm Bản cánh bụng dầm liên kết với đường hàn góc a Quy định mối hàn góc Quy phạm AISC Độ bền khả dụng mối hàn xác định trình bày trên, Rn tính theo cơng thức (2-45) với chiều dài lw lấy đơn vị góc θ=90o Rn  0.9FEXX te 2.5 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC THEO TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5575:2012 2.5.1 Thiết lập sơ đồ tính 2.5.2 Xác định tải trọng tác dụng Bao gồm áp lực đứng P bánh xe, phía lớn phía 12 bé (phía bé phải hướng xuống); lực hãm ngang T bánh xe; lực hãm dọc Td cầu trục 2.5.3 Xác định nội lực Tùy theo sơ đồ tính việc xếp xe, xác định mô men uốn lớn theo phương Mxmax, Mymax; xác định lực cắt lớn V xmax, Vymax Có thể sử dụng lý thuyết đường ảnh hưởng theo nguyên lý Winkler 2.5.4 Kiểm tra độ bền 2.5.5 Kiểm tra điều kiện bền 2.5.6 Vùng chịu nén bụng 2.5.7 Kiểm tra ổn định cục 2.5.8 Kiểm tra ổn định tổng thể 2.5.9 Tính tốn bền mỏi 2.5.10 Tính tốn cấu kiện phụ khác 2.5.11 Tính tốn liên kết 2.6 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ DẦM CẦU TRỤC THEO TIÊU CHUẨN HOA KỲ 2.6.1.Tải trọng tính tốn dầm đỡ cầu trục Tải trọng bánh xe cầu trục gồm có thành phần sau: a Áp lực thẳng đứng b Tải trọng ngang xe c Lực hãm dọc, theo phương dọc nhà d Lực ngang tác động vặn xe cẩu 2.6.2 Kiểm tra tiết diện dầm a Xác định độ bền yêu cầu + Độ bền cắt yêu cầu + Độ bền uốn yêu cầu + Độ bền xoắn yêu cầu b Xác định độ bền khả dụng + Độ bền cắt khả dụng + Độ bền uốn khả dụng + Độ bền xoắn khả dụng c Kiểm tra điều kiện bền d Kiểm tra ép cục bụng bánh xe e Kiểm tra độ võng 13 CHƯƠNG MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TỐN DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP 3.1 VÍ DỤ So sánh độ cứng dầm hộp chữ nhật (tiết diện kín, (hình 1.3a) dầm chữ I (tiết diện hở, hình 1.3b) có chiều cao tiết diện chi phí vật liệu 10 300 20 300 10 10 10 10 b) 10 a) 200 200 Hình 3.1 So sánh độ cứng dầm tiết diện hộp dầm chữ I Để so sánh ta lập tỉ số: Wx ( 2) 804.8  1 Wx (1) 804.8 Wy ( 2) 240.2   1.8  Wy (1) 135.2 I p ( 2) 12650   143.8  I p (1) 88 * Nhận xét: Với chiều cao tiết diện chi phí vật liệu tiết diện hộp có khả chịu uốn theo phương yếu (phương y) lớn hơn, khả chống xoắn lớn nhiều lần so với tiết diện I 3.2 VÍ DỤ 2: Vật liệu chế tạo: Thép Cacbon CCT38 có f = 23kN/cm2; fy = 24kN/cm2; fv = 13,92kN/cm2; E = 21000kN/cm2; G = 8400 kN/cm2 So sánh điều kiện giới hạn độ mảnh cánh bụng để không gây ổn định cục theo TCVN 5575:2012 theo AISC:2005 ta kết sau: 14 Bảng 3.1 Bảng so sánh điều kiện giới hạn độ mảnh cánh bụng Tiêu chuẩn AISC:2005 (Mỹ) Phần tử Cánh dầm Bụng dầm Tỷ số chiều rộng /bề dày bf/tf w Tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 Trị số độ mảnh giới hạn theo cấp tiết diện Phần tử Tỷ số chiều rộng /bề dày Đặc Không đặc Mảnh < 33 (33 ~ 41,4) > 41,4 Cánh dầm bo/c < 111 (114 ~ 168) > 168 Bụng dầm ho/b Trị số độ mảnh giới hạn (Không phân cấp tiết diện) < 30 < 165 * Nhận xét: Dựa vào kết so sánh nêu trên, ta nhận thấy: + Đối với cánh dầm: tiết diện đặc độ mảnh cho phép cánh dầm theo AISC:2005 33 không khác so với TCVN 5575:2012 30 Tuy nhiên tiêu chuẩn AISC:2005 cho phép cánh tiếp tục làm việc ổn định cục đến độ mảnh vượt 41,4 (tiết diện đặc mảnh) Như chiều dày cánh thiết kế theo tiêu chuẩn AISC:2005 mỏng thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 tiết diện điều kiện chịu lực + Đối với bụng dầm: tiết diện mảnh độ mảnh cho phép bụng dầm theo AISC:2005 168 không khác so với TCVN 5575:2012 165 3.3 VÍ DỤ * Tính tốn dầm kết cấu cầu trục Kết cấu cần trụ gồm hai dầm hai dầm biên đặt vng gốc với dầm Dầm chịu tải trọng xe trục thiết bị dầm biên tựa lên xe vận hành cần trục Dầm có tiết diện hình hộp, chiều cao dầm gần gối giảm Tiết diện biên hình hộp có chiều cao khơng đổi Các số liệu cho: - Sức trục xe, truc Q = 100T - Nhịp cầu trục L = 28m 15 - Nhịp dầm biên (baz cầu trục) L = 5,8m - Chế độ làm việc cần trục nhẹ - Tốc độ vận hành cần trục v = 25m / phút - Hệ số “tính tốn khơng đầy đủ” tách chúng thành hệ riêng: Đối với dầm tiết diện hình hộp m= 0,8 Đối với dầm biên m = 0,5 - Xe trục: + Bệ B = 2,9m + Chiều rộng đường xe trục b = 3,8m + Trọng lượng GX = 40T Áp lực tiêu chuẩn bánh xe: P1c  Px  PQ1  40  28  38T - Khoảng lớn hợp lực bánh xe đến trục dầm biên l1 = 1,9m Các số liệu trọng lượng: Dầm chính: Gd = 54T Tải trọng phân bố: + Dàn ray: Gst = 3,7T + Sàn dưới: Gsd = 3,7T + Lan can: G1 = 1,6T Tải trọng tập trung: + Buồng lái với thiết bị thông hơi: Gb1 = 1,5T + Thiết bị điện: Gđ = T + Dầm biên: Gb = 2T - Hệ số vượt tải trọng lượng kết cấu thiết bị v hmin nên khơng cần kiểm tra độ võng Kết luận: tiết diện dầm chọn đảm bảo chịu lực độ cứng c Kiểm tra tiết diện theo AISC:2005 - Kiểm tra phân cấp tiết diện: Bản cánh thuộc cấp tiết diện đặc Bản bụng dầm thuộc cấp không đặc - Xác định độ bền khả dụng: * Độ bền cắt khả dụng Độ bền cắt danh nghĩa theo phương trục y: Vn  0,6Fy AwCv  0,6  23  384  0,372  2054  kN  Độ bền cắt khả dụng theo phương trục y: Theo phương pháp LRFD Theo phương pháp ASD Vc  vVn  0,90  2054,1  1812,6  kN  Vc  Vn 2054,1   1230,4  kN  v 1,67 * Độ bền uốn khả dụng Theo điều kiện bền: M n  M p  Fy Z x  24  52485  102  12596  kN m Theo điều kiện ổn định cục cánh nén: 22 Bản cánh đặc khơng xảy ổn định cục cánh nén, không cần xác định momen danh nghĩa theo điều kiện Theo điều kiện ổn định cục bụng: Bản bụng đặc khơng xảy ổn định cục bụng, không cần xác định momen danh nghĩa theo điều kiện Do momen uốn danh nghĩa quanh trục x: M n  M p  12596  kN m Theo phương pháp LRFD M c  b M n  0,90  12596  11336,4  kN m Theo phương pháp ASD Mc  M n 12596   7542,75  kN m b 1, 67 - Kiểm tra điều kiện bền Mx = Mk + Mh = 226,2 + 515 = 741,2 Tm Vy = Qk + Qh = 10,31 + 38,6 = 49 T Theo phương pháp LRFD Theo phương pháp ASD - Tiết diện gối dầm, có: Vu  490  kN   vVn  1812,  kN  - Tiết diện dầm, có: M u  7412  kN m  b M n  11336.4  kN m - Tiết diện gối dầm, có: Va  490  kN   Vn  1230.4  kN  v - Tiết diện dầm, có: M a  7412  kN m Mn  7542,  kN m b - Kiểm tra ép cục bụng bánh xe XR = 2(HR + T) = 2(13,4 + 5) = 36,8 (cm) Ứng suất ép cục bụng phải nhỏ cường độ thiết kế bụng: W/twXR = 460/1,2.36,8=10,41(kN/cm2) ≤ Pyw = 23 (kN/cm2) - Bố trí sườn gia cường  w  66.7  2, 46  E  2, 46  Fy 21000  74,3 23 Do khơng cần phải có sườn - Kiểm tra độ võng Vì chiều cao dầm h > hmin nên khơng cần kiểm tra độ võng 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận + Dầm thép tiết diện hộp có đặc điểm chịu lực sau đây: chịu xoắn, chịu uốn xiên chịu cắt tốt nhiều so với dầm I tổ hợp thông thường Mặt khác, tiết diện hộp có khả chống xoắn cao nên thường khơng bị ổn định tổng thể, tính tốn bỏ qua bước kiểm tra Nhược điểm dầm tiết diện hộp có cấu tạo phức tạp khó bảo dưỡng dầm tiết diện hở Để đơn giản cho cấu tạo gia cơng, khơng có u cầu đặc biệt nên thiết kế dầm đủ khả chịu lực mà khơng cần bố trí thêm sườn gia cường + Về bản, Tiêu chuẩn TCVN 5575: 2012 Quy phạm Hoa Kỳ AISC /ASD hướng dẫn tính tốn theo trạng thái giới hạn, việc tính tốn theo trạng thái giới hạn sử dụng hồn tồn tương tự + Khi tính tốn theo trạng thái giới hạn khả chịu lực, điểm khác biệt Quy phạm Hoa Kỳ AISC/ASD so với Tiêu chuẩn TCVN 5575: 2012 cho phép người thiết kế sử dụng loại tiết diện phân cấp linh hoạt nhiều, kể tiết diện mảnh Tiết diện xét đến TCVN 5575: 2012 coi trường hợp riêng cấp tiết diện Quy phạm AISC 2005 + Kiểm tra ổn định dầm tính theo Tiêu chuẩn TCVN 5575: 2012 khắt khe nhiều, cần cánh bụng ổn định cục coi tiết diện không đảm bảo khả chịu lực Quy phạm Hoa Kỳ AISC-2005 chấp nhận cong vênh cục tiết diện, tức cho phép số phận tiết diện không làm việc, bù lại việc giảm ứng suất để đảm bảo an tồn Do sử dụng hệ số an tồn lớn tiết diện đủ bền mặt khác tận dụng tối đa khả chịu lực cấu kiện + TCVN 5575: 2012 quy định loại tiết diện yêu cầu cao ổn định nên thường thiên an toàn hơn, tăng chí phí vật liệu Trong Quy phạm Hoa kỳ AISC 2005 dựa vào điều kiện ổn định cục mà phân chia tiết diện thành nhiều cấp khác cho phép kết cấu làm việc hết khả chịu lực; 24 + Việc thiết kế dầm cầu trục theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) có yêu cầu cao phức tạp so với quy định Tiêu chuẩn Hoa Kỳ: Tiết diện dầm phải kiểm tra ứng suất pháp theo hai phương, ứng suất cục bộ, ứng suất cắt ứng suất phức hợp Đặc biệt phải kiểm tra mỏi tuân theo giải pháp cấu tạo để làm giảm tập trung ứng suất Việc kiểm tra điều kiện ổn định cục bản, tính tốn độ bền mỏi phức tạp Kiến nghị Trong trình hội nhâp, bên cạnh tiêu chuẩn Việt Nam, kỹ sư nước ta phép lựa chọn sử dụng Tiêu chuẩn Quy phạm khác như: AISC (Mỹ), BS (Anh), EUROCODE (Châu Âu), JIS (Nhật) , việc sớm phổ biến áp dụng thành thạo Tiêu chuẩn nước tiên tiến Quy phạm Hoa kỳ AISC - 2005 thiết kế kết cấu thép cần thiết Hướng phát triển đề tài nghiên cứu tiết diện hợp lý dầm cầu trục chịu tải trọng lớn, ứng dụng lập trình phần mềm thiết kế, kiểm tra tiết diện ... 1: Tổng quan dầm thép tiết diện hộp, cầu trục nhà công nghiệp ứng dụng dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục - Chương 2: Phương pháp tính tốn dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục theo tiêu... DỤNG DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP TRONG KẾT CẤU CẦU TRỤC 1.3.1 Thực trạng sử dụng cầu trục công nghiệp Việt Nam 1.3.2 Ứng dụng lý thuyết tính tốn dầm thép tiết diện hộp kết cấu cầu trục có sức nâng lớn. .. dụ tính tốn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP, VỀ CẦU TRUC NHÀ CÔNG NGHIỆP VÀ ỨNG DỤNG DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP TRONG KẾT CẤU CẦU TRỤC 1.1 TỔNG QUAN VỀ DẦM THÉP TIẾT DIỆN HỘP 1.1.1 Cấu