BTL THEP 1 (QUANG)

Bài tập lớn Kết cấu thép Đề tập lớn: Đề 28 GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa L(m) 1,2 B(m) 5,7 Tải trọng sàn(kN/m2) 17 Loại thép CT34 Hình vẽ cấu tạo sàn I THIẾT KẾ SÀN THÉP:  Sơ đồ tính:  Cắt dải có chiều rộng b = 1cm vng góc với dầm phụ  Bản làm việc dầm đơn giản gối tựa đơn + Hình vẽ  Chiều dài tính toán L = 1,2m (khoảng cách hai dầm phụ)  Chọn chiều dày sàn sơ bộ: q0 = 17kN/m2 ∈ (10 ÷ 20] kN/m2 → δ = (6 ÷ 12)mm Chọn δ = 10mm = 10-2m (Xem giáo trình, nên chọn δ lớn để giảm tính lại)  Tính qsàn:  qsàn = q1 + q2 Tính tải trọng bề mặt sàn: (tải trọng tiêu chẩn nên n = 1) q1 = q0×n×b n = 1; b = 1cm = 10-2m SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa q1 = 17×1×10-2 = 0,17kN/m  Tính tải trọng thân sàn: q2 = n×γ thép×δ ×b n =1; γ thép = 7850kG/m3 = 78,5kN/m3 q2 = 1×78,5×10-2 ×10-2 = 0,00785kN/m  qsàn = 0,17 + 0,00785 = 0,17785kN/m  Đặc trưng vật liệu thép:  Môđun đàn hồi E = 2,1  Hệ số nở ngang MPa = 2,1 kN/m2 = 0,3 (Tra bảng A.5 trang 94 TCVN 5575:2012)  Tính độ võng nhịp tải trọng tiêu chuẩn gây ra: q tc × L4 × (1 − υ ) 0,17785 ×1,2 × (1 − 0,32 ) → ∆o = × = × ≈ 0,02497m −8 384 E×I 384 10 2,1×10 × 12  Tính hệ số ảnh hưởng lực dọc: α + (1 + α ) = × ( 0,02497 ) = 18,70502 10 −2 α + 2α + α − 18,70502 = Giải phương trình ta nghiệm α = 2,03315 (Chỉ chọn nghiệm dương)  Momen uốn lớn nhịp bản:  Momen uốn tải trọng tiêu chuẩn SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa  Momen uốn lớn nhịp M max Mo q tc × L2 0,17785 ×1,2 = = = = 0,01055kNm + α 8(1 + α ) 8(1 + 2,03315) L = 1,2m _ Nhịp tính tốn sàn sơ đồ tính)  Tính lực kéo ngang: H =π2× I =α =π × L 2,1×10 × 1,2 10 −8 12 × 2,03315 = 2,4386kN  Kiểm tra điều kiện bền: (Điều kiện 1)  Hệ số điều kiện làm việc (Tra mục 5.4 Bảng 3, trang 16 TCVN 5575:2012)  Cường độ tính tốn chịu uốn thép f = 210MPa = (Tra theo loại thép độ dày Bảng 5, trang 18 TCVN 5575:2012) A= δ  Tiết diện dải  Momen kháng uốn tiết diện dải  Kiểm tra điều kiện bền 2,4386 0,01055 + ≤ 1× 2,1×10 10 −4 10 −6 26144 ≤ 210000 → Thỏa điều kiện bền  Kiểm tra điều kiện biến dạng: (Điều kiện 2) SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa  Độ võng tính toán sàn ∆ san = ∆o 0,02497 =+ = 8,232 ×10 −3 m 1+α + 2,03315  Độ võng tối đa cho phép [ ∆] = L 1,2 = = ×10 −3 m 150 150 (Tra Bảng 1, trang 15 TCVN 5575:2012) → Thỏa điều kiện biến dạng  Kết luận: Chọn chiều dày sàn δ = 10mm II THIẾT KẾ DẦM PHỤ:  Chọn loại dầm: Sử dụng dầm định hình tiết diện chữ I để thiết kế dầm phụ  Sơ đồ tải sơ đồ tính dầm phụ:  Tải trọng tác dụng lên dầm : (Tính theo tải trọng tính tốn)  Hệ số vượt tải n = 1,05 (Tra Bảng TCVN 2737:1995, tải trọng khối lượng kết cấu xây dựng đất dùng cho tải trọng thân sàn )  Hệ số vượt tải n = 1,2 (Tra mục 4.3.3 TCVN 2737:1995, tải trọng phân phối sàn cầu thang dùng cho tải trọng đề cho )  Trọng lượng riêng thép  Tính q s = 1,2 × 17 + 1,05 × 78,5 ×10 −2 = 21,224kN / m  Bề rộng truyền tải từ sàn  Tải trọng tác dụng lên dầm SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép @ dp = GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa L L + = 1,2m 2 q dp = q s × @ dp = 21,224 ×1,2 = 25,4688kN / m  Tính momen kháng uốn yêu cầu:  Tính momen uốn lớn dầm M max = q dp × L2dp = 25,4688 × 5,7 103,435kNm với Ldp = B = 5,7m  Hệ số điều kiện làm việc dầm (Tra mục 5.4 Bảng 3, trang 16 TCVN 5575:2012)  Cường độ tính tốn chịu uốn thép dầm f = 210MPa = (Tùy theo loại thép chiều dày trung bình cánh thép hình I tra Bảng 5, trang 18 TCVN 5575:2012)  Momen kháng uốn yêu cầu W yc = M max 103,435 = = 5,18 × 10 −4 m = 518cm γ c × f 0,95 × 2,1× 10  Chọn tiết diện dầm thỏa điều kiện Wx > Wyc Chọn I33 có Wx = 597cm3 (Tra bảng I.6 Thép cán dạng chữ I, trang 292, sách Kết cấu thép Phan Văn Hội chủ biên, hay theo TCVN 1655:1975)  Điều kiện bền theo khả chịu uốn: (Điều kiện 1) * M max ≤γc × f Wx *  Tính : M max SVTH: Ngơ Văn Nhân Trang (Tính theo tải trọng tiêu chuẩn) MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa • Tính q stc = × 17 + × 78,5 × 10 −2 = 17,787kN / m • Trọng lượng thân dầm I33: Gd = 42,2kG/m = 0,422kN/m • Tính *tc q dp = q stc × @ dp + Gd = 17,785 ×1,2 + 0,422 = 21,764kN / m * • Tính M max : M * max = *tc qdp × L2dp = 21,764 × 5,7 = 88,389kNm  Kiểm tra điều kiện bền theo khả chịu uốn: 88,389 ≤ 0,95 × 2,1× 10 597 ×10 −6 148055 ≤ 199500 → Thỏa điều kiện bền theo khả chịu uốn  Điều kiện bền theo khả chịu cắt:(Điều kiện 2)  Lực cắt lớn dầm phụ Qmax: Qmax = qdp × Ldp = 25,4688 × 5,7 = 75,58kN (Xem lại sức bền vật liệu, tính theo tải trọng tính tốn)  Momen qn tính tiết diện dầm trục x – x thép hình I33: I x = 9840cm  Momen tĩnh ½ tiết diện dầm trục trung hịa thép hình I33: S x = 339cm  Chiều dày bụng dầm thép hình I33: SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa δ b = d = mm  Cường độ tính tốn chịu cắt (trượt) thép dầm: (Tra Bảng TCVN 5575:2012)  Kiểm tra điều kiện bền theo khả chịu cắt: 75,58 × 339 ≤ 0,95 ×1,218 × 10 −3 9840 × × 10 371 < 115710 → Thỏa điều kiện bền theo khả chịu cắt  Điều kiện ổn định tổng thể: (Điều kiện 3) (Xem mục 7.2 2.1 TCVN 5575:2012)  Tính hệ số α • Momen quán tính tiết diện dầm trục y – y: Iy = 419cm4 • Chiều cao tiết diện dầm: h = 0,33m (Tra bảng I.6 Thép cán dạng chữ I, trang 292, sách Kết cấu thép Phan Văn Hội chủ biên) • Momen qn tính xoắn tiết diện dầm: It = cm4 (Tra bảng E.6, trang 124, TCVN 5575:2012) • Chiều dài tính tốn dầm phụ: lo = B = 5,7 m (Chiều dài tính tốn dầm quảng cách điểm cố kết Điểm cố kết điểm vị trí có liên kết) • Tính α: α = 1,54 × SVTH: Ngơ Văn Nhân Trang It 5,7 ×( ) = 419 0,33 MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa  Tính hệ số , hệ số ảnh hưởng liên kết gối tựa, dạng tải trọng ψ = 1,6 + 0,08 × α = 16 + 0,08 × (Xem Bảng E.1 Phụ lục E, trang 121 TCVN5575:2012)  Tính hệ số • Tính : : 419  0,33  2,1×108 ϕ =ψ × × =  × 9840  5,7  2,1× 10 d  Tính hệ số Do , hệ số xét đến giảm khả dầm chịu uốn nên (Xem Phụ lục E, trang 119 TCVN5575:2012)  Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể → Thỏa điều kiện ổn định tổng thể (Nên kiểm tra thỏa điều kiện trước, tiến hành kiểm tra điều kiện lại sau)  Điều kiện biến dạng: (Điều kiện 4)  Độ võng tính tốn dầm: ∆d = *tc qdp ×L 21,764 × 5,7 × = × = 14,4 ×10 −3 m −8 384 E × I x 384 2,1×10 × 9840 ×10  Độ võng cho phép: [ ∆] = L 5,7 = = 0,0228m 250 250 (Tra Bảng 1, trang 15 TCVN 5575:2012) SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa → Thỏa điều kiện biến dạng  Kết luận: Sử dụng dầm định hình I33 để thiết kế dầm phụ III THIẾT KẾ DẦM CHÍNH:  Chọn loại dầm: Sử dụng dầm tổ hợp tiết diện chữ I để thiết kế dầm  Tải trọng tác dụng lên dầm chính: (Tải trọng tính tốn)  Tính: q s = 1,2 × 17 + 1,05 × 78,5 ×10 −2 = 21,224kN / m (Tra Bảng TCVN 2737:1995, tải trọng khối lượng kết cấu xây dựng đất dùng cho tải trọng thân sàn ) (Tra mục 4.3.3 TCVN 2737:1995, tải trọng phân phối sàn cầu thang dùng cho tải trọng đề cho )  Bề rộng truyền tải từ sàn vào dầm phụ: @ dp = L L + = L = 1,2m 2  Trọng lượng thân dầm phụ I33: Gd = 42,2kG/m = 0,422kN/m  Tải trọng tác dụng lên dầm phụ: q dp = 21,224 ×1,2 + 1,05 × 0,422 = 25,911kN / m (Các hệ số vượt tải n tra TCVN 5575:2012)  Tải trọng tác dụng lên dầm dầm phụ: Rdp = qdp × Ldp = 25,911 × 5,7 = 73,84kN  Lập sơ đồ tính dầm chính:  Sơ đồ tính:  Tính Mmax: M max = × Rdp × L = × 73,84 × 1,2 = 354,432kN / m SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa  Tính Qmax: Qmax = × Rdp = × 73,84 = 251,52kN  Chọn tiết diện dầm:  Chiều cao dầm: o Cường độ tính toán thép dầm o Momen kháng uốn yêu cầu: W yc = M max 354,432 = = 16,87 × 10 −4 m = 1687cm f 2,1 × 10 o Chiều cao dầm sơ bộ: ( ) ( ) hd = × W yc = × 1687 ×10 −6 = 0,714m → Chọn chiều cao dầm sơ bộ: hd = 0,8m  Chiều dày bụng dầm: o Chiều dày bụng dầm: Q 251,52 δ b ≥ × max × = 0,0025m hd × f v 0,8 × 121800 → Chọn chiều dày bụng dầm δb = 0,01m  Chiều dày cánh dầm: o Theo điều kiện ổn định tổng thể: 1 1 1 1 bc = ữ hd = ữ ì 0,8 = ( 0,4 ÷ 0,2 ) m  5  5 o Chọn: 1 bc ≥ × hd = × 0,8 = 0,26m 3 SVTH: Ngơ Văn Nhân Trang 10 MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa → Chọn chiều dày cánh dầm bc = 0,3m  Bề rộng cánh dầm: o Theo điều kiện ổn định cục bộ: bc ≤ δc  f  E  = 0,3 × 2,1× 10 = 9,4 ×10 −3 m ⇔ δ c ≥ bc ×   f 2,1×10  E → Chọn bề rộng cánh dầm δc = 0,01m  Các đặc trưng hình học tiết diện dầm: o Hình vẽ tiết diện dầm: o Momen tĩnh ½ tiết diện dầm trục trung hòa: hc = h − δ c = 0,8 − 0,01 = 0,79m hb = h − 2δ c = 0,8 − × 0,01 = 0,78m Sx = 0,78 0,78 0,79 × 0,01× + 0,3 × 0,01 = 1,1945 × 10 −3 m o Momen quán tính tiết diện dầm trục x:  0,3 × 0,013  0,79   0,01× 0,783 I x = 2 + = 13,31×10 −4 m  × 0,3 × 0,01 + 12 12     Momen quán tính tiết diện dầm trục y:  0,01× 0,33  0,78 × 0,013  + I y = 2 = 4,506 × 10 −5 m 12 12   o Momen kháng uốn dầm: SVTH: Ngô Văn Nhân Trang 11 MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép Wx = GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa I x 13,31 × 10 −4 = = 3,327 × 10 −3 m h 0,8 2  Kiểm tra tiết diện dầm chính:  Kiểm tra điều kiện bền: o Theo khả chịu uốn: 354,432 ≤ 1× 2,1×10 −6 3,327 ×10 106532 < 210000 o Theo khả chịu cắt: 251,52 × 1,945 ×10 −3 ≤ 1×121800 13,31×10 −4 367 < 121800  Kiểm tra điều kiện biến dạng: o Độ võng lớn dầm: Tính tốn độ võng phương pháp đồ tốn (thay dầm thực dầm giả tạo tải trọng giả tạo) Dầm giả tạo tải trọng giả tạo: Độ võng dầm thực C độ võng lớn dầm: 25 73,84 × 1,2 = × = 0,002m 2,1 × 108 × 13,31 × 10 −4 o Độ võng tối đa cho phép: SVTH: Ngô Văn Nhân Trang 12 MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa [ ∆] = Ldc × L ×1,2 = = = 0,012m 400 400 400 (Tra Bảng 1, trang 15 TCVN 5575:2012) → Thỏa điều kiện biến dạng  Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể: o Tính hệ số α:  1,2 × 0,01   0,4 × 0,013   = 0,478 α = 8×  × 1 + 0,3 × 0,013   0,3 × 0,79    Chiều cao ½ bụng dầm: d= hd = 0,8 / = 0,4m  Khoảng cách điểm cố kết cánh trên: lo = L = 1,2m o Tính hệ số phụ thuộc dạng tải trọng ψ: ψ = 1,75 + 0,09α = 1,75 + 0,09 × 0,478 = 1,793 o Tính hệ số ϕ1 = 1,793 × : 4,506 ×10 − 0,8 2,1×108 ×( ) × = 0,269 1,2 13,31× 10 −4 2,1×10 o Tính hệ số xét đến giảm khả chịu uốn : Do ϕ d < 0,85 nên ϕ d = ϕ1 = 0,269 (Xem Phụ lục E, trang 119 TCVN5575:2012) SVTH: Ngô Văn Nhân Trang 13 MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) Bài tập lớn Kết cấu thép GVHD: Thầy Ths Nguyễn Đăng Khoa 354,432 ≤ × 2,1 × 10 −3 0.269 × 3,327 × 10 185973 < 210000  Kiểm tra ổn định cục bộ: o Đối với cánh dầm: boc E 14,5 21000 ≤ 0,5 ⇔ < 0,5 ⇔ 14,5 < 15,8 tc f 21 o Đối với bụng dầm: λ= hb tc f 78 21 = = 2,4 E 2100 [] λ = 2,4 < 3,2 = λ -độ mảnh qui ước tới hạn λ = 2,4 < 5,5 → không cần đặc sườn gia cường cho bụng  Kết luận:dầm chọn đảm bảo yêu cầu SVTH: Ngô Văn Nhân Trang 14 MSSV: 21110047KH_Lớp: KH110212 (Xây Dựng 11) ... kiện bền: o Theo khả chịu uốn: 354,432 ≤ 1? ? 2 ,1? ?10 −6 3,327 ? ?10 10 6532 < 210 000 o Theo khả chịu cắt: 2 51, 52 × 1, 945 ? ?10 −3 ≤ 1? ?12 1800 13 , 31? ?10 −4 367 < 12 1800  Kiểm tra điều kiện biến dạng: o... 2,4386 0, 010 55 + ≤ 1? ? 2 ,1? ?10 10 −4 10 −6 2 614 4 ≤ 210 000 → Thỏa điều kiện bền  Kiểm tra điều kiện biến dạng: (Điều kiện 2) SVTH: Ngô Văn Nhân Trang MSSV: 211 10047KH_Lớp: KH 110 212 (Xây Dựng 11 ) Bài... võng lớn dầm: 25 73,84 × 1, 2 = × = 0,002m 2 ,1 × 10 8 × 13 , 31 × 10 −4 o Độ võng tối đa cho phép: SVTH: Ngô Văn Nhân Trang 12 MSSV: 211 10047KH_Lớp: KH 110 212 (Xây Dựng 11 ) Bài tập lớn Kết cấu thép