Bài giảng Kết cấu thép: Chương 4 - Hồng Tiến Thắng

[r]

Tr−ờng đại học thuỷ lợi Khoa công trình Bộ mơn kết cấu cơng trinh

=======

BÀI GiẢNG KÕt cÊu thÐp

GVHD Hồ Tiế Thắ

1

GVHD: Hồng Tiến Thắng

Bộ môn Kết Cấu Cơng Trình

http://www.mediafire.com/thang.kcct

Nội dung mơn học • Chương 1: Cơsởthiết kếkết cấu thép

Ch Liê kết hà • Chương 2: Liên kết hàn • Chương 3: Liên kết Bulơng • Chương 4: Dầm thép

• Chương 5: Cột thép • Chương 6: Dàn thép

2

g p

+ Bài tập nộp:

http://www.mediafire.com/thang.kcct

4 DẦM THÉP

 4.1 Khái niệm chung

 4.2 Thiết kếdầmđịnh hình

 4.3 Thiết kếdầm ghép

3

Đại học Thủy Lợi Bộ mơn Kết Cấu Cơng Trình

GVHD: Hồng Tiến Thắng

4.1 Khái niệm chung

4.1.1 Phân loại dm:

ã Định nghĩa: dầm phân tố chủ yếu chịu uốn

ã Định nghĩa: dầm phân tố chủ yếu chịu uốn

-Tiết diện : thờng dùng tiết diện chữ I, W/F = lớn

ã Phân loại:

- Dm định hình: Chế tạo sẵn nhà máy, theo kích th−ớc quy định

- DÇm ghÐp: TiÕt diƯn ghÐp thép, dùng liên kết

4

hàn , đinh tán

u im Chế tạo nhanh, cấu tạo đơn giản,

liên kết đơn giản, chi phí khơng cao

Nh−ợc điểm Dầm nh hỡnh

Chiều dày bụng bquá lớn so với yêu cầu chịu lực

Dầm ghép

Kích thớc tuỳ chọn Khả chịu lực lớn

Ưu ®iĨm Nh−ỵc ®iĨm

Tiết diệ ủ dầ ó thể th đổi hù hợ

ThiÕt kÕ phøc t¹p, ChÕ tạo tốn công

Tit din ca dm cú th thay đổi phù hợp với biểu đồ M

tiÕt kiƯm vËt liƯu

Chỉ khơng thể dùng đ−ợc dầm định hình dùng dầm ghép

Do EJy<< EJxnên dầm => dễ bị ổn định tổng th

4.1.2 Nguyên tắc tính toán: ã Trạng thái giíi h¹n 1:

- C−ờng độ = M/WthR

æ

- ổn định M/Wng th = dR

ã Trạng thái giới hạn 2: - ộ võng ftc/L 1/n0

4.1.3 Cách bố trí hệ dầm:

kiu đơn giản kiểu phổ thông kiểu phức tạp

Liên kết dầm phụ với dầm có cách: + Dầm phụ đè lên dầm

+ Dầm phụ đặt mặt với dầm

-Từ sơ đồ kết cấu thực tế

4.2 Thiết kế dầm định hình 4.2.1 Chän tiÕt diƯn:

thiết lập sơ đồ tính tốn

6x5m M

-Vẽ biểu đồ M Q

-Xác định mômen chống uốn yêu cầu mR

M Wyc  max

-Căn cứvào bảng tra thÐp chọn sốhiệu thÐp có: Wx> Wyc Q

ãKiểm tra điều kiện bền

Ưng suất pháp: M mR 4.2.2 Kiểm tra tiÕt diÖn chän:

g p p mR

Wth 



¦ng suÊt tiÕp: c b x

x mR J

S

Q 





 max

KiÓm tra øng suÊt côc bé: mR P 





Z = b +2h1

mR Z

b cb  



Gia cố ưs cc b ln ??

Đặt sờn chống

ãKim tra độ võng (độ cứng):

0

1

n l fTC



•Kiểm tra ổn định tổng thể :

L

- HiƯn t−ỵng

P nhá dÇm chØ n quanh trơc X

dầm o uốn quanh trục X

ò ố h

P ln

=> Làm cho dầm bị vênh, vặn vỏ dỗ ôđ tổng thể uốn quanh trục y

v bị xoắn

-iu kiện để dầm khôngbị ổn định tổng thể

mR W M

ng d

 

 

2

X

J 

          

o Y

d l

h J 

 = f()

2

54 ,

1 

     

h L J J

y xoan 

y lo lo

y lo lo

Jxoan: B¶ng 4.5 (trang 66)

 

Jy

Giải pháp xử lý ÔĐTT ??

L

Giảm L0 Tăng Jy

L

M<0,85Mmax 0,85Mmax<M<Mmax Tải trọng nhỏ

Dùng đờng hàn Dùng đờng hàn dùng

cú cỏch 4.2.3 Nối dầm định hình:

g g

đối đầu

g g

đối đầu kết hợp bản ghép

g b¶n ghÐp

í h h

h N

N Tính như

đh đối đầu chịu MQ

M=Mdh+ Mbg

Mdh= W.Rkh

 M

bg= M - M dh

N=M/h

Đh góc chịu lực dọc

Ví dụ: Kiểm tra dầm đơn chịu tải trọng phân bố qtc= 20 kN/m, nq= 1,3 Tiết diện chữ IN040 có đặc tr−ng hình học:

Jx= 18930 cm4 Jxo¾n= 40,6 cm4 Jy= 666 cm4 Sx= 540 cm3 Wx= 947 cm3 b= 0,8 cm R = 2100 daN/cm2 R

c= 1300 daN/cm2, m =1, 1/n0=1/600

I

IN040 -Kiểm tra c−ờng độ:

q = nq qtc=26kN/m

Mmax=117kNm Qmax=78kN

4 2 max 2 max 117.10

1235, 48 / 2100 / 947

78.10 540 278 13 / 1300 /

th x

M

daN cm m R daN cm W

Q S

d N R d N

     

- Kiểm tra c−ờng độ:

2

max 278,13 / . 1300 /

18930.0,8

x

c x b

Q

daN cm m R daN cm J

 

    

- Kiểm tra độ võng:

600 n 706 18930 10 , 600 20 384 J E L q 384 L f o x tc tc     

- Kiểm tra ổn định tổng thể :

R W M ng d     12 , 21 40 600 666 , 40 54 , 54 , 2                h L J J o y xo¾n  12 5 16 12

21  



 α Ψ



B¶ng 4.2 (trang 64) 12 , 5 16 12 ,

21  

  35 , 3 12 , 5 . 8 99 , 2 55 , 3 99 ,

2   

  α Ψ 16 2,99 24 3,55 2

3 666 40

3,35.10 0,524

18930 600 y d J h J L              2 18930 600 117.10

2357,8 ( / ) 2100( / ) 0,524.947

x o

d J L M

daN cm m R daN cm W           

* Xác định chiều cao tiết diện h

Fc

4.3 Thiết kế dầm ghộp 4.3.1 Xác định chiều cao dầm ghép:

§iỊu kiƯn kinh tÕ hmin hkt

h = max(hkt, hmin)

- Chiều cao nhỏ hmin

Fb

Điều kiện độ cứng

1 f  Từ điều kiện độ võng t−ơng đối:

o

n L Từ điều kiện độ võng t−ơng đối: Với dầm đơn chịu tải trọng phân bố đều:

3

( )

5

(*) 384

tc tc

x o

p q f

L

L E J n



   

Víi:

2 h R M h W

J max

yc

x 

2 max 8

p q

M   L

tc p tc

q

p p n q q n

 

    Thay vµo (*)

5 tc tc

R L  

min

5 24

tc tc

o p q

R L n h

E p q

 



 

 

- Chiều cao kinh tế hkt

Là chiều cao mà dầm có diện tích nhỏ nh−ng đảm bảo chịu lực (W = const)

+ NÕu h   Fc; Fb( v× W = const )

+ NÕu h   Fc; Fb

C1: Vẽ biểu đồ quan hệ diện tích tiết diện (F) chiều cao dầm (h)

Chiều cao kinh tế dầm (hkt) giá trị ứng với Fmin C2: F = f(h) = Fb+ 2Fc ; 0

dh dF

cùc trÞ = hkt

http://www.esnips.com/web/Thamkhao 19

3 b yc

kt 1,5 W

h   ó bit

bchọn: 70 80 : dầm không s−ên

100 160 : dÇm cã s−ên

R M Wyc max

* Chiều cao dầm: h = max (hkt, hmin)

Fc

Fb

4.3.2 Chän tiÕt diƯn cđa dÇm ghÐp:

* Chiều cao bụng dầm: hb= 0,95h (lấy tròn bội số 50 mm)

ề

* Chiều dày bụng b: c b x

R J

Qs 



 

c b b

R h

Q

2

1

- Theo điều kiện chống cắt: (bản bụng chịu toàn lực cắt)

- Theo iu kiện độ mảnh bụng:

b b b

h  2

=> Chiều dày bụng đ−ợc xác định: b= max (b1, b2) b



Từmô men chống uốn yêu cầu:                2 12 2 c c c b b x yc h b h h h J

W  

a1 * Chiều rộng cánh dầm:

- Theo điều kiện c−ờng độ:

  12 c c 2

yc h h

thay: hc= hb+ c; h = hb+ 2c

 



6b c c c b

yc bh h h

W  

2 ) ( / c b c b b yc c h h h W b      

Th điề kiệ ổ đị h

- Theo điều kiện ổn định cục bộ:

1 2100 2100 30 15 c b c b a R R 

    Với:

2

1 c b b a  

Có thể thay đổi chiều rộng bc, dày ccủa cánh, nh−ng giữ nguyên F

a1 * Chiều dày cánh dầm:

mm h

c0.02 (2040)



T−ơng tự nh−kiểm tra tiết diện dầm định hình

mR W M th   max  c b x o mR J S Q     max

4.3.3 KiĨm tra tiÕt diƯn ®∙ chän:

*Kiểm tra c−ờng độ:

øng suÊt ph¸p: øng suÊt tiÕp:

mR

  2 3



*Kiểm tra độ cứng (độ võng):

Ðp côc bé: R

z P n

b 

 víi z = b + 2cvµ n =

Dầm đơn chịu tải trọng phân bố

tc tc tc 1 L p q

f    

Tỉng hỵp: o x tc tc tc n L k J E p q L f 25 384 3             x o x J J J

k  Jo Jx

∆ Xét đến thay đổi tiết diện

Dầm đơn chịu tải trọng phân bố

o x n L J E 384

L  

( Jo16Jx ho0,4h )

*Liên kết bụng cánh:

Ti ni tip xỳc gia bn cánh bụng: lực cắt đơn vị dài

c

b QS

T 

x b

J T

Khả chịu cắt đờng hàn:

h

g h h

c hR

T 2

Yªu cÇu: T Tch



 h

g h x

c hR

J S Q  h g x c

h J R

QS h



2

*Kiểm tra ổn định tổng thể:

Cách kiểm tra nh− dầm định hình, Jxoắnxác định nh− sau:

R W M ng d   

  2 3

3 , c c b b xoan h b

J    

12 b J c c

y 

ng d               

 33

2 c c b b c c o b h h b L     54 ,        h L J J y xoan 

B¶ng 4.2 (trang 64) =>  22

X

J 

           o Y d l h J  

Hiện t−ợng ổn định cục

I I

*Kiểm tra ổn định cục bộ:

b

Hiện t−ợng phần mỏng bị uốn cong nh− gọi t−ợng ổn định cục

Nguyên nhân

ng suất tới hạn < ứng suất ch¶y

Nguyên nhân

I II III M

Q XuÊt hiÖn vïng I – Q lín , M ()

III– M lín Q ()

¦S tới hạn> c ƯS tới hạn = c ƯS tới h¹n < c

Tấm bị phá hoại cường độ

Tấm bị phá hoại cường độ

Tấm bị ôđcb trước

II– M,Q lớn (-)

g ộ trước bị ôđcb

g ộ đồng thời bị

ôđcb bcườị phá hong độại

nguy hiểm khó nhận biết sớm phá hỏng kết cấu

Công thức xác định ứng suất tới hạn chữ nhật:

ho

δ

Theo lý thuyết ổn định

th TØ lƯ thn víi chiỊu dµy ,

TØ lệ nghịch với bề rộng ho

phụ thuộc vào liên kết xung quanh chu viKo

th

Cụ thể cho mơ hình liên quan đến dầm:

d  c ho  ho    2 10

100 95 , 25 ,               d th   d c

d Cạnh ngắn 10 100 08 ,        o th h   daN/cm2 / 10 100 cm daN h K o o th         