Bộ môn công trình Thép gỗ Đại học xây dựng Kết cấu thép, kết cấu thép xây dựng, đại học xây dựng, tài liệu đại học xây dựng, tài liệu kết cấu thép, tài liệu xây dựng hay nhất, kiến thức kết cấu thép, kết cấu thép 1, giáo trình kết cấu thép, giáo trình đại học xây dựng, bài giảng kết cấu thép, bài giảng đại học xây dựng, giáo trình đại học xây dựng hay nhất, tổng hợp giáo trình đại học xây dựng
CHƯƠNG 3: DẦM THÉP Bài giảng 2009 BM Cơng trình Thép ĐHXD Hà Nội E-mail: nqviendhxd@hotmail.com §3.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM THÉP Phân loại dầm a) Theo sơ đồ kết cấu - Dầm đơn giản: có nhịp - Dầm liên tục: có nhiều nhịp khơng - Dầm có mút thừa - Dầm congxon b) Theo công dụng - Dầm sàn: - Dầm cầu: - Dầm cầu chạy: - Dầm cửa van Phân loại dầm (tiếp 2/4) c) Theo cấu tạo tiết diện tf Dầm hình tiết diện chữ I tf > tw để đưa vật liệu xa trọng tâm; h > b ; Wx >> Wy tw Thích hợp để làm dầm chịu uốn phẳng Mx Dầm hình tiết diện chữ Nếu hI = h[ b[ > bI => dầm thép tiết diện chữ [ chịu uốn quanh trục y-y tốt dầm thép chữ I Thuờng sử dụng cho dầm chịu uốn xiên Mx My (xà gồ mái nhà); làm dầm tường, dầm sàn vượt nhịp bé chịu tải trọng nhỏ NĐ: Số hiệu tiết diện kích thước tiết diện bị hạn chế tf Phân loại dầm (tiếp 3/4) c) Theo cấu tạo tiết diện Dầm tổ hợp liên kết hàn (dầm hàn): tf liên kết bụng cánh dầm hàn Chế tạo đơn giản, không tốn vật liệu cho chi tiết phụ => sử dụng phổ biến Bản cánh Bản bụng tw tf Bản cánh Phân loại dầm (tiếp 4/4) c) Theo cấu tạo tiết diện Dầm tổ hợp liên kết bulông (dầm bulông): liên kết bụng cánh dầm bulông Bản cánh gồm phần: đậy thép góc cánh Dầm tổ hợp liên kết đinh tán (dầm đinh tán): liên kết bụng cánh dầm đinh tán - Chế tạo phức tạp tốn vật liệu để làm chi tiết phụ (thép góc cánh, bulơng) - Nhưng chịu tải trọng động tốt dầm hàn - Thích hợp để làm dầm vượt nhịp lớn chịu tải trọng lớn 2 Hệ dầm thép ) Hệ dầm đơn giản Tường đỡ Chỉ gồm dầm đặt song song với theo phương cạnh ngắn để chịu lực Bản sàn làm việc kê hai cạnh (l > 2b) Độ cứng khả chịu lực hệ kết cấu dầm sàn khơng lớn Thích hợp cho sàn vượt nhịp l không lớn chịu tải trọng bé Bề rộng b phù hợp cho kết cấu sàn: Đối với sàn thép mỏng b = 0,8 ~ 1,2 m Hệ dầm thép (tiếp 2/6) b) Hệ dầm phổ thông Cột Gồm cột hệ dầm đặt vng góc với để chịu lực: - Hệ dầm phụ tựa hệ dầm chính; nhịp dầm phụ B - Hệ dầm tựa cột Nhịp dầm L; Thích hợp cho sàn vượt nhịp L tương đối lớn chịu tải trọng q lớn : q 3000 daN/cm2; L x B 36 m x 12 m 2 Hệ dầm thép (tiếp 3/6) ) Hệ dầm phức tạp Cột Gồm hệ dầm phụ đặt vng góc với : Dầm sàn đặt kê lên dầm phụ dầm phụ liên kết thấp với dầm - Nhịp dầm sàn l; - Nhịp dầm phụ B; - Nhịp dầm L Thích hợp cho sàn chịu tải trọng lớn (q 3000 daN/cm2) Cấu tạo liên kết dầm giao với dầm phức tạp, tốn cơng chế tạo Có cách liên kết dầm với nhau: liên kết chồng, liên kết mặt; liên kết thấp 2 Hệ dầm thép (tiếp 4/6) d) Các loại liên kết dầm với h = hdc + hdp Liên kết chồng: Liên kết chồng có cấu tạo đơn giản, thuận tiện để lắp ghép; làm tăng chiều cao kiến trúc hệ dầm; Dầm phụ Dầm Bản sàn gối lên cạnh (gối lên dầm phụ) nên độ cứng khả chịu lực khơng cao; => sử dụng; nên dùng sàn có kích thước nhỏ chịu tải trọng nhỏ 2 Hệ dầm thép (tiếp 5/6) d) Các loại liên kết dầm với h = hdc Liên kết mặt: Mặt dầm dầm phụ nằm cao độ, nên chiều cao dầm chiều cao hệ dầm Liên kết mặt có cấu tạo phức tạp, tốn chi tiết liên kết; Dầm phụ Dầm Dầm phụ Bản sàn kê bốn cạnh (gối lên dầm phụ dầm chính) nên độ cứng khả chịu lực tăng => hay sử dụng => Hệ dầm phổ thông với liên kết mặt hay sử dụng 2 Hệ dầm thép (tiếp 6/6) d) Các loại liên kết dầm với Liên kết thấp: Dầm sàn (đặt chồng) liên kết chồng với dầm phụ; Dầm phụ đặt thấp dầm chính, cho mặt dầm sàn có cao độ với dầm Liên kết thấp có cấu tạo phức tạp, tốn chi tiết liên kết, chiều cao dầm chiều cao hệ dầm Dầm sàn Dầm phụ Dầm h = hdc Bản sàn kê cạnh (gối lên dầm sàn dầm chính) nên có độ cứng hệ dầm sàn khả chịu lực thấp 3 Chiều dài dầm, nhịp dầm thép ) Khoảng cách định vị dầm L: khoảng cách gối tựa, hay khoảng vượt dầm; L có giá trị theo mơđun, số chẵn b) Khoảng thông thuỷ L0 : khoảng cách gần hai gối tựa; c) Chiều dài chế tạo dầm L1 : L1 L sai số chế tạo, hay khe hở cần thiết cho việc lắp dựng; thường = ~ 10 mm 3 Chiều dài dầm, nhịp dầm thép d) Nhịp tính tốn dầm l : Nhịp tính tốn dầm xác định phụ thuộc vào cách tựa dầm lên gối loại vật liệu gối tựa (là thép, bê tông hay gạch) Khi dầm gối trực tiếp lên: - Nếu gối tựa tường xây gạch: lấy l = L1 = L - - Nếu gối tựa cột bê tông cốt thép; tường xây gạch có dầm bao bê tơng cốt thép; thép phủ đỉnh cột thép: lấy l = Lo + (L1 - Lo) / Trong trường hợp này, thuờng nhịp tính tốn số lẻ l < L , nên để dễ tính tốn thiên an toàn: thường lấy l = L 4 Chiều cao tiết diện dầm h tf Tiết diện dầm cần phải đảm bảo: Bản cánh - Yêu cầu chịu lực (TTGH 1) - Yêu cầu độ võng (TTGH 2) - Yêu cầu kinh tế (trọng lượng dầm bé nhất) Bản bụng h hw tw Tăng chiều cao h hiệu để tăng khả chịu uốn giảm độ võng dầm => Tuy nhiên, cần xác định chiều cao hợp lý dầm hkt (chiều cao kinh tế) để đảm bảo trọng lượng dầm bé tf Bản cánh Chiều cao tiết diện dầm h hmin h hmax h hkt Điều kiện bắt buộc Điều kiện nên đảm bảo hmax : chiều cao lớn dầm để thoả mãn yêu cầu không gian sử dụng yêu cầu mỹ quan (qui định theo kiến trúc) hmin : chiều cao nhỏ dầm để thoả mãn điều kiện độ võng (TTGH 2) hkt : chiều cao kinh tế dầm để đảm bảo dầm có trọng lượng bé (Gd = Min) tf Bản cánh Bản bụng h hw tw tf Bản cánh Chiều cao tiết diện dầm h (tiếp 2/7) a) Xác định chiều cao hmin g c , pc - Chiều cao hmin dầm xác định dựa theo điều kiện độ võng max c c l g p 384 EI l gc , pc : TT tiêu chuẩn HT tiêu chuẩn tác dụng phân bố chiều dài dầm l2 M max g g p p M max M max max f Wx 2I x / h max c c 2I x f l c c g g p p h 2 c l l f l c g g p p 48 E I x tb 24 h E tb Chiều cao tiết diện dầm h (tiếp 3/7) a) Xác định chiều cao hmin g c , pc l max 2 c l l f l c g g p p 48 E I x tb 24 h E tb c Hệ số vượt tải trung bình xác định bởi: c g p c tb g g p c p Chiều cao tiết diện dầm h (tiếp 4/7) b) Xác định chiều cao kinh tế hkt Chiều cao hkt dầm xác định trọng lượng dầm bé Trọng lượng dầm m dài : g d g w 2g f g w Aw w : trọng lượng bụng dầm m dài; g f Af f : trọng lượng cánh dầm m dài; Aw , Af : diện tích tiết diện bụng cánh dầm w , f : hệ số xét đến chi tiết cấu tạo bụng cánh dầm : trọng lượng riêng vật liệu thép làm dầm (7850 daN/cm3) Tìm cách xây dựng phương trình xác định trọng lượng dầm gd theo biến số chiều cao h 4 Chiều cao tiết diện dầm h (tiếp 5/7) b) Xác định chiều cao kinh tế hkt Coi cánh chịu mô men Mmax phần tham gia bụng kể đến hệ số C Nf C M x ,max Thay N f vào f Af h fk ta có C M x ,max h fk Đồng thời ta có A f f max hay M x ,max Wx f hay Thay Af Mx,max vào biểu thức xác định g d trên, ta có: C Wx g d hw t w w f h fk hàm h h fk hw hw , tw : chiều cao bề dầy bụng dầm 4 Chiều cao tiết diện dầm h (tiếp 6/7) b) Xác định chiều cao kinh tế hkt Vì chưa biết h nên ta coi hw = hfk = h (thông thường tf nhỏ, khoảng ~ cm) C Wx g d hw t w w f hàm h h fk hw h fk Khảo sát hàm số ta có: t w w 2C Wx f 0 h 2C f W x hkt w tw với k 2C f w - Dầm tổ hợp hàn k = 1,2~1,15 ; - Để xác định hkt ta cần phải chọn trước tw: (tw = 8~12 mm nhịp l = 9~15 m) 4 Chiều cao tiết diện dầm h (tiếp 7/7) b) Xác định chiều cao kinh tế hkt d gd gmin gw 2g f O h h kt Chiều cao tiết diện dầm h chọn lân cận hkt cho trọng lượng dầm gần với gmin ... trọng lớn (q 30 00 daN/cm2) Cấu tạo liên kết dầm giao với dầm phức tạp, tốn cơng chế tạo Có cách liên kết dầm với nhau: liên kết chồng, liên kết mặt; liên kết thấp 2 Hệ dầm thép (tiếp 4/6)... w w 2C Wx f 0 h 2C f W x hkt w tw với k 2C f w - Dầm tổ hợp hàn k = 1, 2 ~1, 15 ; - Để xác định hkt ta cần phải chọn trước tw: (tw = 8 ~ 12 mm nhịp l = 9 ~15 m) 4 Chiều... trọng q lớn : q 30 00 daN/cm2; L x B 36 m x 12 m 2 Hệ dầm thép (tiếp 3/ 6) ) Hệ dầm phức tạp Cột Gồm hệ dầm phụ đặt vuông góc với : Dầm sàn đặt kê lên dầm phụ dầm phụ liên kết thấp với dầm