1. BẢN MẶT
(I) (II) (III) (IV) (V)
Nguyên tắc tính toán chiều dày bản mặt:
-Dựa vào điều kiện thỏa mãn về cường độ
-Coi ô bản mặt liên kết ngàm đàn hồi theo bốn cạnh
-Tính toán với từng ô bản mặt, chọn chiều dày lớn nhất (bản mặt cùng một độ dày)
i
i + 1 b (m)
a (m)
ptb(kN/m2)
u b
2
R m
p a 6
p – cường độ áp lực nước trung tâm ô bản mặt tính toán, kN/m2 a – cạnh ngắn ô bản mặt; b – cạnh dài ô bản mặt
α – hệ số phụ thuộc tỉ số cạnh dài/cạnh ngắn, bảng 7.1 trang 190 GT mb– hệ số điều kiện làm việc, mb= 1.25
Ru– cường độ tính toán khi chịu uốn của vật liệu làm bản mặt δ – chiều dày bản mặt tại ô tính toán (m), δ ≥ 10mm khi L ≥ 10m, δ ≥ 6mm khi L < 10
i MN
Ô Zi pi a(m) b(m) b/a α ptb δ (m)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
I Zo po Z1-Zo (po+p1)/2
Z1 p1
II Z1 p1
Z2 P2 ...
δmax Bảng xác định chiều dày các ô bản mặt
Chọn chiều dày bản mặt lớn nhất trong các ô bản mặt và thỏa mãn chiều dày tối thiểu
Bài giảng kết cấu thép
2. DẦM PHỤ
a/ Nguyên tắc tính toán dầm phụ ngang
-Dầm phải thỏa mãn điều kiện cường độ và độ võng
-Tính theo sơ đồ dầm đơn chịu tải trọng hình thang hoặc dầm liên tục chịu tải trọng phân bố đều
-Các dầm phụ ngang có cùng kích thước mặt cắt, tính toán với dầm phụ chịu tải trọng lớn nhất
(1) (2) (3)
(4) (5)
Sơ đồ 1: Dầm đơn chịu tải trọng hình thang
atr
ad
q
B atr
ad
2 a pa
q tr d
p – cường độ áp lực nước tại trục dầm tính toán, kN/m2
atr, ad - lần lượt là khoảng cách từ dầm phụ ngang đang xét đến dầm
atr
ad
q
L atr
ad
2 a pa
q tr d
p – cường độ áp lực nước tại trục dầm tính toán, kN/m2
atr, ad - lần lượt là khoảng cách từ dầm phụ ngang đang xét đến dầm trên nó và dầm dưới nó
Bảng tính toán tải trọng tác dụng lên dầm phụ
Dầm Cường độ áp lực nước tại trục dầm p, kN/m2
Khoảng cách giữa các dầm, m
1 2 3
… qmax
2 a pa q tr d 2
a atr d
Chọn dầm chịu tải trọng q lớn nhất để tiến hành tính toán lựa chọn mặt cắt
b/ Tính toán tải trọng
Bài giảng kết cấu thép
c/ Tính toán nội lực
B qmax
a b a
Tra bảng 7-2 GT KCT
6 - qa 8 M qB
2 2 max
4 a a atr d
L
Tra bảng 7-3 GT KCT Phản lực gối tựa, mô men uốn lớn nhất tại giữa nhịp, mô men uốn lớn nhất trên gối
qmax
Có thể dùng SAP2000 để tính toán nội lực Sơ đồ 2:
Sơ đồ 1:
Dựa vào điều kiện thỏa mãn về cường độ:
W R M
x max
R Wyc Mmax
Từ Wyctra bảng 11 trang 210 GT KCT lựa chọn số hiệu mặt cắt dầm chữ
Do dầm phụ hàn chặt với bản mặt, khi kiểm tra khả năng chịu lực của dầm phụ cần xét đến một phần bản mặt cùng tham gia chịu uốn với dầm phụ
e/ Kiểm tra tiết diện chọn
B qmax
a b a
o d tr c
3l . 0 2
a a
c 2 b b
bc- bề rộng dầm phụ tiếp giáp với bản mặt;
c- kích thước có liên quan đến độ dày bản mặt và tính chất vật liệu, c = 25;
atr, ad - lần lượt là khoảng cách từ dầm phụ ngang đang xét đến dầm trên nó và dầm dưới nó;
lo– chiều dài tính toán của dầm đơn hay khoảng cách giữa các điểm 0 của biểu đồ mô men uốn trong dầm liên tục
Bài giảng kết cấu thép
- Kiểm tra cường độ:
W R M
th max
c
b
max R
J S
Q
Wth– mô men chống uốn của tiết diện thu hẹp;
S – mô men tĩnh của phần bị trượt đối với trục trung hòa;
J – mô men quán tính của tiết diện nguyên;
δb– bề rộng bản bụng dầm;
R, Rc– cường độ chịu uốn và chịu cắt tính toán của thép.
- Kiểm tra độ võng:
250 1 n
1 L f
o tc
Có thể sử dụng phần mềm SAP2000 xác định độ võng tuyệt đối lớn nhất của dầm
3. DÀN NGANG
a/ Nguyên tắc tính toán dàn ngang
-Dàn phẳng hình thang chịu tác dụng của tải trọng ALN đặt tại nút -Các thanh dàn chỉ chịu lực kéo hoặc nén
-Lựa chọn mặt cắt thanh dàn được ghép bằng hai thanh thép góc -Thanh dàn thỏa mãn điều kiện về cường độ và ổn định
(A) (B) (C)
B H P
P P
P 1 2 3 2
2 ... 1
- Cường độ áp lực tại vị trí mắt dàn thứ i pi(kN/m)
B H pi n i
γn– trọng lượng riêng của nước, kN/m3 B – khoảng cách giữa hai dàn ngang
Hi– khoảng cách từ mực nước thượng lưu đến vị trí mắt giàn thứ i.
- Tải trọng tác dụng vào mắt dàn thứ i Pi(kN)
12 1 1
1 l
W Z
P
23 2 2 12
1 12 1
2 l
W Z l
Z - W l
P
W1, W2– hợp lực của tải trọng phân bố tác dụng trên các thanh l12 và l23, kN
Z1, Z2– tọa độ các điểm đặt của hợp lực.
Bài giảng kết cấu thép
Bảng tính toán tải trọng tác dụng vào các mắt dàn
Ký
hiệu thanh
B Hi pi Chiều
dài l
Wi Zi Pi
12 17 27
…
c/ Tính toán nội lực trong các thanh dàn
Dùng phương pháp đồ giải (phương pháp Cremona) sau đó kiểm tra lại nội lực thanh bằng phương pháp giải tích (mặt cắt, tách mắt) hoặc sử dụng phần mềm SAP2000 xác định nội lực trong các thanh dàn
d/ Lựa chọn tiết diện thanh dàn
Ký hiệu thanh
Nội lực (daN)
Chiều dài thanh
Lox (cm)
Loy (cm)
Tiết diện thanh
(daN/cm2) 12
17 27
….
4. DẦM CHÍNH
a/ Xác định tải trọng tác dụng lên dầm chính Từ việc sơ bộ lựa chọn vị
trí, kích thước cơ bản dầm chính (h), kiểm tra lại điều kiện ≥30o
Nếu không thỏa mãn có thể điều chỉnh atr≠ adnhưng không chênh nhau quá lớn, biểu thị tải trọng tác dụng lên dầm chính trên và dầm chính dưới không chênh nhau quá 5%
Nếu tiếp tục không thỏa mãn phải khắc phục bằng cách đục lỗ ở bản bụng dầm chính dưới
Bài giảng kết cấu thép
atr
ad
d tr
d n
tr a a
W a
q
Wn
Tải trọng tác dụng lên dầm chính trên
d tr
tr n
d a a
W a
q
Tải trọng tác dụng lên dầm chính dưới
Chọn tải trọng lớn hơn để tính toán kích thước dầm
b/ Sơ đồ tính toán
L qmax
Lo
Mmax Dựa vào điều kiện thỏa
mãn về cường độ:
W R M
x max
R Wxyc Mmax
Dầm đơn chịu tải trọng phân bố đều
Lựa chọn mặt cắt dầm chữ I thép ghép
c/ Xác định kích thước tiết diện dầm chính
x
y bc
δb
δc
δc h
3 1.5bWyc kt
h
p q
q p
E h RLn
tc tc
o
24 5
min
* Kích thước cơ bản mặt cắt ngang dầm h = max (hkt, hmin)
160
~ 120
b b b
h
600 1 1 no
Dầm có sườn đứng gia cường
Dầm chính trong cửa van
* Kích thước bản bụng
95h . 0 hb
- Chiều cao bản bụng hb
- Chiều dày bản bụng b
c b
max
b h R
5Q . 1
Thỏa mãn điều kiện chống cắt:
Thỏa mãn điều kiện độ mảnh:
gt b
b b
h
Chọn chiều dày lớn và không nhỏ hơn 6mm
Lựa chọn theo quy cách thép bản, chọn bội số của 50mm
Bài giảng kết cấu thép
* Kích thước bản cánh
025h .
c 0
- Chiều dày bản cánh c
- Chiều cao chính xác của dầm h
Lựa chọn chiều dày phù hợp với chiều dày thép bản tiêu chuẩn
c
b 2
h h
- Chiều rộng bản cánh bc
2 c c
c
c h
b 2J
12 - h 2 W h J
3 b b yc c
Thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ:
R 2100 30
- bc b
c
Lựa chọn bề rộng theo quy cách thép bản
d/ Kiểm tra tiết diện chọn
Kể đến một phần bản mặt tham gia
chịu lực x
bc
δb
δc
δc h
b
50 b b c
X
ymin
ymax
85R . 0 J y
M
max X
max
max
JX– mô men quán tính của tiết diện giữa dầm có kể đến bản mặt tham gia chịu lực
c b
Xo max Xo max
max R
J S
Q
SXo– mô men tĩnh của nửa tiết diện đối với trục trung hòa tại mặt cắt đầu dầm có chiều cao ho;
JXo– mô men quán tính của tiết diện tại đầu dầm có chiều cao ho;
ho– chiều cao dầm tại mặt cắt đầu dầm ho= (0.4 ~ 0.5)h.
- Kiểm tra độ võng:
600 1 n
1 EJ
L q 384
5 L
f
o X 3 tc tc
α = 0.8 - hệ số kể đến sự thay đổi tiết diện dầm
- Tính liên kết hàn góc giữa bản cánh và bản bụng:
R 6mm 2
J S
h Q h
g Xo
c Xo max
h
SXoc– mô men tĩnh của bản cánh tại tiết diện gối tựa đối với trục trung hòa;
JXo– mô men quán tính của tiết diện tại gối tựa đối với trục trung hòa.
Bài giảng kết cấu thép
B
L h
ho
c
Sườn đứng
(ô I)
(ô II) - Kiểm tra ổn định cục bộ:
Do bản cánh dầm chính hàn chặt với bản mặt nên không cần phải kiểm tra ổn định tổng thể
Ô bản bụng dầm chính không bị mất ổn định cục bộ khi:
m
th b th
b
2
3 2
b b
th . 10 /
h
7.46 100 daN cm
2
3 2 b
th 2 . 10 /
d 100 95
. 25 0 .
1 daN cm
- 2
b X
b y /
J
M daN cm
2
b b
b /
h
Q daN cm
h cm y - b
(I) (II)
MI
QI
MII QII
M
Q hb
hbtb
- b X
b y
J
M
b b
b h
Q
5. DÀN CHỊU TRỌNG LƯỢNG
-Thanh cánh thượng và thanh cánh hạ của dàn là bản cánh dưới của dầm chính, thanh đứng của dàn là thanh cánh hạ của dàn ngang
-Chỉ cần thêm thanh xiên sẽ tạo được dàn chịu trọng lượng
-Tính toán như dàn phẳng song song