BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP 1 THIẾT KẾ HỆ SÀN – DẦM BẰNG THÉP

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là bài nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Bài liên quan:BỘ ĐỀ THI HỌC KÌ II MÔN HÓA HỌC LỚP 10 NĂM 2017-2018 (CÓ ĐÁP ÁN)

---

Tải ngay bản PDF tại đây: BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP 1 THIẾT KẾ HỆ SÀN – DẦM BẰNG THÉP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP.HỒ CHÍ MINH

                  KHOA XÂY DỰNG

      BỘ MÔN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

—&–

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP 1

THIẾT KẾ HỆ SÀN – DẦM BẰNG THÉP

Họ và tên sinh viên :   mr.Lưu

STT: 56                                                              Lớp : XD08A4

BẢNG SỐ LIỆU VÀ KÍCH THƯỚC HOẠT TẢI

Mã số   đề bài	Bước dầm phụ Ls(m)	Bước dầm chính Lp(m)	Giá trị n (dùng để tính Lc)	Hoạt tải tiêu chuẩn Pc(kg/m2)	Hệ số vượt tải của hoạt tải np	Ghi chú
36	1.1	6.0	11	1050	1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sơ đồ hệ sàn- dầm- cột

CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ KẾT CẤU

1.1.Mô tả các bộ phận của kết cấu

Sử dụng hệ cột-dầm-sàn bằng thép

 

Các bộ phận kết cấu

1.2.Tải trọng tác dụng lên sàn

Tải trọng tác dụng lên sàn có dạng phân bố đều ,đơn vị tính kg/cm²,được chia làm hai loại:

• Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) :là trọng lượng bản thân của dầm thép được tính theo công thức :
• Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tiêu chuẩn :

:trọng lượng riêng của thép

: chiều dày bản sàn được chọn sơ bộ

• Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) tính toán :

: hệ số vượt tải của tĩnh tải

• Tải trọng tạm thời (hoạt tải):
• Tải trọng tạm thời tiêu chuẩn :
• Tải trọng tạm thời tính toán :

: hệ số vượt tải của hoạt tải

è Tải trọng tác dụng lên sàn :

• Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn:
• Tải trọng tính toán tác dụng lên sàn:

1.3.Các đặc trưng cơ lý của vật liệu sử dụng

Ta có tải trọng tiêu chuẩn là : p^c  = 1500(kg/m²) => t = (8-10) mm < 20 mm theo TCVN 338-2005 ta có :

Vật liệu sử dụng bao gồn các vật liệu sau:

• Thép : Sử dụng thép bản, thép hình loại CCT34 có:
• :trọng lượng riêng của thép
• :mô đun đàn hồi
• : cường độ tiêu chuẩn chịu kéo ,nén ,uốn
• :cường độ tính toán chịu kéo ,nén ,uốn
• :cường độ chịu cắt
• : cường độ kéo đứt tiêu chuẩn
• :cường độ ép mặt
• :hệ số poisson
• Que hàn : Dùng hàn que E42A
• :cường độ tính toán theo kim loại mối hàn
• :cường độ tính toán theo kim loại ở biên nóng chãy

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ BẢN SÀN LOẠI DẦM

2.1. Mặt bằng sàn , số liệu:

Mã số   đề bài	Bước dầm phụ Ls(m)	Bước dầm chính Lp(m)	Giá trị n (dùng để tính Lc)	Hoạt tải tiêu chuẩn Pc(kg/m2)	Hệ số vượt tải của hoạt tải np
53	1.2	4.6	8	1500	1.2

 

Mặt bằng sàn ( TL 1/100 )

2.2.Sơ đồ tính bản sàn , cách xác định nội lực

Bản sàn thép được cắt ra một dải rộng 1cm theo phương cạnh ngắn và tính toán như một dầm đơn giản có hai gối tựa là hai dầm phụ (liên kết khớp) chịu tải trọng phân bố đều:

 

Hình 4:Sơ đồ tính toán bản sàn

Trong đó (kg/cm) lực phân bố đều trên dầm bao gồm : tĩnh tải tính toán và hoạt tải tính toán trên 1cm bề rộng .

2.3.Xác định chiều dầy bán sàn

Dùng công thức gần đúng A.L.Teloian để tính chiều dầy( ) bản sàn:

Trong đó :

• ( với :độ võng cho phép của bản sàn thép )
•  
•  

Vậy ta có :

Với l_s=120cm

Theo bảng tra chọn bề dầy cho bản sàn ta có :

q^c = 1500(kg/m²) < 2000(kg/m²) thì chiều dầy bản sàn là

2.3.1.Tính bản sàn

Chọn chiều dầy bản d = 10 mm=1cm

Khoảng cách các dầm phụ : 120cm

Cắt 1cm bề rộng sàn  

• Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn:
• Tải trọng bản thân (tĩnh tải) :
• Hoạt tải :

èTải tiêu chuẩn tác dụng lên sàn :

• Tải trọng tính toán tác dụng lên sàn:

2.3.2.Kiểm tra độ võng của bản sàn

Sơ đồ tính bản sàn : cắt dải bản rộng 1cm

 

 

Bản sàn thép được hàn với các dầm ,khi tải trọng tác dụng lên dầm thì liên kết hàn này làm cho bản sàn không biến dạng tự do được và ngăn cản biến dạng xoay của bản tại gối tựa.Vì vậy tại các gối sẽ xuất hiện lực kéo H và momen âm .Lực kéo và momen âm có tác dụng giảm momen ở nhịp cho bản .Để thiên về an toàn ta chỉ xét ảnh hưởng của lực kéo H .

• Kiểm tra độ võng theo công thức :
• Độ võng ở giửa nhịp của bản sàn có sơ đồ đơn giản chịu tải trọng tiêu chuẩn  :

Với :

è

• α : tỉ số giửa lực kéo H và lực tới hạn Ơle được xác định theo phương trình :

giải phương trình trên ta được α=1.834

• Độ võng của bản sàn là :

Vậy bản sàn đảm bảo điều kiện về độ võng

 

 

 

2.3.3.Kiểm tra điều kiện về độ bền

Bản sàn chịu uốn và chịu kéo đồng thời :

A:diện tích tiết diện bản rộng 1cm : A=1.1=1cm²

W: momen kháng uốn :

H: lực kéo :

• Momen lớn nhất ở giửa nhịp của bản :

Độ bền của bản sàn :

Vậy sàn thỏa mản điều kiện bền

2.3.4.Kiểm tra đường hàn liên kết bản sàn với dầm

Đường hàn liên kết bản sàn và dầm chịu lực kéo H ở gối tựa :

nhưng do yêu cầu cấu tạo  :để tránh hiện tượng hàn không được sâu:

chọn h_h=5mm

 

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN DẦM PHỤ

3.1.Sơ đồ tính toán

Dầm phụ được coi là đầm đơn giản có hai đầu là hai gối tựa .Tải trọng tác dụng lên dầm phụ là tải từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều

 

Hinh : Sơ đồ tính dầm phụ

3.2.Xác định tải trọng và nội lực

Tải trọng tác dụng lên sàn :

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ là:

Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm phụ là:

Sơ đồ tính :

Mômen lớn nhất M_max giửa nhịp dầm :

Lực cắt lớn nhất V_max tại gối tựa :

3.3.Chọn tiết diện dầm phụ

Mô men chống uốn của dầm có kể đến sự phát triển biến dạng dẻo trong  tiết diện :

Chọn thép định hình I N ⁰ 24 có các thông số :

h = 240mm ; b=115mm ; d= 5.6mm ; t= 9.5mm

W_x=289 cm³ ;  J_x=3460cm⁴ ; S_x= 163cm³

Trọng lượng bản thân 27.3(kg/m) = 0.273(kg/cm)

 

 

 

3.4.Kiểm tra dầm phụ theo điều kiện bền

• Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm phụ kể cả trọng lượng bản thân dầm :
• Mômen lớn nhất của dầm phụ có kể đến trọng lượng bản thân :
• Lực cắt lớn nhất V_max tại gối tựa khi kể đến trọng lượng bản thân:
• Kiểm tra ứng suất pháp :
• Kiểm tra ứng suất tiếp:

 

Vậy dầm phụ thỏa mản điều kiện về độ bền

3.5.Kiểm tra dầm phụ theo điều kiện độ cứng

Kiểm tra độ võng của dầm phụ:

• Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ kể cả trọng lượng bản thân :
• Độ võng tương đối của dầm :

Vậy dầm phụ thỏa mản điều kiện về độ võng

3.6.Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm phụ

Không cần kiểm tra  ổn định tổng thể của dầm phụ vì phía trên dầm phụ có bán sàn thép hàn chặt với cách dầm

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH

4.1.Sơ đồ tính toán

Dầm chính được đặt lên cột ,sơ đồ tính là dầm đơn giản chịu tải tập trung từ dầm phụ truyền xuống.

Tải trọng tác dụng lên dầm chính là phản lực gối tựa của 2 dầm phụ 2 bên truyền xuống bao gồm 2 loại :

 

 

 

 

 

 

Đối với những dầm phụ ở giữa nhịp                          Đối với những dầm phụ ở biên

4.2.Xác định tải trọng , xác định nội lực

• Tải trọng tác dụng lên dầm chính :
• Tại những điểm giửa nhịp dầm chính :
• Tải tiêu chuẩn :

Với

è

• Tải tính toán :

Với

è

• Tại những điểm ở biên dầm chính :
• Tải tiêu chuẩn :
• Tải tính toán :
• Xác định nội lực lên dầm chính :

 

 

 

4.3.Chon tiết diện dầm (dầm tổ hợp hàn)

• Chọn chiều cao tiết diện dầm :
• Chiều cao nhỏ nhất của dầm tính gần đúng theo công thức h_min khi đưa các tải tập trung về phân bố đều :

Với n_tb: hệ số vượt tải trung bình chọn n_tb=1.15

è

• Chiều cao kinh tế của dầm :

Chọn h_w ≈ h ≈ h_min=70cm

+ Chiều dày nhỏ nhất của bản bụng t_w được xác định theo điều kiện bản bụng chịu lực cắt lớn nhất :

+ Khi dầm đảm bảo ổn định không dung sườn để  gia cường :

Từ 2 điều kiện trên ta có thể chon t_w=0.8cm

Với k = 1.15: dầm tổ hợp hàn

èChọn  và càng gần h_kt càng tốt vậy chọn :

h=90cm ; chọn t_f=2cm

=>h_w=h-2t_f=90-4=86cm =>h_fk= h-t_f =90-2=88cm

èChọn t_w=0.8cm=8mm

 

• Xác định kích thước bản cánh:

+ Diện tích cánh dầm được xác định gần đúng :

Ta có :

Với t_f=2cm ta sẽ có b_f=45.104/2=22.552cm nhưng do tải trong uốn dung để tính ra tiết diện trên chưa kể đến trọng lượng bản thân ,nếu kể đến tiết diện sẽ lớn hơn nên ta chọn b_f=28cm

+ Kiểm tra chiều rộng cánh dầm theo điều kiện về cấu tạo,ổn định tổng thể và cục bộ:

Ta có :

với b_f=28cm ta có :

: thỏa

:thỏa

4.4.Kiểm tra độ bền của dầm

Các đặc trưng hình học của tiết diện :

Trọng lượng bản thân =

• Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp :

Mômen lớn nhất của dầm do trọng lượng bản thân:

Mômen lớn nhất của dầm có kể đến trọng lượng bản thân:

Ứng suất pháp lớn nhất tại giửa nhịp :

• Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối :

Lực cắt tại gối tựa do tải trọng bản thân dầm:

Lực cắt lớn nhất của dầm có kể đến trọng lượng bản thân:

Ứng suất tiếp lớn nhất tại gối :

• Kiểm tra điều kiện bền tại vị trí có M và V cùng lớn (giữa dầm) tại điêm tiếp giáp giữa bụng và cánh:

Tại vị trí giửa dầm khi đã kể đến trọng lượng bản thân  có:

M=10308621.16(kg.cm)

V=5275.4 (kg)

4.5.Kiểm tra độ võng của dầm

Do chọn chiều cao dầm lớn hơn chiều cao h_min theo điều kiện độ võng nên không cần kiểm tra độ võng của dầm

4.6.Thay đổi tiết diện dầm

Ta có chiều dài dầm L= 9.6m < 10m nên không cần thay đổi tiết diện nhưng trong phạm vi bài tập lớn này có thể thay đổi tiết diện của dầm

Để đơn giản việc thay đổi tiết diện dầm ta quy các tái tập trung về phân bố đều kể cả trọng lượng bản thân dầm chính :

Chọn vị trí thay đổi tiết diện cách gối tựa một đoạn

Ta thay đổi tiết diện tại vị trí x=1.6 m

Giá trị nội lực tại vị trí x=1.6m như hình vẽ:

 

 

 

 

 

 

Momen chống uốn cần thiết ứng với vị trí x=160cm:

Momen quán tính cần thiết của tiết diện mới

Momen quán tính cần thiết của bản cánh :

Diện tích cần thiết của một bản cánh :

Chiều rộng cánh sau khi thay đổi

Nhưng do yêu cầu cấu tạo ta chọn b_f1=18cm

 

 

 

 

 

 

 

Kiểm tra lại tiết diện đã thay đổi (1-1)

Trọng lượng thép giảm :

Đặc trưng hình học của tiết diện mới (1-1)

Tải trọng tác dụng lên dầm chính khi đã thay đổi tiết diện cánh :

• Kiểm tra ứng suất pháp :

Momen tại tiết diện thay đổi khi kể đến trọng lượng bản thân lượng thép giảm yếu:

• Kiểm tra ứng suất tiếp:

Lực cắt tại tiết diện thay đổi khi kể đến trọng lượng bản thân lượng thép giảm yếu

•  
• Kiểm tra ứng suất tương đương tại chổ tiếp giáp giữa cánh và bụng:

Vậy tiết diện thay đổi thỏa điều kiện bền

4.7.Kiểm tra ổn định của dầm chính

• Kiểm tra ổn định tổng thể

Dầm không cần kiểm tra ổn định tổng thể khi:

Với l₀:khoảng cách giửa 2 điểm cấu kết không cho cánh cong vênh l₀=120cm

è

Vậy không cần kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể

• Kiểm tra ổn định cục bộ của cánh dầm

Ta có :

Vậy bản cánh thỏa điều kiện ổn định cục bộ

• Kiểm tra ổn định cục bộ của bụng dầm

Ta có:

Ta có :

Vậy dầm bị mất ổn định cục bộ ở bản bụng vậy cần đặt các sườn ngang vào bản bụng

+Khoảng cách giữa hai sườn ngang :

Chọn a=160cm bố trí 5 sườn mổi bên => số sườn của dầm chính là 10 sườn

+Bề rộng sườn :

Chọn b_s=7cm

+Chiều dày sườn :

Chọn t_s=5mm

Chọn h_f=4mm theo cấu tạo

 

 

 

 

Tổng khối lượng sườn :

Trọng lượng của sườn gia cố :

Tải trọng tác dụng lên dầm chính khi đưa về tải phân bố đều bao gồm (hoạt tải+trọng lượng bản thân trước khi giảm yếu+trọng lượng sườn gia cố-trọng lượng thép giảm yếu) :

Kiểm tra lại ổn định cục bộ của bản bụng sau khi đặt sườn đứng :

Ứng suất tiếp tới hạn:

Ứng suất pháp tới hạn

Trong đó c_cr tra bảng dựa vào

(β=0.8:hệ số tra bảng )

nên c_cr=34.6

g

• Kiểm tra ô 1và 6 :(chịu ứng suất tiếp lớn nhất)

Đặc trưng hình học tại ô 1 và 6 :

Ứng suất :

Kiểm tra:

Thỏa

• Kiểm tra ô 3 và 4 (ô có ứng suất pháp lớn nhất):

Ứng suất:

Kiểm tra :

Kiểm tra ô 2 và 5 (ô có ứng suất pháp và ứng suất tiếp):

Ứng suất :

Kiểm tra:

Thỏa

Tóm lại dầm thỏa điều kiện ổn định cục bộ

4.8.Cấu tạo và tính toán các liên kết dầm chính

• Liên kết cách dầm với bụng dầm:

 

 

---

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

[sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]

---