Đang tải... (xem toàn văn)
I.Tính toán kích thước bản sàn Chọn kích thước bản sàn (bề dày, nhịp). Kiểm tra bản sàn theo điều kiện cường độ và điều kiện biến dạng. Tính toán đường hàn liên kết bản sàn với dầm đỡ. II. Tính toán thiết kế dầm phụ Chọn sơ đồ tính toán Xác định tải trọng tính toán Xác định nội lực tính toán Chọn kích thước tiết diện dầm Kiểm tra kích thước dầm theo điều kiện cường độ và điều kiện biến dạng.
N KT CU THẫP S 1 GVHD: THS. Lấ DNG BO TRUNG Thuyết minh Đồ án kết cấu thép số I Đề bài Thiết kế hệ dầm sàn bằng thép với các số liệu tính toán kèm theo cho trong bảng: L (m) B(m) p tc (kN/m 2 ) Loại dầm Sàn 10,5 6 22,8 Hàn Thép Vật liệu thép số hiệu CCT38s, có cờng độ tính toán: f=230 N/mm 2 ; f v = 240 N/mm 2 ; E=2,06.10 6 daN/cm 2 =2,06.10 5 N/mm 2 Độ võng giới hạn cho phép: của bản sàn [ l/ ]=1/150; của dầm phụ [ /B]=1/250; của dầm chính [ /L]=1/400. Hệ số vợt tải: của tĩnh tải g =1,05; của hoạt tải P =1,2. Hàn tay, dùng que hàn N42. Nội dung tính toán bao gồm: I.Tính toán kích thớc bản sàn -Chọn kích thớc bản sàn (bề dày, nhịp). -Kiểm tra bản sàn theo điều kiện cờng độ và điều kiện biến dạng. -Tính toán đờng hàn liên kết bản sàn với dầm đỡ. II. Tính toán thiết kế dầm phụ - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định tải trọng tính toán - Xác định nội lực tính toán - Chọn kích thớc tiết diện dầm - Kiểm tra kích thớc dầm theo điều kiện cờng độ và điều kiện biến dạng. III. Tính toán thiết kế dầm chính - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định tải trọng tính toán - Xác định nội lực tính toán - Chọn tiết diện dầm - Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài và kiểm tra tiết diện dầm đã chọn. - Tính toán đờng hàn liên kết bản cánh với bản bụng dầm. - Thiết kế sờn đầu dầm - Thiết kế mối nối dầm - Tính liên kết dầm phụ với dầm chính (nếu cần). SVTH:NG QUANG HONG Trang: 1 Lớp: XD3302_X.4_LT Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG I. Tính toán bản sàn 1.Chọn kích thớc bản sàn Kích thớc bản sàn xác định gần đúng giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất và chiều dày t s của sàn: s s t l = ). . 72 1.( 15 4 4 0 1 0 tc qn E n + Trong đó: s s t l là tỷ số cần tìm giữa nhịp sàn và chiều dày sàn. n 0 = [l/ ] = 150 E 1 = 5 2 2 2,06.10 1 1 0,3 E = = 2,26.10 5 (N/mm 2 ) Với tải trọng tiêu chuấn q tc =22,8 (kN/m 2 ) chọn t S = 10 mm. 5 4 3 4.150 72.2,26.10 .(1 ) 15 150 .22,8.10 s s l t = + =96,39 l S = 96,39.10 = 963,9 (mm) Ta chọn l S = 955mm. Trên một ô sàn bố trí 11 dầm phụ. 2. Kiểm tra sàn Xét cho dải sàn 1 m có sơ đồ tính nh sau: q f H H Hình 1. Sơ đồ tính toán sàn +Tải trọng tiêu chuẩn: q tc s = g tc s + p tc s Trong đó: g tc s = t s . . 1=0,01.78,5.1=0, 785 (kN/m). Với =7850 daN/m 3 = 78,5 kN/m 3 . q tc s = 0,785+22,8=23,585kN/m +Tải trọng tính toán: q tt s = g . g tc s + p .p tc s =1,05.0,785+1,2.22,8 =28,184kN/m a) Kiểm tra độ võng của sàn: Độ võng do tải trọng tiêu chuẩn và lực kéo H tác dụng: = 0 . +1 1 SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 2 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG Trong đó: 0 là độ võng ở giữa nhịp của bản có sơ độ làm việc nh dầm đơn giản do q tc s gây ra. 0 = x tc s IE xlq x .384 5 1 4 Với I x = 3 3 1. 1.0,01 12 12 s t = = 0,083 (cm 4 ) 0 = 4 8 3 5 23,585.0,955 .12 . 384 2,26.10 .0,01 =0,01356m +Hệ số xác định từ công thức: ( 1 + ) 2 = 3. 2 2 0 s t ( 1 + ) 2 = 3. 2 2 0,0136 0,01 = 5,549 Xác định đợc = 1,174. Độ võng của sàn: = 0 . +1 1 =0,0136. 1 1 1,174+ =0,00626 s l = 0,00626 0,955 =0,00655< l = 150 1 =0,00667. Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép. b) Kiểm tra cờng độ sàn: Kiểm tra sàn theo diều kiện cờng độ: c ss f W M A H . max += A s - diện tích tiết diện sàn rộng 10mm: A s =10mm x1000mm= 10 4 mm 2 W s - mômen kháng uốn của tiết diện dải sàn rộng 10mm. W s = 2 2 3 3 1. 1000.10 16666,67 16,667 6 6 t mm cm= = = +Lực kéo H tác dụng trong bản tính theo công thức: H = p . 2 2 . 4 l .E 1 .t H = 1,2. 314 4 1 150 2 2 , .2,26.10 5 .10 = 297,1 (N) +Mômen lớn nhất ở giữa nhịp sàn: M 0 = 2 . 8 tt s s q l = 2 28,184.0,955 8 =3,213 (kN.m) SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 3 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG M max = 3,213 1 1,174+ =1,478kN.m Vậy ứng suất lớn nhất trong sàn: 6 4 3 297,1 1,478.10 10 16,667.10 = + =88,71(N/ mm 2 ) c f . =210 (N/ mm 2 ). Kết luận:Sàn đảm bảo khả năng chịu lực. c)Tính liên kết hàn: Đờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ phảI chịu đợc lực H. Chiều cao đ- ờng hàn đợc xác định theo công thức: cw f f H h min ).( Với thép CCT38s dùng que hàn N42 có: f wf =180 (N/ mm 2 ); f ws =0,45.f u =0,45.380=171(N/ mm 2 ) Dùng phơng pháp hàn tay nên f =0,7; s =1. min ).( w f =Min(0,7x180; 1.171)=126(N/ mm 2 ). Thay số vào ta có: 297,1 2,36 126 f h mm = Ta lấy chiều cao đờng hàn liên kết bản sàn với dầm phụ là h f =5mm thoả mãn yêu cầu cấu tạo. DầM CHíNH BảN SàN CộT MặT BằNG kết cấu hệ DầM SàN - TL : 1/100. DầM PHụ SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 4 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG II. Tính toán thiết kế dầm phụ 1. Sơ đồ tính toán dầm phụ Sơ đồ tính toán dầm phụ là dầm đơn giản nhịp l = 6 m chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều từ sàn truyền vào. 2. Tải trọng Tải trọng tác dụng lên dầm phụ là tải trọng p tc và trọng lợng của sàn thép. +Tải trọng tiêu chuẩn: q tc dp = (p tc +t . s )xl s = (22,8+0,01x78,5).0,955=22,524(kN/m). +Tải trọng tính toán: q tt dp =(p tc . p +t . s . g )xl s =(22,8.1,2+0,01.78,5.1,05).0,955=26,916kN/m 3. Xác định nội lực tính toán M max = 8 2 xBq tt dp = 2 26,916.6 8 = 121,122kNm V max = 2 xBq tt dp = 26,916.6 2 = 80,748kN 4. Chọn kích thớc tiết diện dầm Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm có xét đến biến dạng dẻo: W X = c fx M 12,1 max = 2 121,122.10 1,12.21 = 514,974 cm 3 Tra bảng thép cán sẵn, chọn thép chữ INo30a có các đặc trng hình học: W X = 518 cm 3 ; g = 39,2 kg/m; b f = 145 mm S X = 292 cm 3 I X = 7780 cm 4 ; d=6,5 mm h = 300 cm; t = 1,07 cm SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 5 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG 300 6,5 10,2 145 Hình 4. Tiết diện dầm phụ 5. Kiểm tra lại tiết diện a) Kiểm tra bền có kể đến trọng lợng bản thân dầm: M * max = 8 2 max Bg M g + = 121,122.10 6 + 2 4 1,05.39,2.6 .10 8 = 122,974.10 6 N/mm 2 V * max = V max + 2 Bg g = 80,748.10 3 + 3 1,05.39,2.6.10 2 = 101,328.10 3 +ứng suất pháp lớn nhất: max = * max 1,12. X M W = 6 3 122,974.10 1,12.518.10 =211,966N/mm 2 c f. =230N/mm 2 Dầm đã chọn đảm bảo điều kiện bền uốn. +ứng suất tiếp lớn nhất: max = wX X tI SV . . * max = 3 3 4 101,328.10 .292.10 7780.10 .6,5 =58,51N/mm 2 max = 58,51 N/mm 2 < c .f v = 132,57 N/mm 2 f v =0,58. f y / f M =0,58.240/1,05=132,57N/mm 2 Dầm đã cho thoả mãn điều kiện chịu cắt. b)Kiểm tra võng theo công thức: 3 ( ). 5 . 384 tc tc X q g B B EI + = B 3 5 4 5 (22,524 0,392).6000 . 384 2,06.10 .7780.10B + = =0,039 B = 250 1 =0,004. Kết luận: Dầm chọn đạt yêu cầu cả về cờng độ và độ võng. SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 6 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG III. Tính toán thiết kế dầm chính 1. Sơ đồ tính toán của dầm chính: là dầm đơn giản chịu tác dụng của các tải trọng coi nh phân bố đều. 2. Tính tải trọng tác dụng Theo cách bố trí dầm có 13 dầm phụ đặt lên dầm chính. Tải trọng phân bố đều lên dầm chính có xét đến trọng lợng bản thân dầm phụ: q tc dc = ( ). tc dp dp q g B+ = (22,524 0,392).6+ =137,496kN q tt dc = ( . ). tt dp g dp q g B + =(26,916+1,05.0,392).6=159,646kN 3. Xác định nội lực tính toán M max = 8 . 2 Lq tt dc = 2 159,646.10,5 8 =2200,12kNm V max = 2 .Lq tt dc = 159,646.10,5 2 =995,642kN 4. Thiết kế tiết diện dầm a. Chọn chiều cao h d theo điều kiện: ktd d hh hhh maxmin (Trong đó h max không hạn chế) + Chiều cao h min có thể tính gần đúng theo công thức: SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 7 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG h min = tb LL E f 24 5 Với tt dc tc dc tb q q = 1 = 137,496 159,646 =0,86. h min = 2 6 5 2300 . .400.0,86.10,5.10 24 2,06.10 =84,02 cm + Xác định t w theo công thức kinh nghiệm sau:( Khi h d từ 1 đến 2 m) w t =7+ 1000 3 min h =7+ 3.840 1000 =9,52 mm. Chọn w t =10 mm. + Chiều cao h kt của dầm tính theo công thức: h kt = k w t W Trong đó: W= . max f M = 2 2200,12.10 23.1 =9565,74 cm 3 Hệ số k = 1,15- tổ hợp dầm hàn. h kt = 1,15. 9565,74 1 =112,475 cm. Ta có tỉ số: w kt t h = 112,475 1 =112,475. Dựa vào h min và h kt sơ bộ chọn chiều cao h d = 112 cm. + Kiểm tra lại chiều dày của bản bụng: Giả sử lấy h w =h d -4= 108cm. t w =1cm vw fh V . .5,1 max =1,5x 995,642 108.13,3 =0,693cm. Thoả mãn. b) Chọn kích thớc bản cánh dầm -Diện tích tiết diện cánh dầm xác định theo công thức gần đúng sau: A f = b f .t f = ( 3 max w . . . 2 12 d w M h t h f ). 2 w 2 h =( 2 3 2200,12.10 .112 1.108 23.1.2 12 )x 2 2 108 =73,85(cm 2 ) - Chọn b f và t f phải thoả mãn các điều kiện: + b f 18 cm + b f = ) 5 1 2 1 ( ữ h d =(22,4- 56)cm. + t f 1cm= t w và t f 3 cm. + f f t b 30. Từ các điều kiện trên, ta chọn kích thớc tiết diện cánh: b f x t f =40 x 2 cm SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 8 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG 5. Thay i tit din dm theo chiu di im thay i kớch thc bn cỏnh dm cỏch gi ta mt khong x=L/6=1,75m Momen ti v trớ thay i: x q.x.(l-x) 159,646.1,75.(10,5 1,75) M = 1222,29 2 2 = = kNm Din tớch tit din bn cỏnh cn thit ti v trớ thay i: 3 ' ' w w x f f f 2 wt fk t .h M h 2 A =b .t =( . - ). f 2 12 h = 3 2 2 122229.112 1.108 2 ( ). 40,67cm 19,5.2 12 110 = Chn b f =21cm 6. Kiểm tra tit din cho dầm chớnh - Tính trọng lợng bản thân dầm: g bt =(h w .t w +2 b f x t f ). g . =(1,08x0,01 + 2x0,40x0,02)x78,5x1,05 = 2,21kN/m -Mômen tính toán lớn nhất của dầm: M * max = max M +M bt =2200,12+ 2 2,21 10,5 8 x = 2230,577kNm -Lực cắt tính toán lớn nhất: V * max = V max +V bt =995,642+ 2,21 10,5 2 x = 1007,245kN -Mômen quán tính thực của tiết diện dầm: I x = 12 3 ww ht + 2 ) 2 (2 f ff h tb = 3 1 108 12 x + 2 110 2 40 2 ( ) 2 x x x =588976 cm 4 -Mômen kháng uốn thực của dầm: W x = d x h 2.I = 588976 2 112 x = 10517,43 cm 3 - ứng suất lớn nhất trong dầm: x W M * max max = = 6 3 2230,577 10 10517,43 10 x x =212,084N/mm 2 f. c =230N/mm 2 -ứng suất tiếp lớn nhất trong dầm ti gi ta: max = * max ' . . c x x w V S I t = 3 3 4 1007,245 10 3768.10 359076 10 10 x x x x =105,696 N/mm 2 <f v . =132,57 N/mm 2 Với S c x = 8 2 ww ht + ' . 2 f f f h b t = 2 1 108 8 x + 110 21 2 ( ) 2 x x =3768 cm 3 SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 9 Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG I x = 12 3 ww ht + ' 2 2 ( ) 2 f f f h b t = 3 1 108 12 x + 2 110 2 21 2 ( ) 2 x x x =359076 cm 4 W x = ' x d I .2 h = 359076 2 112 x = 6412,07 cm 3 Kim tra ng sut phỏp trong ng hn i u ni cỏnh : ' bt bt g .x.(L-x) M = 2 = 2,21.1,75.(10,5 1,75) 16,92 2 = kNm ' 6 ' ' 3 (1222,29 16,92).10 W 6412,07.10 x bt x x M M + + = = =193,262N/mm 2 f wt . c =195N/mm 2 Kim tra ng sut cc b ti ni t dm ph c c w z P = f. t .l dp dp max bt P=2.(V +V ) =2.(80,748+3,087)=167,67kN l z = dp f f b +2.t =14,5+2.2=18,5cm 3 2 2 c c w z P 167,67.10 = 90,632N/mm f. 230N/mm t .l 10.185 = = = Kim tra ng sut tng ng ti ni thay i tit din dm: ' x bt w 1 ' x (M +M ).h W .h = = 6 6 3 (1222,29.10 16,92.10 ).1080 6412,07.10 .1120 + =186,36N/mm 2 ' x bt 1 ' x w (V +V ).S I .t x = = 3 3 3 4 (558,761.10 7,735.10 ).3768.10 359076.10 .10 + =59,446N/mm 2 Trong ú tt x dc 1 V =q .( -x) 2 =159,646(10,5/2-1,75)=558,761kN tt bt dc 1 V =g .( -x) 2 =2,21.(10,5/2-1,75)=7,735kN 1 2 2 2 td c 1 c 1 = + - . +3. = 2 2 2 186,36 90,632 186,36.90.632 3.59,446+ + = 191,5N/mm 2 1,15f c =264,5N/mm 2 7. Kiểm tra ổn định dầm a) Kiểm tra ổn định tổng thể dầm: Khoảng cách giữa các dầm phụ là l 0 =l s = 0,955 m, bề rộng cánh b f = 40cm Điều kiện ổn định là: f b l 0 f E h b t b t b f f f f f f ++ 016,073,00032,041,0 Trong đó: = 1 khi dầm làm việc trong giai đoạn đàn hồi. SVTH: NG QUANG HONG Trang: Lớp: XD3302_X.4_LT 10 [...]... cm.Chiều cao đờng hàn nhỏ, lấy theo cấu tạo: hf = 6mm 2 x126 x1070 d.Tính liên kết sờn trung gian vào bản bụng Chọn chiều cao đờng hàn giữa bụng dầm chính và sờn trung gian : hf = 6mm thoả mãn 4mm 1,2.t min = 1,2.6 = 7,2mm h = 4mm min e Tính n i bản bụng dầm Ni dm ti ni thay i bn cỏnh thun tin vic di chuyn, lp ghộp Bn cỏnh ni bng ng hn i u, bn bng ni bng bn ghộp v dung ng hn gúc Ni lc ti mi ni... V= qtt x v i q tt =13451,85 daN/m 2 2 - i u kiện ổn định khi có lực tập trung: V i: + = c + c ,cr cr 2 2 + 1 cr M hw cr I 2 P dp dc + cb = t z f , v i z=b f +2t f =14,5+2x2=18,5 cm w 0,76 f + = h t cr v i cr = 10,3.1 + 2 2v à 0 w w w V +Còn các giá trị cr và c,cr xác định theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép Kiểm tra Ô1: tiết diện kiểm tra cách g i tựa 540mm... 2,38108 Mi hn t lch tõm so vi v trớ tớnh ni lc Do vy momen lch tõm Me Me=566,496.5=2832,48kNcm Chn chiu cao ng hn hf=10mm, hf>hmin=5mm, hf 1,2t=12mm Wf=2.(98-1)2.1/6=3136,33cm3 Af=2.(98-1)=194cm2... x104 V i = 2,37 , a/2h w =0,972 Tra bảng c 1 =20,002 Suy ra: c ,cr = 20, 002 x 210 =374,286N/mm2 3,352 Thay số vào công thức kiểm tra cho Ô1: 2 2 90, 632 23,83 169, 7 591, 76 + 374, 268 ữ + 137,89 ữ =0,56[ w ] = 3,2 E 1 2, 06 x10 Bản bụng bị mất ổn định do ứng suất tiếp tác dụng Ta ph i gia cờng bản bụng dầm v i kích thớc nh sau: +Khoảng cách giữa hai sờn ph i đảm bảo: a 2.hw =2x108 =216 cm, chọn a= 210cm +Bề... =80mm 30 30 +Chiều dày sờn: t s 2.bs f 2100 = 2 x8 x = 0,51cm Chọn t s =6mm E 2, 06 x106 Theo cách bố trí dầm phụ các ô bản bụng cần kiểm tra thể hiện trên hình vẽ Hình 8 Cách bố trí các sờn gia cờng và các i m kiểm tra SVTH: NG QUANG HONG Trang: 11 Lớp: XD3302_X.4_LT Đ N KT CU THẫP S 1 GVHD: Lấ DNG BO TRUNG Kiểm tra ng sut trong cỏc ụ T i tiết diện cách đầu g i tựa 1 đoạn x mm thì có n i lực: M= '... 452 +Giá trị c,cr xác định theo công thức: c,cr = Trong đó: a = a 2.tw c1 f 2 a f 210 21 = =3,35 E 2.1 2, 06 x104 V i = 2,37 , a/h w =1,94 Tra bảng c 1 =54,624 Suy ra: c ,cr = 54, 624 x 210 =1022,15N/mm2 2 3,35 Thay số vào công thức kiểm tra cho Ô1: 2 2 90, 632 70, 6 65, 46 1430,35 + 1022,15 ữ + 137,89 ữ =0,53 . i u kiện cờng độ và i u kiện biến dạng. -Tính toán đờng hàn liên kết bản sàn v i dầm đỡ. II. Tính toán thiết kế dầm phụ - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định t i trọng tính toán - Xác định n i. toán - Xác định n i lực tính toán - Chọn tiết diện dầm - Thay đ i tiết diện dầm theo chiều d i và kiểm tra tiết diện dầm đã chọn. - Tính toán đờng hàn liên kết bản cánh v i bản bụng dầm. - Thiết. tính toán - Chọn kích thớc tiết diện dầm - Kiểm tra kích thớc dầm theo i u kiện cờng độ và i u kiện biến dạng. III. Tính toán thiết kế dầm chính - Chọn sơ đồ tính toán - Xác định t i trọng