Đồ án thép 1 - Đh kiến trúc hà nội

§å ¸N KÕT CÊU THÐP 1 GVHD : GS.TS NguyÔn ThÞ

S©m

ThuyÕt minh

§å ¸n kÕt cÊu thÐp sè I

§Ò bµi: M· §Ò 13

ThiÕt kÕ hÖ dÇm sµn b»ng thÐp bao gåm sµn thÐp ®Æt lªn dÇm phô

vµ dÇm chÝnh chÞu t¶i träng ph©n bè ®Òu theo ph¬ng ¸n hÖ dÇm phæ

th«ng liªn kÕt chång víi nhÞp dÇm chÝnh L(m), nhÞp dÇm phô b(m), t¶i

träng Ptc (kN/m2) víi c¸c sè liÖu tÝnh to¸n kÌm theo cho trong

b¶ng:

L(m) B(m) P(kN/m2)16 4,6 17,2

Cho biÕt :- B¶n sµn b»ng thÐp tÊm

- Víi lo¹i thÐp CCT38s cã: = 23 kN/cm2 = 230 N/mm2.

- Que hµn N42, hµn tay. HÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc c = 1,0

§é vâng cho phÐp :

+ §èi víi sµn thÐp [/l] : 1/150

+ §èi víi dÇm phô [/l] : 1/200

+ §èi víi dÇm chÝnh [/l] : 1/400

HÖ sè vît t¶i: ho¹t t¶i P = 1,2, tÜnh t¶i g =1,05

HÖ sè kÓ ®Õn ph¸t triÓn biÕn d¹ng däc C = 1,12

- E = 2,1.106 daN/cm2 =2,1.105 N/mm2 - thep = 7,85 T/m3= 78,5.10-6 N/mm3

Néi dung tÝnh to¸n bao gåm:

1. ThiÕt kÕ b¶n sµn thÐp:

- X¸c ®Þnh ts , ls .

- KiÓm tra b¶n sµn theo ®iÒu kiÖn cêng ®é vµ ®é vâng.

2. ThiÕt kÕ dÇm phô: Chän dÇm tiÕt diÖn ch÷ I ®Þnh h×nh vµ kiÓm

tra.

3. ThiÕt kÕ dÇm chÝnh:

- S¬ ®å kÕt cÊu vµ t¶i träng t¸c dông, néi lùc M, V

SVTH: NGUYÔN hïng m¹nh - Líp TC10X1 1


S©m

- X¸c ®Þnh kÝch thíc dÇm

- Thay ®æi tiÕt diÖn dÇm

- KiÓm tra l¹i tiÕt diÖn dÇm ®· lùa chän theo ®iÒu kiÖn cêng

®é vµ ®é vâng

- KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ vµ æn ®Þnh côc bé cho dÇm.

- TÝnh to¸n chi tiÕt dÇm

Bµi lµm

I. TÝnh to¸n chän kÝch thíc b¶n sµn:

X¸c ®Þnh kÝch thíc b¶n sµn cã thÓ theo c¸ch sö dông ®å thÞ hoÆc x¸c

®Þnh gÇn ®óng gi¸ trÞ tû sè gi÷a nhÞp lín nhÊt vµ chiÒu dµy t cña sµn.

Trong ®ã: (ls/ts ) lµ tØ sè cÇn t×m gi÷a nhÞp sµn vµ chiÒu dµy sµn.

n0 = [l/] = 150; Ptc = 17,2 kN/m2 = 0,0172 N/mm2.

- HÖ sè Po¸tx«ng, thÐp cã = 0,3.

Víi t¶i träng tiªu chuÈn ptc =17,2 kN/m2 < 20 KN/m2 nªn ta chän ts= 9 mm

=> s

s

l

t = 116,33 ls = 9.116,33 =1005,3 mm. Chän ls = 1000 mm =

1,0 m.C¾t 1 d¶i b¶n bÒ réng 1m theo ph¬ng c¹nh ng¾n cña nhÞp sµn. Do

®îc hµn víi dÇm b»ng ®êng hµn th¼ng gãc, díi t¸c dông cña t¶i träng sµn bÞ ng¨n c¶n biÕn d¹ng, t¹i gèi tùa sÏ ph¸t sinh ra lùc kÐo H vµ m«men ©m. Bá qua ¶nh hëng cña m«men ©m ta cã s¬ ®å tÝnh cña b¶n coi nh 1 dÇm ®¬n gi¶n chÞu lùc ph©n bè vµ lùc x« H. T¶i träng t¸c dông trªn sµn cã kÓ ®Õn träng lîng b¶n th©n sµn:



S©m

S¬ ®å tÝnh b¶n sµn thÐp

1000

1000

q = 17,985 kn/m

HH

Hmax

KiÓm tra vâng:

§é vâng do t¶i träng tiªu chuÈn vµ lùc kÐo H t¸c dông:

0

1

1

Trong ®ã:

Ix - m«men qu¸n tÝnh d¶i b¶n réng 1m b»ng: Ix = 1Sts3/ 12.

X¸c ®Þnh hÖ sè tõ ph¬ng tr×nh ¬le: ( 1 + )2 = 3(0/ts)2

; Gi¶i ph¬ng tr×nh cã .

§é vâng cña sµn:

B¶n sµn ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn ®é vâng cho phÐp.

KiÓm tra bÒn theo ®iÒu kiÖn:

M«men lín nhÊt cña b¶n sµn:

Trong ®ã :

Lùc kÐo H t¸c dông trong b¶n tÝnh theo c«ng thøc:

øng suÊt lín nhÊt trong sµn:



S©m

A – diÖn tÝch tiÕt diÖn d¶i sµn réng 1m

A=1.ts =1000.10 =10000 mm2;

;

KÕt luËn: Sµn ®¶m b¶o chÞu lùc.

ChiÒu cao ®êng hµn liªn kÕt gi÷a sµn vµ dÇm phô:

Trong ®ã:

§êng hµn liªn kÕt b¶n sµn víi dÇm phô lµ ®êng hµn cÊu t¹o: hf= 5 mm

II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ dÇm phô.

1. S¬ ®å tÝnh to¸n dÇm phô: Chän m¹ng dÇm sµn phæ th«ng nh h×nh vÏ:

a

a1000

500500 5005001000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 10001000

16000

46

00

mÆt b»ng hÖ dÇm

1000 10001000 1000

2. T¶i träng t¸c dông lªn dÇm phô:


220

120

5,4

c hi tiÕt dÇm phô

8,9

2

r = 4 R = 10

a


S©m

M«men lín nhÊt ë gi÷a dÇm:

Lùc c¾t lín nhÊt t¹i gèi tùa:

4600

m

q

q = 21,38 kN/mtt

dp

M = 56,6 kNmmax49,18 kN

S¬ ®å tÝnh dÇm phô

3. Chän kÝch thíc tiÕt diÖn dÇm phô:

M« men kh¸ng uèn cÇn thiÕt cho dÇm cã kÓ ®Õn biÕn d¹ng däc:

Tra b¶ng thÐp c¸n s½n chän thÐp I22a; (B¶ng1.6 tr 296 SGK) cã c¸c ®Æc

trng h×nh häc:

WX = 254 cm3; g = 25,8 kg/m; b = 120 mm.

SX = 143 cm3; JX = 2790 cm4;

d = 5,4 mm; h = 220mm



S©m

4. KiÓm tra tiÕt diÖn dÇm phô

a, KiÓm tra vâng theo c«ng thøc:

TÝnh to¸n t¶i träng tiªu chuÈn t¸c dông lªn dÇm phô:

DÇm phô ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn ®é vâng.

b, KiÓm tra tiÕt diÖn dÇm phô theo ®iÒu kiÖn ®é bÒn:

KiÓm tra øng suÊt ph¸p:

M«men vµ lùc c¾t do träng lîng b¶n th©n dÇm:

øng suÊt ph¸p lín nhÊt:

KÕt luËn: DÇm ®¹t yªu cÇu vÒ cêng ®é vµ ®é vâng.

c, KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ:


1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 10001000

16000

4600

s¬ ®å t¶i tr ä ng t¸ c dông l ªn dÇm c hÝnh

1000

4600

2300

2300

500500 5005001000 1000 1000 1000 100010001000


S©m

Kh«ng cÇn kiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ cña dÇm v× phÝa trªn dÇm phô

cã b¶n sµn thÐp hµn chÆt víi çnh dÇm.

III. TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ dÇm chÝnh.

Chän lo¹i dÇm tæ hîp hµn tõ thÐp CCT38s cã: = 230 N/mm2 .

1. S¬ ®å tÝnh cña dÇm chÝnh vµ t¶i träng t¸c dông: lµ dÇm

®¬n gi¶n chÞu t¸c dông cña çc t¶i träng coi nh ph©n bè

®Òu.

V× çc dÇm phô ®Æt çch nhau 1m nªn cã thÓ xem t¶i träng do dÇm

phô truyÒn xuèng dÇm chÝnh lµ ph©n bè ®Òu. Theo çch bè trÝ th× cã

16 dÇm phô ®Æt trªn 1 dÇm chÝnh:


m

q

q = 99,6 kN/mtt

dc

M = 3187,3 kNmmax

796,8 kN

16000

S¬ ®å tÝnh dÇm chÝnh


S©m

M«men vµ lùc c¾t lín nhÊt ë dÇm chÝnh:

(kN.m)

(kN)

2. Chän tiÕt diÖn dÇm.

a. Chän chiÒu cao dÇm.



S©m

ChiÒu cao dÇm ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn:

(Trong ®ã hmax cha x¸c ®Þnh ®îc v× phô thuéc

kiÕn tróc)ChiÒu cao hmin cã thÓ tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc:

Sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu dµy b¶n bông dÇm.

S¬ bé chän tw= 11 mm ; dÇm hµn chän hÖ sè k = 1,15:

ChiÒu cao kinh tÕ tÝnh theo c«ng thøc:

Dùa vµo hmin vµ hkt s¬ bé chän chiÒu cao hd = 1300 mm.

Chän s¬ bé tf = 22mm; hw=1300 - 40=1260 (mm); tØ s«

hw/tw=1260/11 =114,5

b. KiÓm tra l¹i chiÒu dµy tw:

Tõ ®iÒu kiÖn chÞu Vmax cã:

.

Víi ®· chän: B¶n bông ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc c¾t.

c. Chän kÝch thíc b¶n çnh dÇm:

DiÖn tÝch b¶n çnh dÇm x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

ChiÒu dµy çnh dÇm ph¶i tho¶ m·n çc ®iÒu kiÖn:

Chän chiÒu cao çnh dÇm mm


11

550

13

00

22

12

60

22

3h =7mmf

B


S©m

Ta cã bf = = 468,1 mm,ngoµi ra cßn tho¶ m·n çc

®iÒu kiÖn sau:

Chän bf = 550 mm

3. Thay ®æi tiÕt diÖn dÇm theo chiÒu dµi.

§Ó tiÕt kiÖm thÐp vµ gi¶m träng lîng b¶n th©n dÇm,

khi thiÕt kÕ nªn gi¶m kÝch thíc cña tiÕt diÖn dÇm ®·

chän ë phÇn dÇm cã m«men bÐ cô thÓ lµ gi¶m bÒ réng çnh dÇm

(gi÷ nguyªn chiÒu dµy). §iÓm ®Ó thay ®æi kÝch thíc b¶n çnh dÇm

çch gèi tùa 1 kho¶ng x =L/6 =2,7m. T¹i chç thay ®æi sÏ nèi hai

phÇn çnh b»ng ®êng hµn ®èi ®Çu dïng çc que hµn N42 cã fwf

=180 N/mm2

TÝnh Mx:

DiÖn tÝch tiÕt diÖn b¶n çnh cÇn thiÕt t¹i vÞ trÝ thay ®æi:

b’f = A’f / tf = 4762 / 22 = 288,1 (mm)

Chän b’f =300 mm tháa m·n çc ®iÒu kiÖn



S©m

2212

6022

1300

Mè i hµn ®è i ®Çu nè i c ¸ nh khi thay ®æi tiÕt diÖn

i=1/5

440

2212

6022

1300

3004002300

300

550

4. KiÓm tra tiÕt diÖn dÇm theo ®iÒu kiÖn cêng ®é vµ ®é

vâng.

16000

130

0

550

mmaxmx

vxVmax

qtt

300

2300 11400 2300

M«men do träng lîng b¶n th©n dÇm:

4.1 KiÓm tra øng suÊt ph¸pt¹i tiÕt diÖn gi÷a nhÞp.



S©m

§é bÒn cña dÇm theo øng suÊt ph¸p ®îc tháa m·n

4.2 KiÓm tra øng suÊt tiÕp t¹i gèi tùa.

§é bÒn cña dÇm theo øng suÊt tiÕp t¹i gèi tùa ®îc tháa m·n

4.3 KiÓm tra øng suÊt ph¸p trong ®êng hµn ®èi ®Çu nèi c¸nh.

4.4 KiÓm tra øng suÊt côc bé t¹i n¬i ®Æt dÇm phô:

T¹i mçi vÞ trÝ dÇm chÝnh cã 2 dÇm phô gèi lªn 2 bªn dÇm

chÝnh nªn:

Ph¶n lùc cña dÇm phô vµ sµn:

;

ChiÒu dµi truyÒn t¶i träng nÐn bông dÇm.

;


40

60

90

7

130

0

22

126

02

2

126

0


S©m

4.5 KiÓm tra øng suÊt t¬ng ®¬ng t¹i n¬i thay ®æi tiÕt diÖn

dÇm.

Trong ®ã:

tháa m·n

Kh«ng cÇn kiÓm tra vâng cho dÇm v× ®· lÊy chiÒu cao h > hmin.

VËy tiÕt diÖn thay ®æi ®ñ kh¶ n¨ng chÞu lùc.5. KiÓm tra æn ®Þnh cña dÇm. 5.1. KiÓm tra æn ®Þnh tæng thÓ.

KiÓm tra tØ sè l0/bf :

Víi l0 lµ kho¶ng çch gi÷a çc dÇm phô, b»ng 1m.DÇm ®¶m b¶o æn ®Þnh tæng thÓ.

5.2 KiÓm tra æn ®Þnh côc béa. KiÓm tra æn ®Þnh côc bé b¶n çnh:

Khi chän tiÕt diÖn ®· ®¶m b¶o vÒ æn ®Þnh côc bé.b. KiÓm tra æn ®Þnh côc bé b¶n bông.

B¶n bông ph¶i ®Æt çc sên ngang vµ kiÓm tra æn ®Þnh.

Kho¶ng çch lín nhÊt cña çc sên ngang:


Vmax

16000

1300

2500

1720

4020

mmax

Vmax

25002500

v1 v2v3

M2 M2 M3

¤1 ¤2 ¤3

2500 2500 2500

1

M1

6320

'

v1

'


S©m

;

Chän a = 250 cm vµ bè trÝ 5 sên.

BÒ réng vµ chiÒu dµy sên.

.

Chän bs = 90 mm.

.

Chän ts = 7mm.

Çc sên ®îc hµn vµo bông vµ çnh dÇm b»ng ®êng hµn theo cÊu

t¹o.

c. KiÓm tra øng suÊt trong çc «.

T¶i träng ph©n bè ®Òu trªn dÇm chÝnh:



S©m

KiÓm tra « bông 1.

§iÓm kiÓm tra c¸ch ®Çu dÇm: x1 = (270-126) + 126/2 = 172 cm

- øng suÊt ph¸p tíi h¹n cr

;

Ta cã a/hw = 1,724 > 0,8 vµ = 1,324.

Tra b¶ng31 (TCXDVN 338 : 2005) ta cã (*)

TÝnh cr theo c«ng thøc:

Víi c2 tra B¶ng 32(TCXDVN 338 : 2005) dùa vµo a/hw . Ta cã c2 =

69,71

- øng suÊt côc bé giíi h¹n c,cr

Tõ (*) c.cr ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

Víi

c1 : Tra B¶ng29 (TCXDVN 338 : 2005) dùa vµo a/hw vµ ta cã :

c1 = 36,8



S©m

- øng tiÕp tíi h¹n cr

cr ®îc tÝnh theo c«ng thøc:

Trong ®ã: . Víi d lµ c¹nh bÐ cña « b¶n =

hw

V× cã t¶i träng tËp trung côc bé t¸c dông ë çnh nÐn cña dÇm

vµ nªn ta kiÓm tra æn ®Þnh b¶n bông dÇm theo c«ng thøc:

¤ bông 1 ®¶m b¶o æn ®Þnh


§iÓm kiÓm tra t¹i vÞ trÝ çch ®Çu dÇm: x2 = (2.230-116) + 116/2 = 402 (cm)

Kh«ng lín h¬n çc gi¸ trÞ cho trong: B¶ng 31 - TCXDVN 338 : 2005.- øng suÊt ph¸p tíi h¹n cr



S©m

;

Ta cã a/hw = 1,724 > 0,8 vµ = 2,32.

Tra b¶ng31-TCXDVN 338 : 2005 ta cã (**)


Víi ccr tra B¶ng 27 - TCXDVN 338 : 2005 dùa vµo a/hw. Ta cã ccr =

33,39


Tõ (**) c.cr ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

Víi

c1 : Tra B¶ng29 - TCXDVN 338 : 2005 dùa vµo a/hw vµ , nhng ®Æt a/2

thay cho a:

Ta cã c1 = 17,72

- øng tiÕp tíi h¹n cr :

V× cã t¶i träng tËp trung côc bé t¸c dông ë c¸nh nÐn cña dÇm vµ nªn

ta kiÓm tra æn ®Þnh b¶n bông dÇm theo c«ng thøc:

¤ bông 2 ®¶m b¶o æn ®Þnh.



S©m


§Óm kiÓm tra t¹i vÞ trÝ c¸ch ®Çu dÇm: x3 = (3.250-126) + 126/2 = 632 (cm)

Kh«ng lín h¬n c¸c gi¸ trÞ cho trong: B¶ng 31 - TCXDVN 338 :

2005.

- øng suÊt ph¸p tíi h¹n cr

;

Ta cã a/hw = 1,724 > 0,8 vµ = 2,32.

Tra b¶ng31-TCXDVN 338 : 2005 ta cã (***)


Víi ccr tra B¶ng 27 - TCXDVN 338 : 2005 dùa vµo a/hw. Ta cã ccr =

33,39


Tõ (***) c.cr ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

Víi



S©m

c1 : Tra B¶ng29 - TCXDVN 338 : 2005 dùa vµo a/hw vµ , nhng ®Æt a/2

thay cho a:

Ta cã c1 = 17,72

- øng tiÕp tíi h¹n cr :

V× cã t¶i träng tËp trung côc bé t¸c dông ë çnh nÐn cña dÇm vµ nªn

ta kiÓm tra æn ®Þnh b¶n bông dÇm theo c«ng thøc:

¤ bông 3 ®¶m b¶o æn ®Þnh.

6. TÝnh liªn kÕt gi÷a çnh vµ bông dÇm.

T¹i vÞ trÝ ®Æt dÇm phô ®Çu tiªn: x = 0,5m ta cã V = 766,7 kN

Trong ®ã:

T¹i vÞ trÝ ®Çu dÇm: V = Vmax + Vbt = 768,3 + 14,3 = 779,6 (kN)

Chän hf theo ®iÒu kiÖn cÊu t¹o hf = 7 mm hµn suèt chiÒu dµi dÇm.

7. TÝnh mèi nèi dÇm.

Nèi dÇm ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc di chuyÓn, l¾p ghÐp, tiÕt diÖn nèi

bông dÇm t¹i tiÕt diÖn nèi b¶n çnh. Kho¶ng çch x = 2,3 mm so víi ®Çu

dÇm.


1300

2212

602

2

5050

1060

550

116011 11

120


S©m

B¶n c¸nh nèi b»ng ®êng hµn ®èi ®Çu, b¶n bông nèi b»ng b¶n ghÐp vÇ

dïng ®êng hµn gãc.

Néi lùc t¹i mèi nèi:

Mèi nèi coi nh chÞu toµn bé lùc c¾t vµ phÇn m«men cña b¶n bông.

Trong ®ã: ; I’

Chän b¶n ghÐp cã tiÕt diÖn (116011); bÒ réng 12 cm.

KiÓm tra tiÕt diÖn b¶n ghÐp:

Mèi hµn ®Æt lÖch t©m so víi vÞ trÝ tÝnh néi lùc.

Do vËy cã m«men lÖch t©m Me.

Chän chiÒu cao ®êng hµn hf = 10 mm. tháa m·n :

hf > hmin = 5 mm

hf < 1,2t = 1,2.11 =13,2 mm

KiÓm tra øng suÊt trong ®êng hµn.

td=103,9 N/mm2 < (fw)min = 126 N/mm2

8. TÝnh sên ®Çu dÇm.

Sên ®Çu dÇm chÞu ph¶n lùc gèi tùa V = 796,8+14,05 = 810,85 (kN).



S©m

Dïng ph¬ng ¸n sên ®Æt ë ®Çu dÇm, dÇm ®Æt phÝa trªn gèi khíp víi cét.

BÒ réng cña sên ®Çu dÇm chän b»ng bÒ réng cña b¶n c¸nh bs= b’f = 30

cm.

TiÕt diÖn cña sên ®Çu dÇm ®¶m b¶o vÒ ®iÒu kiÖn Ðp mÆt.

Trong ®ã: fc = fu/1,05 = 32,38 kN/cm2

Chän sên cã kÝch thíc bs ts = 30 1,1 cm

55

150

150

150

4

7

6

f

B

55

300

1200

55 1200

11

150

150

150

7

20

55

10

300

1200

2011

6020

7mm

f 7mm

KiÓm tra sên theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh côc bé:

Trong ®ã:

KiÓm tra sên theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh tæng thÓ:



S©m

;

Tra b¶ng Phô luc D.8 - TCXDVN 338 : 2005 : HÖ sè uèn däc:

KÕt luËn: Sên ®Çu dÇm ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn æn ®Þnh tæng

thÓ


Đồ án thép 1 - Đh kiến trúc hà nội

Education