Tải bản đầy đủ

Bài tập lơn kết cấu thép 1 Đại học bách khoa TP HCM

Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

CHƯƠNG 1
SỐ LIỆU ĐẦU VÀO

BẢNG SỐ LIỆU KÍCH THƯỚC, TRỌNG LƯỢNG VÀ HỆ SỐ VƯỢT TẢI
Nhịp
Nhóm

sàn

Lb (m)

Nhịp

Nhịp

Chiều


dầm

dầm

dài

phụ

chính

cột

Ldc

Lcột

Ldp (m)

(m)
(m)
10
0.9
4.6
9.0
9.0
 Các đặc trưng cơ lý của vật liệu:

Tĩnh tải

Hoạt tải

g

p

(kN/m2)
3.4

(kN/m2)
26



Hệ số

Hệ số

vượt tải

vượt
tải

tĩnh tải

hoạt tải

Qg

Qp

1.1

1.2

- Toàn bộ kết cấu làm từ vật liệu thép CCT34 (f y = 23 kN/cm2, fu = 34 kN/cm2,
= 21000 kN/cm2, M = 1.05).
- Hệ số điều kiện làm việc của kết cấu c = 0.95.
- Độ võng cho phép của dầm phụ [/L]dp = 1/350, của dầm chính [/L]dc = 1/450.
- Liên kết đầu cột và chân cột là khớp.
- Dùng que hàn N42, 42 hay tương tương, phương pháp hàn thủ công.
- Bu-lông có độ bền lớp 4.6 hoặc tương đương.
- Bê-tông móng B15 (Rb = 0.85 kN/cm2, cb = 1.20).

SVTH: Nhóm 10

E

Trang 1


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN DẦM PHỤ
1) Chọn sơ bộ tiết diện dầm:
a) Xác định sơ đồ tính, kích thước nhịp:
- Dầm phụ được coi là dầm đơn giản có hai đầu là hai gối tựa. Tải trọng tác dụng lên
dầm là tải từ sàn truyền vào dưới dạng phân bố đều.
- Nhịp tính toán dầm phụ Ldp = 4.6m.

b) Xác định tải trọng tác dụng lên dầm:
- Tải phân bố đều tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ:

qdpn   g  p  �Lb   26  3.4  �0.9  26.46  kN / m 
- Giá trị tính toán:
c) Xác định nội lực tác dụng trong dầm:
- Momen cực đại Mmax giữa nhịp dầm: 83.05 (kN)
M max 

qdp. L2dp
8

31.4 �4.6 2

 83.05  kNm 
8

- Lực cắt cực đại Vmax tại gối tựa:

Vmax 

qdp. Ldp
2



31.4 �4.6
 72.22  kN 
2

d) Momen kháng uốn yêu cầu:
yc
x

W

M max
M max
83.05 �10 2



 399.096 cm3
fy
23
f � c
�0.95
� c
1.05
M

SVTH: Nhóm 10

Trang 2


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

e) Chọn số hiệu thép
- Tra bảng theo TCVN 1655:1975 và phù hợp thực
tế=>Chọn thép hình chữ I30.
- Có:

Wx  472  cm3   Wxyc  399.096  cm3 

2) Kiểm tra lại tiết diện đã chọn
-

Thép I30 có trọng lượng 36.5kG/m = 0.365 kN/m

-

Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm phụ kể cả trọng
lượng bản thân:

qdpn  26.46  0.365  26.825( kN / m)
-

Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm phụ kể cả trọng lượng bản thân dầm:
qdp  31.4  1.1 �0.365  31.8  kN m 

-

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

M max
-

31.8 �4.62

 84.11(kNm)
8

Lực cắt lớn nhất Vmax tại gối tựa có kể đến trọng lượng bản thân:

Vmax 

31.8 �4.6
 73.14(kN )
2

a) Kiểm tra dầm phụ theo cường độ về bền
-

Kiểm tra ứng suất pháp lớn nhất:
 max 

-

M max 84.11 �102
23

 17.82(kN / cm 2 ) �f � c 
�0.95  20.81(kN / cm 2 )
Wnx
472
1.05

Kiểm tra ứng suất tiếp lớn nhất:

max 

Vmax �Sx 73.14 �268

 4.25(kN / cm 2 )
I x �t w
7080 �0.65

� max  4.25(kN cm 2 ) �f v � c  0.58 �f � c  12.07(kN cm 2 )
Vậy dầm phụ thỏa mãn điều kiện về bền.
b) Kiểm tra dầm phụ theo độ võng
n
3

5 q dp �L dp
5 26.825 �4.63
�
1





 2.29 �107 �� � 
 2.86 �10 3
L 384
E �I x
384 21000 �7080
L�
350

dp

Vậy dầm phụ thỏa mản điều kiện về độ võng

SVTH: Nhóm 10

Trang 3


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

SVTH: Nhóm 10

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Trang 4


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH
1) Chọn sơ bộ tiết diện dầm:
a) Xác định sơ đồ tính, kích thước nhịp:
-

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

-

Nhịp tính toán dầm chính Ldc = 9m.

b) Xác định tải trọng tác dụng lên dầm:
-

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

Để an toàn, cũng như tính toán đơn giản ta lấy trường hợp dầm phụ ở giữa nhịp
tính toán cho các dầm chính còn lại.

c) Xác định nội lực tác dụng lên dầm
-

Giá trị lực tập trung tiêu chuẩn tại mỗi vị trí dầm phụ gác lên dầm chính:
n
Vdcn  qdp
�Lp  26.825 �4.6  123.395  kN 

-

Giá trị lực tập trung tính toán tại mỗi vị trí dầm phụ gác lên dầm chính:
Vdc  qdp �L p  31.8 �4.6  146.28  kN 

Trong đó:

q dpn ,q dp

là tải trọng tiêu chuẩn và tính toán tác dụng lên dầm phụ có kể

đến trọng lượng bản thân dầm.
SVTH: Nhóm 10

Trang 5


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

-

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Biểu đổ nội lực M và V của dầm chính khi chịu tác dụng của tải Vdc = 146.28 kN.
Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

Vdp

900

900

9000

M
805.0995

kNm

805.0995

1431.286
894.555

1431.286
1878.5655

+

+

1878.5655
2146.932

695.765

2236.3875

496.975

+

2146.932

298.185

+

99.395
99.395

V

-

-

298.185

-

496.975

kN

-

695.765
894.555

 Giá trị moment cực đại tại giữa dầm Mmax = 1249.37 kNm.

M max

123.395 �92

 1249.37( kNm)
8

 Giá trị lực cắt cực đại tại gối Vmax = 555.28 kN.

Vmax 

123.395 �9
 555.28( kN )
2

d) Xác định moment kháng uốn yêu cầu
Wx,yc 

M max 1249.37 �102

 6003.7  cm 3 
f � c
20.81

e) Xác định kích thước tiết diện dầm (dầm I tổ hợp hàn)
-

Xác định chiều cao bản bụng h và chiều dày bản bụng tw
+ Chọn chiều dày bản bụng tw = 1.4 cm.
+ Chọn chiều cao bản bụng h theo điều kiện:

�h min �h �h max

�h � 0.8 �1.2  h kt
 Chiều cao nhỏ nhất của dầm hmin tính theo điều kiện dầm đủ cứng.

SVTH: Nhóm 10

Trang 6


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1
h min 

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

5 f � c �
L� L

�� �

24
E
 �  Qtb


f  c = 20.81 kN/cm2

Với:

E = 21000 kN/cm2

 Qtb

= 1.15, hệ số vượt tải trung bình

L�

 450

�


dc

� h min 

5 20.81
900

�450 �
 72.71 cm 
24 21000
1.15

 Chiều cao kinh tế hkt của dầm

h kt  k �

Wx,yc
tw

Trong đó k = 1.15, dầm tổ hợp hàn, tiết diện không thay đổi.
� h kt  1.15 �

6003.7
 81.34  cm 
1.2

�h min  72.71 cm �h �h max
��
�h � 0.8 �1.2  h kt   0.8 �1.2  �81.34   65.072 �97.608  cm
Dầm không bị khống chế về hmax nên chọn h = 80cm.
+ Kiểm tra sơ bộ khả năng chịu lực cắt của bản bụng:


1.5 �Vmax 1.5 �555.28

 7.44(kN / cm 2 ) �f v � c  12.07(kN / cm 2 )
h �t w
80 �1.4

Vậy chọn h = 80cm và tw = 1.4cm
-

Xác định chiều dày cánh tf và bề rộng bản cánh bf
+ Chọn chiều dày bản cánh tf

 1 �3 t w   14 �42  mm

tf  �
 8 �30  mm

 Chọn tf = 20mm = 2cm.

+ Chọn chiều rộng cánh bf

SVTH: Nhóm 10

Trang 7


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

3 W
3 6003.7
A
56.28
A f � � x,yc  �
 56.28  cm 2  � f 
 28.14  cm 
4
h
4
80
tf
2.0
�A f

h 800
�1 1 �
 80 ��b f  � � �
h  (16 �40) �30t f  30 �20  60
�  281.4;180; 
10 10
�2 5 �
�t f

Chọn bf = 400mm = 40cm.
-

Các đặc trưng hình học của tiết diện dầm chính:

+ Diện tích tiết diện thực dầm chính:
A  A w  A f  760 �1.4  2 �40 �2  266.4  cm 2 
+ Moment quán tính thực của tiết diện đối với trục x-x:

b f �h 3
h 3w 40 �803
763
Ix 
  bf  t w 

 (40  1.4) �  294627.2  cm 4 
12
12
12
12
+ Moment chống uốn thực của tiết diện đối với trục x-x:
Wx 

I x 2I x 2 �294627.2


 7365.68  cm3 
y
h
80

+ Moment tĩnh của ½ tiết diện đối với trục x-x:

� h 2w � �

�h t �
Sx  Sw  Sf  �t w � � �bf �t f ��  f �

8 ��
�2 2 �


� 762 � �

�80 2 �
=�
1.4 � � �40 �2 ��  �
 4130.8  cm 3 

8 ��
�2 2 �


2) Kiểm tra lại tiết diện đã chọn
-

Tải trọng tính toán tác dụng lên dầm chính kể cả trọng lượng bản thân dầm:

SVTH: Nhóm 10

Trang 8


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

qdc  146.28  1.1 �785 �266.4 �10 5  148.58  kN m 
-

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

M max 
-

148.58 �92
 1504.37( kNm)
8

Lực cắt lớn nhất Vmax tại gối tựa có kể đến trọng lượng bản thân:

Vmax 

148.58 �9
 668.61( kN )
2

a) Kiểm tra dầm chính theo cường độ về bền
-

Kiểm tra ứng suất pháp lớn nhất tại tiết diện giữa dầm:
 max 

-

Kiểm tra ứng suất tiếp lớn nhất tại tiết diện gối:
max 

-

M max 1504.37 �10 2

 20.42(kN / cm 2 ) �f � c  20.81(kN / cm 2 )
Wnx
7365.68

Vmax �Sx 668.61 �4130.8

 6.696  kN / cm 2  �f v � c  12.07  kN / cm 2 
I x �t w
294627.2 �1.4

Kiểm tra điểm tiếp giáp giữa bụng và cánh tại vị trí 1/4L dc = 2.25m có moment và
lực cắt cùng lớn, tại vị trí dầm phụ gác lên dầm chính có sườn gia cường (P = 0):
 Giá trị moment M = 752.18 kNm.
 Giá trị lực cắt V = 334.30 kN.
0  12  312 �1.15 �f � c
1 

M
752.18 �10 2

 9.65  kN / cm 2 
W1nx
779.66

W1nx 

1 

I1x
Ix
294627.2


 779.66  cm 3 
80  2 �2
y1 h  2t f
2
2

V �Sf 334.30 �3120

 2.53  kN/ cm 2 
I x �t w 294627.2 �1.4

�t h �
�2 76 �
Sf  A f ��f  w � 40 �2 ��  � 3120  cm 3 
�2 2 �
�2 2 �
� 0  9.652  3 �2.532  10.60  kN / cm 2  �1.15f � c  23.93kN / cm 2

Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện về bền.
b) Kiểm tra dầm chính theo độ võng
-

Dầm chịu tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn, kể cả trọng lượng bản thân:

SVTH: Nhóm 10

Trang 9


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

qdcn  123.395  785 �266.4 �10 5  125.49  kN m 
q n �L3dc

5
5
125.49 �93
�
1


� dc


 7.39 �105 �� � 
 2.22 �10 3
L 384
E �I x
384 21000 �294627.2
L�
450

dc

Vậy dầm chính thỏa mãn điều kiện về bền.
3) Kiểm tra ổn định của dầm chính
a) Kiểm tra ổn định tổng thể (theo TCVN 5575:2012)
-

Khi dầm thỏa mãn biểu thức sau thì không cần kiểm tra ổn định tổng thể.

b �
b
lo �
��
0.41  0.0032 f  �
0,73  0.016 f
bf �
tf �
tf



�b f � E

�h fk �
� �
� f

900 �
40 � �
40 � 40 � 21000


ۣۣ
����
0.41 �
0.0032
0,73 0.016
��


40 �
2 ��
2 � 78 �

� 21.9
 21.19 22.5
Vậy dầm chính bảo đảm điều kiện ổn định tổng thể.
b) Kiểm tra ổng định cục bộ
-

Kiểm tra ổn định cục bộ của cánh dầm chịu nén

f 

Ta có :

=

bo
f
� �0.5
tf
E
19.3
21.9

 0.31 �0.5
2
21000

Vậy bản cánh thỏa điều kiện ổn định cục bộ
-

Kiểm tra ổn định cục bộ của bụng dầm
o Tại vùng bụng có ứng suất pháp M lớn, V  0
w 

hw
f
76
21.9



 1.75 �5.5
tw
E 1.4
21000
(Thỏa)

o Tại vùng bụng có ứng suất tiếp V lớn, M  0
w 

hw
f
76
21.9



 1.75  �
w �

� 3.2
tw
E 1.4
21000

Dầm không bị mất ổn định cục bộ ở bản bụng.
Vậy đặt các sườn ngang vào bản bụng theo cấu tạo với khoảng cách:

SVTH: Nhóm 10

Trang 10


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

2hw  a �2.5hw

Chọn a = 300cm
+Bề rộng sườn :

bs 

hw
76
 40 
 40  42.53mm
30
30

Chọn bs = 8cm
+Chiều dày sườn :
Chọn t

s

ts �2bs

f
21.9
 2 �8 �
 0.516cm
E
21000

= 6mm

Chọn đường hàn liên tục hf = 5mm.

Vậy bản bụng dầm chính thỏa điều kiện do ứng suất tiếp, ứng suất pháp, ứng suất cục
bộ tác dụng đồng thời.
4) Thiết kế sườn gối đầu dầm
a) Xác định kích thước sườn gối dầm
-

Diện tích tiết diện yêu cầu
As,yc 

Nc
802.33

 26.39  cm 2 
f c � c
30.4

N c  1.2Vpl  1.2 �668.61  802.33  kN 

f c  32kN / cm 2 � f c � c  32 �0.95  30.4  kN / cm 2 

Chọn t s  1.5cm  t w  1.4cm

A s,yc
� bs �

ts

 tw

2

26.39
 1.4
 1.5
 8.1 cm 
2

Chọn bs =85cm
SVTH: Nhóm 10

Trang 11


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

-

Kiểm tra cường độ về bền cho sườn:
c 

-

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Nc
Nc
802.33


 29.07  kN / cm 2  �f c � c  30.4  kN / cm 2 
A ns t s  2bs  t w  1.5 � 2 �8.5  1.4 

Kiểm tra độ ổn định cục bộ sườn:
bs
f
8.5
21.9



 0.18 �0.5
ts
E 1.5
21000

s 

b) Kiểm tra cường độ ổn định tổng thể bản bụng đầu dầm
-

Diện tích tiết diện thanh theo quy ước:
A  As  A w  27.6  39.45  67.05  cm 2 
tw

bs

A s  (2bs  t w )t s  (2 �8.5  1.4) �1.5  27.6  cm 2 

A w  C1.t w  28.18 �1.4  39.45  cm 2 
C1  0.65.t w .
-

E
21000
 0.65 �1.4 �
 28.18  cm 
f
21.9

Kiểm tra ổn định tổng thể bản bụng đầu dầm:

ts

C1

t (2bs  t w )3
t 3 1.5  2 �8.5  1.4 
1.43
Iz  s
 C1. w 
 28.18 �
 1691.60  cm 4 
12
12
12
12
3

iz 

Iz
1691.60

 5.02  cm 
67.05
A

z 

hw
76

 15.14
iz
5.02

 �  z , f  �   0.977

z 

Vpl
A �



668.61
 10.21 kN / cm 2  �f . c  20.81 kN / cm 2 
67.05 �0.977

Vậy sườn đầu dầm thỏa điều kiện ổn định tổng thể

5) Thiết kế liên kết hàn giữa cánh dầm và bụng dầm chính
-

Lực trượt T:
T

-

V �Sf 668.61 �3120

 7.08  kN / cm 
Ix
294627.2

Chiều cao đường hàn:

SVTH: Nhóm 10

Trang 12


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

T2
�h f �1.2t min  1.2 �min(t f ; t w )  1.2cm
2 �b w �(.f w )min � c
bw = 1cm
Chọn phương pháp hàn tay, kiểm tra bằng mắt thường.
Dùng que hàn N42, có

f wun  41kN / cm 2 ;  M,w  1.25

 c � .f w  min  0.95 �min  f .f wf ; s .f ws 
0.55 �41


 0.95 �min �
0.7 �
;1 �0.45 �34 �
1.25


 0.95 �12.628  12
7.082
� hf �
 0.295cm
2 ��
1 12

Chọn hf = 5mm theo cấu tạo thép dày 6-10mm.

SVTH: Nhóm 10

Trang 13


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN CỘT ĐẶC
1) Chọn sơ bộ tiết diện
a) Xác định sơ đồ tính, chiều dài cột
Chiều dài tính toán của cột:
L 0x  L 0 y  L  1 �9  9  m   900  cm 

b) Xác định tải trọng tác dụng lên cột
Lực dọc tính toán tác dụng lên cột:
N  2Vmax  2 �668.81  1337.62  kN 

c) Chọn hình dạng tiết diện cột
Chọn cột có tiết diện đối xứng dạng chữ I tổ hợp.
d) Xác định ix, iy
Giả thiết  = 100  gt = 0.585
SVTH: Nhóm 10

Trang 14


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Diện tích tiết diện yêu cầu của cột:
A yc 

N
1337.62

 109.88  cm 2 
gt �f � c 0.585 � 23 �0.95
1.05

Bán kính quán tính yêu cầu:
i x ,yc  i y,yc 

L 0x 900

 9  cm 
 gt 100

e) Xác định kích thước tiết diện cột
Chiều rộng yêu cầu:

b yc 

i y,yc
y



9
 37.5  cm 
0.24

Chiều cao yêu cầu:
h yc   1 �1.15  b yc  37.5 �43.13  cm 

Chọn tiết diện:
- Bản cánh:

2 � 40 �1.4   112  cm 2 

- Bản bụng:

40 �0.8  32  cm 2 
A  32  112  144  cm 2 

2) Kiểm tra tiết diện đã chọn
Xác định các đặc trưng của tiết diện:

Mặt cắt A-A
40 �42.83  40  0.8  �40
Ix 

 52275.84  cm 4 
12
12
3

SVTH: Nhóm 10

Trang 15


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

2 �1.4 �403 40 �0.83
Iy 

 14931.63  cm 4 
12
12
Ix
52275.84

 19.05  cm 
A
144

ix 

Iy

iy 

A

14931.63
 10.18  cm 
144



a) Kiểm tra độ mảnh
x 

y 

L0x
900

 47.24
ix
19.05

L0y
iy



900
 88.41
10.18

 max  max   x ,  y   max  47.24;88.41  88.41      120
Vậy cột thỏa điều kiện về độ mảnh.
b) Kiểm tra bền
An = A = 144 cm2 vì cột không bị giảm yếu.
Theo điều kiện bền:

23
�0.95  2996.57  kN 
1.05

f  c  144 �
 N  �A n ��

N  1337.62  kN    N   2996.57  kN 
Vậy cột thỏa điều kiện về bền.
c) Kiểm tra ổn định theo hai phương
f  21.9  kN / cm 2 


88.41
max
Từ

tra bảng hệ số  có  = min = 0.663
Điều kiện kiểm tra:


N
min A



1337.62
 14.01 kN cm 2   f � c  20.81 kN cm 2 
0.663 �144

Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định theo hai phương.
d) Kiểm tra ổn định cục bộ
 Kiểm tra bản thép cánh:
Độ vươn của cánh:

SVTH: Nhóm 10

Trang 16


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

b0 

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

bf  t w 40  0.8

 19.6  cm 
2
2

Độ mảnh quy ước của cột:
f
21.9
 88.41 �
 2.85
E
21000

   max


b0 �
� � 0.36  0.1
�t f �



f 



E
21000
  0.36  0.1 �2.85  �
 19.97
f
21.9


b0 19.6
b �

 14  �0 � 19.97
tf
1.4
�t f �

Vậy bản cánh đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
 Kiểm tra bản thép bụng:
w 

h w 40

 50
t w 0.8


hw �
� � 1.2  0.35
�t w �





E
21000
  1.2  0.35 �2.85  �
 68.05
f
21.9


hw
h �
 75  � w � 62.95  68.05
tw
�t w �
Vậy bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ.
3) Chi tiết cột
- Tính kích thước bản đế chân cột
Chọn loại chân cột có dầm đế. Tải trọng từ thân cột truyền qua dầm đế vào bản đế
và truyền vào móng.
Diện tích bản đế:
A bd 

N 1337.62

 1573.67  cm 2 
Rb
0.85

Chọn chiều dày dầm đế t dd  1 cm 
Chọn khoảng biên từ dầm đế đến mép bản đế c  4  cm 
Chiều rộng bản đế:

B  a  2  t dd  c   40  2 � 1  4   50  cm 
Chiều dài bản đế:
SVTH: Nhóm 10

Trang 17


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

L

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

A bd 1573.67

 31.47  cm  �32  cm 
B
50
CHƯƠNG 5

TÍNH TOÁN CỘT RỖNG HAI NHÁNH THANH GIẰNG, BẢN GIẰNG
1) Chọn sơ bộ tiết diện

a) Xác định sơ đồ tính, chiều dài cột
Chiều dài tính toán của cột:
L 0x  L 0 y  L  1 �9  9  m   900  cm 

b) Xác định tải trọng tác dụng lên cột
Lực dọc tính toán tác dụng lên cột:
N  2Vmax  2 �668.81  1337.62  kN 
SVTH: Nhóm 10

Trang 18


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Lực dọc tính toán tác dụng lên 1 nhánh cột:

N nh 

N 1337.62

 668.61 kN 
2
2

c) Xác định ix, iy
Giả thiết  = 100  gt = 0.585
Bán kính quán tính yêu cầu:
i x ,yc  i y,yc 

L 0x 900

 9  cm 
 gt 100

d) Chọn kích thước tiết diện nhánh
A1,yc  A y0 

N
1337.62

 54.95  cm 2 
2gt �f � c 2 �0.585 �21.9 �0.95

Chọn nhánh là thép hình I40 có:

A1  72.6  cm 2 

i y  i xo  16.2  cm 
i1  i yo  3.03  cm 
I xo  667  cm 4 

e) Xác định khoảng cách giữa 2 nhánh cột theo trục ảo x-x
 Thanh giằng:
Chọn hệ thanh bụng tam giác không có thanh ngang, góc nghiêng của thanh bụng
với nhánh là  = 450, tra bảng có 1 = 28
Chọn thanh bụng là một thép góc

SVTH: Nhóm 10

4040x5 có:

A t  3.79  cm 2 

Trang 19


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

- Xác định khoảng cách C và chiều cao h của tiết diện cột:

�A

d1

 2A t  2 �3.79  7.58  cm 2 

 x,yc   02 

0   y 
i x,yc 

1A
28 �2 �72.6
 55.52 
 50.44
7.58
�A d1

L0y



iy

900
 55.5
16.2

L0x
900

 17.84  cm 
 x,yc 50.44

Cct  2 i x ,yc 2  i xo 2  2 � 17.84 2  3.032  35.16  cm 

Vậy chọn C  h  36  cm 
 Bản giằng:
Khoảng cách giữa hai thanh bụng:
i x,yc  17.84  cm 
 x  0.52
� h yc 

Chọn

i x,yc
x



17.84
 34.3  cm 
0.52

h  C  35  cm 

SVTH: Nhóm 10

Trang 20


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Chiều dài bản giằng:

b b   h  t w   5 �2   35  17   10  28  cm 
Theo điều kiện cấu tạo chọn tiết diện bản giằng:
h b   0.5 �0.8  b b  14 �22.4  cm 

Chọn h b  20  cm 


hb �
�1 1 �
t b ���
,�
 6 12 ��
 0.6 1.2  ,  0.6 1 , 0.13�
�h b ,

��
�20 30 � 150 �

Chọn t b  0.8  cm 
2) Kiểm tra tiết diện đã chọn
a) Kiểm tra độ mảnh
 Thanh giằng:
- Kiểm tra độ mảnh theo trục thực y-y:

y 

L0 y
iy



900
 55.5      120
16.2

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y.
- Kiểm tra độ mảnh theo trục x0 – x0:
Theo sơ đồ hệ thanh bụng đã chọn với C = 36cm, có:
SVTH: Nhóm 10

Trang 21


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

L nh  36  cm 

1 

Lf 36 �2

 23.76  min  80,  0   55.5
i xo
3.03

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x0 – x0.
- Kiểm tra độ mảnh theo trục ảo x-x:
A �
72.6 �


4
Ix  2 �
I xo  C 2 1 � 2 ��
667  36 2 �
� 48378.8  cm 
4 �
4 �


ix 
x 

Ix

A

48378.8
 18.25  cm 
2 �72.6

L0x
900

 49.3
ix
18.25

 0   2x 

1A
28 �2 �72.6
 49.32 
 54.5  120
A
7.58
� d1

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x-x.
 Bản giằng:

- Từ điều kiện:

1 

Lf
�40 � Lf  40i xo  40 �3.03  121.2  cm 
i xo

Chọn Lf  121 cm 
L nh  Lf  h b  121  20  141 cm 

- Kiểm tra độ mảnh theo trục ảo x-x:

h 3b
203
I b  t b �  0.8 �  533.3  cm 4 
12
12
n

Tỷ số độ cứng đơn vị:
1 

I xo C
667 �35

 0.31  0.2
I b L nh 533.3 �141

Lf 121

 39.9
i xo 3.03

 x   2y  0.82  1  n  12  55.52  0.82 � 1  0.31 �39.9 2  69.2  120

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x-x.
- Kiểm tra độ mảnh theo trục thực y-y:

y 

L0 y
iy

SVTH: Nhóm 10



900
 55.5      120
16.2
Trang 22


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục thực y-y.
- Kiểm tra độ mảnh theo trục x0 – x0:
1  39.9  min  40,  x   40

Vậy cột đảm bảo yêu cầu về độ mảnh theo trục x0 – x0.
b) Kiểm tra ổn định tổng thể
 Thanh giằng:
- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0:
Từ

 y  55.5

f 



f  21.9  kN / cm 2 

tra bảng được f  0.841

N nh
668.61

 10.95  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
f �A1 0.841 �72.6

Vậy cột đảm bảo ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0.
- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục x-x:
Tra bảng hệ số  phần phụ lục theo độ mảnh 0 = 54.5 và f = 21.9 kN/cm2 ta có 0 =

0.845


N
1337.62

 10.9  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
0 A 0.845 �2 �72.6

Vậy cột đảm bảo ổn định tổng thể theo trục x-x.
 Bản giằng:
- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0:
f  21.9  kN / cm 2 
Từ  y1  55.5 và
tra bảng được f  0.841
f 

N nh
668.61

 10.95  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
f �A1 0.841 �72.6

Vậy cột đảm bảo ổn định tổng thể theo trục y-y và x0-x0.
- Kiểm tra ổn định tổng thể theo trục x-x:
Tra bảng hệ số  phần phụ lục theo độ mảnh 0 = 39.9 và f = 21.9 kN/cm2 ta có 0 =

0.9033


N
1337.62

 10.2  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
0 A 0.9033 �2 �72.6

Vậy cột đảm bảo ổn định tổng thể theo trục x-x.
c) Kiểm tra bền
SVTH: Nhóm 10

Trang 23


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

 Thanh giằng:
- Kiểm tra cường độ về bền:
N 1337.62

 9.2  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
A n 2 �72.6

Trong đó: A n  A do cột không bị giảm yếu.
Vậy cột đảm bảo cường độ về bền.
 Bản giằng:
- Kiểm tra cường độ về bền:
N 1337.62

 9.2  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
A n 2 �72.6

Trong đó: A n  A do cột không bị giảm yếu.
Vậy cột đảm bảo cường độ về bền.
3) Kiểm tra hệ bụng rỗng
Lực cắt quy ước tại 1 mặt cắt ngang cột:
E� N
21000 � 1337.62


Vf  7.15 �10 6 ��
2330  �
�  7.15 �10 6 ��
2330 

 14.52  kN 

f � 0
21.9 � 0.9033



Trong đó: 0 = 0.9033 tra bảng hệ số  phần phụ lục theo 0 = 39.9 và f = 21.9
Lực cắt quy ước ở một bên của mặt cắt ngang:

Vs 

Vf 14.52

 7.26  kN 
2
2

 Thanh giằng:
Lực dọc trong một thanh xiên:
Nd 

Vs
7.26

 11.18  kN 
n t �sin  1�s in450

Ứng suất trong thanh xiên do Vs gây ra:
V 

N d 11.18

 2.95  kN cm 2 
A d1 3.79

Ứng suất trong thanh bụng xiên do lực dọc gây ra:

N 

2
N
1337.62
�cos 2  
� cos 450   7  kN cm 2 
A
2x72.6

Tổng ứng suất trong thanh bụng xiên:
SVTH: Nhóm 10

Trang 24


Bài tập lớn Kết Cấu Thép 1

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Bích Thủy

d   V   N  2.95  7  9.95  kN cm 2 
Chiều dài thanh bụng xiên:

Lf
36 �2

 47.34  cm 
2cos  2cos 450
Tra bảng I.4 trang 283 Giáo trình thầy

Ld 

Phạm Văn Hội.

i min  min  i x ,i u ,i v   min  1.2;1.51;0.773  0.773  cm 
Độ mảnh lớn nhất của thanh bụng:
 d. max 

L d 47.34

 61.24
i min 0.773

Tra bảng hệ số  phần phụ lục theo độ mảnh d.max = 61.24 và f = 21.9 kN/cm2 ta
có d = 0.816
d �f � c  0.816 �21.9 �0.75  13.4  kN cm 2 


d  9.95  kN cm 2   d �f � c  13.4  kN cm 2 

Vậy hệ bụng rỗng đảm bảo điều kiện làm việc.
 Bản giằng:

h 2b
202
Wb  t b �  0.8 �  53.3  cm 3 
6
6

Mb 
b 

Vs �L nh 7.26 �141

 511.83  kN.cm 
2
2

M b 511.83

 9.6  kN cm 2   f � c  20.8  kN cm 2 
Wb
53.3

A b  t b �h b  0.8 �20  16  cm 2 

Tb 

Vs �L nh 7.26 �141

 29.25  kN 
C
35

f v � c  0.58 �f � c  0.58 �21.9 �0.95  12.1 kN cm 2 
b 

1.5 �Tb 1.5 �29.25

 2.74  kN cm 2  �f v � c  12.1 kN cm 2 
Ab
16

Vậy hệ bụng rỗng đảm bảo điều kiện làm việc.
SVTH: Nhóm 10

Trang 25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×