Bài giảng Kết cấu thép - Chương 3: Dầm thép

KẾT CẤU THÉP KẾT CẤU THÉP

(cid:0)

Chöông 0 Tổng quan veà Keát Caáu Theùp

(cid:0)

Chöông 1 Vaät Lieäu vaø Söï Laøm Vieäc

cuûa KC Theùp

(cid:0)

Chöông 2 Lieân Keát Keát Caáu Theùp

(cid:0)

Chöông 3 Daàm Theùp

(cid:0)

Chöông 4 Coät Theùp

(cid:0)

Chöông 5 Daøn Theùp

KẾT CẤU THÉP KẾT CẤU THÉP

DẦM THÉP Chương 3 - DẦM THÉP Chương 3 -

NỘI DUNG NỘI DUNG

Đại cương về dầm và hệ dầm

II.

Kích thước chính của dầm

III. Thiết kế dầm thép hình

IV. Thiết kế dầm tổ hợp

V. Ổn định tổng thể dầm thép

VI. Ổn định cục bộ

VII. Nối dầm và gối dầm

I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM I. ĐẠI CƯƠNG VỀ DẦM VÀ HỆ DẦM

1. Dầm thép

2. Hệ dầm thép

3. Bản sàn thép

1. Dầm thép

(cid:0) Dầm  Chịu uốn chủ yếu (M và V)

(cid:0) 2 loại dầm thép: Dầm hình và Dầm tổ hợp

1. Dầm thép

(cid:0) Dầm hình:

– Làm từ một thép hình

– Theo tiết diện: có đối xứng và không đối xứng

– Theo cách chế tạo: có cán nóng, dập nguội

2. Hệ dầm thép

– Hệ dầm đơn giản

– Hệ dầm phổ thông

– Hệ dầm phức tạp

Hệ dầm đơn giản

2. Hệ dầm thép

Hệ dầm phức tạp Hệ dầm phổ thông

2. Hệ dầm thép

(cid:0) Liên kết dầm:

– Liên kết chồng

– Liên kết bằng mặt

Liên kết giữa các dầm a) LK chồng; b) LK bằng mặt; c) LK thấp

– Liên kết thấp

3. Bản sàn thép

(cid:0) Cấu tạo bản sàn thép:

– Bản thép được gối trên một trong 3 kiểu dầm trên

(cid:0) Tính Toán bản sàn thép:

– Bản thép được hàn với cánh dầm bằng Đường Hàn Góc

– Xác định chiều dày t của bản thép

– Nhịp bản sàn L

– Tính toán các dầm đỡ sàn

– Tính tổng lượng thép dùng

3. Bản sàn thép

(cid:0) Tính toán bản sàn thép:

 Chọn t

 Chọn L

 Tính liên kết

– Có tải trọng q – Có [f] = [(cid:0) /L]

Độ võng cho phép của cấu kiện chịu uốn

Loại cấu kiện

Độ võng cho phép

Dầm của sàn nhà và mái 1. Dầm chính 2. Dầm của trần có trát vữa, chỉ tính võng cho tải trọng tạm thời 3. Các dầm khác, ngoài trường hợp 1 và 2 4. Tấm bản sàn

L/400 L/350 L/250 L/150

Dầm có đường ray: 1. Dầm đỡ sàn công tác có đường ray nặng 35kg/m và lớn hơn 2. Như trên, khi đường ray nặng 25kg/m và nhỏ hơn

L/600 L/400

Xà gồ: 1. Mái lợp ngói không đắp vữa, mái tấm tôn nhỏ 2. Mái lợp ngói có đắp vữa, mái tôn múi và các mái khác

L/150 L/200

Dầm hoặc dàn đỡ cấu trục: 1. Cầu trục chế độ làm việc nhẹ, cầu trục tay, palăng 2. Cầu trục chế độ làm việc vừa 3. Cầu trục chế độ làm việc nặng và rất nặng

L/400 L/500 L/600

Sườn tường: 1. Dầm đỡ tường xây 2. Dầm đỡ tường nhẹ (tôn, fibrô ximăng), dầm đỡ của kính 3. Cột tường

L/300 L/200 L/400

Ghi chú: L - nhịp cấu kiện chịu uốn. Dầm công xôn: L lấy bằng 2 lần độ vươn

3. Bản sàn thép

(cid:0) Các bước tính toán:

Tra biểu đồ của Leites để có L/t

 Hoặc dùng công thức gần đúng

E 72 1 c 4 n q o

n ;

0,3

n o

� � � E n

– Có tải trọng q – Có [f] = [(cid:0) /L]

- của Teloian: � n 4 l +� o 1 t 15 � l � �= E ; � �D 1 � �

3. Bản sàn thép

(cid:0) Các bước tính toán:

– Từ tải trọng q, tra bảng để xác định t

Quan hệ giữa tải trọng tác dụng trên sàn và chiều dày bản sàn thép

Tải trọng tác dụng lên sàn q, kN/m2

Chiều dày bản sàn thép t, mm

≤ 10 ≤ 20 ≤ 30 > 30

6 – 8 8 – 10 10 – 12 12 – 14

– Có L/t

 Xác định L

– Có t

3. Bản sàn thép

(cid:0) Các bước tính toán:

D = o

5 384

– Xác định độ võng do tải trọng

 Xác định (cid:0)

tiêu chuẩn gây ra: c 4 q l E I 1

+ a

(tỷ số giữa lực kéo H

(

D� � o � � t � �

và lực tới hạn Ơle Ncr): )

3. Bản sàn thép

(cid:0) Các bước tính toán:

– Kiểm tra độ võng ở giữa

D = D

nhịp do cả qc và H gây ra:

[

]

1 + a

1o  Xác định H (lực kéo tác

(cid:0) D

dụng tại gối tựa bản):

E t 1

EI 2

p 4Q

hoặc

D� � � �� l Q – hệ số độ tin cậy của tải trọng (hệ số vượt tải)

(cid:0)

3. Bản sàn thép

(cid:0) Các bước tính toán:

– Mômen uốn lớn nhất ở

– Chiều cao đường hàn góc

max

- D

hf (chiều dài đơn vị) để đủ giữa nhịp bản: 2 ql 8

max

1 + a

(

H )

 Kiểm tra bền:

g min

max

chịu lực kéo H:

g f

MH + A W x

(cid:0)

II. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM II. KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA DẦM

1. Chiều dài dầm

2. Chiều cao dầm

3. Các điều kiện cần kiểm tra

1. Chiều dài dầm

 Thiên về an toàn, lấy l = L  Sàn thông thường, hay lấy l (cid:0)

 Nhịp bé  Dầm Thép Hình

 Nhịp lớn  Dầm Tổ Hợp

18m

2. Chiều cao dầm

 hmin

 hmin: chiều cao đảm bảo cho dầm đủ cứng, nghĩa là độ

(cid:0) h (cid:0) hmax

 hmax: chiều cao lớn nhất có thể của dầm. d

 h càng gần hkt càng tốt

 hkt: chiều cao tương ứng với

ming

võng của dầm không vượt quá độ võng giới hạn.

dg gw 2gf

hkt

lượng thép ít nhất

2. Chiều cao dầm

 hmin :

h min

+ +

p g p

g c g

f E

5 24

l l � � � �D� � g

 hkt :

h kt

 hmax: quy định trong nhiệm vụ thiết kế W t

Dầm hàn: k = 1,15 ÷ 1,20

l 3

Dầm BL, đinh tán: k = 1,20 ÷ 1,25

l = w

h kt

h w t

W w 2

Có xét đến sự thay đổi tỷ số h w/t w

Tỷ số chiều cao và chiều dày bản bụng thép 1,0

2,0

4,0

1,5

3,0

5,0

hw (m)

8-10

10-12

12-14

16-18

20-22

22-24

tw (mm)

100-125 125-150 145-165 165-185 185-200 210-230

hw/tw

: độ mảnh bản bụng dầm

3. Các điều kiện cần kiểm tra

 Điều kiện bền

 Ổn định cục bộ bản bụng và bản cánh

 Độ võng

 Ổn định tổng thể

 Điều kiện cấu tạo và khả thi khi thi công

III. THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH III. THIẾT KẾ DẦM THÉP HÌNH

1. Chọn tiết diện dầm hình

2. Kiểm tra tiết diện dầm theo cường độ

3. Kiểm tra độ cứng (độ võng) của dầm

4. Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm hình

1. Chọn tiết diện dầm hình

(cid:0) Từ sơ đồ kết cấu dầm  M, Q

max

yc W x

(cid:0) Xác định mômen kháng uốn: M c f g

c1 : kể đến biến dạng dẻo của thép

c1 = 1: dầm làm việc đàn hồi

1. Chọn tiết diện dầm hình

(cid:0) Tra bảng quy cách thép cán và chọn:

W W(cid:0)

yc x

(cid:0) Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn

 Kiểm tra bền về uốn:

g f hay

M W

M c W 1

(cid:0) (cid:0)

 Kiểm tra bền về cắt:

g f v

VS I t x w

(cid:0)

Nếu bản bụng bị giảm yếu (BL)  ứng suất tiếp (cid:0) nhân thêm hệ số (cid:0) =a(a-d), a là khoảng cách tâm hai lỗ, d là đường kính lỗ đinh

2. Kiểm tra tiết diện dầm theo cường độ

(cid:0) Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ

ầ

ụ

D m ph

g f

F t l w z

y h

w h

tf tw

(

)

(cid:0)

= + b

y h

ầ

D m chính

Dầm thép hình: = + b

tf : chiều dày bản cánh dầm r : bán kính cong chuyển tiếp từ bụng sang cánh F : tải trọng tập trung, phân bố trên chiều rộng b lz : chiều dài phân bố quy đổi của tải trọng tập trung dọc theo mép trên của bản bụng, tại thớ trên của chiều cao tính toán bản bụng (hw), cánh thớ trên của dầm đoạn hy

2. Kiểm tra tiết diện dầm theo cường độ

(cid:0) Kiểm tra tiết diện dầm chịu đồng thời ứng suất pháp, ứng

s 2

suất tiếp, ứng suất cục bộ:

g 23

1,15

2 c

+ c

- (cid:0)

c: ứng suất tiếp, ứng suất pháp, ứng suất cục bộ ở

(cid:0) , (cid:0) , (cid:0)

cùng 1 điểm ứng thớ trên của chiều cao tính toán bụng dầm

3. Kiểm tra độ cứng (độ võng) dầm

(cid:0) Kiểm tra độ võng:

D � � � �� l

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) /l: độ võng tương đối của dầm (tải trọng tiêu chuẩn)

5 384

Dầm đơn giản nhịp l, chịu tải trọng tiêu chuẩn phân bố đều qc cq l EI [(cid:0) /l]: tỷ số giữa độ võng giới hạn và nhịp dầm (tiêu chuẩn thiết kế

phụ thuộc cụ thể từng dầm, loại công trình)

4. Kiểm tra ổn định tổng thể dầm hình

M W b c

(cid:0)

Ví dụ

Cho một hệ sàn dầm như

-B = 6m; L=12m;

-Hoạt

hình vẽ có:

tải tiêu chuẩn

qc=500 daN/m2, hệ số vượt tải 1,1.

Thiết kế sàn thép và dầm

phụ (dầm hình) biết độ võng

cho phép của bản sàn là

L/150 và của dầm phụ là

L/350.

IV. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP IV. THIẾT KẾ DẦM TỔ HỢP

(cid:0) Dùng cho công trình chịu tải trọng

(cid:0) Gồm các bước:

lớn (q>20kN/m) hoặc nhịp lớn

1. Chọn tiết diện

2. Thay đổi tiết diện theo chiều dài

3. Kiểm tra các tiết diện theo điều

kiện bền, biến dạng, ổn định

4. Cấu tạo và tính toán các chi tiết

1. Chọn tiết diện dầm

(cid:0) Chiều cao hmin (cid:0)

(cid:0) Chiều dày bản bụng tw

h (cid:0) hmax

(cid:0) bf, tf (dầm tổ hợp hàn); bd, td (dầm tổ hợp BL/đinh tán)

1. Chọn tiết diện dầm

a) Xác định tw

Xem bản bụng chịu Vmax

(cid:0)

g f v

min

max g

tw (cid:0) = (cid:0) (cid:0)

3 2

V h f w v

twmin V S max I t

(

)

= + 7

h 3 1000

(cid:0) (cid:0) h–(30(cid:0) 40)mm – hw h hoặc hw

(cid:0) Điều kiện ổn định bản bụng

(cid:0) Với h = 1(cid:0) 2m, dùng công thức kinh nghiệm: f E

h w 5,5

(cid:0)

(không dùng sườn gia cường)

1. Chọn tiết diện dầm

b) Xác định kích thước cánh dầm

Dầm hàn: bf, tf

max

= I W x w

f g

(cid:0) Đối với cánh dầm hàn: dựa trên điều kiện bền về uốn 3 t h M h = w w 12 2

3 t h w w 12

h 2

tf - - -

b t 2 f

b t f

2 fk 4

2 fk 2

2 fk 4 =

b t f

Ta lại có: h x hw hfk (cid:0)

2I f 2 h fk

tf bf

1. Chọn tiết diện dầm

Chọn bản cánh:

24mm – tf > tw  tiết diện làm việc hiệu quả, tf = 12 (cid:0)

30mm  tránh ứng suất phụ khi hàn, cường độ tính – tf (cid:0)

toán tăng khi chiều dày giảm

(cid:0) (E/f)  ổn định cục bộ bản cánh nén – bf/tf (cid:0)

– bf (cid:0) 30tf  ứng suất pháp phân bố đều trên cánh kéo, ổn

định cục bộ cho cánh nén

h/10  ổn định tổng thể, – bf = h/2 (cid:0) h/5; bf (cid:0) 180mm; bf (cid:0)

dễ liên kết dầm với các cấu kiện khác

1. Chọn tiết diện dầm

Dầm bulông/đinh tán – Chọn trước thép góc cánh dầm (nên chọn đều cạnh)

h/9; tg = tw; tg = (bg/11 (cid:0) bg/10)

bg = h/12 (cid:0) – Xác định tiết diện bản phủ

- - - -

)

( + 4

= I W g x

2 a A g g

h 2

3 t h w w 12

/ 4

» I0g: Mômen quán tính của một thép góc

x hw

với trục trọng tâm của nó 2 n b t h I d d d 1 d

b t d d

I 2 d 2 n h d 1

» Lấy hd=h-(12(cid:0) 24)mm » n1: số lượng bản phủ ở mỗi cánh dầm =

1. Chọn tiết diện dầm

– Chọn trước bd theo điều kiện: bd (cid:0) 2bg+tw

– Chọn td theo yêu cầu cấu tạo của phần đua ra của bản phủ:

 Khi dùng 1 bản phủ: a1

(cid:0) 15td

 Khi dùng 2 bản phủ: a1

2bg+tw

(cid:0) 8td

2. Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp

(cid:0) Kiểm tra độ bền:

– Kiểm tra theo đk bền chịu uốn ở nơi chỉ có M còn V=0:

M c 1W nx

(cid:0)

» c1: hệ số kể đến sự phát triển biến dạng dẻo của thép

» Wnx: mômen kháng uốn của tiết diện thực đối với trục x-x

– Kiểm tra theo đk bền chịu cắt ở nơi chỉ có V, còn M=0:

g f v

VS x I wt

(cid:0)

» Sx: mômen tĩnh của phần tiết diện nguyên đối với trục x-x

2. Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp

– Kiểm tra các tiết diện chịu đồng thời M, V

g 1,15

2 13

2 1

;

hM t 0 h W

I t x

tại mép cánh và bụng dầm: + t (cid:0)

» h0: chiều cao tính toán của bản bụng

(cid:0) 1 bản cánh dầm: dầm hàn

(cid:0) 2 thép góc cánh và bản đậy: dầm tổ

» Sf: mômen tĩnh đ/v trục trung hoà:

hợp BL/đinh tán

2. Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp

– Kiểm tra ứng suất cục bộ của bụng dầm khi có lực

g f

F t l w z

• Dầm tổ hợp hàn: lz = b + 2tf

tập trung: (cid:0)

• Dầm tổ hợp đinh tán hoặc BL:

 Kiểm tra tiết diện dầm chịu đồng thời ứng suất

lz = b + 2hy với hy = tđ + bg

s 2

pháp, ứng suất tiếp, ứng suất cục bộ:

g 23

1,15

2 c

+ c

- (cid:0)

2. Kiểm tra tiết diện dầm tổ hợp

(cid:0) Kiểm tra độ cứng (độ võng):

– Nếu h (cid:0) hmin  không cần kiểm tra

– Nếu h < hmin

D � � � �� l

(cid:0) Kiểm tra ổn định tổng thể

(cid:0) Nếu một trong các điều kiện không thoả mãn  chọn lại

(cid:0)

tiết diện và tính toán kiểm tra lại như trên

TK dầm tổ hợp hàn chữ I, chịu tải trọng phân bố đều, nhịp

dầm 12m, hai đầu liên kết khớp với gối tựa. Mômen uốn và

(cid:0) lực cắt tính toán lớn nhất M = 270000kN.cm, V = 92000daN. c=1, [(cid:0) /l]=1/400, hmax không hạn chế. Thép f=2150daN/cm2.

.400

h min

f E

5 2,15.10 24 2, 06.10

5 24

1200 1, 2

1. Chọn tiết diện

12558

max g

270.10 21,5

= + 7

9, 62

a) Xác định chiều cao của tiết diện dầm hd l l � � � �D� � n o

M f h 3 min 1000

3.870 1000

b=10mm

 Lấy (cid:0)

1,15

129

h kt

W d

12558 1

Chọn hd=1200mm, hb=1160mm

1150

daN cm /

1250

daN cm /

max d

3 2

3 920.10 2 120.1

V h d

Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt của bản bụng dầm

Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng dầm

> = = cm cm 1 0, 63 d = b

f E h b 5,5 116 5,5 2,15.10 2, 06.10

b) Xác định kích thước cánh dầm d

d = - - cm 90 b c

3 h b b 12

h d 2 120 1.126 12 2 � 2 = � 2 118 � � W � � � � 2 = 12558 � � 2 h � � c

= = (cid:0) 30,82

b c d Chọn (cid:0) E 2, 06.10 3 R 2,15.10 c=20mm, bc=46cm

2.46.2

770578

b 2 c

3 h b b 12

1.116 12

118 4

g R

2102

daN cm /

2150

daN cm /

M max W

2 h c 4 270.10 770578.2 120

2. Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn + d

V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM

(cid:0) Giảm tiết diện dầm theo sự phân bố nội lực

 Tiết kiệm vật liệu

 Tăng chi phí chế tạo dầm  Hiệu quả khi L (cid:0)

10m

V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM

(cid:0) Giảm bf: thường áp dụng cho dầm hàn vì cấu tạo đơn giản

V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM

– Cách 1: Dự tính vị trí giảm rồi tính bf1

» Dự tính vị trí giảm x1 (dầm đơn giản, tải phân bố đều thì

vị trí cách gối tựa x1 = l/6 là kinh tế nhất)

» Xác định mômen kháng uốn tại mặt cắt đó:

x 1

1W x

(cid:0) Khi mối nối cánh kéo dùng

W x 1

x 1 g

+ đường hàn đối đầu xiên góc:

M f g M f

+ đường hàn đối đầu thẳng góc:

f, fwt: cường độ tính toán về kéo của thép cơ bản làm

dầm và của đường hàn đối đầu nối cánh dầm

V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM

» Giữ nguyên hw, tw, tf và xác định bf theo Wx1 theo yêu cầu

(cid:0) 180: dầm dễ liên kết với các dầm phụ bên trên

(cid:0) cấu tạo sau: bf1 (cid:0) bf1 (cid:0) bf/2: các đặc trưng chịu lực của tiết diện trước

(cid:0) và sau khi đổi không bị chênh quá nhiều bf1 (cid:0) h/10: không làm giảm nhiều Iy, It và khả năng

chống oằn bên của dầm

V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM

– Cách 2: Chọn bf1 trước và tính vị trí giảm

» Chọn bf1 theo yêu cầu cấu tạo, hw, tw, tf không đổi

x 1

b t 2 f 1

3 t h w w 12

+� h w � 2 �

2 � � �

» Xác định Wx1, Ix1: I 2 x 1 h

V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM V. THAY ĐỔI TIẾT DIỆN DẦM

(cid:0) Mối nối cánh kéo dùng đường hàn đối đầu xiên góc:

f g

= M Wx x 1 1

(cid:0) Mối nối cánh kéo dùng đường hàn đối đầu thẳng góc:

= f M Wx x 1 wt 1

» Xác định khả năng chịu uốn của tiết diện:

» Cân bằng mômen Mx = f(x1) với khả năng chịu uốn của

tiết diện trên  xác định vị trí

M=f(x1)

x1 cần thay đổi tiết diện dầm

VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

1. Hiện tượng và nguyên nhân



Hiện tượng:

 Khi tải trọng đạt đến một giá

0 Tải tác dụng bé, dầm chịu Mx  (cid:0) y (cid:0)

trị nào đó  (cid:0) x (cid:0) 0

 Hiện tượng mất ổn định

0 và My (cid:0)  Dầm oằn ngang

tổng thể (hiện tượng oằn

ngang) của dầm

VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

Nguyên nhân:

– Khi dầm chịu uốn, phần chịu nén của dầm làm việc tương

tự như cột chịu nén  bị mất ổn định nếu độ mảnh đủ lớn

– Tuy nhiên, khác với cột, phần chịu nén sẽ bị ràng buộc bởi

phần chịu kéo và do vậy độ võng ngang sẽ phát sinh kèm

theo sự xoắn của dầm

VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

2. Kiểm tra

M W b c

(cid:0)

– Wx: mômen kháng uốn của tiết diện nguyên cho thớ biên

của cánh chịu nén

b: hệ số giảm yếu khả năng chịu lực của dầm

(cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0) 0,85 : (cid:0)

1 (cid:0) 1 > 0,85 : (cid:0)

b = (cid:0) b = 0,68+0,21(cid:0)

1, nhưng không lớn hơn 1

(cid:0) (cid:0)

VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

= y

E f

2 � � h � � L � � 0

Xác định (cid:0)

– L0: chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dầm

– h: chiều cao tiết diện dầm

– Ix, Iy: mômen quán tính đối với trục x-x, y-y

(cid:0) (cid:0) : phụ thuộc (đk biên cánh nén, dạng tải trọng, (cid:0) )

)

3 f

( It: mômen xoắn 3 h t b t 1, 25 2 f w w =

2 L � � 0 � � h � �

(cid:0) (cid:0) : hệ số

» Đối với dầm thép hình I: I 1,54 t I y

VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

3 at w 3 b t f f

� �� L t f 0 1 � �� h b � �� fk f

� � � �

» Đối với dầm tổ hợp hàn I: 2

(cid:0) tw: chiều dày bản bụng

(cid:0) bf, tf: chiều rộng và chiều dày bản cánh

(cid:0) hfk: khoảng cách trọng tâm giữa 2 cánh

(cid:0) a = 0,5hfk

(cid:0) L0 của cánh chịu nén: khoảng cách giữa các điểm cố

kết của cánh chịu nén không cho chuyển vị ngang

(cid:0) Không cần kiểm tra ổn định tổng thể của dầm khi:

– Cánh chịu nén của dầm được liên kết chặt với sàn cứng

– Khi tỷ số L0/bf không vượt quá tỷ số giới hạn [L0/bf]

VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ VI. ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ

(cid:0) Để tăng cường ổn định tổng thể:

– Tăng bf, giảm tf, giảm hfk. Khi đó sẽ phải chọn lại tiết

diện dầm

Cánh nén

– Dùng hệ sàn cứng hoặc giằng ngang ở cánh nén:

– Dùng hệ giằng chống xoắn:

VII. ỔN ĐỊNH CỤC BỘ VII. ỔN ĐỊNH CỤC BỘ

1. Hiện tượng và nguyên nhân

2. Ổn định cục bộ cánh chịu nén

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

1. Hiện tượng và nguyên nhân

– Bản cánh nén

– Bản bụng chịu cắt, chịu nén

 Có thể bị vênh oằn từng phần

ra ngoài mặt phẳng của nó

 Đặc trưng hình học tiết diện

thay đổi

1. Hiện tượng và nguyên nhân

)

t a

p 2 C E ( n 12 1

- – Ứng suất tới hạn của bản mỏng theo lý thuyết đàn hồi: 2 t � � � � =� � � � k a � � � �

» t, a - tiết diện bản

» C, k - phụ thuộc loại, kích thước, dạng ứng suất tác

dụng vào ô bản

Dầm định hình: chiều dày bản bụng và cánh vượt

quá yêu cầu ổn định cục bộ  không cần kiểm tra

2. Ổn định cục bộ bản cánh chịu nén

 Bản cánh nén tựa khớp trên bụng dầm, cạnh đối diện

0, 25

tự do:

(

2 � � t f � �� b � � f 0 )

/ 2

b 0

 Điều kiện:

0,5

b 0 t

E f

� � b =� � f 0 t � ��

(cid:0)

2. Ổn định cục bộ bản cánh chịu nén

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

i. Do ứng suất tiếp

a) Khi không có sườn gia cường

Bản bụng dài vô hạn và ngàm đàn hồi với hai cánh dầm

10,3

3, 2

(cid:0)

f 10,3 v 2 w

l = w

Tải tĩnh:

2, 2

l� �= � � w l� �= � � w

f E

h w wt

Tải động:

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

 Nếu dầm thoả

l� � � � w

 không cần làm sườn ngang để gia cường bụng dầm

 Nếu không thoả điều kiện trên

(cid:0)

 Gia cường bản bụng dầm bằng các sườn ngang

 Thay đổi điều kiện tựa, loại ô bản

 Giảm tỷ số cạnh dài/cạnh ngắn của ô bản nhằm tăng (cid:0)

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

 Cấu tạo sườn ngang

o Khoảng cách 2 sườn:

w > 3,2

» a (cid:0)

(cid:0) 3,2 » a (cid:0) 2hw khi (cid:0) 2,5hw khi (cid:0)

h w +40 30

(cid:0) o Chiều rộng sườn: b s

b 2 s

f E

(cid:0) o Chiều dày sườn: t

o Chiều cao đường hàn liên kết sườn hf,min = 5mm

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

0,76 m 2

v 2 0w

� f � l �

b) Khi có sườn gia cường � 10,3 1 � �

(cid:0) (cid:0) : tỷ số cạnh dài / cạnh ngắn ô bản (a/hw hoặc hw/a)

f = – E

d t

: độ mảnh quy ước của ô bản

f 12, 26 v l 2 0w

» d: cạnh ngắn hơn trong 2 cạnh của ô bản (a hoặc hw) Nếu bố trí đôi sườn ngang có a = 2hw , (cid:0) =a/hw=2

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

cr = fv:

Với (cid:0)

3,5

l� �= � � 0w

• Dầm không chịu lực tập trung:

2,5

l� �= � � 0w

• Có lực tập trung đặt trên cánh nén dầm

Nếu bố trí sườn ngang theo cấu tạo quy định

(cid:0)

l� � � � 0w

và  không kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng

3. Ổn định cục bộ bản bụng dầm

(cid:0)

ii. Dưới tác dụng của ứng suất pháp:

f 2(cid:0)

[

]

5,5

E f

5,5

h w

min = 30, nếu (cid:0)



l� �= � � w

(cid:0)  Ứng suất tới hạn:

cr = f 

Ccr

 kiểm tra từng ô bản bụng

 Khi hw/tw > [hw/tw v]  đặt cặp sườn dọc

VIII. NỐI DẦM & GỐI DẦM VIII. NỐI DẦM & GỐI DẦM

1. Liên kết cánh dầm với bản bụng

2. Nối dầm

3. Gối dầm

1. Liên kết cánh dầm với bản bụng

– Dầm tổ hợp hàn: bản cánh liên kết với bụng bằng các

đường hàn góc

– Khi chịu lực, bản cánh có xu hướng trượt tương đối so

 Đường hàn sẽ chịu lực trượt đó

với bản bụng

1. Liên kết cánh dầm với bản bụng

I t x w

– Lực trượt T trên một đơn vị chiều dài dầm:

» V = Vmax

» Ix – mômen quán tính của tiết diện với trục x-x

» Sf – mômen tĩnh đ/v trục trung hòa của phần tiết diện

bị trượt (tiết diện bản cánh dầm hàn)

(

h 2 f

) g w min

VS )

(

g I x

min

(cid:0) (cid:0) – Lực trượt T do đường hàn góc chịu: b f

1. Liên kết cánh dầm với bản bụng

(cid:0) Trường hợp có lực tập trung F (không có sườn gia cường tại

)

đó):

(

)

F L z

I b

(

( + ) g w min

(cid:0)

• Dầm tổ hợp hàn:

Lz = b + 2tf

• Dầm TH đinh tán hoặc bu lông :

Lz = b + 2hy với hy = tđ + bg

2. Nối dầm

Cấu tạo và tính toán mối nối dầm:



Phải nối dầm là do:

 Dầm có trọng lượng hoặc chiều dài vượt quá khả năng của

Thép dùng làm dầm không đủ dài: mối nối nhà máy

các phương tiện vận chuyển, cẩu lắp (mối nối công trường)

2. Nối dầm

(cid:0) Nối hàn đối đầu:

a) Dầm I

b) Dầm C

– Khi hàn tay và dùng biện pháp thông thường kiểm tra: nối dầm ở những tiết diện có M(cid:0) 0,85Mmax fwt=0,85f (cid:0)

2. Nối dầm

(cid:0) Nếu muốn nối dầm bằng phương pháp hàn ở vị trí

a) Đối đầu + Ghép

b) Ghép

M>0,85Mmax, dùng giải pháp sau:

2. Nối dầm

(cid:0) Dùng bulông:

D ễ th i cô n g

2. Nối dầm

(cid:0) Dùng bulông:

3. Gối dầm

a) Dầm tựa lên cột thép (các ví dụ liên kết khớp)

3. Gối dầm

A s

b t 12 s s

3. Gối dầm

0,5

0sb

(cid:0) Chọn ts (cid:0) b 0 t

E f

(cid:0) Kiểm tra ĐK ép mặt tiết diện ở mút dưới sườn gối:

(cid:0)

F A s

(cid:0)

– F: phản lực gối tựa

– fc: cường độ tính toán ép mặt tỳ đầu của thép

3. Gối dầm

(cid:0) Kiểm tra sườn gối theo điều kiện bền về ổn định ngoài mặt

phẳng bụng dầm: xem như thanh quy ước chịu nén đúng tâm

– Liên kết: hai đầu khớp

– Lực nén: phản lực gối tựa dầm F

– Chiều cao: hw

– Tiết diện thanh: gồm tiết diện sườn

E f

t 0,65

c 1

gối và một phần bản bụng dầm c1

3. Gối dầm

F A

– Kiểm tra ổn định sườn gối: (cid:0)

(cid:0) (cid:0) : hệ số uốn dọc

» iz: bán kính quán tính của tiết diện quy ước đ/v trục z,

trùng với trục dọc của bản bụng dầm

 As: diện tích chịu nén của sườn đầu dầm

 Aw1: phần diện tích bản bụng tham gia chịu lực với sườn

đầu dầm: + Khi sườn bố trí ngay đầu dầm: Aw1=twc1

+ Khi sườn bố trí gần đầu dầm: Aw1=2twc1

» A = As + Aw1: tiết diện thanh quy ước

3. Gối dầm

b) Dầm tựa lên tường, cột bằng bêtông hoặc gạch đá