GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
BỘ MÔN KĨ THUẬT XÂY DỰNG
Môn: Kết Cấu Thép
*****
Bài tập lớn
KẾT CẤU THÉP
Sinh viên : Đỗ Thế Anh
Lớp : Xây Dựng CT Ngầm và Mỏ k57
MSSV: 1221070001
Hà Nội, 12 – 2014
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
BÀI 1
Hãy chọn và kiểm tra mặt cắt ngang dầm thép đơn giản mặt cắt
ngang hình chữ I, tổ hợp hàn theo điều kiện cường độ và độ
võng. Tính đường hàn liên kết cạnh và bụng dầm. Nhịp dầm l,
tải trọng phân bố đều p
c
, hệ số tin cậy của tải trọng
,
p g
γ γ
, hệ số
điều kiện làm việc
c
γ
, độ võng tương đối cho phép [∆/l], chiều
cao tiết diện lớn nhất hmax cho bảng :
STT
Các số liệu tính toán

Y
X X
b
f
t
f
t
w
t
f
1300
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
1, Chọn tiết diện dầm
a, Xác định chiều cao tiết diện dầm h
*, Tính chiều cao hmin theo giả thiết rằng hệ số vượt tải trung bình
1,2
tb p
γ γ
= =
min
5
. . .
24
tb
f l l
h
E
γ
 

2
p = 122 KN/M
c
Nhận thấy dầm là tổ hợp hàn chọn k = 1,2
-
Từ biểu đồ , momen lớn nhất tại tiết diện giữa dầm:
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
Mmax =
2
2
3
. .
122.1,2.13
3,09.10
8 8
c
c
P l
KNm
γ
= =
-
Mô men kháng uốn cần thiết
3
3
xct
3
max 3,09.10
W 0,016

ω
=
Vậy h
kt
= 1,2.
3
0,016
1,53
9,8.10
m
−
=
-
Theo điều kiện đầu bài , hmax không bị khống chế chọn chiều cao
dầm
min
h h≥
và càng gần h
kt
càng tốt. Vì vậy, chọn h= 1,5 m
b, Chọn chiều dày bản bụng : Gần đúng coi rằng , tại tiết diện đầu dầm,
chỉ có riêng bản bụng chịu lực cắt Q
max
-
Xác định lực cắt lớn nhất tại tiết diện đầu dầm
. .
122.1,2.13
max 951,6
2 2 2
c

0,58.200.10
110,476.10 /
1,05
v
f KN m= =
-
Chọn t
f
chiều dày cánh dầm theo cấu tạo t
f
= 0,02m

2. 1,5 2.0,02 1,46
f
h h t m
ω
= − = − =
-
Từ đó , xác định được chiều dày cần thiết của bản bụng dầm
3
3. max 3 951,6
. 0,88
2. . . 2 1,46.110,476.10
v c
Q
t cm
h f
ω
ω γ
= = =

 
 
= − =
 ÷
 
-
Chiều dày tính toán bản cánh đã chọn
0,02
f
t m=
Tính được chiều dày bản cánh
3
9.10
0,45
0,02
f
b m
−
= =
-
Do tải trọng uốn dùng để tính tính ra tiết diện yêu cầu trên chưa kể
đến trọng lượng bản thân dầm, nếu kể đến tiết diện dầm sẽ lớn hơn
Vì vậy, chọn chiều rộng cánh dầm b
f
= 48cm >45 cm
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
Tỷ số
48
24 30

3 2
3
3 3 2 2
4
. . .
.
2.
12 12 4
9.10 .1,46 0,48.0,02 0,48.0,02.1,48
2 0,013
12 12 4
f f f f fk
x f
b t b t h
t h
I I I
m
ω ω
ω
−
 
= + = + + =
 ÷
 ÷
 
 
= + + =
 ÷
 
2 3

ω
−
= + = +
= + =
-
Kiểm tra điều kiện cường độ
+ Tải trọng uốn tính toán, kể cả trọng lượng bản thân dầm
. . . 122.1,2 0,032.78,5.1,2 149,41 /
c
p g
q p A KN m
γ ρ γ
= + = + =
( trong đó
3 3
7850 / 78,5 /KG m KN m
ρ
= =
)
+ Tiết diện giữa dầm có :
2 2
149,41.13
max 3156,3
8 8
ql
M KNm= = =
+ Ứng suất pháp lớn nhất tại thớ ngoài cùng của tiết diện này.
2
2
x

τ
−
= = =
Và
3 2
. 110,476.10 /
v c
f KN m
τ γ
< =
3, Kiểm tra độ võng của dầm với tiết diện đã chọn
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
-
Chọn chiều cao dầm h= 150cm lớn hơn rất nhiều so với chiều cao
bé nhất của dầm hmin= 81,7 cm. Vì vậy, không cần kiểm tra độ
võng của dầm, điều kiện này chắc chắn là thỏa mãn.
-
Dầm chịu tải phân bố đều tiêu chuẩn
. 122 0,032.78,5 124,5 /
c c c c
q p g p A KN m
ρ
= + = + = + =
-
Tính toán và kiểm tra độ võng tương đối lớn nhất
3
5 . 1
.
384 . 767

. .
8 1
. .
fk f f f
l t a t
h b b t
ω ω
α
   
= +
 ÷  ÷
 ÷  ÷
   
Trong đó a= 0,5 h
fk
=0,5.1,48 = 0,74 m

2
3 3
8.9.10 0,74.1,46.10 .9
8. 1 0,44
1,48.0,48 0,48.0,02
α
− −
   
= + =
 ÷  ÷
   
Tra bảng 3.3 =>
1,6 0,08 1,6 0,08.0,44 1,635

y
t b
h t
I m
ω ω
−
−
= + = + =
I
x
= 0,013 m
4

2
4 8
1
3
3,69.10 1,5 2,1.10
1,635. . . 0,68 0,85
0,013 13 190.10
ϕ
−
 
= = <
 ÷
 
1
0,68
b
ϕ ϕ

b
E
f
≤
trong đó
of
0,24
2
f
b t
b m
ω
−
= =
Nhận thấy
8
3
0,24 2,1.10
0,5.
0,02 190.10
≤
( luôn đúng )
Dầm thỏa mãn điều kiện ổn định cánh.
6, Kiểm tra bản bụng
• Sự mất ổn định cục bộ do tác dụng của ứng suất tiếp
3
8
1,46 190.10
. 4,87 3,2
0,009 2,1.10

ω
 
 
= <=> =
 
 
 
 
<=> =
Bản bụng dầm bị mất ổn dịnh dưới tác dụng của ứng suất pháp, ta
cần đặt thêm các đôi sườn ngang
• Sự mất ổn định bản bụng dầm dưới tác dụng đồng thời của ứng
suất pháp và ứng suất tiếp
-
Nhận thấy
ω
λ
=4,876< 6
-
Kiểm tra ổn định bản bụng theo công thức:
-
2 2
c
cr cr
δ τ
γ
δ τ
   
+ ≤
 ÷  ÷

f
ω
ω ω
ω
ω
δ
τ
δ
λ
τ
µ
λ
−
= = =
= = =
= =
= +
7, Tính liên kết hàn bản cánh và bản bụng
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
-
Xác định chiều cao cần thiết đường hàn
min
.
2( . ) . .
f
f
x c
Q S
h

f KN m
ω
=
Theo phương pháp hàn tay:
0,7
1
f
s
β
β
=
=
3 2
3 3 3
0,45 0,45.340 153.10 /
. 0,7.180.10 126.10 /
s u
f f
f f KN m
B f KN m
ω
ω
= = =
=> = =
3 3
3
3
3
. 153.10 /
951,6.7,1.10

-3

m, nhưng bản thép liên kết dày nhất t
max
= t
f
= 20 mm, vì vậy chọn
chiều cao đường hàn góc theo điều kiện cấu tạo h
f
= 7 mm và hàn
suốt chiều dài dầm.
BÀI 2
Thiết kế cốt đặc chịu nén đúng tâm, chịu lực nén N. Chiều cao cột L. Hệ
số điều kiện làm việc
1
c
γ
=
. Các số liệu cho trong bảng:
STT
Các số liệu tính toán
L(m) N Liên kết ở
chân cột
Liên kết ở
đầu cột
Loại thép làm
cột
4
3,5 260,1.10
3

Xác định chiều cao dài tính toán và sơ bộ, chọn độ mảnh của cột
Do chân cột là liên kết ngàm, đầu cột tự do nên
2.3,5 7
2.3,5 7
y
x
l m
l m
= =
= =
-
Nhận thấy cột có N = 2610 KN nên
92,02
gt
λ
=
tra bảng ta được
0,625
ϕ
=
-
Diện tích cần thiết của tiết diện cột:
SV: Đỗ Thế Anh Lớp: XDCT Ngầm và Mỏ K57
GIÁO VIÊN: LÊ TUẤN ANH bài tập lớn KẾT CẤU THÉP
2
3
2601
0,018
. . 0,625.230.10 .1
yc

0,24
0,42
y
x
α
α
=
=
• h = (1-1,15 )b
• Chọn
0,3
f
h h m
ω
= =
, phù hợp với h = (1-1,15 )b
• Chọn
6 10 16
8 30 40
f
mm t mm mm
mm t mm mm
ω
< = <
< = <
 Vậy tiết diện cột là
 Bản cánh: A
C
= 2.0,3.30.10
3

12
x
y
I m
I m
−
−
−
= =
+
= =
0,156
0,08
x
x
y
y
I
i m
A
I
i m
A
= =
= =
-
Tính toán và kiểm tra yêu cầu về độ mảnh
[ ]
ax
7

KN/m
2
Tra bảng hệ số φ ở phần phụ lục có φ = φ
min
=0,64344
2 3 2
min
2601
192623,9 / . 230.10 /
. 0,613.0,021
c
N
KN m f KN m
A
γ
ϕ
= = < =
Vậy cột đảm bảo điều kiện ổn định tổng thế:
-
Kiểm tra ổn định cục bộ
+ Độ mảnh quy ước của cột:
3
ax
8
230.10
. 87,5. 2,9
2,1.10
m
f
E

−
= = <
Bản bụng đảm bảo điều kiện ổn định cục bộ
8
3
2,1.10
30 2,3. 69,5
230.10
h
t
ω
ω
= < =
Bản bụng không phải đặt sườn ngang
-
Độ mảnh giới hạn của bản cánh
( )
8
3
2,1.10
0,36 0,15 (0,36 0,1.2,9) 20,55
210.10
o
h
E
t f
 
= + = + =
 
 