ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1

THUYẾT MINH TINH TOÁN
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1

Đề bài
Thiết kế mạng dầm sàn bằng thép với các số liệu tính toán kèm theo cho
trong bảng:
Nhịp dầm chính

Nhịp dầm phụ

L(m)

B(m)

Hoạt tải sàn tiêu
chuẩn
Ptc(kN/m 2

9

5,5

17,5

Thép CCT34 có f = 210N/mm2; E=2,1.105 N/mm2; γthép= 7850kg/m3 ;
Độ võng cho phép :
1
Δ 
+ Đối với sàn   =


MẶT CẮT 1-1


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1

3

2

1

2

3

Hình 1. Phương án bố trí hệ dầm sàn
II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BẢN SÀN:
Căn cứ vào hoạt tải đã cho P tc = 17,5 Kn/m2 chọn sơ bộ chiều dày bản sàn
ts = 10mm
Xác định kích thước bản sàn có thể theo cách sử dụng đồ thị hoặc xác
định gần đúng giá trị tỷ số giữa nhịp lớn nhất và chiều dày ts của sàn.

ls 4n o  72E1 
1 +

=
t s 15  n o4 p tc 
Trong đó:


Cắt 1 dải sàn bề rộng 1m theo phương cạnh ngắn. Tải trọng tác
dụng trên sàn có kể đến trọng lượng bản thân sàn
* Kiểm tra theo điều kiện cường độ:
Tải trọng tác dụng lên sàn:
q stc = ( p tc + t s . γ t ).1=17,50 +0,01.78,5.1 = 18,285 kN/m
q stt = ( p tc γ p + t s . γ t . γ g ).1 = 17,5.1,2+0,01.78,5.1,05.1 =21,82kN/m
Độ võng của sàn được tính thông qua độ võng dầm đơn giản Δ o :
Δo =

5 q stc .l s4
.
384 E 1I x

Ix - mômen quán tính dải bản
t 3s 1.0,013
Ix =1. =
12
12
5 18,285.14.12
∆o =
.
= 0,0123m
384 2,307.108.0,013
*Xác định hệ số α qua phương trinh Ơle:


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
3Δ o2
α(1 + α) = 2
ts

8 1+ α
8
1 + 1,0646
*Lực kéo H tại gối tựa:
2

2

π2 Δ 
3,14 2  1 
5
H = γ p . .  E 1 .t s = 1,2.
.
 .2,307.10 .10 = 303,28N
4 l
4  150 
*Kiểm tra độ bền của bản sàn:
100.t s2 100.12
Ws =
=
= 16,666cm 3
6
6
Ứng suất lớn nhất trong sàn:
H M max
1,321.10 5
303,28
+
σ=
=

= 2,4 mm
(βf w ) min .γ c 0,7.180

trong đó:
βffwf = 0,7.1800 = 126 N/mm2
βsfws= 1.0,45.345 = 155 N/mm2
⇒ (βfw)min = min (βffwf; βsfws) =126 N/mm2
⇒ Chọn hf = 5 mm theo cấu tạo.


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1

C

B

2

3

MĂT CẮT 2-2
3

2

2

1

3


21,82.5,5
= 60kN
2

2. Chọn kích thước tiết diện dầm.
Mô men kháng uốn của dầm phụ có kể đến sự phát triển biến dạng dẻo
trong tiêt diện:


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
M max
82,506.10 2
=
Wx =
= 351cm3
1,12γ c .f
1,12.21
trong đó γ c =1 là hệ số điều kiện làm việc.
Tra bảng thép cán sẵn chọn thép I27 có các đặc trưng hình học:
WX = 371cm3;

g = 31,5 kg/m;

SX = 210cm3;

IX = 5010cm4;

b = 12,5cm;
h = 27cm; t = 0,6 cm;

=
1,12W
1,12.371.103
201,57N/mm2 < γc.f = 210 N/mm2.
Ứng suất tiếp lớn nhất:
(Vmax + Vbt ).Smax (60.10 3 + 90.103 ).210
=
τmax=
=104,79N/mm2 < γ.fv
I x .t w
5010.10 4.6
= 120N/mm2.
*Kiểm tra võng theo công thức: ∆
Δ
5 (q tc + g tc ).B3  Δ 
1
=
.
≤ =
B 384
EI x
 l  250
Δ
5 (1828,5.10−2 + 0,315.10−2 ).5503
1
Δ 
=
.
= 0,00376 <   =
= 0,004

8
8

Vmax =

q dctt L 121,742.9
=
= 547,8kN
2
2

*Chọn chiều cao dầm hdc:
Chiều cao của dầm đảm bảo điều kiện:
h min ≤ h d ≤ h max

h d ≈ h kt
Chiều cao hmin có thể tính gần đúng theo công thức:


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
q dctc
(Với giả thiết ntb = tt )
q dc
hmin =

5
21
102,3
5 f l 1
.  . .L =

2 h w f v 2 91.12
tw = 0,8cm > 0,752cm
*Tính bản cánh dầm:
M max h t w h 3w 2
1232,6.10 2.95 0,8.913 2
A f = b f .t f = (
. −
). 2 = (
−
). 2 =
γcf 2
12 h fk
1.21.2
12
93
52,85cm2
Chọn bf = 28cm; tf =2cm.
Và thỏa mãn các điều kiện sau:


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
b f
b
 f
b f

 bf
 t f

≤ 30t f = 60cm

. −
).
=(
−
). 2 =
f wt 2
12 h fk2
18.2
12
93
'
f

'
f

30,17cm2
fwt = 0,85f ( cường độ của đường hàn đối đầu khi chịu kéo, kiểm tra bằng
mắt thường)
'
Chọn: b f = 18cm phải thỏa mãn các điều kiện sau:

 ' bf
b f ≥ 2 = 14cm

 ' 1
b f ≥ h dc = 9,5cm
10

'

95

Kiểm tra ứng suất pháp tại tiết diện giữa nhịp:
σ max

M max + M bt 1232,6.10 6 + 15,422.10 6
=
=
= 202,732/mm2
Wx
6156,001.10 3

2
202,732/mm2 ≤ fγ c = 210N/mm

Kiểm tra ứng suất tiếp tại gối tựa;
(Vmax + Vbt )S'x
τ=
≤ fvγc
I 'x t w
Vbt = γ g p.(t w h w + 2b f t f ).

L
9
= 1,05.78,5.(0,008.0,91 + 2.0,28.0,02). =
2
2

6,854kN
S'x = b 'f .t f .

=
= 4335,15cm3
h
95


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
(Vmax + Vbt )S'x (547,8 + 6,854).10 3.2502,1.103 84,242N/mm2
τ=
=
=
I 'x t w
205920,06.10 4.8
2
84,242N/mm2 ≤ fγ c = 120 N/mm

Kiểm tra ứng suất pháp trong đường hàn đối đầu nối cánh:
g dctt = (0,008.0,91 + 0,02.0,28.2).78,5.1,05 = 1,523kN.m
g dctt x(L − x) 1,523.1,5.( 9 − 1,5)
M =
=
= 8,5668kN.m
2
2
'
bt

M x + M 'bt 684.798.10 6 + 8,5668.10 6
σ =
=

Kiểm tra ứng suất tương đương tại nơi thay đổi tiết diện dậm:
(M x + M 'bt ).h w (684,798.10 6 + 8,5668.10 6 ).910
σ1 =
=
= 153,205N/mm 2
'
3
Wx h
4335,15.10 .950
(Vx + Vbt ).S'x (365,226.10 6 + 4,569.10 6 ).2502,1.10 3
τ1 =
=
= 56,166N/m
I 'x t w
205920,06.10 4.8
m2
trong đó:


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
l
9
Vx = q dctt ( − x) = 121,742.( − 1,5) = 365,226kN
2
2
l
9
Vbt = g dctt ( − x) = 1,523.( − 1,5) = 4,569kN
2
2


[ ]

hw f
91
21
.
=
.
= 3,597 > λ w = 3,2
t w E 0,8 2,1.10 4

Bản bụng phải đặt các sườn ngang và kiểm tra ổn định.


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
Khoảng cánh lớn nhất của các sườn ngang: a = 2hw = 2.91 = 182cm
Chon a = 180cm; bố trí 4 sườn ( hình 8)

Hình 8. Sơ đồ bố trí sườn ổn định trong dầm

Bề rộng và chiều dày sườn:
bs =

hw
910
+ 40 =
+ 40 = 70,333mm.Chọn bs = 8cm.
30
30

.
=
.455 = 140,213N/mm2
4
I 2 205920,06.10


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
V1
388,901.103
τ=
=
= 53,420N/mm 2
h w .t w
910.8
σ c = 104,696N/mm 2
Ứng suất pháp tới hạn σ cr :
a
1,8
σ 104,696
=
= 1,978 > 0,8; c =
= 0,7466.
h w 0,91
σ 140,213
3

b t
28  2 
δ = β. f .( f ) 3 = 0,8. .

.
= 3,557
2t w E 2.0,8 2,1.10 4

a
1,8
=
= 0,989; δ =3,846 tra bảng 3.6 trang 148 sách giáo khoa
2h w 2.0,91
⇒ C1 = 21,235
σ c,cr =

C1 .f
λ

2
a

=

21,235.210
= 352,455 N/mm 2
2
3,557

Ứng suất tiếp tới hạn τcr:
λ ow =

d f
91


 σ
σc   τ 
140,213 104,696   53,420 

 +   = 
+
+
 +
 = 0,717
I 2 292410,06.10
V2
167,02.10 3
τ=
=
= 22,942 N/mm 2
h w .t w
910.8
σ c = 104,696N/mm 2

Ứng suất pháp tới hạn σ cr :
a
1,8
σ 104,696
=
= 1,978 > 0,8; c =
= 0,5928
h w 0,91
σ 176,592
3

b t
28  2 
δ = β. f .( f ) 3 = 0,8. .
 = 3,846
hw tw
91  0,8 


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1

 σ
σc   τ 
176,592 104,696   22,942 

 +   = 
+
+
 +
 = 0,6439

1
 554,65.2502,1   138,2 
hf ≥

 +

2.12,6.1  205920,06   16,5 

2

h f ≥ 0,4266 cm
trong đó: βfwt = 0,7.18 = 12,6kN/cm2.
βfws = 1.0,45.34,5 = 15,52kN/cm2.
(βfw)min = 12,6kN/cm2.
Chọn hf theo điều kiện cấu tạo hf = 7mm hàm suốt chiều dài dầm.
*Tính mối nối dầm:
Nối dầm tại nơi thay đổi tiết diện bản cánh để thuận tiện cho việc di
chuyển, lắp ghép.


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
Bản cánh nối bằng đường hàn đối đầu, bản bủng nối bằng bản ghép và
dùng đường hàn góc.
Nội lực tại mối nối: M1 = 693,3648 kN.m
V1 = 369,795 kN
Mối nối coi như chịu toàn bộ lực cắt và phần mô men của bản bụng:
Mb =

Iw


2

2

 M   V1 
 169,159.10 4 + 1848,975.10 4   369,795.10 3 
 + 
 = 
σ td = 
 +
 =
3
2
W
A
2133,33.10
160.10





 f
f 
σtd = 24,973 N/mm2 < (βfw)min = 126N/mm2
*Tính sườn đầu dầm:
Sườn đầu dầm chịu phản lực gối tựa:
V = 547,8 + 6,85 = 554,65kN
Dùng phương án sườn đặt ở đầu dầm, dầm đặt phía trên gối khớp với cột.

= 8,5 ≤ 15,81
≤ 0,5
ts
f
1.2
21
Kiểm tra sườn theo điều kiện ổn định tổng thể:
A qu = 0,65t 2w

E
2,1.10 4
= 0,65.0,8 2.
= 13,155cm2
f
21

A = As + A qu = 1.18 +13,155 = 31,155


ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP SỐ 1
E
2,1.10 4
4
0,65t
0,65.0,8 .
486,701cm3
b 3s t s
183.1
f
21


Vmax
554,65.10 3
2
2
=
2 = 186,029N/mm ≤ fγc = 210N/mm
ϕ.A 0,957.31,155.10

Kết luận: Trên đây là toàn bộ nội dung thuyết minh tính toán của đô án
kết cấu thép số 1 của em bằng những kiến thức vừa mới được học cộng với sự
hướng dẫn tận tình của thầy giáo đã giúp em hoàn thành thuyết minh tính toán
của đô án kết cấu thép số 1tuy vậy trong quá trình tính toán cũng không chánh
được nhưng sai sót vây em kính mong thầy xem xét và chỉ bảo cho em để em
ngày một hoàn thiện kiến thức của mình hơn nữa.