Báo cáo bài tập lớn môn kết cấu thép Đề tài hệ dầm phổ thông trên cột thép

+ Chọn loại dầm dầm định hình + Chọn được tiết diện dằm + Kiểm tra được độ bền, độ võng và ôn định tổng thể cho dầm + Kiểm tra các chỉ tiết liên kết dầm.. So dé tính và thiết kế được

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

1| 1950002 | Dương | Công Bảo (TN) 3 online | -Hao qua bận ôn thí các môn khác nêt

có thời gian gặp mặt trực tiệp

Thành Phố Hô Chỉ Minh, 12 Tháng 5 năm 2024

Báo cáo chung của nhóm

98.60%

1-300x300x15x10

120 0.91 52.2x54.4x3

3/ Các lỗi trong khi làm

Chuong 1: Sai don vi, tinh toan sai

Chuong 2: Sai công thức, nhằm ký hiệu

Chương 3 Xác định sai dữ liệu

91%

!-260-290-10-10

79 0.91 48-46-4

Thống kê

4/ Cách kiểm tra độ tin cậy

Sử dụng kiểm tra trạng thái giới hạn | va trang thái giới hạn 2

Các tiết diện được tối ưu:

+ Dương Công bảo

Dam chinh:

ng Mmax | Vmax | phap 117.0

148 | 492.84 7

+ Nông Văn Hảo: Chưa tối ưu tiết diện

5/ Minh chứng tham gia hop:

+ Chọn loại dầm ( dầm định hình )

+ Chọn được tiết diện dằm

+ Kiểm tra được độ bền, độ võng và ôn định tổng thể cho dầm

+ Kiểm tra các chỉ tiết liên kết dầm

1.2 So dé tính và thiết kế được dầm phụ thỏa mãn yêu cầu

1.2.1 So dé tinh

- Chọn dầm phụ là dầm đơn giản, hai dau co géi tựa khớp Nhận dầm chính làm gối tựa

Lil toy tai

E

Hình 1.1: Sơ đề tính

1.2.2 Tính toán thiết kế dầm phụ thỏa mãn yêu cầu

- Tai trong lén dam phu:

- Chon tiét điện cho dầm phụ ta dùng dầm thép hình chữ 1

- _ Momen chống uốn cân thiết của tiết điện dầm:

- _ Tính toán lại tải trọng tiêu chuẩn vả tải trọng tính toán tác dụng lên dầm

+ q*=(hoạttải + trọng lượng sản + trọng lượng dầm phụ) = 6x2.1 + 2.5x2.1+ 0.339 = 15.939 KN/m

- _ Kiểm tra tiết diện dầm về độ bền:

+ Kiểm tra điều kiện bên chịu uốn tại vị trí có Momen lớn nhất

- Kiém tra độ ôn định tổng thê cho dam:

Theo dé bai cd ban san deck liên kết với đầm vào cánh trên dầm phụ, do đó không cần kiêm tra độ ôn định tông thé cho dầm

Kết luận: Dằm 27a đủ tắt cả các điều kiện chịu lực

q= 21.26KN/m ——,

Bt IIRRRRRRRRRRRRRRRRRRNR

Hinh 1.3 : Sơ đồ tái và biểu đồ nội lực cho dầm

1.3 kiêm (ra khả năng chịu lực của đường hàn ( giữa nhịp hoặc nửa dâm phía bên trái

+ Han tay

+ Có bản lót

+ Phương pháp kiểm tra thông thường

- - kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn tại giữa nhịp

+ Tính toán phản lực 2 đầu gối tựa:

V= qu x V2 =21.26x5.4/2= 57.4 KN

+ Nội lực tại vị trí giữa dầm:

Mm„= q1L2/8=21.26x5.428=7749KNm ; V=0

+ Kiểm tra độ bền của đường hàn đối đầu nếu cần nói dầm tại vị trí giữa dầm:

Gy = Mmax / Ww = 774900/407= 1903.9 daN/em? > far x Ye = 1800 x 0.9 = 1620 daN/em?

Kết quả cho thấy đường hàn tại vị trí giữa dầm không thỏa mãn yêu câu

-_ kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn tại vị trí bên trái gần trung điểm của dâm nhất

Yêu câu đề bài: “Đề đơn giản, chỉ kiểm tra đường hàn do ảnh hưởng của moment uốn, bỏ qua lực cắt.” Vì thế có thê làm tương tự như trên đối với đường hàn phía bên trái dầm

+ Noi luc tai vi tri A (m) :

Ma= V x La— qu x (La)*/2 = 5740 x La — 10.63 (Lay (daN/em)

Đề xác định vị trí gần trung điểm của dầm nhất có thể thực hiện đường hàn này ta phải khống chế La sao cho:

(5740 x Lạ — 10.63 (La)? )/ Ww < 1620 (daN/em’) có Lạ lớn nhất nhưng nhỏ hơn 5400/2 = 2700 em = 2.7m

> Laxap xi 165em = 1.65m

Hinh 1.4 Vi trí hàn

2.1 Thiét ké dam chinh gdm 4 vẫn đề chính

+ Chon tiét dién cho dam

+ Kiểm tra tiết diện dầm về độ bền, độ võng, ổn định tổng thê và ôn định cục bộ

+ Tối ưu hóa tiết điện dầm

+ Tính toán cho các liên kết cánh và bụng, các chỉ tiết nối dầm

2.2 Sơ đề tính và thiết kế được dầm chính thỏa mãn yeu cầu

- Theo đề bài dầm chính cân thiết kế là dầm chính trục 2 (dầm ở giữa)

- Tải trọng lên dầm chính: Do phản lực gối tựa của dầm phụ (đã bao gồm sản) và trọng lượng bản thân dầm chính, nhưng vì ảnh hưởng trọng lượng dầm chính rất bé so với tổng tải trọng, vì thé tạm thời bỏ qua trọng lượng dầm chính, sau khi thiết kế được dầm chính sẽ tính lại sau

Tải trọng do phản lực gối tựa của dầm phụ (cả 2 bên dầm):

"© = (dap X ly/2 )x2 = 15.939 x 5.4 /2 x 2= 86 KN

P" = (qap" x lup/2 )x2 = 21.26 x 5.4/2 x2 = 114.8 KN

- N6i luc cia dam chinh

+ Tại vị trí gần gối tua (Vinox): Vax= 114.8x3/2 = 172.2 KN

+ Tại vị tri gitta dam (Minx): Mmax= 172.2x2.1 + (172.2-114.8)x2.1 = 482.16 KNm

Hình 2.3 biểu đồ nội lực của dầm chính

- _ Chọn tiết điện cho dầm chính ( sử dụng dầm tô hợp hình chữ I)

+ Tính chiều cao nhỏ nhất của tiết diện dầm:

5 f l,l 5 2100 840

Hinin= 54 X EX FAlXụs = 5aX2100000X 200x1z = 58.3 cm

Lấy sơ bộ h gần băng hại = 58.3em, có thể sử dụng công thức kinh nghiệm để tính ty:

t= 7+ x hmm)/1000 =7 +(3 x 583)/1000 = 8,749mm = 0.875em

Nguôn công thức: giáo trình kết cấu thép, tác giả Phạm Văn Hội

Chon so bé t, = 1.5 dé tim hy

4821600

hụ = k(W/ty)!? = k((Mmnax/£ VC% /ty)”? = 1.15( 2100.X 0.9 )!?= 58 cm

1

Chon h>hmin va cang gan bang hy cảng tot

Vay chon h = 60cm vat, = 1.5em

- Tinh lai néi lực của đầm ( có tải trọng của bản thân dầm gây ra)

+ Tại vị trí giữa dầm Mmax:

Mạ = 482.16 + 1.18x8.4?/8 =493 KNm

+ Tại vị trí gần gối Vmax:

Vinax = 172.2 + 1.18x8.4/2 = 177 KN

- Kiểm tra tiết diện dầm

+ Điều kiện bên:

Ưng suất pháp

Monaxi Wx = 4930000/2669 = 1847d daN/cm” < £ y.= 2100x0.9 = 1890 daN/cm?

HSUS : 1847/1890 = 0.977

Ứng suất tiếp

+= VazŠ,/l4„= 17700x1364.5/80090x1.5= 202 < f, y.= 0.58x2100x0,9= 1096 daN/em?

+ Điều kiện độ võng:

h= 60em > Min = 58.3cm nên không cần kiểm tra điều kiện độ võng

+ Điều kiện 6n định tổng thé:

Dâm chính được bản sản liên kết ở cánh trên vì thế không cần kiểm tra ôn định tổng thé

+ Điều kiện kiểm tra ôn định cục bộ:

Bản cánh bạ /t= 15.25/1=15.25 < 0.5 (E/)!2= 15.8

Tỷ số ổn định cục bộ bản cánh : 15.25/15.8 = 96.5%

Ban bung — Aw =(h„1,)x(ÚE)!2= 58/1.5 x(102) = 1.22 < [Aw] =3.2

Tý số ốn định cục bộ bản bụng 1.22/3.2 = 38%

Vậy ôn định cục bộ bản cánh đã tối ưu, bản bụng thỏa mãn nhưng chưa tôi ưu

Sau khi lập bang excel thay số nhiều lần ta rút ra được thông số tiết diện tối ưu thỏa mãn điều kiện bền như sau:

Bán kính lõi : W,/(Ah)= 2669/(151x60)=0.33

tw | hw | tf | hf bf h A Mmax | Vmax | phap tiếp

0,25*Ldc cách

A

gôi tựa bên

- Chon que han N42, han tay, có bản lót, có cường độ hàn góc theo tiết điện đi qua đường hàn f¿ = 1800 daN/cm? và tiết điện đi qua biên nóng chảy của thép cơ bản f„= 0.45xf,= 1530 daN/cm?, Br = 0.7, B= 1

Tại vị trí x= 0.25L¿ = 0.25x8.4= 2.1m

M.= 361.62 KNm( đã tính ở hình 2.2), V„= 172.2KN

Tính liên kết bản ghép cánh chịu momen M

- _ Phân Mra thành một cặp ngẫu lực:

- _ Chiều cao đường hàn góc cạnh

hmay= 1.2tmin= 1.2x1=l1.2em

Hine 6mm ( Dua vao bang tra 2.5 sách bài tập kết cầu thép cô Trần Thị Thôn)

chon h l.lem

- _ Tống chiều dài đường hàn góc cần thiết:

Lay >l,= 49cm

- Chiêu dài l đường hàn:

Ly= 21/2 +1 = 49/2 +1=25.5 cm

- _ Chiều dài bản ghép cánh:

l= 2l¿ + 1 = 52 em, chọn l= 52cm

- Kiém tra bền nếu phá hoại theo tiết dién 1-1

+"! =N(( B:x hịx X],) = 60270/(0.7x1.1x49) = 1597 daN/cm”< =Ẽ„x x ye = 1800 x 0.9= 1620 daN/cm?

- _ Kiểm tra bền nếu phá hoại theo tiết điện 2-2

1°? =N/( B x hex EI) = 602704 1x1.1x49) = 1118 daN/em?< =f,, x y = 1530 x 0.9= 1337 daN/cm?

Tính ra hệ số kiểm tra bang (tỷ số giữa) moment uốn tại tiết diện x / [M]:

- Kiém tra độ bên của đường hàn góc liên kết bản ghép và bụng dầm:

+ Chiều dài đường hàn chọn l„= bạ — 1 = 57-1 = 56 em

+ Chiều cao đường hàn góc:

hfnax - 1.2Xtmin = 1.2x15 = 18mm

hfnin = 6mm (dựa theo t„„= 15mm và bảng tra 2.5 sách bài tập cô Trần Thị Thôn)

chọn h;- Smm

+ Điều kiện bền của đường hàn góc chỉ cần kiểm tra tiết diện đi qua đường hàn

tw= V/ Bex hex Dy = 17220/(0.7x0.8x2x56) = 282 daN/em?

Tw < fue X Yo= 1800x0.9 = 1620 daN/em?

Kết luận: Đường hàn thỏa mãn điều kiện bền

2.3 Tính toán liên kết bulong nối dầm chính tại vị trí x = 0.25*Ldc cách gối tựa bên trái

- Dam cé tiét diện như sau: h = 60cm, t„ = 1.5em, b¿= 32 em, ty= 1 em, h;- 59em, h„ = 58em

- Momen quán tính đôi với trục x-x:

+1= lý + Ir=24389 + 55701 = 80090 ( cm' )

- _ Phân phối momen do bản cánh và bảng bụng theo tỷ số momen quán tính:

+ Hai bản cánh : M;= (I:/ I¿ ) x M tại x=( 55701/ 80090 ) x 36162 = 25149 DaNm

+ Bản bụng : M,= (Il,/I/)x M tại x = (24389/ 80090) x36162 = 11012 DaNm

- _ Tính liên kết bulong cho phần nối bảng bụng

- _ Sử dụng 28 bulong cho phần nối bảng bụng, bố trí như hình sau:

+ Lực tác dụng lên một bulong: Do momen gây cắt, ép mặt

Nu = (M,, x Imax) / (m x XI? ) = (1101200 x 21) / 4x (72147121?) = 8427 daN

+ Đường kính bulong từ điều kiện cắt, ép mặt:

deit = VW(4xNw/( x Loy X Y>X Dy X Yo) = W4 x 8427)/( 3.14 x 3200 x 0.9x 2x 0.9) = 1.43 em

dep mat = No / (Xtmin ¥ feo X YoX Yo) = 8427/(1.5x4000x0.9x09) = 1.7em

Chọn đường kính bulong d=2em

THSKT ban bụng = M4„⁄/Á⁄,7 = 1101200/( 7Nm7x h) =1101200/(2x1.5x4000x0.9x0.9) x 4x (77+147+2 17/21) = 0.86 Kích thước bản ghép bụng

+ Từ cách bồ trí bulong, ta lẫy chiều dài bản ghép l=50.4em, bị= 66.4em

+ Bê dày bản ghép chọn từ điều kiện tiết diện các bản ghép phải lớn hơn bằng tiết diện bảng bụng:

XAgp >— Ay

2x(tixb;) >= hy x tw

2x(t) x 50.4) >= 58x 1.5 =>t=0.8em

Vậy chọn t¡ - 0.9em = 9mm

Vậy kích thước bản ghép bung là: 0.9x50.4x66.4em

- _ Tính liên kết bulong phần nối bản cánh

+ Phân momen M ra thành một cặp ngẫu lực:

Ni =M;/ h=2514900/60E 41915 daN

+ Kích thước bản ghép cánh:

Chiều dài bản ghép: l; = 50.4 em

Bề rộng bảng ghép: ba = b:— 2 x1.5 =29em

Diện tích tiết điện của bản ghép cánh cần thiết:

Ag= Ni/f ye= 41915/(2100/0.9) = 22.17 em?

CHUONG 3: THIET KE COT CHIU NEN DUNG TAM

3.1 Yêu cầu thiết kế cột thép

- Xác định chiều dài tính toán

- Chọn dạng tiết diện cột

- Chọn được tiết diện cột thỏa mãn tải trọng

- Kiểm tra độ ôn định tông thé

3.2 Thiết kế cột thép chịu nén đúng tâm

Hình 3.1 Diện tích chịu lực của cột

Chọn tiết diện thiết kế là chữ I tổ hợp

Giả thiết 2 = 60, tra bảng hệ số của thanh chịu nén đúng tâm được ọ = 0.827

Vay Aye = N/f © Ye = 1660/21x0.827x0.9= 106 em?

A= 2x(30x1.5) + 30x1 = 120cm?

1, =2x(30x1.5Jx15.75? + 1x303/12 = 25475cm!

1y = 2x((1.5x30)/12) + 30x13/12 = 6752 cm‘

1L_(1/A)'?= 14.57em

iy=( 1/A)'?= 7.50m

Amax = Ay = ly/ iy = 400/7.5 = 53

Amax = 53 ta AUOC Aguy ác = Àx(ŸE)!2= 53x(10))12= 1.67

Vay @min = 1 - (0.073-5.53x(H/E))X Agu X (Aqu)!? = 0.853

- Kiém tra dé 6n dinh téng thé

& =N/(@min X A) = 1621 daN/em? < fy, = 2100x0.9 = 1890 daN/em?

Vậy cột đảm bảo điều kiện ôn định tổng thể

-_ Kiểm tra ôn định cục bộ

bo / te= 14.5/1.5 = 10.3 < [bạ / t] = (0.36 + 0.1 x (Agu) x (E/)!2 = 16.6

Vậy bụng và cánh đều đảm bảo yêu cầu ôn định cục bộ

Lập bảng exel để tối ưu tiết diện

wa ath ha, dk cde dee No 166000

- Dién tich ban dé yéu cau: A,.> a.W.ob.R,~ 135*1x12*115~ 89lcm2

Trong đó

œ=13.5

= 1 do cột chịu nén đều

øb là hệ số nén cục bộ, chọn ợb giả thiết = 1.2

+ Chọn chiều dày cho đầm để sơ bộ sao cho (t; > fz> f„), chọn ta = 1.lem

+ Đoạn console đưa ra của bản để: C = 10cm

- Độ đấy của bản đề ty > | n - | 8%

Kết luận kích thước bản đếcó B=52.2cm

L= 54.4cm

t=3cm

LAP BANG TONG HOP KET QUATHIET KE

LAP BANG UOC TÍNH HÀM LƯỢNG, GIÁ THÀNH