Tải bản đầy đủ

KCT1 BTL - Dam phu dam chinh

BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP 1
Nguyễn Ngọc Anh
MSSV: 811T4090
Mã số đề: IV-3-B-b
ptc (kN/m2)
5

b (m)
1,6

k
2,5

n
5

4000

1

4000


2

3

1600

1600

1600

1600

1600

8000

A

B

Sơ đồ bố trí hệ dầm phổ thông
Vật liệu: CCT34
Hệ số độ tin cậy của vật liệu: γ M = 1, 05
Hệ số điều kiện làm việc γ C = 0, 9
Hệ số độ tin cậy của các tải trọng thường xuyên: ng = 1,1
Hệ số độ tin cậy của hoạt tải : n p = 1, 2
Sàn decking : hs = 100 mm
Chiều cao hình học các cột : hc = 4 m

1


CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẦM PHỤ
1. Chọn tiết diện dầm phụ
1.1 Sơ đồ tính:
- Bản sàn truyền tải vào dầm phụ theo diện tích truyền tải như hình vẽ
1600

4000



1

4000

2

3

1600

1600

1600

1600

1600

8000

A

B

4000

- Sơ đồ tính dầm phụ là dầm đơn giản có hai đầu tựa lên dầm chính,
1.2 Xác định tải trọng
- Dầm phụ chịu các tải trọng phân bố đều bao gồm:
Hoạt tải sàn truyền vào: p tc = 5 × 1, 6 = 8 kN / m ⇒ p tt = 8 ×1, 2 = 9, 6 kN / m
Tĩnh tải sàn truyền vào:
g tc = 2,5 × 1, 6 = 4 kN / m ⇒ g tt = 4 × 1,1 = 4, 4 kN / m
tc
Trọng lượng bản thân dầm phụ: gdp

-

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:
q tc = 8 + 4 = 12 kN / m ⇒ p tt = 9, 6 + 4, 4 = 14 kN / m

2


qtt =14 kN/m

4000

VMax=28 kN

MMax=28 kN.m

1.3 Chọn tiết diện dầm phụ:
Mô men kháng uốn yêu cầu: Wxyc ≥

M max
2800
=
= 148 cm3
f × γ c 21× 0,9

Tra bảng thép hình chữ I (bảng I.6 sách kết cấu thép - thầy Phạm Văn Hội)
chọn thép hình I20
Có các thông số đặc trưng hình học:
Wx = 184 cm3 > Wxyc = 148 cm3

h = 200 mm ; b = 100 mm ; tw = 5, 2 mm ; A = 26,8 cm2 ; I x = 1840 cm4 ; S x = 104 cm3 ,

Trọng lượng bản thân dầm phụ:
tc
tt
gdp
= 78,5 × 0,00268 = 0, 21 kN / m ⇒ g dp
= 0, 21×1,1 = 0, 231 kN / m
-

Tổng tải trọng tác dụng lên dầm:
q tc = 8 + 4 + 0, 21 = 12, 21 kN / m ⇒ q tt = 9, 6 + 4, 4 + 0, 231 = 14, 231 kN / m
qtt =14,231 kN/m

4000

V1=14,25 kN

V

VMax=28,5 kN
1000
M1=21,4 kN.m

M

MMax=28,5 kN.m

3


2. Kiểm tra khả năng chịu lực của dầm phụ đã chọn:
2.1 Kiểm tra theo điều kiện cường độ
- Kiểm tra điều kiện bền chịu uốn: tại tiết diện giữa dầm
M max
2850
≤ f ×γ c ⇔
= 15,5 kN 2 ≤ 21× 0,9 = 18,9 kN 2
cm
cm
Wnx
184

-

Thỏa
Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt: tại tiết diện gần đầu dầm
Vmax × S x
28,5 ×104
≤ 0,58 f × γ c ⇔
= 3, 2 kN 2 ≤ 0,58 × 21× 0,9 = 11 kN 2
cm
cm
1840 × 0,52
I x × tw

-

-

Thỏa
Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ:
Do tải tác dụng phân bố đều lên trên dầm phụ (không chịu tải tập trung)
nên ta bỏ qua kiểm tra ứng suất cục bộ.
Kiểm tra ứng suất tương đương: tại vị trí cách đầu dầm 1m:
hw = h − 2t − 2 R = 200 − 2 × 8, 4 − 2 × 9, 5 = 164, 2 mm

Ta có:

1
1
S fx = S x − S w = S x − t w × hw2 = 104 − × 0, 52 × 16, 422 = 86, 5 cm3
8
8

Ứng suất pháp:
σ1 =

M 1 hw 2140 16, 42
×
=
×
= 9,5 kN 2
cm
Wnx h
184
20

Ứng suất tiếp:
τ1 =

V1 × S fx
I x × tw

=

14, 25 × 86,5
= 1,3 kN 2
cm
1840 × 0,52

Ứng suất tương đương :
σ td = σ 12 + 3τ12 ≤ 1,15 f × γ c
⇔ 9,52 + 3 ×1,32 = 9,8 kN

cm 2

≤ 1,15 × 21× 0, 9 = 21, 74 kN

cm 2

Thỏa
2.2 Kiểm tra độ võng của dầm
Độ võng cực đại của dầm phải thỏa mãn điều kiện:
tc
3
∆ ∆

5 q × Ldp
5 0,1221× 4003
≤  ⇔ =
×
=
×
L L
L 384 E × I x
384 21000 × 1840

1
1
∆
≤ =
380  L  250

Thỏa
2.3 Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm
Do bản sàn liên kết vào cánh trên chịu nén của dầm cho nên trong trường hợp này
không cần phải kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể cho dầm phụ.
KL: qua các bước kiểm tra trên ta nhận thấy tiết diện dầm phụ I18 có đủ khả năng
chịu tác dụng của tải trọng.
4


3. Kiểm tra khả năng chịu lực của đường hàn đối đầu khi nối dầm tại giữa nhịp
của dầm phụ:
Chọn qua hàn N42, phương pháp hàn tay,
Tại giữa nhịp dầm liên kết hàn đối đầu chịu tác dụng của mô men uốn:
M max = 28, 5 kN .m được kiểm tra bền theo công thức:
σw =

M max 2850
kN
kN
=
= 15,5 2 ≤ f wt × γ c = 18 × 0, 9 = 16, 2 2 ⇒ có thể thực hiện
Ww
184
cm
cm

đường hàn đối đầu tại giữa dầm.
x
200
=
= 0,5 ⇔ x = 0,5Ldp
Ldp 400

5


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA DẦM CHÍNH
1. Chọn tiết diện dầm Chính
1.1 Sơ đồ tính
Dầm chính được liên kết với cột, ta chọn hình thức liên kết là khớp, khi đó
sơ đồ tính toán dầm chính là dầm đơn giản có liên kết là 2 gối tựa 2 đầu
cột.
Nhịp tính toán Ldc = n × b = 5 × 1, 6 = 8 m
8000

1.2 Xác định tải trọng
1600

4000

4000

1

4000

2

3

1600

1600

1600

1600

1600

8000

A
-

B

Sơ đồ diện tích truyền tải của dầm chính
Tải trọng tác dụng vào lên dầm chính bao gồm:
Trọng lượng bản thân dầm chính: tải phân bố đều ( sẽ tính sau khi lựa
chọn được tiết diện dầm): g dc (kN / m)
Lực tâp trung tại các vị trí dầm phụ gác lên dầm chính: Pdp (kN )
tc
Pdptc = qdp
× L = 12, 21× 4 = 48,84 (kN )
tt
Pdptt = qdp
× L = 14, 231× 4 = 56,924 57 (kN )

6


Pdp

Pdp

Pdp

Pdp
gdc

1600

1600

8000

1.3 Nội lực
- Trường hợp dầm chịu tác dụng của các lực tập trung : Pdp (kN )

Pdp
1600

V

1600

114
(kN)

Pdp

Pdp

Pdp

8000

57 (kN)
57 (kN)

182,4 (kN.m)

114
(kN)

273,6 (kN.m)

M

Giá trị lực cắt cực đại : V = 114 (kN )
Giá trị mô men cực đại: V = 182, 4 (kNm)
1.4 Chọn tiết diện dầm chính
Dùng dầm I tổ hợp hàn.
- Chọn chiều cao dầm: h
hmin ≤ h ≤ hmax

h hkt
Xác định hmin theo điều kiện độ võng cho phép:

Để đơn giản trong trường hợp tính toán hmin theo điều kiện độ võng
cho phép, ta quy tải tập trung lên dầm chính về tải phân bố đều .
Lúc này dầm chính là dầm đơn giản chịu tải phân bố đều:

7


 tc 4 × Pdptc 4 × 48,84
kN
=
= 24, 24
qdc =
Ldc
8
m

Ta có: qdc × Ldc = 4 × Pdp ⇒ 
tt
kN
 tt 4 × Pdp 4 × 57
=
= 28,5
qdc = L
m
8
dc

(1)
5 f L L
5
21
800
hmin = × ×   ×
= ×
× 400 ×
= 56 cm
24 E  ∆  γ tb 24 21000
1, 2

Xác định hkt :
Tính sơ bộ chiều dày bản bụng :
Vmax
3
3
114
tw ≥ ×
= ×
= 0, 28 cm
2 hmin × f v × γ c 2 56 × 0,58 × 21× 0, 9

Tính lại tw dựa trên điều kiện bản bụng ổn định cục bộ dưới tác dụng
của ứng suất tiếp:
Dầm chịu tải trọng tĩnh: tw ≥

hw
f
56
21
×
=
×
= 0,55 cm
3, 2
E 3, 2
21000

Chọn t w = 0, 6 cm = 6 mm
Wxct
hkt = k ×
= k×
tw

M max
22800
= 1, 2 ×
= 54 cm
f × γ c × tw
21× 0,9 × 0, 6

hm ax xác định theo yêu cầu sử dụng

KL: ta chọn h = 60 cm > hmin = 56 cm
-

Chọn kích thước cánh dầm:
Chiều dày cánh tf :
t f = 12 mm > tw = 6 mm

Bề rộng cánh bf :

E
21000
= 12 ×
= 380 mm
b f ≤ t f ×
f
21

b ≤ 30 × t = 30 × 12 = 360 mm
f
Chọn  f
⇒ chọn b f = 200 mm
b f ≥ 180 mm

b ≥ h = 600 = 60 mm
 f 10 10
hw = h − 2 × t f = 600 − 2 × 12 = 576 mm

h fw = h − t f = 600 − 12 = 588 mm

Chọn sơ bộ tiết diện chữ I tổ hợp hàn có các thông số:
h × b × t w × t f ⇔ 600 × 200 × 6 × 12

Các thông số hình học của I 600 × 200 × 6 × 12 :
Diện tích mặt cắt ngang:
8


A = 2(b f × t f ) + (hw × t w ) = 2(20 ×1, 2) + (57, 6 × 0, 6) = 82,56 cm 2

Trọng lượng dần chính:
tc
tt
g dc
= A × ρt = 82, 56 × 10−4 × 76, 5 = 0, 632 kN / m ⇒ g dc
= 1,1× 0, 632 = 0, 695 kN / m
Mô men quán tính :
2
 b f × t 3f
 h fw   t w × hw3
Ix = 2 
+ (b f × t f ) × 
 +
12
 12
 2  
2
3
 20 × 1, 23
 58,8   0, 6 × 57, 6
= 2
+ (20 × 1, 2) × 
+
= 51050, 2 cm 4


12
2
12

 


Mô men kháng uốn:
Wx =

I x 51050, 2
=
= 1701, 7 cm3
h
60
2
2

Mô men tĩnh :
58,8
= 705, 6 cm3
2
2
h  h
57, 6  57, 6


Sw =  t w × w  × w =  0, 6 ×
= 248,8 cm3
×
2  4 
2 
4

3
Sx = S f +Sw = 954, 4 cm
S f = (bf × t f ) ×

h fw

= ( 20 ×1, 2 ) ×

2. Kiểm tra khả năng chịu lực
2.1 Xác định lại nội lực tính toán ( gồm cả trọng lượng bản thân dầm chính)
- Do có cả tải tập trung và tải phân bố lên ta tách ra từng trường hợp tải để tính
toán cho đơn giản, sau đó giá trị tính toán sẽ được cộng theo tung độ của
từng trường hợp tải lại:
TH1: chịu tải tập trung do dầm phụ truyền lên dầm chính:
Pdp
1

V

1600

114
(kN)

2

1600

Pdp
3

Pdp
4

8000

57 (kN)
57 (kN)

182,4 (kN.m)

Pdp

114
(kN)

273,6 (kN.m)

M

9


TH2 : chịu tải phân bố đều do trọng lượng bản thân dầm chính:
gtt =0,695 kN/m

1

1600

2

3

1600

8000

V2=1,668 kN

V

4

V3=0,556 kN

VMax=2,78 kN

M2=3,56 kN.m

M3=5,34 kN.m

MMax=5,56 kN.m

M

-

Lực cắt và mô men tổng hợp tại các tiết diện:
 M1 = 0kNm
V1 = 114 + 2, 78 117 kN

Tiết diện 1-1: (đầu dầm): 

 M 2 = 182, 4 + 3, 56 186 kNm
V2 = 114 + 1, 668 116 kN

Tiết diện 2-2: 

 M 3 = 273, 6 + 5, 34 279 kNm
V3 = 57 + 0,556 58 kN

Tiết diện 3-3: 

 M 4 = 273, 6 + 5,56
V4 = 0

Tiết diện 4-4: (giữa dầm): 

279, 2 kNm

2.2 Kiểm tra khả năng chịu lực
2.2.1 Kiểm tra độ bền
Kiểm tra điều kiện bền về uốn: tiết diện (4-4)
σ=

M max
27920
≤ f ×γ c ⇔
= 16, 4 kN 2 ≤ 21× 0,9 = 18,9 kN 2
cm
cm
Wnx
1701, 7

Kiểm tra điều kiện bền chịu cắt: tiết diện (1-1)
τ=

Vmax × S x
117 × 954, 4
≤ 0,58 f × γ c ⇔
= 3, 6 kN 2 ≤ 0,58 × 21× 0,9 = 11 kN 2
cm
cm
I x × tw
51050, 2 × 0, 6

Kiểm tra bản bụng dầm chịu ứng suất cục bộ:

10


Cánh trên của dầm chính chịu tải tập trung do dầm phụ tác dụng tại
các tiết diện (2-2) và (3-3): lên cần phải kiểm tra ứng suất cục bộ tại
những vị trí này:
o Tại vị trí mặt cắt (2-2):
F = Pdp = 57 kN
l z = b + 2(t f + r ) = 200 + 2 × (12 + 4) = 232 mm

σ cb =

F
kN
kN
57
≤ f ×γ c ⇔
= 4,1 2 ≤ 21× 0,9 = 18,9 2
tw lz
cm
cm
0, 6 × 23, 2

o Tại vị trí mặt cắt (3-3):
F = Pdp = 57 kN
l z = b + 2(t f + r ) = 200 + 2 × (12 + 4) = 232 mm

σ cb =

F
kN
kN
57
≤ f ×γ c ⇔
= 4,1 2 ≤ 21× 0,9 = 18,9 2
tw lz
cm
cm
0, 6 × 23, 2

Kiểm tra ứng suất tương đương:
o Tại vị trí mặt cắt (2-2):
• Ứng suất pháp:
M 2 hw 18600 57, 6
×
=
×
= 10, 5 kN 2
cm
Wnx h 1701, 7 60

σ2 =

• Ứng suất tiếp:
τ2 =

V2 × S fx
I x × tw

=

116 × 705, 6
= 2, 7 kN 2
cm
51050, 2 × 0,6

• Ứng suất tiếp:
σ cb =

F
57
kN
=
= 4,1 2
t w l z 0, 6 × 23, 2
cm

Ứng suất tương đương :
σ td = σ 22 + σ cb2 − σ 2 × σ cb + 3τ 22 ≤ 1,15 f × γ c
⇔ 10,52 + 4,12 − 10,5 × 4,1 + 3 × 2, 72 = 10,3 kN

cm2

≤ 1,15 × 21× 0,9 = 21, 74 kN

o Tại vị trí mặt cắt (3-3):
• Ứng suất pháp:
σ3 =

M 3 hw 27900 57, 6
×
=
×
= 15, 7 kN 2
cm
Wnx h 1701, 7 60

• Ứng suất tiếp:
τ3 =

V3 × S fx
I x × tw

=

58 × 705, 6
= 1,3 kN 2
cm
51050, 2 × 0, 6
11

cm2


• Ứng suất tiếp:
σ cb =

F
57
kN
=
= 4,1 2
t w l z 0, 6 × 23, 2
cm

Ứng suất tương đương :
σ td = σ 22 + σ cb2 − σ 2 × σ cb + 3τ 22 ≤ 1,15 f × γ c
⇔ 15, 7 2 + 4,12 − 15, 7 × 4,1 + 3 ×1,32 = 14, 2 kN

cm2

≤ 1,15 × 21× 0,9 = 21, 74 kN

KL: các điều kiện kiểm tra đều thoả, vậy dầm chính thiết kế đủ độ bền
2.2.2 Kiểm tra độ võng
Để tính độ võng ta xác định lại tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên dầm chính
(bao gồm tải tập trung do dầm phụ truyền vào và trọng lượng bản thân dầm
chính) , để đơn giản cho việc tính toán độ võng ta qui tải tập trung về tải phân
bố đều như đã thực hiện ở mục (1) trên:
tc
tc
q tc = qdc
+ g dc
= 24, 24 + 0, 632 = 24,872

cm2

kN
m

Độ võng cực đại của dầm phải thỏa mãn điều kiện:
5 q tc × L3dc
5
0, 24872 × 8003
∆ ∆

≤  ⇔ =
×
=
×
384 21000 × 51050, 2
L L
L 384 E × I x

1
1
∆
≤ =
647  L  400

Thỏa điều kiện kiểm tra độ võng.
Trong trường hợp này do chiều cao dầm đã chọn : h = 60 cm > hmin = 56 cm lên ta
có thể không cần kiểm tra độ võng của dầm.
2.2.3 Kiểm tra ổn định của dầm
Kiểm tra ổn định tổng thể của dầm:
Khoảng cách giữa hai điểm cố kết ngăn cản dầm chính biến dạng ra
khỏi mặt phẳng uốn chính là khoản cách giữa hai dầm phụ liên tiếp:
lo = 1600 mm

b 
b
lo 
≤ 0, 41 + 0, 0032 × f +  0, 73 − 0, 016 × f
b f 
t f 
tf

 bf  E
 × 
 h fk  f

1600

200 
200  200  21000
= 8 ≤ 0, 41 + 0, 0032 ×
+  0, 73 − 0, 016 ×
= 19, 6
×
200
12 
12  588 
21


Không cần kiểm tra ổn định tổng thể
Kiểm tra ổn định cục bộ
• Ổn định cục bộ bản cánh chịu nén
Điều kiện kiểm tra:
bof
tf

=

97
21000
E
= 8,1 ≤ 0, 5 ×
= 0,5 ×
= 15,8 (thỏa)
12
21
f
12


• Kiểm tra ổn định cục bộ của bản bụng dầm:
Mất ổn định cục bộ do tác dụng của ứng suất tiếp:
Dầm chịu tải trọng tĩnh: λw  = 3, 2
λw =

hw
f 576
21
×
=
×
= 3, 04 < λw  = 3, 2 ⇒ thỏa
tw
E
6
21000

Bản bụng dầm không bị mất ổn định do ứng suất tiếp, do đó không
cần gia cố sườn ngang cho bụng dầm
Mất ổn định cục bộ do tác dụng của ứng suất pháp:
Kiểm tra điều kiện:
λw =

hw
f
576
21
×

×
= 3, 04 ≤ 5,5 ⇒ thỏa
tw
E
6
21000

Bản bụng dầm không bị mất ổn định do ứng suất pháp, do đó không
cần gia cương bản bụng thêm cặp sườn ngang.
KL: dầm thỏa điều kiện ổn định
3. Nối dầm
Nối dầm tại vị trí x = 0, 25 × Ldc = 0, 25 × 8 = 2 m
Tải trọng tác dụng lên dầm qui về tải phân bố:
tt
tt
q tt = qdc
+ g dc
= 28,5 + 0, 695 29, 2

kN
m

Giá trị nội lực tại vị trí này:
qtt = 29,2 kN/m

2000

8000

V= 58,4 kN

V
VMax =116,8 kN

M2= 175,2 kN.m

MMax =233,6 kN.m

M
Giá trị nội lực tại vị trí này:
Sử dụng đường hàn góc và các bản ghép:
Chọn que hàn N42, hàn tay, có: f wf = 18

kN
kN
kN
; f wt = 18
; f wv = 12
2
2
cm
cm
cm 2

13


3.1 Sử dụng đường hàn góc và bản ghép:
kN
kN
; f v = 12
2
cm
cm 2
Tính liên kết bản ghép cánh: chịu mô men: M = 175, 2 kN .m

Bản ghép dùng thép CCT34 có: f = 21

Phân tích mô men M ra thành một cặp ngẫu lực:
N1 =

M 175, 2
=
= 292 kN
h
0, 6

Kích thước bản ghép:
Bề rộng bản ghép: b1 = b f − 2 × 15 = 200 − 30 = 170 mm
Diện tích cần thiết: A1 =

N1 292
=
= 13,9 cm2
f
21
A1 13, 9
=
= 0,82 cm ⇒ chọn t1 = 10 mm
b1
17

Bề dầy bản ghép: Ag ≥ A1 ⇒ t1 ≥
Chiều cao đường hàn góc cạnh:

tmin = min {t1 , t f } = min {10,12} = 10 mm
tm ax = m ax {t1 , t f } = m ax {10,12} = 12 mm

h f max = 1, 2tmin = 1, 2 ×1 = 1, 2 cm = 12 mm
⇒ chọn h f = 10 mm

h f min = 6 mm

Tổng chiều dài đường hàn góc cần thiết:

∑l

w

=

N1
292
=
= 25, 7 cm
β f × h f × f w f × γ c 0, 7 ×1×18 × 0,9

Chiều dài 1 đường hàn: lw = ∑

lw

2

+1 =

25, 7
+ 1 = 13,85 cm
2

Chiều dài bản ghép cánh:
l1 = 2 × lw + 1 = 2 × 13,85 + 1 = 28, 7 ⇒ chọn l1 = 30 cm

Kích thước 1 bản ghép cánh: l × b × t = 300 × 170 × 10
Tính liên kết bản ghép bụng: chịu lực cắt: V = 58, 4 kN
Kích thước bản ghép bụng:
Bề rộng bản: b2 = hw − 2 × 50 = 576 − 100 = 476 mm
Chiều dài bản ghép: sơ bộ chọn l2 = 200 mm
Diện tích cần thiết: A2 =

V 58, 4
=
= 4, 9 cm 2
fv
12

Bề dầy bản ghép:
2 × Ag ≥ A2 ⇒ t2 ≥

A2
4,9
=
= 0, 05 cm ⇒ chọn t2 = 6 mm
2 × b2 2 × 46, 7

Kiểm tra độ bền của đường hàn góc liên kết bản ghép và bản bụng:
14


Chiều dài đường hạn chọn: lw = b2 − 1 = 47, 6 − 1 = 46, 6 cm
Chiều cao đường hàn góc cạnh:
tmin = min {t2 , t w } = min {6;6} = 6 mm
tmax = m ax {t2 , tw } = m ax {6, 6} = 6 mm

h f max = 1, 2tmin = 1, 2 × 0, 6 = 0, 72 cm = 7, 2 mm
⇒ chọn h f = 6 mm

h f min = 5 mm

Ta có:

( β × f w )min = min {β f × f w f ; β s × f w s } = min {0, 7 ×18;1×15, 52} = 12, 6
Kiểm tra theo tiết diện 1 (theo vật liệu đường hàn)
Điều kiện kiểm tra:
V
≤ fw f × γ c
β f × h f × ∑ lw



58, 4
kN
kN
= 1, 49 2 ≤ 18 × 0,9 = 16, 2 2 ⇒ thỏa
0, 7 × 0, 6 × (2 × 46,6)
cm
cm

Kích thước 1 bản ghép bụng: l × b × t = 200 × 476 × 6
KL:vậy đường hàn góc trên thỏa điều kiện bền
3.2 Sử dụng liên kết bu lông (thường) có cấp độ bền 8.8
2
 b f × t 3f
 h fw  
If = 2
+ (b f × t f ) × 
 
 12
 2  
2
 20 × 1, 23
 58,8  
4
= 2
+ (20 × 1, 2) × 
  = 41495 cm
12
2

 


tw × hw3 0, 6 × 57, 63
=
= 9555, 2 cm4
12
12
I x = If + I w = 51050, 2 cm 4

Iw =

Phân phối mô men do bản cánh và bản bụng theo tỷ số mô men quán
tính:
Hai bản cánh: M f =
Bản bụng: M w =
-

If
41495
× M max =
× 175, 2 = 142, 4 kN .m
Ix
51050, 2

Iw
9555, 2
× M max =
× 175, 2 = 32,8 kN .m
Ix
51050, 2

Tính liên kết bu lông cho phần nối bản bụng:
Sơ bộ ta bố trí 15 bu lông theo yêu cầu về cấu tạo, cho một nửa liên kết
như hình vẽ:

15


y1=280

50 70

70

600

70

y2=140

70 50

600x200x6x12

45 70

70 45 45 70
20
480

70 45

Lực tác dụng lên một bu lông : do mô men M w gây cắt và ép mặt cho bu
lông: N bl =
M

M w × y1

(

2
1

m× y + y

2
2

)

=

3280 ×14
= 31, 2 kN
3 × 282 + 142

(

)

Đường kính bu lông từ điều kiện cắt và ép mặt:
dc =

4 × NM
4 × 31, 2
=
= 0,87 cm
π × f vb × γ b × nv × γ c
π × 32 × 0,9 × 2 × 0,9

d e−m =

NM
31, 2
=
= 1, 6 cm
∑ tmin × fcb × γ b × γ c 0, 6 × 39,5 × 0,9 × 0,9

Chọn đường kính bu lông : d ≥ ( dc ; dem ) ⇒ chọn d1 = 2 cm = 20 mm
Kích thước bản ghép bụng từ yêu cầu bố trí bu lông ta có:
Chiều dài bản ghép : l1 = 480 mm
Chiều rộng : b1 = 280 mm
Bề dày bản ghép phải thỏa:

∑A

g

-

≥ Aw ⇒ t1 ≥

Aw
0, 6 × 57, 6
=
= 0, 62 cm ⇒ chọn t1 = 0,8 cm = 8 mm
2 × b1
2 × 28

Kích thước bản ghép bụng: 8 × 280 × 480 mm
Bản bụng chịu đồng thời lực cắt V = 58, 4 kN và mô men M w = 32,8 kN .m
nên kiểm tra lại bu lông đã thiết kế theo điều kiện bền của bu lông tác
dụng:
16


Điều kiện kiểm tra: N bl = N bl2 + N bl2 ≤ [ N ]min b × γ c
M

V

Trong đó: Nbl = 31, 2 kN
M

N blV =

V 58, 4
=
= 3,9 kN
n
15

[ N ]min b = min [ N ]vb ; [ N ]cb  = min  f vb × γ b × A × nv ; d × ( ∑ t )min × f cb × γ b 
= min [32 × 0, 9 × 3,14 × 2 ; 2 × 0,8 × 39,5 × 0,9 ] = 56,9 kN
N bl = 31, 22 + 3, 92 = 31, 4 kN ≤ 56,9 × 0,9 = 51, 21 kN ⇒ bu lông hàng trên

N1 =

Mf
h

=

14240
= 237,3 kN
60

Kích thước bản ghép cánh: từ yêu cầu bố trí bu lông ta có
Chiều dài bản ghép : l2 = 480 mm
Chiều rộng : b2 = b − 2 × 30 = 200 − 60 = 140 mm
Bề dày bản ghép phải thỏa:
N1
N
237,3
12, 6 12, 6
≤ f γ c ⇒ Agc ≥ 1 =
= 12, 6 cm 2 ⇔ t2 ≥
=
= 0,9 cm
Agc
f γ c 21× 0,9
b2
14

⇒ chọn t2 = 1 cm = 10 mm

30 80 30
30

200

30

Kích thước bản ghép cánh: 10 ×140 × 480 mm
Sơ bộ ta chọn 6 bu lông để bố trí theo yêu cầu về cấu tạo cho một nửa liên
kết như hình vẽ.

140

-

cùng thỏa điều kiện kiểm tra ⇒ liên kết bu lông bản bụng đủ khả năng
chịu lực cắt và mô men
Tính liên kết bu lông cho phần nối bản cánh:
Phân mô men tác dụng lên cánh M f thành một cặp ngẫu lực :

45 70

70 45 45 70
20
480

70 45

Đường kính bu lông từ điều kiện cắt và ép mặt:
dc =

4 × NM
4 × 237,3
=
= 1, 4 cm
n × π × f vb × γ b × nv × γ c
6 × π × 32 × 0,9 × 1× 0,9

d e−m =

NM
237,3
=
= 1, 2 cm
n∑ tmin × f cb × γ b × γ c 6 ×1× 39,5 × 0,9 × 0,9

Chọn đường kính bu lông : d ≥ ( dc ; dem ) ⇒ chọn d = 2 cm = 20 mm
17


18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×