Bài giảng Kết cấu thép - Chương 6: Dàn thép - Hồng Tiến Thắng

10/21/2014 1 Tr−ờng đại học thuỷ lợi Khoa công trình Bộ môn kết cấu công trinh ======= BÀI GiẢNG Kết cấu thép GVHD Hồ Tiế Thắ 1 : ng n ng Bộ mụn Kết Cấu Cụng Trỡnh Nội dung mụn học • Chương 1: Cơ sở thiết kế kết cấu thộp Ch 2 Liờ kết hà• ương : n n • Chương 3: Liờn kết Bulụng • Chương 4: Dầm thộp • Chương 5: Cột thộp • Chương 6: Dàn thộp 2 + Bài tập nộp: 6 GIÀN THẫP  6.1. Khỏi niệm chung  6.2. Hỡnh thức và cỏc kớch thước chớnh  6.3. Thiết kế giàn thộp 3 Đại học Thủy Lợi Bộ mụn Kết Cấu Cụng Trỡnh GVHD: Hồng Tiến Thắng 6.1. Khỏi niệm chung • Định nghĩa: Giàn là kết cấu rỗng, đ−ợc ghép với nhau bởi các ẳthanh th ng thông qua bản mắt. - Giàn chủ yếu chịu uốn, tải trọng th−ờng đặt vào mắt giàn • Phân loại: - Giàn nặng - Giàn nhẹ Ư điể 4 • u m:  Chịu uốn tốt, thích hợp kết cấu nhịp lớn, yêu cầu độ võng nhỏ  Tiết kiệm vật liệu vì trong thanh chỉ có lực dọc  Kết cấu đa dạng thoả mãn yêu cầu về chịu lực và kiến trúc 10/21/2014 2 Tầng I Nhà ga Sân bay Malaysia 10/21/2014 3 6.2. Hỡnh thức và cỏc kớch thước chớnh • Hình thức dàn th−ờng gặp • Hình thức tiết diện thanh dàn Cá kí h th ớ hí h ủ dà 9 • c c − c c n c a n - Nhịp tính toán của dàn: l = l0 + a (nếu dàn đặt lên cột, a là bề rộng gối) l = lo (nếu dàn liên kết cứng với cột) - Chiều cao dàn: là chiều cao tại giữa nhịp dàn, phụ thuộc vào các điều kiện kinh tế (xem thêm GT - trang 152) h Các loại giàn th−ờng gặp: Giàn tam giác Nhà công nghiệp h Giàn song song Giàn đa giác h Thanh bụng xiên chọn theo h−ớng ngắn Các đ−ờng trục thanh hội tụ tại một điểm Khoảng cách các mắt giàn 1,5 – 2,5m Thanh bụng xiên chịu kéo Góc nghiêng α=35 -45O Chọn hệ thanh bụng 10/21/2014 4 6.3. Thiết kế giàn • B−ớc 1: Thiết lập sơ đồ hình học giàn tải trọng , • B−ớc 2: Xác định tải trọng nút • B−ớc 3 Xác định nội lực • B−ớc 4: Xác định chiều dài tính toán 13 • B−ớc 5: Chọn tiết diện thanh giàn • B−ớc 6: Tính toán thiết kế mắt dàn Trình tự thiết kếGiàn B−ớc 1: Thiết lập sơ đồ hình học giàn, tải trọng B−ớc 2: Xác định tải trọng nút: q 2 P2 q 2 Tr h : Tải trọng phân bố 1 2 3 d1 d2 2 . 212 ddqP  1 2 3 d1 d2 e1 e2e3 Tr−ờng hợp: Tải trọng tập trung e1 e2e3 P3P2P1 d1 d2 1 2 3 AB d1 d2 1 2 3 A B 3 1 1 ..eP B d   2 2 1 1 2 d eA d eBP  B−ớc 3 Xác định nội lực CHKC SAP Chú ý: Đối với các thanh trực tiếp chịu lực: có mô men phụ 31 2 q e1 1 2 3 AB e2e3 1 31 21 ).(9,0 d eeBM f  8 2 1 12 qd M f  d1 d2 d1 d2 10/21/2014 5 B−ớc 4: Xác định chiều dài tính toán ( Xem sau) B−ớc 5: Trình tự chọn tiết diện thanh giàn  Chọn hình thức tiết diện thanh giàn: Ghép bởi 2 thép góc đều cạnh Ghép bởi cạnh ngắn của 2 thép góc không đều cạnh Ghép bởi cạnh dài của 2 thép góc không đều cạnh ghép bởi 2 thép ch− [ Thép ống X b h y b = 2h rx = 0,75ry b = 3h rx = 0,5 ry b = 1,33h rx = ry rx = ry Tuỳ thuộc Tỷ số lox / loy mà chọn loại tiết diện sao cho x = y là hợp lý nhất Thanh chịu kéo Xác định Fyc R NFyc  Kết cấu hàn =1 Kết cấu đinh tán <1 Că ứ à F h ố hiệ théo n c v o yc c ọn s u p oKiểm tra tiết diện chọn Kiểm tra bền mRF N  Kiểm tra độ cứng gh  gh:Bảng 6.1 Thanh chịu nén đúng tâm (nh− chọn TD cột) o Xác định Fyc mR NFyc  F ch−a biết → giả thiết . Thanh cánh gt =80 – 100Thanh bụng gt =100 – 120 oXác định ryc gt yc lr  0 o Căn cứ vào Fyc và ryc chọn số hiệu thép Ví dụ Fyc= 16cm2 ryc=2,95cm ??? 2L90.56.6 o Kiểm tra tiết diện chọn N - Kiểm tra ổn định: - Kiểm tra độ cứng: mR F  min gh  gh: xem Bảng 6.1 (trang 157) 10/21/2014 6 Thanh vừa chịu nén, vừa chịu uốn  Th−ờng giả thiết tr−ớc tiết diện rồi tiến hành bài toán kiểm tra.  Chọn tiết diện theo thanh chỉ chịu nén hoặc thanh chỉ chịu uốn tuỳ theo trọng số giữa hai nội lực M và N. Kiểm tra lại t−ơng tự nh− cột chịu nén lệch tâm: + Trong mặt phẳng uốn: mR F N lt x   + Ngoài mặt phẳng uốn: N mR   yc F + Kiểm tra c−ờng độ: mR W M F N thth  Ví dụ: Chọn tiết diện thanh cánh trên của dàn cho nh− hình vẽ. Cho biết N = - 725kN. Thép CT3, m =1, d0 = 3m, d1 = 6m G ả - Chiều dài tính toán của thanh cánh trên (chịu nén trung tâm) nh− sau: Lox = 0,5Loy => nên chọn rx = 0,5 ry để λ x  λy làm cho ổn định của thanh cánh trên đối với 2 trục x,y t−ơng đ−ơng nhau i i: Lox = d0= 300cm, Loy = d1 = 600cm  Chọn tiết diện chữ T ghép bởi hai thép góc không đều cạnh và nối với nhau ở cạnh ngắn (rx = 0,5 ry ) - Chọn tiết diện: 2 2725.10 50.03 0,69.2100yc NF cm R   (với giả thiết  gt = 90 có  = 0,69) 300L 3,33 90 yc ox x gtr cm   r L cmy yc oy gt   600 90 6 67, Tra bảng tiết diện T ghép chọn 2 L160x100x14 có F = 2.34,7 = 69,4 cm2 ; rx = rx1 = 2,8 cm; ry1 = 5,08 cm 23  22 2 21 5,08 2,43 0,5 5,86y yr r a cm      - Kiểm tra tiết diện chọn: 300 107,14 120 2,8x     600 102,39 1205,86y    2 2 cm/daN1920 4695440 10.725 F N  min ,., trong đó : min = 0,544 ứng với max = x = 107,14 max < λgh =120 ( độ mảnh giới hạn của thanh cánh nén – Bảng 6.1) 24 10/21/2014 7 B−ớc 6 Tính toán thiết kế mắt dàn b/ a/ P ∆NN2 N1 e   • Tất cả các đ−ờng trục của thanh phải quy tụ tại một điểm  Hinh dạng mắt dàn nên chọn đơn giản δ Nguyên tắc  độ dầy bản mắt  tuỳ thuộc vào nội lực lớn nhất của các thanh nối vào mắt N (kN)  200 200 – 500 500 – 750 759 – 1200  (mm) 8 10 12 14 b/ a/ P ∆NN2 N1 e    Liên kết thanh bụng với bản mắt : tính nh− liên kết thép hình với thép bản (ch−ơng II)  Liên kết của thanh cánh với bản mắt??? Xét cho 2 tr−ờng hợp Đ−ờng hàn nổi (a) Đ−ờng hàn chìm (b) a/ P ∆NN2 N1 e  Tr−ờng hợp hàn nổi Đ−ờng hàn và  vừa chịu lực dọc ∆N= N1 – N2 và lực cắt Q = P QN   hQN mR  22  gmax P ∆NN2 N1 e   Đ−ờng hàn chìm Đ−ờng hàn  không chịu lực vì chất l−ợng kém Đ−ờng hàn  vừa chịu lực cắt Q = P vừa chịu lực dọc ∆N và mô men M = ∆N. e MQN  // hgMQN mR  22max )(  10/21/2014 8 Xác định chiều dài tính toán !!!  Nếu mắt giàn là khớp , chiều dài tính toán bằng kc tâm hai mắt giàn  Thực tế mắt giàn là liên kết đàn hồi nên chiều dài tính toán l0 = l   1,   0,5 Vậy  lấy bao nhiêu? Giả sử thanh AB mất ổn định A B + + + + _ _ _ _ - Thanh AB sẽ uốn quanh hai mắt giàn A và B. Do bản mắt có độ cứng nên kéo theo các thanh khác cũng quay theo bản mắt. - Nh−ng các thanh đó cũng đồng thời chống lại sự quay của mắt giàn, chống lại mạnh nhất là các thanh kéo  đi đến nhận xét: + Mắt nào nối với nhiều thanh chịu kéo thì mắt khó quay + Mắt nào nối với nhiều thanh chịu nén thì mắt dễ quay 3 1 2 4 Ví dụ Xác định chiều dài tính toán X Y L1-3 1 41 14 8,0  lLx- Trong mặt phẳng vì kèo x 1 4 Thanh bụng: Thanh 1-4 41 14  lLy- Trong mặt phẳng y 4 Thanh cánh th−ợng: 3 1 2 4 X L1-3 21 21    lLx- Trong mặt phẳng vì kèo x Y 31 12  lLy- Trong mặt phẳng y Thảo luận: Nếu bỏ thanh 2-4 xđ chiều dài tính toán của thanh 1-3? The end