Bài tập lớn kết cấu thép

33.05 2 0.2 42.32 23.86 18.329 1525.17 769.86 3 0.3 55.545 23.386 18.429 1986.46 1010.44 4 0.4 63.48 22.908 18.297 2252.59 1154.79 5 0.5 66.125 22.43 18.165 2328.06 1202.91 Biểu đồ bao mômen cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ M (kN) Trị số đường ảnh hưởng lực cắt được tính toán theo bảng sau: Mặt cắt xi Li Avi Av 0 0 23 11.5 11.5 1 2.3 20.7 9.315 9.2 2 4.6 18.4 7.36 5.06 3 6.9 16.1 5.635 4.6 4 9.2 13.8 4.14 2.3 5 11.5 11.5 2.875 0 Trong đó: Xi=Khoảng cách từ gối đến mặt cắt thứ i Đah Vi=Tung độ đường ảnh hưởng Vi AV=Tổng đại số diện tích đường ảnh hưởng Vi AVi=Diện tích đường ảnh hưởng Vi (phần diện tích lớn hơn) Ta có hình vẽ đường ảnh hưởng lực cắt tại các mặt cắt dầm như sau: Lực cắt tại các tiết diện bất kì được tính theo công thức sau: Đối với TTGHCĐI: Vi= =V+V+V Đối với TTGHSD: Vi= =V+V+V Trong đó : LLVi=Hoạt tải tương ứng với đường ảnh hưởng Vi mgv=Hệ số phân bố ngang tính cho lực cắt Bảng trị số lực cắt theo TTGHCĐ và TTGHSD Mặt cắt xi(m) Li(m) Avi Av LLtruck(kN/m) LLtandem(kN/m) Qcd Qsd 0 0 23 11.5 11.5 24.8 18.665 407.58 341.15 1 2.3 20.7 9.315 9.2 27.1275 20.679 341.05 285.29 2 4.6 18.4 7.36 5.06 28.384 23.172 246.50 205.54 3 6.9 16.1 5.635 4.6 33.25 26.328 213.66 178.25 4 9.2 13.8 4.14 2.3 37.404 30.52 152.99 127.23 5 11.5 11.5 2.875 0 42.57 36.325 94.30 77.84 Biểu đồ bao lực cắt cho dầm ở trạng thái giới hạn cường độ : Q (kN) III. Kiểm toán dầm theo TTGHCĐI 3.1.Kiểm toán điều kiện chịu mômen 3.1.1.Tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép Ta lập bảng tính toán ứng suất trong các bản cánh dầm thép tại mặt cắt giữa nhịp dầm theo TTGHCĐI như sau: Mặt cắt M Sbot Stop Sbotmid Stopmid Fbot Ftop Fbotmid Ftopmid Dầm thép 2328.06 2.1E+07 2.1E+07 2E+07 21352677 111.8 111.8 109.0 109.0 Trong đó: Fbot=ứng suất tại đáy bản cánh dầm thép Ftop=ứng suất tại đỉnh bản cánh trên dầm thép Fbotmid=ứng suất tại điểm giữa bản cánh dưới dầm thép Ftopmid=ứng suất tại điểm giữa bản cánh trên dầm thép 3.1.2.Tính mômen chảy của tiết diện Mômen chảy của tiết diện không liên hợp được xác định theo công thức sau: My=FySNC Trong đó: Fy=Cường độ chảy nhỏ nhất theo quy định của thép làm dầm Snc=mômen kháng uốn của tiết diện không liên hợp Ta có: Fy = 345 MPa SNC = 2.0E+07 mm3 My = 7.2E+09 Nmm 3.1.3.Tính mômen dẻo của tiết diện Chiều cao bản bụng chịu nén tại mômen dẻo được xác định như sau: (A6.10.3.3.2) Với tiết diện đối xứng kép, do đó: Dcp=D/2=570mm Khi đó mômen dẻo của tiết diện không liên hợp được tính theo công thức: Mp=Pw Trong đó: Pw=FywAw=Lực dẻo của bản bụng Pc=FycAc= Lực dẻo của bản cánh trên chịu nén Pt=FytAt=Lực dẻo của bản cánh dưới chịu kéo Vậy ta có: Mp = 8.1E+09Nmm 3.1.4.Kiểm toán sự cân xứng của tiết diện Tiết diện I chịu uốn phải được cấu tạo cân xứng sao cho: (A6.10.2.1) (1) Trong đó: Iy=Mômen quán tính của tiết diện dầm thép đối với trục thẳng đứng đi qua trọng tâm bản bụng Iyc=Mômen quán tính của bản cánh chịu nén của mặt cắt thép quanh trục thẳng đứngđi qua trọng tâm bản bụng Ta có: Iy = 6.26E+08 mm4 Iyc = 3.13E+08 mm4 Iyc/Iy = 0.5 Vậy 0.1<Iyc/Iy<0.9Đạt 3.1.5.Kiểm toán độ mảnh của vách đứng Ngoài nhiệm vụ chông cắt, vách đứng còn có chức năng tạo cho bản biên đủ xa để chịu uốn có hiệu quả. Khi một tiết diện I chịu uốn, có hai khả năng hư hỏng có thể xuất hiện trong vách đứng. Đó là vách đứng có thể mất ổn định như cột thẳng đứng chịu ứng suất nén có bản biên đõ hoặc có thể mất ổn định như một tấm do ứng suất dọc trong mặt phẳng uốn. Bản bụng của dầm phải được cấu tạo sao cho thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.2.2) (2) Trong đó: Fc=ứng suất ở giữa bản cánh chịu nén do tải trọng ở TTGHCĐI gây ra Dc=Chiều cao bản bụng chịu nén trong phạm vi đàn hồi Ta có: Đối với tiết diện không liên hợp đối xứng kép thì Dc=D/2 Dc = 570 mm Fc = 109.0 MPa VT = 63.33 VP2 = 285.67 Thoả mãn 3.1.6.Kiểm tra tiết diện dầm là đặc chắc, không đặc chắc hay mảnh 3.1.6.1.Kiểm toán độ mảnh của vách đứng có mặt cắt đặc chắc Độ mảnh của vách đứng để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.2) (3) Trong đó: Dcp=Chiều cao của bản bụng chịu nén tại lúc mômen dẻo Fyc=Cường độ chảy nhỏ nhất theo quy định của bản cánh chịu nén Ta có: Trên ta đã tính được Dcp = 570 mm Vế trái của (3) VT3 = 63.33 Vế phải của (3) VP3 = 84.076 Kiểm toán (3) Đạt 3.1.6.2.Kiểm toán độ mảnh của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc Độ mảnh của biên chịu nén để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A.6.10.4.1.3) (4) Trong đó: Bf=Chiều rộng bản cánh chịu nén Tf=Chiều dày bản cánh chịu nén Ta có Vế trái của (4) VT4 = 8.33 Vế phải của (4) VP4 = 8.54 Kiểm toán (4) Đạt 3.1.6.3.Kiểm toán tương tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén của mặt cắt đặc chắc. Thực nghiệm cho thấy các mặt cắt đặc chắc có thể không có khả năng đạt được các mômen dẻo khi tỷ số độ mảnh của bụng và cánh chịu nén cả hai đều vượt quá 75% giới hạn cho trong các phương trình (3) và (4). Do đó, tương tác giữa độ mảnh bản bụng và biên chịu nén để đảm bảo tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn các điều kiện sau: (A6.10.4.1.6) (5) (6) Ta có Vế trái của (5) VT5 = 63.33 Vế phải của (5) VP5 = 89.881 Kiểm toán (5) Đạt Vế trái của (6) VT6 = 8.33 Vế phải của (6) VP6 = 8.54 Kiểm toán (6) Đạt 3.1.6.4.Kiểm toán liên kết dọc của biên chịu nén có mặt cắt đặc chắc Khoảng cách giữa các liên kết dọc Lb để đảm bảo cho tiết diện là đặc chắc phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4.1.7) (8) Trong đó: Ry=Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục đối xứng thẳng đứng Ml=Mômen nhỏ hơn do tác dụng của tải trọng tính toán ở mỗi đầu của chiều dài không được giằng Mp=Mômen dẻo của tiết diện Ta có: Trên ta đã tính được Iy = 6.26E+08 mm4 Diện tích tiết diện dầm A= 50520 mm2 Ry = 111.276mm Chọn khoảng cách các liên kết dọc Lb = 4500 mm Ta kiểm toán cho khoang giữa là bất lợi nhất Ml = 1755.817 kNmm Mp =8.1E+09 Nmm Vế phải của (8) VP8 = 6899.1 mm Vế trái của (8) VT8 = 4500 mm Kiểm toán (8) Đạt Kết luận: Vậy tiết diện dầm là đặc chắc 3.1.7.Kiểm toán sức kháng uốn Sức kháng uốn của dầm phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.4) Đối với trường hợp tiết diện dầm là đặc chắc: (9) Trong đó: =Hệ số kháng uốntheo quy định: (A6.5.4.2) Mumax=Mômen uốn lớn nhất tại mặt cắt giữa nhịp dầm ở TTGHCĐI Mn=Sức kháng uốn danh định đặc trưng cho tiết diện đặc chắc Ta có: = 1.0 Mn=Mp= 8.1E+09 Nmm Vế trái của (9) VT9 = 2328.06 kNmm Vế phải của (9) VP9 = 8.1E+09 Nmm Kiểm toán (9) Đạt 3.2.Kiểm toán theo điều kiện chịu lực cắt 3.2.1.Kiểm toán theo yêu cầu bốc xếp Đối với các bản bụng khi không có STC dọc, phải sử dụng STC đứng nếu: (10) Ta có: Vế trái của (10) VT10 = 63.333 Kiểm toán (10) Không đạt Kết luận: Không cần sử dụng STC đứng khi bốc xếp 3.2.2.Kiểm toán sức kháng cắt của dầm 3.2.2.1.Kiểm toán khoang trong Sức kháng cắt của khoang trong phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.7.1) Vu Vr= (11) Trong đó: Vn=Lực cắt tại mặt cắt tính toán =Hệ số kháng cắt theo quy định (A6.5.4.2) Vn=Sức kháng cắt danh định của mặt cắt, được xác định như dưới đây Ta kiểm toán cho mặt cắt 1 là mặt cắt bất lợi nhất, do đó: Mu=864.42 kNmm Kiểm tra điều kiện: (11*) Ta có: Vế trái của (11*) VT11*= 864.42 kNmm Vế phải của (11*) VP11*= 3.6E+09Nmm Kiểm toán (11*) Đạt Khi đó Vn được xác định theo công thức sau: Trong đó: Vp=lực cắt dẻo của vách dầm , được xác định như sau: Vp=0.58FywDtw=4106052Nmm C=tỷ số của ứng suất oằn cắt và cường độ chảy cắt, ta có C được xác định như sau: (A6.10.7.3.3a). Nếu: thì C=1 (11a) Trong đó: k=5.6 Ta có: Vế phải của (11a) VP11a= 63.33333 Vế trái của (11a) VT11a = 73.80098 Kiểm toán (11a) Đạt Ta có: = 1 Vn = 3904177 N Vế trái của (11) VT11 = 341.05kN Vế phải của (11) VP11 = 3904177 N Kiểm toán (11) Đạt 3.2.2.2.Kiểm toán khoang biên Sức kháng cắt của khoang biên phải thoả mãn điều kiện sau: (12) Trong đó: Vumax=lực cắt lớn nhất tại mặt cắt gối Ta có: Vế trái của (12) VT12 = 407.58kN Vế phải của (12) VP12 = 3813.89kN Kiểm toán (12) Đạt IV. Kiểm toán dầm theo TTGHSD 4.1.Kiểm toán độ võng dài hạn Dùng tổ hợp TTSD để kiểm tra chảy của kết cấu thép và ngăn ngừa độ võng thường xuyên bất lợi có thể ảnh hưởng điều kiện khai thác ứng suất bản biên chịu mômen dương và âm, phải thoả mãn điều kiện sau: Đối với tiết diện không liên hợp: Ff 0.8RhFyt (13) Trong đó : Ff=ứng suất đàn hồi bản biên dầm do TTGHSD gây ra Rh=Hệ số lai, với tiết diện đồng nhất thì Rh=1 Ta tính toán cho mặt cắt giữa nhịp là bất lợi nhất Mu = 1202.91Nmm Ta có: Rh = 1 Vế trái của (13) VT13 = 57.780 MPa Vế phải của (13) VP13 = 276 MPa Kiểm toán (13) Đạt 4.2.Kiểm toán độ võng Độ võng của dầm phải thoả mãn điều kiện sau đây: (14) Trong đó : L=Chiều dài nhịp dầm =Độ võng lớn nhất do hoạt tải ở TTGHSD, bao gồm cả lực xung kích,lấy trị số lớn hơn của: +Kết quả tính toán do chỉ một mình xe tải thiết kế +Kết quả tính toán của 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn thiết kế Độ võng lớn nhất (tại mặt cắt giữa dầm ) do xe tải thiết kế gây ra có thể lấy gần đúng ứng với trường hợp xếp xe sao cho mômen uốn tại mặt cắt giữa dầm là lớn nhất. Khi đó ta có thể sử dụng hoạt tải tương đương của xe tải thiết kế để tính toán. Độ võng lớn nhất (tại mặt cắt giữa dầm) do tải trọng rải đều gây ra được tính theo công thức: = Trong đó: W=tải trọng rải đều trên dầm E=Môđun đàn hồi của thép làm dầm I=Mômen quán tính của tiết diện dầm Ta có: Tải trọng rải đều tương đương của xe tải thiết kế (đã nhân hệ số) wtruck = 15.4206 N/mm Tải trọng rải đều tương đương của tải trọng làn thiết kế (đã nhân hệ số) wlane = 6.39375 N/mm Mômen quán tính của tiết diện dầm I= 1.2E+10 mm4 Độ võng do xe tải thiết kế 1=12.86 mm Độ võng do tải trọng làn thiết kế 2=5.33 mm Độ võng do 25% xe tải thiết kế cùng với tải trọng làn 3=8.545 mm Vế trái (14) VT14 =12.86 mm Vế phải (14) VP14 =28.75 mm Kiểm toán (14) Đạt 4.3.Tính toán độ vồng ngược Các cầu thép nên làm độ vồng ngược trong khi chế tạo để bù lại độ võng do tĩnh tải không hệ số và các trắc dọc tuyến. ở đây ta chỉ xét đến độ võng do tĩnh tải không hệ số của: Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT mặt cầu do tiết diện dầm thép chịu Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu Ta có: Tĩnh tải dầm thép và bản BTCT wdc =9.286 N/mm Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu wdw =2N/mm Độ vồng ngược = 3.61403 mm V.Kiểm toán dầm theo TTGH mỏi và đứt gãy 5.1.Kiểm toán mỏi đối với vách đứng 5.1.1.Kiểm toán mỏi đối với vách đứng chịu uốn Kiểm tra điều kiện chịu uốn của vách đứng khi chịu tải trọng lặp: (15) Trong đó: Dc=Chiều cao của vách chịu nén trong giai đoạn đàn hồi Ta có: Đối với dầm đối xứng kép thì Dc=D/2 Dc =570mm Vế trái của (15) VT15 = 63.333 mm Vế phải của (15) VP15 = 127.456mm Kiểm toán (15) Đạt Do đó ứng suất nén đàn hồi lớn nhất phải thoả mãn điều kiện: fcfRhFyc (16) Trong đó: Fcf=ứng suất nén đàn hồi lớn nhất ở bản biên chịu nén khi uốn do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định, đại diện cho ứng suất nén khi uốn lớn nhất trong vách Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mặt cắt giữa dầm như sau: Tải trọng trục P1= 35kN Đặt cách gối x1 = 5700 mm P2= 145kN x2 = 10000 mm P3= 145kN x3 = 19000 mm Ta có: Mômen do xe tải mỏi tác dụng Mtruck = 286.809 kNm Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT wdc =8.966 kN/m Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu wdw = 2 kN/m Mômen do tác dụng của tải trọng dài hạn Mđc+dw =548.3 kNm Mômen mỏi Mcf = 844.072 kNm Vế trái của (16) VT16 = 40.544 MPa Vế phải của (16) VP16 = 345 MPa Kiểm toán (16) Đạt 5.1.2.Kiểm toán mỏi đối với vách đứng chịu cắt ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định phải thoả mãn điều kiện sau: vcf 0.58CFyw (17) Trong đó: Vcf=ứng suất cắt đàn hồi lớn nhất trong vách do tác dụng của tải trọng dài hạn chưa nhân hệ số và của tải trọng mỏi theo quy định Xếp xe tải mỏi bất lợi nhất cho mặt cắt gối như sau: Tải trọng trục P1= 35kN Đặt cách gối x1 = 13.3 m P2= 145kN x2 = 9.0 m P3= 145kN x3 = 0.0 m Ta có: Lực cắt do xe tải mỏi tác dụng Vtruck = 80.673 kN Tĩnh tải rải đều của dầm thép và bản BTCT wdc =8.966 kN/m Tĩnh tải lớp phủ mặt cầu và các tiện ích trên cầu wdw =2 kN/m Lực cắt do tác dụng của tải trọng dài hạn Vđc+dw = 109.66 kN Lực cắt mỏi Vcf = 192.854 N Vế trái của (17) VT17 = 9.263 MPa Vế phải của (17) VP17 = 215.492 MPa Kiểm toán (17) Đạt VI. Tính toán thiết kế sườn tăng cường. 1. Bố trí sườn tăng cường đứng. Ta có: 3D = 3420 mm Vậy ta chọn: Khoảng cách giữa các STC đứng trung gian d0 = 3000 mm Khoảng cách các khoang cuối d01 = 1000 mm Chiều rộng của STC đứng trung gian bp = 125 mm Chiều dày của STC đứng trung gian tp = 12 mm Ta có hình vẽ bố trí STC đứng như sau: 2. Kiểm toán STC đứng trung gian 2.1. Kiểm toán độ mảnh Chiều rộng và chiều dày của STC đứng trung gian phải được giới hạn về độ mảnh để ngăn mất ổn định cục bộ của vách dầm: (A10.8.1.2) (19) (20) Trong đó: D=Chiều cao mặt cắt dầm thép Tp=chiều dày STC Bp=chiều rộng STC Fys=Cường độ chảy nhỏ nhất quy định của STC Bf=Chiều rộng bản cánh của dầm Ta có: Vế trái của (19) VT19 = 90 mm Vế phải của (19) VP19 = 138.685 mm Kiểm toán (19) Đạt Vế trái của (20) VT20 = 125 mm Vế phải của (20) VP20 = 192 mm Kiểm toán (20) Đạt 2.2. Kiểm toán độ cứng Độ cứng của STC phải thoả mãn các phương trình sau: (A6.10.8.1.3) (21) (22) Trong đó: D0=khoảng cách giữa các STC đứng trung gian dp=Chiều cao của vách không có STC dọc hoặc chiều cao phụ lớn nhất của vách có STC dọc. Ta chỉ xét khi không có STC dọc nên Dp=D Il=mômen quán tính của tiết diện STC đứng trung gian lấy đối với mặt tiếp xúc với váchkhi là STC đơn và với điểm giữa chiều dày vách khi là STC kép Ta có: Dp = 1140 mm D0 = 3000 mm J = 0.5 Tw = 14 mm Bp = 125 mm Tp = 12 mm Vế trái của (21) VT21 = 1.92E+07 mm4 Vế phải của (21) VP21 = 8.75E+06 mm4 Kiểm toán (21) Đạt 2.3.Kiểm toán cường độ Diện tích tiết diện ngang của STC đứng trung gian phải đủ lớn để chống lại thành phần thẳng đứng của ứng suất xiên trong vách: (A6.10.8.4) (23) Trong đó: Vr=Sức kháng cắt tính toán của vách dầm Vu=Lực cắt do tải trọng tính toán ở TTGHCĐI As=Diện tích STC, tổng diện tích cả đôi STC B=Hệ số, được xác định phụ thuộc STC Ta có: Với STC kép bằng thép tấm thì B = 1.00 Như trên ta có C = 1 Ta xét STC đứng liền kề STC đứng gối là bất lợi nhất Vu = 3904177 N Vr = 341.05 kN Vế trái của (23) VT23 = 3000 mm2 Vế phải của (23) VP23 = -583.2 mm2 Kiểm toán (23) Đạt 3.Kiểm toán STC gối 3.1. Chọn kích thước STC gối Ta chọn: Chiều rộng của STC gối bp = 125 mm Chiều dày của STC gối tp = 12 mm Số đôi STC gối ng = 1 Chiều rộng đoạn vát góc của STC gối 4tw = 70 mm Ta có hình vẽ kích thước STC gối như sau: 3.2.Kiểm toán độ mảnh Độ mảnh của STC gối phải thoả mãn điều kiện sau: (A6.10.8.2.2) (24) Trong đó: bp=Chiều rộng của STC gối tp=Chiều dày của STC gối Ta có: Vế trái của (24) VT24 = 125 mm Vế phải của (24) VP24 = 138.68mm Kiểm toán (24) Đạt 3.3.Kiểm toán sức kháng tựa Sức kháng tựa tính toán, Bf phải được lấy như sau: (25) Trong đó: =Hệ số sức kháng tựa theo quy định (A6.5.4.2) Apu=Diện tích phần chìa của STC gối ở bên ngoài các đường hàn bản bụng vào bản cánh nhưng không vượt ra ngoài mép của bản cánh Ta có: = 1.0 Vế trái của (25) VT25 = 455.4 N Vế phải của (25) VP25 = 407.58N Kiểm toán (25) Đạt 3.3.Kiểm toán sức kháng nén dọc trục STC gối cộng một phần vách phối hợp như một cột để chịu lực nén dọc trục Đối với STC được hàn vào bản bụng, diện tích có hiệu của tiết diện cột được lấy bằng diện tích tổng cộng các thành phần của STC và một đoạn vách nằm tại trọng tâm không lớn hơn 9tw sang mỗi bên của các cấu kiện phía ngoài của nhóm STC gối Điều kiện kiểm toán: (26) Trong đó: =Hệ số kháng nén theo quy định (A6.5.4.2) Pn=Sức kháng nén danh định, được xác định như sau: (A4.6.2.5) Nếu thì Nếu thì Trong đó: As=Diện tích mặt cắt nguyên k=Hệ số chiều dài hiệu dụng theo quy định. Với trường hợp liên kết bản ở hai đầu thì k=0.75 (A4.6.2.5) l=Chiều dài không giằng =chiều cao vách D r= Bán kính quán tính của tiết diện cột I=Mômen quán tính của tiết diện cột đối với trục trung tâm của vách Ta có: = 0.9 A = 3000 mm2 I = 1.92E+07 mm2 r = 80.09 mm l = 1140 mm k = 0.75 kl/r = 9.7 = 0.0231 Pn = 1190465 N Vế trái của (26) VT26 = 1025.11 kN Vế phải của (26) VP26 = 407.58 kN Kiểm toán (26) Đạt VII. Tính toán thiết kế mối nối công trường 7.1.Chọn vị trí mối nối công trường Ta phải bố trí các mối nối dầm do chiều dài vật liệu cung cấp , yêu cầu cấu tạo, điều kiện sản xuất cũng như khả năng vận chuyển và lắp ráp bị hạn chế Vị trí mối nối công trường nên tránh chỗ có mômen lớn. Đối với dầm giản đơn, ta thường bố trí ở chỗ và đối xứng với nhau qua mặt cắt giữa dầm ở đây ta chia dầm thành 3 đoạn Do đó, vị trí mối nối công trường cách gối một đoạn xmn = 6.9 m Ta có: Mômen tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI MCĐ = 1986.46 kNm Mômen tại vị trí mối nối ở TTGHSD MSD = 1010.44 kNm Lực cắt tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI VCĐ = 213.66 kN Lực cắt tại vị trí mối nối ở TTGHSD VSD = 178.25 kN 7.2.Tính toán lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh 7.2.1.Tính toán ứng suất ở điểm giữa bản cánh Ta có bảng tính toán ứng suất ở điểm giữa bản cánh như sau: TTGH M (kNm) Sbotmid (mm3) Stopmid (mm3) fbotmid (MPa) ftopmid (MPa) CĐI 1986.46 2.1E+07 2E+07 93.031 93.0312 SD 1010.44 2.1E+07 2E+07 47.322 47.3215 7.2.2.Tính toán lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh ứng suất thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh dưới chịu kéo của TTGHCĐI được xác định theo công thức như sau Trong đó: Fbotmid=ứng suất ở điểm giữa bản cánh dưới ở TTGHCĐI =Hệ số kháng theo quy định (A6.5.4.2) ứng suất thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh trên chịu nén của TTGHCĐI được xác định theo công thức như sau: Trong đó: Ftopmid=ứng suất tại điểm giữa bản cánh trên ở TTGHCĐI =Hệ số sức kháng theo quy định (A6.5.4.2) Ta có: = 0.95 = 0.90 Bảng lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh ở TTGHCĐI Vị trí f(MPa) Fy (MPa) F(MPa) A(mm2) P(N) Cánh dưới 93.0312 380 285 15000 4275000 Cánh trên 93.0312 360 270 15000 4050000 Bảng lực thiết kế trong bản cánh ở TTGHSD Vị trí F=f(MPa) A(mm2) P(N) Cánh trên 47.322 15000 709823 Cánh dưới 47.322 15000 709823 7.3.Thiết kế mối nối cánh 7.3.1.Chọn kích thước mối nối Mối nối được thiết kế theo phương pháp thử-sai, tức là ta lần lượt chọn kích thước mối nối dựa vào kinh nghịêm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế rồi kiểm toán lại, nếu không đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình được lặp lại cho đến khi thoả mãn Ta chọn sơ bộ kích thước mối nối như sau: Kích thước bản nối ngoài=dày x rộng x dài 14x400x820 mm Kích thước bản nối trong=dày x rộng x dài 14x400x820 mm Đường kính bulông CĐC dbolt = 22 mm Sử dụng lỗ tiêu chuẩn dhole = 24 mm Số bulông mỗi bên mối nối N = 20 bulông Bulông được bố trí thành hàng,mỗi hàng bulông Khoảng cách giữa các bulông theo phương dọc dầm Sl = 80 mm Khoảng cách giữa các bulông theo phương ngang dầm Sh= 80 mm Ta có hình vẽ mối nối đã chọn như sau: Sau đây ta chỉ tính toán cho bản cánh dưới, bản cánh trên lấy tương tự 7.3.2.Kiểm toán khoảng cách của các bulông CĐC 7.3.2.1.Khoảng cách tối thiểu Khoảng cách tối thiểu từ tim đến tim các bulông phải thoả mãn: Smin=3.dbolt Smin = 66 mm Kiểm toán khoảng cách giữa các bulông theo công thức: Min(S1, S0)Smin (26a) Trong đó: S0=Khoảng cách các bulông theo phương ngang dầm S1=Khoảng cách các bulông theo phương dọc dầm Ta có: Vế trái của (26a) VT26a = 80 mm Vế phải của (26a) VP26a= 66 mm Kiểm toán (26a) KT26a= OK 7.3.2.2.Khoảng cách tối đa Để đảm bảo ép xít mối nối, chống ẩm, khoảng cách tối đa từ tim đến tim các bulông của hàng bulông liền kề với cạnh tự do của bản nối hay thép hình phải thoả mãn: (27) Trong đó: t=Chiều dày nhỏ hơn của bản nối hay thép hình Ta có: Vế trái (27) VT27 = 80 mm Vế phải (27) VP27 = 156 mm Kiểm toán (27) KT27 = OK 7.3.2.3.Khoảng cách đến mép cạnh Khoảng cách nhỏ nhất từ tim bulông đến mép thanh phải thoả mãn theo quy định : (A6.13.2.6.6-1) Khoảng cách lớn nhất từ tim bulông đến mép thanh không lớn hơn 8 lần chiều dày của bản nối mỏng nhất hoặc 125 mm Kiểm toán khoảng cách đến mép cạnh theo công thức như sau: (27a) Trong đó: Scmin=Khoảng cách nhỏ nhất từ tim bulông đến mép thanh Scmax=Khoảng cách lớn nhất từ tim bulông đến mép thanh Sc=Khoảng cách tim bulông ngoài cùng đến mép thanh Ta có: Scmin = 38 mm Scmax = 112 mm Sc = 50 mm Kiểm toán (27a) KT27a= OK 7.3.3.Kiểm toán sức kháng cắt của bulông CĐC Sức kháng cắt tính toán của bulông CĐC ở TTGHCĐI được xác định như sau: Rr1=Rn1 Trong đó: =Hệ số sức kháng cắt tính toán cho bulông A325M (A490M) chịu cắt theo quy định (A6.5.4.2) Rn1=Sức kháng cắt danh định của bulông CĐC theo quy định, dùng bulông có chiều dài sao cho đường ren răng nằm ngoài mặt phẳng cắt, ta có: Rn1=0.48AbFub.Ns Trong đó: Ab=Diện tích bulông theo đường kính danh định Fub=Cường độ chịu kéo nhỏ nhất của bulông Ns=Số mặt phẳng cắt cho mỗi bulông Ta có: Ab = 380.1 mm2 Fub = 830 MPa Ns = 2 Rn1 = 302864 N = 0.8 Rr1 = 242290.94 N Sức kháng cắt tính toán của bulông CĐC ở TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau: (27b) Trong đó: Pbot=Lực thiết kế nhỏ nhất trong bản cánh dưới ở TTGHCĐI Ta có: Vế trái (27b) VT27b= 213750 N Vế phải (27b) VP27b= 242291 N Kiểm toán (27b) KT27b= OK 7.3.4.Kiểm toán sức kháng ép mặt của lỗ bulông CĐC Sức kháng ép mặt của lỗ bulông CĐC ở TTGHCĐ được xác định như sau: Trong đó: =Hệ số sức kháng ép mặt bulông trên vật liệu theo quy định: (A6.5.4.2) Rr2=Sức kháng ép mặt danh định của bulông CĐC theo quy định, ở đây ta có: Rn2=2.4dbolttFu Trong đó: t=Chiều dày bản nối Fu=Cường độ chịu kéo của vật liệu liên kết Ta có tổng chiều dày nhỏ nhất của các bản nối chịu ép mặt ở cùng phía: t = 14 mm Fu = 400 MPa Rn2 = 332640 N = 0.80 Rr2 = 266112 N Sức kháng ép mặt tính toán của bulông CĐC ở TTGHCĐI phải thoả mãn điều kiện sau: (27c) Ta có: Vế trái của (27c) VT27c = 213750 N Vế phải của (27c) VP27c= 266112 N Kiểm toán (27c) KT27c= OK 7.3.5.Kiểm toán sức kháng trượt Sức kháng trượt tính toán của bulông CĐC ở TTGHSD được xác định như sau: Rr3=Rn3 Trong đó: Rn3=Sức kháng trượt của bulông CĐC theo quy định (A6.13.2.8), được xác định như sau: Rn3=KhKsNsPt Trong đó: Ns=Số lượng mặt ma sát cho mỗi bulông Pt=Lực căng tối thiểu yêu cầu trong bulông theo quy định (A6.13.2.8-1) Kh=Hệ số kích thước lỗ theo quy định (A6.13.2.8-2) Ks=Hệ số điều kiện bề mặt theo quy định (A6.13.2.8-3) Ta có: Ns = 2 Pt = 221000 N Sử dụng lỗ tiêu chuẩn, do đó Kh = 1.0 Sử dụng bề mặt loại A, do đó Ks = 0.33 Rn3 = 145860 N Rr3 = 145860 N Sức kháng trượt của bulông CĐC ở TTGHSD phải thoả mãn điều kiện sau: (27d) Ta có: Vế trái (27d) VT27d= 35491.1 N Vế phải (27d) VP27d = 145860 N Kiểm toán (27d) KT27d= OK 7.4.Tính toán thiết kế mối nối bụng dầm 7.4.1.Chọn kích thước mối nối Mối nối được thiết kế theo phương pháp thử-sai, tức là ta lần lượt chọn kích thước mối nối dựa vào kinh nghịêm và các quy định khống chế của tiêu chuẩn thiết kế rồi kiểm toán lại, nếu không đạt thì ta phải chọn lại và kiểm toán lại. Quá trình được lặp lại cho đến khi thoả mãn Ta chọn sơ bộ kích thước mối nối như sau: Kích thước bản nối =dày x rộng x cao=10x360x1000mm Đường kính bulông CĐC dbolt = 22 mm Sử dụng lỗ tiêu chuẩn dhole = 24 mm Số bulông mỗi bên mối nối N = 20 bulông Bulông được bố trí thành hàng, mỗi hàng bulông Khoảng cách giữa các bulông theo phương dọc dầm Sl = 80 mm Khoảng cách giữa các bulông theo phương đứng Sv = 75 mm Ta có hình vẽ mối nối đã chọn như sau: 7.4.2.Tính toán lực cắt thiết kế nhỏ nhất Lực cắt thiết kế ở TTGHCĐI được xác định theo công thức sau: Trong đó: Vu=Lực cắt có hệ số tác dụng lên dầm tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI Vr=Sức kháng cắt tính toán của dầm tại vị trí mối nối Ta có: Vu = 213664.5 N Vr = 3904177 N Vcđ = 2928133 N Lực cắt thiết kế ở TTGHSD được xác định theo công thức sau: V=V Trong đó: Vu=Lực cắt có hệ số tác dụng lên dầm tại vị trí mối nối ở TTGHSD Ta có VSD = 178252.5 N 7.4.3.Tính toán mômen vàlực ngang thiết kế nhỏ nhất Mômen thiết kế nhỏ nhất ở TTGHCĐI được xác định theo công thức sau: M=Mv+Mw Trong đó: Mv=Mômen do lực cắt thiết kế tại vị trí mối nối ở TTGHCĐI tác dụng lệch tâm với trọng tâm nhóm đinh ở mỗi bên mối nối gây ra: Mv=V.e Tr