Bài giảng Kết kấu thép - Chương 6: Dầm thép

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