Cách tính toán giá trị cấu kiện chịu uốn cho thiết kế xây dựng nhà xưởng

Giá trị cường độ khi uốn trong một mặt phẳng chính được kiểm tra theo công thức:

M/W_gi  ≤  R(3.9)

(QS) / (J δ )(3.10)

trong đó:

S - Mômen tĩnh của phần trượt đi của tiết diện nguyên đối với trục trung hoà;

δ  - chiều dày bụng;

R và R_c - tương ứng là cường độ tính toán chịu uốn và chịu cắt của thép.

Khi có giảm-yếu do lỗ đinh tán hay lỗ bulông thì ứng suất tiếp xác định theo công thức (3.10) phải nhân với tỉ số a/(a-d), trong đó a - bước lỗ đinh tán hay bước lỗ bulông; d - đường kính lổ.

Giá trị ở bản bụng của dầm nhà xưởng cần thực hiện điều kiện (3.11):

√ (σ²_x + σ_x σ_y + 3 t²_xy) ≤  nRm

σ_x ≤  Rm ; σ_y ≤  Rm ;  t_xy ) ≤  0.6Rm

trong đó:

σ_x, σ_y - ứng suất pháp ồ mặt phẳng giữa bản bụng, song song và vuông góc với trục dầm;

t_xy - ứng suất tiếp;

n – hệ số, lấy đối với đầm cẩu trục tựa liên tục n = 1,3; dôì với cấc dầm khác n = 1,15;

m - hê số điều kiện làm việc, lấy theo bảng 2 của phụ lực I; đối với những dầm khác không có trong bảng 2, lấy m = 1; ở dầm cấu trục tựa liên tục ở vùng kéo do uốn m = 1.

Giá trị ứng suất tính theo tiết diện dầm nhà xưởng giảm yếu.

Cách tính ứng  suất cục bộ ở bản bụng của dầm nhà xưởng cấu trục được thiết kế kiểm tra có xét đến uốn của bản bụng do xoắn bản cánh trên.

Ứng suất nén cục bộ σ_nc  ở bản bụng của dầm dưới tác dụng của tải trọng tập trung đặt ở mạ dầm tại những chỗ khống liên kết sườn, xác định theo công thức: σ_nc  =( n_t P ) / ( δ . z ) (3.12)

(nó không được vượt quá cường độ tính toán chịu nén R của thép),

trong đó:

P – giá trị tải trọng tập trung tính toán; đối với thiết kế thi công xây dựng dầm cầu trục nhà xưởng là áp lực bánh xe của cần trục, không kể hộ hệ số xung kích;

n_t - hệ số lấy bằng 1,5 đối với dầm cẩu trục dưới cần trục có chế độ làm việc đậc biệt với hộ treo cứng; bằng 1, 1 đối vối những dầm cẩu trục khác; bằng 1 đối với những dầm còn lại;

δ - chiều dày bản bụng dầm;

z - chiều dài quy ước phân bố áp lực của tải trọng tập trung, lấy như sau:

Với tải trọng di động: Z = C ³√ (J_n / δ ) (3.13)

trong đó:

c - hộ số, lấy đối với dầm cần và dầm hàn là 3,25; đối với dầm tán đinh là 3,75;

J_n - tổng mômen quán tính của mạ dầm và ray cần trục (trong trường hợp liên kết ray bằng mối hàn, đảm bảo sự cùng làm việc của ray và mạ dầm; J_n - mômen quán tính tổng cộng của ray và mạ).

Khi có sự tựa trục tiếp trên mạ thuợng những dầm ngang cần (hình 3.4) hay những kết cấu cố định khác: Z = b + 2h₁ (3.14)

trong dó:

b - bề rộng cánh của dầm ngang;

h₁  - chiều dày cánh trên của dầm, nếu dầm dưới là dầm hàn (hình 3.4, a) hoặc là khoảng cách từ mép ngoài bản cánh đến chỗ bắt đầu lượn cong của bản bụng, nếu dầm bên dưới là dầm cần (hình 3.4, b).

Tương tự, cần phải kiểm tra tiết diện tựa của dầm cần tại chỗ không có liên kết sườn cứng. Cường độ của những cấu kiện chịu uốn khi uốn trong hai mẳt phẳng chính được kiểm tra theo công thức:

(M_x / J_xgi ) y ± (M_y / J_ygi ) ≤ R₁ (3.15)

trong dó:

x và y - tung độ của điểm khảo sắt của tiết diện đối với trục chính của nó;

J_xgi  , J_ygi  mômen quán tính của tiết diện giảm yếu đối với trục tương ứng x-x và y-y. Thi công xây dựng những dầm nhà xưởng đơn giản tiết diện không đổi (dầm thép cần và dầm hàn) bằng thép C38/23, C44/29, C46/33, C52/40 và C60/45 chịu tải trọng tĩnh được kiểm tra về cường đồ theo momen kháng uốn dẻo Wⁿ trong điều kiên tuân theo những yêu cầu sau:

Đảm bảo ổn định giá trị tổng thể của dầm. Muốn vậy, cách tính trị số của l/b đối với bản cánh chịu nén nhà xưởng không được vượt quá 0,7 trị số nêu trong bảng 3.4. Việc xét đến độ dẻo khi tính toán dầm có bản cánh chịu nén mở rộng nhỏ hơn được phép chỉ khi có tấm lát cứng liên tục;

Bàng 3.4. Tỉ số l/b lớn nhất , khi đó không yêu cầu thiết kế kiểm tra giá trị độ ổn định của dầm bảng thép cắp C38/23 nhà xưởng

Ký hiệu: I – chiều dài tinh toán của dầm, bảng khoảng cách giữa các điểm cố kết cánh chịu nén khỏi chuyổn vị ngang (những nút liên kết dọc hay ngang, điểm tựa của tám lát cúng); khi khuông có hỗ giằng liên kết thì l là nhịp; b và δ₁ - bể rộng và chiều dày của cánh chịu nén; h - chiều cao đáy đủ của tiết điện,

Đối với những dầm bằng thép loại khác thi những trị số của l/b ở trên được nhân với √ (210/ R) (R tính bằng MPa).

Tỉ số của chièu cao tính toán của bản bụng h₀ với chiều dày s của nó không được vượt quá ¹⁰√ (210/ R), R tính bằng MPa;

Tỉ số của chiều cao tính toán của bản bụng hc với chiều dày s của nó không vượt quá ⁷⁰√ (210/ R) , R tính bằng MPa;

Ứng suất tiếp tuyến ở chỗ mômen nuốn lớn nhất không vượt quá 0,3R

Cách tính giá thành cường độ của dầm nhà xưởng được thiết kế thi công xây dựng kiểm tra theo công thức:

Khi uốn trong một mặt phẳng chính: M/ Wⁿ_gi ≤ R  (3.16)

Khi uốn trong hai mặt phẳng chính của dầm chữ I, chữ u và dầm tiết diện hình hộp:

(M_x / Wⁿ_xgi ) + (M_y / Wⁿ_ygi ) ≤ R (3.17)

trong đó:

M, M_x , Wⁿ_xgi , M_y , Wⁿ_ygi  - những giá trị tuyệt đối của mômen uốn và mômen kháng uốn dẻo của tiết diện giảm yếu dầm nhà xưởng.

Giá trị của Wⁿ đưa vào trong tính toán không được vuợt quá 1,2W.

Đổi với thép hình chữ I và chữ u cần cần phải lấy khi uốn trong mặt phẳng của bản bụng Wⁿ = 1,12W; ở mặt phẳng song song với bản cánh Wⁿ = 1.2W.

Khi có vùng uốn thuần tuý, thì mômen kháng uốn thích ứng lấy bằng 0,5 (W + Wⁿ). Trong những dầm nhà xưởng liên tục và dầm ngàm tiết diện không đổi (dầm cần và dầm hàn) có nhịp khác nhau không quá 20% chịu tải trọng tĩnh trong điều kiện tuân theo những yêu cầu trên thì momen uốn tính toán được xác định từ điếu kiện cân bằng momen nhịp và các momen gối, khi đó cường độ được kiểm tra theo công thức (3.9).

Trị số của momen tính toán được lấy như sau:

Trong những dầm liên tục có đầu tựa tự do thì lây tri số lớn hơn trong các trị số sau:

M_l = 0.5 max [ M₁ / (1+u/l)] (3.18)

M_l  = 0,5max M₂ (3.19)

trong đó:

M_l, M₂- tương ứng là mômen uốn ở nhịp biên và nhịp trung gian, tính như trong dầm một nhịp tựa tự do; u - khoảng cách từ tiết diện tương ứng mômen M1 đến gối biên;

l - nhịp biên.

Trong những dầm một nhịp và dầm liên tục có đầu ngàm M_l = 0,5M, trong đó M là mômen lớn nhất trong những mỏmen tính như ở đấm có tựa khớp;

Ở dầm có một đầu ngàm và đầu kia tựa tự do thì tính như nhịp bién của dầm liên tục theo công thức 3.18.

Trong trường hợp uốn trong hai măt phẳng chính thì kiểm tra cường độ theo công thức 3.15.

Độ ổn định của dầm kiểm tra theo công thức: M / (φ₀ W) ≤ R (3.20)

trong đó:

M, W - mômen uốn và momen kháng uốn trong mặt phẳng có độ cứng lớn nhất (W được tính với bản cánh chịu nén).

φ₀ - hệ số, xác định theo chỉ dẫn dưới đây:

Kiểm tra độ giá trị ổn định của dầm nhà xưởng kti thiết kế cho thi công xây dựng không yêu cầu:

Khi truyền tải trọng tĩnh phân bố thông qua tấm lát cứng rựa liên tục trên bản cánh chịu nén của dầm và cố kết- chắc với nó (bản bê tỏng cốt thép bằng bêtông năng, bêtông nhẹ và bêtông tổ ong, tấm lát kim loại, thép lượn sóng, tấm ximăng - amian v.v...).

Đối với dầm tiết diện chữ I đối xứng hoặc có mở rộng lớn cánh -chịu nén khi ti số của chiều dài tính toán l của dầm với bể rộng b của cánh chịu nén không vượt quá giá trị nên trong bảng 3.4.

Đối vài dầm chũ I đối xứng qua hai mặt phẳng, hệ số φ₀ xác định theo công thức: φ₀ = ψ (J_y/J_x) (h/l)² 10³ (3.21)

Giá trị của ψ lấy theo bảng 3.5 và 3.6, phụ thuộc vào tham sốa, xác định theo công thức:

Đối với dầm chữ I cán: α = 1.54 (J_K/J_y) (h/l)²  (3.22)

Trong đó J_K Mômen Quán tính xoắn

l  chiếu dài tính toán của dầm

Đối với dầm chữ I hàn hoặc chữ I tán đinh α = 8 (l δ₁/bh) (1+ (d δ ³/ b d₁³)   (3.23)

trong đó:

đối với dầm hàn:

δ  - chiều dày bụng dầm;

b và δ₁- bề rộng và chiều dày bản cánh của dẩm;

h - chiều cao đáy đủ của tiết diện dầm;

d = 0,5h.

đổi với dầm tán đinh:

δ  - tổng chiều dày của bản bụng và cánh thẳng đứng của thép góc;

δ₁- tổng chiều dày của bản cánh và cánh nằm ngang của thép góc;

d - chiều cao cánh thẳng đứng củạ thép góc cộng với chiêu dày lập bản ngang.

Nếu φ₀ > 0,85 thì đáng lẽ lấy φ₀ theo công thức 3.20 cần thay bằng trị số φ₀ xác định theo bảng 3.7.

Bảng 3.5. Hệ số ψ đối với dầm chữ I bằng thép C38/23

Chú thích: 1. Khi có 1 vị trí cố kết ở giữa nhịp thì chia ra các trường hợp như sau: lực tập trung ở giữa nhịp khung, phụ thuộc vào điều kiện đặt tải ψ = 1.75 φ*  lực tập trung ở 1/4 nhịp hoặc tải trọng phân bố déu đăt ở cánh trên ψ = 1.4 ψ* ; tập trung ở 1/4 nhịp, đạt ở cánh dưới ψ = 1.6 ψ* ; tải trọng phân bố đều đặt ở cánh dưới, ψ = 1.3 ψ* ; - Ở đây ψ* được hiểu là giá trị ψ theo biểu đồ thứ nhất bên phải.

Đối với thép C44/09-C85/75 giá trị của y cần phải nhân vớì ti số 210/R, R tính MPa.

Độ ổn định của dầm tiết diện chữ U cũng được kiểm tra giống như đối với dầm tiết diện chữ I; khi đó a tính theo công thức 3.23 và trị số φ₀ tìm được nhân với 0,5 khi đạt tải trong mặt phẳng chính, song song với bản bụng và nhân với 0,7 khi đặt tải trong mặt

phẳng của bản bụng.

Bảng 3.6. Hệ số ψ đối với dầm có diện chữ I côngxon bàng thép C38/23 khi có tải trọng tập trung đạt ở đầu côngxon

Chú thích: I. Đối với thép C44/29 - C85/75 giá trị của ψ cẩn phải nhân với tỳ số 210/R, trong đó R tính bằng MPa.

Khi có tải trọng phán bố dẻu đạt ở cánh trên của phẩn congxon ψ = 1,42 √α .

Bảng 3.7. Hệ số φ₀