Đồ án Kết Cấu Thép 2: Thiết Kế Nhà Công Nghiệp
Có thể bạn quan tâm
Trang chủ Tìm kiếm Trang chủ Tìm kiếm Đồ án Kết cấu thép 2: Thiết kế nhà công nghiệp doc 
92 
3 MB 
47 
788 
4.2 ( 5 lượt) Xem tài liệu Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu Tải về 
Đang chuẩn bị: 60 Bắt đầu tải xuống Để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên Chủ đề liên quan Đồ án Kết cấu thép 2 Thiết kế nhà công nghiệp Nhà công nghiệp Kết cấu thép Thiết kế tiết diện cột Kết cấu của một nhà công nhiệp Nội dung
ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Lời nói đầu. Môn học kết cấu thép là một môn học quan trong của ngành xây dựng. Vì vậy đồ án kết cấu thép 2 là một trong những đồ án lớn và khó của sinh viên khoa xây dựng. Trong quá trình làm đồ án là thời gian sinh viên học hỏi được nhiều kiến thức từ những lý thuyết sách vở cho đến những kiến thức thực tế, những kiến thức đó được truyền đạt từ giảng viên thông qua đồ án đề sinh viên có thể thiết kế công trình phù hợp với thực tiễn. Việc làm đồ án giúp sinh viên hiểu hơn về lý thuyết và rèn luyện them các kỹ năng cho bản thân như làm thuyết minh, hiểu và dựng bản vẽ và kỹ năng bảo vệ đồ án trước giảng viên. Trong đồ án kết cấu thép 2 này, em được giao thiết kế một nhà công nghiệp gần với thực tế. Với những kiến thức cơ bản và cũng có những hạn chế do chưa hiểu thấu đáo hết nội dung nên đồ án không thể tránh khỏi các sai sót. Những sai sót trong bài và những chi tiết chưa phù hợp với thực tiễn mong nhận được sự góp ý và hướng dẫn của giảng viên để em có thể đúc kết them kiến thức cho chính bản thân mình. Trong quá trình làm đồ án em chân thánh cảm ơn sự nhiệt tình hướng dẫn của thầy Hoàng Bắc An là giảng viên phụ trách lớp học phần đã hướng dẫn và giải đáp các thắc mắc của em trong chính đố án này. Chân thành cảm ơn thầy. Sinh viên thực hiện. Lý Văn Vinh. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 1 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Mục lục Lời nói đầu.................................................................................................................... 1 Mục lục......................................................................................................................... 2 CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.........................................................6 0.1. Mục đích yêu cầu của đồ án:...............................................................................6 0.2. Nội dung và khối lượng yêu cầu:........................................................................6 0.2.1. Đề tài và số liệu:..........................................................................................6 0.2.2. Khối lượng yêu cầu:....................................................................................7 CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU....................................................................8 1.1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà công nhiệp:.....................................8 1.1.1. Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng:........................................................8 1.1.2. Sơ đồ khung ngang......................................................................................8 1.2. Kích thước chính của khung ngang:...................................................................8 1.2.1. Kích thước cột:............................................................................................8 1.2.2. Kích thước dàn:...........................................................................................9 1.3. Hệ giằng:..........................................................................................................11 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG........................................................12 2.1. Tính toán tải trọng tác dụng lên khung:............................................................12 2.1.1. Tải trọng tác dụng lên dàn:........................................................................12 2.1.2. Tải trọng tác dụng lên cột:.........................................................................12 2.1.2.1. Do phản lực của dàn:..........................................................................12 2.1.2.2. Do trọng lượng dầm cầu chạy:...........................................................12 2.1.2.3. Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy:...............................................12 2.1.2.4: Do lực hãm của xe con:......................................................................13 2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường:.....................................................14 2.1.3. Tải trọng gió lên khung:............................................................................14 2.2. Tính nội lực khung:..........................................................................................15 2.2.1. Sơ đồ tính của khung:................................................................................15 2.2.2. Biểu đồ nội lực cột trục A:........................................................................17 2.2.2.1: Tĩnh tải:..............................................................................................17 2.2.2.2: Hoạt tải:..............................................................................................18 2.2.2.7. Tính khung với tải trọng gió trái:.......................................................19 2.2.2.8. Tính khung với tải trọng gió phải:......................................................20 2.2.2.3. Tính khung với momen cầu chạy trái:................................................21 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.4. Tính khung với momen cầu chạy phải:..............................................22 2.2.2.5. Tính khung với lực hãm trái:..............................................................23 2.2.2.6. Tính khung với lực hãm phải:............................................................24 2.3. Xác định nội lực tính toán:................................................................................25 2.3.1. Nguyên tắc tổ hợp nội lực:........................................................................25 2.3.2. Bảng tổ hợp nội lực:..................................................................................25 2.3.2.1. Nội lực của cột trục A:.......................................................................26 2.3.2.2. Tổ hợp nội lực:...................................................................................27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT.................................................................................28 3.1. Xác định chiều dài tính toán của cột:................................................................28 3.1.1. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung:..............................................28 3.1.2. Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung:.............................................28 3.2. Thiết kế tiết diện cột:........................................................................................29 3.2.1. Tiết diện cột trên:......................................................................................29 3.2.1.1. Dạng tiết diện:....................................................................................29 3.2.1.2. Chọn tiết diện:....................................................................................29 3.2.1.3. Kiểm tra tiết diện đã chọn:.................................................................30 3.2.2. Tiết diện cột dưới:.....................................................................................39 3.2.2.1. Cấu tạo cột:........................................................................................39 3.2.2.2. Chọn tiết diện:....................................................................................39 3.2.2.3. Kiểm tra tiết diện từng nhánh cột tại chân cột:...................................42 3.2.2.4. Kiểm tra ổn định toàn cột phương trục ảo với ngẫu lực do lực dọc hai nhánh gây ra:...................................................................................................45 3.3. Thiết kế các chi tiết cột:....................................................................................48 3.3.1. Nối cột trên với phần cột dưới – vai cột:...................................................48 3.3.1.1. Mối nối hai phần cột:.........................................................................48 3.3.1.2. Cấu tạo và tính toán vai cột:...............................................................49 3.3.2. Chân cột – liên kết cột với móng:..............................................................51 3.3.2.1. Cấu tạo chân cột:................................................................................51 3.3.2.2. Tính toán chân cột cho từng nhánh cột:..............................................51 3.3.2.3. Tính toán liên kết chân cột với móng – Bu lông neo..........................58 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO..................................................................60 4.1. Sơ đồ và kích thước chính của dàn:..................................................................60 4.2. Tải trọng và nội lực của dàn:............................................................................60 4.2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn:........................................................................60 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 3 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.2.2. Nội lực tính toán các thanh dàn:................................................................61 4.2.3. Tổ hợp nội lực thanh dàn:..........................................................................62 4.3. Xác định tiết diện các thanh dàn:......................................................................64 4.3.1. Chiều dài tính toán các thanh dàn:.............................................................64 4.3.2. Cấu tạo thanh và nút:.................................................................................64 4.3.2.1. Những yêu cầu cấu tạo chung của dàn:..............................................64 4.3.2.2. Các dạng tiết diện thanh dàn:.............................................................64 4.3.3. Thiết kế tiết diện thanh dàn:......................................................................65 4.3.3.1. Thiết kế thanh dàn chịu nén đúng tâm:...............................................65 4.3.3.2. Kiểm tra thanh dàn đã chọn chịu kéo:................................................66 4.3.4. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn:..........................................................67 4.4. Tính toán các chi tiết của dàn:..........................................................................68 4.4.1. Yêu cầu chung:..........................................................................................68 4.4.2. Nút không có nối thanh cánh:....................................................................69 4.4.2.1. Chi tiết 3:............................................................................................69 4.4.2.2. Chi tiết 4:............................................................................................70 4.4.2.3. Chi tiết 5:............................................................................................71 4.4.3. Nút có nối thanh cánh:...............................................................................73 4.4.3.1. Chi tiết 6:............................................................................................73 4.4.3.2. Chi tiết 7:............................................................................................74 4.4.4. Nút nối ở công trường:..............................................................................75 4.4.4.1. Chi tiết 8:............................................................................................75 4.4.4.2. Chi tiết 9:............................................................................................77 4.4.4.3. Chi tiết 10:..........................................................................................79 4.4.5. Nút liên kết dàn với cột:............................................................................80 4.4.5.1. Chi tiết 11:..........................................................................................80 4.4.5.2. Chi tiết 12:..........................................................................................82 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................85 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 4 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG MỞ ĐẦU: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 0.1. Mục đích yêu cầu của đồ án: Đồ án kết cấu thép 2 là đồ án thứ tư của sinh viên khoa xây dựng. Thông qua kiến thức đã được học trên lớp và những hiểu biết được bổ sung them thông qua quá trình làm đồ án đã hỗ trợ them cho sinh viên ở một số mặt như: - Giúp sinh viên ôn lại kiến thức đã được học ở học phần kết cấu thép 1 và biết cách vận dụng các kiến thức đó vào một công trình thực tế. - Biết thêm về cấu tạo của một công trình thép gồm những bộ phận và cấu trúc ra sao. - Giúp sinh viên làm quen với một cách làm một đồ án khác so với các đồ án đã được học trước đây. 0.2. Nội dung và khối lượng yêu cầu: 0.2.1. Đề tài và số liệu: - Thiết kế nhà công nghiệp một tầng 2 nhịp gồm: một nhịp chính có cầu trục và một nhịp phụ không cầu trục. Hình 0.1: Sơ đồ nhà công nghiệp một tầng – hai nhịp. - Số liệu thiết kế: + Chiều dài nhà: ∑B = 120 + 6*4 = 144 (m). SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 5 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Bề rộng nhịp chính AB: L1 = 27m. + Bề rộng nhịp phụ BC: L2 = 15m. + Bước khung: B = 6m. + Sức nâng cầu trục và chế độ làm việc: Q = 30/5 (T) – Nặng. + Cao trình mặt ray: H1 = 12,8 + 0,052x52 = 15,5m. + Chiều cao chênh lệch 2 khung: Hk = 4m. + Mái lộp tôn: độ dốc 10% + Kết cấu mái: nhịp chính – dàn cánh song song. nhịp phụ - dầm thép. + Cường độ thép CT34 có: f u = 34 kN/cm2, f = 21 kN/cm2, fv = 12,2 kN/cm2, fc = 30,9 kN/cm2. + Hệ số điều kiện làm việc: γc = 0,9 + Module đàn hồi của thép E = 21000 (kN/cm2) + Bê tông B20 có: Rb = 1,15 kN/cm2, Rbt = 0,09 kN/cm2. + Que hàn N42 có: fwf = 18 kN/cm2, fws = 16,65 kN/cm2. + Bu lông 5.6 có: fvb = 19 kN/cm2, ftb = 21kN/cm2. + Vùng gió II địa hình A có: qo = 0,95 kN/m2 + Liên kết dàn với cột là liên kết cứng. 0.2.2. Khối lượng yêu cầu: - Thiết kế sơ đồ kết cấu khung ngang cho nhà công nghiệp một tầng – hai nhịp, xác định hệ giằng. - Tính toán tải trọng tác dụng lên khung ngang. - Dựng mô hình tính toán bằng phần mềm, xuất kết quả nội lực và tổ hợp nội lực cho cột trục A hoặc B và dàn mái. - Tính toán thiết kế cột trục A hoặc B và thiết kế dàn mái. - Thiết kế các chi tiết cột và chi tiết nút dàn. - Thể hiện bản vẽ khung ngang, các cột – dàn và các chi tiết thiết kế trên 2 bản vẽ A1. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 6 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 1: CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu của một nhà công nhiệp: 1.1.1. Sơ đồ kết cấu nhà công nghiệp 1 tầng: - Nhà công nghiệp một tầng là kết cấu được cấu tạo từ các khung ngang liên kết với nhau thông qua các hệ chống dọc lớp trên và hệ giằng dọc lớp dưới. Hệ khung liên kết với nhau được gia cố tang độ cứng cho toàn bộ công trình bằng các hệ giằng cột và các hệ giằng ngang lớp trên và lớp dưới tạo thành một hệ bất biến hình và chịu các tải trọng cục bộ. - Các nhà công nghiệp còn có cấu tạo các cửa mái để lấy gió, các cửa mái cũng được bố trí hệ giằng như hệ giằng mái. - Với các nhà công nghiệp có chiều dài lớn thì được bố trí các khu nhiệt độ, khi đó công trình được chia thành các khối riêng biệt và cấu tạo như một nhà. - Ở các vị trí đầu và cuối một khối nhà các bước cột được bố trí lùi vào một đoạn khoảng 500mm cho việc lắp đặt hệ sườn tường chắn gió. Các hệ sườn tường này cũng có thể được sử dụng ở giữa các bước khung để chịu tải trọng gió giảm tải trọng tác dụng lên khung ngang. 1.1.2. Sơ đồ khung ngang. - Khung ngang được cấu tạo bằng các côt và hệ dàn mái. Các cột của nhịp chính là các cột bậc với cột trên là cột đặc và cột dưới là cột rỗng bản giằng do nhà có hệ cầu trục tải trọng 30T (với nhà công nghiệp tải cầu trục dưới 30T sử dụng cột đặc, từ 3075T nên sử dụng cột rỗng bản giằng và trên 75T thì sử dụng cột rỗng thanh giằng). Cột của nhịp phụ không có cầu trục thì sử dụng cột đặc. - Hệ dàn mái là hệ dàn cánh song song đỡ các tấm lợp là tole. Hệ cửa mái dọc nhà với chiều cao sơ bộ là 1,5m và bề rộng là 6m do ngày nay việc lấy gió tự nhiên làm mát bị hạn chế chủ yếu sử dụng thông gió cưỡng bức nên bề rộng cửa mái không lấy lớn như các công thức sơ bộ. 1.2. Kích thước chính của khung ngang: 1.2.1. Kích thước cột: - Chọn chiều cao mặt ray tới đỉnh cầu trục Hc dựa theo nhịp của cầu trục: Lk = L1 - 2λ = 25,5 (m). tra catalo cầu trục ta được: Hc = 2,75 (m). - Chiều cao mặt ray đến mép dười vì kèo: H 2 = Hc + 0,1 + f = 2,75 + 0,1 + 0,15 =3 (m) với: 0,1 (m) là khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 7 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An f là kích thước xét đến độ võng của dàn vì kèo thường chọn 0,15 (m). - Chiều cao sử dụng: H = H1 + H2 = 18,5 (m). - Chiều cao thực của cột trên từ vai đỡ dầm cầu trục đến mép dàn: Ht = H2 + Hdc + Hr = 3 + 0,7 + 0,2 = 3,9m với: chiều cao dầm cầu trục Hdc = (1/8 : 1/10)B = 0,6 : 0,75 (m) chiều cao của ray Hr thường lấy 0,2 (m). - Chiều cao thực cột dưới từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện: Hd = H – Ht + H3 = 18,5 – 3,9 + 0,9 = 15,5 (m) với: H3 là phần cột chôn dưới cao trình thường chọn 0,6 – 1 (m). - Vì sức cần trục Q = 30T nên ta chọn: + Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột; a = 0mm. + Khoảng cách từ tim ray đến trục định vị: λ = 750mm 1 1 - Chiều cao tiết diện cột trên: h t ( )H t 325 390(mm) và ht thường chọn 12 10 theo bội số của 250mm => chọn ht = 500mm - Chiều cao tiết diện cột dưới: hd = a + λ = 750 (mm) 1.2.2. Kích thước dàn: 1 1 1 1 - Chiều cao dàn: h dan L * 26 1,73 3, 25(m) →chọn hdan = 15 8 15 8 1,8m. - Độ dốc dàn: i = 10% tương ứng nghiêng một góc 5o43’ - Chiều cao cửa mái chọn 1,5m và bề rộng 6m. - Chiều cao dầm mái nhịp BC chọn hBC = 500mm. - Chiều cao thực cột trục C: HC = (H + 0,9) + hdan – Hk – L2*i – hBC =(18,5 + 0,9) + 1,8 – 4 – 15x0,1 – 0,5 = 15,2m. - Yêu cầu kỹ thuật: Khoảng cách nút dàn cánh dưới thường từ 3–6m, ta chọn khoảng cách nút dàn cánh dưới là 3m do mái sử dụng tôn lợp nên khoảng cách xà gồ thiết kế cách nhau 1,5m nên khoảng cách thanh bụng đứng chọn 3m. Góc giữa thanh xiên và thanh cánh dưới thiết kế từ 35–55o. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 8 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 GVHD: Trang 9 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An GVHD: Hình 1.1: Kích thước khung ngang. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 10 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Hình 1.2: Mô hình dàn mái 1.3. Hệ giằng: - Hệ giằng mái cánh trên: gồm thanh chống dọc (xà gồ) và giằng xiên. Thanh chống dọc liên kết các dàn vì kèo thành một khối và được bố trí theo khoảng cách lắp ghép các tấm tôn, nên khoảng cách xà gồ được chọn là 1,5m. Giằng xiên là các thanh chéo chữ thập được bố trí ở hai khoang đầu của mái, khoảng cách các hệ giằng xiên từ 50–60m; nhà công nghiệp thiết kế có chiều dài 144m nên được thiết kế bốn hệ giằng xiên với khoảng cách các hệ giằng xiên lần lượt là 48–42–48m. - Hệ giằng mái cánh dưới: gồm thanh chống dọc, giằng ngang và giằng dọc. Thanh chống dọc cánh dưới bố trí cho 3 vị trí là hai mép dàn là giữa dàn để tạo liên kết các dàn vì kéo. Giằng ngang được bố trí theo vị trí của hệ giằng xiên cánh trên. Giằng dọc được bố trí cho nhà có cần trục làm việc nhằm chịu lực hãm của cần trục, khoảng cách của giằng dọc là 60m với cần trục có chế độ làm việc nặng; công trình còa nhịp chính 27m nên bố trí giằng dọc ở hai khoang đầu theo phương ngang. - Hệ giằng đứng: được bố trí theo vị trí hệ giằng ngang, vì nhà không có cầu trục treo nên không cần bố trí giằng đứng dọc suốt nhà. Theo phương ngang thì khoảng cách giằng đứng là 12-15m, nhịp chính 27m nên được bố trí ba vị trí giằng đứng là ở hai đầu gối tựa dàn và giữa dàn. - Hệ giằng cột: cũng được bố trí tại vị trí có giằng mái đảm bảo khoảng cách của giằng cột là 75m từ đầu khối đến giằng cột dưới đầu và 50m giữa các hệ giằng cột. Giằng cột gồm giằng trên và giằng dưới; ở gian đầu và cuối của một khối ta sẽ không bố trí hệ giằng dưới. Góc giữa các thanh giằng theo phương ngang là 35-55o do không phù hợp với điều kiện này nên cột dưới được bố trí thêm thanh chống phụ ở giữa chiều cao cột. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 11 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 2.1. Tính toán tải trọng tác dụng lên khung: 2.1.1. Tải trọng tác dụng lên dàn: - Tĩnh tải: + Trọng lượng bản thân dàn: sử dụng phần mềm SAP2000 sẽ tự tính trọng lượng bản thân. + Trọng lượng mái: gồm tole và xà gồ • Tải tiêu chuẩn của mái lấy gtcmái = 0,12 kN/m2 • Tải tính toán của mái: gttmái = 0,12*1,1 = 0,132 kN/m2 • Tải mái tác dụng lên khung ngang: gmái = 0,132xB = 0,132*6 = 0,792 kN/m - Hoạt tải: + Tải trọng mái là tải trọng sửa chữa được lấy theo tiêu chuẩn qtcmái = 0,3 kN/m2. + Hoạt tải mái tính toán: qttmái = 0,3*1,3 = 0,39 kN/m2 + Tải tác dụng lên khung ngang: qmái = 0,39*6 = 2,34 kN/m 2.1.2. Tải trọng tác dụng lên cột: 2.1.2.1. Do phản lực của dàn: Phản lực của dàn sau khi máy phân tích tính toán sẽ được truyền vào cột. Do không tách dàn ra tính riêng lẻ nên không xét đến phản lực này. 2.1.2.2. Do trọng lượng dầm cầu chạy: - Sử dụng công thức Gdcc = αdctL2dct daN với: hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu trục lấy từ 24 ÷ 37 cho Q = 20 ÷ 75T, cần trục công trình có sức trục 30T chọn αdct = 27. Ldct là bước cột trong nhà (m). Gdcc = 27*62 = 972 daN = 9,72 kN. 2.1.2.3. Do áp lực đứng của bánh xe cầu chạy: - Thông số cầu trục: Bề rộng B (m) 6,3 Đáy K (m) 5,1 Áp lực bánh xe lên ray Pmax (T) 33 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trọng lượng xe con (T) 12 Trọng lượng toàn cầu trục (T) 56,5 Trang 12 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Q +G 30 +56,5 - Pmax = - 33 =10, 25T 2 2 - Áp lực nhỏ nhất: Pmin = - Vị trí bất lợi của tải trọng cầu trục: sử dụng lý thuyết đường đàn hồi khi các xe di chuyển trên dầm cầu trục. - Áp lực lớn nhất và áp lực bé nhất của cần trục tác dụng lên vai cột. Dmax = n.nc.Pmax.Σyi = 1,2x0,9x33x1,933 = 68,9 (T) = 689 (kN) Dmin = n.nc.Pmin.Σyi = 1,2x0,9x10,25x1,933 = 21,4 (T) = 214 (kN) với: n là hệ số vượt tải lấy 1,2. nc là hệ số tổ hợp lấy 0,9 đối với hai cần trục có chế độ làm việc nặng. Σyi là tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới các vị trí bánh xe cần trục. 2.1.2.4: Do lực hãm của xe con: - Sử dụng công thức: T = n.nc.T1.Σyi To no với: T1 là lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe T1 = To là lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục: f (Q G xc )n ,xc 1 To 0, 2x(30 12)x 4, 2(T) n xc 2 no số bánh xe ở một bên cầu trục. f là hệ số ma sát lấy 0,1 đối với móc mềm và 0,2 với móc cứng. 1 2 nxc tổng số bánh xe của xe con, n’xc là số bánh xe hãm thường n 'xc = n xc SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 13 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Ta được: T1 To 4, 2 2,1(T) . no 2 - Lực hãm của xe con: T = 1,2*0,9*2,1*1,933 = 4,4 (T) = 44 (kN). 2.1.2.5: Tải trọng hệ giằng cột, tole tường: - Tải tiêu chuẩn của tường lấy gtctường = 0,15 kN/m2 - Tải tính toán của tường: gtttường = 0,15*1,1 = 0,165 kN/m2 - Tải tường tác dụng lên cột: gtường = 0,165xB = 0,132*6 = 0,99 kN/m 2.1.3. Tải trọng gió lên khung: - Tải trọng gió: được tính toán theo tiêu chuẩn 2737:1995 - Yêu cầu đề tài: vùng gió II có Wo = 95 daN/m2 và địa hình A - Áp lực gió phân theo độ cao: W = n.c.k.Wo.B với: n là hệ số vượt tải lấy 1,2 c là hệ số khí động được xác định theo mục 14 Bảng 6 tiêu chuẩn 2737:1995 k là hệ số độ cao tra theo Bảng 5 tiêu chuẩn 2737:1995 B là bước khung 6m Hình 2.1. Hệ số khí động. - Áp lực gió tác dụng khi gió thổi từ trái sang phải: Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Cao độ (m) 10 20,3 21,35 22,85 23,15 22,85 21,35 20,3 16,3 14,8 10 Hệ số khí động c +0,8 +0,8 -0,2 +0,6 -0,7 -0,6 -0,5 -0,6 -0,5 -0,5 -0,5 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Hệ số độ cao k 1 1,292 1,3 1,313 1,315 1,313 1,3 1,292 1,253 1,238 1 Áp lực gió q (daN/m) 547,2 707 -177,8 538,9 -629,6 -538,9 -444,6 -530,2 -428,5 -423,4 -342 Trang 14 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Áp lực gió tác dụng khi gió thổi từ phải sang trái: Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Cao độ (m) 10 20,3 21,35 22,85 23,15 22,85 21,35 20,3 16,3 14,8 10 Hệ số khí động c -0,5 -0,5 -0,5 -0,6 +0,6 +0,3 -0,3 +0,7 -0,2 +0,8 +0,8 Hệ số độ cao k 1 1,292 1,3 1,313 1,315 1,313 1,3 1,292 1,253 1,238 1 Áp lực gió q (daN/m) -342 -441,9 -444,6 -537,6 539,7 269,4 -266,8 618,6 -171,4 677,4 547,2 - Khi gán tải trọng gió lên mái khi gán là gán vuông góc với mái nên phải nhân theo chiều dài nhận gió ở phương nghiêng. 2.2. Tính nội lực khung: 2.2.1. Sơ đồ tính của khung: - Khung được giao thiết kế là khung một tầng – hai nhịp nên mô hình được dựng là một tầng – hai nhịp. - Hệ dàn mái được mô phỏng theo hệ dàn mái thiết kế cho công trình, không có sự quy đổi hệ dàn thành thanh tương đương. Các thanh trong hệ dàn được giải phóng liên kết khớp như các lý thuyết tính và những gì đã học. - Cột chính trong khung (trục A & B) là cột bậc được mô hình theo tính toán trọng tâm tiết diện từng cấu kiện. Với cột rỗng được mô phỏng thành hai nhánh cột làm việc tương quan với hệ bản giằng là các thanh nối có tiết diện theo tiết diện bản giằng. - Các cấu kiện nhịp phụ là các cấu kiện đặc mô phỏng bằng từng tim trục. - Liên kết gối của cột là liên kết ngàm của toàn cột và đất. Tuy nhiên với cột rỗng đó là liên kết gối cố định của từng nhánh cột với đất. Cột rỗng được cấu tạo hai nhánh liên kết với nhau bằng bản giằng thành một cấu kiện chung (giống một hệ dàn) với hai liên kết gối cố định sẽ ngăn cản chuyển vị xoay chân cột rỗng, lúc đó mỗi nhánh cột chủ yếu là lực dọc nhưng xét toàn cột sẽ xuất hiện momen trong mặt phẳng làm việc của cột (một ngẫu lực hình thành từ lực dọc hai nhánh). SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 15 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An GVHD: Hình 2.1. Sơ đồ mô phỏng khung trong phần mềm SAP2000. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 16 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2. Biểu đồ nội lực cột trục A: 2.2.2.1: Tĩnh tải: Lực dọc N (kN) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) Trang 17 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.2: Hoạt tải: Lực dọc N (kN) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) Trang 18 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.7. Tính khung với tải trọng gió trái: Lực dọc N (kN) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) Trang 19 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.8. Tính khung với tải trọng gió phải: Lực dọc N (kN) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) Trang 20 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.3. Tính khung với momen cầu chạy trái: Lực dọc N (kN) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) Trang 21 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2.2.2.4. Tính khung với momen cầu chạy phải: Lực dọc N (kN) Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) 2.2.2.5. Tính khung với lực hãm trái: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 22 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Lực dọc N (kN) Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) 2.2.2.6. Tính khung với lực hãm phải: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 23 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Lực dọc N (kN) Lực cắt Q (kN) Momen M (kNm) 2.3. Xác định nội lực tính toán: 2.3.1. Nguyên tắc tổ hợp nội lực: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 24 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Tổ hợp cơ bản 1: là tổ hợp của một tĩnh tải và một hoạt tải với hệ số tổ hợp là 1. - Tổ hợp cơ bản 2: là tổ hợp của một tĩnh tải hệ số 1 và nhiều hoạt tải với hệ số 0,9. - Các tổ hợp nội lực chủ yếu tìm ra các tổ hợp nội lực có thể xảy ra trong thực tế với việc các nội lực đạt tới giá trị lớn nhất gồm Nmax , M max , M max - Khi tổ hợp tải trọng chú ý nguyện tắc sau: + Tĩnh tải luôn được liệt kê trong tất cả trường hợp tải trọng. + Không xét cùng lúc tải trọng cầu trục và tải trọng gió của hai phía trái phải trong cùng một tổ hợp; nếu đã xét loại tải trọng đó bên trái thì không kể thêm bên phải vào và ngược lại. + Khi đã xét lực ngang của cầu trục thì phải kể them tải trọng cầu trục để phù hợp với thực tế làm việc. Lực ngang của cầu trục không nhất thiết phải cùng phía với tải trọng cầu trục lớn nhất vì lực ngang có hai trường hợp “+” và “-” tương ứng với lực hãm và lực tang tốc nên có thể tác dụng ngược phía với tải trọng cầu trục lớn nhất. 2.3.2. Bảng tổ hợp nội lực: - Thiết kế cột trục A gồm: cột trên và cột dưới. - Kí hiệu tên tải trọng: Kí hiệu Loại tải trọng TINH TAI Tĩnh tải HOAT TAI Hoạt tải GIO TRAI Gió từ trái sang phải GIO PHAI Gió từ phải sang trái CT TRAI CT PHAI Tải trọng cầu trục lớn bên trái Tải trọng cầu trục lớn bên T (-) TRAI phải Lực hãm bên trái T (+) TRAI Lực tang tốc bên trái T (-) PHAI Lực hãm bên phải T (+) PHAI Lực tang tốc bên phải 2.3.2.1. Nội lực của cột trục A: - Nội lực cột trên trục A: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 25 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Tải trọng STT TINH TAI HOAT TAI GIO TRAI GIO PHAI CT TRAI CT PHAI T(-) TRAI T(+) TRAI T(-) PHAI T(+) PHAI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N kN -30.64 -36.71 49.05 48.89 1.20 -1.07 1.60 -1.60 -1.99 1.99 Chân cột Q M kN kNm -2.19 19.58 -4.64 34.77 26.61 -112.32 -17.37 -14.52 -10.03 -63.45 -8.15 -22.32 -20.78 -94.04 20.78 94.04 -14.49 -13.52 14.49 13.52 N kNm -21.52 -33.36 40.72 49.70 0.85 -1.07 1.60 -1.60 1.78 -1.78 Đỉnh cột Q M kN kN 15.62 28.12 29.37 52.87 -84.89 -164.15 7.61 20.79 -13.52 -24.34 -8.15 9.45 -20.78 -12.99 20.78 12.99 23.88 42.99 -23.88 -42.99 - Nội lực cột dưới trục A: + Nhánh mái: Tải trọng STT TINH TAI HOAT TAI GIO TRAI GIO PHAI CT TRAI CT PHAI T(-) TRAI T(+) TRAI T(-) PHAI T(+) PHAI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Chân cột N Q M kN kN kNm -67.71 -1.17 0.00 -67.33 -2.48 0.00 1090.35 58.49 0.00 -722.31 -36.95 0.00 -230.38 -5.36 0.00 -157.81 -4.35 0.00 323.93 12.37 0.00 -323.93 -12.37 0.00 -253.11 -7.72 0.00 253.11 7.72 0.00 N kNm -5.89 3.36 -47.83 2.58 -77.60 -32.73 -32.56 32.56 -29.38 29.38 Đỉnh cột Q kN -1.45 -2.91 13.02 -7.45 -4.65 -4.08 14.10 -14.10 -7.52 7.52 M kN 1.66 3.23 -17.81 9.16 5.11 3.97 -14.18 14.18 6.71 -6.71 Chân cột N Q M kN kN kNm -18.52 -1.02 0.00 30.62 -2.17 0.00 -1041.29 50.94 0.00 771.20 -32.19 0.00 -457.43 -4.67 0.00 -57.26 -3.80 0.00 -322.32 10.84 0.00 322.32 -10.84 0.00 251.12 -6.77 0.00 -251.12 6.77 0.00 N kNm -35.57 -40.06 96.88 46.31 -610.20 -182.34 34.16 -34.16 27.38 -27.38 Đỉnh cột Q kN -0.74 -1.74 13.59 -9.93 -5.38 -4.07 9.11 -9.11 -6.97 6.97 M kN 0.81 1.82 -13.77 9.23 5.74 3.91 -8.30 8.30 6.13 -6.13 + Nhánh cầu trục: Tải trọng STT TINH TAI HOAT TAI GIO TRAI GIO PHAI CT TRAI CT PHAI T(-) TRAI T(+) TRAI T(-) PHAI T(+) PHAI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.3.2.2. Tổ hợp nội lực: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 26 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Tổ hợp nội lực cột trên trục A: Nội lực Vị trí Chân cột N Q M Đỉnh cột N Q M THCB1 Nmax Mmax 1,2 1,6,8 -67.35 -33.31 -6.83 10.45 54.35 91.30 1,2 1,2 -54.88 -54.88 45.00 45.00 80.99 80.99 Mmin Nmax 1,3 1,2,6,9 18.41 -66.44 24.42 -26.74 -92.75 18.62 1,3 1,2,6,8 19.20 -53.95 -69.27 53.43 -136.03 95.90 THCB2 Mmax 1,2,6,8 -66.08 5.01 115.42 1,2,4,6,9 -6.18 63.08 141.62 THTK Mmin Nmax Mmax Mmin 1,3,5,7 1,2 1,2,6,8 1,3,5,7 16.03 -67.35 -66.08 16.03 -5.97 -6.83 5.01 -5.97 -223.26 54.35 115.42 -223.26 1,3,5,10 1,2,6,8 1,2,4,6,9 1,3,5,10 14.30 -53.95 -6.18 14.30 -94.44 53.43 63.08 -94.44 -180.21 95.90 141.62 -180.21 - Tổ hợp nội lực cột dưới trục A: + Nhánh mái: Vị trí Chân cột Nội lực N -790.01 Q M -38.12 0.00 1,5,7 -116.05 8.00 -7.41 N Q M Đỉnh cột Nmax 1,4 THCB1 Mmax - THCB2 Mmin Nmax Mmax 1,2,4,5,8 1277.25 -52.62 0.00 1,5,8 1,3 1,3,5,7 1,2,4,5,8 -50.93 -53.72 -148.08 -41.09 -20.21 11.57 18.77 -27.65 20.95 -16.16 -22.53 30.17 Mmin - Nmax 1,2,4,5,8 THTK Mmax - - -1277.25 - - 1,3,6,7 -107.69 19.29 -23.56 -52.62 0.00 1,3,5,7 -148.08 18.77 -22.53 1,2,4,5,8 -41.09 -27.65 30.17 1,3,6,7 -107.69 19.29 -23.56 Mmin - + Nhánh cầu trục: Nội lực Vị trí Chân cột N Q M Đỉnh cột N Q M Nmax 1,3 -1059.81 49.92 0.00 1,5,8 -679.94 -15.23 14.85 THCB1 Mmax - Mmin 1,3 61.31 12.85 -12.96 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Nmax 1,3,5,7 -1657.46 50.39 0.00 1,2,5,8 -651.56 -15.34 15.08 THCB2 Mmax 1,2,4,5,8 -609.88 -24.27 23.39 Mmin 1,3,6,7 -81.74 16.03 -15.53 Nmax 1,3,5,7 -1657.46 50.39 0.00 1,5,8 -679.94 -15.23 14.85 THTK Mmax Mmin 1,2,4,5,8 1,3,6,7 -609.88 -81.74 -24.27 16.03 23.39 -15.53 Trang 27 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỘT 3.1. Xác định chiều dài tính toán của cột: 3.1.1. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung: - Chọn tỉ số momen quán tính trong mặt phẳng của cột dưới và cột trên là I1 4 I2 - Tỉ số lực nén lớn nhất của cột dưới với cột trên là: m N1 1657, 46 1227, 25 42,83 N2 67,35 - Tỉ số chiều dài của cột trên và cột dưới là Ht 3,9 0, 25 H d 15,5 - Theo tiêu chuẩn 5575 – 2012 với các điều kiện: 3,9 Ht H 0,9 14,6 0, 27 0,6 d m N1 42,83 3 N2 cùng với: I2 0, 25 và khung nhiều nhịp – dàn liên kết cứng với cột I1 - Ta được: µ1 = 1,2 và µ2 = 2 - Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của các đoạn cột: + Cột trên: lx2 = µ2*Ht = 2*3,9 = 7,8 (m) + Cột dưới là cột rỗng bản giằng nên: l x1 = µ1*a = 1,2a (với a là khoảng cách của 2 bản giằng) 3.1.2. Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung: - Chiều dài tính toán ngoài phẳng của các đoạn cột lấy theo đúng kích thước thực của cột nằm giữa các điểm cố kết của cột. - Chiều dài tính toán ngoài phẳng của cột trên: ly2 = Ht – hdc = 3,9 – 0,7 = 3,2 (m). - Chiều dài tính toán ngoài phẳng của cột dưới do có bố trí hệ thanh chống dọc cột chia cột dưới ra làm 2 đoạn nên ly1 = 7,3 (m). 3.2. Thiết kế tiết diện cột: 3.2.1. Tiết diện cột trên: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 28 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 3.2.1.1. Dạng tiết diện: - Cột trên chịu lực dọc và momen theo phương mặt phẳng khung. Nên khi thiết kế chọn tiết diện có momen quán tính trong phương mặt phẳng khung lớn hơn phương còn lại. Tiết diện phù hợp là những tiết diện chữ I hoặc chữ nhật là những tiết diện đối xứng và có momen quán tính một phương lớn hơn phương còn lại. - Trong kết cấu thép thì tiết diện thường được chọn là tiết diện chữ I vì phù hợp với phương chịu tải trọng và sẽ tiết kiệm thép hơn so với tiết diện chữ nhật. 3.2.1.2. Chọn tiết diện: - Chọn cặp nội lực thiết kế tiết diện cột. Dựa theo 3 tổ hợp tải trọng được lựa chọn để thiết kế gồm Nmax , M max , M max và tiết diện cột được chọn là tiết diện chữ I đối xứng. Cột trên có chiều cao tiết diện được chọn trước là 500mm, ta xác định tải trọng tác dụng lên các nhánh như sau: N nh N M 2 ht - Trong các cặp nội lực trên ta thấy cặp nội lực gây ra lực nhánh lớn nhất là tổ hợp 1,2,6,8 ở chân cột có: N nh N M 16,03 223, 26 454,54(kN) 2 ht 2 0,5 - Ta dung cặp nội lực này đi thiết kế tiết diện cột và sử dụng tiết diện đó đi kiểm tra cho các cặp nội lực khác. - Nội lực thiết kế: giá trị tuyệt đối - Độ lệch tâm của nội lực: e N (kN) Q (kN) 16,03 5,97 M (kNm) 223,26 M 13,93(m) 1393(cm) . N - Chọn sơ bộ tiết diện: A yc N e 16,03 1393 * 1, 25 (2, 2 2,8) * 1, 25 (2, 2 2,8) * 53,04 67, 22(cm 2 ) f * c h 21* 0,9 50 - Chiều cao tiết diện đã chọn ht = 500 (mm). - Chiều rộng bản cánh của tiết diện theo điều kiện ổn định ngoài phẳng: bt = (0,3 ÷ 0,5)*ht = 150 ÷ 250 (mm) → chọn bt = 200 (mm). SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 29 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An ht 5 7,14(mm) t wt 100 70 - Chọn bề dày bản bụng: → chọn twt = 8 (mm). t wt 8(mm) - Chọn bề dày bản bt t ft 5,6 10(mm) 36 20 cánh theo điều kiện ổn định bản cánh: chọn tft = 10 (mm). - Tiết diện được lựa chọn chữ I: 500x200x10x8 - Diện tích tiết diện đã chọn: A = 2*bt*tft + twt*(ht – 2*tft) = 2*20*1 + 0,8*(50 – 2*1) = 78,4 (cm2) > Ayc. Hình 3.1 Tiết diện cột trên trục A. 3.2.1.3. Kiểm tra tiết diện đã chọn: - Kiểm tra với cặp nội lực tại chân cột của tổ hợp M max : N 16,03(kN) Q 5,97(kN) M 223, 26(kNm) l x 780cm - Chiều dài tính toán của cột: l y 320cm - Đặc trưng tiết diện hình học: + Ix 20 *13 0,8* 483 2 2* 20 *1* 25 0,5 31386,13(cm 4 ) 12 12 + Iy 0,83 * 48 1* 203 2* 1335,38(cm 4 ) 12 12 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 30 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + ix I Ix 20,01(cm) và i y y 4,13(cm) A A + Wx Ix 1255, 45(cm 3 ) ht / 2 + x ly lx 38,98 và y 77, 48 iy ix max y 77, 48 120 (Thỏa) + x x E 21 21 38,98* 1, 23 và y 77,54* 2, 45 f 21000 21000 - Độ lệch tâm tương đối: m e.A 1393*78, 4 87 Wx 1255, 45 Vì m = 87 >> 20 nên m e > 20 nên không cần kiểm tra ổn định trong mặt phẳng mà ta sẽ kiểm tra bền của tiết diện. 1) Kiểm tra bền cho tiết diện: N M 16,03 223, 26*100 18(kN / cm 2 ) < f.γc = 18,9 (kN/cm2) A W 78, 4 1255, 45 Tiết diện thỏa điều kiện bền. 2) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng: - Momen ở chân cột là M2 = - 223,26 (kNm) - Momen ở đầu cột trong cùng tổ hợp là M1 = - 153, 21 (kNm) - M M 2 M1 M 2 153, 21 ( 223, 26) 223, 26 199,91(kNm) 3 3 - Lấy giá trị tuyệt đối của M1 , M2 , M để xét M’ M ' max(M, M1 M 2 , ) 199,91(kNm) 2 2 - Độ lệch tâm tương đối: m x M ' A 199,91 78, 4*100 . . 77,88 > 10 N Wx 16,03 1255, 45 1 c - Nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn là: 1 mx . y b SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 31 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An với: φy là hệ số uốn dọc đối với trục y-y phụ thuộc vào λy f vì 0 x 2, 45 2,5 nên y 1 0,073 5,53 y y 0,74 E φb là hệ số ổn định tổng thể của dầm khi có từ 2 điểm cố kết trở lên, được xác định theo phụ lục E của TCVN 5575-2012. φ b được xác định qua các thông số φ 1 , ψ, α 2 2 3 lt at 3 320* 0,8 0,5*50* 0,8 8 o w 1 w3 8* * 1 0,9 3 h b b t 49 * 20 20*1 f f f f 2, 25 0,07 2, 25 0,07 *0,9 2,313 2 2 Iy h E 1335,38 50 21000 1 2,313* * 2, 4 * I x lo f 31386,13 320 21 vì φ1 > 0,85 nên b 0,68 0, 211 1,184 1 nên chọn φb = 1. 1 1 c 0,017 y 0,74 → 1 77,88* 1 mx . 1 b - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: N 16,03 16, 25(kN / cm 2 ) < f.γc = 18,9 (kN/cm2). c.y A 0,017 * 0,74 *78, 4 Tiết diện thỏa ổn định ngoài phẳng. 3) Kiểm tra ổn định cục bộ: - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: + Ta có : 0,8 y 2, 45 4 nên theo Bảng 35 – TCVN 5575 – 2012. b0 E 21000 (0,36 0,1*1, 23) * 15,27 (0,36 0,1 ) f 21 tf Theo tiết diện đã chọn ta có: b b 0 200 8 9,6 0 tf 2 *10 tf Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 32 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: + Ổn định cục bộ bản bụng phụ thuộc vào ứng suất kéo – nén tại hai đầu mép bản bụng thông qua hệ số α + Ứng suất tại hai mép biên của bản bụng: N M h w 16,03 223,26 *100 48 . * 17, 28(kN / cm 2 ) A Ix 2 78, 4 31386,13 2 1 N M h w 16,03 223, 26 *100 48 . * 16,87(kN / cm 2 ) A Ix 2 78, 4 31386,13 2 → 1 1,98 hw (2 1)E E 3,8 + Vì α = 1,98 > 1 nên 4,35 f (2 2 42 ) tw trong đó: β là hệ số có xét đến sự ảnh hưởng của lực cắt 1, 4(2 1) với V 5,97 0,16(kN / cm 2 ) h w t w 48* 0,8 → 1, 4(2 1) 0,16 1, 4* (2 *1,98 1) * 0,04 17, 28 h E 120, 2 → w 184, 4 3,8 f tw Theo tiết diện đã chọn ta có: h h w 500 2 *10 60 w 120, 2 tw 8 tw Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng. - Kiểm tra với cặp nội lực tại chân cột của tổ hợp M max : N 66,08(kN) Q 5,01(kN) M 115, 42(kNm) - Độ lệch tâm của nội lực: e SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 M 1,75(m) 175(cm) . N Trang 33 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Các đặc trưng tiết diện hình học như trên đã tính. - Độ lệch tâm tương đối: m e.A 175*78, 4 10,93 Wx 1255, 45 - Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện η tra theo Bảng D9 phụ lục D – TCVN 5575 A f 2 * 20 *1 1,042 – 2012 phụ thuộc vào m = 10,93, x = 1,23 và A w 48*0,8 → 1, 4 0, 2 1, 4 0, 2 *1, 23 1,154 - Độ lệch tâm tương đối tính đổi: me = η.m = 1,154*10,93 = 12,61 ≤ 20. - Vì me ≤ 20 nên không cần kiểm tra bền nhưng sẽ kiểm tra ổn định trong mặt phẳng. 1) Kiểm tra ổn định trong mặt phẳng: - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: N e .A với φe tra bảng D10 phụ lục D TCVN 5575 – 2012 phụ thuộc m e = 12,61 và x =1,23 → φe = 0,113 N 66,08 7, 46(kN / cm 2 ) < f.γc = 18,9 (kN/cm2) e .A 0,113*78, 4 Tiết diện thỏa điều kiện ổn định trong mặt phẳng. 2) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng: - Momen ở chân cột là M2 = 115,42 (kNm) - Momen ở đầu cột trong cùng tổ hợp là M1 = 95,9 (kNm) - M M 2 M1 M 2 95,9 115, 42 115, 42 108,9(kNm) 3 3 - Lấy giá trị tuyệt đối của M1 , M2 , M để xét M’ M ' max(M, M1 M 2 , ) 108,9(kNm) 2 2 - Độ lệch tâm tương đối: m x M ' A 108,9 *100 78, 4 . . 10, 29 > 10 N Wx 66,08 1255, 45 1 c - Nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn là: 1 mx . y b SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 34 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Vì tiết diện như đã chọn ở trên nên các giá trị φ y và φb phụ thuộc vào tiết diện sẽ không thay đổi → φy = 0,74 và φb = 1 1 1 c 0,12 y 0,74 → 1 10, 29 * 1 mx . 1 b - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: N 66,08 9,5(kN / cm 2 ) < f.γc = 18,9 (kN/cm2). c.y A 0,12 *0,74* 78, 4 Tiết diện thỏa ổn định ngoài phẳng. 3) Kiểm tra ổn định cục bộ: - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: + Ta có : 0,8 y 2, 45 4 nên theo Bảng 35 – TCVN 5575 – 2012. b0 E 21000 (0,36 0,1*1, 23) * 15,27 (0,36 0,1 ) t f 21 f Theo tiết diện đã chọn ta có: b b 0 200 8 9,6 0 tf 2 *10 tf Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. - Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: + Ổn định cục bộ bản bụng phụ thuộc vào ứng suất kéo – nén tại hai đầu mép bản bụng thông qua hệ số α + Ứng suất tại hai mép biên của bản bụng: N M h w 66,08 115,42 *100 48 . * 9,67(kN / cm 2 ) A Ix 2 78, 4 31386,13 2 1 N M h w 66,08 115, 42*100 48 . * 7,98(kN / cm 2 ) A Ix 2 78, 4 31386,13 2 → 1 1,83 hw (2 1)E E 3,8 + Vì α = 1,83 > 1 nên 4,35 f (2 2 42 ) tw trong đó: β là hệ số có xét đến sự ảnh hưởng của lực cắt SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 35 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 1, 4(2 1) với V 5,01 0,13(kN / cm 2 ) h w t w 48* 0,8 → 1, 4(2 1) 0,13 1, 4 * (2 *1,83 1) * 0,05 9,67 h E 120, 2 → w 233,6 3,8 f tw Theo tiết diện đã chọn ta có: h h w 500 2 *10 60 w 120, 2 tw 8 tw Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng. Do tại chân cột tổ hợp Nmax có lực dọc tương đương với tổ hợp M max nhưng momen lại nhỏ nên sau khi kiểm tra tiết diện với hai tổ hợp của momen ta không kiểm tra với tổ hợp của lực dọc. Tại vị trí đỉnh cột ta nhận thấy có một tổ hợp của M max có giá trị lực cặt lớn nên ta sẽ kiểm tra với tổ hợp này. - Kiểm tra với cặp nội lực tại đỉnh cột của tổ hợp M max : N 14,3(kN) Q 94, 44(kN) M 180, 21(kNm) - Độ lệch tâm của nội lực: e M 12,6(m) 1260(cm) . N - Các đặc trưng tiết diện hình học như trên đã tính. - Độ lệch tâm tương đối: m e.A 1260 *78, 4 78,68 Wx 1255, 45 Vì m = 78,68 >> 20 nên me > 20 nên không cần kiểm tra ổn định trong mặt phẳng mà ta sẽ kiểm tra bền của tiết diện. 1) Kiểm tra bền cho tiết diện: N M 14,3 180, 21*100 14,54(kN / cm 2 ) < f.γc = 18,9 (kN/cm2) A W 78, 4 1255, 45 Tiết diện thỏa điều kiện bền. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 36 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2) Kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng: - Momen ở chân cột là M2 = -126,46 (kNm) - Momen ở đầu cột trong cùng tổ hợp là M1 = -180,21 (kNm) - M M 2 - (M1 M 2 ) * 2 [ 180, 21 ( 126, 46)]* 2 126, 46 162,3(kNm) 3 3 Lấy giá trị tuyệt đối của M M M ' max(M, 1 , 2 ) 162,3(kNm) 2 2 - Độ lệch tâm tương đối: m x M1 , M2 , M để xét M’ → M ' A 162,3*100 78, 4 . . 70,88 > 10 N Wx 14,3 1255, 45 1 c - Nên hệ số kể đến ảnh hưởng của momen uốn là: 1 mx . y b Vì tiết diện như đã chọn ở trên nên các giá trị φ y và φb phụ thuộc vào tiết diện sẽ không thay đổi → φy = 0,74 và φb = 1 1 1 c 0,019 y 0,74 → 1 70,88* 1 mx . 1 b - Ứng suất kiểm tra ổn định ngoài phẳng: N 14,3 12,97(kN / cm 2 ) < f.γc = 18,9 (kN/cm2). c.y A 0,019 *0,74*78, 4 Tiết diện thỏa ổn định ngoài phẳng. 3) Kiểm tra ổn định cục bộ: - Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh: + Ta có : 0,8 y 2, 45 4 nên theo Bảng 35 – TCVN 5575 – 2012. b0 E 21000 (0,36 0,1*1, 23) * 15,27 (0,36 0,1 ) f 21 tf Theo tiết diện đã chọn ta có: b b 0 200 8 9,6 0 tf 2 *10 tf Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản cánh. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 37 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng: + Ổn định cục bộ bản bụng phụ thuộc vào ứng suất kéo – nén tại hai đầu mép bản bụng thông qua hệ số α + Ứng suất tại hai mép biên của bản bụng: N M h w 14,3 180, 21*100 48 . * 13,96(kN / cm 2 ) A I x 2 78, 4 31386,13 2 1 N M h w 14,3 180, 21*100 48 . * 13,6(kN / cm 2 ) A I x 2 78,4 31386,13 2 → 1 1,97 hw (2 1)E E 3,8 + Vì α = 1,97 > 1 nên 4,35 f (2 2 42 ) tw trong đó: β là hệ số có xét đến sự ảnh hưởng của lực cắt 1, 4(2 1) với V 94, 44 2, 46(kN / cm 2 ) h w t w 48* 0,8 → 1, 4(2 1) 2, 46 1, 4* (2 *1,97 1) * 0,73 13,96 h E 120, 2 → w 125,31 3,8 f tw Theo tiết diện đã chọn ta có: h h w 500 2 *10 60 w 125,31 tw 8 tw Tiết diện thỏa điều kiện ổn định cục bộ bản bụng. 3.2.2. Tiết diện cột dưới: 3.2.2.1. Cấu tạo cột: - Cột dưới là cột rỗng bản giằng do nhà có hệ cầu trục tải trọng 30T. Cột rỗng sử dụng hai nhánh cột là thép tổ hợp chữ C cho nhánh mái và chữ I cho nhánh cầu trục. Hai nhánh cột được liên kết với nhau bằng các bản giằng, các bản giằng liên kết vào nhánh bằng liên kết hàn một đoạn 50mm. Các bản giằng thường chọn cách nhau 800 – 1000mm, trong thiết kế cột này ta chọn khoảng cách bản giằng là 800mm, trong suốt SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 38 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An chiều dài cột ta bố trí thêm các vách cứng đi theo các bản giằng cách nhau 3,2m (tính từ bản cánh dưới của dầm vai). 3.2.2.2. Chọn tiết diện: - Cột rỗng bản giằng gồm hai nhánh với các bản giằng khi tính toán cột được xem như chịu hệ dàn và các nhánh chủ yếu chịu nén. Sau khi phân tích bằng phần mềm SAP2000 ta nhận thấy được tại chân cột chỉ có lực dọc và momen bằng không. Nên hai nhánh cột được thiết kế theo cột đặc chịu nén đúng tâm. - Chọn tiết diện nhánh cột: + Bề rộng cột rỗng: cột rỗng có chiều cao sơ bộ ban đầu là hd = 750mm bd = (0,3 ÷ 0,5)hd = 225 ÷ 375 (mm) chọn bd = 360 (mm) N1 1277, 25kN + Nhánh mái: Q1 52,62kN Diện tích yêu cầu: A yc N1 1277, 25 76,03(cm 2 ) .f 0,8* 21 với φ là hệ số giả thiết thường khoảng 0,7 ÷ 0,9 trong bài này ta chọn φ = 0,8 h 360mm b 180mm Chọn sơ bộ tiết diện nhánh mái chữ C: t f 15mm t w 10mm → A1 2 *18*1,5 (36 2 *1,5) *1 87(cm 2 ) N 2 1657, 46kN + Nhánh cầu trục: Q 2 50,39kN Diện tích yêu cầu: A yc N 2 1657, 46 98,66(cm 2 ) .f 0,8* 21 với φ là hệ số giả thiết thường khoảng 0,7 ÷ 0,9 trong bài này ta chọn φ = 0,8 h 360mm b 200mm Chọn sơ bộ tiết diện nhánh mái chữ C: t f 18mm t w 12mm → A 2 2 * 20 *1,8 (36 2 *1,8) *1, 2 110,88(cm 2 ) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 39 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Hình 3.2. Tiết diện cột dưới trục A. - Chọn tiết diện bản giằng và kiểm tra bản giằng: + Bản giằng được chọn theo kinh nghiệm với tiết diện: 570x270x10 + Khoảng cách các bản giằng là: a = 800mm + Diện tích mặt cắt bản giằng: Abg = 27*1 = 27 (cm2) 1* 273 1640, 25(cm 4 ) + Momen quán tính của bản giằng là: I bg 12 + Lực cắt của cột ta lấy theo tổ hợp 1,3,5,7 của hai nhánh được tổng lực cắt hai V1 57,78kN nhánh lớn hơn: → Vf = V1 + V2 = 108,17 (kN) V2 50,39kN + Lực cắt quy ước trên mỗi mặt rỗng của cột với cột hai nhánh là: V s = 0,5*Vf = 54,085 (kN) + Momen uốn lớn nhất V .a 54,058*80 M bg s 2162,32(kNcm) 2 2 + Lực cắt lớn nhất trong bản giằng: Tbg trong bản giằng: Vs .a 54,085.80 75,91(kN) b 57 + Ứng suất uốn trong bản giằng là: bg 2162,32 17,8(kN / cm 2 ) f .c 18, 9 kN / cm 2 2 1 * 27 6 + Ứng suất cắt trong bản giằng là: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 40 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An bg 75,91* (1*13,5) * 6,75 4, 22(kN / cm 2 ) < fv.γc = 10,98 (kN/cm2). 1*1640, 25 Vậy tiết diện bản giằng thỏa điều kiện bền. 3.2.2.3. Kiểm tra tiết diện từng nhánh cột tại chân cột: Tại chân nhánh cột được kiểm tra theo cột đặc chịu nén đúng tâm - Ta có: A, h, b, tw, tf, lx, ly với: A là diện tích tiết diện. h, b, tw , tf là kích thước các bộ phận của tiết diện. lx là khoảng cách các bản giằng vì xem thanh rỗng như một hệ dàn. ly là khoảng cách các điểm cố kết ngoài mặt phẳng, chú ý các thanh giằng dọc cột. - Kiểm tra bền: N fc A th - Xác định đặc trưng hình học: Ix , Iy , ix , iy , λx , λy , x , y Cách xác định: x ly lx f , y , iy ix E max max( x , y ) [ ] → max Với [λ] = 120 cho cột chính theo Bảng 25 TCVN 5575 – 2012: [λ] = 180 - 60α với N 1 nên ta chọn α = 1 → [λ] = .A.f .c 120 - Xác định hệ số uốn dọc φ min tra bảng D8 phụ lục D TCVN 5575 – 2012 theo λ hoặc được tính từ : f + 0 2,5 thì 1 0,073 5,53 E f f f 2 + 2,5 4,5 thì 1, 47 13 0,371 27,3 0,0275 5,53 E E E 332 + 4,5 thì 2 (51 ) - Kiểm tra ổn định tổng thể của thanh: od SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Nn f .c min .A Trang 41 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Kiểm tra ổn định cục bộ của thanh: + Ổn định cục bộ bản cánh: bo bo với bo là phần bản cánh vươn ra. tf tf Tiết diện chữ I: b E Khi 0,8 4 thì o (0,36 0,1) f tf Khi 0,8 lấy 0,8 và khi 4 lấy 4 Tiết diện chữ C: b E Khi 0,8 4 thì o (0,38 0,08) f tf Khi 0,8 lấy 0,8 và khi 4 lấy 4 + Ổn định cục bộ bản bụng: hw hw tw tw Tiết diện chữ I: h 2 E Khi 2 thì w (1,3 0,15 ) f tw h E E 2,3 Khi 2 thì w (1, 2 0,35) f f tw Tiết diện chữ C: h E Khi 0,8 thì w f tw h E E 1,6 Khi 0,8 thì w (0,85 0,19) f f tw Dựa theo lý thuyết tính toán đã được nêu phía trên và trình tự tính toán với số liệu tải trọng đã được tổ hợp ở mục 2.3.2.2 ta tính toán ra kết quả như trong bảng tổng hợp dưới đây và xét kết quả đó có thỏa mãn yêu cầu hay không: Kết quả kiểm tra: Nhánh mái SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Nhánh cầu trục Kết quả Trang 42 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Số liệu - N (kN) - A (cm2) - lx (cm) - ly (cm) Đặc trưng hình học - Ix (cm4) - Iy (cm4) - Wx (cm3) - ix (cm) - iy (cm) - λx - λy - x 1277,25 87 80 730 1657,46 110.88 80 730 2940,63 19073,25 240,56 5,81 14,81 13,76 49,30 0,44 2404,67 24474,18 66,80 4,66 14,86 17,18 49,14 0,54 1,56 49,30 1,56 1,55 49,14 1,55 14,68 14,95 Thỏa 0,87 16,85 0,87 17,14 Thỏa 36,25 33 15,96 5,67 42,51 27 16,30 5,22 - y - λmax - max Kiểm tra bền - σ (kN/cm2) Kiểm tra ổn định tổng thể - φmin - σod (kN/cm2) Kiểm tra ổn định cục bộ - [hw/tw] - hw/tw - [bo/tf] - bo/tf Thỏa Thỏa Thỏa Thỏa 3.2.2.4. Kiểm tra ổn định toàn cột phương trục ảo với ngẫu lực do lực dọc hai nhánh gây ra: - Ta xét hai trường hợp tải trọng là: + Trường hợp 1: lực dọc nhánh mái lớn nhất – lực dọc nhánh cầu trục tương ứng. + Trường hợp 2: lực dọc nhánh cầu trục lớn nhất – lực dọc nhánh mái tương ứng. - Nội lực trong hai trường hợp: + Trường hợp 1: tổ hợp 1, 2, 4, 5, 8. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 43 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An N mai 1277, 25(kN) N ct 581,52(kN) + Trường hợp 2: tổ hợp 1, 3, 5, 7. N mai 997,8(kN) N ct 1657, 46(kN) - Tiến hành kiểm tra ổn định toàn cột với trục ảo: 2 2 + Tính momen quán tính toàn cột trục ảo: I x I x,mai A mai x1 I x,ct A ct x 2 Hình 3.3. Cách xác định momen quán tính toàn cột. + Diện tích toàn cột: A = Amai + Act N N mai N ct + Xác định nội lực toàn cột: M N mai x1 N ct x 2 + Độ lệch tâm nội lực: e M N + Độ lệch tâm tương đối: m e.A Wx,min với Wx,min là momen chống uốn với nhánh chịu nén. + Bán kính quán tính trục ảo x-x: i x Ix A + Chiều dài tính toán: lx = µ1a với: µ1 là hệ số chiều dài tính toán cột dưới. a là khoảng cách bản giằng, do cột rỗng như hệ dàn nên chiều dài cột là khoảng cách các “nút”. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 44 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Độ mãnh của cột theo phương trục ảo x-x: x lx ix + Độ mảnh lớn nhất của hai nhánh theo phương trục ảo: λ1 = max(λx,mai , λx,ct) với: x,mai a i x,mai , x,ct a i x,ct + Tỷ số độ cứng đơn vị lớn nhất: n I yo .C Ibg .a với: Iyo là momen quán tính của từng nhánh với trục bản thân lớn nhất. C là khoảng cách trục trọng tâm hai nhánh. Ibg là momen quán tính bản giằng (đã tính ở mục 3.2.2.2). + Độ mảnh tương đương toàn cột: do là cột rỗng bản giằng hai nhánh nên Khi n 0, 2 thì td 2x 0,82.12 .(1 n) Khi n 0, 2 thì td 2x 12 td [ ] với [λ] = 120 như đã được nêu ở mục 3.2.2.3. + Độ mảnh quy ước tương đương: td td f E + Hệ số uốn dọc tỉ lệ φtl được tra theo bảng D.11 phụ lục D TCVN 5575 – 2012. + Ứng suất chịu nén toàn cột: N f .c tl .A Dựa theo lý thuyết tính toán đã được nêu phía trên và trình tự tính toán với số liệu tải trọng đã được tổ hợp ở mục 2.3.2.2 ta tính toán ra kết quả như trong bảng tổng hợp dưới đây và xét kết quả đó có thỏa mãn yêu cầu hay không: Kết quả kiểm tra: Trường hợp 1 Trường hợp 2 Đặc trưng hình học từng nhánh - Ix,mai (cm4) - Ix,ct (cm4) - Amai (cm2) - Act (cm2) - x1 (cm) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Kết quả 2940,63 2404,67 87 110,88 38,79 Trang 45 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - x2 (cm) - A (cm2) Nội lực toàn cột - N (kN) - M (kNm) Kiểm tra ổn định trục ảo - e (cm) -m - ix (cm) - lx (cm) - λx = lx/ix - λx,mai - λx,ct - λ1 -n - λtd - td - φtl - σ (kN/cm2) 30,44 197,88 695,73 672,42 659,66 891,49 96,65 3,57 34,75 96 2,76 13,76 17,18 17,18 1,55 25 0,79 0,217 16,20 135,14 4,53 34,75 96 2,76 13,76 17,18 17,18 1,55 25 0,79 0,18 18,52 Thỏa Thỏa 3.3. Thiết kế các chi tiết cột: 3.3.1. Nối cột trên với phần cột dưới – vai cột: - Khi tính toán mối nối giữa các phần cột với nhau hay vai cột thì sẽ sử dụng hai cặp nội lực: M max 115, 42(kNm) + Cặp 1: N1 66,08(kN) M min 223, 26(kNm) + Cặp 2: N 2 16,03(kN) - Các cặp nội lực được sử dụng tính toán các lực nén cho hai bản cánh cột trên tác dụng lên cột dưới và vai cột. - Lực nén cánh ngoài: Sng N1 M max 66,08 115, 42*100 268,6(kN) 2 hf 2 49 - Lực nén cánh trong: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 46 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Str N 2 M min 16,03 223, 26*100 463,65(kN) 2 hf 2 49 3.3.1.1. Mối nối hai phần cột: - Nhánh ngoài cột trên thiết kế hàn đối đầu với nhánh mái cột dưới, đường hàn đối đầu này được thiết kế với lực Sng: - Chọn chiều dày đường hàn t = 10mm, chiều dài đường hàn l = 200mm (hàn hết bề rộng cột trên) → chiều dài tính toán của đường hàn lw = l – 2t = 180mm - Kiểm tra ứng suất đường hàn: w Sng t.l w 268,6 14,92(kN / cm 2 ) c .f wc 0,9 * 21 18,9(kN / cm 2 ) 1*18 - Nhánh trong cột trên liên kết hàn với cột dưới thông qua bản K bằng hai đường hàn góc. Bản K chọn bề dày bằng bề dày bản cánh cột trên là 10mm. + Chiều cao đường hàn: h f ,min 5mm h f h f ,max 12mm → hf = 10mm. + Cường độ giới hạn của mối hàn trong hai tiết diện: f .f wf 0,7 *18 12,6 kN / cm 2 → β.ff = 12,6 (kN/cm2). 2 s .f ws 1* 0, 45*34 15,3 kN / cm + Tổng chiều dài đường hàn thực tế: l Str 463,65 2 42,9(cm) h f ..f f .c 1*12,6 * 0,9 → Chọn ∑l = 44 (cm) + Chiều dài phần trên bản K liên kết với cột trên: l1 = ∑l /2 = 22(cm). 3.3.1.2. Cấu tạo và tính toán vai cột: - Cấu tạo dầm vai bao gồm: cánh trên, bản bụng và cánh dưới. + Cánh trên gồm bản đậy trên mút dầm cầu trục thường dày 20 ÷ 30mm và bản sườn lót giữa bụng cột trên và bụng dầm vai. Hai bản thép này nằm ngang và ở hai phía bản K. + Cánh dưới là bản thép nằm ngang giữa hai nhánh cột nối bản bụng hai nhánh. Cánh dưới được coi như như vách cứng của cột rỗng. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 47 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Bản bụng nằm giữa hai bản cánh và bề dày phải chịu được lực cắt do ( D max + Gdcc ) sinh ra: tw D max G dcc 689 9,72 0,67(cm) (bs 2t f ).f c (30 2 * 2) *30,9 với: Dmax và Gdcc là áp lực lớn nhất của cầu trục và tải trọng do trọng lượng dầm cầu chạy được tính ở mục 2.1.2. bs là bề rộng sườn gối dầm cầu chạy thường chọn 20 ÷ 30cm. tf là bề dày bản cánh. → chọn tw = 10mm - Dầm vai có 2 gối tựa là hai nhánh của cột dưới và có sơ đồ chịu lực như Hình 3.4. - Phản lực tại hai gối tựa: VB Str .500 309,1(kN) 750 VA Str VB 154,55(kN) Hình 3.4. Sơ đồ chịu lực và biểu đồ nội lực của dầm vai. - Momen uốn lớn nhất dầm vai chịu là M = 77,3 (kNm). - Chiều cao dầm vai: + Yêu cầu cấu tạo: h dv 0,5h d 0,5* 750 375mm + Chiều cao bản bụng phải đủ chịu bốn đường hàn liên kết với bản K, chọn h f = 10mm do bề dày nhỏ nhất giữa hai bản thép là 10mm: l1w Str 463,65 10, 22(cm) 4.h f .f .f wf .c 4 *1* 0,7 *18* 0,9 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 48 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều cao bản bụng phải đủ chịu bốn đường hàn liên kết với nhánh cột cầu trục, chọn hf = 10mm do bề dày nhỏ nhất giữa hai bản thép là 10mm: l2w D max G dcc VB 689 9,72 309,1 22, 22(cm) 4.h f .f .f wf .c 4 *1* 0,7 *18*0,9 → Chọn chiều cao bản bụng là 460mm và các bản cánh là 20mm. - Kiểm tra bền dầm vai: + Coi dầm vai là dầm tiết diện I với bề rộng cánh là khoảng thông bên trong cột rỗng 330mm → I 500x330x20x10. 33* 23 1* 463 2* 33* 2 * 242 84187,33(cm 4 ) + Đặc trưng hình học: I x 12 12 Sx 33* 2 1* 23 * 20,77 1848,53(cm 3 ) + Kiểm tra ứng suất pháp: M 77,3*100 y * 25 2,3(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) Ix 84187,33 + Kiểm tra ứng suất tiếp: Q max .Sx 463,65*1848,53 10,18(kN / cm 2 ) f v .c 11(kN / cm 2 ) I x .t w 84187,33*1 - Các đường hàn ngang giữa bản bụng và bản cánh lấy theo cấu tạo là hf = 10mm. 3.3.2. Chân cột – liên kết cột với móng: 3.3.2.1. Cấu tạo chân cột: - Chân cột bao gồm các bộ phận: bản đế, đầm đế, sườn đế, bản neo và bu lông neo. - Cột dưới là cột rỗng nên sử dụng chân cột rời cho hai nhánh cột. Trong chân cột thì dầm đế và sườn đế dùng để phân phối tải trọng đếu ra trên bản đế, và tải trọng đó phân bố đó phải nhỏ hơn khả năng chịu nén của nền (là bê tông B20). Ngược lại chân đế và sườn đế củng là gối tựa cho bản đế để xác định nội lực bản đế. Dầm và sườn đế được hàn vào bản đế. - Bản đế do chịu nhiều đường hàn nên bề dày bản đề thường từ 20 ÷ 40mm. - Bản neo thường được kê trên dầm và sườn đế dùng để liên kết bu lông neo của chân móng xuống nền. - Do là chân móng hai nhánh cột rời nên được đó trí thêm một thép hình cấu tạo liên kết hai chân móng để đảm bảo trong quá trình vận chuyển hai chân móng không bị xô lệch thay đổi khoảng cách. 3.3.2.2. Tính toán chân cột cho từng nhánh cột: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 49 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An N mai 1277, 25(kN) - Nội lực tính toán: N ct 1657, 46(kN) - Chọn chiều rộng bản đế: B = b + 2tdd + 2C1 Với: b là kích thước cột vuông góc mặt phẳng chịu uốn. tdd là bề dày dầm đế C1 là khoảng nhô ra công-xôn của bản đế. → B = 360 + 2*0 + 2*45 = 450 (mm) - Diện tích yêu cầu của bản đế: A yc N m cb .R bt với: mcb là hệ số tang cường độ chịu nén cục bộ, chọn sơ bộ mcb = 1,2 Rb là cường độ nén của bê tông. 1277, 25 1 925,5(cm 2 ) + Nhánh mái: A yc 1, 2 *1,15 1657, 46 2 1201,1(cm 2 ) + Nhánh cầu trục: A yc 1, 2 *1,15 - Chiều dài bản đế: L + Nhánh mái: L1 A yc B 925,5 20,6(cm) → chọn L1 = 25 cm 45 1201,1 26,7(cm) → chọn L2 = 30 cm + Nhánh cầu trục: L 2 45 - Ứng suất thực tế của bê tông móng lên bản đế: N B.L 1277, 25 1,14(kN / cm 2 ) + Nhánh mái: 1 45* 25 1657, 46 1, 23(kN / cm 2 ) + Nhánh cầu trục: 2 45*30 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 50 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Hình 3.5. Cấu tạo chân móng. - Chọn chiều dày bản đế: dựa vào momen uốn trong các ô bản đế với gối là các dầm và sườn là: M = α.σ.d2 Trong đó: α hệ số phụ thuộc loại ô bản tham khảo Bảng 3.6 và Bảng 3.7 sách “Thiết kế kết cấu thép” của GS. Đào Định Kiến + Nhánh mái: momen lớn nhất các ô bản đế: Ô 4 cạnh: b = 17cm và d = a = 16cm → α = 0,0524 → M = 0,0524*1,14*162 = 15,3 (kNm). Ô 3 cạnh: b = 4,5cm và d = a = 8,5cm → α = 0,064 → M = 0,064*1,14*8,52 = 5,3 (kNm). Ô 1 cạnh: d = 2,5 cm→ α = 0,5 → M = 0,5*1,14*2,52 = 3,6 (kNm). + Nhánh cầu trục: momen lớn nhất các ô bản đế: Ô 4 cạnh: b = 32,4cm và d = a = 9,4cm → α = 0,125 → M = 0,125*1,23*9,42 = 13,6 (kNm). Ô 3 cạnh: b = 4,5cm và d = a = 9,5cm → α = 0,5 → M = 0,5*1,23*4,52 = 12,45 (kNm). Ô 1 cạnh: d = 4 cm→ α = 0,5 → M = 0,5*1,23*42 = 9,84 (kNm). + Momen lớn nhất trong các ô bản đế là: M max bd 15,3(kNcm) + Chiều dày bản đế: t bd 6.M max 6 *15,3 bd 2, 2(cm) f .c 18,9 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 51 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An → chọn tbd = 25 (mm). - Kiểm tra dầm đế: dầm đế xét như dầm đơn giản có đầu thừa với gối tựa là khoảng cách giữa hai đường hàn đứng liên kết dầm đế vào nhánh cột. Chọn bề dày dầm đế t dd = 10mm + Nhánh mái: σ1 = 1,14 kN/cm2, bề rộng truyền lực αd1 = 12,5cm → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qd1 = σ1.αd1 = 14,25 (kN/cm). Chiều dài dầm đế liên kết với bản đế là ld1 = 45cm. → Phản lực gối và cũng là tổng lực dọc đường hàn: Nd1 = qd1.ld1 = 641,25 (kN). Chọn chiều cao đường hàn giữa dầm đế và cột là hf = 10mm Chiều dài đường hàn giữa cột và dầm đế: ld1 N d1 641, 25 28,3(cm) 2.h f .f .f wf .c 2*1*12,6 *0,9 Hình 3.6. Momen của dầm đế nhánh mái Chiều cao dầm đế theo điều kiện ổn định: h d1 max 6.M d1 26, 2(cm) t dd .f .c Từ ld1 và hd1 ta chọn hd1 = 30cm. + Nhánh cầu trục: σ2 = 1,23 kN/cm2, bề rộng truyền lực αd2 = 9,7cm → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qd2 = σ2.αd2 = 11,93 (kN/cm). Chiều dài dầm đế liên kết với bản đế là ld2 = 45cm. → Phản lực gối và cũng là tổng lực dọc đường hàn: Nd2 = qd2.ld2 = 536,85 (kN). Chọn chiều cao đường hàn giữa dầm đế và cột là hf = 10mm Chiều dài đường hàn giữa cột và dầm đế: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 52 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An ld2 Nd 2 536,85 23,7(cm) 2.h f .f .f wf .c 2*1*12,6 *0,9 Hình 3.7. Momen của dầm đế nhánh cầu trục Chiều cao dầm đế theo điều kiện ổn định: h d2 6.M dmax 2 24,1(cm) t dd .f .c Từ ld2 và hd2 ta chọn hd2 = 30cm. - Kiểm tra sườn đế: dầm đế xét như dầm đơn giản hoặc công-xôn với gối tựa là khoảng cách giữa hai đường hàn đứng liên kết sườn đế vào nhánh cột hoặc dầm đế. Chọn bề dày sườn đế là tsd = 10mm + Nhánh mái: Sườn đế A: σ1 = 1,14 kN/cm2, bề rộng truyền lực αs1 = 17cm. → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qs1 = σ1.αs1 = 19,38 (kN/cm). Chiều dài sườn đế liên kết với bản đế là ls1 = 17cm. q s1.ls12 M s1 8 700,1(kNcm) → Nội lực trong sườn đế: Q q s1.ls1 164,73(kN) s1 2 Chiều cao sườn đế theo điều kiện ổn định: h s1 6.M s1 14,91(cm) → chọn hs1 = 16 cm. t sd .f .c Chiều dài đường hàn là lf = hs1 – 1 = 15cm. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 53 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Chọn chiều cao đường hàn là 10mm 2.f .h f .lf2 2* 0,7 *1*152 W 52,5(cm3 ) f 6 6 Đặc trưng hình học của đường hàn: A 2. .h .l 2 *0,7 *1*15 21(cm 2 ). f f f f Kiểm tra độ bền đường hàn: 2 2 M Q s1 s1 s1 15,5(kN / cm 2 ) f wf .c 16, 2(kN / cm 2 ) Wf A f Sườn đế B: σ1 = 1,14 kN/cm2, bề rộng truyền lực αs2 = 9,5cm. → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qs2 = σ1.αs2 = 10,83 (kN/cm). Chiều dài sườn đế liên kết với bản đế là ls2 = 4,5cm. 2 q s 2 .ls2 M 109,65(kNcm) s2 2 → Nội lực trong sườn đế: Q q s 2 .ls2 24, 4(kN) s 2 2 Chiều cao sườn đế theo điều kiện ổn định: h s2 6.M s2 5,9(cm) → chọn hs2 = 7 cm. t sd .f .c Chiều dài đường hàn là lf = hs2 – 1 = 6cm. Chọn chiều cao đường hàn là 10mm 2.f .h f .lf2 2* 0,7 *1* 62 8, 4(cm3 ) Wf 6 6 Đặc trưng hình học của đường hàn: A 2. .h .l 2 *0,7 *1* 6 8, 4(cm 2 ). f f f f Kiểm tra độ bền đường hàn: 2 2 M Q s 2 s2 s2 13, 4(kN / cm 2 ) f wf .c 16, 2(kN / cm 2 ) Wf A f + Nhánh cầu trục: Sườn đế C: σ2 = 1,23 kN/cm2, bề rộng truyền lực αs3 = 10,5cm. → Tải trọng phân bố đều trên đầm đế: qs3 = σ1.αs3 = 12,92 (kN/cm). Chiều dài sườn đế liên kết với bản đế là ls2 = 4,5cm. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 54 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 2 q s3 .ls3 M 130,82(kNcm) s3 2 → Nội lực trong sườn đế: Q q s3 .ls3 29,1(kN) s3 2 Chiều cao sườn đế theo điều kiện ổn định: h s3 6.M s3 6, 44(cm) → chọn hs3 = 7 cm. t sd .f .c Chiều dài đường hàn là lf = hs3 – 1 = 6cm. Chọn chiều cao đường hàn là 10mm 2.f .h f .lf2 2* 0,7 *1* 62 8, 4(cm3 ) Wf 6 6 Đặc trưng hình học của đường hàn: A 2. .h .l 2 *0,7 *1* 6 8, 4(cm 2 ). f f f f Kiểm tra độ bền đường hàn: 2 2 M Q s3 s3 s3 15,95(kN / cm 2 ) f wf .c 16, 2(kN / cm 2 ) Wf A f + Do cấu tạo đỡ bản neo bu long nên chiều cao của sườn đế B và C sẽ cao bằng dầm đế tạo thành ba gối đỡ cho bản neo bu lông. - Kiểm tra các đường hàn ngang: + Nhánh mái: Dầm đế + bản đế: h f q d1 14, 25 0,6(cm) . 2.f .f wf 2 *12,6 Sườn đế + bản đế: h f Cột + bản đế: h f q s1 19,38 0,77(cm) . 2.f .f wf 2 *12,6 1.14 1,14 *14 0,63(cm) . 2.f .f wf 2*12,6 + Nhánh cầu trục: Dầm đế + bản đế: h f qd 2 11,93 0, 47(cm) . 2.f .f wf 2 *12,6 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 55 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Sườn đế + bản đế: h f Cột + bản đế: h f q s3 12,92 0,51(cm) . 2.f .f wf 2 *12,6 2 .22,5 1, 23* 22,5 1(cm) 2.f .f wf 2 *12,6 → Chọn chiều cao tất cả đường hàn ngang là hf = 10mm. 3.3.2.3. Tính toán liên kết chân cột với móng – Bu lông neo. - Tính bu lông neo cho các nhánh cột đúng với thực tế làm việc của cột ta sẽ sử dụng hai trường hợp nội lực như đã nêu trong mục 3.2.2.4 và momen ngẫu lực gây ra bởi lực dọc hai nhánh. + Trường hợp 1: tổ hợp 1, 2, 4, 5, 8. N mai 1277, 25(kN) N1 695,73(kN) → M1 672, 42(kNm) N ct 581,52(kN) + Trường hợp 2: tổ hợp 1, 3, 5, 7. N mai 997,8(kN) N 2 659,66(kN) → M 2 891, 49(kNm) N ct 1657, 46(kN) - Trường hợp 1: + Lực kéo các bu lông neo nhánh cầu trục: N bl M1 N1y 672, 42 *100 695,73*30, 44 665, 4(kN) ho 69, 23 Với: ho là khoảng cách trục trọng tâm bản thân của hai nhánh. y là khoảng cách trục trọng tâm toàn tiết diện đến trọng tâm nhánh tính bu lông. + Tổng diện tích bu lông neo: A bl N bl 665, 4 31,7(cm 2 ) f tb 21 → chọn 4 bu lông d42 có ∑A = 4*11,2 = 44,8 (cm2) - Trường hợp 2: + Lực kéo các bu lông neo nhánh mái: N bl M 2 N 2 y 891, 49*100 659,66*38,79 918,11(kN) ho 69, 23 + Tổng diện tích bu lông neo: SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 56 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An A bl N bl 918,11 43,72(cm 2 ) f tb 21 → chọn 4 bu lông d42 có ∑A = 4*11,2 = 44,8 (cm2) - Chiều dài neo của bu lông. + Lấy lực dọc trong bu lông trường hợp 2 lớn hơn trong trường hợp 1 là ∑N bl = 918,11 kN. + Lực dọc trong một bu lông là : Nbl = ∑Nbl/4 = 229,53 (kN). + Chiều dài neo của bu lông: lneo N bl 229,53 215(cm) .d.R bt .c * 4, 2 *0,09* 0,9 → chọn lneo = 220 (cm). SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 57 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ DÀN VÌ KÈO 4.1. Sơ đồ và kích thước chính của dàn: - Dàn vì kèo thiết kế là dàn cánh song song. - Chiều cao dàn: hdan = 1800mm - Chiều cao cửa mái là hcửa mái = 1500mm Hình 4.1: Kích thước dàn và số thứ tự thanh dàn. 4.2. Tải trọng và nội lực của dàn: 4.2.1. Tải trọng tác dụng lên dàn: - Như đã trình bày trong mục 2.1.1 tải trọng tác dụng lên dàn gồm tĩnh tải (xà gồ, tole), hoạt tải mái và tải trọng gió. - Tại các nút dàn khi được tách nút ngoài các lực dọc còn có các lực tập trung là tĩnh tải và hoạt tải: + Tĩnh tải: gmái = 0,792 kN/m + Hoạt tải: qmái = 2,34 kN/m SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 58 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An GVHD: 4.2.2. Nội lực tính toán các thanh dàn: Thanh TINH TAI HOAT TAI GIO TRAI GIO PHAI CT TRAI CT PHAI T(-) TRAI T(+) TRAI T(-) PHAI T(+) PHAI 45 -17.909 -34.179 85.131 -8.3 3.511 -13.459 -13.635 13.635 -38.559 38.559 Thanh TINH TAI HOAT TAI GIO TRAI GIO PHAI CT TRAI CT PHAI T(-) TRAI T(+) TRAI T(-) PHAI T(+) PHAI THANH CÁNH DƯỚI 46 47 48 12.092 36.357 54.125 21.595 66.623 99.895 5.008 -67.204 -130.397 -79.81 -130.357 -158.322 -0.114 -3.771 -7.428 -13.012 -12.561 -12.11 -19.69 -25.8 -31.909 19.69 25.8 31.909 -37.614 -36.66 -35.707 37.614 36.66 35.707 50 23.29 43.186 -60.823 -56.532 -2.688 0.332 -4.491 4.491 0.701 -0.701 51 -23.504 -43.91 64.404 55.032 2.982 -0.368 4.982 -4.982 -0.777 0.777 52 19.251 35.512 -55.131 -41.602 -2.708 0.334 -4.523 4.523 0.706 -0.706 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 49 56.761 105.289 -157.946 -143.084 -10.295 -10.925 -34.994 34.994 -32.098 32.098 53 -18.386 -34.323 57.048 36.616 2.982 -0.368 4.982 -4.982 -0.777 0.777 16 22.369 40.556 -57.076 -49.83 -2.134 -2.1 -9.992 9.992 -9.162 9.162 21 -11.805 -22.763 34.487 31.366 0.944 0.876 3.612 -3.612 3.171 -3.171 THANH BỤNG ĐỨNG 22 23 24 -1.609 -1.568 -1.335 -3.51 -3.51 -2.93 2.693 2.693 2.251 6.742 6.742 5.627 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 THANH BỤNG XIÊN 54 55 56 14.501 -13.01 9.62 26.809 -24.735 18.105 -48.454 49.693 -41.776 -24.883 18.2 -8.164 -2.708 2.982 -2.708 0.334 -0.368 0.334 -4.523 4.982 -4.523 4.523 -4.982 4.523 0.706 -0.777 0.706 -0.706 0.777 -0.706 57 6.291 11.145 -1.083 -33.844 1.693 -1.564 0.049 -0.049 -5.108 5.108 58 -7.902 -14.471 0.983 30.726 -1.537 1.42 -0.045 0.045 4.638 -4.638 Trang 59 27 -0.859 -1.76 4.773 4.09 0 0 0 0 0 0 68 -13.8 -25.984 42.137 35.516 1.402 1.301 5.365 -5.365 4.71 -4.71 28 1.73 2.681 -0.102 0.069 -0.371 -0.345 -1.421 1.421 -1.247 1.247 69 10.19 18.828 -25.343 -21.182 -1.271 -1.179 -4.864 4.864 -4.27 4.27 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An Thanh TINH TAI HOAT TAI GIO TRAI GIO PHAI CT TRAI CT PHAI T(-) TRAI T(+) TRAI T(-) PHAI T(+) PHAI 30 0.06 0.664 -57.276 53.574 -11.792 5.053 -4.249 4.249 23.531 -23.531 110 0.061 0.664 -57.056 54.124 -11.792 5.053 -4.249 4.249 23.531 -23.531 111 -27.349 -50.242 19.93 116.623 -8.134 4.602 1.861 -1.861 22.578 -22.578 GVHD: 112 -27.345 -50.242 20.193 117.283 -8.134 4.602 1.861 -1.861 22.578 -22.578 THANH CÁNH TRÊN 113 114 115 -48.409 -48.409 -62.88 -89.393 -89.393 -116.786 88.159 88.423 147.369 157.199 157.859 175.192 -4.477 -4.477 -0.82 4.15 4.15 3.699 7.97 7.97 14.08 -7.97 -7.97 -14.08 21.624 21.624 20.671 -21.624 -21.624 -20.671 116 -53.59 -99.208 118.996 151.495 -1.768 2.819 10.45 -10.45 17.485 -17.485 117 106 -44.392 0.013 -82.602 0 117.668 0.467 109.993 0.4 0.308 0 0.901 0 10.51 0 -10.51 0 11.22 0 -11.22 0 107 -16.923 -31.629 48.819 41.034 1.897 1.76 7.259 -7.259 6.373 -6.373 4.2.3. Tổ hợp nội lực thanh dàn: Thanh THCB1 N+ 45 1,3 THANH CÁNH DƯỚI 46 47 48 1,10 1,2 1,2 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 49 1,2 16 1,2 21 1,3 THANH BỤNG ĐỨNG 22 23 24 1,4 1,4 1,4 Trang 60 27 1,3 28 1,2 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An NN+ THCB2 N- 67.22 1,6,9 -69.93 1,3,5,10 96.57 1,2,4,6,9 -102.96 Thanh THCB 1 THCB 2 N+ NN+ N- 49.71 1,4 -67.72 1,2,3,10 69.89 1,4,6,9 -105.30 50 1,2 66.48 1,3 -37.53 1,2,6,8 66.50 1,3,5,7 -37.91 GVHD: 102.98 154.02 1,4 1,4 -94.00 -104.20 1,2,10 1,2,10 129.31 176.17 1,4,6,9 1,4,6,9 -125.26 -131.40 51 1,3 40.90 1,2 -67.41 1,3,5,7 41.63 1,2,6,8 -67.84 52 1,2 54.76 1,3 -35.88 1,2,6,8 55.58 1,3,5,7 -36.87 Thanh SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 53 1,3 38.66 1,2 -52.71 1,3,5,7 40.12 1,2,6,8 -54.09 162.05 1,3 -101.19 1,2,8 183.02 1,3,6,7 -126.72 62.93 1,3 -34.71 1,2,8 67.86 1,3,5,7 -39.91 22.68 1,2 -34.57 1,3,5,7 23.33 1,2,8 -35.54 THANH BỤNG XIÊN 54 55 56 1,2 1,3 1,2 41.31 36.68 27.73 1,3 1,2 1,3 -33.95 -37.75 -32.16 1,2,6,8 1,3,5,7 1,2,6,8 43.00 38.88 30.29 1,3,5,7 1,2,6,8 1,3,5,7 -35.62 -40.09 -34.49 5.13 1,2 -5.12 - 5.17 1,2 -5.08 - 57 1,2 58 1,4 17.44 22.82 1,4 1,2 -27.55 -22.37 1,2,5,10 1,4,6,9 22.44 25.20 1,4,6,9 1,2,5,10 -30.17 -26.48 THANH CÁNH TRÊN Trang 61 4.29 1,2 -4.27 - 3.91 1,2 -2.62 - 68 1,3 28.34 1,2 -39.78 1,3,5,7 30.21 1,2,6,8 -40.84 4.41 1,5,7 -0.06 1,2,4,8 5.48 1,3,5,7 0.03 69 1,2 29.02 1,3 -15.15 1,2,6,8 30.45 1,3,5,7 -18.14 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 TS Hoàng Bắc An THCB 1 THCB 2 N+ NN+ N- 30 1,4 53.63 1,3 -57.22 1,2,4,6,9 74.60 1,3,5,10 -83.28 GVHD: 110 111 112 113 114 115 116 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 54.19 89.27 89.94 108.79 109.45 112.31 97.91 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 -57.00 -77.59 -77.59 -137.80 -137.80 -179.67 -152.80 1,2,4,6,9 1,4,6,9 1,4,6,9 1,4,6,9 1,4,6,9 1,4,6,9 1,4,6,9 75.10 102.07 102.67 116.27 116.86 116.73 101.03 1,3,5,10 1,2,5,10 1,2,5,10 1,2,5,10 1,2,5,10 1,2,5,10 1,2,5,10 -83.08 -100.21 -100.20 -152.35 -152.35 -187.33 -160.20 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 62 117 1,3 73.28 1,2 -126.99 1,3,6,9 72.42 1,2,10 -128.83 106 107 1,3 1,3 0.48 31.90 1,2 -48.55 1,3,5,7 35.25 1,2,8 -51.92 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.3. Xác định tiết diện các thanh dàn: 4.3.1. Chiều dài tính toán các thanh dàn: - Các thanh dàn khi tính toán chịu lực thì được xét theo hai phương với chiều dài tính toán trong mặt phẳng lx và chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng ly. - Chiều dài tính toán của các thanh dàn được lấy theo mục 7.5 TCVN 5575 – 2012. - Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của các thanh dàn: + Thanh cánh: lx = l + Thanh xiên đầu dàn: lx = l + Thanh bụng khác: lx = 0,8l - Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng của các thanh dàn: + Thanh cánh: khoảng cách các thanh giằng + Thanh xiên đầu dàn: ly = l + Thanh bụng khác: ly = l 4.3.2. Cấu tạo thanh và nút: 4.3.2.1. Những yêu cầu cấu tạo chung của dàn: - Khi dàn có nhịp 24m < L < 36m thì nên có sự thay đổi tiết diện thanh cánh. Thép góc nhỏ nhất trong dàn là L50x50 và bề dày nhỏ nhất các thép góc là 5mm. Một dàn thông thường chọn khoảng 6 – 8 loại tiết diện thép. - Nếu các thanh dàn là do các thép góc ghép với nhau thì dọc chiều dài thanh phải bổ sung các miếng đệm có bề dày bằng bề dày bản mã, bề rộng 60 – 100mm, bề dài không nhỏ hơn bề rộng bản cánh thép góc ghép vào bản đệm cộng với 20 – 30mm. Khoảng cách các miếng đệm cách nhau không quá 40r 1 với thanh nén và 80r1 với thanh kéo (r1 là bán kính quán tính một thép góc với trục trọng tâm của nó song song mặt phẳng dàn). - Bề dày bản mã được chọn dựa theo nội lực của thanh xiên đầu dàn. 4.3.2.2. Các dạng tiết diện thanh dàn: - Thanh dàn thường được ghép bằng hai thép góc L với nhau, các loại tiết diện thường gặp: Hình 4.2: Các loại tiết diện thanh dàn thông dụng. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 63 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Dạng a là loại thường được dung phổ biến, thích hợp cho các thanh dàn có l x = ly. Dạng b là loại thường được sử dụng cho các thanh cánh do có l y = 2lx . Dạng c thích hợp với trường hợp ly = lx hoặc khi có uốn cục bộ, nhưng cũng làm giảm độ cứng của dàn ngoài mặt phẳng khi lắp ráp. Dạng d dung cho thanh đứng giữa dàn, thuận tiện cho việc liên kết hệ giằng đứng trung tâm. 4.3.3. Thiết kế tiết diện thanh dàn: - Lực chọn bề dày bản mã: thanh xiên đầu dàn có nội lực lớn nhất là 66,5kN < 150kN nên bề dày bản mã chọn tbm = 6mm. 4.3.3.1. Thiết kế thanh dàn chịu nén đúng tâm: - Giả thiết độ mảnh ban đầu: λgt = 120 cho cả thanh cánh và thanh bụng. → gt gt f 21 120* 3,8 E 21000 - Hệ số φ khi 2,5 gt 4,5 1, 47 13 f E f f 2 0,371 27,3 gt 0,0275 5,53 gt 0, 468 E E - Diện tích yêu cầu: A yc Nn Nn .f .c 0, 468*18,9 - Bán kính quán tính yêu cầu: i xyc ly lx i và yyc gt gt - Lực chọn thép góc thông qua Ayc , ixyc , iyyc. ' ' - Đặc trưng hình học một thép góc: A ', I x , I y , z o - Xác định các đặc trưng hình học của tiết diện thanh dàn: + Diện tích: A = 2A’ + Chiều dài tính toán: lx , ly + Momen quán tính trục x-x: I x 2 * I'x 2 ' t bm ' + Momen quán tính trục y-y: I y 2 * I y A * z o 2 + Bán kính quán tính: i x I Ix và i y y A A SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 64 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Độ mảnh: x ly lx và y iy ix + Độ mảnh max: λ = max (λx , λy) f E + Độ mảnh quy ước: - Hệ số φmin tra bảng D8 phụ lục D TCVN 5575 – 2012 theo λ hoặc được tính từ : f + 0 2,5 thì 1 0,073 5,53 E + 2,5 4,5 thì 1, 47 13 + 4,5 thì f E f f 2 0,371 27,3 0,0275 5,53 E E 332 (51 ) 2 - Kiểm tra ứng suất của thanh: n Nn f .c min .A - Kiểm tra độ mảnh của thanh chịu nén đúng tâm: max [ ]n với [λ]n tính theo Nn min .A.f .c + Thanh cánh và thanh xiên, thanh đứng tại gối tựa: 0,5 1 α < 0,5 [λ]n = 180 - 60α [λ]n = 150 + Thanh bụng khác: 0,5 1 α < 0,5 [λ]n = 210 - 60α [λ]n = 180 4.3.3.2. Kiểm tra thanh dàn đã chọn chịu kéo: - Kiểm tra ứng suất của thanh: k Nk f .c min .A - Kiểm tra độ mảnh của thanh chịu nén đúng tâm: max [ ]k với + [λ]k = 250 cho các thanh cánh và thanh đứng, thanh xiên tại gối dàn + [λ]k = 350 cho các thanh bụng khác. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 65 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.3.4. Kết quả thiết kế tiết diện thanh dàn: - Với các thanh có cùng chủng loại thì ta thiết kế thiên về an toàn khi lấy lực lớn nhất trong các thanh đó và chiều dài lớn nhất đi thiết kế tiết diện cho tất cả các thanh. Thanh cánh dưới Thanh Nn (kN) Nk (kN) lx (cm) ly (cm) Ayc (cm2) ixyc (cm) iyyc (cm) Thép 48,49 47 131.40 183.02 300 600 14.86 2.50 5.00 2L125x90x7 45,46 125.26 105.30 129.31 96.57 300 300 300 400 14.16 11.90 2.50 2.50 2.50 3.33 2L75x7 2L75x7 Thanh bụng đứng 21,22,23, 16,28 24,27 35.54 39.91 23.33 67.86 144 180 180 180 4.02 4.51 1.20 1.50 1.50 1.50 2L50x5 2L50x5 Dạng thanh A (cm2) Ix (cm4) Iy (cm4) ix (cm) iy (cm) λx λy λ φmin σn (kN/cm2) α [λ]n σk (kN/cm2) [λ]k 28.20 147.40 977.85 2.29 5.89 131.22 101.89 131.22 0.41 20.20 106.60 222.95 2.30 3.32 130.59 90.30 130.59 0.41 20.20 106.60 222.95 2.30 3.32 130.59 120.40 130.59 0.41 9.72 22.40 51.16 1.52 2.29 94.86 78.46 94.86 0.62 9.72 51.16 51.16 2.29 2.29 78.46 78.46 78.46 0.74 11.39 15.04 12.64 5.86 5.58 0.60 143.84 0.80 132.25 0.67 139.86 0.31 150.00 0.30 150.00 6.49 6.40 4.78 2.40 6.98 250 250 250 300 250 Bảng thiết kế tiết diện thanh dàn cánh dưới và thanh bụng đứng. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 66 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Thanh cánh trên Thanh Nn (kN) Nk (kN) lx (cm) ly (cm) Ayc (cm2) ixyc (cm) iyyc (cm) Thép 113,114,115, 111,112 30,110 106,107 116,117 187.33 100.20 83.28 51.92 116.86 102.67 75.10 35.25 150 150 150 150 300 400 400 300 21.18 11.33 9.42 5.87 1.25 1.25 1.25 1.25 2.50 3.33 3.33 2.50 2L90x56x6 2L80x50x6 2L80x50x6 2L50x5 Thanh bụng xiên 51,52,53,54, 50 55,56,5758 67.84 37.91 55.58 66.50 197 197 246 197 7.67 4.29 1.64 1.64 2.05 1.64 2L50x5 2L50x5 Dạng thanh A (cm2) Ix (cm4) Iy (cm4) ix (cm) iy (cm) λx λy λ φmin σn (kN/cm2) α [λ]n σk (kN/cm2) [λ]k 17.08 42.40 321.61 1.58 4.34 95.20 69.14 95.20 0.62 15.10 29.60 257.49 1.40 4.13 107.14 96.86 107.14 0.54 15.10 29.60 257.49 1.40 4.13 107.14 96.86 107.14 0.54 9.72 22.40 51.16 1.52 2.29 98.81 130.77 130.77 0.41 9.72 22.40 51.16 1.52 2.29 129.77 107.23 129.77 0.42 9.72 22.40 51.16 1.52 2.29 129.77 85.87 129.77 0.42 17.65 12.18 10.12 12.98 16.76 9.36 0.93 123.97 0.64 141.33 0.54 147.86 0.69 138.78 0.89 156.81 0.50 150.00 6.84 6.80 4.97 3.63 5.72 6.84 250 250 250 250 300 250 Bảng thiết kế tiết diện thanh dàn cánh trên và thanh bụng xiên. 4.4. Tính toán các chi tiết của dàn: 4.4.1. Yêu cầu chung: - Trục các thanh phải hội tụ tại nút, trong dàn hàn thì trục là trục trọng tâm tiết diện. Khi thanh cánh thay đổi tiết diện thì trục là trục trung bình của hai trục trọng tâm hoặc là trục của thanh tiết diện lớn. Khi độ lệch trục quá 1,5% bề cao tiết diện thanh thì phải kể thêm momen uốn do sự lệch trục sinh ra. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 67 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Chiều dài các đường hàn ngắn nhất là 40mm và chiều cao các đường hàn thấp nhất là 4mm. Với thanh bụng đường hàn nên kéo trùm sang đầu mút thanh 20mm. Khoảng hở thanh bụng và thanh cánh ở nút có bản mã không nhỏ hơn a = 6t bm – 20mm hoặc 40 ÷ 50mm và không lớn hơn 80mm. - Bản mã nên chọn hình đơn giản ( nên có 2 cạnh song song, góc vuông), nếu có thể thí hình chữ nhật hoặc hình thang. - Góc giữa cạnh bản mã và trục thanh bụng không nhỏ hơn 15 o để đảm bảo sự truyền lực từ thanh vào bản mã. - Nối các thanh dàn bằng thép góc hoặc bản ghép, thép góc chỉ được dung khi nối các thanh cùng bề dày, nối tại tâm nút. Nếu nối bản ghép thì tâm nút cách khoảng 300 – 500mm về thanh có nội lực nhỏ và khe hở hai thanh dàn nối nhau phải lớn hơn bằng 50mm. 4.4.2. Nút không có nối thanh cánh: 4.4.2.1. Chi tiết 3: Hình 4.3: Nội lực chi tiết 3 - Đường hàn liên kết thanh 23 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 23 0,7 *5,17 1 1 1,3cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm 0,3* N 23 0,3*5,17 1 1 1,12cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết thanh 111 và 112 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nội lực: ΔN = 10%*N111 = 0,1*100,2 = 10,02 kN + Ta có: α = 5o42’ SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 68 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Nội lực đường hàn sống: Ns 1 2 0,7N 0,5Psin 2 (0,5P cos ) 2 3,81kN 2 (0,5P cos ) 2 2kN + Nội lực đường hàn sống: Nm 1 2 0,3N 0,5Psin + Chiều dài đường hàn: lfs Ns 3,81 1 1 1,3cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm Nm 2 1 1 1,16cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm. 4.4.2.2. Chi tiết 4: Hình 4.4: Nội lực chi tiết 4. - Đường hàn liên kết thanh 52 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 52 0,7 *55,58 1 1 4,1cm 2 * h f * f * f wf 2 * 0,5*12,6 lfm 0,3* N 52 0,3*55,58 1 1 2,32cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 5cm. - Đường hàn liên kết thanh 51 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 69 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 51 0,7 * 67,84 1 1 4,8cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm 0,3* N 51 0,3* 67,84 1 1 2,6cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 5cm. - Đường hàn liên kết thanh 110 và 111 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nội lực: ΔN = N111 – N110 = 27 kN + Ta có: α = 5o42’ + Nội lực đường hàn sống: Ns 1 2 0,7N 0,5Psin 2 (0,5P cos ) 2 9,64kN 2 (0,5P cos ) 2 4,33kN + Nội lực đường hàn sống: Nm 1 2 0,3N 0,5Psin + Chiều dài đường hàn: lfs Ns 9,64 1 1 1,8cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm Nm 4,33 1 1 1,34cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm. 4.4.2.3. Chi tiết 5: Hình 4.5: Nội lực chi tiết 5 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 70 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Đường hàn liên kết thanh 68 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 68 0,7 * 40,84 1 1 3, 27cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm 0,3* N 68 0,3* 40,84 1 1 1,97cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Tương tự như thanh 68 với nội lực lớn hơn các thanh 21, 27 nên chiều dài đường hàn các thanh 21, 27 vào bản mã là: lfs = lfm = 4cm. - Đường hàn liên kết thanh 115 và 116 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Hiệu số nội lực: ΔN = 187,33 – 160,2 = 27,13 kN + Ta có: α = 5o42’ + Nội lực đường hàn sống: Ns 1 2 0,7N 0,5Psin 2 (0,5P cos ) 2 9, 45kN + Nội lực đường hàn sống: Nm 1 2 0,3N 0,5P sin 2 (0,5P cos ) 2 4,12kN + Chiều dài đường hàn: lfs Ns 9, 45 1 1 1,75cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm Nm 4,12 1 1 1,33cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 71 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.4.3. Nút có nối thanh cánh: 4.4.3.1. Chi tiết 6: Hình 4.6: Nội lực chi tiết 6 - Đường hàn liên kết thanh 53 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 53 0,7 *54,1 1 1 4cm 2* h f * f * f wf 2 * 0,5*12,6 0,3* N 68 0,3*54,1 1 1 2,3cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = 5cm và lfm = 4cm lfm - Đường hàn liên kết thanh 112 và 113 vào bản mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N112 = 1,2*100,2 = 120,24 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*5 = 13,2 (cm2) + Ứng suất bản ghép: q Nq Aq 9,11(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) . + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh q A gh 9,11* 6 *0,6 32,8(kN) + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf N gh h f .f .f wf 1 32,8 1 6, 2(cm) chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn bản ghép dài: lbg = 7*2 + 5 = 19 (cm) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 72 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Đường hàn liên kết thanh 112 vào bản mã với hf = 5mm: N bm 2 1, 2N112 2N gh 54,64(kN) 1, 2N112 60,12(kN) 2 → Nbm2 = 60,12 (kN). → l f N bm 2 4 10,54(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 113 vào bản mã với hf = 5mm: N bm1 1, 2N113 2N gh 117,22(kN) 1, 2N1 91, 41(kN) 2 → Nbm1 = 117,22 (kN). Vì trên thanh 113 có lực tập trung P = 4,7 kN nên: N bm → l f N bm1 Psin 2 (P cos ) 2 117,78(kN) N bm 4 22,7(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm) 4.4.3.2. Chi tiết 7: Hình 4.7: Nội lực chi tiết 7 - Tương tự như các đường hàn của thanh bụng liên kết với bản mã đã tính ở trên, nội lực các thanh 54, 55, 22 cũng không lớn hơn các thanh đã tính nên chiều dài các đường hàn chọn là: lfs = lfm = 4cm. - Đường hàn liên kết thanh 47 và 48 vào bản mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N47 = 1,2*129,31 = 155,17 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 100mm → Aq = 2*10*0,6 + 2*0,6*7,5 = 21 (cm2) SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 73 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Ứng suất bản ghép: q Nq Aq 7, 4(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh q A gh 7, 4 *10 * 0,6 44, 4(kN) + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf N gh h f .f .f wf 1 44, 4 1 8,05(cm) chọn lf = 9cm 0,5*12,6 → Chọn bản ghép dài: lbg = 9*2 + 5 = 23 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 47 vào bản mã với hf = 5mm: N bm2 1, 2N 47 2N gh 66,37(kN) 1, 2N112 77,59(kN) 2 → Nbm2 = 77,59(kN). → l f N bm 2 4 16,32(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 5cm: ∑lf = 4*5 = 20 (cm) + Đường hàn liên kết thanh 113 vào bản mã với hf = 5mm: N bm1 1, 2N1 2N gh 122,6(kN) 1, 2N1 105,7(kN) 2 → Nbm1 = 122,6 (kN). → lf N bm1 4 23,5(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 6cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm) 4.4.4. Nút nối ở công trường: 4.4.4.1. Chi tiết 8: Hình 4.8: Nội lực chi tiết 8 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 74 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Đường hàn liên kết thanh 107 vào bản mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N107 = 1,2*51,92 = 62,3 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 130mm → Aq = 13*0,6 + 2*0,6*5 = 13,8 (cm2) + Ứng suất bản ghép: q Nq Aq 4,51(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh q Agh 4,51*13* 0,6 35,18(kN) + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: N gh 35,18 1 3,8(cm) chọn lf = 4cm 2.h f .f .f wf 2* 0,5*12,6 N + Lực truyền qua bản mã: N bm N q N gh 27,12(kN) q 31,15(kN) 2 lf 1 → Nbm = 31,15kN + Chiều dài đường hàn thanh 107 với bản mã với hf = 5mm: lf N bm 4 8,94(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 4cm: ∑lf = 4*4 = 16 (cm). - Đường hàn liên kết thanh 28 vào bản mã như cách tính đường hàn các thanh bụng ở trên, nhưng do nội lực thanh nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm. - Tính toán đường hàn các chi tiết nối: + Lực truyền qua hai bản nối: N bn N bm cos 31(kN) + Lực tập trung tại đỉnh: V P 2N gh sin 2,3(kN) + Đường hàn liên kết bản nối với bản mã: lf N bm 1 3, 47(cm) 2.h f .f .f wf Chọn bản nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất bản nối: N bn 31 2,55(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) 2A th 2* 10 *0,8 2*1, 2*0,8 SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 75 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Hai đường hàn liên kết sườn với bản ghép và bản mã: l f |V| 1 1,18(cm) 2.h f .f .f wf Chọn bản sườn dày 8mm kích thước 4x4cm. 4.4.4.2. Chi tiết 9: Hình 4.9: Nội lực chi tiết 9 - Đường hàn liên kết thanh 117 vào bản mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N117 = 1,2*128,83 = 154,6 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 60mm → Aq = 2*6*0,6 + 2*0,6*9 = 18 (cm2) + Ứng suất bản ghép: q Nq Aq 8,6(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh q A gh 8,6* 6 *0,6 31(kN) + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf N gh h f .f .f wf 1 31 1 5,92(cm) chọn lf = 7cm 0,5*12,6 → Chọn bản ghép dài: lbg = 7*2 + 5 = 19 (cm) + Lực truyền qua bản mã: N bm N q N gh 123,6(kN) Nq 2 77,3(kN) →Nbm = 123,6kN SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 76 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn thanh 117 với bản mã với hf = 5mm: lf N bm 4 23,62(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 7cm: ∑lf = 4*7 = 28 (cm). - Đường hàn liên kết thanh 69, 70, 28 vào bản mã như cách tính đường hàn các thanh bụng ở trên, nhưng do nội lực thanh nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết thanh 16 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N16 0,7 * 67,86 1 1 4,77cm 2* h f * f * f wf 2 * 0,5*12,6 lfm 0,3* N16 0,3* 67,86 1 1 2,62cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = lfm = 4cm - Tính toán đường hàn các chi tiết nối: + Lực truyền qua hai bản nối: N bn N bm cos 1, 2N 69 cos 95,83(kN) + Lực tập trung tại đỉnh: V 2N gh sin 6,16(kN) + Đường hàn liên kết bản nối với bản mã: lf N bm 1 10,81(cm) 2.h f .f .f wf Chọn bản nối dày 8mm kích thước 20x15cm + Kiểm tra ứng suất bản nối: N bn 95,83 3,94(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) 2A th 2* 20*0,8 4*1, 2* 0,8 + Hai đường hàn liên V l f 1 1, 4(cm) 2.h f .f .f wf kết sườn với bản ghép và bản mã: Chọn bản sườn dày 8mm kích thước 4x4cm. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 77 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An 4.4.4.3. Chi tiết 10: Hình 4.10: Nội lực chi tiết 10 - Đường hàn liên kết thanh 49 vào bản mã: + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2N49 = 1,2*183,02 = 219,62 kN + Diện tích tiết diện nối quy ước: Aq = 2Agh + Abm Chọn bản ghép có bề dày tbg = 6mm và bề rộng bgh = 280mm → Aq = 28*0,6 + 2*0,6*9 = 27,6 (cm2) + Ứng suất bản ghép: q Nq Aq 7,96(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) + Lực dọc tính đường hàn liên kết bản ghép vào thanh cánh: N gh q A gh 7,96 * 28* 0,6 133,73(kN) + Chiều dài liên kết bản ghép vào thanh cánh với chiều cao đường hàn là 5mm: lf N gh 2.h f .f .f wf 1 133,73 1 11,61(cm) chọn lf = 13cm 2 *0,5*12,6 + Lực truyền qua bản mã: N bm N q N gh 85,89(kN) Nq 2 109,81(kN) → Nbm = 109,81kN + Chiều dài đường hàn thanh 49 với bản mã với hf = 5mm: l f N bm 4 21, 43(cm) h f .f .f wf Chọn chiều dài mỗi đường hàn là 6cm: ∑lf = 4*6 = 24 (cm). - Đường hàn liên kết thanh 58, 59 vào bản mã như cách tính đường hàn các thanh bụng ở trên, nhưng do nội lực thanh nhỏ nên ta chọn: lfs = lfm = 4cm - Đường hàn liên kết thanh 16 vào bản mã được tính ở chi tiết 8. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 78 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Tính toán đường hàn các chi tiết nối: + Lực truyền qua hai bản nối: N bn N bm cos 1, 2N 59 cos 88(kN) với β = 42o + Lực tập trung tại đỉnh: V 2N gh sin 26,56(kN) + Đường hàn liên kết bản nối với bản mã: lf N bm 1 11,61(cm) 2.h f .f .f wf Chọn bản nối dày 8mm kích thước 10x15cm + Kiểm tra ứng suất bản nối: N bn 85,65 7, 24(kN / cm 2 ) f .c 18,9(kN / cm 2 ) 2A th 2* 10 *0,8 2*1, 2* 0,8 + Hai đường hàn liên V l f 1 3,11(cm) 2.h f .f .f wf kết sườn với bản ghép và bản mã: Chọn bản sườn dày 8mm kích thước 4x4cm. 4.4.5. Nút liên kết dàn với cột: M min 180, 21(kNm) - Momen đầu dàn: M max 141,62(kNm) 4.4.5.1. Chi tiết 11: Hình 4.11: Nội lực chi tiết 11 - Đường hàn liên kết thanh 45 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 45 0,7 *102,96 1 1 6,72cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm 0,3* N 45 0,3*102,96 1 1 3, 45cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = 7cm và lfm = 4cm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 79 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Phản lực đầu dàn dưới: RA = N45sinα = 10,23 (kN) - Lực H ngang do momen gây ra: M M H max(H1 , H 2 ) max min , max ho ho 180, 21 141,62 , max 100,12(kN) 1,8 1,8 - Bề dày sườn gối: chọn bề rộng sườn b s = 15cm, khoảng cách 2 hàng bu lông b 1 = 10cm, chiều dài sườn l = 30cm, cường độ ép mặt của thép fcb = 30,9 kN/cm2. RA 10, 23 t 0,022cm s bs f cb 15*30,9 3b1H 2 3*10 * 78,68 0,5 0,97cm → tsg = 20mm t s 0,5 lf 30 * 21 t s 20mm - Kiểm tra ổn định sườn gối: bs E 7,5 0, 44 13,91 (Thỏa) ts f Hình 4.12. Sơ đồ bố trí bu lông chi tiết 10 - Chiều cao đường hàn liên kết bản mã vào sườn gối: 1 hf 2.lf .f f wf 2 6e H 1 R A2 lf 2 2 1 6 *1,1 2 hf 100,12 2 * 1 10, 23 0,184cm 2 * 27 *12,6 27 → chọn hf = 5mm. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 80 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An - Liên kết sườn gối vào cột bằng bu lông: + Chọn bu lông 5.6 + Số bu lông bố trí là 6 bu lông, được bố trí thành 2 hàng dọc + Khoảng các 2 hàng dọc bu lông là 70mm và các hàng ngang là 100mm. + Lực kéo lớn nhất của bu lông: N bl max H 2 .z.y1 2 2. yi2 78,68*11,1* 20 17,5(kN) 2*(202 10 2 ) i 1 + Diện tích tiết diện bu lông: A bl N bl max 17,5 0,83(cm 2 ) f tb 21 → Chọn bu lông d16 có Abn = 1,57 (cm2) - Thiết kế gối đỡ: + Chọn gối đỡ dày tg = 30mm, bề rộng gối đỡ bg = 18cm. + Hai đường hàn liên kết gối đỡ vào cột chịu một lực: Ng =1,5RA = 15,35 (kN) + Chiều dài mỗi đường hàn liên kết gối vào cột với chiều cao 5mm: lf Ng 2.h f .f f wf 1, 22(cm) → Chọn chiều dài đường hàn và cũng là chiều dài bản gối: l = 5cm. 4.4.5.2. Chi tiết 12: Hình 4.13: Nội lực chi tiết 12 - Đường hàn liên kết thanh 30 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 81 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 30 0,7 *83, 28 1 1 5,63cm 2* h f * f * f wf 2 * 0,5*12,6 lfm 0,3* N 30 0,3*83, 28 1 1 3cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = 7cm và lfm = 4cm - Đường hàn liên kết thanh 50 vào bản mã: + Chọn hf = 5mm + Chiều dài đường hàn: lfs 0,7 * N 50 0,7 *66,5 1 1 4,7cm 2* h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 lfm 0,3* N 50 0,3* 66,5 1 1 2,58cm 2 * h f * f * f wf 2 *0,5*12,6 → Chọn lfs = 6cm và lfm = 4cm - Phản lực đầu dàn dưới: RA = N30sinα + N50.cos30o = 65,86 (kN) - Lực H ngang do momen gây ra: M M H max(H1 , H 2 ) max min , max ho ho 180, 21 141,62 , max 100,12(kN) 1,8 1,8 - Bề dày sườn gối: chọn bề rộng sườn b s = 15cm, khoảng cách 2 hàng bu lông b 1 = 10cm, chiều dài sườn l = 31cm, cường độ ép mặt của thép fcb = 30,9 kN/cm2. RA 10, 23 t 0,022cm s bs f cb 15*30,9 3b1H1 3*10 *100,12 0,5 1,1cm → tsg = 20mm t s 0,5 lf 30 * 21 t s 20mm - Kiểm tra ổn định sườn gối: bs E 7,5 0, 44 13,91 (Thỏa) ts f SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 82 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An Hình 4.14. Sơ đồ bố trí bu lông chi tiết 12 - Chiều cao đường hàn liên kết bản mã vào sườn gối: 1 hf 2.lf .f f wf 2 6e H 1 R A2 lf 2 2 1 6 *10,9 2 hf 100,12 2 * 1 65,86 0, 48cm 2* 28*12,6 28 → chọn hf = 5mm - Liên kết sườn gối vào cột bằng bu lông: + Chọn bu lông 5.6 + Số bu lông bố trí là 6 bu lông, được bố trí thành 2 hàng dọc + Khoảng các 2 hàng dọc bu lông là 70mm và các hàng ngang là 100mm. + Lực kéo lớn nhất của bu lông: N bl max H1.z.y1 2 2. yi2 100,12* 20,9 * 20 41,85(kN) 2 * (202 102 ) i 1 N bl max 41,85 2(cm 2 ) f tb 21 2 → Chọn bu lông d20 có Abn = 2,45 (cm ) + Diện tích tiết diện bu lông: A bl - Thiết kế gối đỡ: + Chọn gối đỡ dày tg = 30mm, bề rộng gối đỡ bg = 20cm. + Hai đường hàn liên kết gối đỡ vào cột chịu một lực: Ng =1,5RA = 98,8 (kN) + Chiều dài mỗi đường hàn liên kết gối vào cột với chiều cao 5mm: l f Ng 15,68(cm) h f .f f wf → Chọn chiều dài đường hàn và cũng là chiều dài bản gối: l = 10cm. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 83 ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP 2 GVHD: TS Hoàng Bắc An TÀI LIỆU THAM KHẢO. - TCVN 5575 – 2012 KẾT CẤU THÉP – TIÊU CHUẨN THIẾT KỀ. - Sách “Thiết kế kết cấu thép” – Gs. Đoàn Định Kiến. - Sách “Kết cấu thép công trình dân dụng và công nghiệp 2” – Phạm Văn Hội. - Tài liệu “Kết cấu thép – Phần I: Cấu kiện cơ bản” – Đại học kiến trúc TP. Hồ Chí Minh. SVTH: Lý Văn Vinh – XD13/A2 MSSV: 13520801452 Trang 84 This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.Tìm kiếm
Chủ đề
Trắc nghiệm Sinh 12 Atlat Địa lí Việt Nam Thực hành Excel Hóa học 11 Đề thi mẫu TOEIC Lý thuyết Dow Đồ án tốt nghiệp Giải phẫu sinh lý Mẫu sơ yếu lý lịch Tài chính hành vi Đơn xin việc Bài tiểu luận mẫu adblock Bạn đang sử dụng trình chặn quảng cáo?Nếu không có thu nhập từ quảng cáo, chúng tôi không thể tiếp tục tài trợ cho việc tạo nội dung cho bạn.
Tôi hiểu và đã tắt chặn quảng cáo cho trang web nàyTừ khóa » Kết Cấu Thép 2 Pdf
-
Download Kết Cấu Thép 2 – Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp ...
-
[PDF] Kết Cấu Thép Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp - AutoCAD
-
Giáo Trình Kết Cấu Thép 2 - Phạm Văn Hội - SlideShare
-
Giáo Trình Môn Học Kết Cấu Thép 2 - TailieuMienPhi
-
Giáo Trình Môn Học Kết Cấu Thép 2 - TaiLieu.VN
-
Giáo Trình Kết Cấu Thép 2 Phạm Văn Hội
-
Kết Cấu Thép 2 Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp Phạm Văn ...
-
Giáo Trình Kết Cấu Thép PDF - ViecLamVui
-
Giáo Trình Kết Cấu Thép 2 Nguyễn Văn Giang – Hutech (KCT0023)
-
Giáo Trình Môn Học Kết Cấu Thép 2.pdf (Vật Liệu Xây Dựng) | Tải Miễn ...
-
Tải Đồ án Kết Cấu Thép 2: Thiết Kế Nhà Công Nghiệp - HomyLand
-
Thiết Kế Kết Cấu Thép Nhà Công Nghiệp - Gs. Đoàn Định Kiến
-
[PDF] ết Cấu Thép