›
›

Đồ án Kết cấu thép - Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép

pdf 69 trang hapham 1720
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Kết cấu thép - Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_ket_cau_thep_thiet_ke_khung_ngang_nha_xuong_bang_thep.pdf

Nội dung text: Đồ án Kết cấu thép - Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép

  1. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP Thiết kế khung ngang nhà xưởng bằng thép một tầng, một nhịp có 2 cầu trục hoạt động,chế độ làm việc trung bình. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 1
  2. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Sức nâng : Q = 75 (T) Nhịp nhà : L=24m Cao trình đỉnh ray : H1=12m 2 áp lực gió tiêu chuẩn : q0=65(daN\cm ). Các số liệu chung: Bước cột B=6m ; Chiều dài nhà : 17B Chiều cao dầm cầu trục Hdct = 700 mm Chiều sâu chôn dưới cốt 0.00 : H3 = 800 mm Mái lợp Panen bê tông cốt thép.Nhà Vật liệu thép BCTK2;móng BTCT mác 200,nhà xưởng dài B=102(m). Bề Nhịp Trọng lượng(T) Áp lùc Loại H T rộng F B L 1 k ray (mm) mm B mm mm Xe CÇu P1 P2 (m) mm con trôc T T KP 22,5 3700 4560 8800 250 400 38 115 35 36 100 I.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN KHUNG 1.Sơ đồ kết cấu khung ngang Khung ngang là bộ phận chịu lực chính trong nhà CN. Khung ngang gồm cột và rường ngang, cột dạng bậc thang, rường ngang thường là dàn. Liên kết cột với gường ngang là liên kết cứng nhằm tạo độ cứng lớn cho khung (vì nhà công nghiệp 1 nhịp, có cầu trục hoạt động sức nâng Q=75(t). A b H2 Ht H H1 Q=75T Hd H3 L 2.Xác định kích thước khung ngang 2.1Kích thước theo phương đứng - Cao trình đỉnh ray H1 = 12m Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 2
  3. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II - Kích thước H2 từ mặt ray đến cánh dưới của dàn vì kèo H2 = Hc + 100 +f = 3700 + 100 + 300 = 4100mm = 4,1m Trong đó : + HC = 3700mm: kích thước gabarit của cầu trục, tính từ mặt ray đến điểm cao nhất của xe con. ở đây nhà có nhịp L = 24m nên chọn loại cầu trục có: Lct = 22,5m, tra bảng ta có HC như trên + 100mm : khe hở an toàn giữa cầu trục và vì kèo + f = 300mm : kích thước xét đến độ võng của dàn vì kèo và việc bố trí hệ giằng thanh cánh dưới. - Chiều cao của xưởng, từ nền nhà đến đáy của vì kèo H = H1 + H2 =12 + 4,1 = 16.1m - Chiều cao thực của cột trên Ht từ vai dầm đỡ dầm cầu trục đến mép dưới vì kèo Ht = H2 + Hdc + Hr = 4,1+ 0,7 + 0,2 = 5,0m Trong đó: + Hdc = 700mm = 0,7m chiều cao dầm cầu trục + Hr = 200mm = 0,2m chiều cao tổng cộng của ray và lớp đệm ray - Chiều cao thực của cột dưới Hd từ mặt móng đến vị trí thay đổi tiết diện Hd = H - Ht + H3 = 16,1 -5,0 + 0,8 = 11,9m Trong đó: + H3 = 0,8m phần cột chôn dưới cao trình nền 2.2Kích thước theo phương ngang - Khoảng cách từ mép ngoài đến trục định vị a = 250mm. (với nhà có sức trục Q= 75t) - Chiều cao tiết diện cột trên ht = 500mm h 500 1 1 1 1 ( t ; đảm bảo độ cứng ) H t 4900 10 20 10 10 - Khoảng cách từ trục định vị đến trục ray  = 750mm (nhà có sức trục Q = 75t) Để đảm bảo cầu trục làm việc an toàn theo phương dọc nhà cần kiểm tra điều kiện  = 750 > B1 + (ht-a) + D = 400 + (500-250) + 60 = 710 Trong đó : + B1 = 400 mm : Phần đầu cầu trục lấy từ ray ra tới mép ngoài lấy theo Catalo + D = 60mm : Khe hở an toàn giữa cầu trục và cột - Trục nhánh trong cột bậc đỡ dầm cầu trục trùng với trục dầm cầu trục, có chiều cao tiết diện cột dưới hd = a +  = 250 + 750 = 1000mm h 1000 1 1 d (Đảm bảo yêu cầu về độ cứng) H d 8,9x1000 8,9 20 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 3
  4. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3. Cửa mái . - Chọn cửa mái hình thanh có hệ thanh bụng phần nhỏ - Độ dốc i = 1 10 - Chiều cao đầu dàn Ho = 2200mm = 2,2m L 24 1 - Chiều cao giữa dàn Hg = Ho + .i = 2,2 + x = 3,4m 2 2 10 - Cửa trời : + Nhịp cửa trời LCT = 12m + Chiều cao cửa trời HCT = 3,0m(=1/15L), độ dốc i = 1/10 Các lớp mái cấu tạo từ trên xuống dưới như sau: 3 + Hai lớp gạch lá nem, dày 1,5cm/lớp (o = 2000kG/m ) 3 +Hai lớp vữa lát, dày 1,5cm/lớp (o = 1800kG/m ) 3 +Lớp bêtông chống thấm có độ dày trung bình 4cm (o = 2500kG/m ) 3 +Lớp bêtông xỉ cách nhiệt có độ dày trung bình12cm(o = 500kG/m ) 2 + Panel sườn BTCT 1,5x6x0,3 (gc = 150daN/m ) 2 líp g¹ch l¸ nem dµy 3cm MÆT C¾T DäC 2 líp v÷a lãt dµy 3cm Bª t«ng xØ dµy 12cm 12000 21.10 Bª t«ng chèng thÊm dµy 4cm 19.50 M¸i panel sõ¬n BTCT 1.5*6m ht=500 =500ht 2200(®Çu dµn) 18.30 16.10 400 b1=400 f=100+ 300 b1=400 400 3700 =5000 h =200 ct= r Q=75T t 12.00 h2=4100 I I H h (kp100) 11.10 hdcc=700 19100 16900 a=500     a=500 II II =11900 h1=12000 d h hd=1000 Lk=2200 hd= 1000 0.00+ -0.80 =800 s h l=24000 a b mÆt c¾t 2-2 tl:1/10 mÆt c¾t 1-1 tl:1/10 500 1000 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 4
  5. Sinhvi s¬ ®å dµn 24m ê n: Đ ỗ AnhTu 24000 12000 6000 6000 6000 6000 ấ n - 1250 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1250 L Đ ớ Ồ p B2K11 p Á N K Ế T 250 250 C Ấ 0003 U T H É P II 0043 0022 0022 2750 3000 3000 3000 3000 3000 3000 2750 6000 6000 6000 6000 12000 12000 24000 a B 5
  6. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 4. Mặt bằng lưới cột và các hệ giằng) Chiều dài nhà : 17xB = 17 x 6 = 102 m < 200m không cần phải bố trí khe nhiệt độ Hệ giằng mái bao gồm các thanh giằng bố trí trong phạm vi từ cánh dưới dàn trở lên. Chúng được bố trí nằm trong các mặt phẳng cánh trên dàn, mặt phẳng cánh dưới dàn và mặt phẳng đứng giữa các dàn. a.Giằng trong mặt phẳng cánh trên. Giằng trong mặt phẳng cánh trên gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà. Tác dụng chính của chúng là đảm bảo ổn định cho cánh trên chịu nén của dàn, tại nên những điểm cố kết không chuyển vị ra ngoài mặt phẳng dàn. Các thanh giằng chữ thập nên bố trí ở hai đầu khối nhiệt độ. Sơ đồ bố trí giằng như hình vẽ: hÖ g»ng c¸nh trªn b.Giằng trong mặt phẳng cánh dưới. Giằng trong mặt phẳng cánh dưới được đặt tại các vị trí có giằng cánh trên, và ở khoảng giữa, như hình vẽ sau: hÖ gi»ng c¸nh d­íi c. Hệ giằng cửa mái d. Hệ giằng đứng. Hệ giằng đứng đặt trong mặt phẳng các thanh đứng, có tác dụng cùng với các giằng nằm tạo nên khối cứng bất biến hình; giữ vị trí và cố định cho dàn vì kèo khi dựng lắp. Hệ ygiằng đứng được bố trí tại các thanh đứng đầu dàn, thanh đứng giữa dàn, dưới chân cửa trời. Do công trình có sử dụng giàn đỡ kèo nên ta lợi dụng luôn giàn đỡ kèo là hai hệ giăng đứng. Khi đó chỉ cần bố trí thêm giằng đứng thứ ba ở giưã dàn như sau: Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 6
  7. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II hÖ gi»ng ®øng 3400 2200 3400 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 e.Hệ giằng cột. Hệ giằng cột bảo đảm sự bất biến hình học và độ cứng của toàn nhà theo phương chịu các tải trọng tác dụng dọc nhà và bảo đảm ổn định cột. Sơ đồ bố trí giằng cột như hình vẽ: hÖ g»ng cét Chiều dài nhà : 17xB = 17 x 6 = 102 m < 200m không cần phải bố trí khe nhiệt độ. Bổ trí như trên là đảm bảo các điều kiện. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 7
  8. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II II. TÍNH TOÁN KHUNG NGANG 1 Xác định tải trọng Các tải trọng tác dụng lên khung ngang là: tải trọng thường xuyên do trọng lượng kết cấu chịu lực và kết cấu bao che; tải trọng tạm thời do cầu trục; tải trọng gió; các tải trọng đặc biệt khác như động đất, nổ v.v.Để tiện cho việc tính toán khung, dưới đây xác định tải trọng lên dàn, tải trọng tác dụng lên cột và tải trọng gió. 1.1Tải trọng tác dụng lên dàn Tải trọng tác dụng lên dàn gồm trọng lượng của mái, của cửa trời, của trọng lượng bản thân kết cấu, ngoài là trọng lượng tạm thời trên mái khi sử dụng. Các tải trọng này khi tính khung được đưa về thành tải trọng phân bố đều trên xà ngang. a. Trọng lượng của mái Dựa vào cấu tạo cụ thể của mái có bảng sau: Tải trọng Hệ số Tải trọng 0 Các lớp mái 3 tiêu chuẩn vượt tính toán STT kG/m 2 2 daN/m tải daN/m Hai lớp gạch lá nem dày 1 1,5cm/lớp 2000 60 1,1 66 Hai lớp vữa lót dày 2 1,5cm/lớp 1800 54 1,3 70,2 Lớp BT chống thấm dày 3 trung bình 4cm 2500 100 1,3 130 Lớp BT xỉ cách nhiệt dày 4 trung bình 12cm 500 60 1,3 78 5 Lớp Panel mái (1,5x6x0,3) 150 1,1 165 Tổng cộng 424 509.2 Trọng lượng mái cần đổi ra phân bố đều trên mặt bằng với độ dốc i = 1/10 cos = 0,995 c 424 424 2 gm = 426,11daN/m cos 0,995 489,2 509.2 2 gm = = 511.76 daN/m cos 0,995 b. Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng Theo công thức kinh nghiệm c gd = 1,2 dL + = 0,6  0,9 đối với dàn nhịp 24  36m + L = 24m nội suy có = 0,6 c 2 gd = 1,2 x0,6 x24 = 17,28 daN/m c 2 gd = 1,1gd = 1,1 x 17,28 = 19,01 daN/m c. Trọng lượng cửa trời Lấy trong khoảng 12  18 daN/m2 c 2 Chọn gct = 15 daN/m Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 8
  9. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2 gct = 1,1 x 15 = 16,5 daN/m d.Trọng lượng cánh cửa trời và bậu cửa Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời. Tuy nhiên để tiện tính toán nên quy thành phân bố đều trên mặt bằng nhà. - Trọng lượng bậu cửa gb = 1,1x(100  150 ) daN/m Chọn gb = 1,1 x 140 = 154 daN/m 2x154 2x154 2 gb = = 12,8 daN/m L 24 - Trọng lượng cửa kính 2 Chọn gk = 40 daN/m cánh cửa g k H CT hb 2 40 1,6 0.35 2 2 gk = = 4,17 daN/m mặt bằng L 24 (chiều cao cửa trời HCT=1,6m ; chiều cao bậu cửa hb=0,35m) e. Tải trọng tạm thời Tải trọng tạm thời lấy theo nhiệm vụ thiết kế, do không có yêu cầu đặc biệt nên theo TCVN 2737 - 1995 lấy p’ = 75 daN/m2, hệ số vượt tải lấy n =1,3 2 pT’ = nxp’ = 1,3 x 75 = 97,5 daN/m Để tính tải trọng phân bố đều trên dàn, chỉ việc nhân tổng tải trọng phân bố trên mặt bằng với bước khung B = 6m + Tải trọng thường xuyên: g = B xgi = 6 x(485,63 +19,01+16,5 +12,8 +4,17)= 3239.01 daN/m + Tải trọng tạm thời p = BxpT’ = 6x97,5 = 585 daN/m 1.2. Tải trọng tác dụng lên cột: a. Do phản lực đầu dàn gxL 3239.01 x24 A = = 38868,2daN =388,68 KN do tải trọng thường xuyên 2 2 pxL 585x24 A’ = = 7020 daN do tải trọng tạm thời 2 2 b. Do trọng lượng của dầm cầu trục Công thức kinh nghiệm 2 Gdct = dct.Ldct + với dct là hệ số trọng lượng bản thân của dầm cầu trục dct = 24  37 cầu trục sức trục trung bình (Q 75T) Theo đầu bài có Q = 75T nên chọn dct = 37 + Ldct = 6m với Ldct – nhịp dầm cầu trục (chính là bước cột của nhà). 2 Gdct = 37 x 6 = 1332 daN c. Do áp lực đứng bánh xe dầm cầu trục Tải trọng cầu trục bao gồm trọng lượng vật nâng gọi là sức trục Q, trọng lượng của xe con chạy trên cầu trục. Các tải trọng này tác dụng lên khung phương thẳng đứng thông qua phản lực gối tực dầm cầu trục tại vai cột. Số liệu cầu trục đã cho: + Sức trục : Q = 75T +Nhịp cầu trục: Lk = L - 2 = 24 – 2x 0,75 = 22,5m Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 9
  10. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II +Chế độ làm việc trung bình Tra bảng VI.2 (Thiết kế KCT nhà công nghiệp) có các số liệu cầu trục như sau: + Bề rộng cầu trục : Bct = 8800mm + Số bánh xe ở một bên : n0 = 4 bánh + Khoảng cách giữa các bánh xe : 1280 + 840 + 4560 +840 + 1280 C C + áp lực tiêu chuẩn bánh xe lên ray: P 1max = 35T; P 2max = 36T + Trọng lượng xe con : Gxc = 38T + Trọng lượng cầu trục : Gct = 115T C áp lực lớn nhất Dmax của cầu trục lên cột do các lực P max được xác định lý thuyết đường ảnh hưởng khi các bánh xe di chuyển đến vị trí bất lợi nhất (Phản C lực tựa dầm cầu trục lớn nhất xuất hiện khi một trong số các P max đặt trực tiếp C lên gối tựa và các P max đặt gần gối nhất). Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm cầu trục Với vị trí bất lợi nhất của các bánh xe trên dầm (xem H.2) C Dmax = nnc P max yi trong đó: + n = 1,2 : Hệ số vượt tải + nc : Hệ số tổ hợp xét đến xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều cầu trục, với tải trọng của hia cầu trục chế độ vừa có nC = 0,85 + yi : tổng tung độ đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dưới các vị trí bánh xe cầu trục C C Dmax = n.nC(P 1maxy + P 2max y ) = 1,2x0,85x [35x0,1 + 36x (0,86 + 1+ 0,573+ 0,433)] = 108,81T áp lực nhỏ nhất của bánh xe C Q GCT C 750 1150 P 1min = P 1max = - 350 = 125kN no 4 C Q GCT C 750 1150 P 2min = P 2max = - 360 = 115kN no 4 Vậy : Dmin =1,2x0,85x[115x2,866 + 125x0,1] = 348,93 kN Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 10
  11. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II d. Do lực hãm ngang T của bánh xe con chạy trên cầu trục Lực hãm ngang T được xác định tương tự như Dmax , Dmin Đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm cầu trục Trước hết có lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục do hãm, tính theo công thức ' f (Q Gxc )nxc 0,1(750 380) To = 56,5kN nxc 2 Trong đó : + Q = 75T (sức trục) + Gxc= 38 T (trọng lượng xe con) + nxe - tổng số bánh xe của xe con 1 + n’xe – số bánh xe được hãm, thường lấy n’xe = nxe 2 +f- hệ số ma sát được lấy f = 0,1 đối với móc mềm - Lực hãm tiêu chuẩn của một bánh xe do hãm, được tính bằng công thức T0 56,8 T1 = = 14,125kN n0 4 Vậy T = nncT1 yi = 1,2x0,85 x14,125 x(2,866 + 0,1) = 42,733kN 1.3.Tải trọng gió tác dụng lên khung Để đơn giản tính toán, theo TCVN 2737 – 1995 chia tác dụng của gió thành hai thành phần - Gió tác dụng lên tường dọc đưa về phân bố đều trên cột khung - Gió tác dụng trên mái kể từ cánh dưới dàn vì kèo trở lên đưa về thành lực tập trung đặt ngang cao trình cánh dưới dàn vì kèo Tải trọng tác dụng lên mỗi m2 bề mặt đứng của công trình là W = nWokc Trong đó: +Wo : áp lực gió ở độ cao 12m, theo đầu bài cho công trình được xây dựng ở 2 vùng III B nên có Wo = 65 daN/m + n = 1,2 hệ số vượt tải lấy theo TCVN 2737-1995 + k : hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình, tra bảng 5 TCVN 2737 – 1995, và nội suy ta có Mức cột có chiều cao dưới 10m : k = 1,0 Mức đỉnh cột có cao trình 18,3m : k = 1,13 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 11
  12. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Mức đỉnh mái cao trình 21.7m : k = 1,19 + c : hệ số khí động Các trị số Ce được tra trong TCVN 2737-1995 (Bảng 6 - trang 25) o + Trị số Ce1 được nội suy với góc dốc của mái là = 5,7 (độ dốc i = 1/10); tỷ số H/L = 16.1/24= 0,671 Ce1 = - 0,61 o + Trị số C'e1 được nội suy với = 5,7 ;tỷ số H/L = 21.7/24= 0,904 C’e1 = - 0,639 o o + Trị số Ce2 được nội suy với = 5,7 < 60 ;tỷ số H/L = 19.32/24= 0,805 Ce2 = - 0,461 s¬ ®å khung ngang tl 1/200 21.70 C'e1=-0,639 Ce2=-0,461 18.30 +0,7 -0,6 Ce1=-0,61 -0,5 16.10 -0,6 qh2 +0,8 2200 d2 q Hai cÇu trôc Q = 75T 11.90 5000 DÇm cÇu trôc qd1 qh1 11900 a.Xác định gió tác dụng lên tường dọc đưa về phân bố đều trên cột khung Hệ số khí động c = + 0,8 đối với phía gió đẩy c = - 0,6 đối với phía gió hút - Cao trình 10m có qđ1 = nWokcB = 1,2x65x1x0,8x6 =374,4 daN/m qh1 = nWokcB = 1,2x65x1x0,6x6 = 280.8 daN/m - Cao trình 18,3m có qđ2 = nWokcB = 1,2x65x1,19x0,8x6 = 445.53 daN/m qh2 = nWokcB = 1,2x65x1,19x0,6x6 = 334,1 daN/m Nhận thấy, trên cột, đoạn từ mặt nền tới cao trình 12m áp lực gió phân bố đều; từ cao trình 12m tới cao trình 18m áp lực gió phân bố không đều. Để đơn giản tính toán ta thay tác dụng bằng lực phân bố đều theo công thức sau: 2M q = 2 tđ H Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 12
  13. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Với H = 18,3m : chiều cao cột từ mặt móng tới trục thanh cánh dưới dàn vì kèo M- mômen do áp lực gió tại chân cột khi coi cột là thanh côngxon Ta có: 2 td 2 18,3 3,8 qd = 2 720x 374,4 280.8 x x12,5 = 766.59 daN/m 18,3 2 2 2 td 2 18,3 3,8 qh = 2 720x 445.53 334,1 x x12,5 = 735.8 daN/m 18,3 2 2 Phần tải trọng gió trên mái, từ đỉnh cột trở lên đưa về thành tải tập trung đặt ở đầu cột W1, W2 với trị số k lấy trung bình : k = 0,5x(1,19+1,13) = 1,16 W = nWokBcihi W1 = 1,2 x65x1,16x6x(0,8 x2,72- 0,61x0,6+ 0,7x1,6 - 0,6x0,639) = 1282.49 daN W2 = 1,2x1,16x65x6x(0,461x0,6 + 1,6x0,6 + 0,5x0,6+ 0,6x2,72) = 2636.21 daN W1 W2 Hai cÇu trôc Q = 75T DÇm cÇu trôc qh qd 800 24000 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 13
  14. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II III. TÍNH NỘI LỰC KHUNG 1. Sơ đồ tính khung Việc tính khung cứng có các thanh rỗng như dàn, cột khá phức tạp, nên trong thực tế, đã thay sơ đồ tính thực của khung bằng sơ đồ đơn giản hoá, với các giả thiết. + Thay dàn bằng một xà ngang đặc có độ cứng tương đương tại cao trình cánh dưới dàn.Chiều cao khung V V tính từ mặt trên móng Jd (đáy cột) đến mép cánh dưới dàn. J2 + Đối với cột bậc, trục cột Me dưới làm trùng với trục J cột trên; nhịp tính toán là 1 khoảng cách giữa hai trục cột trên. Khi đó cần kể thêm momen lệch tâm ở chỗ đổi tiết diện cột: M=V.e0. với e0=(hd-hT)/2. Để tính khung trước hết giả thiểt trước độ cứng các phần cột. Gọi: Jd, J1, J2, là momen quán tính của dàn, phần cột dưới và cột trên của khung. * Giả thiết : J J Jd Jd J 2 30 1 8 ; d 30;  3,75 J 2 J 2 J1 J 2 J1 8 * Các tỷ số này thoả mãn điều kiện: 6  . 1 1,1  Trong đó: Jd L Jd H 13,8 J1  : ( ) x( ) 3,75x 2,156 ;  1 8 1 7. J1 H J1 L 24 J 2 Vậy: 6 6 . 1,5  2,156 1 1,1  1 1,1 7 Do đó khi tính khung với các tải trọng không phải là tải trọng thẳng đứng đặt trực tiếp lên dàn có thể bỏ qua biến dạng của dàn (coi dàn có độ cứng vô cùng). Khung đối xứng, tải trọng tác dụng lên xà ngang gần đối xứng, có thể bỏ qua chuyển vị ngang Khi tính hệ khung phức tạp cho phép tách riêng từng phần chính phụ để tính toán phần phụ, sau đó truyền lực lên phần chính Phần tính toán nội lực khung đã được cung cấp, do vậy ở đây chỉ thể hiện sơ đồ chất tải và biểu đồ mômen Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 14
  15. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 1. Tĩnh tải (Tĩnh tải mái, trọng lượng dầm cầu chạy) 385.27Kn/m -146.77 -146.77 15.55Kn 15.55Kn 6.94 6.94 -75.84 -75.84 M 179.21 179.21 Q N 400.82 400.82 14.48 14.48 2. Hoạt tải mái 70.20Kn/m N 70.20 70.2 -26.57 -26.57 2.05 2.05 -14.09 -14.09 M Q 32.34 32.34 -2.55 -2.55 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 15
  16. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3.Áp lực của bánh xe cầu trục (trường hợp Dmax tác dụng vào cột trái, trường hợo Dmax tác dụng vào cột trái chỉ cần lấy đối xứng lại) DMin=367.98KN DMax=1069.37KN MMax MMin N 1069.37 367.98 -22.59 -67.59 -308.64 -90.62 92.38 47.37 M Q -29.44 188.57 23.46 23.46 4. Do lực hãm ngang của cầu trục (trường hợp Tmax có chiều ngược lại chỉ cần lấy đối xứng) 15.55 TMax 700 Q 23.46 23.46 -10.14 -60.55 36.26 15.77 36.26 M -287.02 21.13 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 16
  17. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 5.Tải trọng gió (trường hợp gió thổi từ trái sang, trường hợp gió thổi từ phải sang chỉ cần lấy đối xứng lại) W1 W2 24.67 24.67 qh Q qd 76.67 65.35 -106.21 90.27 1.56 9.83 M -621.81 581.87 6.Tổ hợp nội lực Nội lực tính toán của cột đã được cho kèm theo đồ án vì vậy mà ta có bảng nội lực sau đây: Chú ý rằng +Nội lực sinh ra do T phải xét cả 2 chiều tác dụng, ± hay F tuỳ vào trường hợp cụ thể. +Mô men căng thớ trong khung là dương, thớ ngoài là âm. +Đơn vị mô men là KNm + Đơn vị lực dọc lực cắt là KN. +Hệ số tổ hợp là 0,9 với mọi trường hợp . Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 17
  18. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II BẢNG NỘI LỰC B p Cột trên Cột dưới ợ Dạng Cs h Tiết diện B Tiết diện Ct Tiết diện Cd Tiết diện A N ổ t o tải Ci ố M N M N M N M N Q s trọng A ệ daN.m daN daN.m daN daN.m daN daN.m daN daN H 1 (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11 (12) (13) q i ả 1 1 -146.77 400.82 -75.84 400.82 6.94 416.37 179.21 416.37 -14.48 nh t ỉ t p 1 -26.57 70.2 -14.09 70.2 2.05 70.2 32.34 70.2 -2.55 i ả t t 2 ạ 0,9 -23.913 63.18 -12.681 63.18 1.845 63.18 29.106 63.18 -2.295 Ho Mmax Mmin 1 -22.59 0 92.38 0 -308.64 1069.37 -29.44 1069.37 -23.46 3 max D 0,9 -20.331 0 83.142 0 -277.776 962.433 -26.496 962.43 -21.114 Mmin Mmax 1 -67.59 0 47.37 0 -90.62 367.98 188.57 367.98 23.463 4 min D 0,9 -60.831 0 42.633 0 -81.558 331.182 169.71 331.18 21.117 t t 1 F10.14 0 ±36.26 0 ±36.24 0 F287.02 0 ±27.17 ộ c c i á 5 ự m m c tr L ã 0,9 F9.126 0 ±32.634 0 ±32.616 0 F258.32 0 ±24.453 h 1 F60.55 0 ±15.77 0 ±15.77 0 ±201.3 0 ±15.58 6 0,9 F54.495 0 ±14.193 0 ±14.193 0 ±181.17 0 ±14.022 c.ph¶i Lùc Lùc h·m W 1 90.27 0 1.56 0 1.56 0 -621.81 0 76.67 i á tr q q' 7 ó 0,9 81.243 0 1.404 0 1.404 0 -559.63 0 69.003 Gi W' W 1 -106.21 0 9.83 0 9.83 0 581.87 0 65.35 i ả ph 8 q' q ó 0,9 -95.589 0 8.847 0 8.847 0 523.683 0 58.815 Gi Sau khi có bảng nội lực ta tiến hành tổ hợp nội lực: Có hai loại tổ hợp nội lực Tổ hợp nội lực loại 1 : tĩnh tải + hoạt tải gây nguy hiểm nhất Tổ hợp nội lực loại 2: tĩnh tải + (các hoạt tải)*0,9 Khi có các cặp nội lực ta chọn cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán. Ta có nguyên tắc tổ hợp như sau:  +Tải trọng thường xuyên luôn được kể đến trong mọi trường hợp, bất kể dấu. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 18
  19. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II  +Không thể lấy cả hai tải trọng 3 và 4 (hoặc 5 và 4; hoặc 7 và 8 ) cùng 1 lúc vì không thể đồng thời.  +Khi đã kể tới lực hãm T, tất phải có Dmaz, Dmin. Do điều kiện làm việc thực tế của cầu trục, lực hãm T có thể coi đặt vào cột này hay cột kia dù trên cột có thể có Dmax hay Dmin, chứ không phải T chỉ đặt vào cột có Dmax như thường quan niệm. Lực T có thể thay đổi chiều nên các trị số nội lực sẽ mang dấu ± Môt cách đơn giản là tính phác lực dọc trong nhánh gây bởi mỗi cặp M, N dùng công thức M N gần đúng sau: Không kể dấu của giá trị N nhanh h 2 Tổ hợp loại 1 Tổ hợp loại 2 Tiết Nội + Nmax , M M , Nmax , M diện lực M+ , N M- , N max M- , N max max M+ M- N max M+ M- (KNm);(KN) (KNm);(KN) (KNm);(KN) (KNm);(KN) (KNm)(KN) (KNm);(KN) (KNm);(KN) (KNm);(KN) (1,8) (1,2) (1,2,4,6,8) (1,2,4,6,8) B M -252.98 -173.34 -381.598 -381.598 N 400.82 471.02 464.00 464.00 (1,3,5) (1,2) (1,2) (1,3,5,8) (1,2) (1,2,3,5,8) (1,2) Ctrên M 52.8 -89.93 -89.93 48.783 -88.521 36.102 -88.521 N 400.82 471.02 471.02 400.82 464 464 464 (1,3,5) (1,3,5) (1,3,5) (1,3,5) Cdướ M -337.94 -337.94 -303.452 -303.452 i N 1485.74 1485.74 1378.803 1378.803 (1,8) (1,7) (1,3,5) (1,2,4,6,8) (1,3,5,7) (1,2,3,5,8) (1,2,3,5,7) M 761.08 -442.6 -137.25 1082.882 -665.233 963.821 -636.127 A N 416.37 416.37 1485.74 810.732 1378.803 1441.983 1441.983 Qmax (1,3,5) -65.11 (1,2,4,6,8) 78.74 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 19
  20. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II III. THIẾT KẾ CỘT 1.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ 1.1 Nội lực tính toán cột *Trọng lượng bản thân cột Khi tổ hợp nội lực chưa kể tới trọng lượng bản thân cột, do vậy nội lực tính toán cột bao gồm các cặp nội lực nguy hiểm chọn ra từ bảng tổ hợp cộng thêm với trọng lượng bản thân cột Gc, Gc được coi như một lực tập trung đặt tại trọng tâm tiết diện đỉnh của mỗi đoạn cột Gc được tính theo công thức Gc = gcHc Hc- Chiều dài mỗi đoạn cột gc - trọng lượng 1m dài cột được tính theo công thức gc = [N/(KR)] trong đó: + N: Lực nén lớn nhất trong mỗi đoạn cột khi chưa kể đến trọng lượng bản thân cột + K: hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen làm tăng tiết diện cột +R = 2150 daN/cm2 – cường độ của vật liệu thép làm cột + = 1,5 hệ số cấu tạo, trọng lượng các chi tiết làm tăng tiết diện cột + = 7850 daN/m3 – trọng lượng riêng của thép -Với đoạn cột trên: +N = 46,4x103 daN + K = 0,25 3 t  N 46,4.10 .1,5.7850 g c =  104,1daN/m KR 0,25.2150.104 t t Gc = g c x(Ht)= 104,1x(5,0)= 520,3 daN -Với đoạn cột dưới: +N =144,198.103 daN + K = 0,4 3 d  N 144,1983.10 .1,5.7850 g c =  240,54 daN/m KR 0,4.2150.104 d d Gc = g c xHd = 240,54x11,9 = 2405,4 daN Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 20
  21. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II *Các cặp mội lực tính toán như sau - Với đoạn cột trên: 4 M = -381,598.10 daNcm N = 464,0.103 +520,3 = 469,2.103 daN - Với đoạn cột dưới: +Nhánh cầu trục: M = -636,127.104 daNcm N = 144,198 .103 + 240,054 =146,604 .103 daN +Nhánh mái M = 963,82.104 daNcm N = 144,198 .103 +52,03 + 240,054 =147,124 .103 daN 1.2Chiều dài tính toán cột trong mặt phẳng khung Dự kiến thiết kế cột có tiết diện thay đổi, nến chiều dài tính toán cột trong mặt phẳng khung được xác định riêng rẽ cho từng đoạn cột theo công thức l1x = 1Hd , l2x = 2Ht Trước hết xác định các tham số -Tỷ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột J 2 H d 1 11,9 K1 = x x = 0,297 J1 H t 8 5,0 - Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất của phần cột trên và phần cột dưới N 1441,983 m= d =3,77 > 3 Nt 464,00 Ht 11,9 - Tỷ số 0,420 <0,6 H d 5,0 →Tra bảng 1.2(trang47-Kết cấu thép2) ta có 1 =1,91 2 = 3,12 Tính được l1x = 1Hd = 1.91x11,9 = 22,76m l2x = 2Ht = 3,12x5,0 = 16,64m 1.3 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung được xác định bằng khoảng cách các điểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột chuyển vị theo phương dọc nhà l1y = Hd = 11,9m l2y = Ht - Hdcc =5,0 - 0,7 = 4,3m Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 21
  22. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 22
  23. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2. THIẾT KẾ CỘT ĐẶC (ĐOẠN CỘT TRÊN) 2.1 Chọn tiết diện Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng, ghép từ ba bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn trước ht = 500mm M - 38,160x100 Độ lệch tâm e = = 81,3 N 46,920 Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện  = 1,25 và diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức 3 N e 46,92010 81,3 2 Ayc =  2,2  2,8 1,25 2,5 = 118,79cm R ht 2150.1 50 Chọn chiều dày bản bụng b = 10mm; tỷ số ht/b= 500/10 =50. Chọn chiều dày bản cánh c = 18mm, chiều rộng bản cánh bc = 240mm ; Tỷ số bc/c = 240/18=13,3 bc/Ht = 240/500 = 1/2,08 Diện tích của tiết diện vừa chọn là : + Bản bụng 46,4x1,0=46,4cm2 +Bản cánh 2x240x1,8 = 86,4 cm2 A = 46,4 + 86,4 = 132,8 cm2 2.2Kiểm tra tiết diện đã chọn - Tính các đặc trưng hình học của tiết diện 3 3 3 3  bhb bc c 2 0,8x46,4 24x1,8 2 4 Jx= 2( a  b ) 2x( 24,1 x1,8x24) 58503,1cm 12 12 c c 12 12 3 3 3 3  b hb bc  c 1,0 46,4 24 x1,8 4 Jy = 2 2 = 4151,9cm 12 12 12 12 18 18 J x 58530,09 rx = = 20,994cm A 132,8 8 240 J y 4151,1 ry = = 5,59m A 132,8 464 2xJ x 2x58530,09 3 500 Wx= =2341,2cm h 50 - Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột trên l2x 15,64 R 2150 x = =74,5 = 2,36cm x x 74,5x 6 rx 20,994 E 2,06.10 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 23
  24. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II l2 y 430 R 2150 y= = 76,9 = y = 2,43cm 76,9x 6 ry 5,796 E 2,06.10 - Độ lệch tâm tương đối m, và độ lệch tâm tính đổi m1: m = eAng/Wx = 81,3x132,8/2341,2= 5,24 Với x = 2,31 1 tra bảng II.4 phụ lục II có :  = 1,4-0,02*2,36=1.35 m1 = m = 1,35 x 5,24= 7,09<20 Cột không cần kiểm tra bền vì Ath = Ang - Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn : Với x = 2,36 và m1 = 7,09 , tra bảng II.2 phụ lục II được lt = 0,171 Điều kiện ổn định : 3 2  = N/ lt. Ath = 46,92.10 /(0,1710.132,8) =2065,19daN/cm < R = 2150 daN/cm2 - Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn Trước hết tính giá trị mômen ở đầu cột đối diện với tiết diện đã có 3 M1=-381,598KN M2 = -38,1598.10 daNm, trong trường hợp này ta có giá 3 trị mômen tương ứng ở đầu kia là M1 = 8,993. 10 daNm Mômen ở đoạn 1/3 cột là M = M2 + (M1 -M2)/3 M 3 3 = -38,1598. 10 +(8,993 + 38.1598). 10 /3 = -18,7152. 103 daNm 3 max (M1,M2)/2 = M2/2 = -19,0799.10 daNm Như vậy giá trị mômen quy ước để tính toán là M' = M = -19,0799.103 daNm Độ lệch tâm tương đối M 1=-89,93KN M ' Ang -190,799x100 132,8 mx = x x 2,306<5 tra bảng II.5 N Wx 471,02 2341,2 phụ lục II xác định được các hệ số ,  = 0,65 + 0,005m= 0,65 + 0,005x2,306= 0,672 6 y= 76,9 < c = 3,14 E / R = 3,14 2,06.10 / 2150 = 97,19;  = 1 Tính được C = /(1 + mx) = 1/(1 + 0,672x2,306) = 0,3923 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 24
  25. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Tra bảng II.1 phụ lục II có lt = 0,642 Điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng uốn 2  = N/ lt. Ath .C= 46920,34/(0,6420x132,8 x0,392) = 1541daN/cm → σ = 1541daN/cm2 < Rγ =2150 daN/cm2 - Kiểm tra ổn định cục bộ + Với bản cánh cột : 6 bo E 2,1 10 0,36 0,1 0,36 0,1 2,36 18,84  c R 2100 Tiết diện đã chọn có : b 24 1,0 o 6,39 18,84  c 2 1,8 Với bản bụng cột, vì khả năng chịu lực của cột được xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn [ ho/b] được xác theo công thức, ứng với 6 ho E 2,1 10 0,9 0,5 0,9 0,5 2,36 65,72  b R 2100 Tiết diện đã chọn có : h 500 2 *1,8 o 46,40 65,72  b 10 Vậy tiết diện đã chọn thoả mãn Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 25
  26. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3.THIẾT KẾ CỘT DƯỚI RỖNG (ĐOẠN CỘT DƯỚI) 3.1.Chọn tiết diện cột. Cột dưới rỗng có tiết diện không đối xứng,bao gồm 2 nhánh: Nhánh mái(nhánh 1) và nhánh cầu trục(nhánh 2). Nhánh mái dùng tổ hợp của 1thép bản và 2 thép góc, nhánh cầu trục dùng tiết diệnb chữ H tổ hợp từ ba thép bản. +Nhánh cầu trục: M = -636,127.104 daNcm N = 144,198 .103 + 240,054 =146,604 .103 daN +Nhánh mái M = 963,82.104 daNcm N = 144,198 .103 +52,03 + 240,054 =147,124 .103 daN a.Chọn tiết diện nhánh. Sơ bộ giả thiết + Khoảng cách 2 trục nhánh C=hd=100 cm, khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh 1 và nhánh 2 + Diện tích nhánh tỷ lệ với lực dọc của nhánh Nnh, thành lập được phương trình xác định trọng tâm tiết diện. M M M C 2 1 2 2 2 y1 y1 0 N1 N 2 N1 N 2 2 963,82 636,13 963,82x1 y1 1 y1 0 1471,24 1466,037 1471,24 1466,037 2 y1 – 306,4796y1 – 185,2281 =0 y1 = 0,603m ; y2 = 1 - 0,603 = 0,397m *Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục: t M 1 N1 - 63613 146603,7 N nh.1= y2 x39,7 121787daN C C 100 100 *Lực nén lớn nhất trong nhánh mái: t M 2 N 2 96382 147124 N nh.2 = y1 60,3 185125.daN C C 100 100 Giả thiết hệ số =0,8 (=60); Diện tích yêu cầu các nhánh: + Nhánh cầu trục: Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 26
  27. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II ct Ntnh.1 121787 2 A nh.1 = 72,5cm . .R. 0,8x2,15 x10 3 x1 +Nhánh mái: ct Ntnh.2 185125 2 A nh.2= 110,2 cm . .R. 0,8x2.15.10 3 x1 Theo yêu cầu độ cứng, chọn bề rộng cột (chiều cao tiết diện mỗi nhánh): b=42 cm, thoả mãn điều kiện : tỷ số b/Hd=0,42/ 11,9=0,035294>1/30=0,03333 *Nhánh cầu trục. Dùng tiết dạng chữ I tổ hợp từ ba bản thép có các kích thước và diện tích là: 180 12 10 420 396 12 2 Anh.1=39,6x1+2x18x1,2 =82,8 cm +Tính các đặc trưng hình học. 1,2x183 39,6x13 Jx = 2x 1166,40cm 4 1 12 12 Jx1 1166,40 rX1= 3,75cm A1 82,8 1x39,63 18x1,23 2 20x1,2x20,42 23153,04cm 4 Jy1= 12 12 Jy1 23153,04 ry1= 16,72cm . A1 82,8 *Nhánh mái: Dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 360x1,8 cm và 2 thép góc đều cạnh Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 27
  28. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2 L 160x10 có Atg = 31,4 cm ; z0 = 4,3 cm. Diện tích tiết diện nhánh: 2 Anh.2= 36x1,8+ 2x31,4 =127,6 cm Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh là: zo  Ai  zi 64,8x0,9 6,1x31,4x2 zo= 3,46cm  Ai 127,6 + Đặc trưng hình học của tiết diện nhánh mái. 3 36x1,8 2 2 4 Jx2= 64,8x(3,46 0,9) 2x744 31,4(21 4,3)  2367,86cm 12 Jx2 2367,86 rX2= 4,31cm A2 127,6 3 36 x1,8 2 4 Jy2= 2x 744 31,4(21 4,3) 26000,69cm 12 Jy2 26000,69 ry2= 14,27cm. A2 127,6 x x 18 160 L160x10 L180x12 10 12 30 10 10 z =3,46 420 360 396 420 100 y y 30 12 10 160 180 +Tính khoảng cách giữa hai nhánh trục. C =hd-z0=100- 3,46= 96,54 cm. +Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục: Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 28
  29. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Anh2 127,6 y1=  C 127,6 x96,54 58,55cm Anh1 Anh2 111,8 82,8 y2=C -y1=96,54 – 58,55=37,99 cm. +Momen quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm (x- x). 2 2 2 JX=Jxi + yi .Anhi =1166,40+2367,86+127,6x(37,99) +82,8x(58,55) = 471545,9 cm4. Jx 471545,88 rX= 47,3cm A 210,4 b.Xác định hệ thanh bụng. Bố trí hệ thanh bụng như hình dưới. Khoảng cách các nút giằng a =95 cm,thanh giằng hội tụ tại trục nhánh. Chiều dài thang xiên: S= a 2 C 2 952 96,542 136,1cm. Góc giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên : tg = 96,54/95 = 1,0056 ; =450; sin = 0,706825 +Sơ bộ chọn thanh xiên là thép góc đều cạnh L 56x5 có: 2 ATX =5,41 cm ; rmintx = 2,49 cm. Lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=7,873.103 daN Q 7873,67 N = 5569,7 daN TX 2sin 2x0,7068252 *Kiểm tra thanh bụng xiên. Độ mảnh: S 136,1 max= 54,68  150. rmin tx 2,49 Tra bảng II.1 phụ lục II được mintx =0,847 +Điều kiện ổn định: N 5569,7 tx 1765daN / cm2 tx = min tx  Atx  0,847x5,41x0,75 2 2 tx = 1765daN/cm Điều kiện ổn định được thoả mãn +Độ mảnh toàn cột theo trục ảo (x x) Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 29
  30. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II x = (l1x/rx) = 2276/47,3 = 48,08 Qqu 1635,9daN Do vậy không cần phải tính lại thanh bụng và td . *Thanh bụng ngang: tính theo lực cắt quy ước Qqu 1635,9daN . Vì Qqư khá nhỏ nên chọn thanh bụng ngang theo độ mảnh giới hạn[]=150.Dùng một thép góc đều cạnh L50x5 có rmin =0,98 cm.  = 96,54/0,98 = 98,5 x1 ry1 16,72 max = y1 = 71,16 tra bảng có min =0,764 N nh1 123586 2  = 1953,55daN / cm < R = 2150 daN/cm2 min xAnha 0,764x82,8 *Nhánh 2(nhánh mái): Nội lực tính toán Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 30
  31. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II t M 2 N 2 96382 147124 N = y1 .58,55 189061daN nh.2 C C 96,54 96,54 Độ mảnh của nhánh: lx2 96 x2 = 22,29 rx2 4,31 l 119 y2 83,36 y2 = > x2 ry2 14,27 max = y2 = 83,36 tra bảng có min =0,695 N 189061  = nh2 2038daN / cm2 < R = 2150 daN/cm2 min xAnh2 0,695x127,6 d. Kiểm tra toàn cột theo trục x-x - 4 3 *Với cặp nội lực : M1=M max=-636,13.10 daNcm ; N1 =146,604 .10 daN 4 3 e1 = M1/ N1 = 636,13.10 /146,604 .10 = 43,4cm A 210,4 m e1 y 43,4 58,55 1,134 J x 471545,88 y- khoảng cách từ trục trọng tâm x-x đến trục nhánh nén(gây bởi M1, N1) những không bé hơn đến mép bản bụng của nhánh nén đó. 6 td = td x R / E 53,44x 2150 / 2,06.10 = 1,69 Theo m = 1,134 và td = 1,69 tra bảng II.3 phuđược lt = 0,421 N 63613  = 1 1655,07daN / cm2 R 2150daN / cm2 lt xA 0,421x210,4 Thoả mãn điều kiện về ứng suất + 4 3 *Với cặp nội lực : M2= M max=963,82.10 daNcm; N2 =147,124 .10 daN M 2 963,82x100 e2 65,5cm N 2 1471,24 A 210,4 m e2 y 65,5 58,55 1,111 J x 471545,88 R 2100  =  53,44 1,69 td td E 2,1 106 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 31
  32. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Theo m =1,111 và td = 1,69tra bảng được lt = 0,396 N 147124 2 2  = 1765,81daN / cm R 2150daN / cm lt xA 0,396x210,4 e.Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột. Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx =5569,7 2 Với loại thép có Rbtc 4300 daN/cm ; dùng que hàn N 46 thì: 2 Rgh =1800 daN/cm . 2 Rgt =0,45. Rbtc = 0,45.3450 =1552 daN/cm . Hàn tay nên có:h =0,75 ; t =1 2 (h.Rgh )=0,75.1800=1260 daN/cm . 2 (t.Rgt )=1.1552=1552 daN/cm . 2 Vì vậy: (.R )min =1260 daN/cm . Thanh xiên là thép góc L80x6; giả thiết : Chiều cao đường hàn sống hs=8 mm. Chiều cao đường hàn mép hm=6 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn sống lhs,và đường hàn mép lhm là: 0,7.N 0,7x5569,7 lhs= 1 1 5,2cm. h S x(.Rg) min x 0,8 1260 0,3.N 0,3x5569,7 lhm= 1 1 2,9cm. h m x(.Rg) min x 0,6x1260x1 Đường hàn thanh bụng ngang (L50x5) vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt Qqư =1635,90daN, khá bé,vì vậy chọn đường hàn cấu tạo có: hs=6 mm; hm=4 mm; ls 5 cm. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 32
  33. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 33
  34. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 4.2.THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỘT. a.Nối hai phần cột. Dự kiến mối nối khuếch đại ở cao hơn mặt trên vai cột: 500 (mm);mối nối cánh ngoài,cánh trong và bụng cột tiến hành trên cùng một tiết diện. Từ bảng tổ hợp chọn ra hai cặp nội lực nguy hiểm nhất (cộng thêm trọng lượng bản thân cột) Nhánh trong : Mmax = 8993 daNm N1 = 40082+520,34 = 40602,3 daN Nhánh ngoài : Mmin = 4878,3 daNm N2 = 47102+520,34 = 47622,3 daN *Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chịu: N1 M 1 40602,343 4878,3 S ngoài= 30422 daN 2 b't 2 0,50 0,018 Nối cánh ngoài bằng đường hàn đối đầu thẳng,chiều dài đường hàn bằng bề rộng cánh cột trên,chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên: h =18(mm). +ứng suất trong đường hàn đối đầu cánh ngoài là: Sngoai 30422 2 2 h = 912daN / cm R 2150daN / cm .  h .lh 1,8x(24 1 2) Chọn bản nối ‘K’ có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều rộng bản cánh của cột trên. *Nội lực lớn nhất trong cánh trong cột trên (mối nối cánh trong với bản ‘K’) là: N 2 M 2 47622,343 8993 S trong= 42469 daN 2 b't 2 0,50 0,018 Dùng mối nối đối đầu thẳng,ứng suất trong đường hàn nối: Strong 42469 2 2 h = 1266,6daN / cm R 2150daN / cm .  h .lh 1,8x(24 1*2) *Mối nối bụng cột,tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối.Vì lực cắt ở cột trên khá bé,đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày thép bản bụng h =10(mm). Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 34
  35. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II b.Tính dầm vai. Dầm vai tính như dầm đơn giản nhịp l=C=0,963 m. Str=42469daN Dầm vai chịu uốn bởi lực Strong=42469 daN, truyền từ cánh trong của cột trên. 500 500 +Phản lực gối tựa: C=1000 Strong 42469 A B 21234daN 2 2 Monen uốn lớn nhất (tiết diện giữa nhịp). M=10617daNm Strong .l 42469x100 M = 10617daNcm dv 4 4 Chọn chiều dày bản đậy trên đầu mút nhánh cầu chạy, chọn bd=20(mm),chiều rộng sườn đầu dầm cầu trục bS =300(mm). +Xác định chiều dày bản bụng dầm vai. Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai được xác định theo điều kiện ép mặt do Dmax và trọng lượng dầm cầu trục Gdct truyền xuống từ gối tựa dầm cầu trục; Dmax Gdct 106937 1555 dv= 1cm. bs 2 bd .Rem 34.3200 2 Rem=3200 daN/cm ;Cường độ chịu ép mặt của thép. Chọn dv=1,2cm =12mm. Bụng nhánh cầu trục của cột dưới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua.Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc. Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đường hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bụng nhánh dầm cầu trục. Giả thiết chiều cao đường hàn góc hh=6 mm.Chiều dài cần thiết một đường hàn là: 1 Dmax Gdct B 106937 1555 21234 l h= 1cm 1 33,2cm. 4 hh (Rg )min 4.0,6.(0,7.1800) Chiều dài một đường hàn cần thiết liên kết bản ‘K’vào bụng dầm vai là: (giả thiết hh=8mm) 2 Strong 42469 l h= 1cm 1 11,5cm. 4hh (Rg )min 4.0,8.(0,7.1800) Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 35
  36. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Để ý đến yêun cầu cấu tạo hdv 0,5. hd=0,5.100=50cm. Từ đó chọn hdv=55cm.;chiều dày bản cánh dưới dầm vai  =10mm, chiều dv cao bản bụng dầm vai: hb =55-(2+1)=52cm. Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai. Dầm vai có tiết diện chữ I không đối xứng cánh dưới dầm vai là một bản thép nằm ngang,cánh trên là 2 bản thép (bản đạy mút nhánh cầu trục và bản lót sườn).Kích thước 2 bản thép này thường khác nhau nên tiết diện ngang của dầm dv vai về 2 phía của lực Strong (hai phía của M max) cũng khác nhau. Để đơn giản trong tính toán quan niệm chỉ có riêng bản bụng dầm vai chịu uốn.Khi đó momen chống uốn của bản bụng: 2 2  .h 1,0x52 3 w= dv bdv 540,8cm . 6 6 Kiểm tra điều kiện chịu uốn của tiết diện chữ nhật. M 1061700 = max 1963,2daN / cm2 R 2150daN / cm 2 . W 540,8 Các đường hàn ngang liên kết cánh trên cánh dưới với bản bụng của dầm vai đều lấy theo cấu tạo: Cánh trên: hh =8 mm. Cánh dưới hh =6 mm. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 36
  37. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II chi tiÕt vai cét vµ liªn kªt dÇm cÇu trôc TL1:15 C C L16 L125x10         A c.Tính chân cột rỗng. Chân cột rỗng chịu nén lệch tâm (nén uốn) có chân cột riêng rẽ cho từng nhánh thì chân của mỗi nhánh được tính như chân cột nén đúng tâm.Lực nén tính toán chân mỗi nhánh là lực nén lớn nhất tại tiết diện chân cột (tiết diện A- A) tính riêng cho từng nhánh: Nnh,max . c.1.Xác định kích thước bản đế. *Diện tích bản đế cần thiết mỗi nhánh tính theo công thức: Abđ =N/ (Rbt. mcb ). Giả thiết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bê tông móng: Am mcb = 3 1,2 Abd 2 Bê tông móng mác 200 có Rn =90 daN/cm . 2 Rncb = mcb xRn = 1,2x90 = 108 daN/cm . Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 37
  38. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II +Cặp nội lực để tính toán chân nhánh cột vẫn là cặp nội lực tính toán tiết diện nhánh cột: - Với đoạn cột dưới: +Nhánh cầu trục: M = -636,127.104 daNcm N = 144,198 .103 + 240,054 =146,604 .103 daN +Nhánh mái M = 963,82.104 daNcm N = 144,198 .103 +52,03 + 240,054 =147,124 .103 daN Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục là: 123586 Ayc = N / R = 1144,31cm2. . 1bđ nh1 ncb 90x1,2 Diện tích bản đế nhánh mái là: 189061 Ayc = N / R = 1750,57cm2 2bđ nh2 ncb 90x1,2 Chiều rộng B của bản đế chọn theo yêu cầu cấu tạo. B= bc +2 dđ +2C =42 + 2x1,0 + 2 x3,0 =50 cm. Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính được là: Ayc 1144,31 L = bd1 22,9cm. 1bđ B 50 A yc 1750,57 L = bd 2 35,0cm. 2bđ B 50 Chọn L1bđ = 30cm ; L2bđ =40 cm. *Ứng suất thực tế ngay dưới bản đế +Nhánh mái: 123586 2 2  = 96,3daN / cm . Rncb 108daN / cm nh2 50x40 +Nhánh cầu trục: 189061 2 2  = 101,3daN / cm Rncb 108daN / cm . nh1 50x30 +Tính chiều dày bản đế. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 38
  39. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Cấu tạo chân cột như hình dưới. Diện tích bản đế bị các dầm đế, sườn ngăn chia thành các ô với các biên tựa khác nhau. Theo kích thước cạnh ô và loại ô, tính momen uốn trong các ô này và nhận thấy rằng: -Nhánh mái. Momen lớn nhất là ở bản kê ba cạnh phía trong: Tỉ số: b/a =17,4/20,5=0,849 Tra bảng 3.6 được =0,102 M= ..d2=0,102x96,3x17,42 =2973,9 daNcm; d = a= 17,4 cm. -Nhánh cầu trục. Momen lớn nhất là ở bản kê ba cạnh ô3’ . Tỉ số: b/a =14,5/17,4=0,833.Tra bảng 3.6 được =0,1 M= ..d2=0,1x101,3x14,52 = 2129,8 daNcm; d = a = 14,5 cm. -Chiều dày cần thiết bản đế mỗi nhánh: 6.M 6x2973,9 bđ2= 2 2,88cm. R. 2150 6.M 6x2129,8 bđ1= 1 2,44cm. R. 2150 Chọn chung chiếu dầy bản đế cho cả 2 nhánh cột là: bđ=3,0cm. c.2.Tính các bộ phận ở chân cột. *Dầm đế. Toàn bộ lực nén Nnh truyền từ nhánh cột xuống bản đế thông qua dầm đế và đôi sườn hàn vào bụng của nhánh.Vì vậy dầm đế chịu tác dụng của phần phản lực nh thuộc diện truyền tải của nó. +Nhánh mái Tải trọng lên dầm đế: q2dd=ad.  =(3,5+1,0+0,5x17,4)x96,3 =1271,16 daN/cm. Tổng phản lực lên dầm đế: N2dd = q2dd.l = 1271,16x40 = 50846,4 daN Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 39
  40. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Lực N2dd do 2 đường hàn liên kết dầm đế với sống và với mép thép góc nhánh cột phải chịu. Giả thiết chiếu cao đường hàn sống hs=10mm; Đường hàn mép hm=8mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn sống và hàn mép là: (b a ) N sdd g g 50846,4x(14 1,9) lhs= . 34,9cm. bg hs  (.Rg) min 14x1,0x1260 a N 2dd g 50846,4x1,9 lm= . 6,85cm. bg hs .(.Rg) min 14x0,8x1260 Trong đó bg =14cm là chiều rộng cánh thép góc nhánh; ag=1,9cm là khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái đến đường hàn sống thép góc. Chọn dầm đế có tiết diện 400x10 mm. Vì dầm đế có chiều cao rất lớn mà nhịp côngxôn của dầm đế lại bé nên không cần kiểm tra điều kiện về uốn và cắt. *Tính sườn A. +Nhánh mái: Sườn A làm việc như dầm côngxôn liên kết ngàm với bản bụng nhánh cột bằng các đường hàn góc. Tải trọng tác dụng lên sườn: qA = as.  = (1,2+17,4)x96,3=1791,18 daN/cm. Momen uốn và lực cắt lớn nhất tại tiết diện ngàm: 2 2 q A xl A 1791,18x19,1 MA = 326720,2daNcm. 2 2 QA = qA . lA =1791,18x19,1= 34211,54 daN Chọn chiều dày sườn A =12mm. Chiều cao sườn hA : 6.M 6x326720,2 hA= A 27,6cm.  A  R 1,2x2150 Chọn hA=40 cm. +Kiểm tra tiết diện sườn về uốn. Momen kháng uốn: Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 40
  41. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 1,0x402 W= 266,7cm3. 6 M 326720,2  1225daN / cm 2 R. 2150daN / cm2 . W 266,7 +Kiểm tra về cắt. QA 34211,54 2 2  855,3daN / cm RC . 1300daN / cm . FA 1,0x40 Kiểm tra hai đường hàn góc liên kết sườn A với bụng cột. Chọn chiều cao đường hàn hh=10mm, hàn suốt. 2 2 3 wgh=(2. h. hh. lh )/6 =[2.0,7.1,0.(40-1) ] /6 =354,9 cm . 2 Agh=2. h. hh. lh =2.0,7.1,0.(40-1) =54,6 cm . Độ bền đường hàn kiểm tra theo tđ . 2 2 2 2 M A QA 326720,2 34211,54 tđ = Wgh Ah 354,9 54,6 1114daN / cm2 Rgh 1800daN / cm2 . Kết luận:Sườn cỗngôn A và đường hàn đủ khả năng chịu lực. Kích thước của dầm đế,sườn A,sườn B của nhánh mái lấy bằng kích thước của nhánh đỡ cầu trục. *Tính chiều cao các đường hàn ngang. Các chi tiết chân cột như dầm đế,sườn A, bụng nhánh cột đều liên kết với bản đế bằng 2 đường hàn ngang ở 2 bên sườn.Chiều cao đường hàn cần thiết mỗi liên kết là: +Liên kết của dầm đế vào bản đế: q2dd 1271,16 hh= 0,504cm. 2x(.Rg)min 2x1260 +Liên kết sườn A vào bản đế: qA 1791,18 hh= 0,711cm. 2x(.Rg)min 2x1260 +Liên kết bụng nhánh vào bản đế. -Nhánh cầu trục: qb 101,3x(0,5x150 1 0,5x150) hh= 0,65cm. 2x(.Rg)min 2x1260 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 41
  42. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chọn thống nhất hh=10 mm cho mọi đường hàn ngang, chiều cao đường hàn ngang ở chân cột nhánh mái lấy bằng nhánh cầu trục. d.Tính bu lông neo. Đối với cột rỗng có chân cột riêng rẽ cho từng nhánh,lực kéo trong bu lông cũng là lực kéo lớn nhất của nhánh tại chân cột. Từ bảng tổ hợp nội lực,ở tiết diện chân cột,tìm ra tổ hợp có momen uốn lớn nhất và lực dọc nhỏ nhất: Tổ hợp 1,2,4,6,8 do gió và do tĩnh tải gây nên *Nội lực dùng để tính bu lông neo ở nhánh mái là M t 17921 M2 = .nt M g 0,9 62181 60865daNm. nlt 1,1 N t 41637 N2 = .nt  0,9 34839daN nt 1,1 Trong đó Mt , Nt ;Nội lực ở tiết diện chân cột do tính tải gây ra Mt =17921 daNm, Nt =41637daN Mg = -62181daNm, momen ở tiết diện chân cột do tải trọng gió. nt = 1,1- hệ số vượt tải của tải trọng tĩnh đã dùng để tính toán nội lực ng = 0,9- hệ số giảm tải dùng với nội lực của tải trọng tĩnh khi tính bulông neo Từ M và N trên ta tính lực kéo trong nhánh mái cũng chính là lực kéo trong bulông M 2 N2 60865 34839 Nbl(2) =  y1  0,5567 43063,5 daN C C 0,963 0,963 C = 0,963m - Khoảng cách trục trọng tâm hai nhánh y1 = 0,5567m- Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục của nhánh cầu trục Diện tích tiết diện cần thiết của bulông neo ở nhánh mái là yc 2 Athneo = Nbl/Rneo = 43063,5/1400 = 30,76cm Chọn hai neo 56 có tiết diện thu hẹp là chon 2 Athneo = 19,02x2 =38,04 cm *Nội lực dùng để tính bu lông neo ở nhánh cầu trục là M t 17921 M1 = .nt M g  0,9 58187 95130daNm. nlt 1,1 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 42
  43. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II N t 41637 N1 = .nt 0,9 34839daN nt 1,1 -Lực keo trong bu lông neo chân cột nhánh cầu trục: M 1 N1 95130 34839 Nbl(1) =  y2  0,4063 84086,1daN C C 0,963 0,963 -Diện tích tiết diện cần thiết của bu lông neo ở nhánh cầu trục: yc 84086,1 2 A bl1 =Nbl(1) /Rneo = 60,06cm . 1400 Chọn hai neo 72 có tiết diện thu hẹp là chon 2 Athneo = 32,8x2 =65,6 cm *Tính sườn đỡ bu lông neo. Chọn sườn đỡ bu lông neo có: Chiều dày sườn s =20 mm. Chiều cao sườn hs =300 mm. Sườn đỡ bu lông neo tính như con son chịu lực tập trung F: F=84086,1/2 =42043,05 daN Momen tại tiết diện ngàm: M=F.e = 42043,05 x 0,1 = 4204,305daNm. e =0,1m : Khoảng cách từ trục bu lông đến mặt dầm đế. Tính đường hàn liên kết sườn đỡ bu lông vào dầm đế. Sườn hàn vào dầm đế bằng đường hàn góc chiều cao đường hàn hh =14 mm. M 420430,5x6 2 h = 1530,4daN / cm . Wgh 2x0,7x1,4x(30 1) 2 F 42043,05 2 h = 739,7daN / cm . Agh 2x0,7x1,4x(30 1) 2 2 2 2 2 2 tđ =   1530,4 739,7 1700daN / cm Rgh 1800kg / cm . +Tínhbản thép ngang (bản thép ngang đỡ bulông ) Nhánh cầu trục: Chọn bản thép có chiều dày  = 20 mm, nhịp l=110 cm, kích thước tiết diện 110x20mm Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 43
  44. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Nhánh mái: Chọn bản thép có chiều dày  = 20 mm, nhịp l=90 cm, kích thước tiết diện 90x20mm. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 44
  45. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II       bUL«Ng bUL«Ng 72 bUL«Ng 72 bUL«Ng   TL1:15 bUL«Ng56 bUL«Ng 56 bUL«Ng Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 45
  46. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II III. TÍNH DÀN. 1.Sơ đồ và kích thước của dàn. Dàn có sơ đồ hình thanh, độ dốc cánh trên đã chọn i=1:10,chiều cao đầu dàn h0=2,2 m. Nhịp của dàn là khoảng cách trục định vị của hai gối tựa (nhịp nhà) L = 24m. Vì tim mắt gối tựa của dàn ở vào mép trong của cột trên nên nhịp thực tế của dàn là: Ltt =L-ht =24-0,5 = 23,5m. Kết cấu cửa trời có nhịp Lct =12m ; cao 1,6m. Kết cấu cửa trời tính riêng và truyền tải trọng xuống dàn (trong phạm vi đồ án này không thiết kế cửa trời) 2.Tải trọng và nội lực tính toán. A.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN DÀN. *TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN. Gồm trọng lượng các lớp mái, trọng lượng cửa trời, trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng. -Trọng lượng tính toán của các lớp mái phân bố đều trên mặt bằng nhà 2 gm = 511.76 daN/m ; 2 -Trọng lượng của dàn và hệ giằng mái gd = 19,008 daN/m ; -Trọng lượng của kết cấu cửa trời và hệ giằng cửa trời, phân bố đều trên mặt 2 bằng cửa trời gct = 16,5daN/m cửa trời; -Trọng lượng cửa kính và bậu cửa trời tập trung tại nút cửa trời Gct; -Trọng lượng bậu cửa gb = 1,1x(100  150 ) daN/m Chọn gb = 1,1 x 140 = 154 daN/m -Trọng lượng cửa kính 2 Chọn gk = 40 daN/m gk=nxgkx(Hct-hb) = 1,1x40x(1,6-0,35) =55daN/m Gct = (gk+gb)xB =(154+55)x6 =1254daN; Các tải trọng tập trung có trị số như sau d1.B 2,75x6 +Nút đầu dàn G1 = x(gm gd ) x(511.76 19,008) 4213daN 2 2 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 46
  47. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II d1 d 2 2,75 3 +Nút trung gian G2 = xBx(g m g d ) x6x(511.76 19,008) 8809daN. 2 2 +Nút chân cửa trời G3 : d .B 3x6 G xg G dxBx(g g ) x16,5 1254 3x6x(511.76 19,008) 3 2 ct ct m d 2 G3 10595daN +Nút có kết cấu cửa trời (Trừ nút chân cửa trời ) G4=G5= d xBx(g m gd gct ) 3x6x(511.76 19,008 16,5) 9489daN Phản lực gối tựa RA = RB = G1 + G2 + G3 + G4+ G5/2 = 4213+8809+10595+9489+9489/2 = 37850,5daN G5 G4 G G3 G1 2 *HOẠT TẢI TẬP TRUNG QUY VỀ MẮT ĐÀN. P1 =0,5xd1.P = 0,5x2,75x585 = 804,4daN d1 d 2 2,75 3 P2 = xP x585 1682daN. 2 2 P3 = P4 =P5= dxP=3x585 =1755 daN Phản lực gối tựa A khi hoạt tải chất trên nửa trái của dàn RA =( P5x11,75/2 + P4x14,75+ P3x17,75+ P2x20,75 + P1x23,5)/23,5 = 5220 daN Phản lực gối tựa A khi hoạt tải chất trên cả dàn RA =( P5 /2+ P4+ P3 + P2 + P1) = 6946,9 daN *MOMEN ĐẦU DÀN. Do dàn liên kết cứng với cột nên đầu dàn có momen, giá trị momen này chính là momen tại tiết diện B—B của cột khung. - Các cặp momen tính toán: Mtr.min ; Mph.tư :momen đầu trái âm lớn nhất và momen đầu phải tương ứng Mph.min ; Mtr.tư :momen đầu phải âm lớn nhất và momen đầu trái tương ứng. Mtr.max ; Mph.tư :momen đầu trái dương lớn nhất và momen đầu phải tương ứng Mph.max ; Mtr.tư :momen đầu phải dương lớn nhất và momen đầu trái tương ứng. Từ bảng tổ hợp nội lực ta có được các cặp mô men đầu dàn sau: +Cặp 1: Mtr.min = -43,87 T.m = -43870daNm(do tổ hợp 1,2,4,6,8) Mph.tư = -12,89 T.m =-12890daNm(do tổ hợp1,2,3,5,7) Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 47
  48. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II +Cặp 2: Mtr.max = -4,397 T.m (do tổ hợp 1,7) Mph.tư =-32,173 T.m (do tổ hợp1,8) Bỏ qua tải trọng gió vì mái dùng Panel bêtông cốt thép, độ dốc i = 1/10 <1/8 C.XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TÍNH TOÁN CHO CÁC THANH DÀN Nội lực của các thanh dàn được xác định với từng tải trọng bằng phương pháp đồ giải Crêmona. *Tính với tải trọng thường xuyên (các Gi ) trên toàn dàn.Dàn có sơ đồ đối xứng và tải trọng Gi đối xứng ,chỉ cần vẽ cho nửa dàn. *Tính với hoạt tải (Pi) trên nửa trái của dàn (vì hoạt tải có thể chỉ trên nửa dàn trái hoặc trên nửa dàn phải hoặc đặt trên cả dàn.Vì thế cần phải vẽ giản đồ cho cả ba trường hợp.Với dàn đối xứng để có trường hợp các Pi đặt trên nửa phải ta chỉ cần lấy đối xứng với trường hợp các Pi đặt ở nửa trái .Cộng các kết quả của 2 trường hợp cho kết quả trường hợp đặt trên toàn dàn). *Tính với mô men đầu dàn: Để tiện tính toán ta vẽ giản đồ cho trường hợp Mtr=+1đặt ở đầu trái của dàn (vì dàn đối xứng) ta có được kết quả của trường hợp Mph=+1bằng cách lật lại biểu đồ.Sau đó nhân với giá trị mô men ở đầu trái ta có được biểu đồ mô men cuối cùng. 3016 3016 3015 2764 b 3400 3893 2787 4309 2200 3704 c1 3000 23500 d 3 e 30112 4 g 6' a 5 2 6 g' Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 48
  49. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II H=454,55daN RA=41,667daN RB=41,667daN 17552 9984 2283 1871 3158 6844 2571 4794 2083 2907 3933 4377 5404 1480 7284 2321 22846 22727 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 49
  50. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Do dàn Loại Ký Do tải Do hoạt tải mái ở Do mômen đầu dàn Tổ hợp nội lực phân nhỏ hiệu thờng Mmintr thanh nửa trái nửa phải cả dàn G P Mtr=+1 Mph=+1 kéo nén thanh xuyên Mt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14098 -7162 T1 0 0 0 0 -5972.50 -1189.89 -457.5 0 20070.5 3,7,11 3,7,8 -81989 T3 -66000 -7800 -3450 -11250 -4739.24 -944.19 -257.5 -67.5 12166.6 Thanh 3,6,7 cánh -81989 T2 -66000 -7800 -3450 -11250 -4739.24 -944.19 -257.5 -67.5 12166.6 trên 3,6,7 -77250 T3 -66000 -7800 -3450 -11250 0 0 -257.5 -67.5 12166.6 3,6,7 -84000 T4 -71500 -6250 -6250 -12500 0 0 -132.5 -132.5 7520.7 3,6 50100 D1 42500 5500 2100 7600 0 0 340 37.5 -15399 Thanh 3,6 cánh dới 85750 D2 73000 7800 4950 12750 0 0 187.5 100 -9514.6 3,6 -63900 X1 -54000 -7100 -2800 -9900 0 0 147.5 -57.5 -5729.7 3,6 41031 X2 30000 2900 2000 4900 6131.06 1221.48 -108.75 47.5 4158.59 Thanh 3,6,7 xiên -15188 X3 -11500 -200 -2200 -2400 0 0 98.75 -50 -3687.7 3,11 -5400 X4 -3000 -2400 1800 -600 0 0 -80 42.5 2961.78 3,4 -12350 Đ2 -10595 -1755 0 -1755 0 0 0 0 0 Thanh 3,6 đứng Đ3 4750 350 350 700 0 0 27.5 27.5 -1560.9 5450 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 48
  51. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3,6 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 49
  52. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3.CHỌN TIẾT DIỆN THANH DÀN. Chọn tiết diện thanh dàn cần tuân theo nguyên tắc: +Tiết diện thanh dàn nhỏ nhất là L50x5. +Trong một dàn L 24m thì phải thay đổi tiết diện để tiết kiệm vật liệu và dùng không quá 2 loại tiết diện thanh cánh với dàn có L 36m. +Bề dày bản mã được chọn dựa vào nội lực lớn nhất tong các thanh bụng,dàn chỉ nên dung một loại bề dày bản mã. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực chọn bm=14mm. A.THANH CÁNH TRÊN. Dàn có nhịp L = 24m,thuộc trường hợp L<24m.Như vậy chỉ cần chọn 1 loại tiết diện thanh cánh trên. Nội lực tính toán: Chọn lực nén có trị số lớn nhất trong 2 thanh T4 N=NT4= -84000daN Chiều dài tính toán : Trong mặt phẳng dàn lx= l = 300 cm. Ngoài mặt phẳng dàn l y 600cm Giả thiết gt=90,tra bảng II.1,phụ lục II được =0,639. Diện tích cần thiết của tiết diện thanh. N 84000 2 ACT = 58,4cm .R  0,639x2250x1 Thanh cánh chịu nén có [] =120. Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 160 14 160 2 thép góc đều cạnh 2L160x10.có: 2 A =2x31,4 = 62,8cm . 43 rx=4,96 ry=7,05 160 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. 117 Độ mảnh thực tế: l x 300 x 60,5 120 rx 4,96 l y 600  y 85 120 Thoả mãn điều kiện ổn định. ry 7,05 max = y = 85.Tra bảng II.1 phụ lục II được min=0,676 Kiểm tra theo công thức: N 84000  = 1979daN / cm2 R  2250daN / cm 2 . min Ath 0,676x62,8 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 49
  53. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II B.THANH CÁNH DƯỚI. Nội lực tính toán ND2 = 85750daN Chiều dài tính toán lx = 600cm ly =1200cm 71 N 85750 2 90 ACT= 38,1cm R 2250 19 Thanh cánh chịu kéo có []=400. 125 14 125 lx 600 rxct = 1,5 [] 400 ly 1200 ryct= 3 [] 400 Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh 2L125x90x10.có: A=2x19,7 = 39,4cm2. l x 600 rx = 3,98 > rxct. x 151 400 rx 3,98 l y 1200 ry = 6,27 > ryct. y 191,4 400 ry 6,27 Thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Kiểm tra theo công thức: N 85750  = 2176,4daN / cm 2 R  2250daN / cm2 .  Ath 39,4 C.THANH XIÊN ĐẦU DÀN X1, X1’ Nội lực tính toán trong thanh là: N1 = -63900 daN; N2 = - 56060 daN; Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn xác định cho từng đoạn như sau lx1= 168,3cm; lx2= 202cm. Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn ly1; ly2 xác định như sau l y (0.75 0.25N 2 / N1 )l (0,75 0,25.56060/ 63900)370 358,7cm Giả thiết  =100, tra bảng II.1,phụ lục II được =0,571. x'1 - TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN THANH XIÊN X : 1 2020 N 63900 2 1 ACT= 49,74cm x  R  0,571x.2250x1 1683 Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh 2L160x90x10 ghép cạnh ngắn 14 A=2x25,3 = 50,6cm2. 160 160 rx=2,84 23 ry=7,84 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. 90 Độ mảnh thực tế: 67 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 50
  54. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II lx1 168,3 x= 59,3 120 rx 2,84 l y 358,7 y= 46 120. ry 7,84 max= x=59,3.Tra bảng II.1 phụ lục II được min=0,821 Kiểm tra theo công thức: N 63900  = 1538,2daN / cm 2 R  2250daN / cm2 . min Ath 0,821x50,6 - TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN THANH XIÊN X'1: N 56060 2 ACT= 43,63cm  R  0,571x.2250x1 Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc không đều cạnh 2L140x90x10 ghép cạnh ngắn A=2x22,2 = 44,4cm2. Như vậy ta sẽ chọn tiết diện của thanh X1 là 2L160x90x10 có: rx=2,84 ry=7,84 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực cho thanh X’1. Độ mảnh thực tế: lx2 202 x1= 71,1 120 rx 2,84 l y 2 358,7 y= 46 120. ry 7,84 max= x=71,1.Tra bảng II.1 phụ lục II được min=0,702 Kiểm tra theo công thức: N 56060  = 1578,2daN / cm 2 R  2250daN / cm 2 . min Ath 0,702x50,6 Vậy tiết diện đã chọn là hợp lý. 1946,5x D.THANH XIÊN X2 2 Thanh chịu kéo, nội lực tính toán trong thanh : x' Nx2 = 41031daN ; Nx’2 = 34900daN 1946,52 Chiều dài hình học l = 389,3cm. Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx= 0,5l = 0,5 x 389,3 = 194,65cm. l y (0.75 0.25N x2 / N x'2 )l1 (0,75 0,25.34900/ 41031)389,3 374,8cm 80 14 80 N 41031 2 ACT= 18,24cm R 2250.1 Chọn tiết diện thanh chữ T gồm hai thép góc 22 đều cạnh 2L80x6 có: A=2x9,38 = 18,76cm2. 80 58 rx= 2,47cm Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 51
  55. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II ry= 3,8cm lx 194,65 x= 78,8 rx 2,47 ly 374,8 y= 98,6 ry 3,8 max = y = 98,6 < [] = 400. Kiểm tra ứng suất trong thanh với hệ số điều kiện làm việc  = 1 theo công thức: N 41031  = 2187daN / cm2 R  2250daN / cm2 . Ath. 18,76 E.THANH XIÊN X3 Thanh chịu nén, nội lực tính toán thanh N = X3 = -15188 daN Chiều dài tính toán: lx=0,8l=0,8x431=344,8 cm. l y l 431cm x 4 Giả thiết  =100, tra bảng II.1,phụ lục II được x3 4309 =0,571. 4309 N 15188 2 ACT= 14,77cm  R  0,571x.2250x0,8 Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L80x6 A=2x9,38= 18,76cm2. 14 rx=2,47 80 80 ry=3,8 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. 22 Độ mảnh thực tế: 80 lx 344,8 x= 140 150 58 rx 2,47 l y 431 y= 113 150. ry 3,8 Trong đó [ ] =150 (thanh bụng dàn phẳng) max= x=140.Tra bảng II.1 phụ lục II được min=0,346 Kiểm tra theo công thức: N 15188  = 2340daN / cm2 R  2250daN / cm2 . min Ath 0,346x18,76 2340 2250 100% 4% 5% 2250 F. THANH XIÊN X4 Thanh chịu nén, nội lực tính toán thanh N = X4 = -5400 daN Chiều dài tính toán: lx=0,8l=0,8x431=344,8 cm. l y l 431cm Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 52
  56. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Giả thiết  =100, tra bảng II.1,phụ lục II được =0,571. N 5400 2 ACT= 5,25cm  R  0,571x.2250x0,8 Chọn tiết dịên theo cấu tạo , dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L75x5 A=2x7,39= 14,78cm2. rx=2,31 ; ry=3,57 75 14 75 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: 20 lx 344,8 x= 149 150 75 rx 2,31 55 l y 431 y= 121 150. ry 3,57 Trong đó [ ] =150 (thanh bụng dàn phẳng) max= x=149.Tra bảng II.1 phụ lục II được min=0,302 Kiểm tra theo công thức: N 5400  1210daN / cm 2 R  2250.0,8 1800daN / cm 2 . min Ath 0,302x14,78 G .THANH XIÊN THUỘC HỆ DÀN PHÂN NHỎ Các thanh này đều là thanh chịu kéo, nội lực tương đối nhỏ Nx1=8504daN , Nx2=8018daN. Nên chọn tiết diện thanh là hai thép góc đều cạnh 2L50x5 có A=2x4,8 = 9,6cm2. rx= 1,53cm. 14 50 50 ry= 2,61cm. Nhận thấy thanh X2 có chiều dài và nội lực tính 14 toán tương đối lớn nên ta chỉ kiểm tra với hai thanh này. 50 Chiều dài thanh l = 216cm 36 Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx= 0,8l = 0,8 x216 = 172,8cm. ly= l = 216cm. lx 172,8 x= 113<150 rx 1,53 ly 216 y= 82,8 <150 ry 2,61 N 8018  835daN / cm 2 R  2250daN / cm 2 .  Ath 9.6 H .CÁC THANH ĐỨNG THUỘC HỆ DÀN PHÂN NHỎ Thanh chịu nén, nội lực tính toán NĐ = -10564 daN Chiều dài thanh l = 140cm Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 53
  57. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: lx= 0,8l = 0,8 x 140 = 112cm. ly= l = 140cm.  =0,8; hệ số điều kiện làm việc khi thanh có độ mảnh  > 60 Thanh đứng chịu nén có []=120. Giả thiết  =100 tra bảng II.1 phụ lục II ta được =0,571. N 10564 2 ACT= 10,3cm  R  0,571x.2250x0,8 Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L56x5có: A = 2x5,41 =10,82cm2. rx=1,72 56 14 56 ry=2,85 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. 16 Độ mảnh thực tế: lx 112 56 x= 65 [] 120 40 rx 1,72 ly 140 y= 49 60 Thanh cánh chịu nén có [] =120. Giả thiết  =100 tra bảng II.1 phụ lục II ta được =0,571. N 12350 2 ACT= 12cm  R  0,571x.2250x0,8 Chọn tiết dịên dạng chữ T ghép từ 2 thép góc đều cạnh 2L70x5 có: A = 2x6,86 =13,72cm2. 14 70 70 rx=2,16 r =3,38 y 19 *Kiểm tra tiết diện về khả năng chịu lực. Độ mảnh thực tế: 70 lx 224 51 x= 104 [] 120 rx 2,16 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 54
  58. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II ly 280 y= 83  120 ry 3,38 max= x = 104 .Tra bảng II.1 phụ lục II được min=0,546 Kiểm tra theo công thức: N 12350  = 1649daN / cm2 R  1800daN / cm2 . min Ath 0,546x13,72 L. THANH ĐỨNG Đ3 Thanh này là thanh chịu kéo, nội lực tính toán là NĐ3=5450daN , thanh này có nội lực tương đối nhỏ, do đó ta chọn theo cấu tạo tiết diện chữ T từ 2 thanh thép góc đều cạnh 2L50x5. Nên chọn tiết diện thanh là hai thép góc đều cạnh 2L50x5 có A=2x4,8 = 9,6cm2. rx= 1,53cm. ry= 2,61cm. Chiều dài thanh l = 340cm 50 Chiều dài tính toán trong và ngoài mặt phẳng dàn: 50 lx= 0,8l = 0,8 x 340 = 272cm. 50 ly= l = 340cm. lx 272 50 x= 178<400 rx 1,53 ly 340 y= 130<400 ry 2,61 N 5450  568daN / cm 2 R  1800daN / cm 2 .  Ath 9.6 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 55
  59. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 4.Tính toán và cấu tạo các nút dàn. Các nút dàn sử dụng liên kết hàn, các đường hàn được thực hiện bằng tay, sử dụng que hàn N46 Vật liệu thép cơ bản là thép có cường độ bằng 2150 daN/cm2cường độ bền tiêu chuẩn 2 Rbtc=3400kg/cm . Dùng que hàn 42 do đó có h 2 2 Rg = 1800 daN/cm ; Rg t= 0,45; Rbtc = 1650 daN/cm t = 1; h = 0 7 h 2 (.Rg)min =h.Rg =0,7.1800=1260 daN/cm . Theo nhiệm vụ thiết kế chỉ tính toán với năm nút đặc trưng của dàn 4 3 1 2 5 A. TÍNH NÚT SỐ 3 *Liên kết thanh xiên X3 (2L80x6)vào bản P=11244daN mã. T5=77250daN Nội lực tính toán X3= -15188 daN T6=84000daN Liên kết bằng hai đường hàn sống và hai X đường hàn mép, lấy chiều cao đường hàn: 8=5400daN hs = 8mm; hm=6mm =15188daN Chiều dài các đường hàn tính theo công X7 thức: Đường hàn sống: k  X 7 0,7x15188 ls= 1 1 6,27cm 2  hs  (Rg) min 2x0,8x1260 (1 k)  X1 0,3x15188 lm= 1 1 4,01cm 2  hm  (Rg) min 2x0,6x1260 Chọn ls = 7 cm ; lm =5cm. k - hệ số phân phối nội lực, khi thép góc đều cạnh liên kết vào bản mã k = 0,7. *Liên kết thanh xiên X4 Nội lực tính toán X4 = -5400daN Chọn chiều cao đường hàn: hs = hm= 6mm Chiều dài các đường hàn tính theo công thức: Đường hàn sống: k  X 8 0,7x5400 Ls= 1 1 3,5cm 2  hs  (Rg) min 2x0,6x1260 (1 k)  X1 0,3x5400 lm= 1 1 2,1cm 2  hm  (Rg) min 2x0,6x1260 Chọn lm = ls = 5cm Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 56
  60. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II k - hệ số phân phối nội lực, khi thép góc đều cạnh liên kết vào bản mã k = 0,7. *Liên kết thanh cánh (có nội lực T3 ,T4) vào bản mã Nội lực tính toán trong thanh cánh T3 = -77250daN; T4 = -84000 daN Lực tập trung tại mắt P = 11244 daN Hiệu số nội lực thanh cánh T T4 T3 84000 77250 6750daN Hợp lực R1 do hai đường hàn sống chịu(thanh cánh hàn vào bản mã), được tính: 2 2 2 2 R1 k. T (P / 2) (0,7.6750) (11244/ 2) 7344daN Chiều dài tối thiểu của đường hàn sống: 1 R 2 1 0,5.7344 ls 1 1 4,64cm  .hh .(.Rg) min 1.0,8.1260 230 505 225 285 280 43 305 50 325 50 60  8 x 50 x8 70 x6 6 x 50 22   B.NÚT SỐ 4(NÚT ĐỈNH DÀN) *Liên kết thanh đứng NĐ3 P=11244daN Nội lực tính toán N = 5450daN Đ3 T'4=84000daN T4=84000daN Chọn chiều cao đường hàn: hs = hm= 6mm Chiều dài các đường hàn tính theo công thức: N§3=5450daN Đường hàn sống: k  N D5 0,7x5450 ls 1 1 3,5cm 2  hs  (Rg) min 2x0,6x1260 (1 k)  X 5 0,3x5450 lm 1 1 2,1cm 2  hm  (Rg) min 2x0,6x1260 k - hệ số phân phối nội lực,khi thép góc đếu cạnh liên kết vào bản mã k = 0,7. Chọn chiều dài đường hàn sống và hàn mép ls= lm=5cm. *Nối thanh cánh. Nội lực tính toán trong thanh cánh T4 = -84000 daN Lực tập trung tại mắt P = 9489+1755=11244 daN Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 57
  61. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Nội lực tính toán của mối nối: Nqư = 1,2x T4 = 1,2x 84000 =100800 daN Diện tích chịu lực quy ước: Aqư =Agh + Abm = Agh+2.bg.bm Chọn bản ghép có tiết diện 12x354 mm 2 Agh = 1,2x35,4 = 42,48 cm 2 Abm = 2 x16 x 1,4 = 44,8cm . 2 Aqư = 42,48 + 44,8 = 87,28 cm . ứng suất trong diện tích quy ước Nqu 100800 2 2 qư= 1155daN / cm R 2150daN / cm . Aqu 87,28 Đường hàn liên kết bản ghép với thanh cánh. Nội lực truyền qua bản ghép: Ngh=qư.Agh=1155x42,48 = 49064,4 daN Chọn hh = 10 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn: Ngh 49064,4 lh= 4 4 52,7cm hh  (R) min 0,8x1260 Chọn cặp đường hàn 2x( 16 + 13) = 58 > 52,7cm. Liên kết thanh (T4) vào bản mã Nbm1 = 1,2T4 - Ngh = 1,2x84000 - 49064,4 = 51735,6 daN > 1,2 T4/2 1,2 T4/2= 0,6x100800 = 50400daN 2 2 2 2 Nbm = N bm1 Psin P cos 51735,6 9489 = 52599daN Chọn chiều cao đường hàn hh =8 mm Chiều dài cần thiết của đường hàn. N bm1 52599 lh= 4 4 56cm hh  (R) min 0,8x1260 Chọn cặp đường hàn 2x( 18 + 10) = 56 cm *Nối bản mã Lực truyền qua hai bản nối Nbn = Nbm1 =51735,6 daN Chọn hh = 10 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn: N bn 51735,6 lh= 1 1 21,5cm 2xh h  (R) min 2x1,0x1260 Chọn bản nối tiết diện 22x10mm Kiểm tra cường độ bản nối : Bản nối có hai lỗ bulông 20 N 51735,6  = bn 1437,1daN / cm2 2150daN / cm 2 2xAbl 2 22x1,0 2x2 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 58
  62. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 700  Ø 160x8 160x8 130 160 100 8 x8100 8 x x8 130 x 14 14 334 130 100x8 x8 100x8 130 x8 160 160x8 160x8 654 S­ên gia c­êng 100 250 250 100  100 100 43 160x8 160x8 10 10 x x d=10 230 220 220 180x8 180x8 50 6 6 x x 100 50 50 Ø 300  C. TÍNH NÚT SỐ 5 (NÚT NỐI TẠI CÔNG TRƯỜNG) N§3=5450daN *Liên kết thanh xiên X4,X4’ X Đã tính toán ở nút 3 : hs = hm= 6 mm ; 4=5400daN ls = 5cm; lm= 5cm 4=5400daN *Liên kết thanh đứng Đ3vào bản mã. X' Nội lực tính toán Đ3 = 5450 daN ND2=85750daN ND2=85750daN Chọn hs = hm = 6mm Chiều dài đường hàn sống: 0,7xD 0,7x5450 l 1 1 1 3,5cm s 2hs  (R) min 2x0,6x1260 0,3xD 0,3x5450 l 5 1 1 2,1cm m 2hs  (R) min 2x0,6x1260 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 59
  63. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chọn chiều dài đường hàn sống và đường hàn mép của thanh đứng vào bản mã là ls = lm =5cm. *Nối thanh cánh dưới (2L125x90x10). Nội lực tính toán của mối nối: Nqư = 1,2x ND2 = 1,2x 85750 =102900 daN Diện tích chịu lực quy ước: Aqư = Agh + Abm = Agh+2.bg.bm Chọn bản ghép có tiết diện 2x284 mm 2 Agh = 1,2x28,4 = 34,08 cm 2 Abm = 2 x9 x 1,4 = 25,2 cm . 2 Aqư = 34,08 + 25,2 = 59,28 cm . ứng suất trong diện tích quy ước Nqu 102900 2 2 qư= 1736daN / cm R 2150daN / cm . Aqu 59,28 Đường hàn liên kết bản ghép với thanh cánh. Nội lực truyền qua bản ghép: Ngh=qư.Agh = 1736x34,08 = 59163 daN Chọn hh = 8 mm. Chiều dài cần thiết của đường hàn: Ngh 59163 lh 4 4 63cm hh  (R) min 0,8x1260 Chọn chiều dài đường hàn thanh cánh với bản ghép là 2(14+20) =68cm>63cm. Liên kết thanh D2 vào bản mã Nbm1 = 1,2 ND2 - Ngh = 102900 - 59163 = 43737 daN 19,6cm. Kiểm tra cường độ bản nối : Bản nối có hai lỗ bulông 20 N 46949  = bn 1467,2daN / cm2 2150daN / cm 2 2xAbl 2 20x1,0 2x2 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 60
  64. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II  280 280 50 6 x 6  x6 x 50 50 50 6 d=10 190 x6 x 50 90 180 8 180 8 90 330 x x 10 10 x x 200x8 200 200 200x8 140 19 50 200 50 760  280 S­ên gia c­êng Ø Ø 700 200x8 200x8 8 140 x 80 125 100 8 x8 x x8 140 100x8 14 8 140 264 100x8 x x8 100x8 140 8 x 125 80 200x8 200x8 760  D.TÍNH NÚT LIÊN KẾT DÀN VỚI CỘT. Dàn liên kết cứng vào cột bằng 2 nút đầu dàn *Nút dưới. Nút dưới là mắt truyền phản lực gối tựa RA= 37850,5 + 5220 = 43070,5daN và lực xô ngang do mô men đầu dàn (lực này tác dụng ép mặt dưới của dàn và cột ) H= M1/ho = 43870/2,2 = 19941 daN +Cấu tạo mắt : gồm bản mã 1, bản gối 2, gối đỡ 3 và các bu lông liên kết bản gối 2 vào cột. +Liên kết thanh cánh dưới D1(2L125x90x10) vào mắt. Nội lực trong thanh ND1= 50100 daN Chọn chiều cao đường hàn sống hs=10 mm; hm= 8 mm. Chiều dài một đường hàn: Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 61
  65. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 0,75.D1 0,75x50100 ls= 1 1 16cm 2hs  (R) min 2x1,0x1260 0,25D1 0,25x50100 lm= 1 1 7,2cm 2hs  (R) min 2  0,81260 Chọn chiều dài đường hàn thanh cánh dưới vào bản mã ls=16cm , lm=8cm. *Liên kết thanh X1. +Liên kết thanh X1 đã tính được ở trên với các đường hàn Nội lực trong thanh Nx1= 63900daN hs=10 mm; hm=8 mm. 0,75.D1 0,75x63900 ls= 1 1 20cm 2hs  (R) min 2x1,0x1260 0,25D1 0,25x63900 lm= 1 1 9cm 2hs  (R) min 2  0,8 1260 Chọn tiết diện bản gối 1,8x16 cm. Tiết diện bản gối chọn thoả mãn: RA 43070,5 Bề dày sườn s> 0,77cm . bs  Re m 16x3500 Điều kiện ổn định cục bộ của bản gối: 6 3 bs/s=16/1,8=8,9cm < 0,44 E / R 0,44 2,06.10 / 2,15.10 13,62cm +Tính đường hàn liên kết bản mã 1 vào bản gối 2. Liên kết bằng 2 đường hàn góc chịu tác dụng của RA = 43070,5 daN H = 19941 daN Me=H.e = 19941x10,5 = 209380,5 daN.cm. e = 10,5cm :khoảng cách từ điểm đặt lực H đến trọng tâm đường hàn. +Chọn chiều cao đường hàn theo công thức 2 1 6.e h H 2 1 (R) 2 h 2. .l .(R ) l h gh min h 2 1 6x10,5 19941 2 x 1 43070 ,5 2 0,6cm 2x(45 2)x1260 45 2 Chọn chiếu cao đường hàn hh = 10mm. Do lực H chi gây ép nút dưới của dàn vào cột, nên bulông được đặt theo cấu tạo Chọn 6 bulông 20 đặt thành hai hàng Tính toán gối đỡ : gối đỡ có các đường hàn liên kết với cột chịu lực 1,5RA Chọn tiết diện gối đỡ 20x2,5cm. Chọn hh=10mm. Chiều dài cần thiết đường hàn: 1,5R 1,5x43070,5 lng= 1 1 26,6cm 2hh x(Rg) min 2x1,2x1260 Chọn chiều dài gối đỡ l = 27cm. Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 62
  66. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II *Mắt trên. Tương tự như nút dưới G1 P1 8809 1755 H = 19941daN; Rpn = 5282daN 2 2 Cấu tạo mắt trên gồm bản mã và bản gối . +Liên kết thanh dàn vào bản mã tính với nội lực tính toán của nó. -Liên kết thanh T1. Nội lực tính toán: T1= 14098 daN Liên kết bằng 2 đường hàn sống và 2 đường hàn mép. Chọn hs = 8m; hm= 6mm. Chiều dài một đường hàn: 0,7.T1 0,7x14098 ls= 1 1 6cm 2hh  (Rg) min 2x0,8x1260 0,3.T1 0,3x14098 lm= 1 1 3,8m 2hh  (Rg) min 2x0,6x1260 Chọn chiều dài đường hàn thanh cánh trên vào bản mã là ls=6cm ; lm=5cm. -Đường hàn liên kết thanh xiên dàn phân nhỏ lấy theo cấu tạo hh = 6mm; ls= lm = 5cm. Chọn tiết diện bản gối 1,8x16 cm. Tiết diện sườn chọn thoả mãn: RA 5282 Bề dày sườn s> 0,094cm . bs  Re m 16x3500 và s>0,5. 3.b1  H /(ls  R) 0,5. 31019941/(30  2150) 1,52cm Điều kiện ổn định cục bộ của sườn: 6 3 bs/s=16/2=8 cm < 0,44 E / R 0,44 2,06.10 / 2,15.10 13,62cm -Liên kết bản mã vào bản gối . Đường hàn chịu tác dụng của lực ngang H = 19941daN Phản lực đứng Rpn = 5282daN do dàn phân nhỏ Mô men Me = Hxe = 19941x5 =99705 daNcm. e = 5cm :khoảng cách từ điểm đặt lực H đến trọng tâm đường hàn. +Chọn chiều cao đường hàn theo công thức 2 1 6.e h H 2 1 (R) 2 h 2. .l .(R ) l h gh min h 2 1 6x5 199412 x 1 52822 0,53cm 2x30x1260 30 Chọn chiếu cao đường hàn hh = 8 mm. +Tính bu lông liên kết sườn gối vào cột. H.z.y1 19941x12x14 Nblmax= 3350daN 2. yi 2 2(202 102 ) Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 63
  67. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Đường kính bu lông xắc định theo công thức. 4.N bl max 4x3350 d0 1,31cm .Rkbl 3,14x2500 Chọn bulông 20  200 220 500 260 160 S­ên gia c­êng d=14 80x8 50 50 8 100 100 300 300 320 8 60 6 100 x 100 90 50 x6 tl 1/10 50 50 50 d=18 x6 235  Ø  355 Ø 255 d=14 10 75 x 75 200 8 x 90 150 150 350 S­ên gia c­êng 160x8 85 450 450 8 150 160x10 225 80 75 20 d=18  100 tl 1/10 160 270 270 10 195 10 Gèi ®ì d=25 10 200 10 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 64
  68. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II BẢNG THỐNG KÊ TIẾT DIỆN CÁC THANH DÀN Loại Diện tích l l x  y Ký hiệu thanh Tiết diện x y r r thanh (cm2) cm cm x y (cm) (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C¸nh trªn T1 ,T2 ,T3 ,T4 2L160x10 62,8 300 600 4,96 7,05 60,5 85 X1 2L160x90x10 50,6 168,3 358,7 2,84 7,84 59,3 46 X2 2L80x6 18,76 194,65 374,8 2,47 3,8 78,8 98,6 X3 2L80x6 18,76 344,8 431 2,47 3,8 140 113 Thanh X4 2L75x5 14,78 344,8 431 2,31 3,57 149 121 bông §2 2L56x5 10,82 224 280 1,72 2,85 65 49 §3 2L70x5 13,72 272 340 2,16 3,38 104 83 C¸nh d­íi D1,D2 2L125x90x10 39,4 600 1200 3,98 6,27 151 191,4 Sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 65
  69. ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II sinh viên: Đỗ Anh Tuấn- Lớp B2K11 66