Đồ án Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng một nhịp

55 trang hapham 1020

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng một nhịp", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_khung_ngang_nha_cong_nghiep_mot_tang_mot_nhip.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng một nhịp

GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Đồ án kết cấu thép THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG MỘT NHỊP. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Thiết kế khung ngang nhà xưởng một tầng, một nhịp có hai cầu trục sức nâng Q=50/10T, chế độ làm việc trung bình, nhịp nhà L = 36m, chiều dài nhà D = 96m ; bước cột B = 6m, cao trình đỉnh ray Hr = 9m, mái lợp Panel Bêtông cốt thép; vật liệu làm kết cấu chịu lực thép CCT38; móng Bêtông cấp độ bền B12,5; B15. I.CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU: 1. Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp (H1) Khung ngang gồm cột và rường ngang. Liên kết cột với rường ngang làliên kết ngàm cứng. Cột bậc thang, phần trên đặc, phần dưới rỗng. Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp bằng Bêtông cốt thép. Độ dốc 1/12. Chọn cầu chạy có: Móc chính :50 T. Móc phụ: 10 T. Nhịp cầu chạy: Lcc = 34,5 m. Kích thước Gabarit chính: H = 4000 mm B1 = 350 mm F = 650 mm Lt= 2500 mm Đáy K = 5600 mm B = 6860 mm Loại ray:KP-80 Aùp lực bánh xe lên ray: P=45,5 T Trọng lượng xe con : 13,5 T Trọng lượng cầu trục : 73,1 T 2. Kích thước chính của khung ngang: 1. Kích thước theo phương đứng: 2.1 Kích thước cột: Cầu trục sức nâng Q = 50/10T ( lấy theo bảngVI.1 ): Chiều cao Hk của Gabarit cầu trục: Hcc = 4000 mm Chiều cao H2 từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh dưới rường ngang: H2 = Hcc + c + f = 4000 + 200 + 100 = 4300 mm. Trong đó: Hcc : Chiều cao Gabarit cầu trục c = 200 mm: khe hở an toàn giữa xe con và kết cấu mang lực mái. f = 100 mm: khe hở phụ Chiều cao từ mặt nền đến cao trình cánh dưới rường ngang : H H = Hr + H2 =9000+ 4300 = 13300 mm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chiều cao phần cột trên: Htr = H2 + Hdcc + Hr = 4300 + 1000 + 200 = 5500 mm. Trong đó: Hdcc : Chiều cao dầm cầu chạy, lấy theo cấu tạo từ (1/5 đến 1/7)B = (1200 đến 857) mm. Chọn Hdcc= 1000 mm. Hr : chiều cao ray , lấy theo kinh nghiệm Hr = 200 mm Chiều cao phần cột dưới: Hd = H - Htr + H3 = 13300 – 5500 + 800 = 8600 mm Trong đó: H3: là độ sâu chôn móng, lấy theo cấu tạo H3 = 800 mm. Chiều cao toàn cột: h = Htr + Hd = 5500 + 8600 = 14100 mm 2. Kích thước theo phương ngang: Bề rộng cột trên : 1 1 1 1 btr = (  )H = ( )H (687  458) Chọn btr = 550 mm với Htr = 5500 8 12 tr 8 12 tr mm. Nhịp cầu trục Lk = 34500 mm. LL 36000 34500 Với:  k 750(mm ). 2 2 a - Khoảng cách từ mép cột đến trục định vị. Lấy a = 250 với nhà có Q = 50 C1 :Khoảng hở an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột, lấy C1 = 75 mm B1: Phần đầu của cầu trục bên ngoài ray. Bề rộng cột dưới: bd =  + a = 750 + 250 = 1000 mm Bề rộng cột dưới phải thỏa mãn điều kiện: 1 bd > (H H ) để đảm bảo độ cứng 20 tr d 1 bd > (5500 8600) = 705 mm. 20 Và: bd-btr = 1000 - 550 = 450 > B1 + C1 = 350 + 75 = 425 mm. 2.2 Kích thước dàn: Chiều cao đầu dàn H0=2200 mm, độ dốc i =1/12 , chiều cao giữa dàn: Hgd= H0 + x = 2200 + 1500 = 3700 mm. x 1 18000 tg x 1500mm. 18000 12 12 Bề rộng cửa mái 12 m, chiều cao cửa mái: Hcm = i.hc + hb =1.(1700 800) = 2500 mm. Hc = 1700 mm: chiều cao một cánh cửa trời i = 1: số cánh cửa trời. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II +15500 +13300 2200 +9000 5500 +7800 50/10 8600 +0.00 36000 II. TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 1.Tải trọng tác dụng lên dàn: 1.1 Tải trọng thường xuyên: a) Tải trọng các lớp mái tính toán theo cấu tạo của mái lập theo bảng sau: Tải trọng Tải trọng tính Hệ số vượt Cấu tạo của lớp mái tiêu chuẩn toán KG/m2 tải KG/m2 Tấm Panel 3 x 6 m 150 1.1 165 Lớp cách nhiệt dày 12 cm bằng bêtông xỉ = 500kg/m3 60 1.2 72 Lớp ximăng lót 1.5 cm 27 1.2 32,4 Lớp cách nước 2 giấy 3 dầu 20 1.2 24 2 lớp gạch lá nem và vữa lát dày 80 1.1 88 4 cm. Tổng cộng 337 381 Đổi ra phân số trên mặt bằng với độ dốc i = 1/12 có cos = 0.997 tc 337 2 2 g m = 338 KG/m =0,338T/m mặt bằng 0.997 381 2 2 gm = 382 KG/m = 0.382 T/m mặt bằng 0.997 b) Trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng tính sơ bộ theo công thức: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2 2 gd = n 1,2 d L = 1,1 1,2 0,9 36 = 42,768( Kg/m )= 0,042768 T/m . Trong đó : d: hệ số trọng lượng bản thân dàn. d=0,9 với L = 36 m n = 1.1 – Hệ số vượt tải. 1,2 : hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng. c) Trọng lượng kết cấu cửa trời: Theo công thức kinh nghiệm: 2 gct = ct.Lct KG/m mặt bằng nhà Trong đó : ct =0.5 ; Lct là nhịp cửa trời. 2 tc 2 Ta có thể lấy trị số từ 12 – 18 Kg/m cửa trời, ở đây lấy : g ct =12 Kg/m 2 gct = 1.1 12 = 13.2 Kg/m d) Trọng lượng cánh cửa trỡi và bậu cửa trời: -Trọng lượng cánh cửa (Khung + Kính) tc 2 g k = 35 Kg/m -Trọng lượng bậu trên và bậu dưới tc g b = 100 Kg/m Vậy lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là: gkb = (1,1 35 1,5 6) + (1,1 100 6) = 1006 Kg. Tải trọng gct và gkb chỉ tập trung ở những chân cửa trời. Để tiện tính tính toán khung, ta thay chúng bằng lực tương đương phân bố đều trên mặt bằng nhà g’ct. g ct .lct .B 2g Kb 13.2 12 6 2 1006 2 g’ct = = 13,7 Kg/m L.B 36 6 Vậy tải trọng tổng cộng phân bố đều trên rường ngang là: g = (gm + gd +g’ct ).B = (382+42,77+13,7) 6 = 2631 Kg/m=2,631T/m. 1.2 Tải trọng tạm thời : Theo TCVN 2737-90, tải trọng tạm thời trên mái là: tc 2 p = 75 KG/m mặt bằng với hệ số vượt tải np = 1,3 Tải trọng tính toán phân bố đều trên rường ngang: tc p = np.p .B = 1,3 75 6 = 585 Kg/m =0.585 T/m. 2.Tải trọng tác dụng lên cột: a) Do phản lực dàn: Tải trọng thường xuyên: g.L 2631 36 A = 47358 Kg = 47,358 T 2 2 Tải trọng tạm thời: p.L 585 36 A’ = 10530 Kg = 10.53 T 2 2 b) Do trọng lượng dầm cầu trục: Trong lượng dầm cầu trục tính sơ bộ theo công thức: 2 Gdct = ct.l ct Kg SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Trong đó: lct -Nhịp dầm cầu trục, lct = 6 m.  cr- Hệ số trọng lượng dầm cầu tục bằng 24-37 với Q <= 75T Chọn ct = 30 với Q =50 T 2 Gdct = 30 6 = 1080 Kg = 1,08 T Gdct đặt ở vai dầm cầu trục là tải trọng tĩnh. c) Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục: Tải trọng đứng của cầu trục tác dụng lên cột được xác định do tác dụng của hai cầu trục hoạt động trong nhịp đó. Cầu trục 50 T có áp lực tiêu chuẩn thẳng đứng lớn nhất của 1 bánh xe là: tc P max = 45,5 T; trọng lượng toàn cầu trục G = 73,1 T; trọng lượng xe con Gxc = 13,5 T; bề rộng cầu trục Bct = 6860 mm; khoảng cách giữa các bánh xe K = 5260; số bánh xe ở mỗi bên no = 2. Aùp lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ nhất của một bánh xe là: tc QG tc 50 73,1 P min = Pmax 45,5 16,5T no 2 Aùp lực lớn nhất Dmax của cầu trục lên cột do các lực Pmax được xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột. Ở đây phải kể đến hệ số vượt tải n = 1,2 hệ số tổ hợp nc = 0,85( xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều cầu trục). Với vị trí bất lợi nhất của các bánh xe trên dầm: tc Dmax = n.nc. P maxyi = 1,2 0,85 45,5(1+0,067+0,79) = 86,18 T. tc Tương tự : Dmin = n.nc. P minyi = 1.2 0,85 16,5(1+0,067+0,79) = 31,25 T. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II P1 P2 P2 P1 6 3 0 5 6 0 0 1 2 6 0 5 6 0 0 6 3 0 0,79 0,067 1,00 6 0 0 0 6 0 0 0 ( H .3) d) Do lực hãm của xe con: Khi xe con hãm phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động. Lực hãm xe con, qua các bánh xe cầu trục truyền lên dầm hãm vào cột. Lực hãm ngang tiêu chuẩn của 1 bánh xe : tc 0,05(QG xc ) 0,05(50 13,5) T 1 = 1,59 T. no 2 Trong đó: Gxc = 13,5 – Trọng lượng xe con no = 2 –Số bánh xe ở 1 bên cầu trục tc Lực hãm ngang T 1 truyền lên cột thành lực T đặt tại cao trình dầm hãm; giá trị T cũng xác định bằng đường ảnh hưởng như xác định Dmax và Dmin. tc T = n.nc.T 1.yi =1,2 0,85 1,59(1+0,067+0,79) = 3,01 T. 2. Tải trọng gió tác dụng lên khung: Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737-95. Nhà công nghiệp một tầng 1 nhịp chiều cao nhỏ hơn 36 m nên chỉ tính thành phần tĩnh của gió.Áp lực tiêu chuẩn ở độ cao 10 m trở xuống thuộc khu vực IIb (có kể đến ảnh hưởng của gió bảo) qtc = 95 Kg/m2 . SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 18,5 - 0.552 -0.6 0.5 2.5 -0,468 -0.6 0.6 1 +0.7 - W W‘ 2.2 q q’ 0,6 13.3 +0.8 - a) (H.4) b) Tải trọng phân bố đều tác dụng lên cột Phía đón gió: q = n.qo.k.c.B. (Kg/m) Phía trái gió: q’= n.qo.k.c’.B. (Kg/m) Trong đó: n = 1.3 – Hệ số vượt tải B = 6 m – Bước cột c- Hệ số khí động lấy theo bảng (Phụ lục V) ghi trên (H.4) k – Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao lấy (Phụ lục V.4) cho địa hình loại B. k =1,0726 ứng với Z = 13,3 m cao trình đáy vì kèo. Giá trị tải trọng gió phân bố đều lên cột ( với hệ số quy đổi ra phân bố đều =1.04 ) là: q = 1,3 95 1,0726 0,8 6 1,04 = 661,27 KG/m =0,661 T/m. q’ = 1,3 95 1,0726 0,5 6 1,04 = 413,29 KG/m =0,413 T/m. Tải trọng gió trong phạm vi mái từ đỉnh cột đến đỉnh mái đưa về lực tập trung đặt tại thanh cánh dưới của dàn mái. W = n.qo.k.B.cihi Trong đó: hi – chiều cao từng đoạn có ghi hệ số khí động ci (H.4a) k – là trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đáy vì kèo và giá trị ở điểm cao nhất của mái: Z = 18,5 m nội suy phụ lục V.4 được k = 1,166. 1.0726 1.166 k = 1,1193 2 W = 1,3 95 1,1193 6 [2,2 0,8 -1 0,468+2,5 0,7-0,552 0,5 + 0,6 (0,5+1+2,2+2,5)] = 5379,5 KG = 5,3795 T. III. TÍNH NỘI LỰC KHUNG 1.Sơ bộ chọn tỷ số độ cứng giữa các bộ phận khung: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II J1 , J2 và Jd được giả định trước theo các tỷ lệ sau: J1 = 8 J2 = 1 Jd = 36 Các tỷ số chọn này phải thỏa mãn điều kiện: 6  1 1,1  JJJ H 14,1 Với:  d:1 d 4,5  LHJL1 36    = J1/J2 –1 = 8-1 = 7 6 6 Vậy : = 1,535 <  =1,65. 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 coi dàn có độ cứng vô cùng ( Jd=). v Jd =∞ v v 5,5 5 J2 btr 14,1 J1 8,6 36 m e b d (H.5)-Sơ đồ tính khung q 2.Tính khung với tải trọng phân bố đều trên xà ngang: B Dùng phương pháp chuyển vị với ẩn số là 1 , 2 và 2 chuyển vị ngang ở đỉnh cột. Khung đối xứng và tải 1 trọng đối xứng nên =0 , 1= 2= . C Phương trình chính tắc: r11 + R1p = 0 trong đó: r : Tổng phản lực momen ở các nút trên A 11 (H.6) của khung khi góc xoay =1 R1p: Tổng momen phản lực của nút đó do tải trọng ở ngoài gây ra xà c ôt Để tìm r11 cần tính MM& là các momen ở các nút cứng B của xà và khi góc xoay =1 ở hai nút khung .Tính theo cơ học kết cấu xà 2.EJ . d 2.EJ 4,5 1 MB 0,25 EJ L 36 1 Qui ước dấu: Momen dương khi làm căng thớ bên trong của cột và dàn. Phản lực ngang dương khi hướng từ bên trong ra ngoài. Mômen ở đầu các cột do =1 xác định theo các công thức : cột 4C EJ1 6B EJ1 M B =- R K H B K H 2 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II J  1 1 8-1=7 J 2 = Htr/H=5500/14100 = 0,39 A = 1+ . = 1+ 0,39 7 = 3,73 B = 1+ 2. = 1+ 0,392 7 = 2,065 C = 1+ 3. = 1+ 0.393 7 = 1,415 F = 1+ 4. = 1+ 0.394 7 = 1,162 K= 4AC-3B2 = 4 3,73 1,415 - 3 2,0652 = 8,319 cột 4C EJ1 4 1.415 EJ1 Vậy : M B = 0,048EJ KH 8,319 14,1 1 Phản lực ở định cột do =1 gây ra : 6B EJ1 6 1,95 EJ 1 R 0,0075EJ1 B KH 27,925 14 2 Hệ số của phương trình chính tắc xà cột r11 = M B + M B = 0,25EJ1 + 0.048EJ1 = 0.298EJ1 2 2 B ql 2.631 36 r1P =M P = 284,148 Tm 12 12 Góc xoay : = - r1P / r11 = 284,148/ 0,298EJ1 = 953,517 / EJ1 Mômen cuối cùng -Ở đầu xà: xà xà B MB = M B + M P =0,25EJ1 953,517 /EJ1 – 284.148= -45,77 Tm -Ở đầu cột: cộtì cột MB = M B  = - 0.048EJ1 953,517 /EJ1 = - 45,77 Tm Ở các tiết diện khác thì tính bằng cách dùng trị số phản lực : RB RB = 0.0075EJ1 953,517/EJ1 = 7,15 T Vậy mômen ở vai cột: MC = MB + RB Htr = -45,77 + 7,15 5,5 = - 6,455 Tm Mômen ở chân cột: MA = MB + RB H = -45,77 + 7,15 14.1 = 55,045 Tm Biểu đồ mômen cho trên (H.7-a). 45,77 B 6,455 C Mq=M p+ M B . 55,045 A SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1H.7 - a Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Mômen lệch tâm đặt tại vai cột: 2,631 36 Mlt = A.e = x0, 225 10,66 Tm 2 b b 1000 550 Trong đó: e d tr 225 mm : Độ lệch tâm của cột trên và cột dưới. 2 2 Nội lực trong khung do Mlt có thể tìm được bằng bảng phụ lục đối với cột hai đầu ngàm, vì trường hợp này coi Jd =  và khung không có chuyển vị ngang và tải trọng đối xứng, nên dấu của Mlt ngược với dấu trong bảng. (1 )[3(1BC ) 4.] MM . BK lt (1 0,39)[3 1,95 (1 0,39) 4 1,415] = .( 10,66) 1,932 Tm 8,319 6(1 )[BA (1 )] M R . lt B KH 6(1 0,39).[2,065 3,73 (1 0,39)] 10,66 = ( ) 1,038 T 8,319 14,1 Mômen tại các tiết diện khác: t M C = MB + RB Htr = 1,932-1,038 5,5 = - 3,777 Tm p MC = MB+ RB Htr + Mlt = 1,932-1,038 5,5 + 10,66 = 6,883 Tm MA = MB + RB H + Mlt = 1,932-1,038 14,1 + 10,66 = - 2,044 Tm Biểu đồ mômen cho trên (H.7-b) 1,932 6,883 3,777 M A Cộng biểu đồ (H.7-a) với biểu đH.7ồ (H.7-b -b) được biểu đồ cuối cùng do tải trọng trên mái gây ra, cho trên (H.7-c) 2,044 MB = -45,77 + 1,932 = -43,838 Tm t MC = -6,445 – 3,777 = -10,222 Tm d MC = -6,445 + 6,883 = 0,438 Tm MA = 55,045 – 2,044 = 53,001 Tm Lực cắt tại chân cột 0, 438 53,001 QA = 6,112 T 8,6 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 43,838 43,838 43,838 43,838 0,438 10,222 0,438 10,222 Mq + A 53,001 53,001 H.7-c 3.Tính khung với tải trọng tạm thời trên mái (Hoạt tải) Ta có biểu đồ do hoạt tải gây ra bằng cách nhân các trị số của mômen do tải trọng thường xuyên ở biểu đồ trên hình (H.7-c) với trị số p/g = 0,585 / 2,631 = 0,222 9,732 10,732 0,097 0,097 2,269 2,269 M q + A 11,766 11,766 MB = -43,838 0,222 = -9,732 Tm t MC = -10,222 0,222 = -2,269 Tm d MC = 0,438 0,222 = 0,097 Tm MA = 53,001 0,222 = 11,766 Tm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Biểu đồ cho trên hình (H.8) Lực cắt tại chân cột 0,097 11,766 QA = 1,357 T 8,6 4.Tính khung với trọng lượng dầm cầu trục: Trọng lượng dầm cầu trục: Gdct =1,08 đặt tại nhánh cầu chạy và sinh ra mômen lệch tâm: Mdct = Gdct e =1,08 0,5 = 0,54 Tm b 1,0 Với e d 0,5 2 2 Nội lực trong khung tìm đượcbằng cách nhân biểu đồ Mlt cới tỷ số –Mdct/Mlt (vì 2 mômen ngược chiều nhau) -Mdct /Mlt = - 0,54 / 10,66 = - 0,05 Tm. Trọng lượng dầm cầu trục Gdct là tải trọng thường xuyên nên phải cộng biểu đồ mômen do Gdct với biểu đồ hình (H.7-c) để được mômen do toàn bộ tải trọng thường xuyên lên dàn và cột: MB = -43,838 + 1,932 (-0,05) = -43,935 Tm t MC = -10,222 + (-3,777) (-0,05) = -10,033 Tm d MC = 0,438 + 6,883 (-0,05) = - 0,094 Tm MA = 53,001 + (-2,044) (-0,05) = 52,899 Tm. Lực cắt tại chân cột 0,094 52,899 QA = 6,162 T 8,6 5. Tính khung với mômen cầu trục Dmax , Dmin: Khung được tính đồng thời với các mômen Mmax và Mmin đặt ở hai cột đỡ cầu trục. . Xét trường hợp Mmax ở cột trái , Mmin ở cột phải Giải khung bằng phương pháp chuyển vị với sơ đồ xà ngang cứng vô cùng. Ẩn số chỉ là chuyển vị ngang của nút. Phương trình chính tắc. r11. +R1P = 0. r11: phản lực ở trong liên kết đặt thêm do =1 gây ra ở nút trên Qui ước : Dấu của chuyển vị và dấu của phản lực trong liên kết hướng từ trái sang phải là dương. Mômen kết quả: M= M . +MP. 6.B EJ1 6 2,065 EJ 11.4894 EJ 1 M B KHHH28,319 2 2 12 A EJ1 12 3.73 EJ 15,3805 EJ 1 R B KHHH38,319 3 3 Biểu đồ mômen do =1 gây ra còn được dùng với các loại tải trọng khác như tải trọng gió ,tải trọng ngang của cầu trục nên ta tính luôn mômen tại các tiết diện cột. Tiết diện tại vai cột. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 1.4894EJ 5.3805 EJ 0.609 EJ MMRHH . 1 1 0.39 1 C B B tr HHH2 3 2 Chân cột. 1.4894EJ 5.3805 EJ 3.891 EJ MMRHH . 1 1 1 ABB HHH2 3 2 Ở cột phải, các trị số mômen bằng như vậy, nhưng khác dấu vì theo quy ước dấu: Mômen dương khi làm căng thớ bên trong của cột biên và dàn và ngược lại. Biểu đồ vẽ ở hình (H.9) 1.4894EJ1 1.4894EJ1 Phản lực trong liên kết thêm : 2 2 5.3805EJ 10.761 EJ H H r R R 2. 1 1 11 BB HH3 3 Mômen lệch tâm do cầu trục (e = b /2) 0.609EJ1 0.609EJ d 1 H 2 2 Mmax =Dmax e =86.18 0.5= 43.09 Tm H Mmin =Dmin e = 31.25 0.5= 15.625 Tm 3.891EJ (H.9) 3.891EJ1 1 2 Xác định R1P: H 2 H Vẽ biểu đồ mômen do Mmax và Mmin trong hệ cơ bản. Cũng có thể dùng kết quả tính với Mlt của tải trọng mái (H.7-b) nhân với tỷ số -Mmax/Mlt và -Mmin/Mlt M 43.09 7,809 2,832 max 4,042 M lt 10,66 M 15.625 27,821 min 1,466 10,09 15,267 5,537 M lt 10,66 Từ đó ta có mômen ở cột trái : MB = (-4,042) 1,932 = -7,809 Tm t M C =(-4,042) (-3.777) = 15,267 Tm d 8,262 (H.10) M C =(-4,042) 6,883 = -27,821 Tm 2,997 MA = (-4,042) (-2.044) = 8,262 Tm Phản lực: RB = (-4,042) (-1.038) = 4.196 Tm. Dấu của RB là dương vì nó cùng chiều với quy ước. Ở cột phải : MB = (-1,466) 1,932 = -2,832 Tm t M C =(-1.466) (-3.777) = 5,537 Tm d M C =(-1.466) 6,883 = -10,09 Tm MA = (-1.466) (-2.044) = 2,997 Tm Biểu đồ vẽ trên hình (H.10) Phản lực: RB’ =(-1.466) (1.038) = -1.522 Tm. Dấu của RB’ là âm vì nó ngược chiều với quy ước Phản lực trong liên kết thêm : SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II r1P = RB + RB’ =4.196 – 1.522 =2.674T Chuyển vị ẩn số : 2 r1p 2.674 H = 3 3.504 r11 10,761 EJ 1 / H EJ 1 Nhân biểu đồ mômen đơn vị với trị số này rồi cộng với biểu đồ mômen trong hệ cơ bản do Mmax và Mmin , ta được : Cột trái : 1.4894EJ H 2 1 Tm M B 2 3.504 7,809 2,59 H EJ1 2 t 0.609EJ1 H M C 2 3.504 15, 267 17,401Tm H EJ1 2 d 0.609EJ1 H M C 2 3.504 27,821 29,955Tm H EJ1 2 3.891EJ1 H M A 2 3.504 8.262 5,372 Tm H EJ1 Lực cắt chân cột: 29,995 5,372 QA = 2,863 T 8.6 t Lực dọc: NB = Nc =0 d NC =NA =Dmax =86,18 T Ở cột phải: 2 1.4894EJ1 H Tm M B 2 3.504 2,832 8,05 H EJ1 2 t 0,609EJ1 H M C 2 3.504 5,537 7,671 Tm H EJ1 2 d 0,609EJ1 H M C 2 3.504 10,09 -7,956 Tm H EJ1 2 2,59 8.05 3,891EJ1 H ` M A 2 3.504 2,997 16,631 Tm H EJ1 Lực cắt chân cột : 16,631 7,956 QA = 2,859 T 29,955 8,6 7,956 17,401 t 7,671 Lực dọc: NB = Nc =0 d NC =NA’ =Dmin =31,25 T Biểu đồ mômen cho ở hình (H.11) SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang 16,631 5.372 (H.11)
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 6.Tính khung với lực hãm T: Lực hãm T đặt ở cao trình dầm hãm cách vai cột 1.0 m Lực T có thể tác dụng ở cột trái hoặc cột phải, chiều hướng vào cột hoặc đi ra khỏi cột. Dưới đây giải khung với trường hơp lực T đặt vào cột trái huớng từ trái sang phải. Các trường hợp khác của T có thể suy ra từ trường hợp này. Giải khung bằng phương pháp chuyển vị với sơ đồ xà ngang cứng vô cùng. Ẩn số chỉ là chuyển vị ngang của nút. Phương trình chính tắc. r11. +R1P = 0. r11: phản lực ở trong liên kết đặt thêm do =1 gây ra ở nút trên. Qui ước : Dấu của chuyển vị và dấu của phản lực trong liên kết hướng từ trái sang phải là dương. Mômen kết quả: M= M . +MP. 6.B EJ1 6 2,065 EJ 11,489 EJ 1 M B KHHH28,319 2 2 12 A EJ1 12 3,73 EJ 15,38 EJ 1 R B KHHH38.319 3 3 1.489EJ 5.38 EJ 0.609 EJ MMRHH . 1 1 0.39 1 C B B tr HHH2 3 2 1.489EJ 5.38 EJ 3.891 EJ MMRHH . 1 1 1 ABB HHH2 3 2 Ở cột phải, các trị số mômen bằng như vậy, nhưng khác dấu vì theo quy ước dấu: Mômen dương khi làm căng thớ bên trong của cột biên và dàn và ngược lại. Phản lực trong liên kết thêm : 5.38EJ 10.76 EJ r R R 2. 1 1 11 BB HH3 3 Vẽ biểu đồ mômen do tải trọng T gây ra trong hệ cơ bản. Lực T đặt cách đỉnh cột 4.4 m (1 )2[(2 )B 2C] ( )2[(2 )B 2.C] M P .T.H B K (1 0.3143)2 [(2 0.3143) 2,065 2 1.415] 3.01 14,1 8,319 7 (0.39 0.3143)2 [(2 0.39 0.3143) 2,065 2 1.415] 3.01 14,1 8,319 = -4,792 Tm. (1 )2 [3B 2A(2 )] ( ) 2[3B 2.A(2 )] R T B K SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II (1 0.3143)2 [3 2,065 2 3.73 (2 0.3143)] R 3.01 B 8,319 7(0.39 0.3143)2 [3 2,065 2 3.73 (2 0.39 0.3143)] 3.01 8,319 = 1,912 T Tính mômen tại tiết diện C và A, ngoài ra tính MT tại ở tiết diện D (chỗ đặt T) P MT = MB+RB (Htr - Hdct) = -4,792 + 1,192 (5.5- 1) = 0,572 Tm P MC = MB+ RB Htr- T Hdct = -4,792 + 1,192 5.5 -3,01 1 = -1,246 Tm P MA = MB+ RB H - T (Hd+Hdct) = -4,792+ 1,192 14,1-3.01 (8,6+1) = -16,881 Tm Biểu đồ mômen cho trên hình (H.12) Cột bên phải không có nội lực nên mômen và phản lực bằng 0 Vậy: R1P = RB+RB’ = 1,912 + 0 = 1,912 T 4,792 R 1,912 HH3 2,506 2 1P r11 10,76 EJ 1 EJ 1 Mômen cuối cùng tại tiết diện khung 0,572 M = M . M P 2 1.489EJ1 2,506H M B 2 4,792 -1,06 Tm H EJ1 P MMRHHM [B ( )] T B tr dct T 16,881 (H.12) 2 1.489EJ1 5.38 EJ 1 2,506H 4 [2 3 (5.5 1)] 0,572 6,32.10 Tm H H EJ1 2 P 0,609EJ1 2,506H MMMCCC ( 2 ) 1,246 2,772 Tm H EJ1 2 P 3.891EJ1 2,506H MMMAAA . ( 2 ) 16,881 -26,632 Tm H EJ1 2,772 26,632 Q 2,774 T A 8.6 Đối với cột bên phải: 2 1.489EJ1 2,506H M B ( 2 ) 3,73 Tm H EJ1 2 1,06 3,73 0,609.EJ1 2,506H M C (2 ) 1,526 Tm H EJ1 2 3,891EJ 2,506H 6,32.10-4 M (1 ) 9,751 Tm 1,526 A 2 2,772 H EJ1 9,751 1,526 Q 0,956 T A 8.6 Biểu đồ cho trên hình (H. 13) (H.13) 9,751 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD126,632 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 7. Tính nội lực khung với tải trọng gió: Ở đây tính với trưòng hợp gió thổi từ trái qua phải. Với gió thổi từ phải qua trái chỉ việc thay đổi vị trí cột. Giải khung bằng phương pháp chuyển vị với sơ đồ xà ngang cứng vô cùng. Ẩn số chỉ là chuyển vị ngang của nút. Phương trình chính tắc. r11. +R1P = 0. r11: phản lực ở trong liên kết đặt thêm do = 1 gây ra ở nút trên. Mômen kết quả: M = M . + MP. 6.B EJ1 6 2,065 EJ 11,483 EJ 1 M B KHHH28,319 2 2 12 A EJ1 12 3,73 EJ 15,38 EJ 1 R B KHHH38,319 3 3 1,489EJ 5,38 EJ 0,609 EJ MMRHH . 1 1 0,390 1 C B B tr HHH2 3 2 1.489EJ 5,38 EJ 3,891 EJ MMRHH . 1 1 1 ABB HHH2 3 2 Ở cột phải, các trị số mômen bằng như vậy, nhưng khác dấu vì theo quy ước dấu: Mômen dương khi làm căng thớ bên trong của cột biên và dàn và ngược lại. Phản lực trong liên kết thêm : 5,38EJ 10,76 EJ r R R 2. 1 1 11 BB HH3 3 Vẽ biểu đồ nội lực do tải trọng gió gây ra trong hệ cơ bản: Ở cột trái: 9BF 8 C 2 9 2,065 1,162 8 1,415 2 MP qH 2 0,661 14,1 2 -7,343 Tm B 12K 12 8,319 2.BCAF . 3. . 2 2,065 1,415 3 3,73 1,162 RP qH 0,661 14,1 4,01T B 2K 2 8,319 q. H 2 5,52 MMRHP tr 7,343 4,01 5,5 0,661 4,714 Tm C B B tr 2 2 q. H 2 14,12 MMRHP 7,343 4,01 14,1 0,661 16,509 Tm. ABB 2 2 Ở cột phải do q’ gây ra. Tính mômen và phản lực bằng cách nhân giá trị mômen và phản lực ở cột trái với tỷ số : - q’/q = - 0,413/0,661 =-0,625. P M B’ = -7,343 (-0,625) = 4,59 Tm 7,343 4,59 P M C’ = 4,714 (-0,625) =-2,946 Tm P M A’ = -16,509 (-0,625) = 10,318 Tm P 4,714 2,946 R B’ = 4,01 (0,625) = 2,506 Tm Biểu đồ cho trên hình (H.14) SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang (H.14) 10,318 16,509
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Phản lực trong liên kết thêm: 15,78 18,624 R1P = RB + RB’ + W = 4,01+2,506+ 5,3795 =11,896 T R 11,896 15,59H 2 Và 1P 10,76EJ 4,78 6,548 r111 EJ 1 H 3 Cột trái : 2 1,489EJ1 15,59H M B 2 ( ) 7,434 15,78 Tm H EJ1 2 77,17 70,979 0,609.EJ1 15,59H (H.15) M C ( 2 )( )4,714 4,78 Tm H EJ1 2 3,891EJ1 15,59H M A ( 2 ) 16,509 77,17 Tm H EJ1 MC M A q. H d 4,78 77,17 0,661 8,6 QA 12,3729 T Hd 2 8,6 2 Cột phải: 2 1,489EJ1 15,59H M B 2 ( ) 4,59 18,624 Tm H EJ1 2 0,609EJ1 15,59H M C (2 )( )2,9466,548 Tm H EJ1 2 3,891EJ1 15,59H M A (2 ) 10,318 70,979 Tm H EJ1 MA M C q. H d 70,979 6,548 0,661 8,6 QA 10,334 T H d 2 8,6 2 Biểu đồ cho trên hình (H.15) 8.Xác định nội lực tính toán: Sau khi đã tính được các nội lực M,Q,N tại các tiết diện với từng loại tải trọng, ta tiến hành tổ hợp tải trọng một cách bất lợi nhất để xác định các nội lực tính toán và chọn tiết diện khung. Các kết quả được ghi vào bảng tổ hợp dưới đây: (Bảng tổ hợp nội lực) Thứ Hệ Cột trên Cột dưới tự Loại tải số tải Tiết diện B Tiết diện Ct Tiết diện Cd Tiết diện A trọng tổ trọn hợp M N M N M N M N Q g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Tải trọng 1 thường 1 -43.935 47.358 -10.033 47.36 -0.094 48.438 52.899 48.438 -6.162 xuyên Tải trọng 1 -9.732 10.53 -2.296 10.53 0.097 10.53 11.776 10.53 -1.357 2 tạm thời trên mái 0.9 -8.7588 9.477 -2.0664 9.477 0.0873 9.477 10.598 9.477 -1.221 Mômen cầu 1 -2.59 0 17.401 0 -29.995 86.18 -5.372 86.18 -2.863 3 trục (móc bên trái) 0.9 -2.331 0 15.6609 0 -26.996 77.562 -4.8348 77.562 -2.577 Mômen cầu 1 -8.05 0 7.671 0 -7.956 31.25 16.631 31.25 2.859 4 trục (móc bên phải) 0.9 -7.245 0 6.9039 0 -7.1604 28.125 14.968 28.125 2.5731 Lực hãm lên 1 -1.06 0 -2.272 0 -2.272 0 -26.632 0 2.774 5 cột trái 0.9 -0.954 0 -2.0448 0 -2.0448 0 -23.969 0 2.4966 Lực hãm lên 1 -3.73 0 1.526 0 1.526 0 9.751 0 0.956 6 cột phải 0.9 -3.357 0 1.3734 0 1.3734 0 8.7759 0 0.8604 1 15.78 0 -4.78 0 -4.78 0 -77.17 0 12.373 7 Gió trái 0.9 14.202 0 -4.302 0 -4.302 0 -69.453 0 11.136 1 -18.624 0 6.548 0 6.548 0 70.979 0 -10.33 8 Gió phải 0.9 -16.762 0 5.8932 0 5.8932 0 63.881 0 -9.301 Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 Tiết Nội lực + Nmax,M + Nmax,M diện M max - M max - M max ,N + - M max ,N + - ,N M M ,N M M 1,8 1,2 1,2,4,6,8 1,2,4,6,8 B M -62.559 -53.667 -80.057 -80.057 N 47.358 57.888 56.835 56.835 1,3,6 1,7 1,2 1,3,6,8 1,2,7 1,2,7 Ct M 8.894 -14.813 -12.329 12.89 -16.401 -16.401 N 47.36 47.358 57.888 47.36 56.835 56.835 1,3,5 1,3,5 1,2,3,5,7 1,2,3,5,7 Cd M -32.361 -32.361 -33.349 -33.349 N 134.618 134.618 135.48 135.48 1,4,5 1,3,5 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,3,5,8 1,2,3,5,7 M 96.16 74.159 166.3 -45.358 146.51 -34.759 A N 79.69 134.62 86.04 126 135.48 135.48 Qmax 1,3,5 -11.799 1,2,3,5,8 -21.7572 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II V. TÍNH CỘT: 1.Xác định chiều dài tính toán của cột: Từ bản tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính tiết diện cột là cặp M,N ở tiết diện diện B: M = -80,057 Tm ; N = 56,835 T Để xác định chiều dài tính toán của phần cột dưới ta chọn cặp nội lực có N lớn nhất, tức là cặp : M = 146,513Tm ; N = 135,477 T Trước hết ta tính các tham số: Tỉ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột: i J H 1 8,6 K 1 2 d 0,195. i2 J 1 Ht 8 5,5 Tỉ số lực nén tính toán lớn nhất của phần cột dưới và phần cột trên: Ht J1 5,5 8 C1 1,172 Hd J2. m 8,6 1 2,384 N 135, 477 Trong đó: m 1 2,384. N2 56,835 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Tra bảng , nội suy , ta được: 1 = 2,725 2 = 1/ C1 = 2,725 / 1,172 = 2,325 Vậy chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là: - Cột trên : lx2 =  Ht = 2,325 5,5 =12,788 m - Cột dưới: lx1 = Hd = 2,725 8,6 =23,435 m Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung là : - Cột trên: ly2 =Ht – Hdcc =5,5 – 1 = 4,5 m - Cột dưới : ly1 = Hd =8,6 m 2.Chọn tiết diện cột trên: a)Chọn tiết diện: Cột trên đặc, tiết diện chữ H đối xứng, chiều cao tiết diện htr = btr = 550 mm. Độ lệch tâm : e = M/N = 80,057 /56,835 = 1,409 m. Giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng  = 1.25 Diện tích yêu cầu của tiết diện sơ bộ tính theo công thức gần đúng: N e 56,835 1,409 A ( 2,2 ) (1,25 2,2 ) 186 cm2 YC R. h 2300 0,55 20 Chọn bc = 36 cm 12 b = 1,2 cm 360 c = 2 cm Diện tích A = (36x2).2 + (1,2x51)= 205,2 cm2. 510 Kiểm tra tiết diện đã chọn: 550 Các đặc trưng hình học: (H-16) 3 3 b h b b c  c h b 2 Jx 2[ ( ) . c . b c ] 12 12 2 1,2 51,03 36 2 3 51,0 2[ ( )2 36 2] 12 12 2 = 101477,45 cm4.  b3 h  3 2,0 363 51,0 1,2 3 J 2.c c b b 2. y 12 12 12 12 =14008,55 cm4 2.J 2 101477,45 W x 3690,09 cm3 x h 55 J 101477,45 r X 22,434 cm x A 205,2 J 14008,55 r y 8,337 cm y A 205, 2 W 3690,09 x 18,308 cm. x A 205,2 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Độ mảnh và độ mãnh qui ước của cột trên: lx 1278,8R 2300 x 57,003  x  x . 57,003.6 1,803. rx 22,434 E 2.110 ly 450R 2300 y 53,98  y  y . 53,98.6 1,707 . ry 8,337 E 2.1 10 max =x = 57,003 5. y =53,98 < c =3,14 E / R =99,3, chọn =1 Tính được: C = (1+ mx) = 1/(1+0,9 5,063) =0,18 Tra bảng II.1 phụ lục II được y =0,858. Điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung: 3 2 y=N/(C yAng)=56,835 10 /(0,18 0,858 205,2) =1825,8 < R=2300KG/cm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II -Kiểm tra ổn định cục bộ:  =  x =1,803. Với bản cánh cột,theo bảng 3.3 ta có: b E 2.1 106 [0 ] (0.36 0.1 ) (0,36 0.1 1,803) 17,085 0 R 2300 Tiết diện đã chọn có bo/ 0 =(36 –1,2)/(2 2) = 8,7 1 và  =1,803 > 0,8, ta có : 20 h E 2.1 106 [0 ] (0,9 0,5 ) (0.9 0.51,803) 56,97 12  R 2300 b 360 Tiết diện đã chọn có ho/b =51,0/1,2= 42,5 < 56,97. Vậy tiết diện đã chọn như hình (H-17) là thỏa mãn. 510 550 (H-17) 3.Thiết kế tiết diện cột dưới rỗng: Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x , cột rỗng làm việc như một thanh dàn có hai cánh song song. Việc chọn tiết diện xuất phát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng lẻ. Mômen uốn Mx và lực dọc N của cột gây ra nội lực dọc Nnh trong các nhánh cột. Xác định Nnh cho từng nhánh riêng lẻ theo trình tự như sau: Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1 (nhánh cầu trục) là M1=-33,349 Tm, N1=135,477 T; và cho nhánh 2 (nhánh mái) là M2=146,513 Tm, N2 =135,477 T. a)Chọn tiết diện nhánh: Sơ bộ giả thiết chọn khoảng cách hai trục nhánh C h = bd = 1,0 m. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục (nhánh 1): y1 = 0,5C = 0,5 1,0 =0,5 m; y2 = C – y1 =1,0 - 0,5 =0,5 m Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính theo M1 =-33,349 Tm; N1 = 135,477 T y M 0,5 33,349 NN 2 1 135, 477 101,088 T nh1 1 CC 1,0 1,0 Lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính theo M2 =146,513 Tm; N2 =135,477 T y M 0,5 146,513 NN 1 2 135,477 214,25T. nh2 2 CC 1,0 1,0 Giả thiết hệ số = 0,8 , diện tích yêu cầu của nhánh là: N 101,088 103 Ayc nh1 54,94 cm2 nh1  R 0.8 1 2300 N 214,25 103 Ayc nh2 116, 44 cm2 nh2  R 0.8 1 2300 Theo yêu cầu độ cứng, chọn bề rộng cột dưới (chiều cao tiết diện nhánh): SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II b = (1/20 đến 1/30) hd = (1/20 đến 1/30).860 =(43 đến 29) cm b 32 1 Chọn b = 32 cm.( Tỉ số ) hd 860 26,88 Nhánh 1 dùng tiết diện chữ I tổ hợp từ ba bản thép có kích thước như sau: bc= 20 cm. c= 1 cm. b= 0,6 cm. A = 30 0,6 + 2 1 20 = 58 cm2. nh1 Tính các đặc trưng hình học của nhánh 1: 6 320 3 3 300 2 1 20 30 0,6 4 J 1333,873 cm x1 12 12 10 J x1 1333,873 rx1 4,8 cm Anh1 58 200 3 3 0,6 30 20 1 2 4 (H-17) J y1 2 15,5 1 20 10963,333 cm 12 12 J x1 10963,33 ry1 13,75 cm Anh1 58 Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một bản thép 300 20 và hai thép góc đều cạnh L125 10 4 4 (H-18), có A1g =24,3 cm ; trọng lượng 1 m dài =19,1 KG; Z10 =3,45 cm. Jx=360 cm . Diện tích tiết diện nhánh 2 2 Anh2 = 24,3 2 +30 20 =120,6 cm Khoảng cách từ mép trái của tiết diện (mép ngoài bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là Zo : Z0 = AiZi / Ai = (60 1 + 2 24.3 5.45)/120,6 =2,694 cm. Các đặc trưng hình học của tiết diện: 3 30 2 2 J 60 2,694 1 2 300 24,3(3, 45 2,694)2 819,96 cm4 x2 12 J 819,96 200 r x2 2,607 x2 A 120,6 nh2 303 2 20 6 J 2 300 24,3.(20 3,45)2 18411,66 cm4 320 y2 12 J y 2 18411,66 ry 2 12,356 . Anh2 120,6 Tính khoảng cách giữa hai trục nhánh (H-18) C = h – zo = 100 – 2,694 = 97,306 cm. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 1: A 120,6 y nh2 C 97,306 65,706 cm. 1 A 120,6 58 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Và khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2: y2 = C – y1 = 97,306- 65,706 = 31,6 cm Mômen quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x 2 2 2 J x  J xi  yi .Anh 1333,873 +819,96 + 58 65,706 + 120.6 31,6 = 256366,94 cm4 rx 256366,94 /(120,6 58) 38,887 cm . b)Xác định hệ thanh bụng: Khoảng cách các nút giằng a= 100 cm. Thanh hội tụ tại trục nhánh. Chiều dài thanh xiên: S a2 C 2 100 2 97,306 2 139,53 cm . Góc nghiêng giữa trục thanh nhánh và trục thanh giằng xiên: tg = 97,306/100 =0,973; =44o13’; sin =0,6974. 2 4 Sơ bộ chọn thanh xiên là thép góc L100 10 có Atx =19,2 cm ; Jx=179 cm , rmin =1,96 cm. Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q = 21,757 T là: Ntx =Q/2Sin =21,757/(2 0,6974)= 15,5987 T Độ mảnh của thanh xiên: max =S/ rmin =139,53/ 1,96 =71,1888 Qqư, do vậy không cần phải tính lại thanh bụng xiên và td Thanh bụng ngang tính theo lực cắt Qqư =1,67622 T. Vì Qqư rất nhỏ, chọn thanh bụng theo độ mảnh giới hạn [ =150. Dùng một thép góc đều cạnh L63 4; rmin =1,25 cm  = 97,306 /1,25 = 77,845 < [ =150. c)Kiểm tra tiết diện đã chọn: Nhánh 1: - Dựa vào bản tổ hợp nội lực ta thấy có 2 cặp có mô men âm lớn M max và lực dọc tương ứng Ntu gây nguy hiểm cho nhánh cầu chạy: cặp M = - 80,0574 Tm và N = 56,835 T; cặp M = -62,559 Tm và N = 47,358 T. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Với cặp 1: M= -33,349 Tm; N=135,477 T y M 31,6 33,349 N N . 2 1 135,477. 44,34 T nh1 1 CC 97,306 97,306 Độ mảnh của nhánh: y1 =ly1/ry1 =860/ 13,75 =62,55 x1 = lnh1/ rx1 = 132,5/4,8 =27,604 Từ max = y1 = 62,55 , tra bảng được min =0,80 - Kiểm tra ứng suất: N 44,34 103  nh1 955,60 KG/cm2 < 2300 KG/cm2. minAnh 1 0,80 58 Nhánh 2: Nội lực tính toán Với cặp 2: M = 146,513 Tm; N = 135,477 T y M 65,706 146,513 N N .1 2 135,477. 92,6 T nh2 2 CC 97,306 97,306 Độ mảnh của nhánh: y2 =ly2/ry2 =860/ 12,356 =69,6 x2 =lnh2 / rx2 = 132,5/2,607 =50,82 Từ max = y2 =69,6 , tra bảng được min =0,766 - Kiểm tra ứng suất: N 92,6 103  nh2 1002,39 KG/cm2 < 2300 KG/cm2. minAnh 2 0,766 120,6 Với cặp 3: M=166,315 Tm; N=86,04 T y M 65,706 166,315 NN .1 2 86,04 = 59,808 T nh2 2 CC 97,306 97,306 Độ mảnh của nhánh: y2 =ly2/ry2 =860/ 12,356 =69,6 x2 =lnh2 / rx2 = 132,5/2,607 =50,82 Từ max = y2 =69,6, tra bảng được min =0,766. - Kiểm tra ứng suất: N 59,808 103  nh2 647,42 KG/cm2 < 2300 KG/cm2 minAnh 2 0,766 120.6 Với cặp 4: M = 74,159 Tm; N = 134,618 T y M 65,706 74,159 NN .1 2 134,618 = 91,663 T nh2 2 CC 97,306 97,306 Độ mảnh của nhánh: y2 =ly2/ry2 =860/ 12,356 =69,6 x2 =lnh2 / rx2 = 132,5/2,607 =50,82 Từ max = y2 =69,6 , tra bảng được min =0,766 -Kiểm tra ứng suất: N 91,663 103  nh2 992,24 KG/cm2 < 2300 KG/cm2 minAnh 2 0,766 120.6 - Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Với cặp 1: e1 = M1/N1 = 33,349/135,447 = 0,246 m = 24,6 cm. m = e1(A/Jx)y = 24,6 (178,6/256366,94) 65,706 = 1,126 2300   RE/ 62, 4187. 2,0657 . td td 2,1.106 Theo m =1,126; td = 2,0657, tra bảng II.3 phụ lục II, được 1t =0,5086 3 2 2 N1 /( 1t.A) = 135,447 10 / (0,5086 178,6) = 1491,45 KG/cm < 2300 KG/cm Với cặp 2: e1 =74,159/134,618 = 0,551 m = 55,1 cm; m=e1(A/Jx)y = 55,1 (178,6/256366,94) 65,706 = 2,52218 2300   RE/ 62, 4187. 2,06571. td td 2,1.106 Theo m = 2,52218 td =2,083 tra bảng II.3 phụ lục II, được 1t =0,3458 3 2 2 N2 /( 1t.A) = 134,618 10 / (0,3458 178,6) = 2197,7KG/cm < 2300 KG/cm Với cặp 3: e1 =146,513/135,477 =1,081m = 108,1 cm; m=e1(A/Jx)y = 108,15.(178,6/256366,94).65,706 = 3,548 td  td RE/ 2,06571 Theo m = 3,548; td =2,06571 tra bảng II.3 phụ lục II, được 1t =0,2804 3 2 2 N2 /( 1t.A)=135,477.10 /(0,2804 x178,6 ) = 2275,56 KG/cm < 2300 KG/cm d)Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột: Đường hàn liên kết thanh giằng vào nhánh cột chịu lực Ntx = 18,376 T 2 2 Với các loại thép có Rbtc < 4300 KG/cm , dùng que hàn 42 thì Rgh =1800 cm ; 2 Rgt= 1550 KG/cm . Vì hàn tay nên t=1 , h=0.7 2 tRgt =1 1550 =1550 KG/cm 2 2 hRh =0.7 1800 =1260 KG/cm , lấy (Rg )min =1260 KG/cm Thanh xiên là thép góc L90x9, 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 để liên kết thép góc thanh bụng xiên vào má cột : 0.7N 0.7 15598,7 lhs 14,6 cm. Chọn ls= 15 cm. hs( R g )min  0.81260 0.75 0.3N 0.3 15598,7 lm 8,2cm. Chọn lm=8 mm hm( R g )min  0.6 1260 0.75 Đường hàn thanh bụng ngang L63 4 vào nhánh cột tính đủ chịu lực cắt Qqư =1,6762 T rất bé. Vì vậy chọn theo cấu tạo với hs=6 mm ;hm =4 mm; lh = 5 cm. 3.2 Thiết kế các chi tiết cột: 1. Nối hai phần cột: Nội lực tính toán mối nối cột M = 11,9747 Tm; Ntư = 47,358 T và M = -16,401 Tm; Ntư = 56.835 Tm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II a)Tính toán , thiết kế mối nối hai phần cột: Dự kiến mối nối khuếch đại ở cao hơn mặt trên vai cột bt = 550 mm. Mối nối cánh ngoài , cánh trong và bụng cột tiết hành trên cùng một tiết diện. Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chịu (M1=12,895; N1=47,358 T) NM1 1 47,358 11,9747 Sngoai ' 46,2728T. 2b t 2 (0,55 0,02) bt’=bt-c=0.55-0.02 Cánh ngoài nối bằng đường hàn đối đầu thẳng góc, chiều dài đường hàn bằng bề rộng cánh cột trên(360mm),chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép cánh cột trên (20mm). lh= b - 2= 36-4=32 cm. Ứng suất trong đường hàn đối đầu nối cánh ngoài: 3 Sngoai 46,2728 10 2 2  h 723,01 KG/cm < Rnh = 2300 Kg/cm hl h 2 32 Chọn bản nối “K” có chiều dày và chiều rộng đúng bằng chiều dày và chiều rộng bản cánh cột trên.( bc=360; c=20mm). Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh trong cột trên(mối nối cánh trong với bản K phải chịu ) là: NM2 2 56,835 16, 401 Strong ' 59,3628 T 2b 1 2 (0,550,02) Ứng suất trong đường hàn đối đầu thẳng nối cánh trong: 3 Strong 59,3628 10 2 2  h 927,54 KG/cm < Rnh = 2300 Kg/cm hl h 2 32 Mối nối bụng cột, tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt ở cột trên khá bé, đường hàn lấy theo cấu tạo, hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều cao thép bản bụng (12 mm) b)Tính toán dầm vai:TIEP Dầm vai tính như dầm đơn giản nhịp l= bd =1.5 m Dầøm vai chịu uốn bởi lực Strong = 59.57 T, truyền từ cánh dầm cột trên. Sơ đồ tính như (H-19) Str =63.493 Phản lực gối A= 35.742 T B=23.828 T Mômen uốn lớn nhất( ngay dưới lực Strong) : A=35.742 dv B=23.828 M max =21.445 Tm 600 Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục 1500 của cột bđ = 20 mm; chiều rộng sườn đầu dầm của dầm cầu trục bs = 300 mm Chiều dày bản bụng dầm vai xác định từ điều kiện Mmax =21.445 Tm ép cục bộ của lực tập trung (Dmax + Gdct) (H-19) Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai z = bs + 2bd =30+ 2 2 =34 cm. Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai : SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3 Dmax Gdct (157 1.728) 10  dv 1.459 cm. Chọn dv =15 mm. zRem 34 3200 Giả thiết chiều cao dầm vai hdv=750mm rồi tính toán chiều cao đường hàn thoả mãn khả năng chịu lực. dv Chọn chiều dày cánh dưới dầm vai  bc =1 cm. Vậy chiều cao bản bụng là: hb= 750 -20-10=720 mm Bụng nhánh cầu trục của cột dưới xẻ rãnh cho bản bụng dầm vai luồng qua. Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đường hàn góc. Chiều cao một đường hàn cần thiết : 1 Dmax Gdcc B 157000 1728 23828 hh =0.51 cm. 4(lh 1)(Rg )min 4.(72 1).1260 Chọn hh= 6 mm. Chiều cao một đường hàn cần thiết liên kết bản “K” vào bụng dầm vai (Để 4 đường hàn góc đủ truyền lực Strong) 2 Strong 63493 hh = 0.18 cm 4(lh 1)(Rg )min 4.(72 1).1260 2 Chọn hh = 4mm. +Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai: Có thể tính đơn giản thiên về an toàn theo quan điểm chỉ có bản bụng dầm vai chịu uốn. Tính mômen chịu uốn vủa bản bụng 2 2 3 W= dv.h bdv)/6 = 1.5 72 /6 = 1296 cm Kiể tra điieù kiện chịu uốn của tiết diện chữ chật M dv 21.445 105  max 1654 KG/cm2 < R =2100 KG/cm2 W 1296 Các đường hàn ngang liên kết bản cánh trên , cánh dưới với bản bụng của dầm vai lấy theo cấu tạo, cỏ thể chọn hh =4 mm. 2. Thiết kế chân cột rỗng: Chân cột rỗng chịu nén lệch tâm có cấu tạo riêng rẽ cho từng nhánh nên chân mỗi nhánh tính như chân cột chịu nén đúng tâm. Lực nén tính toán chân mỗi nhánh là lực nén lớn nhất tại tiết diện chân cột, tímnh riên cho từng nhánh - Nhánh 1(nhánh cầu trục) có M1 = -65.4155 Tm; N1=190.386T - Nhánh 2 (nhánh mái ) M2 = 125.844 Tm; N2= 199.863 T . Lực nén lớn nhất ở tiết diện chân cột của : - Nhánh 1(nhánh cầu trục) là: 125.843 T. - Nhánh 2 (nhánh mái ) là : 200 T. a)Tính kích thước bản đế: -Diện tích bản đế của nhánh tính theo công thức: Abđ =Nnh/Rncb Giả thiết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bêtông móng SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 3 m Am / Abd 1.2 2 Bêtông mác 150, có Rn =60 KG/cm 2 Tính dược Rncb =mcb Rn =1.2 60=72 KG/cm -Diện tích bản đế của nhánh 1 (nhánh cầu trục) là: yc N nh1 125844 2 A1bd 1748 cm Rncb 72 -Diện tích bản đế của nhánh 2 (nhánh mái) là: yc Nnh2 200000 2 A2bd 2778 cm Rncb 72 -Chọn bề rộng B của bản đế theo yêu cầu cấu tạo B = bc + 2bđ + 2C =40 + 2 1.2 + 2 3.8 =50 cm. -Chiêu dài L của nhánh 1 là: yc yc A1bd 1748 L 34.96 . Chọn Lnh1 =35 cm 1bd B 50 -Chiêu dài L của nhánh 2 là: yc yc A2bd 2778 L 55.56 . Chọn Lnh1 =56 cm 2bd B 50 -Ứng suát thực tế ngay dưới bản đế: N 125843 nh1 2 2  nh1 71.9 KG/cm <Rnmcb =72KG/cm A1bd 50 35 N nh2 200000 2 2  nh2 71.42 KG/cm < Rnmcb =72KG/cm A2bd 50 56 Tính chiều dày bản đế: bđ Cấu tạo chân cột như (H-20). Bản đế được các dầm đế và các sườn ngăn, nhánh cột chia thành các ô có biên tựa khác nhau. Theo các kích thước cạnh ô và loại ô, tính mômen uốn trong các ô này: -Tính cho nhánh 2 (nhánh mái) : So sánh ô bản 1 và ô 2 và các ô khác ta thấy mômen lớn nhất là ô bản 1 là ô bản kê ba cạnh, có b2=288 mm; a2 = 200 mm Tỷ số : b2/a2 = 288/200 =1.44. Tra bảng 3.7 ta có =0.1264 Mômen của ô bản 1: 2 2 Mô1 = ôa2 =0.1264 71.42 20 = 3611 KGcm Chiếu dày bđ tính theo công thức : 6M 6 3611  3.2cm . Chọn bd =3.2 cm bd R 2100 1 -Tính cho nhánh 1(nhánh cầu trục): Theo hình vẽ thì ô 3 là ô bản có kích thước lớn nhất ( ô bản số 3), có b3 = 170 mm; a3 =200 mm b4/a4 = 170/200 =0.85. Tra bảng 3.7 ta có =0.102 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2 2 Mô4 = ôa =0.102 71.9 20 = 2934 KGcm/cm Chiếu dày bđ tính theo công thức : 6M 6 2934  2.9cm. Chọn bd =2.9 cm bd R 2100 1 b)Tính kích thước dầm đế: - Tính cho nhánh mái: Toàn bộ lực Nnh truyền từ nhánh cột xuống bản đế thông qua hai 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 trọng của nó Tải trọng truyền lên dầm đế ở nhánh mái: q2dđ =(3.8 +1.2+ 0.5 20) 71.42 =1071.3 KG/cm Tổng phản lực truyền lên dầm đế: N2dđ =q2dd l =1071.3 56 =59993 KG Lực N2dd này do hai đường hàn liên kết dầm đế với sống và với mép thép góc nhánh cột phải chịu. Giả thiết chiều cao đường hàn sống hhs =10 mm. Chiều dài đường hàn sống: (b a ) N dd g g 59993 (12.5 0.8) lhs 44.56 cm. bg hhs (Rg )min 12.5 1 1260 Chiều cao đường hàn mép : N dd ag 59993 0.8 hm 0.07 cm. Chọn hm= 6 mm. bg lh (Rg )min 12.5 (45 1) 1260 Chọn dầm đế có tiết diện 450 12 mm Kiểm tra về uốn và cắt: Nhịp tính toán của dầm đế: L=272 mm. Nội lực trong dầm đế: 2 2 qdd ldd 1071.3 27.2 Mmax= 396258 Kgcm. 2 2 Q=qdđ x ldđ =1071.3 x 27.2= 29139 Kg. Các đặc trưng hình học của dầm đế:  h2 1.2 452 W= dd dd 405 cm3. 6 6 Ứng suất trong dầm đế: Qmax 29139 2 2  =540 Kg/cm <Rc=1300Kg/cm . dd F 1.2 45 M 396258  max =978 Kg/cm2<R=2100Kg/cm2 dd W 405 - Tính cho nhánh cầu truc: Tải trọng truyền lên dầm đế: q1dđ = (3.8 +1.2+ 0.5*20)*71.9 =1078.5 KG/cm Tổng phản lực truyền lên dầm đế: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II N1dđ =q1dd l =1078.5*35 =37747.5 KG Lực N1dd này do hai đường hàn liên kết dầm đế với bản cánh của nhánh cột phải chịu. Giả thiết chiều cao đường hàn hh =4 mm, chiều cao đường hàn mép Chiều dài đường hàn sống và đường hàn mép: N1dd 37747.5 lhs 37.4 cm 2hhs (Rg )min 2 0.4 1260 Chọn dầm đế có tiết diện 370 12 mm Vì dầm đế có tiết diện rất lớn mà nhịp dầm đế lại khá bé nên không cầm kiểm tra về uốn cắt. c)Tính sườn ngăn A : - Tính cho nhánh mái: Tại trọng truyền lên sườn ngăn A qsng = 71.42*20 =1428.4 KG/cm Mômen sườn ngăn (sườn ngăn như dầm côngxôn) 2 Msng =1428.2 28.8 /2 =592303 KGcm Lực cắt sườn ngăn: Qsng =1428.2 28.8 =41132.16 KG. Chọn chiều dày sườn: s=12 mm. 6M A 6 592303 Chiều cao sườn tính theo công thức : hA 37.55cm.  A R 1.2 2100 Lấy kích thước sườn ngăn A là 40 1.2 cm2 Mômen chống uốn của sườn ngăn W =(1.2 402)/6= 320 cm3 Kiểm tra sườn ngang về uốn: 2 2 sng =592303/320 =1851 KG/cm < R=2100KG/cm Kiểm tra sườn ngăn chịu cắt: 2 2 sng =41132/1.2 40 =857 KG/cm < Rc =1300 KG/cm . Kiểm tra hai đường hàn góc liên kết sườn A với bụng cột, chọn chiều cao đường hàn hh= 10mm 2 2 3 Wgh = (2hhhl h)/6 =(2 0.7 1 (40-1) )/6 =355 cm 2 Agh =2hhhlh =2 0.7 1 (40-1) =54.6 cm Độ bền của đường hàn kiểm tra theo td 592303 41132  ( )2 ( )2 1831KG /cm2 R h 1800KG / cm2 . td 355 54.6 g 2 So với Rgh=1800 KG/cm , ứng suất vượt quá: 1831 1800 .100% 1.72% 5%. 1800 Không cần phải chọn lại chiều cao đường hàn. -Tính cho nhánh cầu trục: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Tại trọng truyền lên sườn ngăn A qsng = 71.9*20 =1438 KG/cm Mômen sườn ngăn (sườn ngăn như dầm côngxôn) 2 Msng =1438 17 /2 =207791 KGcm Lực cắt sườn ngăn: Qsng =1438* 17 =24446 KG. Chọn chiều dày sườn: s=12 mm. 6M A 6 207791 Chiều cao sườn tính theo công thức : hA 22.42 cm.  A R 1.2 2100 Lấy kích thước sườn ngăn A là 25 1.2 cm2 Mômen chống uốn của sườn ngăn W =(1.2 252)/6= 125cm3 Kiểm tra sườn ngăn về uốn: 2 2 sng =207791/125 =1662.33 KG/cm < R=2100KG/cm Kiểm tra sườn ngăn chịu cắt: 2 2 sng =24446/(1.2*25) =815 KG/cm < Rc =1300 KG/cm . Kiểm tra hai đường hàn góc liên kết sườn A với bụng cột, chọn chiều cao đường hàn hh= 10mm 2 2 3 Wgh = (2hhhl h)/6 =(2 0.7 1 (25-1) )/6 =134.4 cm 2 Agh =2hhhlh =2 0.7 1 (25-1) =33.6 cm Độ bền của đường hàn kiểm tra theo td 207791 24446  ( )2 ( )2 1708.7KG /cm2 R h 1800KG /cm2 . td 134.4 33.6 g Đường hàn đảm bảo khả năng chịu lực. Tính chiều cao các đường hàn ngang : Các kết cấu sườn như dầm đế hay sườn ngang A , bụng của cánh cột đều liên kết với bản đế bằng hai đường hàn ngang ở hai bên sườn. Chiều cao cần thiết cho mỗi đường hàn cụ thể là: Đối với nhánh mái: Liên kết của dầm đế với bản đế: N q1dd 1071.3 hh 0.425cm. 2lh (Rg )min 2(Rg )min 2.1260 Liên kết sườn A vào bản đế: Q q A 1428.4 hh 0.567 cm. 2lh (Rg )min 2(Rg )min 2.1260 Liên kết bụng nhánh vào bản đế: N qb 71.42(0.55*6) hh 0.79 cm. 2lh (Rg )min 2(Rg )min 2.1260 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Đối với nhánh cầu trục: Liên kết của dầm đế với bản đế: N q2dd 1078.5 hh 0.428cm. 2lh (Rg )min 2(Rg )min 2.1260 Liên kết sườn A vào bản đế: Q q A 1438 hh 0.57 cm. 2lh (Rg )min 2(Rg )min 2.1260 Liên kết bụng nhánh vào bản đế: N qb 71.9(0.5*35) hh 0.513cm. 2lh (Rg )min 2(Rg )min 2.1260 Tất cả các đường hàn ở chân cột thống nhất lấy hh =8mm d)Tính bulông neo: Từ bản tổ hợp, ở tiết diện chân cột, ta tìm ra tổ hợp cho mômen uốn lớn nhất và lực dọc nhỏ nhất. Cụ thể là dùng tổ hợp giữa tải trọng tĩnh và tải trọng gió -Nhánh mái: Mt=51.22 Tm; Mg =-66.2Tm; N= 49.086T -Nhánh cầu trục: Mt =51.22; Mg =-61.133 Tm; Nt =49.086T. Tính cho nhánh mái: Nội lực dùng để tính bulông neo ở nhánh mái : M t 51.22 M nb M g 0.9 66.2 -24.29 Tm n1 1.1 N t 49.086 N nb 0.9 40.16 T n1 1.1 Trong đó Mt ,Nt là nội lực ở tiết diện chân cột do tải trọng tĩnh gây ra Mg là nội lực ở tiết diện chân cột do tải trọng tĩnh gây ra n1=1.1 là hệ số vượt tải của tải trọng tĩnh nb =0.9 là hệ số giảm tải dúng với nội lực của tải trọng tĩnh khi tính bulông neo M y 24.29 0.84262 N N 1 40.16 -6.5 T  bl C C 1.472 1.472 Bố trí theo cấu tạo: Chọn hai bulông neo 24 có tiết diện thu hẹp là 2 Ath.neo =2 3.24 = 6.48 cm Mỗi boulon sẽ chịu lực nhổ cấu tạo là : Z1= 3.24*1700 = 5508 KG. Tính cho nhánh cầu trục: Nội lực dùng để tính -61.133 Tm; Nt =49.086 T M t 51.22 M nb M g 0.9 61.133 103 Tm n1 1.1 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II N t 49.086 N nb 0.9 41.16 T n1 1.1 M y 103 0.62938 N N 1 41.16 52.4 T  bl C C 1.472 1.472 Diện tích tiết diện cần thiết của bulông neo ở nhánh cầu trục: yc  N bl 52400 2 Ath.neo 37.43 cm Rneo 1400 Chọn hai bulông neo 56 có tiết diện thu hẹp là 2 Ath.neo =2 19.02 = 38.04 cm -Tính sườn đở bulông neo: Tính cho nhánh mái: Chọn sườn đở bulông neo có chiều dày = 10mm, chiều cao sườn hs =150 mm Sườn đở bulông neo tính như dầm côngxôn, chịu lực kéo lớn nhất trong một bu lông. Z1 =5508KG Mômen: M= Z1.e =5508*8 = 44064 KGcm Trong đó e=80mm là khoản cách từ trục bulông dến mặt dầm đế Sườn hàn vào dầm đế bằng đường hàn một bên có hh =8mm M 44064.6 2  h 2 1204KG/cm Wh 2 0.7 0.8 (15 1) Z1 5508 2  h 351.27 KG/cm Ah 2 0.7 0.8 14 2 2 tđ = 1254.2 KG/cm < Rg =1800KG/cm Kiểm tra tiết diện sườn: M 44064 6 2 2  2 1322 KG/cm <2100KG/cm Ws 2.1 10 Z1 5508 2  275.4 < Rc =1300 KG/cm As 2.1 10 2 2 tđ =1350.4 Kg/cm < 1.15R=2415 KG/cm Chiều dày bản thép ngang chon = 2 cm (bản thép ngang đở bulông). Bản thép ngang tính như dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung Z1. Dầm có nhịp l =100mm. Tiết diện của bản 160 40mm. M =(Z1 l)/4 =(5508 10)/4=13770 KGcm  =M/W =13770.6/(16 22) =1291 Kgcm2 <2100 KG/cm2 2 2  =(Z1/2)/A =(5508/2)/(16 2) =86 KG/cm <Rc= 1300 KG/cm Tính cho nhánh cầu trục: Chọn sườn đở bulông neo có chiều dày = 10mm, chiều cao sườn hs =300 mm Sườn đở bulông neo tính như dầm côngxôn, chịu lực kéo lớn nhất trong một bu lông Z1 =52400/2 =26200 KG Mômen: M= Z1.e =26200 8 = 209600 KGcm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Trong đó e=80mm là khoản cách từ trục bulông dến mặt dầm đế Sườn hàn vào dầm đế bằng đường hàn một bên có hh =8mm M 209600.6 2  h 2 1335 KG/cm Wh 2 0.7 0.8 (30 1) Z1 26200 2  h 807 KG/cm Ah 2 0.7 0.8 29 2 2 tđ = 1560 KG/cm < Rg =1800KG/cm Kiểm tra tiết diện sườn: M 209600 6 2 2  2 513.3 KG/cm <2100KG/cm Ws 2.1 35 Z1 26200 2  374.3 < Rc =1300 KG/cm As 2.1 35 2 2 tđ =635.3 Kg/cm < 1.15R=2415 KG/cm Chiều dày bản thép ngang chon = 4cm (bản thép ngang đở bulông). Bản thép ngang tính như dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung Z1. Dầm có nhịp l =100mm. Tiết diện của bản 160 40mm. M =(Z1 l)/4 =(26200 10)/4=65500 KGcm  =M/W =65500.6/(16 42) =1535 Kgcm2 <2100 KG/cm2 2 2  =(Z1/2)/A =(26200/2)/(16 4) =204.7 KG/cm <Rc= 1300 KG/cm L 90x9 L 50x5 (H-20) V.TÍNH DÀN 1.Sơ đồ và kích thước của dàn (H-21) SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Dàn có sơ đồ hình thang, độ dốc trên i =1/12, chiều cao đầu dàn tính từ hai trục thanh cánh là 2.2m. Vì tim mắt gối của dàn ở vào mép trong của cột trên nên nhịp tính toán thực tế của dàn còn lại : Lo = L – btr = 36 – 0.6 = 35.4 m Khoảng cách cách trên của dàn (theo phương nằm ngang), lấy 3.0m , riêng khoảng cách mắt dàn đầu tiên là 2.7m. Kết cấu cửa trời chọn: Lct =12 m, cao 2.5m. Kết cấu cửa trời riêng và truyền lực xuống dàn. Ở đây không tính cửa trời G7 5 G6 4 G G3 G G2 6 G1 5 T 4 T 3 T 2 T T1 T 3 2 Â 1 Â 5 6 Â X3 X4 X X X1 X2 D1 D2 D3 100 5900 6000 6000 36000 2.Tải trọng và nội lực tính toán: a)Tải trọng: Tải trọng tác dụng lên dàn gồm: +Tĩnh tải: gồm tải trọng mái, trọng lượng cửa trời, trọng lượng bản thân dàn và hệ giằng Để tính dàn cần đưa các tải trọng về thành lực tập trung ở các mắt dàn thuộc thanh cánh trên. Tại chân của trời, có thêm trọng lượng kết cấu cửa trời, riêng cột biên cửa trời có cả trọng lượng cánh cửa, kính và bậu cửa. -Xác định tải trọng thường xuyên tại mắt dàn: d.B 3 6 G (g g ) (382 42.768) 3823 KG 1 2 m d 2 G2 =G3 =G4= 2 G1 = 2*3823 = 7646 KG d.B 3 6 G5 = G .g g 7646 13.2 1006 8771 KG 2 2 ct kg 2 G6 =G7=d.B(gm+gd+gct) =3*6*(382+42.768+13.2) =7883 KG + Hoạt tải tập trung quy về mắt dàn: Với nút đầu dàn: P1 =0.5 d P = 0.5*3*585 =877.5 KG Với nút trung gian: P2=P3=P4=P5=P6=P7= 2 P1 =2*877.5 = 1755 KG +Tải trọng gió: 2 Theo phụ lục V , vùng gió IIb có qo=80 KG/m , với góc nghiêng của mái là : o = 4 45’, H/L=14/36=0.389 có các hệ số khí động: C1= -0.42 C2=-0.4. Như vậy gió gây bốc mái. Với dạng địa hình B , đỉnh mái cao 19.4 m, có hệ số độ cao k=1.125 , hệ số vượt tải n= 1.3. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Vậy các tải trọng gió : W1=0.5nq0C1kBa=0.5*1.3*80*0.42*1.125*6*3= 442.26 KG. W2= nq0C1kBa =2W1= 884.5 KG. W3=0.5nq0C2Ba=0.5*1.3*80*0.4*1.125*6*3= 421.2 KG. W4= nq0C1kBa =2W3= 842.4 KG Do W2cos = 884.5*cos 4.75= 881.46<G2. Vậy viêc tính toán bỏ qua tác dụng của tải trọng gió. b)Mômen đầu dàn: Do dàn liên kết cứng với cột nên có mômen đầu dàn. Mômen này chính là mômen ở tiết diện B của cột khung( tiết diện đầu cột) Trong khung đang xét dựa vào bảng tổ hợp nội lực có cặp mômen đầu dàn sau: tr M min = -90.98 Tm =-90980 KGm (do tải trọng 1,2,4,6,8) Vậy mômen tương ứng ở bên phải dàn (1,2,3,5,7): ph M tư = -41.15 - 8.168 -7.2 - 1.411 +12.564 =-45.365 Tm = -45365 KGm tr tr M max (Mômen dương ở đầu trái) không xuất hiện , do đó chỉ cần tính với cặp M min, ph M tư. c)Xác định nội lực tính toán cho các thanh: Úng dụng phần mềm giải nội lực kết cấu SAP2000 để giải Sau khi giải và tổ hợp ta được bảng tổ hợp nội lực sau: Bảng tổ hợp nội lực thanh dàn (T) Thanh T1 T2 T3 T4 T5 T6 D1 D2 D3 (10) (3,8) (3,8) (3,8) Keïo 41.483 63.53 132.37 147.18 Näüi læûc (3,8) (3,8) (3,8) (3,8) (3,8) Neïn -106.9 -106.9 -145.8 -145.8 -141.5 Thanh X1 X2 X3 X4 X5 X6 Â1 Â2 Â3 (3,9,10 (3,9,10 (3,8) Keïo 60.478 22.498 14.16 Näüi læûc (3,9,10) (3,9,10 (3,9,10 (3,8) (3,8) (3,8) Neïn -88.42 -41.2 -7.742 -9.46 -9.41 -10.533 3.Chọn tiết diện các thanh: 1-Đối với thanh cánh trên: Vì dàn có L=36 m nên cần thay đổi tiết diện thanh cánh cho tiết kiệm vật liệu. Chọn bề dày bản mã là =14 mm. a)Thanh T1 chịu kéo Nội lực của thanh cánh trên T1 có N=41.483 T (Thanh chịu kéo đúng tâm) Chiều dài tính toán của thanh trong mặt phẳng dàn : lx =l =271 cm. Để đơn giản và thiên về an toàn hơn, chọn lx =301 cm để tính Ngoài mặt phẳng dàn tính theo công thức: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II T1 41.5 l y (0.75 0.25 )l1 (0.75 0.25 ) 3 255 cm T2 102.9 Trong đó l1=3 m là hai điểm cố kết dọc nhà( chân tấm panen) Diện tích cần thiết của thanh chịu kéo đúng tâm 2 Act =N/R = 41483/2100 =19.76 cm Độ mảnh giới hạn của thanh lấy theo bảng I.5 phụ lục I , []=400 rxyc =lx /[] =271/400 = 0.68 cm ryyc =ly /[] =255/400 = 0.64 cm Chọn thép góc 2 L100 63x7 2 Có Fth =2*11.1 =22.2 cm rx = 1.78 cm >rxyc ry = 5.1 cm >ryyc Vậy không cần kiểm tra điều kiện về độ mảnh. Kiểm tra lại tiết diện theo điều kiện bền: 2 2  =N/ Ath =41483/ 22.2= 1868.6 KG/cm rxyc ry =11.84 cm >ryyc Vậy tiết diện đã chọn thoả mãn yêu cầu về ổn định. Kiểm tra lại tiết diện về khả năng chịu lực:: Tính độ mảnh thực tế SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 301 x 65.15 max 4.62 600  50.685 y 11.84 min =0.78 N 145800 2 2  max 1935KG / cm R 2100KG / cm . min Ath 0.78 96.6 Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu. 2.Thanh cánh dưới: Cũng tương tự như thanh cánh trên , do nhịp dàn L=36 m là khá lớn nên ta thay đổi tiết diên thanh cánh 1 lần để tiết kiệm vật liệu. a)Thanh cánh dưới D1: Chịu lực kéo: N=63530 KG , lx =ly= 600 cm Diện tích cần thiết của thanh chịu kéo đúng tâm 2 Act =N/R = 63530/ 2100 =30.25 cm . Độ mảnh giới hạn của thanh lấy theo bảng I.5 phụ lục I , []=400 rxyc =lx /[] =600/400 = 1.5 cm ryyc =ly /[] =600/400 = 1.5 cm Chọn thép góc 2 L125 90x8 2 Có Fth =2*16 =32 cm rx = 2.28cm >rxyc ry = 6.21 cm >ryyc Vậy không cần kiểm tra điều kiện về độ mảnh. Kiểm tra lại tiết diện theo điều kiện bền: 2 2  =N/ Ath =63530/32= 2042KG/cm rxyc ry = 9.66 cm >ryyc Vậy không cần kiểm tra điều kiện về độ mảnh. Kiểm tra lại tiết diện theo điều kiện bền: 2 2  =N/ Ath =147180/69.8= 2109 KG/cm > R =2100 KG/cm . SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2109 2100 Tỷ số: x100 0.4% 5%. 2100 Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu. 3.Các thanh xiên: a)Thanh xiên đầu giàn X1: Nội lực tính toán N= -88.42 T Chiều dài tính toán của thanh trong mặt phẳng dàn : lx =l =363.2 cm. Ngoài mặt phẳng dàn tính theo công thức: ly =363.2 cm Giả thiết = 80. Tra bảng ra = 0.722. Thanh có =1,  120 Diện tích cần thiết của thanh cánh tính theo công thức : N 88420 A 58.32 cm2 ct R 0.722 2100 1 l 363.2 r x 3.027cm xyc  120 l 363.2 r y 3.027cm yyc  120 Chọn thép góc 2L 180 110x10 2 Có Fth =2*28.3 = 56.6 cm rx = 5.8 cm>rxyc ry =4.48 cm >ryyc Vậy tiết diện đã chọn thoả mãn yêu cầu về ổn định. Kiểm tra lại tiết diện về khả năng chịu lực:: Tính độ mảnh thực tế 363.2 x 62.6 5.8 363.2  81.07  y 4.48 max min =0.714 N 88420 2 2  max 2188KG / cm R 2100KG / cm . min Ath 0.714 56.6 1 2188 2100 Nhận thấy tỉ số x100 4.2% 5% , nên không cần chọn lại tiết diện. 2100 Vậy tiết diện đã chọn đạt yêu cầu. b)Thanh xiên X2 : Chịu lực kéo N=60.478 T lx =0.8 l =0.8*385= 308 cm ;ly =l =385 cm Diện tích cần thiết của thanh chịu kéo đúng tâm 2 Act =N/R = 60478/ 2100 =29.06 cm Độ mảnh giơiù hạn của thanh lấy theo bảng I.5 phụ lục I , ]=400 rxyc =lx /[] =308/400 = 0.77 cm ryyc =ly /[] =385/400 = 0.96 cm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chọn thép góc 2 L125 8 2 Có Fth =2*22 =39.4 cm rx = 3.87 cm> rxyc ry = 5.6 cm> ryyc Vậy không cần kiểm tra điều kiện về độ mảnh. Kiểm tra lại tiết diện theo điều kiện bền: 2 2  =N/ Ath =60478/39.4= 1535 KG/cm rxyc ry = 5.6 cm> ryyc Kiểm tra tiết diện Tính độ mảnh thực tế 336  87  x 3.87 max 420  74.6 y 5.6 min =0.67 N 41700 2  max 1975 rxyc ry = 3.78 cm> ryyc SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền: 2 2  =N/ Ath =22498/ 17.26= 1327 KG/cm rxyc ry = 3.78 cm> ryyc Kiểm tra tiết diện Tính độ mảnh thực tế 366  148.2  x 2.47 max 457  121 y 3.78 min =0.323 N 7742 2  max 1735 rxyc ry = 3.78 cm> ryyc Kiểm tra tiết diện Tính độ mảnh thực tế 366  148.2  x 2.47 max SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 457  121 y 3.78 min =0.323 N 9460 2  max 2121 rxyc ry = 3.38 cm>ryyc. Kiểm tra tiết diện Tính độ mảnh thực tế 255  118  x 2.16 max 319  94 y 3.4 min =0.476 N 9410 2  max 1801 < 2100 KG/cm . min Ath 0.476 13.72 0.8 Vậy tiết diện đã chọn thoả mãn yêu cầu. b)Thanh đứng Đ2 : chịu lực nén N= -10.533 T lx =0.8 l =0.8*319 =255 cm ; ly =l =319 cm Giả thiết = 100. Tra bảng ra = 0.585. Thanh có =0.8,[]=120 Diện tích cần thiết của thanh cánh tính theo công thức : N 10533 A 10.7 cm2 CT R 0.585 2100 0.8 rxyc =lx /[] =255/120 = 2.13 cm ryyc =ly /[] =319/120 = 2.66 cm Chonï thép góc 2L 70 5 2 Có Fth =2*6.86 = 13.72 cm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II rx = 2.16 cm >rxyc ry = 3.38 cm>ryyc. Kiểm tra tiết diện Tính độ mảnh thực tế 255  118  x 2.16 max 319  94 y 3.4 min =0.476 N 10533 2  max 2016 rxyc ry = 3.38 cm>ryyc. Kiểm tra tiết diện theo điều kiện bền: 2 2  =N/ Ath =13760/ 13.72= 1003 KG/cm < R =2100 KG/cm Vậy thanh đã chọn thoả mãn yêu cầu. VI. TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO MẮT DÀN: Vật liệu thép cơ bản là thép có cường độ tính toán R=2100 Kg/cm2, cường độ bền 2 h 2 tiêu chuẩn Rbtc=3450 KG/cm .Dùng que hàn 42 do đó có Rg =1800 KG/cm ; t 2 Rg =1550 KG/cm . 1 Tính cho mắt trung gian có nối thanh cánh T1 và T2 , các thanh bụng liên kết vào bản mắt bằng đường hàn ở sống và mép Liên kết thanh cánh thì tính với hiệu số nội lực hai bên mắt, và tính với lực tập trung : P =G2+P2= 7.646+1.755=9.401 T - Thanh xiên X1 : X1 =-88.42 T Lấy chiều cao dường hàn sống hs = 10mm, đường hàn mép hm =8 mm. Chiều dài các đưòng hàn tính theo công thức: k.X 1 ls 1 2hs (Rg )min Trong đó: k là hệ số phân phối nội lực thanh, X1 là thép góc không đều cạnh , ghép cạnh dài nên K=0.65 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 2 (Rg)min =0.7 1800 = 1260 KG/cm 0.65 88420 l 1 23.8 cm. s 2 1 1260 Chiều dài đường hàn mép lm (1 K).X1 0.35 88420 lm 1 1 16.35 cm 2hm (Rg )min 2 0.8 1260 Chọn: Đường hàn sống hh lh =10 250 (mm) Đường hàn mép hh lh =8 170 (mm) - Thanh xiên X2 : X2 =60.478 T Lấy chiều cao dường hàn sống hs = 8mm, đường hàn mép hm =6 mm. Chiều dài các đưòng hàn tính theo công thức: K.X 2 0.7 60478 ls 1 21.2 cm 2hs (Rg )min 2 0.8 1260 Chiều cao đường hàn mép hm (1 K).X 21 0.3 60478 hm 1 0.34 cm 2lm (Rg )min 2 (22 1) 1260 Chọn: Đường hàn sốngh lh =8 220 (mm) Đường hàn méph lh =4 220(mm) -Thanh cánh : Hai thanh cánh nối với nhau bằng thép bản Tính toán và kiểm tra bản nối +Lực tính toán của mối nối: Nq = 1.2 N1 =1.2* 41483=49.8 T Trong đó: 1.2 là hệ số an toàn; N2 là nội lực nhỏ hơn trong hai thanh cánh (N1= T1 =41.5 T) +Diện tích tiết diện quy ước là: Aq =Agh + Abm Chọn 2 bản ghép có tiết diện 230 12 mm. Chiều dày bản mã bm =14 mm 2 Diện tích tiết diện của bản nối: 2Agh =2x23 1.2 =55.2 cm 2 Abm =2 b bm =2 6.3 1.4=17.64 cm 2 Vậy Aq =55.2+17.64 =72.84 cm 2 2 q =Nq/Aq = 49800/72.84=684.07 KG/cm < R=2100KG/cm Lực truyền qua bản ghép (bản nối ): Ngh =684.07*23*1.2 =18880 KG. Mỗi bản ghép được liên kết với thanh cánh bởi hai đường hàn góc. Chiều dài đường hàn liên kết bản ghép với thép góc cạnh, chọn hh=6mm 18880 l 1 13.48 cm. Lấy lh =14cm. h 2 1260 0.6 Các đường hàn liên kết thanh cánh vào bản mã được tính toán với phần nội lực của mỗi thanh cánh truyền vào bản mã: Lực truyền qua bản mã: -Đối với thanh T1: Nbm1 =1.2N1 -2Ngh =49.8 -2*18.88 =12.04 T SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Bản mã được liên kết với thanh cánh bởi hai đường hàn sống và hai đường hàn mép: Chiều dài của đường hàn sống và đường hàn mép là: lh=11 cm. Tính chiều cao của đường hàn sống và đường hàn mép: Chiều cao mỗi đường hàn sống: kT1 0.75*12040 hhs 0.37 cm. 2lh (Rg )min 2*(11 1)*1260 Lấy hhs =6 mm. Chiều cao mỗi đường hàn mép: (1 k)T1 0.25*12040 hhm 0.123cm. 2lh (Rg )min 2*(11 1)*1260 Lấy hhm=4 mm. -Đối với thanh T2: Chịu lực tập trung P =9.401 T: Nbm2 =1.2*106.9-2*18.88 =90.952 T. Thanh cánh trên nghiêng 1 góc là : =4.76o. 2 2 2 2 N bm (Nbm2 Psin ) (Pcos ) (90.952 9.401sin 4.76) (9.401cos4.76) 92T Chiều dài của đường hàn sống và đường hàn mép là: lh=83 cm. Chiều cao mỗi đường hàn sống: 0.75 92000 l 0.334 cm. Lấy hs =6 mm. s 2 (83 1) 1260 Chiều cao mỗi đường hàn mép: 0.25 92000 l 0.11 cm. Lấy hs = 6 mm. m 2 (83 1) 1260 3. Tính mắt liên kết dàn với cột Dàn liên kết cứng với cột bằng hai mắt đầu dàn: a) Mắt dưới Mắt dưới là mắt chính truyền phản lực gối tựa: RA = 47.358+ 10.53 =57.888 T Lực ngang H do mô men dàn gây ra: H= M/ho = -90.98/2.2 =-41.355 T Cấu tạo mắt gồm: bản mã 1 để liên kết các thanh dàn vào nóù,sườn gối 2, gối đỡ 3 và các bulông liên kết sườn gối 2 vào cột. Sườn gối 2 liên kết hàn vuông góc với bản mã 1 và tỳ trực tiếp lên gối đỡ 3 (Hình vẽ) -Liên kết thanh D1 (D1 = 63.53 T) vào mắt; chọn chiều cao đường hàn sống thép góc hs =6mm . Chiều dài yêu cầu của các đường hàn sống và mép: 0.75 63530 l 1 32.5 cm. Chọn ls =33 cm. s 2 0.6 1260 Chiều dài của đường hàn mép là : lh=33 cm. Ta tính toán chiều cao của nó: SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 0.25 63530 h 0.2 cm. Chọn h =4 mm. m 2 (33 1) 1260 -Liên kết thanh xiên X1(X1= -88.42 T): Đã tính ở liên kết mắt giàn trung gian thanh cánh trên giữa T1 và T2. Tính được : Đường hàn sống hh lh =10 250 (mm) Đường hàn mép hh lh =8 170 (mm) -Sườn gối 2 có tiết diện 20 200 mm tỳ lên gối đỡ cũng là thép bản có tiết diện 40 240. Kiểm tra ép mặt giữa sườn gối và gối đỡ. Đảm bảo s> RA/(bs.Rem) = 57888 /(24*3200) =0.75 cm. Kiểm tra ổn định cục bộ sườn gối: b 200 E s 10 0.44 13.9 nên đảm bảo yêu cầu ổn định.  s 20 R Chiều dài gối đỡ xác định từ điều kiện liên kết gối đỡ vào cột chịu phản lực RA bằng hai đường hàn bên. Mỗi đường hàn quy ước chịu 0.75RA( xét đến sự chênh lệch tâm giữa điểm đặt lực RA với trọng tâm tiết diện đường hàn). Dùng chiều cao đường hàn 10 mm, chiều dài một đường hàn là: 0.75 57888 l 1 35.46 cm. Chon lh =36 cm h 1 1260 Lấy chiều cao bản gối đỡ là 360 mm, bề rộng 240mm. Sườn gối có chiều dài theo cấu tạo là 580 mm, liên kết với bản mắt bằng hai đường hàn dài 560 mm.Hai đường hàn chịu các lực: Phản lực A= 57.888 T, lực ngang H= - 41.355 T ( ép sườn gối vào cột) và mô men lệch tâm do H (độ lệch tâm e= 70 mm là khoảng cách từ điểm đặt lực H đến trọng tâm đường hàn). Tính chiều cao đường hàn chịu lực: Kiểm tra cường độ đường hàn theo công thức 1 2 6e 2 2 hh (H max (1 ) RA 2lh (Rg )min lh 1 6 7 h (41.3552 (1 )2 578882 = 0.418 cm. h 2(56 1).1260 (56 1) Chọn hh=6 mm. Bulông liên kết sườn gối với cánh cột được tính để chịu kéo do H do mômen dương đầu dàn. Ở đây không có momen dương đầu dàn gây lực kéo H, nên các bu lông chỉ đặt theo cấu tạo. Dùng 8 bulông 20( quy định số bulông liên kết bản gối với cột không ít hơn 6 và đường kính không bé hơn 20 mm) Khoảng cách của các bu lông là 120 mm , khoảng cách từ bulông trên cùng đến mép trên sườn gối và bulông dưới cùng đến mép dưới sừơn gối là : (580-120*3)/2= 110 mm > 2d = 2 (20+5) =50 Khoảng cách của mỗi hàng thẳng đứng là 100 mm. Đảm báo < 8d (trong đó d= 20+5=25 mm) b)Mắt trên SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Liên kết thanh T1 (T1=41.83 T) vào bản mắt, hs =6 mm, Chiều dài đường hàn sống: 0.75 41830 l 1 21.75 cm. Chọn ls =22cm. h 2 0.6 1260 Chiều dài đường hàn mép lm=22 cm. Chọn chiều cao đường hàn mép: 0.25 41830 h 0.197 cm. Chọn hm=4 mm. m 2 (22 1) 1260 Mắt trên cũng có bản mã và bản gối, chịu lực ngang H= 41.83 T làm tách bản mắt ra khỏi cột vàMe= Hmax.e( e là khoảng cách từ H đến giữa đường hàn) . Me =H e = 41.83*4=167.32 Tcm. Chiều dài bản gối là 320mm. Chiều dài đường hàn gối lh =32 cm. Tính chiều cao đường hàn: 1 6e 1 6 4 hh (H max (1 )) (41830(1 )) 2lh (Rg )min lh 2(32 1)1260 32 1 hh 0.95 cm. Chọn hh=10 mm. Bản nối được liên kết với cánh cột bằng 6 bulông được bố trí như hình vẽ, tâm bulông trùng với tâm của bản gối . Do mômen mắt xoay xung quanh điểm cố định, giả thiết là trùng với trục bulông biên dưới. Lực kéo lớn nhất trong một bulông hàng trên cùng là: H.z.y1 41830 14 20 N b max 2 2 2 11712.4 KG 2 yi 2 (10 20 ) Trong đó : yi là khoảng cách từ các hàng bulông đến hàng bulông dưới cùng Diện tích cần thiết của bulông: bl 2. Fct =Nbl / Rk =11712.4/(2x1700) =3.44 cm 2 Chọn bulông 24 có Fth = 3.52 cm -Tính bề dày sườn gối : Với sự tồn tại của H thì sườn gối làm việc như bản dầm chịu uốn có liên kết ngàm tại hai hàng boulon đứng . Do vậy ta tính toán và kiểm tra s theo điều kiện: 3b H 3 10 41830  0.5 1 0.5 2.16 cm. s lR 32 2100 Chọn s = 220 mm. Trong đó : b1 : là khoảng cách của hai hàng boulon đứng . l : là chiều dài sườn gối. 4.Tính mắt đỉnh dàn Mắt đỉnh dàn là mắt khếch đại dàn, được thực hiện ở hiện trường. Bản mắt 1 được chia đôi cho mỗi nữa dàn. Sau đó ghép lại nhờ hai bản nối 2. Thanh cánh được nối bằng bản thép gãy khúc 3. Hai sườn 4 gia cố cho bản ghép và bản nối. a) Tính toán nối cánh: Nội lực thanh cánh T6 = -141.5 T. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Lực tính toán dùng để nối cánh lấy bằng: Nq =1.2 T6 Nq =1.2*141.5 = 169.8 T Lực này truyền qua tiết diện quy ước gần tiết diện bản ghép 3 và một phần bản mắt 1 có chiều cao bằng hai lần chiều rộng cánh hàn với bản mắt của thép góc cánh. Chọn bản ghép có tiết diện 560 12 mm; chiều dày bản mã bm =14 mm. Diện tích quy ước: 2 Aq =56 1.2 + 2 16 1.4 =112 cm Ứng suất trên tiết diện quy ước: 2 2 q =Nq/Aq =141500/112 =1263.39 KG/cm < R= 2100 KG/cm Nội lực quy ước truyền qua bản ghép Ngh =q.Agh =1263.4* 56*1.2 =84900 KG Dùng nội lực này để tính liên kết bản ghép với thanh cánh . Chiều dài đường hàn liên kết bản ghép với thép góc cạnh, chọn hh=8mm 84900 l 4 12.9 cm. Lấy lh =14 cm. h 1260 0.8 (Trong đó 4cm là phần bù thêm của 4 đường hàn). Dùng hai đường haØn dài 26 cm và hai đường hàn dài xiên 19 cm. lh =2*(26+19) =90 cm Liên kết thép góc cánh với bản mắt được tính với phần nội lực còn lai: Nbm =169.8 – 84.9 =84.9 = 169.8/2=84.9 T. Nên lấy Nbm =84.9 T để tính đường hàn liên kết giũa cánh và bản mã. Chọn chiều cao đường hàn sống là hs=10 mm. Chiều dài mỗi đường hàn sống là: 0.75 84900 l 1 26.26 cm. Chọn ls=27 cmn. h 2 0.1 1260 Chiều dài đường hán mép là : lh=43 cm. Chiều cao đường hàn là: 0.25 84900 h 0.2 cm. Chọn hh=6 mm. h 2 (43 1) 1260 Ở bản ghép 3 gãy khúc nên hai nội lực Ngh ở hai bên đỉnh hợp thành lực thẳng đứng V: Ở đỉnh dàn có lực tập trung G6 = 7.883 T nên: V= G6 -Nghsin = 7.883-2*84.9sin4.76 =6.2 T - Các đường hàn liên kết sườn 4 vào bản thép ghép 3 được tính với nội lực V=6.2 T cho mỗi đường hàn. Chiều cao mỗi đường hàn là hh= 6mm. 6200 l 1 3.05 cm. Chọn lh =10 cm h 2 0.6 1260 -Các đường hàn liên kết bản nối 2 với bản mã 1 tính với hợp lực: V 2 N N 2 . h bn 4 Nội lực truyền qua bản nối : Nbn =Nbmcos = 84.9cos4.76 =84.6 T. SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chọn chiều cao đường hàn là hh=10 mm. 84600 Chiều dài đường hàn : l 1 34.5 cm. Chọn lh =35 cm h 2 1 1260 - Các đường hàn liên kết sườn 4 vào bản nối 2 được tính với nội lực V=6.2 T cho mỗi đường hàn. Lấy chiều cao đường theo cấu tạo (hh =6 mm) và chiều dài đường hàn bằng chiều dài đường hàn liên kết bản nối 2 với bản mã 1 đã tính ở trên. b) Tính toán nối thanh đứng : Đ3= 14.6 T. Chọn chiều cao đường hàn sống là hh=6 mm. Chiều dài đường hàn này là : KD3 0.7 14600 lh 1 1 7.76 cm. 2hh (Rg )min 2 0.6 1260 Chọn lh=8 cm. Chiều cao đường hàn mép : (1 K)D3 0.3 14600 hh 0.248 cm. 2lh (Rg )min 2 (8 1) 1260 Chọn hm=4mm. 5.Tính mắt dưới dàn ở giữa dàn: Khi khếch đại dàn tại công trường, ta tiến hành hàn thanh cánh dưới D3 vào hai mắt dàn hai bên. a)Tính đường hàn tại công trường giữa hai thanh cánh dưới D3 và D’3 : Chọn bản ghép có tiết diện 460x12 mm. +Lực tính toán của mối nối: Nq = 1.2 Nc =1.2* 147.18 =176.62 T +Diện tích tiết diện quy ước là: 2 Abm =b bm = 1.4*12.5=17.5 cm 2 Vậy Aq = Agh+Abm = 46* 1.2+17.5*2= 90.2 cm 2 2 q =Nq/Aq = 176620/ 90.2=1958KG/cm < R=2100KG/cm Lực truyền qua bản ghép (bản nối ): Ngh =1958*46*1.2 =108081 KG Tổng chiều dài đường hàn liên kết bản ghép với mỗi thép góc cạnh, chọn hh=8 mm 108081 l 4 111.22 cm. Lấy ls = 112cm.  h 1260 0.8 Dùng hai đường haØn dài 35 cm và hai đường hàn dài xiên 21 cm. lh =2*(35+21) =112 cm. Lực truyền qua bản mắt: Nbm=Nq-Ngh= 176.62-108.081= 68.539 T< Nq/2=88.31 T. Chọn chiều cao đường hàn là hh=10 mm. Chiều dài mỗi đường hàn sống là: 0.75 88310 l 1 27.28 cm. Chọn ls=28 cmn. h 2 1 1260 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II Chiều dài đường hán mép là : lh=52 cm. Chiều cao đường hàn là: 0.25 88310 h 0.17 cm. Chọn hh=6 mm. h 2 (52 1) 1260 b)Tính các đường hàn tại mắt: - Đường hàn liên kết thanh đứng Đ3 vào bản mã được bố trí như đã tính toán ở mắt đỉnh dàn. Đường hàn sống: hh=6mm, lh=80mm. Đường hàn mép: hh=4mm, lh=80mm. -Đường hàn liên kết thanh xiên X6 vào bản mã: X6= -9.46 T. Chiều dài đường hàn là : lh=200 mm. Chiều cao đường hàn sống là : 0.7 9460 l 0.138 cm. Chọn lh= 6 mm. h 2 (20 1) 1260 Chiều cao đường hàn mép : 0.3 9460 h 0.059cm. Chọn hh=4 mm. h 2 (20 1) 1260 b) Tính toán nối bản mã: Lực truyền qua hai bản nối: Nbn=Nbmcos -1.2N6cos. Với =4.76o = 50o. Nbn=88.31*cos4.76-1.2*9.46cos50= 80.7T. Đường hàn liên kết bản nối vào bản mã: ( chọn hh=8mm.) Tính hciều dài đường hàn: 80700 l 1 41.029 cm. h 2 1260 0.8 Chọn lh=43 cm. 6.Tính mắt dưới dàn: Tại chỗ thay đổi tiết diện thanh cánh dưới D1 và D2 +Lực tính toán của mối nối: Nq = 1.2 D1 =1.2* 63.53=76.24 T +Diện tích tiết diện quy ước là: Aq =Agh + Abm Chọn bản ghép có tiết diện 180 12 mm. Chiều dày bản mã bm =14 mm 2 Diện tích tiết diện của bản nối: Agh =2*18*1.2 =43.2 cm 2 Abm =2 b bm =2 9 1.4=25.2 cm 2 Vậy Aq =43.2 + 25.2 =68.4 cm 2 2 q =Nq/Aq = 76240/68.4=1114.62 KG/cm < R=2100KG/cm Lực truyền qua bản ghép : Ngh =1114.62*18*1.2 =24075 KG Chiều dài đường hàn liên kết bản ghép với thép góc cạnh, chọn hh=8mm SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II 24075 l 1 12.9 cm. Lấy lh =14 cm. h 2 1260 0.8 Lực truyền qua bản mắt: -Đối với thanh D1: Nbm1 =1.2D1 -2*Ngh =76.24-2*24.075 =28.09 T Chiều dài đường hàn sống liên kết bản mã với thép góc cạnh, chọn hh=6mm 0.65 28090 l 1 13.075 cm. Lấy lh =14 cm. h 2 1260 0.6 Chiều cao đường hàn mép liên kết thép góc với bản mã: 0.35 28090 h 0.3 cm. Chọn hh=4 mm. h 2 (14 1) 1260 - Đối với thanh X2: Đường hàn được tính toán và bố trí như khi tính mắt ở trên . Đường hàn sốngh lh =8 220 (mm) Đường hàn méph lh =6 220(mm) - Đối vơi thanh X3: X3=-41.2 T. Chọn chiều cao đương hàn sống là : hh=8 mm. Chiều dào đường hàn sống là: 0.7 41200 l 1 15.3 cm. Chọn lh=16 cm. h 2 1260 0.8 Chọn chiều dài đương hàn mép là : lh=16 cm. Chiều cao đường hàn sống là: 0.3 41200 h 0.327 cm. . h 2 (16 1) 1260 Chọn hh=6mm. Khi bố trí mắt dàn thì lh có thể thay đổi nhưng không bé hơn giá trị tính toán. - Đối với thanh đứng Đ1: Đ1= -9.41 T. Chọn chiều cao đường hàn sống là : hh=6 mm 0.7 9410 l 1 5.356 cm. Chọn lh=6 cm. h 2 1260 0.6 Chiều cao đường hàn mép là : 0.3 9410 h 0.224cm. Chọn hh=4 mm. h 2 (6 1) 1260 -Đối với thanh D2: Nbm2 = 1.2N2 – Ngh =1.2*132.37-2*24.075 =110.694 T Chiều dài đường hàn là : lh= 85 cm. Chiều cao đường hàn sống là: 0.65 110.694 h 0.339 cm. Chọn hs= 6 mm. h 2 (85 1) 1260 Chiều cao đường hàn mép là: 0.35 110.694 h 0.183cm. Chọn hm= 6 mm. h 2 (85 1) 1260 SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang
GVHD:KS- NGUYỄN MINH TRUNG ĐỒ ÁN KẾT CẤU THÉP II SVTH: NGUYỄN VĂN HÒA-LỚP 06XD1 Trang