Tài liệu thuyết minh Đồ án kết cấu thép II - Phạm Thị Lan Anh

78 trang hapham 150

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu thuyết minh Đồ án kết cấu thép II - Phạm Thị Lan Anh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tai_lieu_thuyet_minh_do_an_ket_cau_thep_ii_pham_thi_lan_anh.pdf

Nội dung text: Tài liệu thuyết minh Đồ án kết cấu thép II - Phạm Thị Lan Anh

Thuyết minh đồ ỏn kết cấu thộp II
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Thuyết minh đồ án kết cấu thép ii * Số liệu thiết kế : Nhịp khung L = 30m B−ớc khung B = 6m Chiều dài nhà 17B Sức trục Q = 75T Số cầu trục làm việc trong x−ởng là 2 , chế độ làm việc trung bình Cao trình đỉnh ray H1 = 8.3m Địa điểm xây d−ng : vùng B Vật liệu thép BCT3, hàn tay que hàn N46 Tấm mái panen s−ờn 1.5x6m Bêtông móng mac M200# , t−ờng gạch tự mang Xác định các kích th−ớc cơ bản của khung ngang nhμ : A.Xác định kích th−ớc theo ph−ơng ngang nhà: I.Theo ph−ơng đứng: Chọn cốt nền nhà trùng với cốt +0.00 để tính các thông số chiều cao.Ta có cao trình đỉnh ray là chiều cao từ mặt nền đến mặt ray cầu trục H1= 8,3cm (theo đề bài). Kích th−ớc cơ bản là nhịp khung L = 30m . Mặt khác, do tải trọng cầu trục: Q=75T nên trục định vị trùng với mép ngoài cột một khoảng : a= 250 mm.Trong tr−ờng hợp này, để cho cầu trục khi chuyển động không chạm vào cột, khoảng cách λ từ trục ray đến trục định vị phải đảm bảo đủ lớn λ ≥ B1 + (ht − a) + D . λ lấy chẵn 250mm , ta chọn λ =750 mm khi cầu trục Q =75T . Suy ra nhịp của cầu trục là khoảng cách giữa 2 tim ray: LC = L- 2.λ = 30-2.0,75 = 28,5(m) Tra phụ lục VI.2 ta có thông số về cầu trục với sức trục bằng 75T : B = 8800 mm K = 4400 mm B1 = 400 mm HC = 4000 mm Chiều cao từ cao trình đỉnh ray tới cánh d−ới của dàn vì kèo: H2=(HC+100)+ƒ Trong đó : HC=4000mm. 100 mm là khe hở an toàn giữa cầu trục và dàn vì kèo ƒ : là khe hở phụ xét tới độ võng của dàn vì kèo và việc bố trí hệ giằng thanh d−ới , ta chọn ƒ=300mm. 1
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Thay số ta có : H2=(4000+100)+300=4400(mm) Chiều cao thông thuỷ của x−ởng, từ nền nhà tới đáy của dàn vì kèo : H=H1+H2=8300+4400=12700(mm). Kích th−ớc thực cột trên từ vai cột tới đáy dàn vì kèo ( chiều cao đoạn cột trên ): HT=H2+HDCT+HR Trong đó : HDCT - chiều cao dầm cầu trục cho trọng đề bài HDCT = 0,7m HR - chiều cao ray và các lớp đệm, chọn sơ bộ HR=0,2m Suy ra : HT=4,4+0,7+0,2=5,3(m). Chiều cao cột d−ới tính từ mặt móng tới vai cột: HD=H-HT+H3 Trong đó : H3 - chiều sâu chôn cột , cho trong đề bài H3= 0,8m Suy ra : HD=12.7-5,3+0,8=8,2(m). II.Theo ph−ơng ngang: Chọn bề rộng cột trên (tức chiều cao tiết diện cột trên) : 1 1 1 1 h = ( ữ )H => h = ( ữ ) *5300 = 530 ữ 442 mm , chọn h =500mm. t 10 12 t t 10 12 t Suy ra , bề rộng cột d−ới : hd=a+λ=250+750=1000 mm. Lúc này khe hở giữa cầu trục và mặt trong cột trên: D =λ-B1-ht+a=750- 400- 500+250 = 100 mm. Nh− vậy D = 100 mm > 60 ữ75mm, bảo đảm sự an toàn giữa cầu trục và mặt trong cột trên . ht = 500 Ht = 5300 Ht Q = 75T hd=1000 Hd = 8200 Hd L = 30000 H3 = 800 2
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 III.Lựa chọn dàn mái: Chọn dàn mái dạng hình thang, liên kết cứng với cột .Chiều cao đầu dàn hdd=2,2m, chọn độ dốc là 10%. Suy ra chiều cao giữa dàn là: hgd=3,7m 1 1 L = ( ữ )L = 15 ữ 6m , lấy nhịp cửa trời bằng 12m. Theo yêu cầu về kiến trúc và ct 2 5 chiếu sáng ta chọn cửa trời chạy suốt theo chiều dài nhà .Chọn kích th−ớc : + Chiều cao cánh cửa là hk = 1500 phù hợp với cánh cửa tiêu chuẩn + Chiều cao bậu cửa trên và bậu cửa d−ới hb = 1000 => Chiều cao cửa trời là 2.5m. Bề rộng cửa trời 12m, độ dốc mái cửa trời 10% Cửa trời đ−ợc bố trí một tầng cửa kính 1500mm Lct = 12000 i=1/10 Hct=2500 Hdd=2200 L = 30000 IV.Mặt bằng l−ới cột và bố trí hệ giằng: 1.Giằng trong mặt phẳng cánh trên : Gồm các thanh chéo chữ thập trong mặt phẳng cánh trên và các thanh chống dọc nhà .Chiều dài nhà 17B = 102m < 200m với khung nhà toàn thép, không cần bố trí khe nhiệt độ. Giằng trong mặt phẳng cánh trên đ−ợc bố trí ở hai đầu khối nhiệt độ và ở quãng giữa khối để khoảng cách < 60m. Hdd=2200 B 6000 Thanh chống dọc 30000 3000 3000 6000 6000 6000 A 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2.Giằng trong mặt phẳng cánh d−ới: Đ−ợc đặt tại các vị trí có giằng cánh trên. Với nhà x−ởng có Q = 75T, để tăng độ cứng cho nhà cầncó thêm hệ giằng cánh d−ới theo ph−ơng dọc nhà .Bề rộng của hệ giằng lấy bằng chiềudài khoang đầu tiên của cánh d−ới dàn. 3
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Hdd=2200 B 6000 6000 30000 6000 6000 6000 A 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 3.Hệ giằng đứng: Nằm trong mặt phẳng thanh đứng của nhà. Theo ph−ơng dọc nhà đ−ợc bố trí ở những chỗ có hệ giằng cánh d−ới và hệ giằng cánh trên, theo ph−ơng ngang nhà khoảng cách giữa các hệ giằng đứng cách nhau 12 ữ15m Biểu diễn hệ giằng đứng giữa dàn : 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Hdd=2200 L = 30000 4.Hệ giằng cột: Hệ giằng cột trên đ−ợc bố trí theo ph−ơng dọc nhà ở hai đầu khối nhiệt độ và ở giữa nhà. Hệ giằng cột d−ới đặt ở giữa khối nhiệt độ . Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng cột d−ới là 6x8 = 48m < 75m .Với B =6m, Hd = 8,2m chỉ cần bố trí một khoang . H.g. đúng mái Hđd= 2200 Hđd= H.g. cột trên Ht = 5300 = Ht Dầm cầu trục Hd = 8200 = Hd H.g. cột duới 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 4
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 B.Tính toán khung ngang nhà: I.Tải trọng tác dụng lên khung ngang nhà: 1.Tải trọng tác dụng lên dàn: Tải trọng tác dụng lên dàn bao gồm trọng l−ợng bản thân của mái, của cửa trời, của bản thân kết cấu và hoạt tải.Các tải trọng này đ−ợc tính ra N/m2 mặt bằng nhà, sau đó quy về phân bố đều trên dàn . a.Tĩnh tải: *Trọng l−ợng mái : Theo cấu tạo của các lớp mái ta có bảng thống kê các tải trọng mái nh− sau: Tải trọng do các lớp Tải trọng tiêu chuẩn Tải trọng tính toán c 2 Hệ số v−ợt tải n 2 mái gm (daN/m ) gm(daN/m ) Tấm mái Panel s−ờn BTCT 1,5 x 6m , 150 1,1 165 cao 30cm Betong chống thấm 100 1,2 120 dày 4cm Betong xỉ dày 12cm 60 1,2 72 2 lớp vữa lát dày 54 1,2 64,8 1,5cm/lớp Hai lớp gạch lá nem 60 1,1 66 dày 1,5cm/lớp Tổng cộng 334 487,8 Đây là tải trọng phân bố theo diện tích mặt bằng mái ,ta qui về lực phân bố theo diện tích mặt bằng nhà: 334 334 g tc = = = 335,68(daN / m 2 ) mai cosα 0,995 487,8 487,8 g tt = = = 490,25(daN / m 2 ) mai cosα 0,995 *Tải trọng do trọng l−ợng bản thân dàn và hệ giằng : Theo công thức kinh nghiệm : tc 2 gd =1,2.αd.L (daN/m ). Trong đó : L- nhịp dàn L=30m αd - hệ số kể đến trọng l−ợng bản thân dàn αd =0,65. 1,2 - hệ số kể đến trọng l−ợng các thanh giằng tc 2 Suy ra : gd =1,2.0,65.30=23,4(daN/m ) tt tc 2 gd =n. gd =1,1.23,4=25,74(daN/m ) 5
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 *Tải trọng do trọng l−ợng kết cấu cửa trời : Theo công thức kinh nghiệm : tc 2 gct=αct .lct (daN/m ) Trong đó : αct = 0,5 Lct - nhịp cửa trời ( m) 2 tc 2 Cũng có thể dùng trị số 12-18 daN/cm cửa trời ở đây lấy : g ct=18 daN/m tt 2 gct =1,1.18=19,8 daN/m *Tải trọng do trọng l−ợng cánh cửa và bậu cửa trời : Trọng l−ợng cánh cửa (Kính + Khung) tc 2 tt 2 gk=40 daN/m => g k=1,1 . 40 = 44 daN/m Trọng l−ợng bậu trên và bậu d−ới tc tt gb=150 daN/m => g b=1,1 . 150 = 165 daN/m Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời, để tiện tính khung ta quy đổi thành phân bố trên mặt bằng nhà .Lực tập trung ở chân cửa trời do cánh cửa và bậu cửa là : gkb=(44.2,5.6) + (165.6) = 1650 daN => Lực t−ơng đ−ơng phân bố đều trên bề mặt bằng nhà gct’ g .l .B + 2g 19,8.12.6 + 2.1650 g ' = ct ct kb = = 26,38daN / m 2 ct L.B.Cosα 30.6.0,995 b.Hoạt tải mái : Theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động 2737-95, hoạt tải mái áp dụng cho tr−ờng hợp mái bằng mái dốc bằng bê tông cốt thép không có ng−ời đi lại ,chỉ có ng−ời đi lại sửa chữa ch−a kể các thiết bị điện n−ớc nếu có đ−ợc lấy bằng 75 daN/m2 mặt bằng nhà, với hệ số v−ợt tải n=1,3. Ptt=1,3.75=97,5 (daN/m2) c.Tải trọng phân bố đều trên dàn : *Tải trọng th−ờng xuyên : g = B∑ gi = (490,25 + 25,74 + 26,38).6 = 3254,22(daN / m) *Hoạt tải : p=B.ptt=6.97,5=585(daN/m) 2.Tải trọng tác dụng lên cột : a.Do phản lực dàn : *Do tải trọng th−ờng xuyên: g.L 3254,22.30 A = = = 48813,3(daN) 2 2 *Do hoạt tải : p.L 585.30 A'= = = 8775(daN) 2 2 6
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 b.Do trọng l−ợng dầm cầu trục : 2 Theo công thức kinh nghiệm : Gdct=1,2.L dct.αdct Trong đó : αdct - hệ số trọng l−ợng bản thân chọn αdct=36 Ldct - nhịp dầm cầu trục Ldct=6 m 2 Suy ra : Gdct=1,2.6 .35=1555 (daN) c.Do áp lực đứng của bánh xe cầu trục : Với sức trục Q=75T và Lc=28,5m, tra bảng ta có : c P 1max = 38 T c P 2max = 39 T GCT = 135 T Gxe con = 38 T Số bánh xe trên mỗi ray là 4 bánh. áp lực lớn nhất Dmax của cầu trục lên cột do c c các lực P 2max, P 1max đ−ợc xác định theo lý thuyết đ−ờng ảnh h−ởng của phản lực tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột khi bánh xe cầu trục di chuyển đến vị trí bất lợi nhất, xe con mang vật ở vào vị trí sát nhất với cột phía đó . Dựa vào tam giác đồng dạng ta tính đ−ợc các giá trị sau : 600 y = .1 = 0.1 1 6000 600 + 4560 y = .1 = 0.86 2 6000 840 + 2600 y = .1 = 0.573 4 6000 2600 y = .1 = 0.433 5 6000 600 K = 4560 840 2560 840 2600 P1 P2 P2 P2 P2 6000 6000 y1=0.1 y5=0.433 y2=0.86 y4=0.573 y3=1 Với vị trí bất lợi nh− trên hình vẽ , Dmax kể thêm hệ số v−ợt tải n=1,2 và hệ số tổ hợp nc xét xác suất xảy ra đồng thời tải trọng tối đa của nhiều cầu trục ta có: 7
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 c c Dmax = n.nc.( P 1max. Σy+ P 2max . Σy) = 1,2.0,85.[38.(0,1+0,433+,0573)+39(0,86+1)] = 116,86(T) = 116860 daN Khi đó phía ray bên kia có áp lực nhỏ nhất của bánh xe : c Q + G c 75 +135 P1min = − P 1max = − 38 = 14,5(T) = 14500(daN) n0 4 c Q + G c 75 +135 P2min = − P 2max = − 39 = 13,5(T) = 13500(daN) n0 4 T−ơng ứng phía bên kia có áp lực c c Dmin = n.nc.( P 1min. Σy+ P 2min . Σy) = 1,2.0,85.[14500.(0,1+0,433+0,573)+13500(0,86+1)] = 41970(daN) ở đây do Dmax,Dminđặt vào trục nhánh cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột d−ới một khoảng xấp xỉ bằng bd/2. Mô men lệch tâm tại vai cột : Mmax=Dmax.e = 116860 .1,0/2 = 58430(daNm) Mmin=Dmin.e = 41970.1,0/2 = 20985(daNm) Mdct=Gdct.e = 1555.1,0/2 = 777,5(daNm) d.Do lực hãm của một bánh xe con : Khi xe con hãm , phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo ph−ơng chuyển động. Lực hãm của xe con qua các bánh xe cầu trục , truyền lên dầm hãm và vào cầu trục . Lực hãm ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm : 0,05(Q + G ) 0,05(75 + 38) T C = xc = = 1,413(T ) 1 4 4 c T = n.nc. ΣT1 .y = 1,2.0,85.1413.(0,1+0,86+1,0+0,437+,0567) = 4272 (daN) 3.Tải trọng gió: áp lực gió tiêu chuẩn : 2 W0 = 155(daN/m ) Tải trọng gió tác dụng lên khung bao gồm : - Gió thổi lên mặt t−ờng dọc đ−ợc chuyển về thành lực phân bố trên cột khung. - Gió thổi trong phạm vi mái, từ cánh d−ới dàn vì kèo trở lên, đ−ợc chuyển về thành lực tập trung tại cao trình cánh d−ới dàn vì kèo. Tải trọng gió phân bố lên cột đ−ợc tính bằng công thức: *Phía đón gió: q = n.w0.k.c.B *Phía hút gió: q’= n.w0.k.c’.B Với : k - hệ số độ cao tra theo H trong TCVN2737-95 8
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 C - hệ số khí động học n - hệ số v−ợt tải của tải trọng gió = 1,2 w0- áp lực gió tiêu chuẩn , theo đề bài thuộc vùng B B - b−ớc khung * Tính toán hệ số khí động theo sơ đồ 8. Hệ số ce1, ce2, ce3, ce4 tra theo bảng sơ đồ 2 trong TCVN 2737-95. Do mái nhà có độ dốc i = 10% nên α = 5.710 + Tính hệ số ce4 h2 = 8,2+5,3+2,2 = 15,7m l = 30m h/l 0.5 1 α 0 -0.6 -0.7 20 -0.4 -0.7 h 15,7 ⇒ 2 = = 0,5233 l 30 ⇒ ce4 = −0.546 + Tính hệ số ce3 b = 17B = 17.6 = 102m b 102 h = = 34; 2 = 0.5233 l 30 l ⇒ ce3 = −0.505 + Tính hệ số ce1 h1 = 15,7+0,9+2,5 = 19,1m h 19,1 1 = = 0,6367 l 30 ⇒ ce1 = −0.586 + Tính hệ số ce2 h b 1 = 0,6367; = 34 l l ⇒ ce2 = −0.427 Để tiện tính toán, có thể đổi tải trọng này thành phân bố đều suốt chiều cao cột . H k = 1 9
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 H=15m -> k = 1,08 từ đó nội suy H = 13,5m -> k = 1,056 Trong phạm vi mái, hệ số k có thể lấy không đổi, là trung bình cộng của giá trị ứng với cao độ đáy dàn vì kèo và giá trị ở độ cao lớn nhất của mái. *Với độ cao h=13,5 m, nội suy đ−ợc k=1,056 *Với độ cao h=19,7 m, nội suy đ−ợc k=1,127 Vậy trong khoảng từ độ cao đáy dàn vì kèo lên điểm cao nhất của mái nhà : 1,056 +1,127 k = = 1,0915 td 2 Xác định hệ số khí động học đ−ợc tra theo sơ đồ 8 trang 27 sách h−ớng dẫn: -0.586 -0.427 +0.7 -0.546 -0.6 -0.5 2200 5300 7400 -0.505 15700 +0.8 L = 30000 800 Lực tập trung tại cánh d−ới dàn vì kèo: W = n.W0 .k.B.∑ci .hi W=1,2.155.1,0915.6 ( 0,8.2,2 - 0,546.0,9 + 0,7.2,5 - 0,586.0,6 + 0,427.0,6 +2,5.0,6 +0,5.0,9 + 0,505.2,2) = 7290 (daN) II.Tổ hợp nội lực và xác định nội lực tính toán: + Sau khi tính toán xong nội lực khung ( tính đ−ợc M , N , Q tại các tiết diện) với từng loại tải trọng , sẽ tiến hành tổ hợp các tải trọng bất lợi nhất đấic định đ−ợc các nội lực tính toán để chọn tiết diện khung . + Lực dọc N trong cột đ−ợc xácđịnh nh− là khi dàn liên kết khớp với cột ( có thể xác định đ−ợc N dựa vào biểu đồ Q nh−ng mất khá nhiều công mà kết quả sai khác không quá 1% ) Nh− vậy để xác định N chỉ cần dồn tải trọng đứng về cột một cách bình th−ờng . 10
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 1>Nội lực do tĩnh tải mái : MB = -344.41 KNm Mct = -49.69 KNm Mcd = 55.98 KNm MA = 511.96 KNm QA = -55.61 KN N = 500.32 KN MB MB MCt MCt MCd MCd MA MA 2>Nội lực do hoạt tải mái : MB = -62.13 KNm Mct = -9.30 KNm Mcd = 10.88 KNm MA = 92.61 KNm QA = -9.97 KN N = 87.75 KN MB MB MCt MCt MCd MCd MA MA 3>Nội lực do áp lực đứng của bánh xe cầu trục ( DMax tại cột trái ) : MB = -45.29 KNm Mct = 102.63 KNm Mcd = -332.43 KNm MA = -103.58 KNm QA = -27.91 KN N = 1160.15 KN MB MCt MCd MA 4>Nội lực do áp lực đứng của bánh xe cầu trục ( DMax tại cột phải ) : 11
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 MB = -77.18 KNm Mct = 70.74 KNm Mcd = -89.95 KNm MA = 138.90 KNm QA = 27.91 KN N = 428.5 KN MB MCt MCd MA 5>Nội lực do lực hãm ngang T ( đặt tại cột trái ) : MB = -14.54 KNm Mct = 17.47 KNm Mcd = 17.47 KNm MA =-237.20 KNm QA = 31.06 KN MB MCt MCd MA 6>Nội lực do lực hãm ngang T ( đặt tại cột phải ) : MB = -40.13 KNm Mct = 21.80 KNm Mcd = 21.80 KNm MA =117.61 KNm QA = 11.68 KN MB MCt MCd MA 12
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 7>Nội lực do tải trọng gió ( từ trái sang ) : MB = 160.33 KNm MCt = -79.95 KNm MCd = -79.95 KNm MA = -967.21 KNm QA = 146.39 KN W=59.51 MB MCt MCd MA Q=9.31 Q=6.02 8>Nội lực do tải trọng gió ( từ phải sang ) : MB = -191.26 KNm MCt = 99.27 KNm MCd = 99.27 KNm MA = 882.14 KNm QA = 120.17 KN MB W=59.51 MCt MCd MA Q=6.02 Q=9.31 + Kết quả nội lực khung đ−ợc ghi trong bảng tổ hợp . Với mỗi cột , xét 4 tiết diện tiêu biểu , tại mỗi tiết diện có ghi trị số M , N do từng loại tải gây ra, riêng tiết diện chân cột thi ghi thêm lực cắt Q để tính móng + Tổ hợp cơ bản 1 :Bao gồm các nội lực do tải trọng tĩnh ,do các hoạt tải dài hạn và do một hoạt tải tạm thời gây ra giá trị nội lực lớn nhất . Khi tổ hợp thì các tải trọng này lấy hệ số tổ hợp c = 1 + Tổ hợp cơ bản 2 :Gồm nội lực do tĩnh tải và do các hoạt tải với hệ số tổ hợp 0.9 + Tại mỗi tiết diện ta cần tìm 3 tổ hợp tải trọng sau : - Tổ hợp gây momen d−ơng lớn nhất và lực nén t−ơng ứng - Tổ hợp gây momen âm lớn nhất và lực nén t−ơng ứng 13
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 - Tổ hợp gây lực nén lớn nhất và trị số M t−ơng ứng . Nhiều tải trọng không gây thêm N nh−ng gây M ( gió , lực hãm ) thì cũng kể vào sao cho cùng với Nmax có đ−ợc M t−ơng ứng lớn nhất . + Nguyên tắc tổ hợp nh− sau : - Tĩnh tải luôn đ−ợc kể đến trong mọi tr−ờng hợp - Không thể lấyđồng thời nội lực do DMax bên cột phải và DMax bên cột trái , gió trái và gió phải , TMax bên cột phải và TMax bên cột trái - Khi đã kể đến nội lực do TMax thì phỉa kể đến DMax DMin Tiến hành tổ hợp nội lực đ−ợc kết quả ghi trong bảng sau : 14
Bảng nội lực Cột d−ới Cột trên Thứ tự Hệ tải Loại tải trọng số tổ Tiết diện B Tiết diện Ct Tiết diện Cd Tiết diện A trọng hợp M N M N M N M N Q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 MB MB Tải trọng MCt MCt 1 MCd MCd 1 -344.41 500.32 -49.69 500.32 55.98 500.32 511.96 500.32 -55.61 th−ờng xuyên MA MA MB MB 1 -62.13 87.75 -9.3 87.75 10.88 87.75 92.61 87.75 -9.97 MCt MCt Tải trọng tạm MCd MCd 2 thời trên mái MA MA 0.9 -55.917 78.975 -8.37 78.975 9.792 78.975 83.349 78.975 -8.973 MB Momen cầu MCt 1 -45.29 0 102.63 0 -332.43 1160.15 -103.58 1160.15 -27.91 3 trục(móc trục MCd bên trái) MA 0.9 -40.761 0 92.367 0 -299.19 1044.14 -93.222 1044.14 -25.119 MB Momen cầu 1 -77.18 0 70.74 0 -89.95 428.5 138.9 428.5 27.91 MCt 4 trục(móc trục MCd bên phải) MA 0.9 -69.462 0 63.666 0 -80.955 385.65 125.01 385.65 25.119 MB 1 ±14.54 0 ±17.47 0 ±17.47 0 ±237.2 0 ±31.06 MCt Lực hãm lên MCd 5 cột bên trái MA 0.9 ±13.086 0 ±15.723 0 ±15.723 0 ±213.48 0 ±27.954 MB 1 ±40.13 0 ±21.8 0 ±21.8 0 ±117.61 0 ±11.68 MCt Lực hãm lên MCd 6 cột bên phải MA 0.9 ±36.117 0 ±19.62 0 ±19.62 0 ±105.85 0 ±10.512 W=59.51 MB 1 160.33 0 -79.95 0 -79.95 0 -967.21 0 146.39 MCt 7 Gió trái MCd MA Q=9.31 Q=6.02 0.9 144.297 0 -71.955 0 -71.955 0 -870.49 0 131.751 MB W=59.51 MCt MCd 1 -191.26 0 99.27 0 99.27 0 882.14 0 120.17 8 Gió phải MA Q=6.02 Q=9.31 0.9 -172.13 0 89.343 0 89.343 0 793.926 0 108.153
Bảng tổ hợp nội lực Tiết diện Nội lực Tổ hợp cơ bản 1 Tổ hợp cơ bản 2 NMax ,M NMax ,M + - + - M Max ,N M Max ,N M Max ,N M Max ,N M+ M- M+ M- 1,8 1,2 1,2,4,6,8 1,2,4,6,8 B M _ -535.67 _ -406.54 _ -678.04 _ -678.04 N 500.32 588.07 579.3 579.3 1,3,6 1,7 1,2 1,3,6,8 1,2,7 1,2,3,6,8 1,2,7 t C M 74.74 -129.64 _ -58.99 151.642 -130.015 143.27 -130.015 N 500.32 500.32 588.07 500.32 579.3 579.3 579.3 1,8 1,3,6 1,3,6 1,2,8 1,3,6,7 1,2,3,6,7 d C M 155.25 -298.25 _ -289.25 155.115 334.785 _ -325 N 500.32 1660.47 1660.47 579.295 1544.46 1623.435 1,8 1,7 1,3,5 1,2,4,5,8 1,3,5,7 1,2,3,5,8 1,2,3,5,7 M 1394.1 -455.25 645.58 _ 1727.725 -665.231 1509.493 -581.882 A N 500.32 500.32 1660.47 964.945 1544.46 1623.435 1623.475 Qmax 1,3,5 -114.58 1,2,3,5 -117.656 1,4,5,7 129.214
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Thiết kế cột: I.Xác định chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung: 1.Tr−ớc hết ta sơ bộ tính trọng l−ợng bản thân của cột trên và cột d−ới. *Trọng l−ợng bản thân cột d−ới: N 166047 g duoi = .ϕ.γ = .7,850.1,8 = 0,2793(T / m) cot K.R 0,4.2100.104 Trong công thức trên: - N là lực dọc lớn nhất trong bảng tổ hợp của đoạn cột d−ới, ở đây là lực dọc Tại tiết diện A. - K là hệ số kể đến ảnh h−ởng của mômen làm tăng tiết diện cột, K=0,4. - R là c−ờng độ tính toán của vật liệu thép làm cột, R=2100 daN/cm2. - ϕ là hệ số cấu tạo trọng l−ợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột, ϕ=1,8. - γ là trọng l−ợng riêng của thép , γ =7850.10-6daN/cm3. Suy ra : duoi duoi Gcot = g cot .H d = 0,2793.8,2 = 2,29(T). *Trọng l−ợng bản thân cột trên: N 58807 g tren = .ϕ.γ = .1,8.7,85 = 0,1583(T / m). cot K.R 0,25.2100.104 Trong công thức trên: - N là lực dọc lớn nhất trong bảng tổ hợp tại tiết diện CT. - K là hệ số kể đến ảnh h−ởng của mômen làm tăng tiết diện cột, K=0,25. - R là c−ờng độ tính toán của vật liệu thép làm cột, R=2100 daN/cm2. - ϕ là hệ số cấu tạo trọng l−ợng các chi tiết làm tăng tiết diện cột, ϕ=1,8. - γ là trọng l−ợng riêng của thép , γ =7850.10-6daN/cm3. Suy ra : tren tren Gcot = gcot .(H t ) = 0,1583.5,3 = 0,839(T). 2.Từ bảng nội lực ta chọn ra các cặp nội lực nguy hiểm dùng để tính toán. Đối với tính toán phần cột trên ta dùng cặp nội lực : ⎧M = −678,04KNm. ⎨ . ⎩N = 579,3KN. Đối với tính toán phần cột d−ới ta dùng 2 cặp nội lực : Nhánh mái: ⎧M = 1509,493KNm. ⎨ ⎩N = 1623,435KN. Nhánh cầu trục: ⎧M = −665,231KNm. ⎨ ⎩N = 1544,46KN. Kết hợp ở trên ta có: - 17 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 tren duoi N11=1623,435+ G cot +G cot+GDCT=1623,435+ 0,839 +2,29 +15.55= 1642.125KN tren duoi N12=1544,46+ G cot +G cot+GDCT = 1544,46+ 0,839 +2,29 +15.55 = 1563,15KN tren N2=579,3 + G cot= 579,3 + 0,839 = 580,14KN N 1642,125 m = 1 = = 2,83 N 2 580,14 i2 J 2 H d 8,2 K1 = = . = = 0,221 i1 J1 H t 7.5,3 H t J1 5,3 7 C1 = . = . = 1,016 H d J 2 .m 8,2 2,83 Tính các hệ số : Tra bảng II.6b ta có : μ1=2 → μ2=μ1/c1=2 / 1,016=1,968 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung: Lx1=μ1.Hd=2.8,2 = 16,4m. Lx2=μ2.Ht=1,968.5,3 = 10,43m. Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung: LY1=Hd=8,2m. LY2=Ht-HDCT=5,3-0,7=4,6m. II.Thiết kế phần cột trên: Cặp nội lực thiết kế: ⎧M = −678,04KNm. ⎨ ⎩N = 580,14KN. Tiết diện cột trên là cột tổ hợp cấu tạo từ 3 bản thép ,đối xứng.Chọn chiều cao tiết diện ht=500 mm. Tính độ lệch tâm: M 678,04 e = = = 1,1687m. N 580,14 Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh h−ởng hình dạng tiết diện là η=1,25.Ta tính diện tích tiết diện yêu cầu sơ bộ theo công thức: N 2 ⎡ e ⎤ AY/C = ⎢1,25 + (2,2 ữ 2,8). ⎥ R.γ ⎣ h ⎦ 580,14 ⎡ 1,1687⎤ 2 AY/C = ⎢1,25 + 2,2. ⎥ = 176,6 cm . 21 ⎣ 0,5 ⎦ 1.Với yêu cầu sơ bộ nh− vậy ta chọn tiết diện nh− sau: 452 16 250 250 24 24 500 - 18 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Chiều dày bản bụng: δb = 16 mm δc = 24 mm bc = 250 mm 2.Tính các thông số chuẩn bị kiểm tra: ☺ Tính các đặc tr−ng hình học của tiết diện vừa chọn : 2 - Diện tích bản bụng: Ab=2.(50-2,4.2)=72,32 cm . 2 - Diện tích bản cánh: Ac=25.2,4=60 cm . 2 - Diện tích tiết diện: A=2.Ac+Ab=2.60+72,32=192,32 cm . - Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục x-x: 1 3 ⎡ 1 3 2 ⎤ 4 J x = .45,2 .1,6 + 2.⎢ .2,4 .25 + 25.2,4.23,8 = 80343,121cm . 12 ⎣12 ⎦⎥ J 80343,121 ⇒ r = x = = 20,439cm. x A 192,32 - Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục y-y: 1 1 J = 2. .253.2,4 + .45,2.1,63 = 6265,4cm 4 . y 12 12 J 6265,4 ⇒ r = y = = 5,708cm. y A 192,32 - Độ mảnh và độ mảnh quy −ớc của cột trên: l x 1043 λx = = = 51,0 rx 20,439 l y 460 λ y = = = 80,6 ry 5,708 R 2100 λ = λ . = 51,0. = 1,61 x x E 2,1.106 - Độ lệch tâm t−ơng đối và độ lệch tâm tính đổi: J 2.80343,121 W = x = = 3213,7cm3 . x h / 2 50 e.A 116,88.192,32 m = = = 6,994 Wx 3213,7 ⎫ ⎪ λx = 1,61 5 ⎬tra bả ng II.4 ta có : A 60 ⎪ c = = 0,83⎪ Ab 72,32 ⎭⎪ Ac Khi = 1 →η = 1,4 − 0,02λx = 1,368 Ab - 19 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 A Khi c = 0,5 →η = 1,25 Ab ⇒ η = 1,328 → m1 = η.m = 1,328.6,994 = 9,288 3.Kiểm tra tiết diện vừa chọn: Cột kiểm tra theo tr−ờng hợp cột tổ hợp chữ H, tiết diện đối xứng chịu nén lệch tâm. a.Kiểm tra bền: Do cột không có tiết diện bị giản yếu, độ lệch tâm tính đổi m1 ϕY = 0,718 Mô men trong mặt phẳng uốn ảnh h−ởng tới ngoài mặt phẳng uốn đ−ợc lấy : M x = max{M1 / 2, M 2 / 2,M } Trong đó : M là mômen lớn nhất trong 1/3 đoạn giữa của đoạn cột đang xét M1 , M2 là mômen ở hai đầu đoạn cột đang xét lấy theo cùng một tổ hợp tt ở đây M1= -678,04 KNm (tổ hợp 1,2,4,6,8). M2=114,569 KNm M − M − 678,04 −114,569 M = M + 1 2 .2 = 114,569 + .2 = −413,837KNm. 2 3 3 ⎧M 1 M 2 ⎫ M X = max⎨ = −339,02, = 57,28, M = −413,837⎬ = −413,837KNm ⎩ 2 2 ⎭ Vậy độ lệch tâm tuyệt đối, độ lệch tâm t−ơng đối và hệ số C: α,β xác định theo bảng II.5 phụ lục II : - 20 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 M 41383,7.10 2 e'= X = = 71,334m. N 58014 e'.Ang 71,334.192,32 m' x = = = 4,269 λ → β = 1 c R 2100 y 1 → C = β /(1+ α.m ) = 1. = 0,259 x 1+ 0,672.4,269 Điều kiện ổn định ở ngoài mặt phẳng khung: 58014 1600 ≤ σ = = 1625daN / cm 2 ≤ γ .R = 2100daN / cm2 Y 0,259.0,718.192,32 Vậy đảm bảo điều kiện ổn định ngoài mặt phẳng khung. d.Kiểm tra ổn định cục bộ: bo ⎡bo ⎤ ≤ ⎢ ⎥ δ c ⎣δ c ⎦ 6 ⎡ b0 ⎤ E 2,1.10 ⎢ ⎥ = (0,36 + 0,1.λ x ). = (0,36 + 0,1.1,61). =16,5 ⎣δ C ⎦ R 2100 *Kiểm tra ổn định bản cánh: Công thức kiểm tra: Vì 0,8 < λx = 1,61 < 4 b b − δ 25 −1,6 0 = C b = = 4,88 δ 2.δ 2.2,4 C C b0 ⎡ b0 ⎤ ⇒ = 4,88 ≤ ⎢ ⎥ = 16,5. δ C ⎣δ C ⎦ *Kiểm tra ổn định bản bụng: ổn định cục bộ của bản bụng cột chịu nén lệch tâm không chỉ phụ thuộc vào độ mảnh của cột , vật liệu cột , hình dáng tiết diện cột mà còn phụ thuộc vào độ lệch tâm t−ơng đối m và hệ số đặc tr−ng phân số ứng suất pháp trên bản bụng . Khi điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung quyết định khả năng chịu lực của cột thì điều kiện ổn định theo tỉ số : bo ⎡bo ⎤ ≤ ⎢ ⎥ δ b ⎣ δ ⎦ Khi không thoả mãn điều kiện tức là bản bụng quá mỏng cần đ−ợc gia c−ờng bằng các cặp s−ờn dọc đặt vào giữa bản bụng . h h − 2.δ 50 − 2.2,4 0 = c = = 28,25 δ b δ b 1,6 - 21 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 6 6 ⎡h0 ⎤ E 2,1.10 2,1.10 ⎢ ⎥ = (0,9 + 0,5.λ X ). = (0,9 + 0,5.1,61). = 53,98 ≤ 3,1. = 98,03. ⎣ δ ⎦ R 2100 2100 (do m1 = 9,288 > 1) h0 ⎡h0 ⎤ ⇒ = 28,25 ≤ ⎢ ⎥ = 53,98 δ b ⎣ δ ⎦ => Điều kiện ổn định cục bộ của bản bụng thoả mãn . b E Ngoài ra khi o ≤ 2,2. = 2,2. 1000 = 69,57 nên không phải đặt các s−ờn ngang để δ b R gia c−ờng cho bụng cột khi bị mất ổn định cục bộ d−ới tác dụng của ứng suất tiếp . Kết luận : Cột đã chọn thoả mãn các yêu cầu về chịu lực và ổn định. III.Thiết kế phần cột d−ới: 1.Chọn cặp nội lực tính toán: Cột d−ới đ−ợc thiết kế rỗng gồm hai nhánh , liên kết với nhau bằng các thanh nối Đối với tính toán phần cột d−ới ta dùng 2 cặp nội lực : ⎧M 2 = 1509,493KNm Nhánh mái: ⎨ ⎩N = 1642,125KN ⎧M 1 = −665,231KNm Nhánh cầu trục: ⎨ ⎩N = 1563,15KN 2.Chọn tiết diện nhánh cột : Sơ bộ giả thiết khoảng cách giữa hai trục nhánh C=hd=100 cm. Trục trung hoà của tiết diện nằm vào khoảng giữa hai nhánh của cột . Nhận thấy cặp nội lực gây nén cho nhánh mái lớn hơn cặp nội lực gây nén cho nhánh cầu trục nên vị trí trục trung hoà sẽ lệch về phía nhánh mái .Giả thiết diện tích nhánh tỉ lệ với lực dọc của nhánh , thành lập đ−ợc ph−ơng trình xác định vị trí trọng tâm tiết diện : 2 M 1 + M 2 M 2C y1 − ( + C).y1 + = 0 N1 − N 2 N1 − N 2 2 ↔ y1 + 26,573.y1 −19,114 = 0 → y1 ≈ 0,7 Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục: Y1=0,7.C = 70 cm. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái: Y2=0,3.C = 30 cm. Dựa vào khoảng cách đã giả thiết , ta tính gần đúng lực nén gây cho nhánh cột và sơ bộ lựa chọn kích th−ớc tiết diện theo cấu kiện nén lệch tâm . Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục: y M 0,3 665,231 N = N . 2 + 1 = 1563,15. + = 1134KN nh1 1 C C 1 1 - 22 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Lực nén lớn nhất trong nhánh mái: y M 0,7 1509,493 N = N . 1 + 2 = 1642,125. + = 2659KN nh2 2 C C 1 1 Giả thiết ϕ = 0,9, diện tích yêu cầu của các nhánh là: N 113400 A = nh1 = = 60cm2 . ycnh1 ϕ.R.γ 0,9.2100 N 265900 A = nh2 = = 140,7cm2 . ycnh2 ϕ.R.γ 0,9.2100 Chọn thép tổ hợp ở nhánh cầu trục với các thông số chọn nh− sau: δb = 8 mm δc = 10 mm bc = 180 mm hb = 400 mm Tính các đặc tr−ng hình học của tiết diện vừa chọn: 2 Diện tích bản bụng: Ab=0,8.(40-2.1)=30,4 cm . 2 Diện tích bản cánh: Ac=18.1=18 cm . 2 Diện tích tiết diện: A=2.Ac+Ab=2.18+30,4=66,4cm . Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục y-y: 1 3 ⎡ 1 3 2 ⎤ 4 J y = .38 .0,8 + 2.⎢ .1 .18 +18.1.(20 − 0.5) ⎥ = 17350cm . 12 ⎣12 ⎦ J 17350 ⇒ r = y = = 16,2m. y A 66,4 Mômen quán tính và bán kính quán tính của tiết diện theo trục x-x: 1 1 J = 2. .183.1+ .38.0,83 = 974m 4 . x 12 12 J 974 ⇒ r = x = = 3,8cm. x A 66,4 - 23 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Các thông số chuẩn bị kiểm tra: Nhánh cầu trục: 2 Anh1 = 66,4 cm 4 Jx1 = 974 cm rx1 = 3,8 cm 4 JY1 = 17350 cm rY1 = 16,2 cm Nhánh mái đ−ợc tổ hợp hàn từ 1 thép bản 340x24mm và hai thép góc đều cạnh L160x12mm, có các thông số sau: 2 Atg = 37,4 cm g z 0 = 4.39 cm 4 Jx = 913 cm Xác định trục trung hoà của tiết diện nhánh mái : Gọi z 0 là khoảng cách từ trục trọng tâm tiết diện đến mép mgoài của bản bụng có ph−ơng trình sau : A .Z z = ∑ i i 0 A ∑ i 81,6.2,4 / 2 + 2.37,4.(4,39 + 2,4) z = = 3,87cm 0 156,4 1 J = .2,43.34 + 2,4.34.(3,87 −1,2) 2 + [913 + 37,4.(4,39 + 2,4 − 3,87) 2 ]= 1854cm4 . x2 12 J 1854 ⇒ r = x2 = = 3,44cm. x2 A 156,4 nh2 1 J = .343.2,4 + 2.[]913 + 37,4(20 − 4,39) 2 = 27913cm4 . y2 12 J y2 27913 ⇒ ry2 = = = 13,36cm. Anh2 156,4 - 24 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Khoảng cách thực tế giữa hai trục nhánh : C=h-z0=100-3,87 = 96,13 cm. Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh cầu trục: A 156,4 y = nh2 .C = .96,13 = 67,48cm. 1 A 156,4 + 81,6 Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn bộ tiết diện tới nhánh mái: y2=C-y1=96,13- 67,48 =28,65 cm. Mômen quán tính của toàn tiết diện đối với trục ảo x-x: 2 2 2 4 J x = ∑ J xi + ∑ Anhi .yi = 974 +1854 + 66,4.67,48 +156,4.28,65 = 433528,37cm . J 433528,37 ⇒ r = x = = 44,1cm. x A 156,4 + 66,4 Tiết diện đ−ợc thiết kế : 4.Xác định hệ thanh bụng: Chiều dài phần cột d−ới chia làm 8 đoạn có kích th−ớc nh− hình vẽ , chiều dài mỗi đoạn bằng 950mm ->Hd = 950x7+900+650 = 8200 mm . *Bố trí hệ thanh bụng nh− hình vẽ, các thanh giằng hội tụ tại trục nhánh. Chọn khoảng cách các nút giằng là a =95 cm .Vậy chiều dài thanh xiên S = a 2 + C 2 = 952 + 96,132 = 136cm. Góc α giữa trục nhánh và trục thanh giằng xiên: C 96,13 tgα = = = 1,012 → α = 45,340 a 95 Sinα = 0,7113 Sơ bộ chọn thanh giằng xiên L80x6 mm. Có các thông số sau: - Diện tích tiết diện : A=9,38 cm2. - Bán kính quán tính nhỏ nhất xét cho tất cả các trục: rmin tx =1,58 - Vậy độ mảnh lớn nhất của thanh xiên là : S 136 λmax tx = = = 86,08 < []λ = 150. → ϕmin = 0,68 rmin 1,58 - 25 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Nội lực nén trong thanh xiên do lực cắt thực tế Q=12921,4 daN gây ra : Thanh kiểm tra nh− thanh chịu nén đúng tâm, tra bảng II.1 ta có ϕmin tx=0,68 Trong đó hệ số điều kiện làm việc γ=0,75 do có kể đến sự liên kết lệch trục giữa trục liên kết và trục thanh: Q 12921,4 N = = = 9083daN tx 2.sinα 2.0,7113 Công thức kiểm tra ổn định thanh bụng xiên : N tx 9083 2 2 σ tx = = = 1898,7daN / cm Vậy thanh xiên đảm bảo sự ổn định. *Độ mảnh của toàn cột theo ph−ơng trục ảo x-x: lx1 1640 0 λx = = = 37,179,α = 41,071 , nội suy bảng 3.5 đ−ợc K = 30,36 rx 44,1 2 A ⇒ λ = λ x + k. td A tx 156,4 + 60 λ = 37,1792 + 30.36. = 41,175 Qqu do vậy, không cần phải tính lại thanh bụng xiên và λtd của toàn cột . Chọn thanh bụng ngang L50x5mm chịu lực cắt Qq− khá bé. Ta chỉ kiểm tra độ mảnh. Ta có, thanh bụng ngang có L50X5 mm nên rmin= 0,98 C 96,13 λ = = = 98,1 < []λ = 150. rmin 0.98 5.Kiểm tra tiết diện: Kiểm tra tiết diện cột đã chọn : + Chọn chiều cao dầm vai : hdv = 0,5m = 0,5.hd a. Nhánh cầu trục: Ta kiểm tra hoàn toàn nh− cột chịu nén đúng tâm : Nội lực tính toán: ⎧M 1 = −665,231KNm. ⎨ ⎩N = 1563,15KN. Lực nén trong nhánh cầu trục: - 26 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 y M 67,48 665,231 N = N . 2 + 1 = 1563,15. + .100 = 1157,895KN nh1 1 C C 96,13 96,13 Độ mảnh trong và ngoài mặt phẳng của nhánh : l y1 820 ⎫ λy1 = = = 50,728⎪ ry1 16,2 ⎪ ⎬ ⇒ λmax1 = 50,728.Tra bả ng II.1 có :ϕ min = 0,861 l 110 λ = x1 = = 28,726 ⎪ x1 ⎪ rx1 3,8 ⎭ Công thức kiểm tra : N 1157,895 σ = nh1 = .103 = 2023,925daN / cm2 < γ .R. = 2100daN / cm 2 ϕ min .Anh1 0,861.66,4 Vậy nhánh cầu trục đảm bảo ổn định. b. Nhánh mái: Ta kiểm tra hoàn toàn nh− cột chịu nén đúng tâm : ⎧M 2 = 1509,493KNm Nội lực tính toán: ⎨ ⎩N = 1642,125KN Lực nén trong nhánh mái: y M 28,65 1509,493 N = N . 1 + 2 = 1642,125. + .100 = 2723,049KN. nh2 2 C C 96,13 96,13 Độ mảnh trong và ngoài mặt phẳng của nhánh : l y2 820 ⎫ λ y2 = = = 61,38⎪ ry2 13,36 ⎪ ⎬ ⇒ λ max2 = 61,38.Tra bả ng II.1 có :ϕ min = 0,8151. l 110 λ = x2 = = 31,953⎪ x2 ⎪ rx2 3,44 ⎭ Công thức kiểm tra : N 2723,049 2000 ≤ σ = nh2 = .103 = 2136,07daN / cm 2 < γ.R. = 2100daN / cm2 ϕ min .Anh2 0,8151.156,4 Vậy nhánh cầu trục đảm bảo ổn định. c.Kiểm tra toàn cột theo trục ảo x-x: ⎧M 1 = −6652310daNcm. *Với cặp gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục: ⎨ ⎩N = 156315daN. M 66523,1 e = = = 42,6cm. 1 N 1563,15 A 222,8 → m1 = e1. .y = 42,6. .67,48 = 1,476 J x 433528,37 R 2100 λ = λ . = 41,175 = 1,3. td td E 2,1.106 Tra bả ng II.3 ta có : N1 1563,15 2 ϕlt = 0,378 ⇒ σ = = = 1856 < γ .R = 2100daN / cm ϕlt .A 0,378.222,8 - 27 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Vậy với cặp nội lực gây nguy hiểm cho nhánh cầu trục thì cột vẫn đảm bảo ổn định ngoài mặt phẳng uốn. *Với cặp gây nguy hiểm cho nhánh mái : ⎧M 2 = 15094930daNcm. Nhánh mái: ⎨ ⎩N = 164212,5daN. Ta tiến hành kiểm tra: M 150949,3 e = = = 91,9cm. 2 N 1642,125 A 222,8 → m2 = e2 . .y = 91,9. .(28,656 + 3,87 − 2,4) = 1,423 J x 433528,37 R 2100 λ = λ . = 41,175 = 1,3 td td E 2,1.106 Tra bả ng II.3 ta có : N 2 16421,5 2 ϕlt = 0,388 ⇒ σ = = = 1901 < γ .R = 2100daN / cm ϕlt .A 0,388.222,8 d.Tính liên kết thanh giằng vào nhánh cột : Đ−ờng hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực Ntx= 9834daN. Dùng que hàn N46 có các thông số sau: 2 Rgh=1800 daN/cm . 2 Rgt=0,45.Rbtc=0,45.3650=1642,5 daN/cm . Do yêu cầu hàn tay nên βh=0,7, βt=1 2 (βRg)t=1.1642,5=1642,5(daN/cm ) 2 (βRg)h=0,7.1800=1260(daN/cm ) 2 Vậy (βRg)min=1260daN/cm . Thanh xiên là thép góc L80x7. Giả thiết, chọn hhs=8mm, hhm=6mm Vậy chiều dài cần thiết là cho đ−ờng hàn sống : k.N 0,7.9834 lhs = = = 9,1 ≈ 10cm hhs .γ.(β.Rg ) min 0,8.0,75.1260 Chiều dài cần thiết cho đ−ờng hàn mép : (1− k).N 0,3.9834 lhm = = = 5,2 ≈ 6cm hhm .γ .(β.Rg ) min 0,6.0,75.1260 Tóm lại chiều dài đ−ờng hàn : hhs = 8 mm hhm = 6 mm lhs = 10 cm lhm = 6 cm Còn đ−ờng hàn liên kết thanh bụng ngang L50x5 do phải chịu lực khá bé cho nên ta chọn đ−ờng hàn theo cấu tạo : - 28 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 hhs = 6 mm hhm = 4 mm lhs = 5 cm lhm = 5 cm IV.Thiết kế các chi tiết cột: 1.Nối hai phần cột trên và d−ới : a.Chọn ph−ơng án nối : Mối nối khuếch đại cao hơn mặt trên vai cột 500mm do yêu cầu của việc hàn ở hiện tr−ờng. Mối nối cánh ngoài và cánh trong và bụng đ−ợc tiến hành trên cùng một tiết diện . b.Nội lực tính toán : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực tính toán đ−ợc, chọn đ−ợc cặp nội lực nguy hiểm để tiến hành tính toán mối nối cột ( tiết diện Ct ) ⎧M 1 = 1516420daNcm. ⎧M 2 = −1300150daNcm. ⎨ tc ⎨ tc ⎩N1 = 50032daN. ⎩N 2 = 57930daN. Do giá trị lực dọc trong bảng tổ hợp ch−a kể đến trọng l−ợng bản thân của cột, nên khi tính toán ta phải tính thêm. Nội lực kể đến trọng l−ợng bản thân của cột : N1 = 50871daN N 2 = 58769daN ☺ Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài phải chịu là : N1 M 1 50871 1516420 S ngoai = + ' = + = 57293daN. 2 bt 2 47,6 ☺ Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh trong phải chịu là : N 2 M 2 58769 1300150 Strong = + ' = + = 56699daN 2 bt 2 47,6 c.Tính toán : *Mối nối cánh ngoài : Cánh ngoài cột nối bằng đ−ờng hàn đối đầu, chiều dài đ−ờng hàn bằng bề rộng cánh phần cột trên, chiều cao đ−ờng hàn bằng chiều dày bản thép ở cánh cột trên. ứng suất trong đ−ờng hàn đối đầu ở cánh ngoài là : b = 2,4 cm h = 25 cm Kiểm tra: Sngoai 57293 2 2 σ = = = 1181,8daN / cm < Rnh = 2100daN / cm . hh .(lh − 2.δ ) 2,4.(25 − 2.2,4) *Mối nối cánh trong: Cánh trong của phần cột trên nối đối đầu với bản thép K , bản K chọn có cùng chiều dày và chiều rộng với bản cánh phần cột trên tức là có tiết diện : 250x24 mm. - 29 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Bản K đ−ợc xẻ rãnh và lồng vào dầm vai. Chiều cao đ−ờng hàn : hh=24mm (hmax=1,2.24=28,8mm) Kiểm tra: Strong 56699 2 2 σ = = = 1169,252daN / cm < Rnh = 2100daN / cm . hh .(lh − 2.δ ) 2,4.(25 − 2.2,4) Do nội lực trong cánh trong và cánh ngoài luôn chịu nén nên ta không cần kiểm tra tr−ờng hợp đ−ờng hàn đối đầu chịu kéo. Bản K liên kết vào dầm vai bằng 4 đ−ờng hàn góc cao 8mm. Chiều dài đ−ờng hàn đ−ợc xác định theo công thức : Strong 56699 lh = +1 = +1 = 14,06cm → lh = 15cm 4(βRg ) Min .hh .γ 4.1260.0,8.1 *Mối nối bụng cột tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối.Vì lực cắt cột trên là khá bé nên đ−ờng hàn đối đầu lấy theo cấu tạo : hàn suốt chiều dài và chiều cao đ−ờng hàn bằng chiều dày bản thép. 2.Tính toán dầm vai: Dầm vai đóng vai trò liên kết hai nhánh của cột d−ới rỗng , liên kết hai đoạn có tiết diện khác nhau và làm chỗ tựa cho dầm cầu trục. Dựa theo sự làm việc của dầm vai , nên dầm vai đ−ợc tính toán nh− một dầm đơn giản có nhịp l=hd = 1000mm, kê lên hai gối tựa là nhánh trong và nhánh ngoài cột d−ới. Dầm chịu lực tập trung Strong=56699 daN truyền từ cánh cột trên xuống . • Bản bụng thẳng đứng nối liền bản bụng nhánh mái với bản bụng nhánh trục. Bản bụng dầm vai đ−ợc kéo dài v−ợt qua bụng nhánh cầu trục một đoạn khoảng 20cm. Khi đó bụng nhánh cầu trục phải xẻ rãnh để bụng dầm vai xuyên qua. • Cánh trên dầm vai gồm hai bản thép : một là bản đậy lên nhánh cầu trục và s−ờn lót giữa bụng cột trên với bụng dầm vai. Hai bản thép này nằm ngang về hai phía của bản K . • Cánh d−ới dầm vai là một bản thép nằm ngang lọt giữa hai nhánh cột d−ới liền bản bụng của hai nhánh . Str 500 B A 1000 M dvmax Liên kết giữa dầm vai và nhánh cầu trục chịu phản lực gối tựa và lực Dmax,Gdct • Phản lực gối tựa: RA= 0,5.Strong= 28394 daN. RB= 0,5.Strong= 28394 daN. - 30 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 • Mômen lớn nhất là mômen tại vị trí đặt lực tập trung Strong: dv M max= Strong/4= 1417500 daNcm. Chọn chiều dày bản đậy mút nhánh cầu trục của cột δbđ=20mm, bề rộng s−ờn gối dầm cầu chạy bS=300mm -> Chiều dày bản bụng dầm vai đ−ợc xác định từ điều kiện ép mặt cục bộ của lực tập trung (Dmax+GDCT) =117570 daN truyền xuống từ s−ờn gối dầm cầu chạy Chiều dài truyền lực ép cục bộ đến bụng dầm vai: z=bS+2.δbđ=30+2.2=34 cm. Chiều dày cần thiết của bản bụng dầm vai : Dmax + Gdct 117570 δ dv ≥ = = 0,99cm. z.Rem 34.3500 Vậy chọn δbdv=10 mm. Bụng nhánh cầu trục của cột d−ới xẽ rãnh cho bản bụng dầm vai luồn qua. Hai bản bụng này liên kết với nhau bằng 4 đ−ờng hàn góc . -> Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đ−ờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản bụng nhánh cầu trục.Giả thiết chiều cao đ−ờng hàn góc hh=8mm Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 4 đ−ờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với bản K.Giả thiết chiều cao đ−ờng hàn góc là :hh=8mm. Cả 4 đ−ờng hàn này chia nhau chịu lực Strong. K Strong 56699 lh = = = 15,1cm 4.hh .(βRg ) min 4.0,8.1260 -> Chiều cao bản bụng dầm vai phải đủ chứa 2 đ−ờng hàn góc liên kết bản bụng dầm vai với nhánh mái.Giả thiết chiều cao đ−ờng hàn góc là :hh=8mm. Cả 2 đ−ờng hàn này chia nhau chịu lực RA. m RA 28349 lh = = = 14,06cm. 2.hh .γ .(βRg ) min 2.0,8.1260 Theo yêu cầu về cấu tạo: hdv≥0,5.bd=0,5.1000=50cm. Tóm lại chọn: Chiều cao dầm vai hdv = 50 cm Chiều dày bản cánh d−ới dầm vai δcdv = 10 cm = 10 cm Chiều dày bản bụng dầm vai δbdv = 47 cm Chiều cao bản bụng dầm vai hbdv - 31 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 250 20 10 500 470 400 10 ☺ Kiểm tra điều kiện chịu uốn của dầm vai: - Dầm vai có tiết diện chữ I không đối xứng .Cánh d−ới dầm vai th−ờng là một bản thép nằm ngang nối bản bụng của hai nhánh cột d−ới . - Cánh trên của dầm vai là hai bản thép (bản đậy nhánh cầu trục và bản s−ờn lót ) th−ờng là có chiều dày khác nhau. dv Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu M max, cần phải tính mômen chống uốn của hai tiết diện hai bên điểm đặt lực của Strong và phải tìm vị trí của trục trọng tâm x-x. Khi điều kiện này đ−ợc thoã mãn, cần phải tính liên kết giữa cánh và bản bụng tiết diện chữ I không đối xứng . Xác định trục trung hoà của tiết diện , z0 là khoảng cách từ trục trọng tâm bản bụng đến trục trung hoà : 50.24,5 − 40.24 Z = = 1,934cm 0 50 + 40 + 47 Tính toán các đặc tr−ng hình học của tiết diện : 25.23 40.13 1.473 J = + 25.2.(24,5 −1,934) 2 + + 40.1 (24 +1,934) 2 +1.47.1.9342 x 12 12 12 4 J x = 61211,83cm x J x 61211,83 3 WMin = = = 2653,77cm rx 25,5 −1,934 (23,5 −1,934) S = 25.2.(24,5 −1,934) + (23,5 −1,934).1. = 1360,85cm3 x 2 3 Scanhtren = 25.2.(24,5 −1,934) = 1153,3cm 3 Scanhduoi = 40.1.(24 +1,934) = 1077,36cm + ứng suất pháp lớn nhất trong cánh trên : M 1417500 2 2 σ = x = = 534,15daN / cm < R.γ = 2100daN / cm WMin 2653,77 + ứng suất tiếp lớn nhất : - 32 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Q.S x 28394.1360,85 2 2 τ = = = 631,25daN / cm < Rc .γ = 1300daN / cm J x .δ dv 61211,83.1 Nội lực trong thanh cánh trên dầm vai gần đúng bằng 50.534,15 = 26707,3daN. Dùng giá trị nội lực này để tính đ−ờng hàn ngang giữa bản đậy cũng nh− bản s−ờn lót với bản K : Chiều dài đ−ờng hàn là : lh = 4.(25-2) = 92cm Chiều cao đ−ờng hàn : 26707,3 h ≥ = 0,23cm dùng h = 6mm h 0,7.1800.92 h Đ−ờng hàn liên kết bản bụng dầm vai và bản cánh d−ới chịu lực cắt Qdv = 28394daN Chiều cao đ−ờng hàn đ−ợc tính theo công thức : Qdv .Scanh 28394.1153,3 hh ≥ = = 0,212cm chọn hh=6mm 2.J.(β.Rg ) Min 2.61211,83.1260 M.C A-A cấu tạo dầm vai 250 500 24 226 226 24 A 300 300 x 8 d = 16 140 100 300 300 x 8 x 300 300 x 8 400 400 d = 24 100 d = 16 20 20 80 200 500 d = 10 d = 10 500 270 10 100 x 8 10 7 60 x 6 A x 80 2L 24 340 250 750 400 1000 - 33 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 4.Thiết kế chân cột : a.Cấu tạo: Chân cột đ−ợc liên kết ngàm vào móng. Cấu tạo chân cột riêng rẽ cho từng chân cột. b.Nội lực tính toán : • Để tính chân cột ta dùng cặp nội lực ở tiết diện A • Cặp gây nén nhánh cầu trục : M=- 6652310daNcm. N=156315 daN nh →Lực nén lớn nhất ở chân nhánh cầu trục :N1 =115789 daN. • Cặp gây nén nhánh mái : M=15094930 daNcm. N=164212,5 daN nh → Lực nén lớn nhất ở chân nhánh mái :N 2 =272305 daN. c.Tính toán : ☺ Xác định kích th−ớc bản đế : Diện tích cần thiết của bản đế mỗi nhánh cột đ−ợc xác định theo công thức : N Abd = Rncb Trong đó : Rncb = mcb Rn mcb - hệ số tăng c−ờng do nén cục bộ bề mặt bê tông móng Am Sơ bộ chọn : mcb = 3 = 1,2 ≤ 1,5 Acb 2 Bê tông móng #200 có Rn=90(daN/cm ). 2 -> Rncb = 1,2.90 = 108 daN/ cm Vậy diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục là: yc N nh1 115789 2 Act = = = 1072cm Rncb 108 Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh mái là: yc N nh2 272305 2 Am = = = 2521cm Rncb 108 Chọn bề rộng bản đế theo yêu cầu về cấu tạo: B=bc+2.δdd+2.C1 Trong đó :bc - bề rộng của cột d−ới 40cm δdd - chiều dày của dầm đế ( 8-14 mm) , chọn 10mm C1 - phần nhô ra ra của conxon bản đế (40-80 mm), chọn 60mm -> B=bc+2.δdd+2.C1 = 40+2.1+2.6 = 54cm Chiều dài cần thiết của từng bản đế : - 34 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 yc yc A ct 1072 L1 = = = 19,9cm B 54 A yc 2521 Lyc = m = = 46,7cm 2 B 54 Chọn Lbd1=22cm, Lbd2=48cm. Vậy ứng suất thực ngay d−ới chân bản đế : N nh1 115789 2 2 σ nh1 = = = 97,5daN / cm tính ô 2 nh− conxon có d = 50 , M 2 = α.σ m .d = 0,5.105,1.5 = 1313,75daNcm + ô số 3 là ô bản kê 4 cạnh : Tr−ờng hợp 1 : a2 = 192 , b2 = 194,7mm - 35 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 b 194,7 Xét tỷ số 2 = = 1,014 → α = 0,049 a2 192 d = a2 =192mm 2 2 M 3 = α.σ m .d = 0,049.105,1.19,2 = 1897daNcm Tr−ờng hợp 2 : a2 = 141,3, b2 = 192mm b2 192 Xét tỷ số = = 1,359 → α = 0,073 d = a2 =141,3mm a2 141,3 2 2 M 3 = α.σ m .d = 0,073.105,1.141,3 = 1521,3daNcm Vậy momen uốn lớn nhất trong các ô bản đế ở nhánh mái là :1912,4daNcm Chiều dày cần thiết của bản đế nhánh mái : 6M 6.1897 δ m = = = 2,3cm bd R.γ 2100.1 2_Đối với nhánh cầu trục, ô có mômen nguy hiểm nhất : + ô số 1 là ô bản conxon :Momen uốn lớn nhất của ô bản tính theo công thức : 2 2 M 1 = α.σ ct .d = 0,5.97,5.6 = 1755daNcm + ô số 2 là ô bản kê 3 cạnh : a2 = 192, b2 = 106mm b2 106 Xét tỷ số = = 0,552 → α = 0,0673 d = a2 =192mm a2 192 2 2 M 2 = α.σ ct .d = 0,0673.97,5.19,2 = 2418,92aNcm Vậy momen uốn lớn nhất trong các ô bản đế ở nhánh cầu trục là : 2450,62daNcm Chiều dày cần thiết của bản đế nhánh mái : 6M 6.2418,92 δ ct = = = 2,63cm bd R.γ 2100.1 Chọn chung chiều dày bản đế cho cả hai nhánh: δbđ= 2,8cm. ☺ Tính các bộ phận của chân cột : *Dầm đế : Toàn bộ lực Nnh truyền từ nhánh cột truyền xuống bản đế thông qua hai dầm đế và đôi s−ờn hàn vào bụng của nhánh .Vì vậy dầm đế chịu tác dụng của phần phản lực σnh từ móng lên thuộc diện truyền tải của nó. 1_Tải trọng phân bố đều lên dầm đế ở nhánh mái: q2dd= σnh2.Bchịu tải= 105,1.( 6+1+19,22) = 1743,93daN/cm Tổng phản lực truyền lên mỗi dầm đế: N2dd= q2dd.l = 1743,93.48=83708,56daN Lực này phân ra cho hai đ−ờng hàn sống và mép của thép góc tiết diện nhánh mái với dầm đế chịu . Giả thiết chiều cao đ−ờng hàn sống 16mm và đ−ờng hàn mép là 10mm. Ta có chiều dài cần thiết của các đ−ờng hàn là : - 36 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 N .(b − a ) 1 83708,56.(16 −1,47) 1 l = 2dd g g . = . = 37,71cm hs b . h .(β.R ) 16 1,6.1260 g hs g min N 2dd .ag 1 83708,56.1,47 1 lhm = . = . = 6,1cm bg hhm .(β.Rg ) min 16 1.1260 Trong đó: bg=16cm là bề rộng cánh thép góc của nhánh mái ag=3,87- 2,4=1,47cm là khoảng cách từ trục trọng tâm nhánh mái tới đ−ờng hàn sống thép góc. Chọn kích th−ớc dầm đế : 550x10mm 2_Tải trọng phân bố đều lên dầm đế ở nhánh cầu trục : q1dd=σnh1.Bchịu tải=97,5.( 6+1+19,2/2)=1618,5daN/cm Tổng phản lực truyền lên mỗi dầm đế: N1dd=q1dd.l=1618,5.22=35607daN Lực này phân ra cho hai đ−ờng hàn sống và mép của thép góc tiết diện nhánh cầu trục với dầm đế chịu . Giả thiết chiều cao đ−ờng hàn là 10mm. Ta có chiều dài cần thiết của các đ−ờng hàn là : N1dd 1 35607 1 lh = . = . = 14,13cm 2. hh .(β.Rg ) min 2 1.1260 Chọn kích th−ớc dầm đế : 550x10mm Vì dầm đế có tiết diện rất lớn mà nhịp conxon dầm đế lại bé nên không cần kiểm tra về uốn và cắt . *Tính s−ờn ngăn : 1_S−ờn ngăn nhánh mái : Tải trọng phân bố đều lên s−ờn A : qA= σnh2.Bchịu tải=105,1.(1,6+19,2) = 2185,2daN/cm Kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm : q l 2 2185,2.25,47 2 M = s s = = 708792,46daNcm s 2 2 Qs = qs .ls = 2185,2.25,47 = 55657daN Chọn kích th−ớc s−ờn dày 16mm, chiều cao của s−ờn tính theo công thức 6.M A 6.708792,4 hA = = = 35,58cm → hA = 55cm δ Â .R.γ 1,6.2100 Kiểm tra hai đ−ờng hàn liên kết s−ờn A vào bụng nhánh mái tính chịu Q và M, hàn suốt chiều cao s−ờn lh = 55-1 = 54 cm với chiều cao đ−ờng hàn là hh = 0.8cm l 2 542 W = 2.β .h . h = 2.0,7.0,8. = 544,32cm3 gh h h 6 6 l 2 542 W = 2.β .h . h = 2.1.0,8. = 777,6cm3 gt t h 6 6 - 37 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 A = 2.β .h .l = 2.0,7.0,8.54 = 60,48cm 2 gh h h h 2 Agt = 2.β t .hh .lh = 2.1.0,8.54 = 86,4cm Độ bền đ−ờng hàn đ−ợc kiểm tra theo ứng suất : M 2 Q 2 708792,46 2 55657 2 σ tdh = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) Wgh Agh 544,32 60,48 2 2 σ tdh = 1594,52daN / cm ≤ Rgh = 1800daN / cm M 2 Q 2 708792,46 2 55657 2 σ tdt = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) Wgt Agt 777,6 86,4 2 2 σ tdt = 1116,16daN / cm ≤ Rgt = 1642,5daN / cm Tải trọng phân bố đều lên s−ờn B : qB= σnh2.Bchịu tải=105,1.(5+1+19,47/2) = 1653,75daN/cm Kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm : q l 2 1653,75.19,2 2 M = s s = = 304819,2daNcm s 2 2 Qs = qs .ls = 1653,75.19,2 = 31752daN Chọn kích th−ớc s−ờn dày 10mm, chiều cao của s−ờn tính theo công thức 6.M B 6.304819,2 hB = = = 29,5cm → hB = 30cm δ Â .R.γ 1.2100 2_S−ờn ngăn nhánh cầu trục : Tải trọng phân bố đều lên s−ờn A : qA= σnh1.Bchịu tải=97,5.(1,6+19,2) = 2028daN/cm Kiểm tra cho tiết diện nguy hiểm : q l 2 2028.10,62 M = s s = = 113933,04daNcm s 2 2 Qs = qs .ls = 2028.10,6 = 21496,8daN Chọn kích th−ớc s−ờn dày 16mm, chiều cao của s−ờn tính theo công thức 6.M A 6.113933,04 hA = = = 14,26cm δ Â .R.γ 1,6.2100 Chọn tiết diện s−ờn giống bên nhánh mái . Nhận thấy hai đ−ờng hàn liên kết s−ờn A vào bụng nhánh cầu trục chịu Q và M nhỏ hơn nhánh mái nên ta không cần tính toán kiểm tra . *Tính chiều cao các đ−ờng hàn ngang : S−ờn đế và dầm đế , s−ờn ngang , bụng nhánh cột đều liên kết với bản đế bằng hai đ−ờng hàn ngang suốt chiều dài ở hai bên . Chiều cao đ−ờng hàn cần thiết cho mỗi liên kết cụ thể là : + Liên kết giữa dầm đế và bản đế : - 38 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 q2dd 1743,93 hh = = = 0,69cm 2.(βRg ) min 2.1260 + Liên kết giữa s−ờn A và bản đế ( chọn qA lớn ) : q A 2185,2 hh = = = 0,87cm 2.(βRg ) min 2.1260 + Liên kết giữa s−ờn B và bản đế : qB 1653,75 hh = = = 0,66cm 2.(βRg )min 2.1260 + Liên kết giữa bụng nhánh mái và bản đế : 14,13 19,47 105,1.( + 2,4 + ) qm 2 2 hh = = = 0,8cm 2.(βRg ) min 2.1260 + Liên kết giữa bụng nhánh cầu trục và bản đế : 22 97,5. qct 2 hh = = = 0,426cm 2.(βRg ) min 2.1260 Chọn thống nhất với tất cả các đ−ờng hàn ngang là hh = 8mm ☺ Tính bulông neo : Nhằm mục đích là kiểm tra kéo nên ta chọn lại THNL phù hợp với tiêu chí này: ở tiết diện chân cột , tìm ra tổ hợp cho momen uốn lớn nhất và lực dọc nhỏ nhất . Tải trọng th−ờng xuyên làm giảm lực kéo trong bulong neo nên khi tính bulong neo, hệ số v−ợt tải của tải trọng th−ờng xuyên lấy bằng 0,9 . Lực kéo trong bulong cũng là lực kéo lớn nhất của nhánh tại tiết diện chân cột : M N.y N = − ∑ bl C C 1_Đối với nhánh mái ta chọn tổ hợp (1,7) : Mt = 511,96 kNm Nt = 500,32 kN Mg = -967,21 kNm Ng = 0 kN M 511,96 M = t .n + M = .0,9 + (−967,21) = −548,334kNm m n b g 1,1 t N t 500,32 N m = .nb + N g = .0,9 = 409,35daN nt 1,1 Trong đó : nT = 1,1 hệ số v−ợt tải của tải trọng tĩnh. nb = 0,9 hệ số giảm tải nội lực của tải trọng tĩnh khi tính bu lông neo Lực kéo lớn nhất là : M N .y 548,334 409,35.0,2865 N = m − m 1 = − = 283,08kN ∑ bl C C 0.9613 0.9613 - 39 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Diện tích yêu cầu của một bulong neo : N ∑ bl 28308 2 Aneo = = = 10,11cm n0 .Rneo 2.1400 2 Chọn bulong neo φ42 có tiết diện thu hẹp Ath = 10,45cm 2_Đối với nhánh cầu trục ta chọn tổ hợp (1,2,4,5,8) : Mt = 511,96 kNm Nt = 500,32 kN Mg = 1215,765 kNm Ng = 464,625 kN M 511,96 M = t .n + M = .0,9 +1215,765 = 1634,64kNm ct n b g 1,1 t N t 500,32 N ct = .nb + N g = .0,9 + 464,625 = 874kN nt 1,1 Lực kéo lớn nhất là : M N .y 1634,64 874.0,6748 N = ct − ct 2 = − = 1440,043kN ∑ bl C C 0.9613 0.9613 Diện tích yêu cầu của một bulong neo : ∑ N bl 144004,3 2 Aneo = = = 51,43cm n0 .Rneo 2.1400 2 Chọn bulong neo φ90 có tiết diện thu hẹp Ath = 53,6cm + Chọn bản đỡ bulong neo : Coi nh− dầm đơn giản với nhịp bằng khoảng cách hai s−ờn đỡ bulong. Chọn bản đỡ bulong có kích th−ớc : 120x200x20 mm + Tính chiều cao s−ờn đỡ bulong neo : Chọn chiều dày bản s−ờn bằng 14mm . S−ờn dọc vừa chịu momen vừa chịu lực cắt . Tính s−ờn ở nhánh cầu trục sau đó lấy chung cho nhánh mái. N 144004,3 Q = ∑ bl = = 36001,075daN 4 4 M = Q.e = 36001,075.6 = 216006,45daNcm Chọn chiều cao s−ờn đỡ bulonglà 35cm Kiểm tra đ−ờng hàn liên kết s−ờn dọc vào bản đế : l 2 342 W = β .h . h = 0,7.1,4. = 188,81m3 gh h h 6 6 l 2 342 W = β .h . h = 1.1,4. = 269,73cm3 gt t h 6 6 2 Agh = β h .hh .lh = 0,7.1,4.34 = 33,32cm 2 Agt = βt .hh .lh = 1.1,4.34 = 47,6cm M 2 Q 2 216006,45 2 36001,075 2 σ tdh = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) Wgh Agh 188,81 33,32 - 40 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 2 2 σ tdh = 1573,6daN / cm ≤ Rgh = 1800daN / cm M 2 Q 2 216006,45 2 36001,075 2 σ tdt = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) Wgt Agt 269,73 47,6 2 2 σ tdt = 1101,52daN / cm ≤ Rgt = 1642,5daN / cm Kiểm tra điều kiện bền của s−ờn : M 6.M 6.216006,45 σ = = = = 1028,6daN / cm2 < Rγ = 2100daN / cm 2 W δ .h 2 1,4.352 s s 3.Q 3.36001,075 2 2 τ = = = 1285,75daN / cm ≈ Rc .γ = 1250daN / cm 2.δ s .hs 2.1,4.35 Vậy s−ờn thoả mãn điều kiện bền . 400 16 90 110 110 90 20 550 350 300 270 270 28 320 320 1000 2L 80 x 7 550 2L50 x 5 550 300 150 28 60 120 120 120 60 50 120 50 28 480 220 - 41 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Thiết kế dμn vì kèo: I.Sơ đồ dàn vì kèo: Phần trên ta đã chọn dàn hình thang có độ dốc thanh cánh trên là 1/10. Chiều cao đầu dàn tính từ trục thanh cánh trên và thanh cánh d−ới là 2,2m . Nhịp danh nghĩa của dàn là khoảng cách hai trục định vị 30m . Nhịp tính toán thực tế của dàn là khoảng cách giữa hai trọng tâm truyền phản lực gối tựa. Do dàn liên kết cứng với cột , gối tựa của dàn đặt ở mép trong của cột trên nên nhịp tính toán thực tế của dàn là : L0 = L-2.e = 30-2.(0,5 - 0.25) = 29,5m Sơ đồ dàn vì kèo có dạng : T5 T4 T3 T2 T1 X 5 X 4 X 3 Đ2 21 X 1 Đ1 X X 22 D1 D2 D3 nội lực tính toán 1200.46 1200.46 91 1010.434 -277.6 1010.434 8.579 2 8 5 7 . - 7 8 5 . 6 -9 6 38 8 8 113.99 .8 . 2 .0 4 8 3 3 83 -6 110.43 14 .5 -567.55 82 -1144.63 -1143.87 II.Tải trọng tác dụng dàn lên dàn vì kèo: 1.Tải trọng th−ờng xuyên : Tải trọng tác dụng lên dàn vì kèo bao gồm trọng l−ợng các lớp mái, cửa trời và các kết cấu mái, hệ giằng phân bố đều trên mặt bằng nhà.Ta qui tải trọng phân bố về thành lực tập trung tại các nút dàn vì kèo (không kể mắt của hệ thanh bụng phân nhỏ). Tại chỗ chân cửa trời có trọng l−ợng của kết cấu cửa trời . Ta đã xác định tải trọng phân bố đều trên mái là : 2 gm = 490,25 daN/m 2 gd = 25,74 daN/m 2 gct = 19,8 daN/m gkb = 1650 daN + Với nút đầu dàn : G1=0,5.d’.B.(gd+gm)=0,5.2,75.6.(25,74+490,25) = 4256,92 daN + Với nút thứ hai : G2=0,5.(d’+d).B.(gd+gm)= 0,5.(2,75+3).6.(25,74+490,25) = 8900,83 daN + Với nút thứ ba : G3=d.B.(gd+gm)=3.6.(25,74+490,25) = 9287,82daN - 42 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 + Với nút tại chân cửa trời : G4=0,5d.B.gct+ Gkb+G3=0,5.3.6.19,8+1650+9287,82 = 11116,02 daN + Nút còn lại : G5=d.B.(gd+gm+gct)=3.6.(25,74+490,25+19,8) = 9644,22 daN Vậy phản lực đầu dàn là : RgA =RgB = G1+ G2+ G3+ G4+ 1,5.G5 = 48027,92 daN 2.Hoạt tải mái : Hoạt tải sửa chữa mái có thể có ở trên nửa trái , nửa phải hoặc trên cả dàn . Giá trị của hoạt tải tác dụng lên các nút . + Nút đầu dàn : P1=0,5.d’.B.p=0,5.2,75.585 = 804,38 daN + Nút thứ hai : P2=0,5.(d’+d).B.p=0,5.(3+2,75).585 = 1681,88 daN + Nút còn lại : P3=0,5.d.B.p=0,5.(3+3).585 = 1755 daN Với hoạt tải sửa chữa trên nửa trái cảu dàn, phản lực đầu dàn là : ∑ M A = 0 → 29,5.RPB = 2,75.P2 + 5,75.P3 + 8,75.P4 +11,75.P5 + 0,5.14,75.P6 2,75.P + 5,75.P + 8,75.P +11,75.P + 0,5.14,75.P → R = 2 3 4 5 6 PB 29,5 RPB = 2067,95 daN RPA = 6560,8 daN 3.Tải trọng gió : Tải trọng gió tác dụng lên dàn vì kèo là các lực tập trung Wi , th−ờng đặt ở nút dàn : Wi = n. W0.C.k.B.a 2 - áp lực gió tiêu chuẩn :W0=155 daN/cm - Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao và dạng địa hình tại cao trình đỉnh mái : h=19,7 m→k=1,127 - Hệ số khí động học của hai mái tra bảng ( lấy theo phần tính tải trọng gió ) - B−ớc dàn vì kéo : B (m) - Khoảng cách nút dàn ở cánh trên : a (m) - Hệ số v−ợt tải của gió : n = 1,2 Vậy tải trọng gió qui về tải trọng tập trung thẳng đứng tại các nút của dàn không phân nhỏ nh− sau : *Phía đón gió : W1=0,5.d.B.n.W0.k.C1=0,5.1,2.6.3.155.1,127.0,546=1030,08 daN W2= d.B.n.W0.k.C1=1,2.6.3.155.1,127.0,546=2060,17 daN W3= 0,5.d.B.n.W0.k.C2=0,5.1,2.6.3.155.1,127.0,586=1105,55 daN W4 = d.B.n.W0.k.C2 = 1,2.6.3.155.1,127.0,586=2211,09 daN - 43 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 *Phía hút gió : W5 = 805,58 daN W6 = 1611,15 daN W7 = 943,3 daN W8 = 1886,6 daN Nhận xét: Chọn GMin = 4256,92 daN tại nút dàn so sánh với WMax = 2211,09 daN (4256,92 .0,9/1.1 = 3483>2211,09). Nh− vậy tại mỗi nút dàn lực gió đều không lớn hơn tải trọng th−ờng xuyên của dàn. Nên suy ra trong mọi tr−ờng hợp không thể xảy ra tr−ờng hợp gió bốc mái.Vậy trong tính toán ta bỏ qua tải trọng gió tác dụng lên dàn. 4.Mô men đầu dàn : Khi dàn liên kết cứng với cột, ngoài các tải trọng đặt trực tiếp lên dàn, dàn còn chịu momen ở hai đầu. Momen này chính bằng momen của phần cột trên tại tiết diện B. ứng với mỗi loại tải trọng lại có những cặp momen đầu dàn khác nhau. Cách làm đầy đủ nhất là tính toán dàn với từng loại tải trọng, sau đó theo nguyên tắc tổ hợp tải trọng mà tìm nội lực tính toán của các thanh dàn. Để giảm bớt khối l−ợng tính toán ta tiến hành tổ hợp tr−ớc các cặp momen đầu dàn thành một số cặp vàchỉ tính dàn vớinhững cặp đó. Th−ờng chọn những cặp momen đầu dàn sau : + M tr , M ph Max tu tr ph + M Min , M tu Từ bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra cặp mômen sau (tổ hợp 1,2,4,6,8) : tr M Max = -6780400 daNcm ph M tu = -3098770 daNcm + Nhận xét: Tại tiết diện B không tồn tại cặp mômen M max, Mt− cho nên ta chỉ tính với - cặp M min, Mt−. III.Xác định nội lực tính toán của hệ dàn: Ph−ơng pháp giải dùng giản đồ Crômôna để xác định nội lực trong các thanh dàn ứng với từng tải trọng riêng rẽ : - Tải trọng th−ờng xuyên do tải đối xứng nên chỉ cần vẽ cho nửa dàn. - Tải trọng tạm thời trên nửa dàn trái. Từ kết quả suy ra tr−ờng hợp tải trọng trên nửa dàn phải và trên toàn dàn. - Cặp momen đầu dàn. Để tiện tính toán ta chỉ vẽ giản đồ Crêmôna cho tr−ờng hợp M = 1kNm đặt ở đầu trái của dàn. Từ đó suy ra tr−ờng hợp M = 1kNm đặt ở đầu phải của dàn. - Đối với các thanh dàn phân nhỏ, ta vẽ với tải trọng đơn vị 1t đặt ở nút, để tính ra nội lực do G và P gây ra. - 44 -
Tĩnh tải mái G6 G5 g G5 G4 h G4 G3 f G3 G2 e G2 G1 d G1 c 6 7 7' 3 4 1 8 b 5 2 a A = 480.2792 kN B = 480.2792 kN b c=1 1b = 42.57 5a = 973.32 1c = 0.00 56 = 60.05 d 12 = 650.70 6f = 1020.14 2a = 481.48 67 = 96.44 3 e 23 = 419.18 7g = 1020.14 3d = 807.51 78 = 68.60 4 f 34 = 92.88 8a = 971.87 4e = 807.51 87' = 68.60 7' 6 g 5 2 45 = 244.19 7'h = 1020.14 a 8 7 h
hoạt tải mái P6/2 P5 g P4 f P3 h P2 e P1 d c 6 7 7' 6' 3 4 4' 3' 1 8 1' b 5 5' 2 2' a A = 64.7156 kN B = 21.5719 kN b 1b = 8.044 8a = 85.996 1c = 0.000 87' = 18.174 c=1 12 = 84.249 7'h = 74.922 2a = 62.339 7'6' = 0.000 d 23 = 46.888 6'h = 74.922 3d = 98.850 6'5' = 19.645 3 34 = 17.550 5'a = 60.888 e 4e = 98.850 5'4' = 23.855 4 45 = 17.349 4'h = 44.521 5a = 110.424 4'3' = 0.000 f 8 2 5 a 56 = 7.980 3'h = 44.521 5' 2' 6f = 105.398 3'2' = 26.777 6 g 67 = 17.550 2'a = 23.728 7'=6' 4'=3' h=1' 7g = 105.398 2'1' = 32.068 7 78 = 29.977 1'h = 0.000
Momen đầu dμn với M = 1knM d H=0.455 6 7 7' 6' 3 4 4' 3' 1 8 1' c 5 5' 2 2' H b a A = 0.0339 kN B = 0.0339 kN 2 5 8 5' 2' a c 7'=6' 4'=3' b=d=1' 6=7 3=4 1 1c = 0.4498 4d = 2.88979 78 = 0.66427 6’5’ = 0.30872 2’1’ = 0.50396 1d = 4.51709 45 = 0.87189 8a = 1.35142 5’4’ = 0.37487 1’d = 0 12 = 1.17213 56 = 0.71803 87’ = 0.28561 4’d = 0.69963 2a = 3.6273 23 = 0.97869 6d = 1.77861 7’d = 1.17739 4’3’ = 0 5a = 2.26911 3d = 2.88979 67 = 0 7’6’ = 0 3’d = 0.69963 5’a = 0.95685 34 = 0 7d = 1.77861 6’d = 1.17739 3’2’ = 0.42079 2’a = 0.3729
Dμn phân nhỏ G=1 G=1 G=1 c c c b b b 2 2 2 1 1 B = 0.5 1 B = 0.5 B = 0.4545 A = 0.5455 A = 0.5 A = 0.5 a a a b b b 1 1 1 a a a c c c 2 2 2 1a = 0.745 1a = 0.697 1a = 0.697 1b = 0.565 1b = 0.538 1b = 0.538 12 = 1.000 12 = 1.000 12 = 1.000 2c = 0.565 2c = 0.770 2c = 0.770 2a = 0.759 2a = 0.538 2a = 0.538
Bảng nội lực các thanh dàn Do hoạt tải mái ở Do dàn phân nhỏ Do mômen đầu giàn Do tải Ký Loại trọng Mmintr Mminph hiệu nửa trái nửa phải G P thanh th−ờng thanh Mtr=1 Mph=1 Mmintr Mt Mminph Mt xuyên Mt Mt n = 1 n= 0.9 n = 1 n= 0.9 n = 1 n = 1 n = 0.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 - T1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 24.037 4.542 4.088 0.452 0.000 -306.27 0.00 -306.27 0.00 139.97 -139.97 T2 807.51 98.95 89.06 44.52 40.07 50.005 9.449 8.504 0.289 0.070 -195.94 -21.68 -217.62 -47.44 -89.55 -136.99 Cánh trên T3 807.51 98.85 88.97 44.52 40.07 50.005 9.449 8.504 0.289 0.070 -195.94 -21.68 -217.62 -47.44 -89.55 -136.99 T4 1020.14 105.40 94.86 74.92 67.43 - - - 0.178 0.118 -120.60 -36.48 -157.08 -79.83 -55.12 -134.95 T5 1020.14 105.40 94.86 74.92 67.43 - - - 0.178 0.118 -120.60 -36.48 -157.08 -79.83 -55.12 -134.95 D1 -481.48 -62.34 -56.11 -23.73 -21.36 - - - -0.363 -0.037 245.95 11.56 257.50 25.28 112.40 137.69 Cánh d−ới D2 -973.32 -110.42 -99.38 -60.89 -54.80 - - - -0.227 -0.096 153.85 29.65 183.51 64.88 70.31 135.19 D3 -971.87 -86.00 -77.40 -86.00 -77.40 - - - -0.135 -0.135 91.63 41.88 133.51 91.63 41.88 133.51 X11 650.70 84.25 75.82 32.07 28.86 - - - -0.117 0.000 79.48 0.00 79.48 0.00 36.32 36.32 X12 650.70 84.25 75.82 32.07 28.86 -32.317 -6.107 -5.496 -0.117 0.000 79.48 0.00 79.48 0.00 36.32 36.32 X21 -419.18 -46.89 -42.20 -26.78 -24.10 -64.768 -12.238 -11.014 0.098 -0.042 -66.36 13.04 -53.32 28.53 -30.33 -1.80 X22 -419.18 -46.89 -42.20 -26.78 -24.10 - - - 0.098 -0.042 -66.36 13.04 -53.32 28.53 -30.33 -1.80 Xiên X31 244.19 17.35 15.61 23.86 21.47 - - - -0.087 0.037 59.12 -11.62 47.50 -25.42 27.02 1.60 X32 244.19 17.35 15.61 23.86 21.47 -50.005 -9.449 -8.504 -0.087 0.037 59.12 -11.62 47.50 -25.42 27.02 1.60 X4 60.05 7.98 7.18 -19.65 -17.68 - - - 0.072 -0.031 -48.69 9.57 -39.12 20.93 -22.25 -1.32 X5 -68.60 -29.98 -26.98 18.17 16.36 - - - -0.066 0.029 45.04 -8.85 36.19 -19.37 20.58 1.22 Đ1 92.88 17.55 15.80 0.00 0.00 - - - 0.000 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Đứng Đ2 96.44 17.55 15.80 0.00 0.00 - - - 0.000 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 IV.Tổ hợp nội lực dàn: Với mỗi thanh dàn, tìm trị sốnội lực kéo và nén lớn nhất bằng cách cộng những trị số có dấu thích hợp của mỗi dòng. Nội lực do momen đầu dàn ta chấp nhận quy định sau : - Coi momen đầu dàn có thể xuất hiện hoặc không xuất hiện do đó có thể chỉ kể đến với một số thanh mà nó làm tăng nội lực và không kể với những thanh mà nó làm giảm nội lực. - Tải trọng th−ờng xuyên luôn phải kể đến. Tải trọng tạm thời trên mái đ−ợc tính với hệ số tổng hợp 0,9 khi kể đồng thời với momen đầu dàn. - Nội lực các thanh của dàn phân nhỏ sẽ cộng thêm vào nội lực các thanh nếu cùng dấu và nếu khác dấu thì không cộng vào. V.Xác định tiết diện các thanh dàn: Tổ hợp nội lực Ký hiệu Loại thanh thanh Tổ hợp kéo kéo Tổ hợp nén nén 1 2 19 20 21 22 T1 8,9,15 -277.691 8,9 28.579 T2 - - 3,4,6,8,9 1010.434 Thanh cánh trên T3 - - 3,4,6,8,9 1010.434 T4 - - 3,4,6 1200.46 T5 - - 3,4,6 1200.46 D1 3,4,6 -567.55 - - Thanh cánh d−ới D2 3,4,6 -1144.63 - - D3 3,4,6 -1143.87 - - X11 - - 3,5,7,15 834.86 X12 - - 3,5,7,15 834.86 X21 3,5,7,8,10,15 -614.582 - - Thanh X22 3,5,7,15 -538.8 - - xiên X31 - - 3,5,7,15 328.77 X32 - - 3,5,7,15 328.77 X4 - - 3,4 68.03 X5 3,4 -98.58 - - Thanh Đ1 - - 3,4 110.43 đứng Đ2 - - 3,4 113.99 - 52 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Chiều dài tính toán thanh dàn nh− hình vẽ: lx=301.5 lx=301.5 ly=603 lx=150.75 ly=603 lx=150.75 lx ly=150.75 lx=150.75 l = 2 ly=15 y 3 .1 l 0.75 lx = 8 5 x = ly=150.7 4 1 = 2 5 7 . 1.4 ly 2 5 0 6 1 =34 3 = 1 .2 2 lx=272 ly=340 5 5 . ly=280 . x 4 lx=224 5 7 3 l 3 .7 9 . 1 1 8 ly=4 . = 37 4 lx = ly lx=600 lx=600 lx=575 ly=1800 ly=1800 ly=575 Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra đ−ợc nội lực lớn nhất trong thanh xiên là : N = 834,86 kN. Tra bảng 4.4 -> chiều dày bản mã chọn : 14mm a. Thanh cánh trên : Dàn nhịp 30m nên để tiết kiệm vật liệu ta thay đổi tiết diện thanh cánh trên một lần. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta có nội lực trong các thanh cánh trên của dàn nh− sau : T11 = -277,691 kN T12 = 28,579 kN T2 = 1010,434 kN T3 = 1010,434 kN T4 = 1200,46 kN T5 = 1200,46 kN Nội lực lớn nhất trong các thanh cánh trên là T4 =T5 =1200,46 kN. Đây là những thanh có chiều dài tính toàn lớn nhất vì trong phạm vi cửa trời không có thanh bụng chia nhỏ, không có tấm panel mái. Dự kiến chọn thanh T4 ,T5 cùng một loại tiết diện và các thanh T1 ,T2 ,T3 một loại tiết diện khác. ☺ Chọn tiết diện cho thanh T4 ,T5 : 2 2 lx = 3 + 0,3 = 3,015m = 301,5cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l1 = 603cm l1 là khoảng cách giữa hai điểm cố kết của thanh cánh T4, T5 không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phẳng dàn. Giả thiết chọn λ = 90 tra bảng II-1 ϕ = 0.639 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 120046 ⇒ A = = = 83,5cm2 ct ϕ.R.γ 0,639.2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh cánh trên [λ] = 120 l 301,5 r ct = x = = 2,5125cm x []λ 120 l 603 r ct = y = = 5,025cm y []λ 120 - 53 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L200x125x14 có các thông số: 2 A = 43,9 cm rx = 3,54 cm ry = 9,73 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. 200 200 L200x125x14 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 301,5 ⎫ rx = 3,54 → λ x = = 85,17 3,54 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 85,17 → ϕ min = 0,673 603 ⎪ ry = 9,73 → λ y = = 62 9,73 ⎭⎪ ứng suất trong thanh cánh T4, T5 là : N 120046 ⇒ σ = = = 2031,6daN / cm 2 < γ.R = 2250daN / cm2 ϕ min .A 0,673.87,8 ☺ Chọn tiết diện cho thanh T1 ,T2 ,T3 : 2 2 lx = 1,5 + 0,15 = 1,5075m = 150,75cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l1 = 150,75cm l1 là khoảng cách giữa hai điểm cố kết của thanh cánh T1, T2 , T3 không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phẳng dàn. Giả thiết chọn λ = 70 tra bảng II-1 ϕ = 0.768 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 101043,4 ⇒ A = = = 58,5cm2 ct ϕ.R.γ 0,768.2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh cánh trên [λ] = 120 l l 150,75 ⇒ r ct = r ct = x = y = = 1,26cm y x []λ []λ 120 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L160x90x12 có các thông số: 2 A = 30 cm rx = 5,11 cm ry = 4,16 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 54 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 90 90 L160x90x12 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 150,75 ⎫ rx = 5,11 → λ x = = 29,5 5,11 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 36,24 → ϕ min = 0,913 150,75 ⎪ ry = 4,16 → λ y = = 36,24 4,16 ⎭⎪ ứng suất trong thanh cánh T1, T2 , T3 là : N 101043,4 ⇒ σ = = = 1844,5daN / cm2 < γ.R = 2250daN / cm2 ϕ min .A 0,913.60 b. Thanh cánh d−ới : Thanh cánh d−ới chọn cùng một loại tiết diện và đ−ợc xác định theo nội lực lớn nhất của thanh cánh d−ới. Dự kiến chọn thanh D1 cùng một loại tiết diện và các thanh D2 ,Đ 3 một loại tiết diện khác. Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta có : D1 = -567,55 kN D2 = -1144,63 kN D3 = -1143,87 kN ☺ Chọn tiết diện cho thanh D1 : Nội lực lớn nhất trong thanh cánh d−ới D1 là D1 = -567,55 kN. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn : lx = 5,75m = 575cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l1 = 575cm l1 là khoảng cách giữa hai điểm cố kết của thanh cánh D1 không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phẳng dàn. Diện tích cần thiết của thanh cánh d−ới là : N 56755 ⇒ A = = = 25,22cm2 ct R.γ 2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh cánh d−ới [λ] = 400 l l 575 ⇒ r ct = r ct = x = y = = 1,44cm y x []λ []λ 400 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L110x70x8 có các thông số: - 55 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 2 A = 13,9 cm rx = 3,54 cm ry = 3,06 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. 70 70 L110x70x8 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn , ứng suất trong thanh cánh D2 là : 575 ⎫ rx = 3,54 → λ x = = 162,43 3,54 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 188 < []λ = 400 575 ⎪ ry = 3,06 → λ y = = 188 3,06 ⎭⎪ N 56755 ⇒ σ = = = 2041,55daN / cm2 < γ.R = 2250daN / cm2 A 27,8 ☺ Chọn tiết diện cho thanh D2, D3 : Nội lực lớn nhất trong các thanh cánh d−ới là DMax = D2 = -1144,63 kN. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn : lx = 6m = 600cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l1 = 1800cm l1 là khoảng cách giữa hai điểm cố kết của thanh cánh D2 không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phẳng dàn. Diện tích cần thiết của thanh cánh d−ới là : N 114463 ⇒ A = = = 50,87cm2 ct R.γ 2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh cánh d−ới [λ] = 400 l 600 r ct = x = = 1,5cm x []λ 400 l 1800 r ct = y = = 4,5cm y []λ 400 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L180x110x10 có các thông số: 2 A = 28,3 cm rx = 3,12 cm ry = 8,77 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 56 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 180 180 L180x110x10 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn , ứng suất trong thanh cánh D2 là : 600 ⎫ rx = 3,12 → λ x = = 192,31 3,12 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 205,25 < []λ = 400 1800 ⎪ ry = 8,77 → λ y = = 205,25 8,77 ⎭⎪ N 114463 ⇒ σ = = = 2022,3daN / cm2 < γ.R = 2250daN / cm2 A 56,6 c. Thanh xiên đầu dàn : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có nội lực lớn nhất trong thanh xiên đầu dàn là : X11 = 834,86 kN X12 = 834,86 kN Chiều dài của thanh xiên đầu dàn : l = 2,752 + (2,2 + 0,3) 2 = 3,717m = 371,7cm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của thanh xiên đầu dàn là : lx11 = a1 = 169 cm lx12 = a2 = 202,7 cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 371,7cm Giả thiết chọn λ = 90 tra bảng II-1 ϕ = 0.639 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 83486 ⇒ A = = = 58,07cm2 ct ϕ.R.γ 0,639.2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh xiên là [λ] = 120 l 202,7 r ct = x = = 1,69cm x []λ 120 l 371,7 r ct = y = = 3,1cm y []λ 120 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L160 x90 x12 có các thông số: 2 A = 30 cm rx = 2,82 cm ry = 7,9 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 57 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 160 160 L160x90x12 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 202,7 ⎫ rx = 2,82 → λ x = = 71,88 2,82 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 71,88 → ϕ min = 0,757 371,7 ⎪ ry = 7,9 → λ y = = 47,05 7,9 ⎭⎪ ứng suất trong thanh xiên đầu dàn X1 là : N 83486 ⇒ σ = = = 1838,1daN / cm2 < γ.R = 2250daN / cm2 ϕ min .A 0,757.60 d. Thanh xiên X2 : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có nội lực lớn nhất trong thanh là : X21 = -614,582 kN X22 = -538,8 kN Chiều dài của thanh xiên : l = 32 + (2,2 + 0,3) 2 = 3,905m = 390,5cm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của thanh xiên X2 là : lx21 = lx22 = a = 195,25cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : N 22 538,8 l y = (0,75 + 0,25. ).l = (0,75 + 0,25. ).390,5 = 378,5cm N 21 614,582 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 61458,2 ⇒ A = = = 27,31cm2 ct R.γ 2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh xiên là [λ] = 400 l 195,25 r ct = x = = 0,49cm x []λ 400 l 378,5 r ct = y = = 0,95cm y []λ 400 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L110x70 x8 có các thông số: 2 A = 13,9 cm rx = 1,98 cm ry = 5,55 cm - 58 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. 110 110 L110x70x8 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 195,25 ⎫ rx = 1,98 → λ x = = 98,61 1,98 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 98,61 < []λ = 400 378,5 ⎪ ry = 5,55 → λ y = = 68,2 5,55 ⎭⎪ ứng suất trong thanh xiên X2 là : N 61458,2 ⇒ σ = = = 2210,7daN / cm2 < γ.R = 2250daN / cm2 A 27,8 e. Thanh xiên X3 : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có nội lực lớn nhất trong thanh xiên là : X31 = 328,77 kN X32 = 328,77 kN Chiều dài của thanh xiên X3 : l = 32 + (2,8 + 0,3) 2 = 4,314m = 431,4cm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của thanh xiên là : lx31 = lx32 = a = 215,7cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 431,4cm Giả thiết chọn λ = 100 tra bảng II-1 ϕ = 0.571 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 32877 ⇒ A = = = 31,99cm2 ct ϕ.R.γ 0,571.2250.0,8 Độ mảnh cho phép của thanh xiên là [λ] = 150 l 215,7 r ct = x = = 1,438cm x []λ 150 l 431,4 r ct = y = = 2,876cm y []λ 150 Chọn tiết diện dạng hai thép góc không đều cánh 2L125 x90 x8 có các thông số: 2 A = 16 cm rx = 2,28 cm ry = 6,21 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 59 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 125 125 L125x90x8 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 215,7 ⎫ rx = 2,28 → λ x = = 94,6 2,28 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 94,6 → ϕmin = 0,607 431,4 ⎪ ry = 6,21 → λ y = = 69,47 6,21 ⎭⎪ ứng suất trong thanh xiên X3 là : N 32877 ⇒ σ = = = 1692,6daN / cm2 < γ.R = 1800daN / cm2 ϕ min .A 0,607.32 e. Thanh xiên X4 : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có nội lực lớn nhất trong thanh xiên là : X7 = 68,03 kN Chiều dài của thanh xiên X4 : l = 32 + (2,8 + 0,3) 2 = 4,314m = 431,4cm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của thanh xiên là : lx = 0,8*l = 0,8.431,4 = 345,12cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 431,4cm Giả thiết chọn λ = 100 tra bảng II-1 ϕ = 0.571 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 6803 ⇒ A = = = 6,62cm2 ct ϕ.R.γ 0,571.2250.0,8 Độ mảnh cho phép của thanh xiên là [λ] = 150 l 345,12 r ct = x = = 2,301cm x []λ 150 l 431,4 r ct = y = = 2,876cm y []λ 150 Chọn tiết diện dạng hai thép góc đều cánh 2L75 x5 có các thông số: 2 A = 7,39 cm rx = 2,31 cm ry = 3,57 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 60 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 75 75 L75x5 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 345,12 ⎫ rx = 2,31 → λ x = = 149,4 2,31 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 149,4 → ϕ min = 0,305 431,4 ⎪ ry = 3,57 → λ y = = 120,84 3,57 ⎭⎪ ứng suất trong thanh xiên X4 là : N 6803 ⇒ σ = = = 1509,13daN / cm2 < γ.R = 1800daN / cm2 ϕ min .A 0,305.14,78 f. Thanh xiên X5 : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có nội lực lớn nhất trong thanh xiên là : X5 = -98,58 kN Chiều dài của thanh xiên X5 : l = 32 + (3,4 + 0,3) 2 = 4,763m = 476,3cm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của thanh xiên là : lx = 0,8*l = 0,8.476,3 = 381,1cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 476,3cm Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 9858 ⇒ A = = = 4,4cm2 ct R.γ 2250.1 Độ mảnh cho phép của thanh xiên là [λ] = 400 l 381,1 r ct = x = = 0,953cm x []λ 400 l 476,3 r ct = y = = 1,2cm y []λ 400 Chọn tiết diện dạng hai thép góc đều cánh 2L50 x5 có các thông số: 2 A = 4,8 cm rx = 1,53 cm ry = 2,61 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 61 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 50 50 L75x5 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 381,1 ⎫ rx = 1,53 → λ x = = 249,1 1,53 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 249,1 < []λ = 400 476,3 ⎪ ry = 2,61 → λ y = = 182,5 2,61 ⎭⎪ ứng suất trong thanh xiên X5 là : N 9858 ⇒ σ = = = 1026,9daN / cm2 < γ.R = 2250daN / cm2 A 9,6 g. Thanh đứng Đ1 , Đ2: Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, ta có nội lực lớn nhất trong thanh đứng là : Đ1 = 110,43 kN Đ2 = 113,99 kN Hai thanh đều chịu nén , chọn tiết diện thanh Đ2 sau đó kiểm tra lại với thanh Đ1. Chiều dài của thanh đứng Đ2 : l = 3,4m = 340cm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng của thanh là : lx = 0,8*l = 0,8.340 = 272cm Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn : ly = l = 340cm Giả thiết chọn λ = 120 tra bảng II-1 ϕ = 0.449 Vậy các thông số cần thiết để chọn tiết diện : N 11399 ⇒ A = = = 14,1cm2 ct ϕ.R.γ 0,449.2250.0,8 Độ mảnh cho phép của thanh xiên là [λ] = 120 l 272 r ct = x = = 2,27cm x []λ 120 l 340 r ct = y = = 2,83cm y []λ 120 Chọn tiết diện dạng hai thép góc đều cánh 2L75 x5 có các thông số: 2 A = 7,39 cm rx = 2,31 cm ry = 3,57 cm Ghép với nhau có khoảng hở 1,4 cm. - 62 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 75 75 L75x5 14 Kiểm tra lại tiết diện đã chọn : 272 ⎫ rx = 2,31 → λ x = = 117,75 2,31 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 117,75 → ϕ min = 0,462 340 ⎪ ry = 3,57 → λ y = = 95,24 3,57 ⎭⎪ ứng suất trong thanh đứng Đ2 là : N 11399 ⇒ σ = = = 1669,4daN / cm2 < γ.R = 1800daN / cm2 ϕ min .A 0,462.14,78 + Kiểm tra với thanh Đ1: l x 280.0,8 ⎫ λ x = = = 97⎪ rx 2,31 ⎪ ⎬ ⇒ λ max = 97 < []λ = 120 l 280 λ = y = = 78,43⎪ y ⎪ ry 3,57 ⎭ → ϕ min = 0,591 ứng suất trong thanh đứng Đ1 là : N 11043 ⇒ σ = = = 1264,23daN / cm 2 < γ.R = 1800daN / cm2 ϕ min .A 0,591.14,78 - 63 -
Bảng tiết diện các thanh dμn: Diện Bán kính Diện Chiều dài Độ mảnh tích quán tính tích Ký Nội lực tiết Loại tiết l lx ly rx ry σ hiệu tính toán Qui cách tiết diện diện φmin γ thanh diện (daN/cm2) thanh (kN) cần λx λy thực tế thiết cm cm cm cm cm (cm2) (cm2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 T1 -277.69 2L160x90x12 58.5 60.0 150.75 150.75 150.75 5.11 4.16 29.50 36.24 0.913 1.0 1844.5 Thanh T2 1010.43 cánh T3 1010.43 trên T4 1200.46 2L200x125x14 83.5 87.8 301.50 301.50 603.00 3.54 9.73 85.17 61.97 0.673 1.0 2031.6 T5 1200.46 Thanh D1 -567.55 2L110x70x8 25.22 27.8 575.00 575.00 575.00 3.54 3.06 162.43 187.91 - 1.0 2041.6 cánh D2 -1144.63 2L180x110x10 50.87 56.6 600.00 600.00 1800.00 3.12 8.77 192.31 205.25 - 1.0 2022.3 d−ới D3 -1143.87 X11 834.86 2L160x90x12 58.07 60.0 371.70 202.70 371.70 2.82 7.90 71.88 47.05 0.757 1.0 1838.1 X12 834.86 X21 -614.58 2L110x70x8 27.31 27.8 390.50 195.25 378.50 1.98 5.55 98.61 68.2 - 1.0 2210.7 Thanh X22 -538.80 xiên X31 328.77 2L125x90x8 31.99 32.0 431.40 215.70 431.40 2.28 6.21 94.61 69.47 0.607 0.8 1692.6 X32 328.77 X4 68.03 2L75x5 6.62 14.8 431.40 345.12 431.40 2.31 3.57 149.40120.84 0.350 0.8 1509.1 X5 -98.58 2L50x5 4.40 9.6 476.30 381.10 476.30 1.53 2.61 249.08 182.49 - 1.0 1026.9 Thanh Đ1 110.43 2L75x5 14.1 14.8 340.00 272.00 340.00 2.31 3.57 117.75 95.24 0.462 0.8 1669.4 đứng Đ2 113.99
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 VI.Tính toán các chi tiết hàn: Chiều dày bản mã : 14 mm nút 6 nút 4 00x125x14 nút 1 2L2 2 2L160x90x1 5 8 x 2 x 0 1 2 0 2 5 0x L 9 L L 9 1 x 7 2 x 1 5 5 0 2 2L75x5 60 x 1 x 1 70 2L75x5 L 5 2L x8 2 2L110x70x8 2L180x110x10 2L180x110x10 nút 2 nút 3 nút 5 Các thanh dàn liên kết vào bản mã bằng các đ−ờng hàn góc ở sống và ở mép góc. Đ−ờng hàn liên kết các thanh dàn vào bản mã phải đảm bảo các yêu cầu cấu tạo. h ≤ h ≤ h hmin h hmax l ≤ l ≤ l hmin h hmax +h - chiều cao nhỏ nhất của đ−ờng hàn tra bảng 4.5 lấy bằng 4mm hmin +h = 0,9.δ hmax g +l = Max(4h ,40mm) hmin h +l = 0,85.β .h hmax h h 1.Nút 6( nút đỉnh dàn) : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, chọn ra nội lực lớn nhất của các thanh liên kết vào nút : T5 = 1200,46 kN X5 = -98,58 kN Đây là nút khuếch đại, bản mã chia đôi cho mỗi nửa dàn, nối chúng dùng hai bản nối, nối thanh cánh dùng bản ghép, bố trí hai s−ờn gia cố cho bản ghép và bản nối. Trình tự tính toán nút này tiến hành nh− sau : Nối thanh cánh trên bằng bản mã : - Lực tính toán của mối nối Nq=1,2.T5 = 1,2.120046 = 144055,2 kN - Diện tích tiết diện nối quy −ớc Agh - diện tích tiết diện của bản thép nối ( bản ghép ) chọn 450x10 2 Agh = 45.1,0 = 45cm Abm - diện tích tiết diện bản mã coi nh− tham gia truyền lực Nq 2 Abm = 2.b.δ bm = 2.12,5.1,4 = 35cm b - bề rộng của bản cánh của thép góc hàn vào bản mã δ bm - bề dày bản mã 2 Aq = 45+35 = 80 cm Kiểm tra ứng suất cho phép của bản thép : N q 144055,2 2 2 δ q = = = 1800,69daN / cm < 2100daN / cm Aq 80 - 65 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 - Các đ−ờng hàn liên kết bản ghép với thanh cánh tính chịu lực thực tế truyền qua bản ghép đó là : N gh = δ q .Agh = 1800,69.45 = 81031,05daN Mỗi bản ghép liên kết vào thép góc bằng hai đ−ờng hàn góc cạnh, chọn chiều cao đ−ờng hàn là 6 mm.Chiều dài cần thiết của đ−ờng hàn là : N 81031,05 lh = +1 = +1 = 26,8cm g 4.γ .h h .(βR ) min 4.0,6.1260 Chọn phân bố đ−ờng hàn : 2(110+160) mm - Đ−ờng hàn liên kết thanh T5 với bản mã Nbm =1,2.120046 - 81031,05 = 63024,15 daN V = 18361,8 - 16125,2 = 2236,6 daN Đ−ơng hàn liên kết bản nối vào bản mã chịu lực : - 66 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 V 2 N = N 2 + = 57419,1daN h bn 4 Chiều dài đ−ờng hàn liên kết : N h 57419,1 lh = +1 = +1 = 20cm 4.hh .(βRg) min 4.0,6.1260 Chọn bản nối có kích th−ớc 200x10 . Bản nối có hai bulong gá tạm đ−ờng kính 20mm Đ−ờng hàn nằm ngang liên kết s−ờn với bản ghép tính chịu lực V. Chiều dài cần thiết của đ−ờng hàn : V 2236,6 lh = +1 = +1 = 1,8cm 4.hh .(βRg) min 4.0,6.1260 Chọn s−ờn có kích th−ớc : 200x180x10 . Đ−ờng hàn liên kết s−ờn và bản nối cũng đ−ợc tính t−ơng tự nh− trên . 2L200x125x14 690 2 18 18 160x6 160x6 100 d=10 6 1 1 6 200 0 R x 200 x 0 2 0 6 2 85 85 0 1 R 14 280x8 1 280x8 450 1 6 1 x 0 0 x 1 40 10 6 1 200 200 180 82 160x6 75 10 160x6 60 60 225 185 85 75 18 18 3 5 0 0 74 174 5 3 1 d=10 160x6 160x6 4 280x8 280x8 1 1 4 1 2 5 200x6 200x6 5 2 1 145x6 64 64 145x6 d = 14 200 6 6 0 x x 0 6 2L200x125x14 6 2 2L50x5 40x4 40x4 1 470 4 14 5 0 50 - 67 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 2.Nút 5 ( nút khuếch đại nối tại hiện tr−ờng ) Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực lớn nhất của các thanh liên kết vào nút : Đ2 = 113,99 kN D2 = -1144,63 kN D3 = -1143,87 kN X4 = 68,03 kN X5 = -98,58 kN Đây là nút khuếch đại, bản mã liền, nối thanh cánh dùng bản ghép. Trình tự tính toán nút này tiến hành nh− sau : - Lực tính toán của mối nối Nq=1,2.D3 = 1,2.114387 = 137264,4 daN - Diện tích tiết diện nối quy −ớc Agh - diện tích tiết diện của bản thép nối ( bản ghép ) chọn 160x12 2 Agh = 16.1,2 = 19,2cm Abm - diện tích tiết diện bản mã coi nh− tham gia truyền lực Nq 2 Abm = 2.bg .δ bm = 2.11.1,4 = 30,8cm b - bề rộng của bản cánh của thép góc hàn vào bản mã ( có lực N2 ) δ bm - bề dày bản mã 2 Aq = 19,2+30,8 = 69,2 cm Kiểm tra ứng suất cho phép của bản thép : N q 137264,4 2 2 δ q = = = 1983,6daN / cm 137264,4/2 = 68632,2 daN Thanh D3 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống hs = 0,8 cm N S 99179,4.0,75 l hs = +1 = +1 = 36,9cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : - 68 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 N m 99179,4.0,25 lhm = +1 = +1 = 17,4cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh D2 với bản mã Nbm2 = 1,2.D2 -Ngh =1,2.114463 - 38085 = 99270,6 daN > 137355,6/2 = 68677,8 daN Thanh D2 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,8 cm N S 99270,6.0,75 l hs = +1 = +1 = 37,93cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 99270,6.0,25 lhm = +1 = +1 = 17,4cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh X5 vào bản mã : Thanh X5 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,6 cm N S 9858.0,7 l hs = +1 = +1 = 5,6cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,6.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 9858.0,3 lhm = +1 = +1 = 3,9cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,4.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh X4 vào bản mã : Thanh X4 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,6 cm N S 6803.0,7 l hs = +1 = +1 = 4,15cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,6.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 6803.0,3 lhm = +1 = +1 = 3,02cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,4.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh Đ2 với bản mã : Thanh Đ2 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống : hh=0,6 cm Chiều dài đ−ờng hàn sống : N S 11399.0,75 l hs = +1 = +1 = 6,7cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,6.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 11399.0,25 lhm = +1 = +1 = 3,83cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,4.1260 - 69 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 75 20 14 0 2 5 5 7 12 2L75x5 0 2L50x5 5 10 460 2L75x5 9 45x6 6 x 0 4 2L180x110x10 6 x 0 5 2L180x110x10 4 40x4 4 40x4 70x6 173 d = 14 70 10 65 175x6 65 65 175x6 110 110 20 135x6 135x6 140 380x8 370x8 30 2 300 30 5 20 5 960 0 22 2L180x110x10 2L180x110x10 4 320 5 10 135x6 135x6 150 40 180 180 d = 12 14 380x8 370x8 135x6 135x6 180 180 10 d = 12 40 10 140 140 960 3.Nút 4( nút nối thanh cánh trên ) : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, chọn ra nội lực lớn nhất của các thanh liên kết vào nút : T3 = 1010,434 kN T4 = 1200,46 kN X3 = 328,77 kN X4 = 68,03 kN Nối thanh cánh trên bằng bản mã : - Lực tính toán của hai mối nối Nq=1,2.T3 = 1,2.1010,434 = 1212,52 kN - Diện tích tiết diện nối quy −ớc Agh - diện tích tiết diện của bản thép nối ( bản ghép ) chọn 180x10 2 Agh = 18.1,0 = 18cm Abm - diện tích tiết diện bản mã coi nh− tham gia truyền lực Nq 2 Abm = 2.b.δ bm = 2.16.1,4 = 44,8cm b - bề rộng của bản cánh của thép góc hàn vào bản mã ( có lực N2 ) δ bm - bề dày bản mã - 70 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 2 Aq = 18.2+44,8 = 80,8 cm Kiểm tra ứng suất cho phép của bản thép : N q 121252 2 2 δ q = = = 1500,6daN / cm 1,2.101043,4/2 = 60626daN Thanh T3 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống hs = 0,8 cm N S 67230,5.0,6 l hs = +1 = +1 = 21,01cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 67230,5.0,4 lhm = +1 = +1 = 18,8cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh T4 với bản mã Nbm2 =1,2.120046 - 2.27010,8 = 90033,6daN > 1,2.120046/2 = 72027,6daN Thanh T4 có lực tập trung P = 1,5.B.gct+Gct = 1,5.6.19,8+1650 = 1828,2 daN Nội lực để tính đ−ờng hàn vào bản mã : 2 2 N bm = (N bm1 ± P.sinα) + (P.cosα) 2 2 N bm = (90033,6 +1828,2.0,0995) + (1828,2.0,9005) = 90230,53daN Thanh T4 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,8 cm N S 90230,53.0,75 l hs = +1 = +1 = 34,6cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 90230,53.0,25 lhm = +1 = +1 = 15,92cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh X3 vào bản mã : Thanh X3 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,6 cm - 71 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 N S 32877.0,75 l hs = +1 = +1 = 17,3cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,6.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 32877.0,25 lhm = +1 = +1 = 9,2cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,4.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh X4 vào bản mã : Thanh X4 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,6 cm N S 6803.0,7 l hs = +1 = +1 = 4,15cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,6.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 6803.0,3 lhm = +1 = +1 = 3,02cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,4.1260 14 4 2L200x125x 2 240 100 2 0 0 95x6 1 12 1 0x90x 7 L16 0 0 1 2 4 0 1 4 4 0 95x6 d = 10 350x8 9 215x8 2 0 350x8 0 0 215x8 6 9 0 0 1 95x6 d = 10 0 95x6 60 1 790 840 00x125x14 2 50 2L2 4 3 2 1 0 100 12 100 1 90x 350x8 2 60x 2 40 2L1 5 1 0 215x8 4 2 1 0 95x6 5 95x6 5 3 5 4 1 2 5 6 9 5 6 5 1 2 5 160x6 4 6 5 0 x 0 6 0 90x6 1 6 4 x 0 1 75 x 5 1 d = 14 4 x4 95 565 L125x90x8 8 2 5 2L75x 0 9 2 1 8 5 7 9 0 - 72 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 4.Nút 3 ( thay đổi tiết diện thanh cánh d−ới ) Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn ra nội lực lớn nhất của các thanh liên kết vào nút : Đ1 = 110,43 kN D1 = -567,55 kN D2 = -1144,63 kN X2 = -614,582 kN X3 = 328,77 kN Đây là nút nối chuyển tiếp hai tiết diện thanh cánh d−ới khác nhau, nối thanh cánh dùng bản ghép. Trình tự tính toán nút này tiến hành nh− sau : - Lực tính toán của mối nối Nq=1,2.D1 = 1,2.56755 = 68106 daN - Diện tích tiết diện nối quy −ớc Agh - diện tích tiết diện của bản thép nối ( bản ghép ) chọn 160x12 2 Agh = 160.1,2 = 19,2cm Abm - diện tích tiết diện bản mã coi nh− tham gia truyền lực Nq 2 Abm = 2.bg .δ bm = 2.11.1,4 = 30,8cm b - bề rộng của bản cánh của thép góc hàn vào bản mã ( có lực N2 ) δ bm - bề dày bản mã 2 Aq = 19,2+30,8 = 69,2 cm Kiểm tra ứng suất cho phép của bản thép : N q 68106 2 2 δ q = = = 984,2daN / cm 68106/2 = 34053 daN Thanh D1 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn :hs = 0,8 cm N S 49209,36.0,6 l hs = +1 = +1 = 15,65cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 N m 49209,36.0,4 lhm = +1 = +1 = 14,02cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - 73 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 - Đ−ờng hàn liên kết thanh D2 với bản mã Nbm2 = 1,2.D2 -Ngh =1,2.114463 - 18896,64= 118458,96 daN > 137355,6/2 = 68677,8 daN Thanh D2 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,8 cm N S 118458,96.0,75 l hs = +1 = +1 = 45,07cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 118458,96.0,25 lhm = +1 = +1 = 20,6cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh X2 vào bản mã : Thanh X2 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,8 cm N S 61458,2.0,75 l hs = +1 = +1 = 23,8cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 61458,2.0,25 lhm = +1 = +1 = 10,2cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh X3 vào bản mã : Thanh X3 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn sống là 0,8 cm N S 32877.0,75 l hs = +1 = +1 = 13,23cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,8.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 32877.0,25 lhm = +1 = +1 = 6,43cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,6.1260 - Đ−ờng hàn liên kết thanh Đ1 với bản mã : Thanh Đ1 liên kết với bản mã bằng 4 đ−ờng hàn (2 đ−ờng hàn sống, 2 đ−ờng hàn mép) Chọn chiều cao đ−ờng hàn : hh=0,6 cm Chiều dài đ−ờng hàn sống : N S 11043.0,75 l hs = +1 = +1 = 6,5cm g 2.γ .h hs .(βR ) min 2.0,6.1260 Chiều dài đ−ờng hàn mép : N m 11043.0,25 lhm = +1 = +1 = 3,74cm g min 2.γ .hhm .(βR ) 2.0,4.1260 - 74 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 2 75 0 9 5 20 0 1 0 7 2L110x70x8 2L75x5 7 11 3 720 8 x d = 14 5 2 3 38 1 2L125x90x8 x8 8 40x4 1 65x6 02 6 x x 6 5 6 2L110x70x8 29 2L180x110x10 10 3 5 405 4 145x6 210x6 65 65 70 2 110 110 140 135x6 135x6 160x8 40 455x8 20 140 140 20 2L110x70x8 450 970 10 d = 12 150 40 180 100 14 100 d = 12 180 10 10 40 140 140 2L180x110x10 5.Nút 2 ( nút d−ới liên kết cột với dàn) : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, chọn ra nội lực lớn nhất của các thanh liên kết vào nút : D1 = -567,55 kN X1 = 834,86 kN Đây là nút chính truyền phản lực gối tựa của dàn gồm : RA là phản lực gối tựa đầu dàn , H là lực ngang do momen đầu dàn gây ra . Lực H có giá trị bằng : M 67804 H = Min = = 30820daN h0 2,2 MMin là tổ hợp momen âm lớn nhất ở đầu dàn h0 là chiều cao đầu dàn Cấu tạo nút gồm bản mã 1 liên kết các đầu thanh dàn, s−ờn gối 2 và gối đỡ 3, bulong liên kết s−ờn gối 2 vào cột. S−ờn gối 2 liên kết hàn vuông góc với bản mã và tỳ trực tiếp lên gối đỡ 3. Quá trình tính toán nút đ−ợc tiến hành nh− sau : + Chiều dài đ−ờng hàn liên kết thanh cánh D1 vào bản mã : D1.0,6 56755.0,6 lhs = +1 = +1 = 17,9cm 2.hh .(βRg) min 2.0,8.1260 - 75 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 D1.0,4 56755.0,4 lhm = +1 = +1 = 16,01cm 2.hh .(βRg) min 2.0,6.1260 + Chiều dài đ−ờng hàn liên kết thanh cánh X1 vào bản mã : X 1.0,6 83486.0,6 lhs = +1 = +1 = 25,8cm 2.h .(βRg) min 2.0,8.1260 h X 1.0,4 567550,4 lhm = +1 = +1 = 23cm 2.hh .(βRg) min 2.0,6.1260 + Tính toán s−ờn gối : Phản lực gối tựa đầu dàn RA = GA+PA = 48027,92+6560,8 = 54588,72daN 2 Rem = 3500daN/cm - c−ờng độ ép mặt của vật liệu thép R= 2100daN/cm2 - c−ờng độ tính toán của vật liệu thép b1- khoảng cách giữa hai hàng bulong đứng chọn bằng 120mm Chọn bs theo yêu cầu cấu tạo để thực hiện đủ các bố trí và liên kết hàn : bg = b - 2.15 = 250 - 30 = 220mm bs = bg - 2.10 = 220 - 20 = 200mm Bề dày s−ờn gối xác định theo các yêu cầu sau : Theo yêu cầu cấu tạo δ s ≥ 20mm RA 54588,72 Theo điều kiện ép mặt : δ s ≥ = = 0,78cm = 7,8mm Rem .γ .bs 20.3500 Theo điều kiện chịu uốn :Do không tồn tại H2 là tổ hợp momen d−ơng lớn nhất ở đầudàn gây kéo cánh d−ới , không cần kiểm tra điều kiện trên Vậy chọn δ s = 20mm Tiết diện s−ờn gối đ−ợc đảm bảo ổn định cục bộ nh− bản cánh của tiết diện tổ hợp dạng chữ H có λ ≤ 0,8 theo điều kiện : b 200 E s = = 10 ≤ 0,44. = 13,9 δ s 20 R Điều kiện ổn định cục bộ của s−ờn gối đ−ợc thoả mãn. Dựa vào yêu cầu đ−ờng hàn của các thanh với bản mã xác định đ−ợc chiều dài đ−ờng hàn liên kết bản mã và s−ờn gối lh = as = 640mm Kiểm tra đ−ờng hàn : Hai đ−ờng hàn chịu RA, HMax và momen lệch tâm Me = HMax .e với e là khoảng cách từ lực H đến giữa chiều dài đ−ờng hàn . Chiều cao đ−ờng hàn theo điều kiện chịu lực là : 1 6.e h ≥ H 2 (1+ ) 2 + R 2 h 2.γ .l .(β.R ) Max l A h g Min h 1 6.14,5 h ≥ 308202.(1+ ) 2 + 54588,722 = 0,56cm h 2.1.64.1260 64 Chọn hh = 8mm - 76 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 + Tính toán gối đỡ : Chọn bg = b - 2.15 = 250 - 30 = 220mm δ g = δ s +10 = 30mm Chiều cao gối đỡ tính theo điều kiện chịu lực của đ−ờng hàn góc : 1,5.VA kể đến sự lệch tâm khi lắp dựng tỳ không đúng trọng tâm . 1,5.RA 1,5.54588,72 hh ≥ = = 23,2cm 2.hh .(β.Rg ) Min 2.14.1260 Chọn gối đỡ có kích th−ớc : 30x220x250mm Khi không có H2 , các bulong đặt theo cấu tạo thành hai hàng đứng có đ−ờng kính 20mm, khoảng cách các bulong trên mỗi hàng lấy 160mm, từ bulong trên cùng đến mép trên s−ờn gối là 75mm, từ bulong d−ới cùng đến mép d−ới s−ờn gối là 85mm. 200 2 2 120 5 9 6 2L160x90x12 0 20 450 75 8 0x 26 160 d = 16 d = 14 6 0x 23 0 505 3 3 160 640 C 95 C 165x6 8 bulong ỉ20 10 110 160 68 180x8 30 15 150 70 2L110x70x8 10 15 250 250 30 220 14 120 16 24 24 500 C - C 6.Nút 1 ( nút trên liên kết cột với dàn) : Dựa vào bảng tổ hợp nội lực, chọn ra nội lực lớn nhất của các thanh liên kết vào nút : T1 = -277,69 kN Đây là nút chính truyền phản lực gối tựa của dàn gồm : RA là phản lực gối tựa đầu dàn , H là lực ngang do momen đầu dàn gây ra . - 77 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 Cấu tạo nút gồm bản mã 1 liên kết các đầu thanh dàn, s−ờn gối 2 và gối đỡ 3, bulong liên kết s−ờn gối 2 vào cột. S−ờn gối 2 liên kết hàn vuông góc với bản mã và tỳ trực tiếp lên gối đỡ 3. Quá trình tính toán nút đ−ợc tiến hành nh− sau : + Chiều dài đ−ờng hàn liên kết thanh cánh T1 vào bản mã : T1.0,6 27769.0,6 lhs = +1 = +1 = 9,3cm 2.h .(βRg) min 2.0,8.1260 h T1.0,4 27769.0,4 lhm = +1 = +1 = 8,3cm 2.hh .(βRg) min 2.0,6.1260 + Tính toán s−ờn gối : Dựa vào yêu cầu đ−ờng hàn của các thanh với bản mã xác định đ−ợc chiều dài đ−ờng hàn liên kết bản mã và s−ờn gối lh = as = 350mm Kiểm tra đ−ờng hàn : Hai đ−ờng hàn chịu Rpn, HMax và momen lệch tâm Me = HMax .e với e là khoảng cách từ lực H đến giữa chiều dài đ−ờng hàn . Rpn = 0,5.(490,25+25,74) = 258daN Chiều cao đ−ờng hàn theo điều kiện chịu lực là : 1 6.e h ≥ H 2 (1+ ) 2 + R 2 h 2.γ .l .(β.R ) Max l pn h g Min h 1 6.6,3 h ≥ 308202.(1+ ) 2 + 2582 = 0,73cm h 2.1.35.1260 35 Chọn hh = 8mm Chiều dày s−ờn gối xác định theo công thức : 3.b .H 3.12.30820 Theo điều kiện chịu uốn δ ≥ 0,5. 1 1 = 0,5. = 1,94cm s l.R 2100.35 Theo yêu cầu cấu tạo δ s ≥ 20mm Vậy chọn δ s = 20mm Chọn bs theo yêu cầu cấu tạo để thực hiện đủ các bố trí và liên kết hàn : bg = b - 2.15 = 250 - 30 = 220mm bs = bg - 2.10 = 220 - 20 = 200mm Vậy chọn δ s = 20mm Tiết diện s−ờn gối đ−ợc đảm bảo ổn định cục bộ nh− bản cánh của tiết diện tổ hợp dạng chữ H có λ ≤ 0,8 theo điều kiện : b 200 E s = = 10 ≤ 0,44. = 13,9 δ s 20 R Điều kiện ổn định cục bộ của s−ờn gối đ−ợc thoả mãn. Bulong liên kết s−ờn gối vào cột tính chịu lực H làm tách s−ờn gối ra khỏi cột . Sơ đồ bố trí bulong liên kết s−ờn gối nh− hình vẽ .Lực kéo lớn nhất trong bulong xa tâm quay nhất : - 78 -
Thuyết minh đồ án Kết cấu thép Phạm Thị Lan Anh _ 2158.47_Lớp 47th2 H.Z.y1 30820.15.20 N bMax = 2 = 2 2 = 9246daN 2.∑ yi 2.(10 + 20 ) Diện tích cần thiết của bulong là : N bMax 9246 2 Ath = = = 4,4cm Rkbl 2100 2 Chọn bulong φ30 : Ath = 5,19cm 500 24 24 1 250 14 200 120 2L160x90x12 120 16 1 4 B - B 20 250 1 65 95x8 1 80 6 0 100 10 350 26 315 B 5 80x6 50x6 B 100 6 bulong ỉ30 d = 16 70 d = 14 2L50x5 50x4 13 5 1 0 5 - 79 -