-Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 I-Sơ đồ và các kích thớc chính của dàn kèo: Ta đã chọn dàn ở phần I,vì trên mắt gối tựa ở vào phần mép trong của cột trên nên nhịp tính toán thực tế của dàn là : L o = L - h t = 24 - 0,5 = 23,5m Khoảng cách các mắt chính của dàn ở khoảng đầu tiên là 2,75m còn lại là 3m, ở bên ngoài là lợp panen ta chia nhỏ bằng các thanh bụng phụ thành các mắt có khoảng cách 1,5 m(mắt đầu tiên là 1,25m) Cửa trời nh đã chọn rộng 6m cao 3m. Cấu tạo thanh dàn bằng thép hình BCT3K2 có cờng độ.R=2250kg/cm 2 =2250daN/cm 2 . II-Xác định tải trọng và nội lực: II.1-Tải trọng tác dụng lên dàn : Ta qui về các lực tập trung đặt tại mắt dàn chính.Ta có giá trị các lực đã tính toán ở phần 1 khi tính toán khung ngang: 1 - Lực tập trung tác dụng lên mắt dàn của tĩnh tải G1=B (g m +g d ).d/2= 6.(489,7 + 20,59).1,25 = 3.827,2 daN G2 = B (g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN G3 = B (g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN G4 = B (g m +g d ).d + (a.g k + g b + a.g cm ).B = 6.(489,7 + 20,59).3 + 6.(3.40 + 140 + 4.1,4) = 9185+ 1594 = 10779daN G5=B.(g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN 2- Hoạt tải sửa chữa mái : Đợc tập trung trên nửa trái hoặc nửa phải hoặc trên cả dàn. Giá trị của nó tác dụng lên nút dàn đợc xác định ở phần I nh sau : P 1 = P.d/2=585.1,25 = 731,3daN. P 2 = d.P= 3.585 =1755daN P 3 = d.P= 3.585 =1755daN P 4 = d.P= 3.585 =1755daN P 5 = d.P= 3.585 =1755daN 3- Tải trong gió : Tải trọng gió tác dụng lên vì kèo là lực tập trung W i thờng đặt ở nút dàn theo tính toán ở phần I khi đó : W i = n.q 0 .C 1 .k.B.a i W i = n.q 0 .C 2 .k.B.a i Trong đó : a khoảng cách nút dàn ở cánh trên. 32 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 => W 1 = 1,2x65x(-0,62)x1,1515x6x1,25 = -459daN. W 2 = 1,2x65x(-0,62)x1,1515x6x3 = -1.002daN W 3 = 1,2x65x(-0,62)x1,1515x6x3 = -1.002daN W 4 = 1,2x65x(-0,62)x1,1515x6x3 = -1.002daN W 5 = 1,2x65x(-0,62)x1,1515x6x3/2 = -501daN W 5 = 1,2x65x(-0,6)x1,1515x6x3/2 = -485daN W 4 = 1,2x65x(-0,6)x1,1515x6x3 = -970daN W 3 = 1,2x65x(-0,6)x1,1515x6x3 = -970daN W 2 = 1,2x65x(-0,6)x1,1515x6x3 = -930daN W 1 = 1,2x65x(-0,6)x1,1515x6x3 = -445daN 4-Mô men đầu dàn :do dàn có liên kêt cứng với cột nên có mô men uốn tại gối tựa, mô men này chính là mô men tại tiết diện B của cột khung(tính toán ở phần I) Một cách gần đúng ngời ta chọn những cặp mô men đầu dàn sau: M tr max , M ph t M tr min , M ph t Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ở phần I ta chọn đợc giá trị mô men đầu dàn: M tr min = -37.480daNm ứng với tổ hợp 1,2,4,6,8 Giá trị M ph t ứng với tổ hợp 1,2,4,6,8 M ph t = -16.504 - 2.705 - 6.355 - 1.197 + 6.499 = -20.262daNm Không có tổ hợp M tr max do đó ta chỉ tính với giá trị mô men M tr min vì dàn đối xứng nên ta chỉ tính cho 1 bên và lấy giá trị đối xứng cho phía bên kia. Giả sử ta tính với mô men đặt ở đầu trái. II.3-Nội lực tính toán các thanh dàn: Ta xác định nội lực các thanh dàn bằng phơng pháp giản đồ CREMONA Với tĩnh tải ta chỉ cần vẽ cho 1 nửa dàn với nửa còn lại ta lấy đối xứng. Với trờng hợp hoạt tải tác dụng lên 1/2 dàn thì ta phải vẽ riêng lấy đối xứng với trờng hợp chất tải phía bên kia. Để có giá trị cho cả dàn ta cộng giá trị ứng với 2 nửa dàn. Với mô men đầu dàn ta sẽ vẽ cho từng trờng hợp mô men M=1daNm, sau đó nhân lên với giá trị của M tr min = -37.480daNm(có dấu âm).Từ đó ta suy ra với trờng hợp mô men ở nửa phải của dàn. 33 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 II.4-Tổ hợp nội lực: Nội lực tính toán của các thanh dàn đợc lấy ở các cột tổ hợp nội lực. Ta tiến hành tổ hợp bằng cách cộng những trị số có dấu thích hợp do các tải trọng tạm thời với trị số do tải trọng th- ờng xuyên ở mỗi dòng để đợc giá trị lớn nhất về kéo và nén và đợc ghi vào bảng tổ hợp nội lực.Trong các tổ hợp thì tĩnh tải luôn luôn phải có. Còn các hoạt tải thì tuỳ các hoạt tải mà ta lấy thêm vào hay không(cột 1 hay cột 0,9).Các tổ hợp ta có đánh số ô tiến hành tổ hợp để dễ theo dõi nh ghi trong bảng. Giản đồ Crêmôna do tĩnh tải Tải trọng tác dụng : G1=B (g m +g d ).1,25= 6.(489,7 + 20,59).1,25 = 3.827,2 daN G2 = B (g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN G3 = B (g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185daN G4 = B (g m +g d ).d + (a.g k + g b + a.g cm ).B = 6.(489,7 + 20,59).3 + 6.(3.40 + 140 + 4.1,4) = 9185+ 1594 = 10779daN G5=B.(g m +g d ).d=6.(489,7 + 20,59).3 = 9185 daN Giản đồ Crêmôna do hoạt tải Tải trọng tác dụng : P 1 = P.d/2=585.1,25 = 731,3daN. P 2 = d.P= 3.585 =1755daN P 3 = d.P= 3.585 =1755daN P 4 = d.P= 3.585 =1755daN P 5 = d.P= 3.585 =1755daN M A =0 V pB = (P 1 .0+P 2 .2,75 + P 3 .5,75 +P 4 .8,75 + P 5 .11,75/2)/23,5 = (731,3.0+1755.2,75 + 1755.5,75 +1755.8,75 + 1755.11,75/2)/23,5 = 1727daN. 34 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 V pA = P 1 +P 2 +P 3 + P 4 +P 5 /2 - V pB = 6874 1727 = 5.147 daN Giản đồ Crêmôna do mô men Tải trọng tác dụng : M tr min = -37.480daNm ; M ph t = -20.262daNm. Đồ giải Crêmôna với M = 1daN.m Đặt ở đầu trái V A =V B = 1/L = 1/23,5 = 0,0426 daN H = 1/h o =1/2,2 = 0,4545daN Nội lực các thanh do M = 1daN.m gây nên. Giản đồ Crêmôna do dàn phân nhỏ trái Với dàn phân nhỏ ta tách ra vẽ riêng. Tính lực tác dụng lên dàn phân nhỏ Với dàn phân nhỏ ngoài cùng có nhịp 2,75m G 1 =G 1 /2+G 2 /4 =3.827,2/2 + 9185/4 = 4.210 daN G 2 =G 2 /4+G 3 /4 = 9185/2 = 4.593 daN G 3 =G 3 /4+G 4 /4 = 9185/4 + 10779/4 = 4.991 daN Đối với hoạt tải cũng đợc xác định tơng tự : P 1 = P 1 /2+P 2 /4 = 731,3/2 + 1755/4 = 804,4daN P 2 = P 2 /4+P 3 /4 = 1755/4 + 1755/4 = 877,5daN P 3 = P 3 /4+P 4 /4 = 1755/4 + 1755/4 = 877,5daN III-Xác định tiết diện thanh dàn: Chọn tiết diện thanh cần tuân theo nguyên tắc tiết diện đã chọn nhỏ nhất là L50x5, nên chọn không quá 6-8 loại thép. Ta chọn bản mã chung cho cả dàn và có bề dày bm =14mm.Bề dày bản mã đợc chọn dựa theo nội lực tính toán lớn nhất của thanh xiên đầu dàn X 1 = 63.165daN(chọn theo bảng 4-4 giáo trình thiết kế KC thép nhà CN). Chiều dài thanh theo các phơng x, y đợc xác định nh sau : 35 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 III.1 . Tính toán thanh cánh trên : Do dàn có nhịp L= 24m nên thanh cánh không thay đổi tiết diện. Nội lực lớn nhất là : 92.211daN thuộc T4 đây cũng là thanh có chiều dài tính toán lớn nhất vì trong phạm vi cửa trời không có thanh bụng chia nhỏ và không có tấm mái. - Chiều dài tính toán của thanh T4: + Trong mặt phẳng dàn : l x = l/cos = 3/0,9965 = 3,011m + Ngoài mặt phẳng dàn ta có : N T4 > N T3 => l y = (0,75+0,25.N T3 /N T4 ).l 1 = (0,75+0,25x83.156/92.211)x300 = 292,64 cm l 1 : khoảng cách giữa 2 điểm cố kết không cho cánh dàn dịch chuyển ra ngoài mặt phaẻng dàn. Với thanh T4 l 1 là khoảng cách từ vị trí chân cửa trời đến thanh chống nóc ở đỉnh dàn l 1 = 300cm. Ta giả thiết = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722 36 Đ 2 5750 3 0 1 1 2 7 6 0 2 2 0 0 Đ 1 D1 3 8 6 3 1 9 3 2 X 4 4 2 0 4 2 6 8 9 3 2 0 0 D2 6000 Đ 3 3 0 1 1 3 0 1 1 T4 X 3 4 2 0 4 2 1 0 2 2 1 0 2 1 9 3 2 X 2 3 6 7 3 2 0 0 3 X 1 1 6 7 0 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 Diện tích tiết diện cần thiết là: A ct = N T4 /R = 92.211/(0,722x2250x1) = 56,76cm 2 . với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép. - Bán kính quán tính yêu cầu : r yc x = l x /[ ] = 301,1/120 = 2,51cm r yc y = l y /[] = 292,64/120 = 2,44cm Ta chọn thép góc 2L160x90x12 có:A = 2Ag = 2.30 = 60cm 2 . có r x = 5,11cm > r yc x = 2,51cm có r y = 4,16cm > r yc y = 2,44cm Kiểm tra ứng suất x = l x /r x = 301,1/5,11 = 58,92 y = l y /r y = 292,64/4,16 = 70,35 max = 70,35 < [] = 120tra bảng ta có min = 0,782 = N/ min A = 92.211/0,782x60 =1.965,28 daN/cm 2 < R=2250daN/cm 2 . Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu. III.2 . Tính toán thanh cánh dới : Cánh dới cũng chỉ làm 1 loại tiết diện xác định theo nội lực lớn nhất D2 = 92.966daN - Chiều dài tính toán của thanh cánh dới: + Trong mặt phẳng dàn : l x = 6m + Ngoài mặt phẳng dàn : l y = 12m vì ở mắt giữa dàn có thanh chống suốt dọc nhà. Diện tích cần thiết : A ct = N/.R = 92.966/1x2.250 = 41,32cm 2 37 6' 6 3 0 1 1 12 12 1 2 1 6 0 90 5 3 , 2 x x y y 14 T 4 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 Ta chọn thép góc 2L125x9 có:A = 2Ag = 2.22 = 44cm 2 . có r x = 3,86cm có r y = 5,63cm Bán kính quán tính yêu cầu: r x yc = l x /[] = 600/400 =1,5cm < r x r y yc = l y /[] = 1200/400 = 3cm < r y = N/.A = 92.966/1x44 = 2.113daN/cm 2 < R=2250daN/cm 2 . Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu. III.3 . Tính toán thanh xiên đầu dàn X1: - Chiều dài tính toán của thanh xiên đầu dàn : + Trong mặt phẳng dàn : l x = a = 200,3cm + Ngoài mặt phẳng dàn : l y = l = 367,3cm. - Lực tính toán : N X1 = -63.165daN. Ta giả thiết = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722 Diện tích tiết diện cần thiết là: A ct = N X1 /R = 63.165/(0,722x2250x1) = 38,88 cm 2 . với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép. - Bán kính quán tính yêu cầu : r yc x = l x /[ ] = 200,3/120 = 1,67 cm r yc y = l y /[] = 367,3/120 = 3,06cm 38 6000 D2 125 1 2 5 14 9 9 9 3 4 y y x x 2 2 0 0 2 7 6 0 2 0 0 3 1 6 6 9 3 6 7 3 140 9 0 14 10 10 1 0 2 1 , 2 y y x x X 2 1 9 3 1 . 5 1 9 3 1 . 5 90 9 0 7 7 7 14 2 4 , 7 y y x x -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 Ta chọn thép góc 2L90x140x10 có:A = 2Ag = 2x22,9 = 45,8cm 2 . có r x = 2,56cm > r yc x = 1,67cm có r y = 6,92 cm > r yc y = 3,06cm Kiểm tra ứng suất x = l x /r x = 200,3/2,56 = 78,24 y = l y /r y = 367,3/6,92 = 53,08 max = 78,24 < [] = 120 tra bảng ta có min = 0,734 = N/ min A = 63.165/(0,734x44,4) = 1.938 daN/cm 2 < R=2250daN/cm 2 .Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu. III.3 . Tính toán thanh xiên X2: - Chiều dài tính toán của thanh xiên : + Trong mặt phẳng dàn : l x = lx0,5 = 386,3x0,5 =193,15 cm + Ngoài mặt phẳng dàn : l y = l = 386,3cm. - Lực tính toán : N X2 = 45.980daN. Diện tích cần thiết : A ct = N/.R = 45.980/1x2.250 = 20,44 cm 2 Ta chọn thép góc 2L90x7 có:A = 2Ag = 2x12,3 = 24,6cm 2 . có r x = 2,77cm có r y = 4,21cm Bán kính quán tính yêu cầu: r x yc = l x /[] = 193,15/400 = 0,48 cm < r x r y yc = l y /[] = 386,3/400 = 0,96cm < r y = N/.A = 45.980/1x24,6 = 1869daN/cm 2 < 2250daN/cm 2 . Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu. III.4 . Tính toán thanh xiên X3: - Chiều dài tính toán của thanh xiên đầu dàn : 39 100 6 3 6 6 6 14 1 4 , 2 X 3 2 1 0 2 2 1 0 2 y y x x -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 + Trong mặt phẳng dàn : l x = lx0,5 = 420,4x0,5 = 210,2cm + Ngoài mặt phẳng dàn : l y = l = 420,4cm. - Lực tính toán : N X3 = -15.659daN. Ta giả thiết = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722 Diện tích tiết diện cần thiết là: A ct = N X3 /R = 15.659/(0,722x2250x1) = 9,64cm 2 . với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép. - Bán kính quán tính yêu cầu : r yc x = l x /[ ] = 210,2/120 = 1,75 cm r yc y = l y /[] = 420,4/120 = 3,50 cm Ta chọn thép góc 2L63x100x6 có:A = 2Ag = 2x9,59 = 19,18cm 2 . có r x = 1,79cm > r yc x = 1,75 cm có r y = 5,07 cm > r yc y = 3,50 cm Kiểm tra ứng suất x = l x /r x = 210,2/1,79 = 117,43 y = l y /r y = 420,4/5,07 = 82,92 max = 117,43 < [] = 120 tra bảng ta có min = 0,48 = N/ min A = 15.659/(0,48x19,18) = 1.701 daN/cm 2 < R=2250daN/cm 2 . Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu. III.5 . Tính toán thanh xiên X4: - Chiều dài tính toán của thanh xiên đầu dàn : + Trong mặt phẳng dàn : l x = lx0,8 = 420,4x0,8 = 336,32cm + Ngoài mặt phẳng dàn : l y = l = 420,4cm. - Lực tính toán : N X4 = -4.232daN & N X4 = 1.418daN. Ta thấy thanh X4 chịu cả kéo và nén nhng giá trị nén lớn hơn nhiều so với chịu kéo vậy ta chỉ cần tính toán cho điều kiện chịu nén. Ta giả thiết = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722 Diện tích tiết diện cần thiết là: A ct = N X3 /R = 4.232/(0,722x2250x1) = 2,61 cm 2 . với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép. 40 X 4 4 2 0 4 100 14 1 0 0 6 , 5 6,56,5 2 6 , 8 2 6 8 9 Đ 2 77 y 7 9 0 x 2 4 , 7 x 90 y 14 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 - Bán kính quán tính yêu cầu : r yc x = l x /[ ] = 336,32/120 = 2,80 cm r yc y = l y /[] = 420,4/120 = 3,50 cm Ta chọn thép góc 2L100x6,5 có:A = 2Ag = 2x12,8 = 25,60 cm 2 . có r x = 3,09cm > r yc x = 2,8 cm có r y = 4,58 cm > r yc y = 3,50 cm Kiểm tra ứng suất x = l x /r x = 336,32/3,09 = 108,84 y = l y /r y = 420,4/4,58 = 91,79 max = 108,84< [] = 120 tra bảng ta có min = 0,537 = N/ min A = 4.232/(0,537x25,60) = 307,84 daN/cm 2 < R=2250daN/cm 2 . Vậy tiết diện chọn đảm bảo yêu cầu. III.6 . Tính toán các thanh Đứng Đ1, Đ2, Đ3 : Các thanh đứng có giá trị nội lực tơng đối nhỏ ta chỉ tính toán đối với thanh có giá trị nội lực lớn nhất là Đ2 có giá trị nội lực N = -10.105daN. Sau đó các thanh còn lại lấy giá trị kích thớc thanh giống Đ2. - Chiều dài tính toán của thanhđứng Đ2: + Trong mặt phẳng dàn : l x = lx0,8 = 268,9x0,8 = 215,12 cm + Ngoài mặt phẳng dàn : l y = l = 268,9cm. - Lực tính toán : Đ 2 = -10.105daN Ta giả thiết = 80tra bảng phụ lục II.1 ta có =0,722 Diện tích tiết diện cần thiết là: A ct = N Đ2 /R = 10.105/(0,722x2250x1) = 6,22 cm 2 . 41 [...]... -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép - Bán kính quán tính yêu cầu : rycx= lx/[ ] = 215,12 /120 = 1,79 cm rycy = ly/[] = 268,9/120 = 2,24 cm Ta chọn thép góc 2L90x7 có:A = 2Ag = 2x12,3 = 24,6cm2 có rx = 2,77cm > rycx = 1,79 cm có ry =... ta chọn gối đỡ là 1 thép tấm có các kích thớc 300x400x30mm Thoả mãn các diều kiện về cấu tạo và chịu lực 54 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 b-Nút trên : - Là mắt trên tính tơng tự nh mắt dới Cấu tạo bao gồm bản mã và bản sờn Thanh liên kết với bản mã tính bằng nội lực của thanh : - Tính đờng hàn liên kết thanh cánh trên T1 = 14.190daN: Do nội lực thanh cánh trên T1 nhỏ nên... đờng hàn mép : hm.lm = 8x140 = 1.120mm2 *Thanh cánh: - Tính đờng hàn liên kết thanh cánh với bản mã:T2 =-82.911daN;T3 = -83.156daN; Q3 = P3+G3 = 1.755 + 9.185 = 10.940daN Ta tính đờng hàn cho thanh cánh với lực tính toán là hiệu số nội lực giữa 2 lực tính toán T 2 và T3 : T = T3 - T2 = 83.156 - 82.911 = 45 245 daN  -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 Ta thấy T có giá trị nhỏ... hàn 10x250 dài bằng kích thớc cấu tạo của bản nối Đối với các thanh xiên X4, thanh đứng Đ3 có chiều cao và chiều dài nh tính toán ở các phần trên IV.4 Tính mắt 8 (mắt liên kết giữa dàn và cột): Dàn liên kết cứng với cột bằng 2 nút dới và trên ở đầu dàn a-Nút dới : X1 52 H1 = 17.036 daN = 6 aN 5d 16 3 D1 = 48.877daN R A = 44.443 daN -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 - Nút... mép Đờng hàn góc liên kết các thanh vào bản mã phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo : hhmin . N Đ2 /R = 10. 105/(0,722x2250x1) = 6,22 cm 2 . 41 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 với []=120 tra bảng I.5 phụ lục 1 sách thiết kế kết cấu thép. - Bán kính quán tính. lục 1 sách thiết kế kết cấu thép. 40 X 4 4 2 0 4 100 14 1 0 0 6 , 5 6,56,5 2 6 , 8 2 6 8 9 Đ 2 77 y 7 9 0 x 2 4 , 7 x 90 y 14 -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp. x 2 2 0 0 2 7 6 0 2 0 0 3 1 6 6 9 3 6 7 3 140 9 0 14 10 10 1 0 2 1 , 2 y y x x X 2 1 9 3 1 . 5 1 9 3 1 . 5 90 9 0 7 7 7 14 2 4 , 7 y y x x -Đồ án Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp Lý NG TIN 47xd6 Ta chọn thép góc 2L90x140x10 có:A =