ĐỒ ÁN THÉP II TRƯỜNG ĐAỊ HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẲNG KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP ……………………… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ KẾT CẤU THÉP KHUNG NHÀ CÔNG NGHIỆP TÂNG Họ tên sinh viên : NGUYỄN HỮU NAM Lớp : 28x1AKT Giáo viên hướng dẫn : ThS.Huỳnh Minh Sơn NỘI DUNG: Thiết kế kết cấu nhà công ghiệp tầng theo số liệu sau : I/GIẢ THIẾT: 1/Kích thước nhà : Nhịp nhà: L(m);Bước cột :B=6m Chiều dài nhà : D(m);Cao trình đỉnh ray :Hr(m) 2/Vật liệu : Kết cấu khung : Thép CT3; Cường độ f=2100daN/cm2; que hàn E42 tương đương Kết cấu bao che : Mái :Tấm panen BTCT ;Tường : Xây gạch ; Móng :BTCT cấp bền M15 3/Liên kết : Hàn bulong 4/Tiêu chuẩn thiết kế : Theo tiêu chuẩn hành Việt Nam 5/Địa điểm xây dựng: Khu công nghiệp Hòa Khánh-TP Đà Nẵng II/BẢNG SỐ LIỆU: L(m): 24 D(m): 120 Hr(m): 10 Q(T): 100/20 III/NHIỆN VỤ THIẾT KẾ: 1/Bố trí mặt ,mặt cắt ngang khung nhà hệ giằng 2/Thiết kế cột khung dàn mái 3/Tính toán cấu tạo chi tiết lien kết cấu thép phận khung ngang IV/ HÌNH THỨC THỂ HIỆN : 1/Thuyết minh : Viết tay sẽ,rõ ràng kèm theo hình vẽ giấy A4 ,đóng tập 2/Bản vẽ: Bố trí hình vẽ vẽ A1 ĐỒ ÁN THÉP II THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP Thiết kế khung ngang nhà xưởng tầng, nhịp có hai cầu trục sức nâng 100/20 T, chế độ làm việc trung bình, nhịp nhà L = 24 m dài 120 m; bước cột B=6 m, cao trình đỉnh ray 10 m, mái lợp Panen Bêtong cốt thép Nhà xây dựng vùng gió IIB Vật liệu làm kết cấu chịu lực thép CCT34 Móng Bê tong cấp độ bền B15 CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nghiệp (Hình 1) Khung ngang gồm có cột rường ngang Liên kết cột với rường ngang cứng khớp, đồ án môn học ta chọn cứng cho tổng quát Cột thường bộc thang, phần đặc, phần đặc rỗng Dàn hình thang hai mái dốc với mái lợp BTCT Độ dốc từ 1/8 đến 1/12 Đồ án chọn 1/10 1.2.Kích thước khung ngang Xác định kích thước khung, cột, dàn, dựa vào nhịp khung L Bước khung B, sức nâng cầu trục Q cao trình mặt ray H r 1.2.1 Kích thước cột Cầu trục sức nâng Q = 100/20 T lấy theo bảng VI -1 (phụ lục VI Sách “Thiết kế KCT nhà công nghiệp”) có: Nhịp Lcc = 22m loại ray KP-120, chiều cao H ct Gabarit cầu trục: H ct = 3700mm , f=400mm Chiều cao H từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh rường ngang: H = ( H ct + 100 ) + f = (3700 + 100) + 400 = 4200mm Trong đó: H ct - Chiều cao Gabarit cầu trục 100 – Khe hở an toàn xe kết cấu f = 400m – Khe hở phụ xét độ võng kết cấu giằng lấy 200 – 400 mm H - Chọn chẵn mô đun 200 mm Chiều cao từ mặt đến cao trình cánh rường ngang: H = H1 + H = 10000 + 4200 = 14200mm Chiều cao phần cột trên: ht = H + H dcc + H r = 4200 + 750 + 170 = 5120mm Trong đó: 1 H dcc - Chiều cao dầm cầu chạy lấy H dcc = B = = 0.75m 8 1   Chọn 1/8 ∈ H dcc =  ÷ ÷B  10  H r = 170mm - Chiều cao ray tra bảng IV – Chiều cao phần cột dưới: hd = H − ht + hch = 14200 − 5120 + 820 = 9900mm Trong đó: ĐỒ ÁN THÉP II hch - Phần cột chôn mặt lấy 600 – 1000 mm, chọn 820 mm Bê tong phần cột chọn: bt = 600mm không nhỏ 1/12 chiều cao ht 1 1 bt >  ÷ ÷ht = 426.67 ÷ 512mm  10 12  Bề rộng phần cột (của trục nhánh đỡ dầm cầu chạy trùng với trục DCC)   bd = a + λ = 500 + 1000 = 1500mm >  ÷ ÷( ht + hd )  20 25  Trong đó: a =500mm – Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột λ - Khoảng cách từ trục định vị đến trục đường ray, xác định: λ= L − Lcc 24000 − 22000 = = 1000mm 2 Bề rộng cột phải thỏa mãn điều kiện bd > bd > ( ht + hd ) = 600.8mm 25 ( ht + hd ) = 751mm để đảm bảo độ cứng 20 Kiểm tra cầu trục không vướng vào phần cột bd − bt = 1500 − 600 = 900mm > B1 + C1 = 400 + 75 = 475mm Trong đó: B1 = 400mm - Khoảng cách từ trục ray cầu chạy đến đầu mút cầu chạy C1 - Khe hở tối thiểu lấy 75mm sức nâng cầu trục 75 ÷ 250T 2.Kích thước dàn Chiều cao dàn mái trục định vị lấy h0 = 2200mm , độ dốc cánh i=1/10=0.1 chiều cao giàn là: h0 + i L 24000 = 2200 + 0.1x = 3400mm 2 ĐỒ ÁN THÉP II Hệ bụng loại hình tam giác có đứng Khoảng mắt cánh 3000mm Bề rộng cửa trời lấy 12m (trong khoảng 0.3 – 0.5 nhịp nhà), chiều cao cửa trời gồm lớp kính 1.5m, bậu 0.2m bậu 0.8m 3.Hệ giằng 3.1.Hệ giằng mái 3.2.Hệ giằng cột II.TÍNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG 1.Tải trọng tác dụng lên dàn 1.1.Tải trọng thường xuyên a)Tải trọng lớp mái tính toán theo cấu tạo mái lập theo bảng sau Cấu tạo lớp mái Tải trọng tiêu chuẩn Hệ số Tải trọng tính vượt tải toán KG / m mái Kg / m mái -Tấm Panen 1.5x6m 150 1.1 165 -Lớp cách nhiệt dày 12cm 60 1.2 72 bê tong xỉ γ = 500 KG / m3 -Lớp xi măng lót 1.5cm 27 1.2 32 -Lớp chống thấm giấy + 20 1.2 24 dầu -Hai lớp gạch nem vữa 80 1.1 88 lát Cộng 337 381 Đổi phân bố mặt với độ dốc i = 1/10 có cos α = 0.995 g mtc = 337 / 0.995 = 339 KG / m g m = 381/ 0.995 = 383KG / m b)Trọng lượng thân dàn hệ giằng tính sơ theo công thức g d = n ×1.2 × α d × L = 1.1x1.2 x0.75 x 24 = 24 Kg / m Trong đó: n = 1.1 – Hệ số vượt tải 1.2 – Hệ số kể đến trọng lượng giằng α d = 0.75 - Hệ số trọng lượng dàn lấy 0.6 đên 0.9 nhịp 24 – 36m ĐỒ ÁN THÉP II c)Trọng lượng kết cấu cửa trời Có thể tính theo công thức kinh nghiệm: g ct = n × gcttc = 1.1x120 = 13.2 Kg / m Ở lấy g ct = 12 Kg / m d)Trọng lượng cánh cửa trời bậu cửa trời - Trọng lượng cánh cửa (kính + khung) tc g Ktc = 35 Kg / m - Trọng lượng bậu bậu gbtc = 120 Kg / m Vậy lực tập trung chân cửa trời cánh cửa bậu cửa là: g Kb = n × g Ktc × hct × B + n × gbtc × B = 1.1x35 x1.5 x + 1.1x120 x = 1139 Kg Tải trọng g ct g Kb tập trung chân cửa trời Để tiện tính toán khung, ta thay chúng lực tương đương phân bố mặt nhà g ct′ g ct′ = g ct × lct × B + × g Kb 13.2 x12 x6 + x1139 = = 22.4 Kg / m mặt L× B 24 x9 Vậy tải trọng tổng cộng phân bố rường ngang là: q = g = ( g m + g d + g ct′ ) ×B = (383 + 24 + 22.4) = 2576 Kg / m = 2.58T / m 1.2.Tải trọng tạm thời Theo TCVN 2737 – 95, tải trọng tạm thời mái là: p tc = 75 Kg / m mặt với hệ số vượt tải n p = 1.4 Tải trọng tính toán phân bố rường ngang P = n p × p tc × B = 1.4 x 75 x = 630 Kg / m = 0.63T / m 2.Tải trọng tác dụng lên cột a)Do phản lực dàn Tải trọng thường xuyên L 24 V = A = q × = 2576 x = 30912 Kg 2 Tải trọng tạm thời L 24 V ′ = A′ = P × = 630 x = 7560 Kg 2 b)Do trọng lượng dầm cầu trục Trọng lượng dầm cầu trục tính sơ theo công thức: Gdcc = n × α dcc × ldcc = 1.2 x 40 x62 = 1728Kg Trong đó: ldcc = B = 6m - Nhịp cầu trục α dcc = 40 hệ số trọng lượng dầm cầu trục 35 đến 47 với Q > 75T n = 1.2 Gdcc đặt vai đỡ dầm cầu trục tải trọng thường xuyên ĐỒ ÁN THÉP II c)Do áp lực đứng bánh xe cầu trục Tải trọng áp lực thẳng đứng bánh xe cầu trục tác dụng lên cột thông qua dầm cầu trục xác định cách dùng đường ảnh hưởng phản lực gối tựa dầm xếp bánh xe hai cầu trục sát vào vị trí bất lợi Cầu trục 100T có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn bánh xe là: tc P1max = 42T P2tcmax = 43T Áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ bánh xe tra bảng cầu trục tính theo công thức: tc P1min = Q+G 100 + 125 tc − P1max = − 42 = 14.3T n0 P2tcmin = Q+G 100 + 125 tc − P2max = − 43 = 13.3T n0 Trong đó: Q – Sức trục cầu trục G=125T – Trọng lượng toàn cầu trục n0 = - Số bánh xe cầu trục Áp lực thẳng đứng tính toán: P1max = 1.2 x 42 = 50.4T ; P2max = 1.2 x 43 = 51.6T P1min = 1.2 x14.3 = 17.2T ; P2min = 1.2 x13.3 = 16T Cầu trục có bề rộng Bct = 8800mm khoảng cách bánh xe T = 4560mm Đặt bánh xe vị trí hình vẽ tính tung độ yi đường ảnh hưởng tính áp lực thẳng đứng lớn nhất, nhỏ bánh xe cầu trục lên cột theo công thức: Dmax = nc × ( P1max × ∑ yi1 + P2 max × ∑ yi ) = 129.99T Dmin = nc × ( P1min × ∑ yi1 + P2 × ∑ yi ) = 40.44T Trong đó: nc = 0.85 - Hệ số tổ hợp hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ trung bình ĐỒ ÁN THÉP II Các lực Dmax , Dmin đặt vào trục nhánh đỡ dầm cầu trục cột, nên lệch tâm trục cột đoạn e lấy xấp xỉ b/2 Do vai cột có sinh moment lệch tâm: M max = Dmax × e = 129.9 x0.75 = 97.493Tm M = Dmin × e = 30.33x 0.75 = 30.33Tm d)Do lực hãm xe Khi xe hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động Lực hãm xe con, qua bánh xe cầu trục, truyền lên dầm hãm vào cột Lực hãm ngang xe con: Tngtc = f × ( Q + GT ) × nTxc = 0.1x(100 + 42) x = 7.1T nxc Trong đó: f = 0.1 – Hệ số ma sát trường hợp mềm GT = 42T - Trọng lượng xe tra bảng phụ lục nTxc = - Số bánh xe hãm xe nxc = - Tổng số bánh xe xe Lực hãm ngang tiêu chuẩn bánh xe tính: T = tc Tngtc n0 = 7.1 = 1.8T Trong đó: n0 = - Số bánh xe bên cầu trục Lực hãm ngang T1tc truyền lên cột thành lực T đặt vào cao trình dầm hãm: giá trị T xác định cách xếp bánh xe đường ảnh hưởng xác định Dmax Dmin T = nc × n × T1tc × ∑ yi = 5.45T 3.Tải trọng gió tác dụng lên khung Tải trọng gió tính theo TCVN 2737 – 90 Nhà công nghiệp tầng nhịp chiều cao nhỏ 36m nên tính thành phần tĩnh gió Áp lực gió tiêu chuẩn độ cao 10m trở xuống thuộc khu vực IIB (có thể kể đến ảnh hưởng gió bão): q0tc = 95 Kg / m ĐỒ ÁN THÉP II α = 60 ⇒ tra bảng   H / L = 0.592 ∑ B = 120 = m L 24 C1 = −0.569  C3 = −0.518 Tải trọng gió phân bố tác dụng lên đỉnh cột Trường hợp cột khung có cột sườn tường với bước cột 6m Không bố trí sườn tường với khoảng cách B1 = 6m Phía đón gió: q = n × q0 × K × C × B Phía trái gió: q′ = n × q0 × K × C ′ × B Trong đó: n = 1.3 B = B1 = 6m - Bước cột (bước khung) sườn tường Khi có sườn tường B = B1 C – Hệ số khí động lấy theo bảng phụ lục K – Hệ số kể đến thay đổi áp lực gió theo chiều cao lấy cho địa hình loại B K = 1.067ở 14.2m K = 10m Giá trị tải trọng gió phân bố lên cột (với hệ số quy đổi phân bố α = 1.03 ) là: q = n × q0 × K × C × B1 = 1.3x95 x1x0.8 x6 x1.03 = 610.58Kg / m q′ = n × q0 × K × C ′ × B1 = 1.3x95 x1x0.518 x6 x1.03 = 395.35Kg / m Tải trọng gió phạm vi mái từ đỉnh cột đến mái đưa tập trung đặt cao trình cánh dàn mái: W = n × q0 × K × B × ∑ Ci × hi Trong đó: hi - Chiều cao đoạn có ghi hệ số khí động Ci K = 1.131 20.1m khoảng từ độ cao 14.2m đến 20.1m, dùng hệ số trung bình K: K = 1.099 Vậy: W = n × q0 × K × B × ∑ Ci × hi = 1.3x95 x1.099 x6 x(0.8 x 2.2 − 0.569 x0.6 + 0.7 x 2.5 − 0.8 x0.6 + 0.6 x 0.6 + 0.6 x 0.6 + 0.518 x 2.2) = 4925 Kg Phần tải trọng gió lên cột tường (diện tích F1 ) truyền vào khung dạng lực tập trung S, S ′ S = n × q0 × K × C × F1 = n × q0 × K × C × B1 × H = 1.3x95 x1.099 x 0.8 x x14.2 / = 4490.875Kg S ′ = n × q0 × K × C ′ × F1 = n × q0 × K × C ′ × B1 × H = 1.3x95 x1.099 x 0.518 x x14.2 / = 2907.842 Kg III.Tính nội lực khung 1.Sơ chọn tỷ số độ cứng phận khung Moment quán tính dàn: ĐỒ ÁN THÉP II Id = M max × hd × µ 2× f Trong đó: M max - Moment uốn lớn rường ngang, coi dầm đơn giản chịu toàn tải trọng đứng tính toán M max = ( g + p ) L2 = (2.58 + 0.63) x 242 = 231Tm 8 hd = 340cm - Chiều cao giàn (tại tiết diện có M max ) µ - Hệ số kể đến độ dốc cánh biến dạng bụng, µ = 0.8 i = 1/10 Vậy: M × h × µ 23100000 x340 x0.8 I d = max d = = 1496000cm 2× f x 2100 Kết cấu khung thép CCT34 cường độ tính toán f = 2100daN / cm t ≤ 20mm Moment quán tính tiết diện cột xác định theo công thức gần đúng: N A + Dmax ) × bd2 (38.47 + x129.99) x1502 ( I1 = = = 1279071cm k1 × f 2.5 x 2100 Trong đó: N A - Phản lực tựa dàn truyền xuống N A = A + A′ = 30.91 + 7.56 = 38.47T Dmax - Áp lực cầu trục k1 - Hệ số phụ thuộc vào bước cột loại cột Bước cột B = 6m k1 = 2.5 Moment quán tính phần cột trên: 2 I1  bt  I  600  I1 I2 = ×  ÷ = x  ÷ = k2  bd  1.6  1500  10 Trong đó: k2 - Hệ số xét đến liên kết dàn cột Dàn liên kết khớp với cột k2 = 1.8 − 2.3 Dàn liên kết cứng với cột k2 = 1.2 − 1.8 Ở lấy k2 = 1.6 Chọn I2 I1 1279071 = 11 I = I1 = = 116279cm 11 11 1496000 Id = = 13 I 116279 Tỷ số độ cứng dàn phần cột dưới: ĐỒ ÁN THÉP II I d 1496000 = = 1.17 I1 1279071 Dựa theo kinh nghiệm chọn Id I = − nên chọn d = I1 I1 Các tỷ số chọn thỏa mãn điều kiện: I1 − = 11 − = 10 I2 ν= = 1.34 + 1.1 µ h = ht + hd = 17.02m µ= 15.02 I  I  I  h υ =  d ÷/  ÷ =  d ÷×  ÷ = x = 1.88 24  L   h   I1   L  1.2 D1 39.410 ×1000 = 1.2 × = 23646daN 2 N D1 = 11826daN Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 8mm hmin = 5mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6 Mỗi chịu lực: N = ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm γ c = ; β f = 0.7 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 × = 7.2 t g = > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = lwm = KN 2h fs ( β f w ) γ c ( 1− K ) N 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh D1 thép góc cạnh K = 0.7 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 5cm lwm = 2cm Lấy lws = 6cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 60mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 50 < lws = 60mm 4h fm = × = 24 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 50 < lwm = 50mm Chọn Đường hàn sống h f lw 6x60mm Đường hàn mép h f lw 6x50mm +Các đường hàn liên kết lớn vào mã chịu lực: ĐỒ ÁN THÉP II N D = 1.2 D2 − N gh = 1.2 × 69.320 ×1000 − ×11820 = 59544daN > 1.2 D2 69.320 × 1000 = 1.2 × = 41592daN 2 N D 59544 = = 29772daN 2 Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 6mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12 Mỗi chịu lực: N = ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm γ c = ; β f = 0.7 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 8mm < 0.9t g = 0.9 × 10 = t g = 10 > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = lwm = KN 2h fs ( β f w ) γ c ( 1− K ) N 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh D2 thép góc cạnh K = 0.7 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 10cm lwm = 4cm Lấy lws = 11cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 110mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 50 < lws = 110mm 4h fm = × = 32 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 50 < lwm = 50mm Chọn Đường hàn sống h f lw 8x110mm Đường hàn mép h f lw 8x50mm +Các đường hàn liên kết bụng vào mã tính chịu nội lực đó: Thanh xiên X : X = 32.850T Thanh xiên X tính mắt trung gian cánh T1 T2 Thanh xiên X : X = −14.910T ĐỒ ÁN THÉP II Thanh xiên X tính mắt trung gian cánh T3 T4 -Thanh đứng D1 : D1 = −10.470T = 10.470T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 7mm hmin = 6mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 8.4 ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm γ c = ; β f = 0.7 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 × = 6.3 t g = > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = lwm = KX 2h fs ( β f w ) γ c ( 1− K ) X3 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh X thép góc cạnh K = 0.7 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 5cm lwm = 2cm Lấy lws = 6cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 60mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 50 < lws = 60mm 4h fm = × = 24 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 50 < lwm = 50mm Chọn Đường hàn sống h f lw 6x60mm Đường hàn mép h f lw 6x50mm 4-Tính mắt liên kết dàn với cột ĐỒ ÁN THÉP II Dàn liên kết cứng với cột mắt đầu dàn +Mắt dưới: Mắt mắt truyền phản lực gối tựa RA = V + V ′ = 30.91 + 7.56 = 38.47T Lực ngang H moment đầu dàn gây ra: M 51.766 = = 23.53T h0 2.2 M = −51.766Tm H1 = Cấu tạo mắt gồm: mắt, bàn gối vuông góc với mắt truyền phản lực tựa lên gối đỡ bu lông liên kết góc với cột Liên kết D1 vào mã: D1 = 39.410T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 8mm hmin = 5mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6 ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm γ c = ; β f = 0.7 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 × = 7.2 ĐỒ ÁN THÉP II t g = > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = lwm = KD1 2h fs ( β f w ) γ c ( − K ) D1 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh D1 thép góc cạnh K = 0.7 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 14cm lwm = 8cm Lấy lws = 15cm lwm = 9cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 150mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 50 < lws = 150mm 4h fm = × = 24 < lwm = 90mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 50 < lwm = 90mm Chọn Đường hàn sống h f lw 8x150mm Đường hàn mép h f lw 6x90mm Do cấu tạo mắt dàn kích thước chiều dài đường hàn định cụ thể theo cấu tạo không nhỏ so với kích thước h f lw tính toán -Liên kết X tính liên kết mắt trung gian cánh T1 T2 -Thiết kế sườn gối: Cường độ chịu ép mặt tỳ đầu thép CCT34 theo cường độ bền tính được: fu = 3238daN / cm γM = 1.05 ; γ c = fc = γM Bu lông liên kết sườn gối vào cột tính với lực H làm tách sườn gối khỏi cột Bu lông liên kết gối vào cánh cột tính để chịu kéo H moment dương đầu dàn Ở moment dương gây lực kéo H, nên bu lông đặt theo cấu tạo ĐỒ ÁN THÉP II Dùng bu lông bố trí theo hình vẽ Tra bảng IV.8 sách thiết kế KCT NCN chọn d = 20mm Chọn bề rộng sườn gối: bs = 200mm = 20cm Bề dày sườn gối xác định theo công thức: ts = RA 38.47 ×1000 = = 0.594cm bs f cγ c 20 × 3238 ×1 Chọn khoảng cách hàng bu lông đứng b1 = 100mm Theo yêu cầu cấu tạo ts ≥ 20mm Do chọn ts = 20mm = 2cm E = 2100000daN / cm ; f = 2100daN / cm bs 20 E 2100000 = = 10 < 0.44 = 0.44 = 13.914 ts f 2100 Hai đường hàn liên kết mã vào sườn gối chịu RA , H max moment lệch tâm M e = H max e = 23.53 ×1000 × ( 37.4 /10 ) = 88002.2daNcm Sườn gối có chiều dài theo cấu tạo 460mm liên kết với mã đường hàn dài 440mm Chiều cao đường hàn theo điều kiện chịu lực là: hf = 2γ clw ( β f w ) = × 1× ( 440 /10 ) ×1260 H max  6e   + ÷ + RA  lw   ( 37.4 /10 ) ( 23.53 ×1000 ) 1 + ( 440 /10 )  2  + 38.47 × 1000 = 0.47cm ( ) ÷ ÷  Chọn h f = 8mm Chiều dài gối đỡ xác định từ điều kiện liên kết với cột chọn phản lực RA đường hàn đứng Mỗi đường hàn quy ước chịu 0.75 RA = 0.75 × 38.47 × 1000 = 28852.5daN (xét đến lệch tâm điểm đặt lực RA với trọng tâm tiết diện đường hàn) Chọn chiều cao đường hàn h f = 16mm Chiều dài đường hàn lw = 0.75 RA 28852.5 + 1cm = + 1cm = 15cm h f ( β f w ) γ c ( 16 /10 ) ×1×1260 Lấy chiều dài gối đỡ 300mm Chọn kích thước gối đỡ 240x30mm ĐỒ ÁN THÉP II Bản gối có tiết diện 20x200mm tỳ lên gối đỡ thép có tiết diện 30x240mm (bản gối đỡ cần dày rộng gối) Kiểm tra ép mặt gối gối đỡ σc = RA 38.47 ×1000 = = 962daN / cm < γ c f c = 1× 3238 = 3238daN / cm bs tsg × 20 +Mắt trên: Mắt có mắt gối chịu lực: Lực ngang: H1 = 23.53T -Liên kết T1 vào mã: T1 = 21.280T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 6mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12 ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm γ c = ; β f = 0.7 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 8mm < 0.9t g = 0.9 × 10 = t g = 10 > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = lwm = KT1 2h fs ( β f w ) γ c ( − K ) T1 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh D1 thép góc cạnh K = 0.7 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 7cm lwm = 3cm Lấy lws = 8cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 80mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 50 < lws = 80mm 4h fm = × = 32 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 50 < lwm = 50mm Chọn ĐỒ ÁN THÉP II Đường hàn sống h f lw 8x80mm Đường hàn mép h f lw 8x50mm -Tính toán sườn gối: Cường độ chịu ép mặt tỳ đầu thép CCT34 theo cường độ bền tính được: fu = 3238daN / cm γM = 1.05 ; γ c = fc = γM Bu lông liên kết sườn gối vào cột tính với lực H làm tách sườn gối khỏi cột Sơ chọn trước số bu lông khoảng 6÷8 bố trí (dựa theo yêu cầu cấu tạo) thành hàng đứng Chọn bu lông bố trí hình vẽ l = 45 + 100 × + 45 = 390mm e khoảng cách từ lực đến chiều dài đường hàn e = 95mm Lực kéo lớn bu lông xa tâm quay là: N b max = H zy1 k 2∑ yi2 = 23.53 × 245 × 300 = 6.177T × ( 3002 + 2002 + 1002 ) i =1 z = 245mm ; y1 = 300mm ; y2 = 200mm ; y3 = 100mm Đường kính bu lông xác định theo công thức: d0 = N max × 6.177 ×1000 = = 1.559cm = 15.59mm π fc π × 3238 d - Đường kính thân bu lông trừ giảm yếu ren Tra bảng IV.8 sách thiết kế KCT NCN chọn d = 24mm Chọn bề rộng sườn gối: bs = 200mm = 20cm Chọn khoảng cách hàng bu lông đứng b1 = 100mm Do tồn lại lực H1 lúc sườn gối làm việc dầm chịu uốn có liên kết ngàm hai hàng bu lông đứng Do ts cần phải bảo đảm điều kiện t s ≥ 0.5 × ( 100 /10 ) × 23.53 ×1000 3b1 H = 0.5 = 1.47cm lγ c f ( 390 /10 ) ×1× 2100 Theo yêu cầu cấu tạo ts ≥ 20mm Do chọn ts = 20mm = 2cm E = 2100000daN / cm ; f = 2100daN / cm ĐỒ ÁN THÉP II bs 20 E 2100000 = = 10 < 0.44 = 0.44 = 13.914 ts f 2100 Hai đường hàn liên kết mã vào sườn gối chịu H max moment lệch tâm M e = H max e = 23.53 ×1000 × ( 95 /10 ) = 223535daNcm Sườn gối có chiều dài theo cấu tạo 390mm liên kết với mã đường hàn dài 390mm Chiều cao đường hàn theo điều kiện chịu lực là: hf = 2γ clw ( β f w ) H max = × 1× ( 390 /10 ) × 1260  6e   + ÷ + RA  lw   ( 95 /10 ) ( 23.53 ×1000 ) 1 +  ( 390 /10 ) 2  ÷ ÷ + ( ×1000 ) = 0.59cm  Chọn h f = 10mm 5-Mắt đỉnh dàn Mắt đỉnh dàn mắt khuếch đại dàn, thực trường Để cho dàn giống ta sử dụng giải pháp cấu tạo mắt dàn hình vẽ Bản mắt chia đôi cho nửa dàn Sau ghép lại nhờ nối Thanh cánh nối thép gãy khúc Hai sườn gia cố cho thép nối đồng thời để liên kết chống dàn Nội lực cánh: T4 = 67.670T -Tính toán nối cánh: ĐỒ ÁN THÉP II Lực tính toán nối cánh là: N t = 1.2T4 = 1.2 × 67.670 = 81.204T Chọn tiết diện ghép 170x8mm bg = 150mm tbm = 12mm Diện tích tiết diện nối quy ước Aqu = Agh + 2bg tbm = × 170 × + ×150 ×12 = 6320mm = 63.2cm Ứng suất diện tích nối quy ước σt = N t 81.204 ×1000 = = 1285daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Aqu 63.2 +Các đường hàn liên kết với thép với thép góc cánh tính theo nội lực: N gh = σ t Agh = 1285 × ( 170 /10 ) × ( /10 ) = 17476daN Tổng chiều dài đường hàn Chọn chiều cao đường hàn h f = 8mm ∑l ws = N gh γ c h f ( β f w ) + 4cm = 17476 + 4cm = 21cm = 210mm 1× ( /10 ) ×1260 (trong 4cm phần bù thêm đường hàn) Dùng đường hàn dài 20cm đường hàn dài 10cm ∑l ws = ( 20 + 10 ) = 60cm > 21cm Liên kết thép góc cánh với mã tính theo phần nội lực quy ước lại N t 81.204 ×1000 = = 40602daN 2 Lấy chiều cao đường hàn cho sống mép thép góc cánh h f = 8mm N bm = 1.2T5 − N gh = 1.2 × 67.670 ×1000 − × 17476 = 46252daN > ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm Tổng chiều dài đường hàn ∑l w = N bm 46252 + 4cm = + 4cm = 50cm = 500mm γ c h f ( β f w ) 1× ( /10 ) × 1260 Mỗi thép góc dùng đường hàn có chiều dài 25; 20cm ∑l w = ( 25 + 20 ) = 90cm > 50cm +Tính nối mã: Lực truyền qua nối N bn = N bm cosα = 46252 × 0.995 = 46020.74daN Trong cosα = 0.995 Đường hàn liên kết nối vào mã h f = 14mm lw = N bn 46020.74 + 1cm = + 1cm = 14cm = 140mm 2γ c h f ( β f w ) ×1× ( 14 /10 ) × 1260 Chọn nối tiết diện 30x1cm Có lw = 30cm > 14cm ĐỒ ÁN THÉP II Kiểm tra cường độ nối Bản nối có lỗ bu lông φ 20 có σ= N bn 46020.74 = = 885.014daN / cm2 < γ c f = 0.8 × 2100 = 1680daN / cm2 Abnth × ( 30 ×1 − × ×1) Vì thép gãy khúc nên lực N gh bên có hợp lực theo phương thẳng đứng V = N gh sin α = ×17476 × 0.0995 = 3477.724daN sin α = 0.0995 Hợp lực dùng để tính đường hàn nằm ngang đường hàn đứng liên kết sườn với thép liên kết sườn với nối Với h f = 8mm Chiều dài đường hàn ∑l w = V 3477.724 = = 0.86mm 4γ c h f ( β f w ) × 1× ( /10 ) ×1260 Chọn chiều dài đường hàn đứng lw = 30cm chiều dài nối Chọn chiều dài đường hàn ngang lw = 5cm +Tính liên kết bụng vào mã: D2 = 4.120T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 7mm hmin = 5mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 8.4 ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm γ c = ; β f = 0.7 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 5mm < 0.9t g = 0.9 × = 6.3 t g = > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = lwm = KX 2h fs ( β f w ) γ c (1− K ) X5 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh X thép góc cạnh K = 0.7 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 2cm lwm = 1cm ĐỒ ÁN THÉP II Lấy lws = 5cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 50 < lws = 50mm 4h fm = × = 20 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 297.5 50 < lwm = 50mm Chọn Đường hàn sống h f lw 6x50mm Đường hàn mép h f lw 5x50mm 6-Mắt dàn Bản mắt chia đôi cho nửa dàn Sau ghép lại nhờ nối Thanh cánh nối thép gãy khúc Hai sườn gia cố cho thép nối đồng thời để liên kết chống dàn Nội lực cánh: D2 = 69.32T -Tính toán nối cánh: Lực tính toán nối cánh là: N t = 1.2 D2 = 1.2 × 69.32 = 83.184T Chọn tiết diện ghép 120x8mm bg = 100mm ; tbm = 12mm Diện tích tiết diện nối quy ước Aqu = Agh + 2bg tbm = × 120 × + ×100 ×12 = 4320mm = 43.2cm Ứng suất diện tích nối quy ước σt = N t 83.184 ×1000 = = 1926daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Aqu 43.2 +Các đường hàn liên kết với thép với thép góc cánh tính theo nội lực: N gh = σ t Agh = 1926 × ( 120 /10 ) × ( /10 ) = 18489.6daN Tổng chiều dài đường hàn Chọn chiều cao đường hàn h f = 8mm ∑l w = N gh γ c h f ( β f w ) + 4cm = 18489.6 + 4cm = 22cm = 220mm 1× ( /10 ) × 1260 (trong 4cm phần bù thêm đường hàn) Dùng đường hàn dài 20cm đường hàn dài 10cm ∑l w = ( 20 + 10 ) = 60cm > 22cm Liên kết thép góc cánh với mã tính theo phần nội lực quy ước lại N t 83.184 × 1000 = = 41592daN 2 Lấy chiều cao đường hàn cho sống mép thép góc cánh h f = 8mm N bm = 1.2T4 − N gh = 1.2 × 69.32 ×1000 − ×18489.6 = 46204.8daN > ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm ĐỒ ÁN THÉP II Tổng chiều dài đường hàn ∑l w = N bm 46204.8 + 4cm = + 4cm = 50cm = 500mm γ c h f ( β f w ) 1× ( /10 ) × 1260 Mỗi thép góc dùng đường hàn có chiều dài 25; 20cm ∑l w = ( 25 + 20 ) = 90cm > 50cm +Tính nối mã: Lực truyền qua nối N bn = N bm cosα − 1.2 N x cosβ = 46204.8 ×1 − 1.2 × 5.340 ×1000 × 0.696 = 41744.832daN Trong N x = X = 5.340T cosβ = 0.696 cosα = Đường hàn liên kết nối vào mã h f = 14mm lw = N bn 41744.832 + 1cm = + 1cm = 13cm = 130mm 2γ c h f ( β f w ) ×1× ( 14 /10 ) × 1260 Chọn nối tiết diện 15x1cm Có lw = 20cm > 13cm Kiểm tra cường độ nối Bản nối có lỗ bu lông φ 20 có σ= N bn 41744.832 = = 1304.526daN / cm < γ c f = 0.8 × 2100 = 1680daN / cm 2 Abnth × ( 20 ×1 − × ×1) ĐỒ ÁN THÉP II [...]... 0.707 x 116 .56 Kiểm tra toàn bộ theo trục ảo x-x Với cặp 1: 95296 = 60 .14 cm 15 84 61 e Ay 60 .14 x(95.8 + 11 6.56) x80.48 m= 1 1 = = 0.9 Ix 11 36 010 e1 = f 210 0 = 29.97 x = 0.95 E 210 0000 Với m = 0.9 và λ 0 = 0.95 tra bảng II.3 phụ lục II .1 sách KCT cấu kiện cơ bản có ϕe = 0. 513 N1 15 84 61 = = 14 54.6daN / cm 2 < γ c f = 210 0daN / cm 2 ϕe A 0. 513 x(95.8 + 11 6.56) λ 0 = λ0 Với cặp 2: 10 3 012 = 65.01cm 15 84 61 e... x1.4 x 253 + 32.2 x0.83 = 3647cm 4 12 I x1 3647 ix1 = = = 6 .17 cm Af 1 95.8 I x1 = 25 x353 − (25 − 0.8) x32.23 = 219 94cm 4 12 I y1 219 94 i y1 = = =15 .15 cm Af 1 95.8 I y1 = Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ của bản cánh và bản bụng nhánh – với độ mảnh λ = 75 -Bản cánh: b  b0 b f − t w 25 − 0.8 = = = 8.64 <  0  = 16 .2 tf 2t f 2 x1.4  t f  -Bản bụng: λy = loy iy = 19 .9 = 65.35 11 5 .15  hw  f 210 0... hd = 15 .02m I µ = 2 − 1 = 10 I1 h α = t = 0.3 41 h A = 1 + α × µ = 4. 41 B = 1 + α 2 × µ = 2 .16 3 C = 1 + α 3 × µ = 1. 397 F = 1 + α 4 × µ = 1. 135 K = 4 AC − 3B 2 = 10 .607 cot 4CEI1 MB =− = −0.035 EI1 Kh Phản lực ở đỉnh cột do ϕ = 1 gây ra là: 6 BEI1 RB = = 0.0054 EI1 Kh 2 Vậy: xa cot r 11 = M B − M B = 0.285EI1 ĐỒ ÁN THÉP II R1 p - Tổng moment phản lực ở nút B do tải trọng ngoài gây ra qL2 M =− = 12 3.84Tm... 0 .17 6 i1  J1   ht   h  J1 C1 =  t ÷ = 0.842  hd  J 2 m K= Trong đó: N d 15 6.435 = = 4 .14 8 Nt 37. 714 Từ K và C1 tra bảng được: 1 = 1. 96 µ 1. 96 µ2 = 1 = = 2.328 C1 0.842 m= Vậy chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là: l x 2 = µ2 ht = 2.328 x5 .12 = 11 . 919 m l x1 = µ1hd = 1. 96 x9.9 = 19 .404m Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung bằng -Cột trên: l y 2 = ht − H dcc = 5 .12 ... 2026 = 15 8461daN Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái là: M = 10 3. 012 Tm = 10 3 012 daNm N = 15 6.435T = 15 6435daN ⇒ M 2 = 10 3 012 daNm N 2 = N + Gc = 15 6435 + 2026 = 15 8461daN 3 .1. Dạng tiết diện và chiều cao h của tiết diện Cột dưới rỗng có tiết diện không đối xứng, bao gồm 2 nhánh: nhánh ngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu trục) Nhánh ngoài dùng thép bản và 2 thép góc Nhánh trong dùng thép cán hình... 73 .14 ĐỒ ÁN THÉP II π 2ld3 3 .14 2 x 211 3 α= 2 = = 28.4 C a 14 6.622 x1 51. 7 A 95.8 + 11 6.56 λ0 = λx2 + α = 26.532 + 28.4 x = 29.97 < [ λ ] = 12 0 Ad 2 x15.5 Kiểm tra lực cắt quy ước Từ λ0 = 29.97 và f = 210 N / mm 2 ⇒ Tra bảng hệ số ở phần phụ lục II .1 sách KCT cấu kiện cơ bản ϕ = 0.937 Tính lực cắt quy ước  E 210 0000    2330 − f ÷N  2330 − ÷x1584 61 210 0  −6   −6  V f = 7 .15 10 = 7 .15 × 10 x... h = 1. 5m y1 = ( 0.4 ÷ 0.6 ) C chọn y1 = 0.5C = 0.75m y2 = C − y1 = 0.75m − Lực nén lớn nhất trong nhánh cầu trục, tính được theo giá trị M max ≡ M 2 và N 2 tương ứng: N1 y2 M 1 158461x0.75 95296 + = + = 14 2761daN = 14 28kN C C 1. 5 1. 5 Và lực nén lớn nhất trong nhánh mái, tính được theo giá trị M m+ax ≡ M 1 và N1 N f1 = tương ứng: N 2 y1 M 2 15 8461x 0.75 10 3 012 + = + = 14 7905daN = 14 79kN C C 1. 5 1. 5... t f = 1. 6cm Vậy  28 35  21 diện tích tiết diện đã chọn là Bản bụng (60 -1. 6x2)x1.2 = 68.2 cm2 Bản cánh 2x30x1.6 = 96 cm2 A = 16 4.2cm 2 d)Kiểm tra tiết diện đã chọn Các đặc trưng hình học của tiết diện 30 x603 (30 − 1. 2) x(60 − 2 x1.6) 3 − = 10 019 9cm 4 12 12 2 x1.6 x303 (60 − 2 x1.6) x1.23 Iy = + = 7208.2cm 4 12 12 I 10 019 9 ix = x = = 24.7cm A 16 4.2 I 7208.2 iy = y = = 6.63cm A 16 4.2 2I 2 x10 019 9 Wx... 15 84 61 e Ay 65.01x (95.8 + 11 6.56) x66 .14 m= 2 2 = = 0.8 Ix 11 36 010 e2 = Và λ 0 = 0.95 tra bảng II.3 phụ lục II .1 sách KCT cấu kiện cơ bản có ϕe = 0.5 41 N2 15 84 61 = = 13 79.3daN / cm 2 < γ c f = 210 0daN / cm 2 ϕe A 0.541x (95.8 + 11 6.56) Cột đã chọn đảm bảo khả năng chịu lực d)Tính liên kết thanh giằng vào các nhánh cột Đường hàn liên kết thanh giằng xiên vào nhánh cột chịu lực N d = 12 977.7daN Với que... = −3 .13 3Tm M Aq′′ = 11 .404Tm RBq′′ = −2.51T Do đó: R1 p = RB − RB′ + W + mS + mS ′ = 11 . 319 T Và: ∆=− R1 p r 11 = 1. 134h3 / EI1 = 17 .033h 2 / EI1 Biểu đồ moment cuối cùng (hình 12 b) Cột trái: M B = 13 .833Tm M C = −3.283Tm M A = − 81. 755Tm M + M C qhd QA = A + = 10 .949T hd 2 Cột phải: M B′ = 16 .309Tm M C ′ = 4.992Tm M A′ = 75.533Tm M + M C ′ q′hd QA′ = A′ + = 9.082T hd 2 Kết quả tính được ghi vào bảng ... liên kết cứng với cột k2 = 1. 2 − 1. 8 Ở lấy k2 = 1. 6 Chọn I2 I1 12 790 71 = 11 I = I1 = = 11 6279cm 11 11 14 96000 Id = = 13 I 11 6279 Tỷ số độ cứng dàn phần cột dưới: ĐỒ ÁN THÉP II I d 14 96000 = = 1. 17... ray 10 m, mái lợp Panen Bêtong cốt thép Nhà xây dựng vùng gió IIB Vật liệu làm kết cấu chịu lực thép CCT34 Móng Bê tong cấp độ bền B15 CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1. 1 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nghiệp. .. chọn Nhánh 1: Nội lực tính toán N f = 7 213 1daN Độ mảnh nhánh λ y1 = λx1 = l y1 i y1 lf ix1 = 990 = 65.3 15 .15 = 15 1.7 = 24.59 6 .17 λmax = 65.3 < [ λ ] = 12 0 Tra bảng hệ số ϕ phần phụ lục II .1 sách