ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP THIẾT KẾ KHUNG NGANG NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG, MỘT NHỊP BẰNG THÉP GVHD : Th.S Nguyễn Xuân Hiển SVTH : Mã SV : Mã đề : A3-B3-C2-D5-Dàn Số liệu thiết kế : − Nhịp khung L = 30 m − Bước khung B = m − Chiều dài nhà 17B − Sức trục cầu trục Q = 75 Tấn − Cao trình đỉnh ray H1 = 11.5 m − Địa điểm làm việc: Huyện Kế Sách – Sóc Trăng Vùng gió II-A có : W0 = 83 daN/m2 − Chiều cao dầm cầu trục Hdct = 700 mm − Chiều sâu chôn cột cốt + 0.00m H3 = 800 mm − Số cầu trục làm việc xưởng chiếc, chế độ làm việc trung bình − Vật liệu thép: BCT3, hàn tay Que hàn N46 tương đương − Các lớp bên bao gồm: + Mái panen sườn BTCT 1,5x6m ( gc = 150 daN/m2) + BT chống thấm dày cm ( γ0 = 2500 kG/m3) + BT xỉ dày 12cm (γ0 = 500 kG/m3) + lớp vữa trát dày 1,5cm/lớp (γ0 = 1800 kG/m3) ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP + lớp gạch nem dày 1,5cm/lớp (γ0 = 2000 kG/m3) − Hoạt tải mái pc = 75 daN/m2 − Bêtông móng mác M200, tường gạch tự mang I Chọn sơ đồ kết cấu ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 12000 2500 +22.10 +15.90 5300 4400 2200 +18.10 15900 +10.60 11400 11500 Q=75(T) 800 +0.000 30000 A B Hình 1.1: Sơ đồ khung ngang nhà công nghiệp Các kích thước khung nhà số cấu kiện − Kích thước nhịp khung L = 30 m Mặt khác ta có sức trục cầu trục Q = 75T > 30T nên trục định vị mép cột khoảng a = 250 mm Trong trường hợp cầu trục di chuyển không chạm vào cột khoảng cách λ từ trục ray đến trục định vị phải đủ lớn lấy bội số 250 mm , với Q = 75T ta chọn λ = 750 mm → nhịp cầu trục Lk = 30 – λ = 30 – 2.0.75 = 28.5 m − Tra bảng VI.2 phụ lục sách " Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp " ta thông số cầu trục sau : Bảng 1.1 : Thông số cầu trục Nhịp Lk Loại Hc T Bề B1 Trọng lượng Áp lực bánh xe ĐẠI HỌC THỦY LỢI (m ) ray 28.5 KP-100 ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP (mm) (mm) rộng B (mm) (mm) (T) Xe Toàn cầu trục lên ray(T) P1 P2 4000 38 38 4560 8800 400 135 39 Đường ray Tra bảng IV.7 với loại ray KP-100 ta có bảng sau : Bảng 1.2: Thông số kĩ thuật loại ray KP-120 Loại ray K.lượng 1m dài (kg) KP-100 88.96 H B 150 150 Kích thước ( mm ) b b1 a d 100 40 38 108 Kích thước theo phương thẳng đứng − Chiều cao từ cao trình đỉnh ray đến mép dàn kèo H2 = Hc + 100 + f Trong đó: +) Hc = 4000 mm chiều cao Gabarit cầu trục tính từ mặt ray đến điểm cao xe +) 100 khe hở an toàn xe kết cấu +) f = 300 khe hở phụ xét đến độ võng kết cấu việc bố trí hệ giằng cánh lấy 200÷400 mm → H2 = 4000 + 100 + 300 = 4400 ( mm ) − Chiều cao thông thủy xưởng, từ nhà tới đáy dàn kèo H = H1 + H2 = 11500 + 4400 = 15900 ( mm ) − Kích thước thực cột từ vai cột tới đáy dàn kèo Ht = H2 + Hdct + Hr Trong đó: Hdct chiều cao dầm cầu trục cho đề Hdct = 700 m ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Hr chiều cao ray lớp đệm, chọn sơ Hr = 200 m → Ht = 4400 + 700 + 200 = 5300 ( mm ) − Chiều cao phần cột tính từ mặt móng tới vai cột Hd = H – Ht + H3 = 15900 – 5300 + 800 = 11400 (mm) Kích thước theo phương ngang − Chọn bề rộng tiết diện cột ht= 1 1 1 1  ÷ ÷.H t =  ÷ ÷.5300 = ( 442 ÷ 530 ) mm  12 10   12 10  Mặt khác phải thỏa mãn: λ> B1 + ht – a + D → ht H 20 = 15900/20= 795 (mm) Vậy hd= 1000 (mm) thỏa mãn Trong đồ án ta chọn tiết diện cột tiết diện cột đặc tiết diện cột tiết diện cột rỗng − Mặt lưới cột 30000 b a 500 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 10 6000 11 6000 12 6000 13 6000 14 6000 15 6000 16 5500 500 17 18 Hình 1.2 : Mặt lưới cột Tính toán kích thước dàn mái Chọn dàn mái dạng hình thang, liên kết cứng với cột Chiều cao đầu dàn hdd= 2,2m, chọn độ dốc i = 10% Vậy chiều cao dàn : ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP hgd = hdd + i.L/2 = 2,2 + 0,1 30/2 = 3,7 (m) Lct = 1 1  ÷ ÷.L = ( ÷ 15 ) 2 5 m lấy nhịp cửa trời Lct = 12 m Theo yêu cầu kiến trúc chiếu sang ta chọn cửa trời chạy suốt chiều dài nhà Chọn kích thước : - chiều cao cánh cửa hk = 1,5 m phù hợp với cánh cửa tiêu chuẩn - chiều cao bậu cửa bậu cửa hb = 1m → chiều cao cửa trời hct = 2,5m Bề rộng cửa trời Lct = 12m độ dốc mái cửa trời 10%, cửa trời bố trí tầng cửa kính 1,5 m Mặt lưới cột bố trí hệ giằng Hệ giằng cánh Gồm chéo chữ nhật mặt phẳng cánh chống dọc nhà Chiều dài nhà 17B = 102 m < 200 m với khung nhà toàn thép, không cần bố trí khe nhiệt độ Giằng mặt phẳng cánh bố trí hai đầu khối nhiệt độ khối để khoảng cách < 60 m 30000 B 2200 A 500 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 10 11 12 13 14 15 16 17 500 18 Hình 1.3: Hệ giằng cánh Hệ giằng cánh − Được bố trí vị trí có giằng cánh Với nhà xưởng có Q = 75T để tăng độ cứng cho nhà cần có thêm hệ giằng cánh theo phương dọc nhà Bề rộng hệ giằng lấy chiều dài khoang cánh dàn ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 30000 6000 6000 6000 6000 6000 B 2200 A 500 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 10 11 12 13 14 15 16 17 500 18 Hình 1.4: Hệ giằng cánh Hệ giằng đứng − Nằm mặt phẳng đứng nhà Theo phương dọc nhà bố trí chỗ có hệ giằng cánh hệ giằng cánh trên, theo phương ngang nhà khoảng cách hệ giằng đứng cách 12 ÷ 15 m 2200 500 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 5500 10 11 12 13 14 15 16 17 500 18 Hình 1.5: Hệ giằng đứng Hệ giằng cột − Hệ giằng cột bố trí theo phương dọc nhà hai đầu khối nhiệt độ nhà Hệ giằng cột đặt khối nhiệt độ Khoảng cách từ đầu hồi đến hệ giằng cột 6x9 = 54 m < 75 m Với B = m, Hd = 11,4 m cần bố trí khoảng 11400 5300 2200 500 5500 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 60005500 10 11 12 Hình 1.6: Hệ giằng cột 13 14 15 16 17 18 500 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP II Tính toán tải trọng tác dụng lên khung Tải trọng tác dụng lên dàn Tải trọng tác dụng lên dàn bao gồm trọng lượng thân mái, cửa trời, thân kết cấu hoạt tải Các tải trọng tính N/m mặt nhà sau quy phân bố dàn cách chia cho cosα với α=i=0,1 cosα=0,995 Tĩnh tải Tải trọng mái Theo cấu tạo lớp mái ta có bảng thống kê tải trọng mái sau: Bảng 2.1: Tải trọng mái tác dụng lên dàn Tải trọng tiêu chuẩn mái Hệ số vượt tải Tải trọng tính toán mái Tấm mái panen 1,5x6 m 150 1,1 165 BT chống thấm dày 4cm, γ0=2500 kg/m3 100 1,2 120 BT xỉ dày 12cm, γ0=500kg/m3 60 1,2 72 lớp vữa lát dày 1,5cm/lớp, γ0=1800kg/m3 54 1,2 64.8 lớp gạch nem, 1,5cm/lớp, γ0=2000kg/m3 60 1,1 66 Tổng cộng 424 Cấu tạo lớp mái Đổi phân bố mặt bằng: g mc = g mtt = 424 424 = = 426,23 cos α 0,995 487,8 487,8 = = 490, 25 cos α 0,995 ( daN/m2 mặt bằng) ( daN/m2 mặt bằng) Tải trọng trọng lượng thân dàn hệ giằng − Theo công thức kinh nghiệm 487,8 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP g dtc = 1,2.α d L g dtt = n.1,2.α d L Trong đó: n- hệ số vượt tải lấy n=1,1 1,2 – hệ số kể đến trọng lượng giằng αd =0,75 hệ số trọng lượng dàn lấy khoảng 0,6÷0,9 nhịp 24÷36 m → g dtc = 27 ( daN/m2); g dtt = 29,7 ( daN/m2) Trọng lượng kết cấu cửa trời − Theo công thức kinh nghiệm g tc ct = α ct Lct g cttt = 1,1.α ct Lct Trong đó: αct =0,5 ; Lct = 12m ; n=1,1 → g ct = 1,1.0,5.12 = 6.6 ( daN/m2) Trọng lượng bậu cửa trời + cửa kính − Trọng lượng cửa kính: g cktt = n.g cktc , với n=1,1 hệ số vượt tải, gcktc= 35÷40 daN/m2 chọn gcktc= 40 ( daN/m2).→ gcktt= 1,1.40 = 44 ( daN/m2) Trọng lượng bậu cửa gbctt= 1,1.150= 165 daN/m2 , gbctc= 100÷150 ( daN/m2) Lực tập trung chân cửa trời cửa kính bậu cửa gcb= (gcktt hk + gbctt) B = ( 44.1,5 + 165).6 = 1386 (daN) Quy trọng lượng kết cấu cửa trời lực tập trung theo phương thẳng đứng gctttr = gct Lct B = 6,6 12 = 475,2 (daN) − Ta quy tải trọng tập trung trọng lượng kết cấu cửa trời, trọng lượng kết cấu cánh cửa bậu cửa tải phân bố mặt nhà ĐẠI HỌC THỦY LỢI g tt cm (g = ttr ct + 2.g cb ) L.B ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP = ( 475, + 2.1386 ) 30.6 = 18, 04 ( daN/m2) Vậy tải trọng tác dụng thường xuyên: tt G = B(g mtt + g dtt + g cm ) = 6× (490, 25 + 29, +18, 04) = 3227,94(daN/ m) = 32, 28(kN/ m) 11400 16700 5300 g=32,28kN/m 30000 Hình 2.1: Sơ đồ tính tĩnh tải mái 2.1 Hoạt tải ( tải trọng tạm thời ) − Theo tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2737 – 95, hoạt tải mái áp dụng cho trường hợp mái mái dốc bêtông cốt thép người lại, có người lại sửa chữa chưa kể thiết bị điện nước có lấy P tc = 75 daN/m2 mặt nhà, với hệ số vượt tải n=1,3 Ptt = 1,3.75 = 97,5 ( daN/m2) → Tải trọng phân bố dàn mái: P=n.Ptc.B = 1,3.75.6 = 585 daN/m = 5,85kN/m 10 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Tên T1 T2 T3 T4 T5 D1 D2 D3 X1 X2 X3 X4 X5 Đ1 Đ2 Đ3 Phân nhỏ Tiết diện 2L 160x90x14 2L 160x90x14 2L 160x90x14 2L 200x12 2L 200x12 2L 125x90x12 2L 140x12 2L 140x12 2L 160x12 2L 160x12 2L 160x12 2L 56x5 2L 56x5 2L 75x5 2L 75x5 2L 75x5 2L 56x5 4.4 Tính toán chi tiết dàn − Sơ đồ số nút hình vẽ − Các nút dùng liên kết hàn, phương pháp hàn tay − Thép hình có số hiệu BCT3Kπ2 có: σb =3650daN/cm2;RC=2250daN/cm2 − Que hàn N46 Rgh=1800daN/cm2; Rgt=1650daN/cm2 − Phương pháp hàn tay có βh = 0,7; βt =1; − βh Rgh=0,7.1800 =1260 daN/cm2 − βt Rgt=1.1650 =1650 daN/cm2 => (β.Rg)min=βh Rgh= 1260 daN/cm2 − Các dàn liên kết vào mã đường hàn góc sống mép 61 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP − Đường hàn góc liên kết vào mã phải đảm bảo yêu cầu cấu tạo : hhmin≤ hh≤1,2δmin ; δmin chiều dày thép mỏng − hhmin Tra bảng có lhmin≤ lh≤ lhmax lhmin = max{4hh ; 40mm} lhmax = 85.βh.hh 4.4.1 Tính mắt 1: Mắt nối dàn với cột − Là mắt tính tương tự mắt Cấu tạo bao gồm mã sườn Thanh liên kết với mã tính nội lực : − Tính đường hàn liên kết cánh T1 = 54312daN: Đã tính mắt 1: hs.ls = 10.180 = 1800mm2 hm.lm = 8.50 = 400 mm2 Thanh xiên dàn phân nhỏ có lực kéo nhỏ liên kết đường hàn sống 50x4 mép 40x4mm Chọn chiều dày sườn 20mm − Tính đường hàn liên kết mã vào sườn: − Đường hàn chịu lực H1 Mlt = H1.e − Rnp = P1 + G1 = 878 + 4680 = 5558 daN − Với e: khoảng cách từ lực H1 đến chiều dài đường hàn mã sườn gối − Ta có: Hmax = H1 = M1/h0 = 54041,1 : 2,2 = 24564 daN Với M1 Tổ hợp mômen âm lớn đầu dàn − Chọn lh = 29 – = 28 cm; ta có e = 28/2 – 10 = cm − → Me = 24564.0,04 = 983 daNm − Bề cao tiết diện đường hàn tính theo điều kiện chịu lực : hh≥([Hmax2.(1+6e/lh)2+Rnp 2]0,5/(2.lh.(β.Rg)min) =([245642.(1 + 6.4/28)2 + 54312]0,5/(2.28.1260) = 0,65 cm Vậy ta lấy chiều cao đường hàn hh = mm → thoả mãn yêu cầu cấu tạo đường hàn 62 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Do có H1 gây kéo nút nên sườn gối làm việc dầm chịu uốn có liên kết ngàm hàng bu lông đứng cần kiểm tra δstheo điều kiện : δs≥ 0,5[3b1.H1/(l.R)]0,5 Trong : b1 khoảng cách hàng bu lông đứng b1 = 12,8 cm l chiều dài sườn gối l = 28 cm →δs ≥ (0,5[3.12,8.24564/(28.3500)]0,5 = 1,55cm Vậy ta chọn sườn có tiết diện 24x2cm − Kiểm tra ổn định cục sườn gối : bs/ δs=24/2=12 < 0,44(E/R)^1/2=0,44(2,1.10^6/2150)^1/2 = 13,8 − Tính toán bu lông liên kêt sườn : Bản sườn liên kết với cột bu lông Ø20 Nbmax = H1.z.y1/ 2Σyi2 daN/cm2 Ta có diện tích thực bu lông: Ath = Nblmax/Rkbl = 100 50 → Nbmax = 24564.13.18/[2(182+92)] = 7096 50 90 Trong : z = 13cm; y1 = 18cm; y2 = 9cm 130 280 90 Lực kéo bu lông xa tâm quay là: 50 Có khoảng cách bu lông lbl = 9cm 16 55 130 55 7096/4000 = 1,77 cm2 → Chọn bu lông có đường kính 20mm Abl = 3,14.22/4 = 3,14 cm2> Ath = 1,77 cm2 Các bu lông chịu cắt chịu ép mặt lực Rpn phản lực dàn phân nhỏ, lực nhỏ so với khả chịu lực bu lông nên ta không cần tính toán Vậy chọn 6Ø20 4.4.2 Tính mắt 2: Mắt liên kết dàn cột − Dàn liên kết cứng với cột nút đầu dàn − Nút nút truyền phản lực gối tựa dàn gồm RA phản lực đứng đầu dàn lực ngang H mômen đầu dàn gây : RA = Rhoạt tải + Rtĩnh tải = 6582 + 48360 = 54942 daN 63 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP H1 = M1/h0 = -54041,1/2,2 = - 24564daN M1 : Tổ hợp mômen âm lớn đầu dàn (M1 = Mmintr) Cấu tạo nút dàn gồm mã để liên kết dàn vào nó, sườn gối, gối đỡ bu lông liên kết sườn gối vào cột Sườn gối liên kết hàn vuông góc vào mã tỳ trực tiếp lên gối đỡ Liên kết D1 = 67159daN vào mắt : (k: Hệ số phân phối lực dọc thép góc cho đường hàn sống, theo bảng 4.6 có k = 0,7 với thép góc cạnh ) Ns = k.D1/2 = 0,7.67159/2 =23506 daN Nm = (1-k).D1/2 = 0,3.67159/2 = 10074 daN Ta chọn chiều cao đường hàn sống hhs = 10 mm chiều cao đường hàn mép hhm = mm Hệ số điều kiện làm việc γ = Chiều dài đường hàn sống là: lhs=Ns/(γ.hhs.(β.R)min) + = 23506/(1.1.1260) + = 19,7 cm Ta thấy điều kiện chiều dài đường hàn thoả mãn điều kiện chiều dài đường hàn tối thiểu Chọn đường hàn sống : lhs= 20 cm Chiều dài đường hàn mép là: lhm = Nm/(γ.hhm.(β.R)min) + = 10074/(1.0,8.1260) + 1= 11 cm Ta thấy điều kiện chiều dài đường hàn thoả mãn điều kiện chiều dài đường hàn: Chọn lhm= 12 cm − Tính đường hàn liên kết xiên X1= - 98043 daN vào mắt : Liên kết tính với mắt trung gian cánh T1 T2: lsxhs = 28x12 cm2 lmxhm = 8x15 cm2 Bề dày sườn xác định theo điều kiện: δs≥ RA/(bsxRemđ) ;δs:bề dày sườn gối RA: phản lực đứng gối tựa dàn bs: Bề rộng sườn gối chọn bs = bc – 2.a = 480 – 2.120 = 240 mm; 64 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Remd :Cường độ ép mặt tỳ đầu sườn gối gối đỡ : 3500daN/cm → δs ≥ 54942/(24.3500) = 0,65 cm Vậy ta chọn sườn có tiết diện 24x2cm2 180 50 120 120 120 50 640 250 120 − Kiểm tra ổn định cục sườn gối: − bs/δs = 24/2 = 12 < 0,44(E/R)1/2 = 0,44(2,1.106/2150)1/2 = 13,8 − Hai đường hàn liên kết mã vào sườn gối2 : Chịu phản lực R A lực H1 mô men đầudàn gây đồng thời chịu mômen lệch tâm chịu lực nén H gây có trị số: M e = H1.e Trong : e: khoảng cách từ lực H1 đến chiều dài đường hàn mã sườn gối RA = 54942 daN; Hmax = - 24564 daN Chọn lh = 52cm; ta có e = 52/2 – – 2,56 = 15,4 cm → Me =24564 0,154 = 3783 daN/m Bề cao tiết diện đường hàn tính theo điều kiện chịu lực : hh ≥ ([Hmax2.(1+6e/lh)2+RA2]0,5/(2.lh.(β.Rg)min) = [245642.(1 + 15,4/52)2 + 549422]0,5/(2.52.1260) = 0,5 cm Vậy ta lấy chiều cao đường hàn hh= mm → thoả mãn yêu cầu cấu tạo đường hàn 65 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP − Do lực đầu dàn lực nén nên bu lông cần đặt theo cấu tạo Ta bố trí bu lông Ø20 với khoảng cách dbl = 14 cm − Tính toán gối đỡ: Gối đỡ có đường hàn liên kết với cột chịu lực1,5RA Giả thiết ta hàn đường hàn bên mép gối đỡ Ta chọn chiều cao đường hàn h = 12mm Hệ số điều kiện làm việc γ = Chiều dài đường hàn là: l = 1,5.RA/(γ.h.(β.R)min) + = 1,5.54942/(1.1.1260) + = 68cm Ta thấy chiều dài đường hàn thoả mãn điều kiện đường hàn x → chọn đường hàn : lh = 40 cm > 68/2 = 34 cm Vậy ta chọn gối đỡ thép có kích thước bg.xlg.xδg = 450x320x30 mm Thoả mãn diều kiện cấu tạo chịu lực 4.4.3 Tính mắt 3: Mắtkhông nối cánh − Thanh xiên X1 Tính đường hàn liên kết xiên : X1 = - 98043 daN vào mã: Ns = k.X1/2 = 0,7 98043/2 = 34315 daN Nm = (1-k).X1/2 = 0,3 98043/2 = 14707 daN k: Hệ số phân phối lực dọc thép góc cho đường hàn sống đường hàn mép Theo bảng 4.6 có k = 0,7 với thép góc cạnh + Ta chọn chiều cao đường hàn sống hhs = 12 mm + Ta chọn chiều cao đường hàn mép hhm = mm + Hệ số điều kiện làm việc γ = 66 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Q2=11114daN T2=107576daN T1=54312daN X2=60347daN X1=98043daN Hệ số đklv γ = 0,75 Chiều dài đường hàn sống bên là: ls = Ns 34315 +1 = + = 16,13 0, 75.2.1, 2.1260 γ hhs ( β Rg ) cm (lmax = 85.βh.hs = 85.0,7.1,2 = 71,4cm) Chiều dài đường hàn mép lm = Nm 14707 +1 = + = 10, 73cm 0, 75.2.0,8.1260 γ hhm ( β Rg ) (lmax = 85.βh.hhm = 85.0,7.0,8 = 47,6cm) − Thanh xiên X2 X2 = 60347 daN (2 thép góc cạnh ghép chữ T) γ= 0,7; Ns = 0,7 X2; hhs = 8mm ; hhm = 6mm; Nm = 0,3 X2 + Chọn chiều dài đường hàn bên là: ls = 0, 7.60347 + = 28,94cm 2.0, 75.0,8.1260 lm = 0,3.60347 + = 16,96cm 2.0, 75.0, 6.1260 − Thanh cánh: Tính đường hàn liên kết cánh : T1 = 54312 daN; T2 = - 107576 daN Q2 = P2+G2 = 1755 + 9359= 11114 daN ∆T = |T2|+T1 = 107576 + 54312 = 161888 daN 67 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP ∆Ts = k ∆T/2 = 0,7 161888/2 = 56661 daN ∆Tm = (1-k) ∆T/2 = 0,3.161888/2 = 24283 daN Lực tập trung Q2 phân bố cho đường hàn cánh Nội lực tác động lên đường hàn sống mép thép góc sau: (do tgα = 1/10 < 1/8 nên ta coi α = 0) Ns= 0,5.[(k ∆Ts + 0,5.Q2.sinα)2+(0,5.Q2cosα)2]1/2 = 0,5 [(0,7.56661 + 0)2 + (11114/2)2]1/2= 20025 daN Nm= 0,5 [((1-k) ∆Tm + 0,5.Q2.sinα)2+(0,5.Q2cosα)2]1/2 = 0,5 [(0,3.24283 + 0)2 + (11114.0,5)2]1/2 = 4581 daN Ta chọn chiều cao đường hàn sống hhs = 10 mm chiều cao đường hàn mép hhm = mm Hệ số điều kiện làm việc γ = Chiều dài đường hàn sống là: lhs=Ns/(γ.hhs.(γ.R)min) + = 20025/(1.1.1260) + = 16,89 cm Ta thấy điều kiện chiều dài đường hàn thoả mãn chọn đường hàn sống : hs.ls = 10.180 = 1800mm2 Chiều dài đường hàn mép là: lhm=Nm/(γ.hhm.(γ.R)min) + = 4581/(1.0,8.1260) + 1= 5,55 cm Ta thấy điều kiện chiều dài đường hàn thoả mãn chọn đường hàn mép : hm.lm = 8.50 = 400 mm2 4.4.4 Tính mắt 4: Mắt liên kết cánh − Là mắt khuếch đại cách thực trường X2=60349 daN Ð2=12050 daN X3=36984 daN D1=67159 daN D2=125579 daN − Thanh cánh D1, D2 hàn vào mã 68 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP − Nội lực tính toán: D1 = 67159 daN + Chọn ghép cánh có tiết diện: Agh = bgh.δgh = 15.1,2 = 18 cm2 + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2.D3 = 1,2.67159 = 80591 daN →Diện tích quy ước : Aq= 2Agh + Abm = 2.18 + 2.14.1,6 = 80,8 cm2 ứng suất tiết diện quy ước : σq = Nq/Aq = 80591/80,8 = 998 daN/cm2 + Nội lực quy ước truyền qua ghép :Ngh = Agh.σq = 18.998 = 17964 daN Dùng đường hàn để tính đường hàn liên kết ghép với cánh dưới: + Chọn đường hàn có hh = mm → Σlh = Ngh/(γ.hhm.(β.R)min) + = 17964/(1.0,8.1260) + = 22cm Dùng đường hàn : 12cm 10cm → Σlh = 2.(12+10) = 44cm >22cm Liên kết thép góc cánh với mã tính theo phần nội lực quy ước lại: Nm = Nq - Ngh = 80591 - 17964 = 62627daN > 0,5.1,2.Nq = 48355daN Chọn đường hàn có hh = mm →Σlh = Nm/(γ.hhm.(β.R)min) + = 62627/(1.0,8.1260) + = 66,2cm − Dùng thép góc đường hàn 40cm 30cm: Σlh = 2.(40+30) = 140cm 4.4.5 Tính mắt 5: Mắt có nối cánh P = G3+P2 = 10805 + 1755 = 12560 daN P=12560daN T4=133072daN T3=107576daN X4=13113daN X3=36984daN − Thanh xiên X3 = -36984 daN NS = k.X3 = 0,7.X3 Nm = (1-k) X3 = 0,3X3 69 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP + Chọn chiều cao đường hàn hhs = 8mm,hhm = 6mm, γ = + Chiều dài đường hàn: ls = 0, 7.36984 + = 13,84cm 2.1.0,8.1260 lm = 0,3.36984 + = 8, 4cm 2.1.0, 6.1260 − Thanh xiên X4 = 13113 daN (ghép từ thép góc) NS = 0,7.X4 Nm = 0,3 X4 chọn hhs = hhm = mm ( γ = 1) + Chiều dài đường hàn: ls = 0, 7.13113 + = 7,1cm 2.1.0, 6.1260 lm = 0,3.13113 + = 3, 6cm 2.1.0, 6.1260 − Thanh cánh + Ta nối cách (có tiết diện thay đổi) thép + Khi lực tính toán mối nối Nq = 1,2 T3 = 1.2 107576 = 129091 daN + Diện tích tiết diện nối quy ước Aq = 2Agh + Abm Agh: diện tích thép nối Abm: phần diện tích mã coi tham gia truyền lực + Ta có: Abm = 2b.σbm = 2.20.1,6 = 64 cm2 + Chọn ghép có tiết diện Agh = 15 1,4 = 21 cm2 ( Chiều rộng 15 cm phải đủ để phủ lên bề rộng cánh lớn) Aq = 64 + 2.21 = 106 cm2 70 ĐẠI HỌC THỦY LỢI σ= Nq = Aq ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 129091 = 1218aN / cm < R.γ = 2250daN / cm 106 + Lực dùng để tt lk ghép vào cánh là: Ngh = σq Agh = 1218.21= 25578 daN + Chọn chiều cao đường hàn lk cánh với ghép hh = mm, γ= lh = 25578 + = 18cm < lmax = 85.0, 7.0, = 35, 7cm 2.1.0, 6.1260 + Phần lk cánh vào mã Đường hàn liên kết bé vào mã: Nbm2 = Nq - 2Ngh = 129091– 2.25578 = 77935daN > 0,5.T3.1,2 = 64546 daN Ns2 = 0,7 Nbm2; Nm2 = 0,3 Nbm2 + Chọn hhs = 12mm, hhm = 6mm, γ=1 + Chiều dài đường hàn: ls = 0, 7.77935 + = 19,1cm 2.1.1.2.1260 lm = 0,3.77935 + = 16,5cm 2.1.0, 6.1260 + Đường hàn liên kết lớn vào mã + Lực tương tác: có lực tập trung P = 12560 daN(tgα = 0,1 →α ≈ 00) Nbm1= 1,2 T4 - 2Ngh = 1,2.133072 - 2.25578 = 108531> 0,5 1,2T4 =79843 daN N bm = ( Nbm1 ) + ( P ) = 1085312 + 125602 = 109255 daN + Chọn hhs= mm; hhm = m; γ=1 lhs = 0, 7.109255 + = 38, 94cm 2.1.0,8.1260 lhm = 0,3.109255 + = 22, 7cm 2.1.0, 6.1260 71 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP + Với lớn ta cho mắt 50 cm, khe hở 5cm 4.4.6 Mắt 6: Mắt nối trường − Là mắt khuếch đại cách thực trường X4=13113daN Ð3=12191daN X5=9924daN D2=125579daN D3=127528daN − Thanh cánh D2 hàn vào mã, D3 để rời bắt bulông vào mã công trường hàn − Nội lực tính toán: D3 = 127528 daN + Chọn ghép cánh có tiết diện: Agh = bgh.δgh = 15.1,2 = 18 cm2 + Lực tính toán mối nối: Nq = 1,2.D3 = 1,2.127528 = 153034 daN →Diện tích quy ước : Aq= 2Agh + Abm = 2.18 + 2.14.1,6 = 80,8 cm2 ứng suất tiết diện quy ước : σq = Nq/Aq = 153034/80,8 = 1894daN/cm2 + Nội lực quy ước truyền qua ghép :Ngh = Agh.σq = 18.1894 = 34092 daN Dùng đường hàn để tính đường hàn liên kết ghép với cánh dưới: + Chọn đường hàn có hh = mm → Σlh = Ngh/(γ.hhm.(β.R)min) + = 34092/(1.0,8.1260) + = 37,82cm Dùng đường hàn : 12cm 10cm → Σlh = 2.(12+10) = 44cm >37,82cm Liên kết thép góc cánh với mã tính theo phần nội lực quy ước lại: Nm = Nq - Ngh = 153034 - 34092 = 118942daN > 0,5.1,2.Nq = 91821daN Chọn đường hàn có hh = mm →Σlh = Nm/(γ.hhm.(β.R)min) + = 118942/(1.0,8.1260) + = 122cm − Dùng thép góc đường hàn 40cm 30cm: Σlh = 2.(40+30) = 140cm 72 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 4.4.7 Mắt 7: Mắt nối trường − Mắt vị trí nút nối dàn trường để ghép nửa dàn lại mã chia đôi cho nửa dàn sau ghép lại nhờ nối, cánh phủ ghép gẫy khúc, dùng sườn đứng gia cường cho ghép nối, đồng thời để liên kết chống dàn P=11114daN T5=133072daN T5=133072daN X5=9924daN X5=9924daN − Nội lực tính toán: P = G5+P3 = 9359 + 1755 = 11114 daN − Nội lực cánh T5 = - 133072 daN, tính mối nối lấy Nqư = 1,2.T5 = 1,2.133072= 159687 daN − Nội lực truyền qua tiết diện qui ước ghép mã có chiều cao lần thép góc đứng − Tiết diện ghép : bgh = 200.2 + 16 + 2.10 = 436 mm Chọn bg = 435 mm Chọn δgh = 1,2cm → Chọn ghép tiết diện 435x12 Abg = 43,5.1,2 = 52,2 cm2 Abm = 2.b.δbm = 2.20.1,6 = 64 cm2 → Diện tích quy ước : Aq = 52,2 + 64 = 116,2 cm2 ứng suất tiết diện quy ước : σqư = Nqư/Aq = 159687/116,2 =1374daN/cm2 − Nội lực quy ước truyền qua ghép : Ngh = Abg.σqư = 52,2.1374 = 71723 daN − Đường hàn liên kết ghép với thép góc cánh : Chọn đường hàn có hh = mm → Σlh = Ngh/(γ.hh.(β.R)min) + = 71723/(1.0,8.1260) + = 75,2 cm + Dùng đường hàn : 22 cm 20 cm =>Σlh = 2.(22+20) = 84cm >75,2 cm 73 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP + Liên kết thép góc cánh với mã tính theo phần nội lực quy ước lại Nbm = Nqư - Ngh = 159687 – 71723= 87964 daN > 0,5Nqư = 79844daN + Chọn đường hàn có hh = mm →Σlh = Nbm/(γ.hh.(β.R)min) + = 87964/(1.0,8.1260) + = 91,3cm + Dùng thép góc đường hàn 28cm 25 cm: Σlh = 2.(28+25) = 106 cm > 91,9cm + Bản mã nối với nhờ nối tính chịu lực Nbn với hh = 10 mm Nbn= Nbm± 1,2.Nx.cosβ Trong : β= 41o→ cosβ = 0,7547 Nx = X5 = 9924 daN → Nbn = 87964 – 1,2.9924.0,757 = 78949 daN (Thanh cánh xiên nội lực ngược dấu) + Đường hàn liên kết nối với mã : hh = 10 mm Σlh = Nbn/(γ.hhbn.(β.R)min) + = 78949/(2.1.1.1260) + = 32,3 cm → Chọn nối tiết diện 35x1cm có lh = 35 cm > 32,3 cm − Kiểm tra cường độ nối: + Bản nối có hai lỗ bulông Ø20 có: σ= Nbn/(2.Abnth)= 78949/[2.(35.1 – 2.1)] = 1273 daN/cm2< R = 2250 daN/cm2 − Tính liên kết bụng vào mã : Thanh xiên X5 = 9924 daN ( L56 x ghép chữ T) NS = 0,7.X5 Nm = 0,3 X5 Chọn hhs = hhm = mm (γ = 1) Chiều dài đường hàn: lhs = 0, 7.9924 + = 5, 6cm 2.1.0, 6.1260 lhm = 0,3.9924 + = 2.97cm 2.1.0, 6.1260 →Chọn lm = cm 74 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 75 [...]... 2.10: Sơ đồ tính toán gió phải 17 16700 5300 Wh=23,51kN ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP g=32,28kN/m Ag=484,2kN Ag=484,2kN Ap=87,75kN Ap=87,75kN Wd=16,98kN Wh=23,51kN Dmax=1178,86kN Dmin=409,4kN Mmax=589,43 kN m Mmin= 204,7kNm T=42,73 kN qd=5,21 kN/m Gdct=15,12 kN qh=3,29 kN/m 30000 A B Hình 2.11: Sơ đồ chất tải cho khung ngang nhà công nghiệp III Tính toán và tổ hợp nội lực khung 3.1 Sơ đồ tính... xếp bánh xe trên đường ảnh hưởng như khi xác định Dmax, Dmin T = n.nc.T1.Σyi = 1,2.0,85.1,413.(1+0,1+0,573+0,433+0,86) = 4,273 (T) 5300 = 42,73(kN) 11400 16700 42,73 kN 30000 5300 Hình 2.6: Sơ đồ tính do Tmax trái 11400 16700 42,73 kN 30000 Hình 2.7: Sơ đồ tính do Tmax phải 2.3 Tải trọng gió tác dụng lên khung 14 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP − Tải trọng gió được tính theo TCVN 2737 – 95 Nhà. .. 30000 204,7kNm 589,43 kNm 409,4kN 5300 Hình 2.4: Sơ đồ tính do Dmax trái 11400 16700 1178,86kN 30000 Hình 2.5: Sơ đồ tính do Dmax phải 2.3.4 Do lực hãm xe con − Lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe con cầu trục do hãm: ( móc mềm ) 13 ĐẠI HỌC THỦY LỢI T1c = ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 0, 05.(Q + Gxc ) 0, 05.(75 + 38) = = 1, 413 n0 4 (T) Với n0 = 4; số bánh xe ở một bên cầu trục − Các lực ngang T1c truyền... (kNm) 8,11 A A Hình 3.5 : Biểu đồ mômen tổng tác dụng lên cột - Trọng lượng dầm cầu trục, ray, cột trên, sườn tường và A là tải trọng thường xuyên nên ta có thể cộng biểu đồ momen do Mtt và MA, Mg’ gây ra trực tiếp với biểu đồ nội lực do g gây ra lên dàn và cột 24 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 284,46 B C B C 19,186 133,944 Mg (kNm) A A 342,934 Hình 3.6 : Biểu đồ mômen tổng do tải trọng thường... 28 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP ∆ R1p RB' RB → R1p= 50,55 – 17,54 = 33,01 (kN) 105,63 36,66 B 427,23 B C C 56,32 162,29 148,26 MD0 (kNm) A A 149,05 51,72 Hình 3.10 : Biểu đồ nội lực do Mmax, Mmin Phương trình chính tắc: ∆=− R1 p r11 − Nhân biểu đồ =− M 33, 01.H 2 54,12.H 2 = −0, 61.EJ1 EJ1 do ∆ = 1 gây ra với ∆ vừa tìm được sau đó cộng với biểu đồ nội lực Mp ta được biểu đồ nội lực cuối cùng:... 61 EJ1 EJ1 EJ1 EJ1 (5,3 − 0,7) EJ1 + ( − 5,11) × = − 0,15 H2 H2 16,7 H2 32 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP 71,16 B 62,61 53,05 C MT0 (kNm) A 102,56 Hình 3.13 : Biểu đồ nội lực do T gây ra với cột trái − Nhân biểu đồ M do ∆ = 1 gây ra với ∆ vừa tìm được sau đó cộng với biểu đồ nội lực Mp ta được biểu đồ nội lực cuối cùng: MT = M ∆ + MT0 + Đối với cột trái: 1, 26.EJ1 47, 67.H 2 + (−71,16) =... tắc; r11 ∆ + R1p = 0 Trong đó: r11 là phản lực của liên kết thêm vào tại nút khung do nút có chuyển vị đơn vị ∆ = 1 Dấu của phản lực và chuyển vị tại liên kết thêm vào theo qui ước chiều từ trái sáng phải mang dấu dương ( + ) Biểu đồ M do ∆ = 1 gây ra giống như trường hợp tải Dmax , Dmin nên ta xác định được: 34 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP EJ  5,11 EJ1  r11 = RB + RB = 2 RB = 2  − 2 ÷... kN.m) → biểu đồ nội lực Mgioo do tải trọng gió gây ra lên khung là: R1 p = RBq + RBq '' + W + W ' = 36, 71 − 23,13 + 16,98 + 23,51 = 54, 07 ( kN) 35 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP ∆=− Giải phương trình chính tắc: M − Nhân biểu đồ R1 p r11 =− 54, 07.H 2 88, 64.H 2 = −0, 61.EJ1 EJ1 do ∆ = 1 gây ra với ∆ vừa tìm được sau đó cộng với biểu đồ nội lực 0 M gio = M ∆ + M gio Mgioo ta được biểu đồ cuối... (kN) 2.3.3 Do áp lực thẳng đứng của bánh xe con cầu trục − Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung đặt vào vai cột Tải trọng đứng của cầu trục tác dụng lên cột được xác định do tác dụng của chỉ hai cầu trục hoạt động trong một nhịp, bất kể số cầu trục thực tế trong nhịp đó 11 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP − Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên ray xảy ra khi xe... lên điểm cao nhất của mái nhà ktd=(1, 089+ 1, 1489)/2 = 1,12 → Wđ = 1,2.83.1,12.6.(0,8.2,2 – 0,5486.0,9 + 0,7.2,5 – 0,8.0,6 ) = 1698 ( daN) = 16,98 (kN) Wh = 1,2.83.1,12.6.( 0,6.0,6 + 0,6 2,5 + 0,6.0,9 + 0,506.2,2) = 2351 ( daN) = 23,51(kN) 16 ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN KẾT CẤU NHÀ THÉP Wh=23,51kN qh=3,29 kN/m 11400 qd=5,21 kN/m 16700 5300 Wd=16,98kN 30000 Hình 2.9: Sơ đồ tính toán gió trái Wd=16,98kN qd=5,21