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 : HOÀNG HỮU DƯƠNG Lớp : 28x1BKT 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 B15 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): 27 D(m): 108 Hr(m): Q(T): 30/5 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 HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT 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 30/5 T, chế độ làm việc trung bình, nhịp nhà L = 27 m dài 108 m; bước cột B=6 m, cao trình đỉnh ray 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 bậc 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 = 30/5 T lấy theo bảng VI -1 (phụ lục VI Sách “Thiết kế KCT nhà công nghiệp”) có: Nhịp Lcc = 25.5m loại ray KP-70, chiều cao H ct Gabarit cầu trục: H ct = 2750mm , f= 350mm Chiều cao H từ đỉnh ray cầu trục đến cao trình cánh rường ngang: H = ( H ct + 100 ) + f = (2750 + 100) + 350 = 3200mm Trong đó: H ct - Chiều cao Gabarit cầu trục 100 – Khe hở an toàn xe kết cấu f – 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 = 8000 + 3200 = 11200m Chiều cao phần cột trên: ht = H + H dcc + H r = 3200 + 1x1000 + 120 = 4320mm Trong đó: H dcc - Chiều cao dầm cầu chạy lấy H dcc = 1 B = x = 1m 6 H r - Chiều cao ray tra bảng IV – = 120mm Chiều cao phần cột dưới: hd = H − ht + hch = 11200 − 4320 + 820 = 7700mm Trong đó: hch - Phần cột chôn mặt lấy 600 – 1000 mm, chọn 820 mm Bê tong phần cột chọn: bt = 500mm không nhỏ 1/12 chiều cao ht HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II 1 1 bt >  ÷ ÷ht = 360 ÷ 432mm  10 12  Bề rộng phần cột (của trục nhánh đỡ dầm cầu chạy trùng với trục DCC)   bd = a + λ = 1000mm >  ÷ ÷( ht + hd )  20 25  Trong đó: a – Khoảng cách từ trục định vị đến mép cột, a = 250mm λ - Khoảng cách từ trục định vị đến trục đường ray, xác định: λ= L − Lcc 27000 − 25500 = = 750mm 2 Bề rộng cột phải thỏa mãn điều kiện bd > bd > ( ht + hd ) = 480.8mm 25 ( ht + hd ) = 601mm để đảm bảo độ cứng 20 Kiểm tra cầu trục không vướng vào phần cột bd − bt = 1000 − 500 = 500mm > B1 + C1 = 300 + 60 = 360mm Trong đó: B1 = 300mm - Khoảng cách từ trục ray cầu chạy đến đầu mút cầu chạy C1 - Khe hở tối thiểu lấy 60mm sức nâng cầu trục ÷ 50T 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 = 3550mm Hệ bụng loại hình tam giác có đứng Khoảng mắt cánh 3000mm Bề rộng cửa trời lấy 9m (trong khoảng 0.3 – 0.5 nhịp nhà), chiều cao cửa trời gồm lớp kính 1.5m, bậu 0.2m bậu 0.8m HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II 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 x0.6 x 27 = 21Kg / m Trong đó: n = 1.1 – Hệ số vượt tải 1.2 – Hệ số kể đến trọng lượng giằng α d = 0.6 - Hệ số trọng lượng dàn lấy 0.6 đên 0.9 nhịp 24 – 36m c)Trọng lượng kết cấu cửa trời Có thể tính theo công thức kinh nghiệm: g ct = n × g cttc = 1,1x12 = 13.2 Kg / m Ở lấy g cttc = 12 Kg / m d)Trọng lượng cánh cửa trời bậu cửa trời HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II - Trọng lượng cánh cửa (kính + khung) g K = 35Kg / m tc - Trọng lượng bậu bậu gb = 100 Kg / m Vậy lực tập trung chân cửa trời cánh cửa bậu cửa là: tc g Kb = n × g Ktc × hct × B + n × gbtc × B = 1.1x35 x1.5 x + 1.1x100 x6 = 1007 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 x9 x6 + x1007 = = 16.8 Kg / m mặt L× B 27 x Vậy tải trọng tổng cộng phân bố rường ngang là: q = g = ( g m + g d + g ct′ ) ×B = 383 + 21 + 16.8 = 2525 Kg / m = 2.53T / 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 x75 x = 630 Kg / m = 0.63T / m 2.Tải trọng tác dụng lên cột a)Do phản lực dàn Tải trọng thường xuyên L 27 V = A = q × = 2525 x = 34088 Kg 2 Tải trọng tạm thời L 27 V ′ = A′ = P × = 630 x = 8505Kg 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 = 1037 Kg Trong đó: ldcc = B = 6m - Nhịp cầu trục α dcc = 40 hệ số trọng lượng dầm cầu trục 24 đến 37 với Q ≤ 75T n = 1.2 Gdcc đặt vai đỡ dầm cầu trục tải trọng thường xuyên 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 30T có áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn lớn bánh xe là: tc Pmax = 33T Áp lực thẳng đứng tiêu chuẩn nhỏ bánh xe tra bảng cầu trục tính theo công thức: HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II tc Pmin = Q+G 30 + 56.5 tc − Pmax = − 33 = 10,3T n0 Trong đó: Q – Sức trục cầu trục G=56.5T – Trọng lượng toàn cầu trục n0 = - Số bánh xe cầu trục Áp lực thẳng đứng tính toán: Pmax = 1.2 x33 = 39.6T Pmin = 1.2 x10.3 = 12.4T Cầu trục có bề rộng Bct = 6300mm khoảng cách bánh xe K = 5100mm 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 × Pmax × ∑ yi = 63.95T Dmin = nc × Pmin × ∑ yi = 20.03T Trong đó: nc = 0.85 - Hệ số tổ hợp hai cầu trục chế độ làm việc nhẹ trung bình Các lực Dmax , Dmin đặt vào trục nhánh đỡ dầm cầu trục cột, nên lệch tâm trục cột đoạn e lấy xấp xỉ bd/2 Do vai cột có sinh moment lệch tâm: M max = Dmax × e = 63.95 x0.5 = 31.975Tm M = Dmin × e = 20.03x0.5 = 10.015Tm 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: HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II Tngtc = f × ( Q + GT ) × nTxc = 0.1x(30 + 12) x = 2.1T nxc Trong đó: f = 0.1 – Hệ số ma sát trường hợp mềm GT = 12T - 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: T1tc = Tngtc n0 = 2.1 = 1.1T Trong đó: n0 = - Số bánh xe bên cầu trục tc Lực hãm ngang T1 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 = 2.13T 3.Tải trọng gió tác dụng lên khung Tải trọng gió tính theo TCVN 2737 – 95 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  H / L = 0.415 tra bảng C1 = −0.438 ; C3 = −0.075  α = ∑B = L 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 HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II 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 = 1.019 11.2; K = 10m Giá trị tải trọng gió phân bố lên cột (với hệ số quy đổi phân bố α = 1.01 ) là: q = n × q0 × K × C × B1 = 1.3x95 x1x0.8 x6 x1.01 = 598.73Kg / m q′ = n × q0 × K × C ′ × B1 = 1.3x95 x1x0.075 x6 x1.03 = 56.13Kg / 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 = 1.103 17.25m khoảng từ độ cao 11.2m đến 17.25m, dùng hệ số trung bình K: K = 1.061 Vậy: W = n × q0 × K × B × ∑ Ci × hi = 1.3x95 x1.061x6 x (0.8 x 2.2 − 0.438 x0.9 + 0.7 x 2.5 − 0.8 x0.45 + 0.6 x0.45 + 0.6 x 2.5 + 0.6 x 0.9 + 0.075 x 2.2) = 4112 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 = 3382.754 Kg S ′ = n × q0 × K × C ′ × F1 = n × q0 × K × C ′ × B1 × H = 317.133Kg III.Tính nội lực khung 1.Sơ chọn tỷ số độ cứng phận khung Moment quán tính dàn: M max × hd × µ Id = 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 ( = (2.53 + 0.63).27 = = 288Tm hd = 355cm - Chiều cao giàn (tại tiết diện có M max ) HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II µ - Hệ số kể đến độ dốc cánh biến dạng bụng, µ = 0.8 i = 1/10 Vậy: M × h × µ 28800000 x355 x0.8 I d = max d = = 1947429cm 2× f 2.2100 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 = (42.6 + x63.95) x1002 = 324762cm4 I1 = k1 × f 2.5 x 2100 Trong đó: N A - Phản lực tựa dàn truyền xuống N A = A + A′ = 34.09 + 8.51 = 42, 6T 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  I1  500  I1 I2 = ×  ÷ = x ÷ = k2  bd  1.7  1000  6.8 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 = 1.7 Chọn I2 I1 324762 = 46395cm 1947429 Id = = 42 I2 46395 = I = I1 = Tỷ số độ cứng dàn phần cột dưới: I d 1947429 = =6 I1 324762 Dựa theo kinh nghiệm chọn Id I = − nên chọn d = I1 I1 Các tỷ số chọn thỏa mãn điều kiện: µ= I1 −1 = −1 = I2 HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II ν= 6 = = 1.62 + 1.1 µ + 1.1x h = ht + hd = 4.32 + 7.7 = 12.02m  h 12.02 = 2.67 ÷×  ÷ = x 27  L 1.2 T1 13.260 ×1000 = 1.2 = 7956daN 2 NT 8194 = = 4097 daN 2 Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 6mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12mm Mỗi chịu lực: N = Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 ×10 = mm; t g = 10mm > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KN ( 1− K ) N lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh T1 thép góc không 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 Lấy lws = 5cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 4h fm = × = 24 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 Chọn Đường hàn sống h f lw 6x50mm Đường hàn mép h f lw 6x50mm +Các đường hàn liên kết lớn vào mã chịu lực lại: NT = 1.2T1 − N gh = 1.2 × 59.190 ×1000 − × 3859 = 63310daN > 1.2 Mỗi chịu lực: N = NT 63310 = = 31655daN 2 HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT T1 59.190 × 1000 = 1.2 = 35514daN 2 ĐỒ ÁN THÉP II Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 6mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12 mm Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 8mm < 0.9t g = 0.9 × 10 = mm; t g = 10mm > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KN ( 1− K ) N lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh T2 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 = 11cm ; lwm = 5cm Lấy lws = 12cm lwm = 6cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 120mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm 4h fm = × = 32 < lwm = 60mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 8x120mm Đường hàn mép h f lw 8x60mm +Các đường hàn liên kết bụng vào mã chịu nội lực đó: Thanh xiên X : X = −52.010T = 52.010T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 6mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12 mm Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 8mm < 0.9t g = 0.9 × 10 = mm ( t g = 12 > 5mm ) Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KX ( − K ) X1 lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 2h fm ( β f w ) γ c Trong đó: Thanh X thép góc không cạnh hàn cạnh ngắn vào mã K = 0.75 - Hệ số phân phối nội lực dọc thép góc cho đường hàn liên kết sống thép góc với mã lws = 19cm ; lwm = 6cm Lấy lws = 20cm lwm = 7cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 200mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 4h fm = × = 32 < lwm = 70mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 Chọn Đường hàn sống h f lw 8x200mm Đường hàn mép h f lw 8x70mm HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II Thanh xiên X : X = 30.630T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 5mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12 mm Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 5mm < 0.9t g = 0.9 × = 7.2 mm ; t g = > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KX ( 1− K ) X lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 = 14cm ; lwm = 7cm Lấy lws = 15cm lwm = 8cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 150mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm 4h fm = × = 20 < lwm = 80mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 297.5 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 6x150mm Đường hàn mép h f lw 5x80mm 3-Tính cho mắt trung gian cánh D1 D2 Ở nút nút có nối cánh HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II Ở mắt có tải trọng tập trung D1 Song tải trọng tập trung D1 đường hàn liên kết đứng mái với mã chịu Đồng thời nút có nối cánh, lực tính toán mối nối N t = 1.2 D1 = 1.2 × 36.940 = 44.328T ; D1 = 36.940T ; D2 = 67.610T X = 30.630T ; X = 14.690T ; D1 = 9.160T Chọn tiết diện thép 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 quy ước σt = N t 44.320 × 1000 = = 1026daN / cm < γ c f = 1× 2100 = 2100daN / cm Aqu 43.2 +Các đường hàn liên kết ghép với cánh tính theo nội lực: N gh = σ t Agh = 1026 × ( 120 /10 ) × ( /10 ) = 9849.6daN Chiều dài đường hàn xác định theo công thức: Chọn chiều cao đường hàn: h f = 8mm lws = N gh 2γ c h f ( β f w ) + 1cm = 9849.6 × 1000 + 1cm = 6cm = 60mm ×1× ( /10 ) ×1260 +Các đường hàn liên kết nhỏ vào mã chịu lực lại: N D1 = 1.2 D1 − N gh = 1.2 × 36.940 × 1000 − × 9849.6 = 24628.8daN > 1.2 D1 36.940 ×1000 = 1.2 = 22164daN 2 N D1 24628.8 = = 12314.4daN 2 Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 8mm hmin = 5mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6 Mỗi chịu lực: N = Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 × = 7.2 mm; t g = 8mm > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KN ( 1− K ) N lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 = 6cm ; lwm = 2cm Lấy lws = 7cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 70mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm 4h fm = × = 24 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 6x70mm HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II Đường hàn mép h f lw 6x50mm +Các đường hàn liên kết lớn vào mã chịu lực: N D = 1.2 D2 − N gh = 1.2 × 67.610 ×1000 − × 9849.6 = 61432.8daN > 1.2 D2 67.610 ×1000 = 1.2 = 40566daN 2 N D 61432.8 = = 30716.4daN 2 Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 8mm hmin = 6mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6 mm Mỗi chịu lực: N = Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 8mm < 0.9t g = 0.9 × 10 = mm; t g = 10mm > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KN ( 1− K ) N lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 = 11cm ; lwm = 5cm Lấy lws = 12cm lwm = 6cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 120mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm 4h fm = × = 32 < lwm = 60mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 8x120mm Đường hàn mép h f lw 8x60mm +Các đường hàn liên kết bụng vào mã tính chịu nội lực đó: Thanh xiên X : X = 30.630T Thanh xiên X tính mắt trung gian cánh T1 T2 Thanh xiên X : X = −14.690T Thanh xiên X tính mắt trung gian cánh T3 T4 -Thanh đứng D1 : D1 = 9.160T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 7mm hmin = 6mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 8.4 mm Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 × = 6.3 mm; t g = > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II lws = KX ( 1− K ) X lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 = 4cm ; lwm = 2cm Lấy lws = 5cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm 4h fm = × = 24 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 6x50mm Đường hàn mép h f lw 6x50mm 4-Tính mắt liên kết dàn với cột Dàn liên kết cứng với cột mắt đầu dàn +Mắt dưới: Mắt mắt truyền phản lực gối tựa RA = V + V ′ = 34.09 + 8.51 = 42.6T Lực ngang H moment đầu dàn gây ra: HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II H1 = M 40.988 = = 18.631T ; M = −40.988Tm h0 2.2 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 = 36.940T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 8mm hmin = 5mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 6mm < 0.9t g = 0.9 × = 7.2 mm; t g = 8mm > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KD1 ( − K ) D1 lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 = 13cm ; lwm = 7cm Lấy lws = 14cm lwm = 8cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 32 < lws = 140mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm 4h fm = × = 24 < lwm = 80mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 8x140mm Đường hàn mép h f lw 6x80mm 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 Dùng bu lông bố trí theo hình vẽ l = 80 + 100 + 200 + 80 + 20 = 460mm Tra bảng IV.8 sách thiết kế KCT NCN chọn d = 20mm HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II Chọn bề rộng sườn gối: bs = 200mm = 20cm Bề dày sườn gối xác định theo công thức: ts = RA 42.6 × 1000 = = 0.658cm 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 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 = 18.631× 1000 × ( 37.4 /10 ) = 69679.94daNcm 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 ) ( 18.631×1000 ) × 1 + ( 440 /10 )  2  ÷ ÷ + ( 42.6 ×1000 ) = 0.46cm  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 × 42.6 × 1000 = 31950daN (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 31950 + 1cm = + 1cm = 17cm h f ( β f w ) γ c ( 16 /10 ) ×1×1260 Lấy chiều dài gối đỡ 300mm Chọn kích thước gối đỡ 240x30mm 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 42.6 × 1000 = = 1065daN / cm < γ c f c = 1× 3238 = 3238daN / cm bs tsg × 20 +Mắt trên: Mắt có mắt gối chịu lực: Lực ngang: H1 = 18.631T -Liên kết T1 vào mã: T1 = 13.260T HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 10mm hmin = 6mm < h fs = 8mm < 1.2tmin = 1.2 ×10 = 12 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 6mm < h fm = 8mm < 0.9t g = 0.9 × 10 = mm; t g = 10 > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KT1 ( − K ) T1 lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 = × = 32 < lws = 60mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm 4h fm = × = 32 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 476 mm Chọn Đường hàn sống h f lw 8x60mm 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: fc = fu = 3238daN / cm ; γ M = 1.05 ; γ c = 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 = H1 zy1 k 2∑ yi2 = 18.631× 245 × 300 = 4.891T ( 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 × 4.891×1000 = = 1.387cm = 13.87 mm 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 HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II 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 ) ×18.631× 1000 3b1 H = 0.5 = 1.31cm lγ c f ( 390 /10 ) ×1× 2100 Theo yêu cầu cấu tạo ts ≥ 20mm Do chọn ts = 20mm = 2cm 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 = 18.631× 1000 × ( 95 /10 ) = 176994.5daNcm 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 ) ( 18.631×1000 ) × 1 + ( 390 /10 )  2  ÷ ÷ + = 0.47cm  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 HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II 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 = 65.170T -Tính toán nối cánh: Lực tính toán nối cánh là: N t = 1.2T4 = 1.2 × 65.170 = 78.204T 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 78.204 × 1000 = = 1237 daN / 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 = 1237 × ( 170 /10 ) × ( /10 ) = 16823.2daN 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 = 16823.2 + 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 78.204 ×1000 = = 39102daN 2 Lấy chiều cao đường hàn cho sống mép thép góc cánh h f = 8mm N bm = 1.2T5 − N gh = 1.2 × 65.170 ×1000 − × 16823.2 = 44557.6daN > Tổng chiều dài đường hàn ∑l w = N bm 44557.6 + 4cm = + 4cm = 48cm = 480mm 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 > 48cm +Tính nối mã: Lực truyền qua nối N bn = N bm cosα − 1.2 N x cosβ = 44557.6 × 0.995 − 1.2 × ×1000 × 0.645 = 44334.812daN Trong cosα = 0.995 Đường hàn liên kết nối vào mã h f = 14mm HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II lw = N bn 44334.812 + 1cm = + 1cm = 14cm = 140mm 2γ c h f ( β f w ) ×1× ( 14 /10 ) × 1260 Chọn nối tiết diện 30x1cm Có lw = 30cm > 14cm Kiểm tra cường độ nối Bản nối có lỗ bu lông φ 20 có σ= N bn 44334.812 = = 852.593daN / cm < γ c f = 0.8 × 2100 = 1680daN / cm 2 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 = ×16823.2 × 0.0995 = 3347.817 daN ; ( 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 3347.817 = = 0.83mm 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 = 3.810T Lấy chiều cao đường hàn sống: tmin = 7mm hmin = 5mm < h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 8.4 Lấy chiều cao đường hàn mép hmin = 5mm < h fm = 5mm < 0.9t g = 0.9 × = 6.3 mm; t g = mm > 5mm Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm tính theo công thức: lws = KX (1− K ) X5 lwm = ; 2h fs ( β f w ) γ c 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 Lấy lws = 5cm lwm = 5cm Kiểm tra điều kiện 4h fs = × = 24 < lws = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 357 mm 4h fm = × = 20 < lwm = 50mm < 85β f h fs = 85 × 0.7 × = 297.5 Chọn Đường hàn sống h f lw 6x50mm Đường hàn mép h f lw 5x50mm 6-Mắt dàn HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II 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 = 67.61T -Tính toán nối cánh: Lực tính toán nối cánh là: N t = 1.2 D2 = 1.2 × 67.61 = 81.132T 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 81.132 ×1000 = = 1878daN / 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 = 1878 × ( 120 /10 ) × ( /10 ) = 18028.8daN 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 = 18028.8 + 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 81.132 = = 40566daN 2 Lấy chiều cao đường hàn cho sống mép thép góc cánh h f = 8mm N bm = 1.2T4 − N gh = 1.2 × 67.61×1000 − ×18028.8 = 45074.4daN > Tổng chiều dài đường hàn ∑l w = N bm 45074.4 + 4cm = + 4cm = 49cm = 490mm 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 > 49cm +Tính nối mã: Lực truyền qua nối N bn = N bm cosα − 1.2 N x cosβ = 45074.4 ×1 − 1.2 × 5.550 ×1000 × 0.549 = 41418.06daN Trong N x = X = 5.550T ; cosβ = 0.549 ; cosα = Đường hàn liên kết nối vào mã h f = 14mm HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT ĐỒ ÁN THÉP II lw = N bn 41418.06 + 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 41418.06 = = 1294.314daN / cm < γ c f = 0.8 × 2100 = 1680daN / cm 2 Abnth ( 20 ×1 − × ×1) HOÀNG HỮU DƯƠNG – LỚP: 28X1B KT