Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án kết cấu thép số II trường đh kiến trúc
Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II II. Thiết kế cột. 1/ Xác định chiều dài tính toán của cột. Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán. - Nội lực phần cột trên : M 2 =-147,04 T.m; N 2 =218,23 T. - Nội lực phần cột d-ới : M 1 =287,1 T.m; N 1 =218,23 T. Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung xác định riêng cho từng phần cột theo công thức : l 1x = 1 H d ; l 2x = 2 H t Tr-ớc hết tính các tham số. Tỷ số độ cứng đơn vị giữa hai phần cột trên và d-ới. K= 215,0 1,6 2,9 . 7 1 H H J J t d 1 2 Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất của phần cột d-ới và phần cột trên : m= 3,2 7,94 23,218 N N 2 1 Tính hệ số : C 1 = 156,1 3,2 7 2,9 1,6 mJ J H H 2 1 d t Tra bảng đ-ợc 1 =2,08 và 2 = 8,1 156,1 08,2 C 1 1 Chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung : + Phần cột trên : l 2x = 2 H t =1,8.6,1=4,6 m + Phần cột d-ới : l 1x = 1 H d =2,08.9,2=19,14 m Chiều dài tính toán của các phần cột ngoài mặt phẳng khung xác định bằng khoảng cách các điểm cố kết dọc ngăn cản không cho cột chuyển vị theo ph-ơng dọc nhà. + Cột trên : l 2y =H t -H dc =6,1-1,5=4,6 m + Cột d-ới : l 1y =H d =9,2 m Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II 2/ Chọn tiết diện cột trên : 2.1- Chọn tiết diện. Tiết diện cột trên chọn dạng chữ H đối xứng. Hình dạng này đơn giản cho chế tạo. Tiết diện cột đ-ợc ghép từ ba bản thép, với chiều cao tiết diện đã chọn tr-ớc h t =750 mm. Độ lệch tâm : e= 55,1 7,94 04,147 N M m Sơ bộ giả thiết hệ số ảnh h-ởng hình dạng tiết diện =1,25 và diện tích yêu cầu của tiết diện tính theo công thức gần đúng : A yc = t h e )8,22,2( R N cm 2 Với N - lực dọc trong tiết diện cột trên. - hệ số ảnh h-ởng hình dạng tiết diện, lấy =1,25. R- c-ờng độ tính toán của thép. - hệ số điều kiện làm việc của cột, lấy =1. e - độ lệch tâm h t - chiều cao tiết diện cột trên. A yc = 7,289 75 155 8,225,1 10.3,2 10.7,94 3 3 cm 2 Chọn chiều dày bản bụng b =15 mm; (Tỷ số 50 5,1 75h b ), chiều dày bản cánh c =20 mm; bề rộng b c =450 mm. Diện tích tiết diện vừa chọn : Bản bụng : Bản cánh : 71.1,5=106,5 2.45.2=180 Diện tích A=286,5 cm 2 Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II 2.2- Kiểm tra tiết diện đã chọn : Tính các đặc tr-ng hình học của tiết diện : Momen quán tính của tiết diện : 28460445.2.5,36 12 2.45 2 12 71.5,1 J 2 33 x cm 4 30395 12 5,1.71 12 45.2.2 J 33 y cm 4 Bán kính quán tính của tiết diện : r x = 5,31 5,286 284604 A J x cm r y = 3,10 5,286 30395 A J y cm Momen chống uốn : W x = 4,7589 75 284604 .2 h J.2 t x cm 3 Độ mảnh và độ mảnh quy -ớc của cột trên : 85,34 5,31 1098 r l x x2 x 15,110.1,2/2300.85,34E/R 6 xx 7,44 3,10 460 r l y y2 y 47,110.1,2/2300.7,44E/R 6 yy Độ lệch tâm t-ơng đối m= x ng W A e Trong đó : e - độ lệch tâm. A ng - là diện tích tiết diện nguyên W x - momen chống uốn của tiết diện theo trục x-x m= 85,5 4,7589 5,286 .155 Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Với 1,1 x 5 < 5; 5<m=5,85<20; tỷ số A c /A b =90/106,5=0,84 tra bảng : A c /A b =0,5 thì =1,25 A c /A b =1 thì =1,4-0,02. x 1,4-0,02.1,15=1,38 Nội suy ra =1,34 Độ lệch tâm tính đổi : m 1 =.m=1,34.5,85=7,84 <20 Do A th =A ng và m 1 <20 nên không phải kiểm tra điều kiện bền. (A th - diện tích tiết diện thu hẹp). 2.3- Kiển tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng uốn. Do m 1 <20, cột bị phá hoại về ổn định. Khả năng ổn định của cột nén lệch tâm không chỉ phụ thuộc vào độ mảnh mà còn chịu ảnh h-ởng của hình dạng tiết diện và của momen uốn ở một hoặc cả hai mặt phẳng chứa hai trục chính của tiết diện cột. ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung của cột đ-ợc kiểm tra theo công thức R A. N nglt x Trong đó : lt - hệ số uốn dọc của cấu kiện đặc chịu nén lệch tâm, tra bảng ra, nó phụ thuộc vào độ lệch tâm tính đổi m 1 và độ mảnh quy -ớc x .Với x =1,15 tra bảng đ-ợc lt =0,1834. A ng diện tích tiết diện nguyên của cột. 3 3 x 10.3,2R3,1802 5,286.1834,0 10.7,94 Kg/cm 2 Điều kiện ổn định trong mặt phẳng khung của cột là thoả mãn. 2.4- Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn Momen tính toán tại tiết diện B có trị số M=147,04 T.m do các tải trọng 1,2,4,5,8. Vậy momen t-ơng ứng ở tiết diện C t do các tải trọng này gây ra là : M c =-30,07-4,3+40,77+19,36+19,73=45,49 T.m Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Momen ở 1/3 tiết diện cột trên kể từ trên xuống : 86,8249,45 3 2 )49,4504,147(M 3 2 )MM(M CCB T.m Giá trị momen quy -ớc M' dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng khung là giá trị lớn nhất của ba trị số : M ; M B /2 và M C /2. Vậy giá trị M'= M =-82,86 T.m. Độ lệch tâm t-ơng đối : X ng x W A . N 'M m M' - momen quy -ớc dùng để kiểm tra ổn định ngoài mặt phẳng. N - lực dọc tính toán ở tiết diện cột trên. A ng - diện tích tiết diện nguyên của cột trên. W x - momen chống uốn của tiết diện theo trục x-x. 3,3 4,7589 5,286 . 10.7,94 10.86,82 m 3 5 x < 5 Với m x =3,3 <5 nên hệ số kể đến ảnh h-ởng của momen uốn (M x ) và hình dạng tiết diện đối với ổn định của cột theo ph-ơng ngoài mặt phẳng khung là C đ-ợc xác định : C= x m1 Trong đó : - phụ thuộc vào loại tiết diện, độ lệch tâm t-ơng đối, đ-ợc xác định theo bảng II.5 phụ lục II. =0,65+0,005m x =0,65+0,005.3,3=0,665 - phụ thuộc vào loại tiết diện và độ mảnh. Độ mảnh y =44,7 < c =3,14 3,99 2100 10.1,2 .14,3 R E 6 tra bảng đ-ợc =1 Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II C= 313,0 3,3.665,01 1 Điều kiện ổn định ngoài mặt khung R )A.C( N ngy y Trong đó : y - hệ số uốn dọc đối với trục y-y của tiết diện cột, tra bảng phụ thuộc vào độ mảnh y , với y =44,7 tra bảng đ-ợc y =0,907. )5,286.907,0.313,0( 10.7,94 3 y =1164 Kg/cm 2 <R=2300 Kg/cm 2 2.5- Kiểm tra ổn định cục bộ với bản cánh cột R/E).1,036,0(/b ycc = = 32,152300/10.1,2)47,1.1,036,0( 6 Tiết diện cột đã chọn có tỷ số : b c / c =(45-1,5)/(2.2)=10,87 <15,32 Do khả năng chịu lực của cột xác định theo điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung nên tỷ số giới hạn b0 /h đ-ợc xác định theo bảng. Với m=5,85 >1 và 47,1 y >0,8 tra bảng đ-ợc : 4,49 10.3,2 10.1,2 )47,1.5,09,0(R/E).5,09,0(/h 3 6 b0 Tiết diện cột đã chọn có : h 0 / c =(75-2.2)/1,5=47,3 < 49,4 Tiết diện đã chọn là hợp lý. 3. Thiết kế cột d-ới. 3.1- Hình dạng và yêu cầu cấu tạo tiết diện. Do cầu trục có sức trục lớn nên cần thiết phải mở rộng tiết diện cho phù hợp với kích th-ớc cầu chạy cho nên cột d-ới sử dụng bằng cột rỗng. Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Cột d-ới của nhà công nghiệp một tầng, một nhịp này có tiết diện không đối xứng, bao gồm hai nhánh : Nhánh ngoài (nhánh mái) và nhánh trong (nhánh cầu trục). Nhánh ngoài dùng tổ hợp của một bản thép và hai thép góc. Nhánh trong dùng tiết diện tổ hợp từ ba thép bản. Do cột d-ới có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng thanh giằng. Các thanh giằng là thép dóc bố trí theo hệ tam giác có thanh ngang. Trục thanh giằng hội tụ ở trục nhánh cầu chạy và ở trục của nhánh mái. 3.2- Chọn tiết diện. Khi chịu uốn quanh trục rỗng x-x, cột rỗng làm việc nh- một dàn hai cánh song song. Việc chọn tiết diện xuất phát từ điều kiện bền của từng nhánh riêng rẽ. Momen uốn M x và lực dọc N của cột gây ra nội lực dọc N nh trong các nhánh cột. Xác định N nh cho từng nhánh riêng rẽ. Dựa vào bảng tổ hợp chọn ra đ-ợc cặp nội lực nguy hiểm cho từng nhánh: + Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 1. M 1 =-99,8 T.m; N 1 =218,23 T + Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh 2. M 2 =287,1 T.m ; N 2 =218,23 T Khoảng cách từ trọng tâm tiết diện đến trọng tâm nhánh 1 : y 1 = C. MM M 21 2 C- Khoảng cách trọng tâm hai nhánh. Ban đầu giả thiết C=h 11,15,1. 1,2878,99 1,289 y 1 m Khoản cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến trục trọng tâm nhánh 2 là y 2 =C-y 1 =1,5-1,11=0,39 m Lực dọc trong nhánh cột. + Trong nhánh 1 : N nh1 = 27,123 5,1 8,99 5,1 39,0 .23,218 C M C y .N 12 1 T Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II + Trong nhánh 2 : N nh2 = 89,352 5,1 1,287 5,1 11,1 .23,218 C M C y .N 21 2 T Giả thiết hệ số ổn định =79, chọn =8 tính đ-ợc diện tích tiết diện yêu cầu cho từng nhánh riêng rẽ. + Cho nhánh 1 : A ycn1 = 67 2300.8,0 10.27,123 .R. N 3 1nh cm 2 + Cho nhánh 2 : A ycn2 = 8,191 2300.8,0 10.89,352 .R. N 3 2nh cm 2 Chọn tiết diện nhánh 1 nh- sau : Chiều cao tiết diện nhánh lấy (0,30,5)b d và khoảng ( 30 1 20 1 ) H d . Chọn h=50 cm; h/H d =1/18,2. chiều dày bản cánh 2,1 c cm, bề rộng bản cánh 20 cm; chiều dày bản bụng 1 cm. Chọn tiết diện nhánh 2 nh- sau : Chọn tiết diện tổ hợp từ thép bản 456x22 mm và hai thép góc đều cạnh L200x16 có A 1g =62 cm 2 vị trí trục trọng tâm của thép góc cánh mép thép góc x 20 =5,54 cm và momen quán tính của thép góc J xg =2363 cm 4 . Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Diện tích tiết diện nhánh 1 : A nh1 =47,6.1+2.20.1,2=95,6 cm 2 Diện tích tiết diện nhánh 2 : A nh2 =45,6.2,2+2.62=224,32 cm 2 Khoảng cách từ mép trái của nhánh 2 đến vị trí trọng tâm tiết diện nhánh mái là : x 0 = 96,4 32,224 54,5.62.21,1.32,100 A Z.A i ii cm Các đặc tr-ng hình học : Momen quán tính trục x-x của nhánh 1 J x1 = 7,1866 12 20.2,1.2 3 cm 4 Momen quán tính trục x-x của nhánh 2 J x2 = 7035])96,474,7(622363[2)1,196,4.(32,100 12 2,2.6,45 22 3 cm 4 Bán kính quán tính trục x-x của nhánh 1 36,4 6,95 7,1866 A J r 1nh 1x 1x cm Bán kính quán tính trục x-x của nhánh 2 74,5 32,224 7035 A J r 2nh 2x 2x cm Momen quán tính trục y-y của nhánh 1 J y1 = 328762,23.20.2,1.2 12 6,.47.1 2 3 cm 4 Momen quán tính trục x-x của nhánh 2 J x2 = 8,69067])54,525(622363[2 12 6,45.2,2 2 3 cm 4 §.H kiÕn tróc hµ néi ®å ¸n kÕt cÊu thÐp sè II B¸n kÝnh qu¸n tÝnh trôc y-y cña nh¸nh 1 3,18 6,95 32876 A J r 1nh 1y 1y cm B¸n kÝnh qu¸n tÝnh trôc y-y cña nh¸nh 2 7,15 32,224 8,69067 A J r 2nh 2y 2y cm Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc nh¸nh : C=h-x 0 =150-4,96=145 cm Kho¶ng c¸ch tõ trôc träng t©m toµn tiÕt diÖn tíi nh¸nh 1 : C. A A y 2nh 1 Trong ®ã : A nh2 - diÖn tÝch tiÕt diÖn nh¸nh 2 A - diÖn tÝch toµn tiÕt diÖn cét d-íi : A = A nh1 +A nh2 =95,6+224,32=319,92 cm 2 C - kho¶ng c¸ch gi÷a hai trôc nh¸nh 3,99145. 92,315 32,224 y 1 cm Kho¶ng c¸ch tõ trôc träng t©m toµn tiÕt diÖn tíi nh¸nh 2. y 2 =C-y 1 =145-99,3=45,7 cm Momen qu¸n tÝnh toµn tiÕt diÖn víi trôc x-x (trôc träng t©m tiÕt diÖn) nhi 2 ixix A.yJJ = =1866,7+7031,5+99,3 2 .95,6+45,7 2 .224,32=1445688 cm 4 B¸n kÝnh qu¸n tÝnh r x = 6,67 92,319 1445688 A J x cm [...]... 2 A 122,5 td 2 2 1573,52 436,7 2 1633 Kg/cm2< 1,15.2300 Kg/cm 2 Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II III Tính dàn Dàn có sơ đồ hình thang, độ dốc cạnh trên là i=1/10, chiều cao đầu dàn 2,2 m, nhịp dàn... min 2.1260 qs - trị số tải trọng tác dụng lớn nhất d-ới bản đế tại s-ờn Chọn h h= 1 cm Nhánh phải Dầm đế : Tải trọng tác dụng lên dầm đế ở nhánh cầu trục q1dd=(5+0,5.24,5).59,7=1029,8 Kg/cm Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Tổng phản lực truyền lên dầm đế N1dd=(q 1dd L)/2=(1029,8.35)/2=18021 Kg Lực N 1dd này do hai đ-ờng hàn liên kết dầm đế với sống và với cánh cột nhánh cầu trục phải chịu... vai Dầm vai có tiết diện dạng I không đối xứng Cánh d-ới dầm vai là bản thép nằm ngang nối bản bụng của hai nhánh cột d-ới Cánh trên dầm vai là hai bản thép (bản đậy mút nhánh cầu trục và bản s-ờn lót), kích th-ớc hai bản thép này khác nhau nên tiết diện ngang của dầm vai về hai phía của lực S tr cũng khác nhau Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Để kiểm tra về uốn của dầm vai đủ chịu M dv... đế từng nhánh + Nhánh cầu trục : yc 1bd L yc A 1bd 1580 26,3 cm chọn L 1bđ=35 cm B 60 + Nhánh mái : yc 2 bd L yc A 2 bd 4524 75,4 cm chọn L 2bđ =84 cm B 60 ứng suất thực tế của be tông móng ngay d-ới bản đế nh N nh B.L + ở nhánh 1 1nh 123,27.10 3 59,7 Kg/cm2 65.35 + ở nhánh 2 1nh 352,89.10 3 61,2 Kg/cm2 65.84 Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Tính chiều dày bản đế ở nhánh 2 :... 2=2616 Kg.cm Nhánh 1 : Momen uốn lớn nhất ở bản kê 3 cạnh Với b/a= 17 0,69 tra bảng đ-ợc =0,087 24,5 M=0,087.61,2.24,5 2=3196 Kg.cm Chiều dày cần thiết của bản đế mỗi nhánh : bd 6.M R. Nhánh 1 : 1bd 6.2616 2,61 cm 2300 Nhánh 2 : 2 bd 6.3196 2,9 cm 2300 Chọn chiều dày bản đế chung cho cả 2 nhánh là 3,5 cm * Tính các bộ phận ở chân cột Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II - Dầm đế : Toàn... hạn []=150 Dùng thép góc L 50x5 có rmin=0,98 cm, A=4,8 cm2 S rmin 150 4,96 148 . Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II II. Thiết kế cột. 1/ Xác định chiều dài tính toán của cột. Từ bảng tổ hợp nội lực chọn ra cặp nội lực nguy hiểm nhất để tính toán. - Nội. Kiểm tra lại tỷ số momen quán tính giữa cột trên và cột d-ới. 02,5 308273 1445688 J J 2 1 Sai số : %3,28100. 7 02,57 < 30% Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II 4. Thiết kế. cm 4 . Đ.H kiến trúc hà nội đồ án kết cấu thép số II Diện tích tiết diện nhánh 1 : A nh1 =47,6.1+2.20.1,2=95,6 cm 2 Diện tích tiết diện nhánh 2 : A nh2 =45,6.2,2+2.62=224,32