ĐỒ ÁN THÉP NHÀ CÔNG NGHIỆP MỘT TẦNG ĐỀ BÀI: Thiết kế khung ngang nhà xưỡng 1 tầng 1 nhịp. 1. Kích thước nhà: • Nhịp nhà dài L= 21m, • Dài 60m, • Bước cột: 6m, • Cao trình đỉnh ray Hr = 7m 2. Nhà có cầu trục, chế độ làm việc trung bình, sức trục 30 tấn. 3. Vật liệu: Kết cấu khung: CT34 Kết cấu bao che: Mái: Tấm BTCT Tường: Tấm BTCT, xây gạch, Móng: Bê tông: B15, B20 4. Liên kết: Hàn và Bulong 5. Địa điểm xây dựng: TP. Hồ Chí Minh, Vùng gió: IIIB 1 Phụ lục Trang Chương 1 Sơ bộ kết cấu 1.1 Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp 1.2 Kích thước khung ngang 1.3 Hệ giằng Chương 2 Xác định tải trọng tác dụng vào khung ngang 2 3 3 6 8 2.1 Tải trọng mái 8 2.2 Tải trọng do cầu trục 10 2.3 Tải trọng gió tác dụng vào khung 12 Chương 3 Xác định nội lực khung 3.1 Xác định nội lực trong khung 3.2 Tổ hợp nội lực Chương 4 Thiết kế tiết diện cột 14 14 29 33 4.1 Xác định chiều dài tính toán 33 4.2 Xác định nội lực trong cột 34 4.3 Xác định tiết diện cột trên 34 4.4 Xác định tiết diện cột dưới 37 Chương 5 Thiết kế chi tiết cột 5.1 Mối nối hai phần cột 5.2 Thiết kế vai cột 5.3 Thiết kế chân cột 5.4 Tính kích thước dầm đế 5.5 Tính sườn ngăn 5.6 Tính bu lông neo 5.7 Tính sườn bulông neo Chương 6 Thiết kế dàn mái 43 43 43 45 46 46 47 47 49 6.1 Tải trọng tác dụng lêm dàn 49 6.2 Mô hình dàn trong etabs 51 6.3 Xác định nội lực xuất hiện trong dàn 52 6.4 Xác đinh tiết diện thanh dàn 52 6.5 Tính toán các chi tiết trong dàn 55 2 CHƯƠNG 1 SƠ BỘ KẾT CẤU 1.1 Sơ đồ khung ngang và kết cấu nhà công nghiệp • Khung ngang cấu tạo gồm hệ mái và dàn cột • Liên kết giữa dàn mái và hệ cột là liên kết cứng • Liên kết giữa cột và móng bê tông cốt thép là liên kết ngàm trong mặt phẳng khung và khớp ngoài mặt phẳng khung • Dàn mái là panel nên ta chọn độ dóc i = 10% 1.2 Kích thước khung ngang Chọn cốt nền nhà trùng với cốt 0.00 để tính toán thông số chiều cao. Ta có cao trình đỉnh rây: Hr = 7m, nhịp nhà L= 21 m Mặt khác do tải trọng cầu trục Q = 30000 daN • Tra catalogue theo nhịp ta được thông số về cầu trục: Nhịp cầu trục là Lk = 19,5 m Các kích thước cơ bản khác : • Bề rộng cầu trục : B= 6300 mm • Khoảng cách giữa 2 bánh xe : K= 5100 mm • Chiều cao Hk = 2750 mm • Khoảng cách từ tim rây đến mép ngoài cầu trục : B1 = 300 mm • Kiểu rây : KP 70 • Áp lực bánh xe lên rây : Pmax = 30000 daN Pmin = 8800 daN • • • 1.2.1 Lực hãm ngang tác dụng lên toàn cầu trục 1050 daN Trọng lượng xe con : 12000 daN Trọng lượng cầu trục ; 47500 daN Kích thước theo phương đứng 3 Chiều cao rây và đệm hr =200 mm ( giả định) Chiều cao dầm cầu chạy : Chọn Ta không bố trí đoạn cột chôn dưới móng nên: hm = 0 m Độ võng của dàn mái: • Chiều cao của cột dưới: • Chiều cao cột trên: Vậy ta lấy: Ht = 4000 mm Hd = 6100 mm • 1.2.2 Chiều cao toàn cột: H = Ht + Hd – hm = 4000 + 6100 =10100 mm Kích thước theo phương ngang Chọn khe hở an toàn giữa đầu nút cầu trục và mép trog của cột D = 60 mm Các kích thước theo phương ngang • Khoảng cách từ tim rây đến trục định vị • Chiều cao tiết diện cột trên Sơ bộ: Chọn ht = 400 mm • Khoảng cách từ trục định vị đến mép ngoài của cột: Ta chọn a = 50 mm Chiều cao tiết diện cột dưới: 1.2.3 Tính toán hệ mái 4 a) Dàn mái: Vì mái panel BTCT nên chọn i = 10% Chọn Hđd = 2,2 m ; L= 21 m • Sơ đồ khung: b) Cửa mái: Chiều rông cửa mái: • Chọn Lcm = 9 m Chiều cao ô cửa: a = Chiều cao bậu cửa dưới: 400 mm Chiều cao bậu cửa trên: 200 mm • Chiều cao cửa mái: 2m 5 1.3 HỆ GIẰNG 1.3.1 Hệ giằng mái: Bố trí từ mép cánh dưới của dàn lên cánh trên. Giằng trong mặt phẳng cánh trên: được bố trí theo mặt phẳng cánh trên của dàn kèo, bố trí hệ thanh chéo chữ thập. Nhà có chiều dài là 60 m do vậy ta bố trí giằng ở 2 đầu hồi. 6 1.3.2 Hệ giằng cánh dưới: §îc bè trÝ cïng gian víi hÖ gi»ng c¸nh trªn vµ bè trÝ thªm hÖ giằng dọc nhµ ë 2 bªn ( xem s¬ ®å) 1.3.3 Hệ giằng đứng: Được bố trí ở những ô có mặt phẳng giằng cánh trên và giằng cánh dưới được bố trí dọc nhà 7 1.3.4 Hệ giằng cột: Bao gồm có hệ giằng cột trên và hệ giằng cột dưới • • Ở cột trên ta bố trí giằng ở những ô có giằng cánh trên và giằng cánh dưới Ở cột dưới ta không bố trí giằng cột dưới ở 2 đầu nhà để tránh hiệu ứng nhiệt CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG VÀO KHUNG NGANG Tải trọng tác dụng vào khung ngang bao gồm: Tải trọng mái Tải trọng do cầu trục 8 Tải trọng gió 2.1 Tải trọng mái 2.1.1 Tĩnh tải a) Các lớp cấu tạo mái Theo cấu tạo của các lớp mái ta có bản thống kê các tải trọng mái như sau: Với : bề dày các lớp cấu tạo mái (m) : khối lượng riêng các lớp mái (daN/m3) : tải trọng tiêu chuẩn (daN/m2) tải trọng tính toán của các lớp (daN/m2) Quy đổi tải phân bố trên gốc nghiêng về mặt bằng (daN/m2) (daN/m2) b) Trọng lượng dàn và hệ giằng Theo công thức kinh nghiệm: Trọng đó: (daN/m2) L = 21 m đối với dàn nhịp từ 24-36 m ta lấy 1,2: hệ số kể đến trọng lượng các thanh giằng 1,2.0,7.21 = 17,64 (daN/m2) 9 1,1. 19,4 (daN/m2) Quy đổi tải phân bố tren gốc nghiêng về mặt bằng (daN/m2) (daN/m2) c) Trọng lượng kết cấu cửa mái Có thể dùng trị số 12 18 (daN/m2); ta chọn 15 (daN/m2) 1,2.15 = 16,5 (daN/m ) 2 d) Trọng lượng cánh cửa mái và bậu cửa mái Các tải trọng này tập trung ở chân cửa trời. Để tiện tính khung ta quy đổi thành tải phân bố trên mặt bằng Trọng lượng bậu cửa từ 100 – 150 daN/m Chọn 120 (daN/m) Trọng lượng cửa kính và khung cánh cửa từ 35 – 40 (daN/m2) Chọn 35 (daN/m2) Vậy tải tập trung do cánh cửa mái và bậu cửa tại mắt dàn là 1,1(35.1,5.6+120.6) = 1138,5 (daN) Quy đổi tải tập trung thành tải phân bố đều như sau = 25 (daN/m2) Tĩnh tải phân bố đều trên khung ngang (446+19,5+25).6 = 2892 (daN/m) e) Kết cấu bao che Tên vật liệu Đơn vị Tải trọng tiêu Hệ số vượt Tải trọng tính 10 mái chuẩn tải toán Tôn bao che daN/m2 6,6 1.1 7,26 Xà gồ cột daN/m2 12 1,1 13,2 Tổng tĩnh tải tính toán: gtt = 7,26+13,2 = 20,46 daN/m2 Tĩnh tải bao che phân bố đều trên cột gbc = 6.20,46 = 122,76 daN/m f) Trọng lượng bản thân cột Trọng lượng thực của cột phân bố dọc theo chiều dài cột. Để đơn giản trong tính toán, cho phép trọng lượng quy về 2 đầu cột; ta giả định: Cột dưới khoảng 200 đến 300 daN/m; chọn 250 daN/m Cột trên khoảng 180 đến 240 daN/m; chọn 200 daN/m 2.2.2 Hoạt tải Tải trọng tạm thời trên mái lấy theo nhiệm vụ thiết kế. Khi không có yêu cầu đặt biệt thì lấy theo TCVN 2727-1995, ví dụ mái bằng không có người lên thì 75 (daN/m2), hệ số vượt tải là 1,3 Tải trọng tạm thời phân bố lên xà ngang 1,3.75.6 = 585 (daN/m) 2.2 Tải trọng do cầu trục Bao gồm: Áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột Tải trọng do lực hãm của xe con 2.2.1 Áp lực thẳng đứng của cầu trục lên vai cột a) Trọng lượng bản thân dầm cầu chạy Trong đó: n = 1,2 hệ số vượt tải : hệ số trọng lượng bản thân dầm cầu chạy, daN/m =(24 37) 2 Chọn =30 daN/m2 11 • 1,2.30.62 = 1296 daN đặt tại chỗ đở dầm cầu trục, là tải trọng thường xuyên và tâm so với cột dưới một đoạn đặt lệch mm Moment lệch tâm tại vai cột 0,4.12,69 = 5,2 kNm b) Áp lực đứng của bánh xe cầu trục Áp lực bánh xe truyền qua dầm cầu trục thành lực tập trung vào vai cột Áp lực lớn nhất của một bánh xe cầu trục lên rây xảy ra khi xe con mang vật nặng vào vị trí sát nhất ở cột phía đó. Trị số tiêu chuẩn được cho trong catalo cầu trục. Khí đó phía rây bên kia có áp lực nhỏ nhất Với: Q sức trục của dầm cầu trục; Q = 300 kN = 300 kN số bánh xe ở một bên ray G trọng lượng của toàn cầu trục ( bao gồm xe con) G = 120 + 475 = 595 kN kN  Áp lực lớn nhất của cầu trục lên cột do các lực được xác định theo đường ảnh hưởng của phản lực tựa của hai dầm cầu trục ở hai bên cột Với vị trí bất lợi nhất của các bánh xe lên dầm Tương ứng bên kia có áp lực Với y là tung độ đường ảnh hưởng 12 n là hệ số vượt tải là hệ số tổ hợp; =0,85 Ta có bề rộng cầu trục B= 6300 mm Khoảng cách giữa hai bánh xe: k= 5100 mm Với =1 => =0  Tổng tung độ đường ảnh hưởng kN  kN  và đặt vào trục nhánh cầu trục, nên lệch tâm so với trục cột dưới một khoảng mm  Mô men lệch tâm tại vai cột: 13 kNm kNm 2.2.2 Tải trọng do lực hãm của xe con Khi xe con hãm, phát sinh lực quán tính tác dụng ngang nhà theo phương chuyển động. Lực hãm của xe con qua các bánh xe cầu trục, truyền lên dầm hãm và vào cột Lực ngang tiêu chuẩn của một bánh xe cầu trục do hãm Với Q là sức trục lớn nhất của cầu trục; Q = 300 kN là trọng xe con; = 120 kN là số bánh xe ở một bên cầu trục; =2 kN  Các lực ngang truyền lên cột thành lực T đặt ở cao trình dầm hãm, giá trị T cũng được xác định bằng cách sắp xếp bánh xe trên đường ảnh hưởng =22,1 kN Với n là hệ số vượt tải = 0,9 là hệ số tổ hợp 2.3 Tải trọng gió tác dụng vào khung 2.3.1 Tải trọng gió phân bố đều trên cột Trong đó: là giá trịn áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng k là hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao c là hệ số khí động n là hệ số vượt tải 14 B là bước khung Công trình thuộc địa hình B, vung gió IIIB ta được Wo = 125 daN/m2 Tại cao trình đấy giàn vì kèo: H = 10,1 m => k = 1,01 kN/m kN/m Tại cao trình đỉnh cửa mái: H = 15,35 m => k = 1,08 2.3.2 Tải trọng gió tập trung tại dầm cột Lực tập trung của tải trọng gió đặt tại cao trình cánh vì kèo, được tính toán như sau Giá trị k được lấy trung bình cộng của giá trị ứng với độ cao đấy vì kèo và giá trị tại điểm cao nhất của cửa mái  Tra các hệ số động) theo sơ đồ nhà 8 (TCVN 2737-1995: tải trọng và tác Ta có: H = 10,1 m; L = 21 m  Độ dóc i = 10% =>  = -0,52 Chiều dài nhà b = 60 m =>  = -0,6 Toàn bộ phần tải trọng gió tác động từ cao trình đấy giàn đến đỉnh mái được quy về và đặt tại đầu cột trên 15  = 1,2.1,25.1,045.6.(2,2.0,8 - 0,52.0,54 + 0,7.2 - 0,54.0,51) = 24,5 kN = 1,2.1,25.1,045.6.(0,6.2,2 + 0,5.0,54 + 0,6.2 + 0,4.0,51) = 28,2  kN CHƯƠNG 3 XÁC ĐỊNH NỘI LỰC KHUNG 3.1 Xác định nội lực trong khung 3.1.1 Các giả thuyết đơn giản hóa khi giải phóng khung ngang Thay thế cột bằng các cấu kiện thanh trùng với tim cột, có độ cứng bằng độ cứng của cột Cột trên và cột dưới được nắng trục thẳng hàng với nhau, thêm vào cột moment lệch tâm tại vai cột để kể đến sự lệch tâm giữa hai cột. Thay thế dầm bằng một thanh, nằm trùng với cánh dưới dàn, độ cứng bằng độ cứng trung bình của dàn Khi tải trọng tác dụng trực tiếp lên xà ngang, coi như tải tác dụng đối xứng trên khung, do vậy ẩn phản ứng chuyển vị ngang đầu cột , còn hai ẩn đối xứng chuyển vị xoay đầu cột bằng nhau Khi tải trọng tác dụng không trực tiếp lên xà ngang, ta coi như độ cứng của xà ngang là vô cùng 3.1.2 Tính toán nội lực khung Ta giả thuyết ; chọn =8 Tỉ số độ cứng của giàn vì kèo và cột trên Với ; chọn = 30 là moment quán tính tiết diện cột dưới 16 là moment quán tính tiết diện cột trên là moment quán tính tiết diện dàn a) Nội lực do tĩnh tải Độ lệch tâm tại vai cột Toàn bộ tải tác dụng lên khung = 28,92 kN/m q = (446 + 19,5 +25).6 = 2892daN/m Lực dọc trong cột trên của khung Moment lệch tâm đặc tại vai cột kNm Sơ đồ tính Bài toán 1 17 Hệ cơ bản được trình bày như hình trên. Từ giả thuyêt đơn giản hóa, ẩn phản xứng bị triệt tiêu. Còn lại hai ẩn Phương trình chính tắc Vẽ biểu đồ đơn vị và biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản Từ số liệu đầu bài và giả thuyết, ta tính các thông số để tra bảng Tra phụ lục số 18 và nội suy, ta xác định các hệ số ; Từ đó xác định được moment và lực cắt ở đỉnh cột do chuyển vị xoay bằng đơn vị gây ra Moment và lực cắt tại chân cột Moment trong thanh xà ngang Biểu đồ moment có giá trị tại gối và tại giữa nhịp do tải ngoài như sau 18 kNm kNm Bằng cách tách nút và xét cân bằng moment, ta xác định được như sau và kNm Xác định ẩn số Biểu đồ moment trong hệ ban đầu: Giá trị moment ở chân cột kNm Giá trị moment ở đỉnh cột kNm Giá trị moment ở đầu dàn kNm Giá trị moment ở giữa dàn kNm 19 Bài toán 2 Thông số cần thiết Từ các thông số n = 0,125; các hệ số sau và , ta tra phụ lục 16 được -0,2144 1,3243 Moment và phản lực đỉnh cột xác định như sau: (-0,2144).(-60,7)=13 kNm kN Moment ở tiết diện II-II trên vai cột, thuộc phần cột trên 20 kNm Moment ở tiết diện III-III dưới vai cột, thuộc phần cột dưới kNm Moment tại chân cột 41,86 - 7,96.6,1= -6,7 kNm Biểu đồ moment cuối cùng cảu khung ngang trường hợp tĩnh tải bằng biểu đồ tổng cộng của sơ đồ 1 và sơ đồ 2 Lực dọc tại tiết diện I-I ( đầu cột trên) kN Lực dọc tại tiết diện II-II ( chân cột trên) kN Lực dọc tại tiết diện III-III ( đầu cột dưới) 21 kN Lực dọc tại tiết diện IV-IV ( chân cột dưới) kN Lực cắt tại chân cột: kN b) Nội lực do hoạt tải Ta có thể nhanh chống tìm được biểu đò moment dựa vào kết quả tính trong trường hợp tĩnh tải bằng các nhân các tung độ của biểu đồ moment do tĩnh tải với tỷ số p/q, với p là giá trị hoạt tải, q là giá trị tĩnh tải trên 1 m dài Với = 5,85 kN/m => Biểu đồ moment như sau: Lực dọc kN Lực cắt tại chân cột: kN c) Áp lực đứng Dmax và Dmin của cầu trục lên vai cột Bài toán 2 22 • Hệ cơ bản Trong trường hợp tải trọng không tác dụng trực tiếp lên xà ngang, do đó ta quan niệm độ cứng của xà ngang là vô cùng , dẩn đến các chuyển vị xoay tại đầu cột triệt tiêu. Hệ chỉ còn lại một ẩn chuyển vị ngang ở đỉnh cột • Phương trình chính tắc • Biểu đồ moment Biểu đồ moment đơn vị , do dựng nhờ bảng tra phụ lục 17 =1 gây ra trong hệ cơ bản được xây Từ phụ lục tra được các hệ số và ta tính được Biểu đồ moment do tải ngoài gây ra trên hệ cơ bản được xây dựng nhờ phụ lục 16, tương tự như trường hợp tĩnh tải Mô men lệch tâm tại vai cột: kNm 23 kNm • Đối với cột trái Moment và phản lực tại đỉnh cột trái được xác định như sau: MI = KB.Mmax = (-0,2144).238,7 = -51,18 kNm kN Moment tại chân cột trên MII = MB + QB.Ht = -51,18+31,3.4 = 74,02 kNm Moment tại đỉnh cột dưới -238,7+74,02 = -164,68 kNm Moment tại chân cột -164,68 + 31,3.6,1 = 26,25 kNm • Đối với cột phải tương tự như cột trái với Mmin = 117,4 kNm ta được bảng sau M(kN.m) Đỉnh cột Chân cột trên Đỉnh cột dưới Chân cột dưới 15,4 -25,17 36,43 -80,97 12,97 Từ đó ta có biểu đồ moment cho trường hợp này như sau Q(kN) Biểu đồ moment do tải ngoài gây ra Xác định 24 Sử dụng một mặt cắt bao quanh thanh xà ngang và chiếu tất cả lên phương ngang, chúng ta có thể xác định như hình vẽ • Hoàn toàn tương tự, chúng ta có thể xác định được R1p kN Xác định ẩn chuyển vị thẳng • • Biểu đồ moment cho hệ kết cấu ban đầu: Cột trái Moment tại đỉnh cột =1,502.10,1.1,4773 - 51,18 = -28,77 kNm Moment tại chân cột trên =1,502.10,1.(-0,2144) + 74,02 = 70,76 kNm Moment tại đỉnh cột dưới = -Mlt + MII = -238,7 + 70,76 = -167,93 kNm Lực cắt: 31,3 – 1,502.5,295 = 23,34 kN Moment tại chân cột = -1,502.10,1.3,8177 + 26,25 = -31,67 kNm • Cột phải: 25 Tính toán tương tụ như trường hợp cột trái, ta có bảng kết quả: M(kN.m) Đỉnh cột Chân cột Đỉnh cột dưới trên -47,58 39,68 -77,72 Biểu đồ moment cuối cùng do Dmax và Dmin gây ra như sau: Q(kN) Chân cột 70,89 d) Lực xô ngang T Lực hãm của xe con T = 22,1 kN Nội lực do chuyển vị đơn vị gây ra trên hệ cơ bản Các hệ số: ; ; n = 0,125, Ta tra bảng phụ lục 15 xác định được KB = - 0,1045 ; 26 Biểu đồ moment do ngoại lực gây ra trên hệ cơ bản Moment tại tiết diện I-I (đầu cột trên): -0,1045.22,1.10,1 = -23,33 kNm Moment tại vị trí đặt lực xô ngang: -23,33 + 0,6077.22,1.3,3 = 21 kNm Moment tại chân cột -23,33+0,6077.22,1.10,1–22,1.(10,1-3,3) = -37,97 kNm Xác định hệ số r11 và R1P: 27 Ta có kN Xác định chuyển vị Biểu đồ moment trong hệ kết cấu ban đầu Cột trái Moment tại đỉnh =1,268.1,4773.10,1 – 23,33 = -4,41 kNm Moment tại vị trí đặt lực xô ngang = 1,268.(-0,2144).10,1 + 21 = 18,25 kNm Moment tại chân cột = 1,268.(-3,81770).10,1- 37,97 = -86,86 kNm Cột phải Moment tại đỉnh = -1,268.1,4773.10,1 = -18,92 kNm Moment tại vị trí đặt lực xô ngang = -1,268.(-0,2144).10,1 = 2,75 kNm Moment tại chân cột = -1,268.(-3,8177).10,1 = 48,89 kNm 28 Biểu đồ moment (trong trường hợp lực xô ngang T tác dụng trực tiếp lên cột trái) như sau e) Tải gió Ta có tải gió như sau: qđẩy = 7,3 kN/m qhút = 5,45 kN/m Wđẩy = 24,5 kN Whút = 28,2 kN Nội lực được tính theo sơ đồ sau Phương trình chính tắc Nội lực do chuyển vị đơn vị gây ra trên hệ cơ bản Các hệ số = 0,369 ; n = 0,125 tra phụ lục 14 ta được KB = - 0,0544 = 0,429 29 Biểu đồ moment do nội lực gây ra trên hệ cơ bản Moment đầu cột : MI = KB.qđ.h2 = -0,0544 . 7,3 . 10,12 = -41,25 kN.m Moment tại chân cột trên và đỉnh cột dưới : MII = MIII = MI +QB.Ht – (q./2) = -41,25 + 0,429 . 7,3 . 10,1 . 4 – (7,3x 42/2) = 26,87 kN.m Moment tại chân cột: MIV = MI +QB.h – (q.h2/2) = -41,25 + 0,429 x 7,3x 10,1 – (7,3.42/2) = -68 kN.m Tính tương tự cho phía hút gió, ta có bẳng kết quả sau: MA (kN.m) -30,24 MB,C (kN.m) 20,61 MD (kN.m) -50,23 Xác định các hệ số r11 và R1P : 30 Ta có R1p = -107,94 kN Xác định ẩn chuyển vị Giá trị moment trong biểu đồ ban đầu : MP = .M1 + Cột trái: Moment tại tiết diện I-I: MI = +1 = (-41,25) + 10,2.(h3/ EJcd ) .1,4773.(EJcd/h2) = 110,94 kN.m Moment tại tiết diện II-II và III-III (chân cột trên và đỉnh cột dưới): MII = +1 =26,87 + 10,2.(h3/ EJcd) . (- 0,2144).(EJcd/h2) = 4,75 kN.m Moment tại tiết diện IV-IV: MIV = +1 = -68 + 10,2.(h3/ EJcd) . (- 3,8177).(EJcd/h2) = -461,3 kN.m Cột phải: Moment tại tiết diện I-I: MI = -1 = (-30,24) - 10,2.(h3/ EJcd ) .1,4773.(EJcd/h2) = -182,43 kN.m Moment tại tiết diện II-II và III-III (chân cột trên và đỉnh cột dưới): MII = -1 = -20,61 - 10,2.(h3/ EJcd) . (- 0,2144).(EJcd/h2) = 1,48 kN.m Moment tại tiết diện IV-IV: MIV = -1 = -50,23 - 10,2.(h3/ EJcd) . (- 3,8177).(EJcd/h2) = 343,1 kN.m 3.2 Tổ hợp nội lực Để tìm ra nội lực nguy hiểm nhất ở từng tiết diện, có xét đến tác dụng không đồng thời của các hoạt tải ta cần tiến hành tổ hợp nội lực 31 Theo TCVN 2737-1995, ta cần tiến hành hai tổ hợp nội lực cơ bản, tổ hợp cơ bản 1 và tổ hợp cơ bản 2 Tổ hợp cơ bản 1 bao gồm tĩnh tải và một hoạt tải nguy hiểm nhất tham gia, với hệ số tổ hợp bằng 1 Tổ hợp cơ bản 2 bao gồm tĩnh tải ( hệ số tổ hợp bằng 1) và tất cả các tổ hợp nguy hiểm ( hệ số tổ hợp bằng 0,9) Bảng tổ hợp nội lực, khi các trường hợp tải tác dụng vào cột trái 32 Chương 4 THIẾT KẾ TIẾT DIỆN CỘT • Chiều dài hình học của các cột Ht = 4m; Hd = 6,1 m • • Tỷ số moment quán tính chọn là Liên kết khung nhà, cột liên kết với móng ở đầu dưới và liên kết với dàn ở đầu trên. Các liên kết này là liên kết ngàm 33 4.1 Xác định chiều dài tính toán 4.1.1 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn Chiều dài tính toán riêng cho từng phần cột • Cột trên • Cột dưới Tính toán các tham số: Tỷ số độ cứng đơn vị giữa 2 cột Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất giữa phần cột trên và phần cột dưới là Từ Tra bảng ta được hệ số quy đổi chiều dài tính toán Giá trị Vậy chiều dài tính toán • Cột trên • Cột dưới 4.1.2 Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng dàn • Cột trên • Cột dưới 4.2 Xác định nội lực trong cột 34 • Tại cột trên ( tiết diện I-I) Cặp nội lực dùng để thiết kế cột có giá trị M = -312,7 kNm; Ntu = 359 kN • Tại cột dưới: Cặp nội lực có moment căng nhánh cầu trục và lực dọc tương ứng M = -408,3 kNm; Ntu = 931,6 kN Cặp nội lực có moment căng nhánh mái và lực dọc tương ứng M = 530,1 kNm; Ntu = 658,6 kN Ta có thể sơ bộ tính lực dọc trong nhánh cầu trục và nhánh mái theo công thức kN kN 4.3 Xác định sơ bộ tiết diện cột trên • Độ lêch tâm của toàn cột và diện tích yêu cầu Sơ bộ giả thuyết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện tích yêu cầu tiết diện theo công thức: • Từ và diện chọn các kích thước tiết diện cột: h = 40 cm tf = 1,2 cm 35 1 cm 37,6 cm • • Diện tích tiết diện A = 109,6 cm2 Các đặt trưng hình học của tiết diện: ; < 120 (thỏa) < 120 (thỏa) • Độ lệch tâm tương đối 36 • Độ lệch tâm quy đổi: Tra bảng II.4 ( Tr 310- Kết cấu thép và cấu kiện cơ bản) với sơ đồ tiết diện số 5 ta có: ; tra bảng 1,25 < 20 (thỏa)  Kiểm tra tiết diện cột trên đã chọn • Kiểm tra bền Cột có tra bền • ( tiết diện không bị giảm yếu) và me < 20, không cần kiểm Kiểm tra ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung Tra bảng 4.9 phụ thuộc • và , ta được = 0,24 Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng khung = 2100 daN/cm2 37 Với -tra bảng 4.4, dựa theo và R = 2100 daN/cm2 ta được = 0,876 C – căn cứ vào m = 6,054 > 5 ta dùng công thức các hệ số tra bảng phụ lục 7 = 0,9 =1 • Kiểm tra ổn định cục bộ bản cánh bo = 14,5 cm  Bản cánh không bị mất ổn định cục bộ • Kiểm tra ổn định cục bộ bản bụng  Bản bụng không bị mất ổn định cục bộ  Kết luận tiết diện cột trên là hợp lý 4.4 Xác định tiết diện cột dưới Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh cầu trục: M = -408,3 kNm; Ntu = 931,6 kN Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái: M = 530,1 kNm; Ntu = 658,6 kN Lực cắt lớn nhất tại chân cột Q = 80,1 kN Chọn khoảng cách các thanh giằng a = 100 cm 38 Xác định gần đúng khoảng cách 2 trục nhánh Khoảng cách trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh cầu trục 0,55c = 440 mm Khoảng cách trọng tâm toàn tiết diện đến trục nhánh mái 800 – 440 = 360 mm Lực nén lớn nhất trong các nhánh Nhánh cầu trục: Nhánh mái: Giả thuyết hệ số ổn định riêng rẽ 0.8, tính diện tích yêu cầu cho từng nhánh Chọn tiết diện nhánh 1 ( nhánh cầu trục) Chọn tiểt diện tổ hợp I từ 3 bản ghép: 39 Đặc trưng hình học của tiết diện Chọn tiết diện nhánh 2 ( nhánh mái) Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ một thép bản 260x10 và hai thép góc đều cạnh L125x125x10 có (A = 24,2 cm2; zo = 3,44 cm; Jx = Jy = 356 cm4) Diện tích nhánh 2: Khoảng cách từ mép trái của tiêt diện ( mép ngoài của bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là zo 40 Các đặc trưng hình học của tiết diện Khoảng cách giữa 2 trục nhánh Tổng diện tích cột dưới: A = 135,8 cm2 Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 1: Khoảng cách từ trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh 2: Đặc trưng tiết diện cột dưới Moment quán tính toàn tiết diện với trục x-x 41 Chọn trước thanh giằng xiên bằng thép L80x6, thanh giằng ngang bằng thép L40x5. Tra bảng có (A = 9,35 cm2, ) . Khoảng cách các điểm giằng đã chọn là 1 cm, do vậy góc nghiêng của thanh giằng xiên là Từ α tra bảng ta có k = 33,89. Độ mảnh quy ước được xác định Kiểm tra tiết diện đã chọn Xác định lại lực dọc trong mỗi nhánh • Đối với nhánh cầu trục Ta có tra bảng ta có ϕ = 0,872. Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung theo công thức daN/cm2 • Đối với nhánh mái Ta có tra bảng ta có ϕ = 0,838. Kiểm tra ổn định nhánh cầu trục ngoài mặt phẳng khung theo công thức daN/cm2 Kiểm tra ổn định của cột dưới trong mặt phẳng khung (theo trục ảo) 42 Trong mặt phẳng khung, cột dưới làm việc như một thanh tiết diện rỗng chịu nén lệch tâm. Chúng ta sẽ kiễm tra theo 2 cặp nội lực nguy hiểm đã nêu trên. Cặp nội lực thứ nhất: M1 = -408,3 kNm; N1 = 931,6 kN Với m và , tra phụ lục tìm được 0,423 daN/cm2 Cặp nội lực thứ hai M2 = 530,1 kNm; N2 = 658,6 kN Với m và , tra phụ lục tìm được 0,479 daN/cm2 Kiểm tra thanh xiên, thanh bụng đã chọn Chiều dài thanh xiên Với tra bảng phụ lục được Lực cắt quy ước trong cột dưới bằng 43 daN Do nên chúng ta lấy Q = Qthựctế = 8010 daN Lực nén trong thanh xiên do lực cắt Q gây ra là daN tra bảng được Hệ số điều kiện làm việc của thanh xiên liên kết và trục thực của thanh xiên) ( do sự lệch tâm giữa trục Kiểm tra điều kiện ổn định của thanh xiên daN/cm2 Liên kết hàn giữa thanh xiên và nhánh cột tính như sau: Que hàn N42, hàn tay, hệ số điều kiện làm việc là 0,9 Chọn chiều cao đường hàn: (tra bảnh dựa theo tmax = 1 cm) Chọn 0,6 cm Tổng chiều dài dường hàn cần thiết Bố trí đường hàn sống và đường hàn mép 44 Chọn 8 cm và 4 cm Thanh bụng ngang do chịu lực Qqu nội lực khá nhỏ nên chỉ cần chọn tiết diện theo độ mảnh cho phép, dường hàn chọn theo cấu tạo với Kiểm tra lại độ cứng giữa hai phần cột 8,85 Sai số so với tỷ lệ đã chọn Chương 5 THIẾT KẾ CHI TIẾT CỘT 5.1 Mối nối hai phần cột Nội lực để tính mối nối là nội lực ở ngay trên vai cột( tiết diện II-II). Từ bảng tổ hợp nội lực ở tiết diện II-II ta chọn được hai cặp nội lực nguy hiểm nhất là: Nội lực lớn nhất mà mối nối cánh ngoài, cánh trong phải chịu 45 Đường hàn có chiều dài bằng bề rộng của cánh cột trên, chiều cao đường hàn bằng chiều dày thép của cánh cột trên, ứng suất trong đường hàn: Kiểm tra liên kết hàn ở cánh trong cột trên Kiểm tra liên kết hàn ở cánh ngoài cột trên Mối nối bụng cột, tính đủ chịu lực cắt tại tiết diện nối. Vì lực cắt ở tiết diện II-II khá bé đường hàn đối đầu lấy theo cấu tạo: hàn suốt, với chiều cao đường hàn đúng bằng chiều dày thép bản bụng. 5.2 Thiết kế vai cột Áp lực Dmax lên vai cột là 596,7 kN, Trọng lượng bản thân dầm cầu chạy Gdcc = 12,96 kN Bề rộng của sườn gối dầm cầu chạy b = 300 mm Bề dày bản bản cánh dầm vai là 30 mm Cường độ tính toán thép dầm vai f = 2100 daN/cm2 Cường độ ép mặt thép dầm vai fem = 3200 daN/cm2 Bề dày bản bụng dầm vai được xác định theo công thức: cm, chọn = 1 cm Mặt trên bản bụng cần được phay nhẵn để bản đậy nhánh cầu trục tựa vào và truyền lực trực tiếp, không thông qua đường hàn liên kết giữa 2 bản. Chúng ta coi như chỉ có bản bụng dầm vai chịu lực. Chiều cao dầm vai phải lớn hơn hay bằng ½ chiều cao tiết diện cột dưới, tức là bằng 400 mm, để đảm bảo độ cứng cho liên kết giữa 2 nhánh cột dưới. Mặt khác, dầm vai phải đủ khả năng chịu lực. Theo điều kiện này, chiều cao dầm vai sẽ được xác định theo công thức: Như vậy, chiều cao dầm vai sẽ được chọn theo diều kiện đảm bảo độ cứng Với M là môment trong dầm vai khi quan niệm dầm vai như một dầm đơn giản gối lên 2 nhánh cột dưới, chịu tải (qua bản K) truyền xuống từ cánh trong của cột trên kNcm 46 Các bản thép đóng vai trò bản cánh cho dầm vai chỉ cần chọn theo cấu tạo. Các đường hàn liên kết bản cánh vào bản bụng cũng chọn theo cấu tạo. Các đường hàn liên kết giữa bản bụng dầm vai và 2 nhánh cột dưới, cũng như bản k vào bản bụng dầm vai đều phải được tính toán kiểm tra. Trước hết, đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản lưng nhánh mái cần đủ khả năng chịu lực từ dầm vai truyền vào và bằng kN. Phản lực này do hai đường hàn ở hai bên bản bụng tham gia chịu lực. Chiều cao đường hàn cần thiết: Vậy chọn theo điều kiện chống rỉ, =4 mm Đường hàn liên kết bản k với bản bụng dầm vai (bốn đường hàn) sẽ chịu lực truyền xuống. Tương tự như trên, ta chọn = 4 mm Đường hàn liên kết bản bụng dầm vai vào bản bụng nhánh cầu trục( 4 đường) sẽ chịu lực cùng với phản lực từ dầm vai do Chiều cao đường hàn cần thiết được xác định như sau Vậy chọn theo điều kiện chống rỉ, gây ra. =5 mm 5.3 Thiết kế chân cột Nội lực tại chân cột: Mmax = 530,1 kNm và Ntu = 658,6 kN Mmin = -408.3 kNm và Ntu = 931,6 kN Nmax = 936 kN và và 47 • Lực nén lớn nhất phát sinh bên nhánh cầu trục là Lực kéo lớn nhất phát sinh bên nhánh mái được xác định như sau: Móng bêtông B20 có Rn = 115 daN/cm2 Giả thuyết hệ số tăng cường độ do nén cục bộ mặt bêtông móng Diện tích yêu cầu của bản đế nhánh cầu trục Chiều rộng bản đế theo yêu cầu cấu tạo Chiều dài L của bản đế từng nhánh tính được là chọn Lbd = 30(cm) Ứng suất thực tế ngay dưới bản đế Tính chiều dày bản đế Ở nhánh cầu trục với moment lớn nhất ở bản kê 3 cạnh 48 Chọn chiều dày bản đế là 3 cm cho cả chân cột 5.4 Tính kích thước dầm đế Tải trọng truyền lên dầm đế ở nhánh cầu trục: Phản lực lớn nhất tại gối của dầm đế chính là tại đường hàn liên kết dầm đế với bản thép cánh cột: N = 1090,5x30x10/20 = 16356,84 kN Chọn chiều cao đường hàn hh = 8mm Chiều dài một đường hàn Chọn dầm đế có tiết diện 300x200x10 mm Môment uốn lớn nhất trong dầm để được xác định bằng daNcm Bề dày cần thiết của bản đế được tính như sau: Ta chọn bề dày đầm đế là 10 mm 5.5 Tính sườn ngăn Tải trọng truyền xuống sườn ngăn daN/cm Moment và lực cắt sườn ngăn Chọn trước bề dày sườn ngăn là 10 mm. Chiều cao sườn ngăn được xác định theo điều kiện chịu uốn và bằng Chúng ta chọn chiều cao sườn ngăn bằng chiều cao dầm đế và bằng 20 cm 49 Sườn ngăn liên kết vào bản bản lưng nhánh mái bằng hai đường hàn góc. Hai đường hàn này sẽ chịu moment và lực cắt tác dụng đồng thời, hh liên kết bằng 10 mm 2.(0,7.1).20 =28 cm2 Cường độ của đường hàn được kiểm tra theo công thức 5.6 Tính bu lông neo Từ tải trọng nội lực cột, ở tiết diện chân cột, tìm ra tổ hợp moment lớn nhất và lực dọc nhỏ nhất Tải trọng thường xuyên, thường làm giảm lực kéo trong bulong neo nên khi tính bulong neo, hệ số vượt tải của bulong neo lắy bằng 0,9 Nội lực lớn nhất trong nhánh mái: Với tải gây ra Mt = 96,04 kNm; Nt = 339,3 kN là nội lực tại chân cột do tĩnh Mg = -461,3 kN là moment tại chân cột do tải gió gây ra Lực kéo trong bulong neo chân cột nhánh mái là: Tổ hợp nội lực trong nhánh cầu trục: Mmax = 530,1 kNm; N = 936 kN Lực kéo trong bulong neo chân cột nhánh cầu trục là: 50 Mỗi nhánh cột dùng 2 bulong neo, dùng bulong có cấp bền 5.6: fbl = 2100 daN/cm2 Nhánh mái: ; chọn 2 bulong Ø36 mm Nhánh cầu trục ; chọn 2 bulong Ø30 mm 5.7 Tính sườn bu lông neo Chọn chiều dày sườn δ = 10 mm; chiều rộng sườn b =120 mm; chiều cao sườn hs = 200 mm Nội lực trong sườn Q = 34873/2 = 17436 daN M = Q.e = 17436.9 = 156929,2 daNcm Trong đó e = 4 cm là khoảng cách từ trọng tâm bu lông neo đến mép dầm đế Sườn hàn vào dầm đế bằng 2 đường hàn, mỗi bên có hh = 8 mm Kiểm tra đường hàn: Kiểm tra tiết diện sườn Chọn chiều dày bản thép ngang δ = 20 mm, kích thước bản đế ngang 120x120 mm 51 Chương 6 THIẾT KẾ DÀN MÁI 6.1 Tải trọng tác dụng lên sàn Do yêu cầu dồn tải về các mắt dàn chính nên ta tạm thời bỏ qua hệ thống dàn phân nhỏ. 6.1.1 Tải trọng thường xuyên: Bao gồm trọng lượng các lớp mái và trọng lượng các kết cấu. Trị số tĩnh tải tập trung ở nút dàn vì kèo được xác định như sau: 52 Với nút 1: Với nút 2: Với nút 3: Với nút 4: 6.1.2 Hoạt tải sửa chửa mái: Với nút 1: Với nút 2: Với nút 3: 53 Với nút 4: 6.1.3 Tải gió tác dụng lên dàn: Tải trọng gió tác dụng lên vì kèo là các lực tập trung tại các nút dàn Theo phụ lục vùng gió IIIB, góc nghiêng Tỷ số Trong đó: tra bảng ta có: và n- hệ số vượt tải - áp lực gió lấy theo bản đồ phân vùng 54 k- hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo độ cao - hệ số khí động a- bước nút dàn 6.2 Mô hình dàn trong etabs Tĩnh tải Hoạt tải 55 Gió 6.3 Xác định nội lực suất hiện trong dàn Nội lực trong tổ họp ComboBao 6.4 Xác định tiết diện thanh dàn Thanh xiên đâu dàn Ta chọn bề dày bản mã của dàn theo độ lớn của nội lực trong thanh xiên đầu dàn theo nội lực thanh xiên đầu dàn N = 514,4 kN => chọn bề dày bản mắt là 12mm Chiều dài tính toán trong mặt phẳng khung bằng khoảng cách các mắt dàn, ngoài mặt phẳng uốn tùy thuộc hề giằng dọc nhà và hệ giằng đứng giữa dàn. Ở đây ta giả thuyết có hai hề giằng dọc nhà, đặt tại cao trình cánh dưới và hai hệ giằng đứng giữa dàn như hình vẽ, bố trí suốt chiều dài công trình.   Giả thuyết λ = 100, ta có ϕ = 0,599, ta xác định được diện tích tiết diện cần thiết: 56 Độ mảnh cho phép của thanh xiên đầu dàn chịu nén là 120. Bán kính quán tính yêu cầu Tra bảng ta chọn được tiết diện gồm 2 thép góc L125x75x12 có đặc trưng hình học như sau: Diện tích: A = 2x 22,7 = 45,4 cm2 Bán kính quán tính: rx = 3,19 cm Bán kính quán tính: ry = 6,3 cm Kiểm ta tiết diện đã chọn Ta chọn ra λmax = 61,9, ta tra bảng ra ϕ = 0,813, ta tiến hành kiểm tra ổn định theo công thức Điều kiện ổn định được thảo mãn. Tiết diện thanh đã chọn đủ khả năng chiu lực Với các thanh khác ta làm tương tự được bảng tổng hợp sau: 57 Một số chú ý như sau: • Thanh cánh dưới: tính như thanh chịu kéo đúng tâm • Thanh cánh trên: tính như thanh chịu nén; gỉa thuyết Do mái lợp bê tông cốt thép, do vậy theo cả 2 phương chiều dài tính toán • Thanh xiên đầu dàn: giả thuyết Hai thép gốc không đều cạnh ghép với nhau theo phương cạnh ngắn • Thanh xiên giữa dàn: tính như thanh chịu kéo đúng tâm Hai thép gốc không đều cạnh ghép với nhau theo phương cạnh ngắn • Thanh đứng: giả thuyết 58 Hai thép gốc không đều cạnh ghép với nhau theo phương cạnh dài 6.5 Tính toán các chi tiết trong dàn Trong đồ án chúng ta tính toán các chi tiết như sau • • • Nút liên kết dàn vào cột (nút đầu dàn) Nút khếch đại đỉnh dàn Nút trung gian có nối thanh cánh của dàn 6.5.1 Dữ liệu tính toán Lực dọc lớn nhất xuất hiện trong dàn là N = 622,61 kN, ta chọn chiều dày bản mã là 12 mm Que hàn N42 có Sử dụng phương pháp hàn tay, hàn không bản lót, kiểm tra bằng phương pháp thông thường    6.5.2 Nút đầu dàn dưới ( nút 1) • Liên kết thanh ngang B8 với nội lực N1 = 622,61 kN Lấy chiều cao đường hàn sống = 8 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Chiều dài đường hàn sống tính theo: 59 , chọn = 25 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn Trong đó: • = 15 cm K- hệ số phân phối nội lực, k = 0,7 : thép gốc đều cạnh Tính liên kết thanh xiên D38 với nội lực N2 = 514,39 kN Lấy chiều cao đường hàn sống = 8 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Chiều dài đường hàn sống tính theo: ; chọn = 20 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn = 10 cm Trong đó: K- hệ số phân phối nội lực, k = 0,75 : thép gốc không đều cạnh ghép cạnh ngắn N- nội lực trong thanh • Chọn bề dày sườn gối Ta thay thế moment đầu dàn bằng một cặp ngẫu lực có giá trị hướng từ trái sang phải và một moment có chiều quay ngược chiều kim đồng hồ Mlt = H.e = 33,57 kNm Với e = Lw/2 –15 = 55/2 – 15 = 12,5 cm Phản lực đứng tại gối, truyền vào liên kết hàn giữa bản mắt và sườn gối có giá trị bằng dưới kN hướng từ trên xuống Bản gối được quan niệm như một bản ngàm ở hai cạnh là hai hàng bu lông và chịu lực nhổ H, là, bản tách ra khỏi thân cột trên. Bề dày sườn gối được xác định theo công thức sau: 60 Với b1 – khoảng cách giữ hai hàng bu lông đứng l – chiều dài đường hàn gối ( theo phương đứng) f – cường độ tính toán của thép sườn gối Chúng ta chọn bề dày bản gối là • = 2 cm Đường hàn liên kết bản mã vào sườn gối đỡ Ta xác định chiều cao đường hàn cần thiết liên kết bản mắt vào sườn gối, với lw = 53 cm Ta chọn hw = 10 mm. Mômnent kháng uốn của hai đường hàn liên kết bản mắt và bản gối Kiểm tra cường độ đường hàn theo công thức • - Kiểm tra điều kiện ép mặt giữa sườn gối và gối đỡ: Kiểm tra ép mặt Lực ép chính là thành phần thẳng đứng V = 330,6 kN Bề rộng bản gối ta xác định trước = 200 mm, với bề dày bản gối là 20 mm, ta kiểm tra điều kiện ép mặt của bản gối 61 - Kiểm tra ổn định cục bộ - Kiểm tra điều kiện chịu uốn • Tính bulông liên kết bản gối vào bản cánh cột : Bulong chọn theo cấu tạo được bố trí 2 hàng đứng khoảng cách từ bulong trên cùng đến mép trên sườn gối không nhỏ hơn 2d , khoảng cách các bulong trên mỗi hàng không lớn hơn 8d và không nhỏ hơn 2,5d Để tính toán xác định lực lớn nhất trong thân bu lông, ta xác định một số kích thước z = 35 cm, l1 = 45 cm, l2 = 30 cm; l3 = 15 cm. Bulông được chọn có cấp bền 5.6 Lực lớn nhất xuất hiện trong thân bulông Diện tích thu hẹp qua ren của bulông Chúng ta chọn bulông ϕ30 , có diện tích qua ren là 5,6 • Tính toán gối đỡ : Bề rộng gối đỡ ; bề dày gối đỡ lấy lớn hơn bề dày sườn gối sao cho sườn gối đặt lọt vào trong mặt gối đỡ .Mép ngoài sườn gối cách mép ngoài gối đỡ tối thiểu là 5 đến 10 mm. Chiều dài gối đỡ phụ thuộc vào chiều dày đường hàn liên kết gối đỡ vào cột . Gối đỡ chịu phản lực V = 330,6 kN . Gối đỡ liên kết vào cột bằng 2 đường hàn góc . Chọn bề rộng gối đỡ bg = 250 mm. Chọn chiều cao đường hàn góc liên kết gối đỡ vào cánh cột hh = 1 cm . Chiều dài đường hàn góc tính theo : 62 chọn lh = 15 cm 6.5.3 Nút trên (nút 2) Tính liên kết thanh dàn phân nhỏ và thanh cánh trên vào bản mã : - Liên kết thanh cánh trên vào bản mắt Ta có phản lực thanh cánh trên gây kéo N = 597,7 kN Lấy chiều cao đường hàn sống = 8 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Chiều dài đường hàn sống tính theo: ; chọn = 22 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn Trong đó: - = 15 cm K- hệ số phân phối nội lực, k = 0,7 : thép gốc đều cạnh Do sườn gối chịu nén nên ta bố trí cấu tạo 3Ø20 liên kết sườn gối và bản cánh cột trên Diện tích tiết diện sườn gối chọn 340x200x20 Ta xác định chiều cao đường hàn cần thiết liên kết bản mắt vào sườn gối, với lw = 32 cm 63 Ta chọn hw = 10 mm. Diện tích của hai đường hàn liên kết bản mắt và bản gối Kiểm tra cường độ đường hàn theo công thức - Tính thanh dàn phân nhỏ vào bản mã Vì nội lực thang dàn phân nhỏ rất bé nên có thể hàn theo cấu tạo : 6.5.4 Nút 3 • Chiều dài đường hàn sống và mép liên kết thanh xiên đầu dàn D38 (thép gốc không đều cạnh) vào bản mã là: Lấy chiều cao đường hàn sống = 8 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Ta có phản lực thanh xiên gây néo N = 514,39 kN Chiều dài đường hàn sống tính theo: 64 ; chọn = 20 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn • = 10 cm Chiều dài đường hàn sống và mép liên kết thanh xiên D28 (thép gốc đều cạnh) vào bản mã là: Lấy chiều cao đường hàn sống = 6 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Ta có phản lực thanh xiên gây néo N = 260,16 kN Chiều dài đường hàn sống tính theo: ; chọn = 15 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn = 10 cm Chọn bản mã 600x370x12, chiều cao đường hàn giữa cánh trên và bản mã là 6 mm cho hàn sóng và mép 6.5.5 Nút 4 65 • Chiều dài đường hàn sống và mép liên kết thanh xiên D28 (thép gốc đều cạnh) vào bản mã là: Lấy chiều cao đường hàn sống = 6 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Ta có phản lực thanh xiên gây nén N = 260,16 kN Chiều dài đường hàn sống tính theo: ; chọn = 15 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn • = 10 cm Chiều dài đường hàn sống và mép liên kết thanh xiên D29 vào bản mã là: Lấy chiều cao đường hàn sống = 6 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Do lực kéo tương đối nhỏ nên chiều dài đường hàn tương tự như thanh xiên D28 • Chiều dài đường hàn sống và mép liên kết thanh đứng C2-2 (thép gốc không đều cạnh) vào bản mã là: Lấy chiều cao đường hàn sống = 6 mm; đường hàn mép hm = 6 mm Ta có phản lực thanh xiên gây nén N = 142,32 kN Chiều dài đường hàn sống tính theo: ; chọn = 10 cm Chiều cao đường hàn mép tính theo: ; chọn = 10 cm 6.5.6 Nút 5 (mắt khuyết đại tại đỉnh dàn) • • • Lực dọc trong thanh cánh trên Nct = 597,7 kN Lực dọc trong thanh xiên là Ntx = 260,16 kN Góc nghiên của thanh cánh và thanh xiên lần lượt là 6o và 36o 66 • Lực tính toán Ntt = 1,2Nct = 717,2 kN • • Diện tích tính toán quy ước Ứng suất trung bình trong tiết diện tính toán quy ước • Lực truyền vào bản mắt: Nbm = 15,2.24 = 364,7 kN • Kiểm tra cường độ đường hàn liên kết thanh cánh trên vào bản mắt Đường hàn sống mỗi bên bản mắt có lws = 15cm, hwm = 10 mm Đường hàn mép mỗi bênbản mắt có lwm = 30 cm, hwm = 8 mm Tổng diện tích đường hàn là: Ứng suất trong đường hàn được kiểm tra như sau • • Lực truyền vào bản phủ: Nbp = 15,2.23,2 = 352,5 kN Kiểm tra liên kết giữa bản phủ và thép góc Chiều dài lw của hai đường hàn ngoài dọc theo mép thép góc là 30 cm, hw = 8 cm, hai đường hàn xiên lw = 15 cm, hw = 10 mm Tổng diện tích đường hàn là: Ứng suất trong đường hàn được kiểm tra như sau Tại vị trí gẫy khúc của bản phủ, hợp lực hướng lên có giá trị Hợp lực này do bốn đường hàn liên kết sườn đứng và bản phủ chịu. Ta chọn trước tiết diện sườncđứng 8x100x300. Như vậy đường hàn liên kết có lw = 9cm, hw = 6 cm, tổng chiêu dài đường hàn là 4x9 = 36 cm Ứng suất trong đường hàn được kiểm tra như sau 67 • Bản nối sẽ chịu một lực là Ta chọn kích thước bản nối là 10x250x300, bố trí hai bản nối ốp hai bên bản mắt. Kiểm tra cường độ bản nối như sau Bản nối liên kết bản mắt bằng các đường hàn đứng. Cường độ đường hàn được kiểm tra theo công thức 6.6 Bản vẽ chi tiết khung nhà công nghiệp 1 tầng 68 [...]... -0 ,10 45.22 ,1. 10 ,1 = -23,33 kNm Moment tại vị trí đặt lực xô ngang: -23,33 + 0,6077.22 ,1. 3,3 = 21 kNm Moment tại chân cột -23,33+0,6077.22 ,1. 10 ,1 22 ,1. (10 ,1- 3,3) = -37,97 kNm Xác định hệ số r 11 và R1P: 27 Ta có kN Xác định chuyển vị Biểu đồ moment trong hệ kết cấu ban đầu Cột trái Moment tại đỉnh =1, 268 .1, 4773 .10 ,1 – 23,33 = -4, 41 kNm Moment tại vị trí đặt lực xô ngang = 1, 268.(-0, 214 4) .10 ,1 + 21 = 18 ,25... xác định được R1p kN Xác định ẩn chuyển vị thẳng • • Biểu đồ moment cho hệ kết cấu ban đầu: Cột trái Moment tại đỉnh cột =1, 502 .10 ,1. 1,4773 - 51, 18 = -28,77 kNm Moment tại chân cột trên =1, 502 .10 ,1. (-0, 214 4) + 74,02 = 70,76 kNm Moment tại đỉnh cột dưới = -Mlt + MII = -238,7 + 70,76 = -16 7,93 kNm Lực cắt: 31, 3 – 1, 502.5,295 = 23,34 kN Moment tại chân cột = -1, 502 .10 ,1. 3, 817 7 + 26,25 = - 31, 67 kNm • Cột... trí đặt lực xô ngang = 1, 268.(-0, 214 4) .10 ,1 + 21 = 18 ,25 kNm Moment tại chân cột = 1, 268.(-3, 817 70) .10 ,1- 37,97 = -86,86 kNm Cột phải Moment tại đỉnh = -1, 268 .1, 4773 .10 ,1 = -18 ,92 kNm Moment tại vị trí đặt lực xô ngang = -1, 268.(-0, 214 4) .10 ,1 = 2,75 kNm Moment tại chân cột = -1, 268.(-3, 817 7) .10 ,1 = 48,89 kNm 28 Biểu đồ moment (trong trường hợp lực xô ngang T tác dụng trực tiếp lên cột trái) như sau... động) theo sơ đồ nhà 8 (TCVN 2737 -19 95: tải trọng và tác Ta có: H = 10 ,1 m; L = 21 m  Độ dóc i = 10 % =>  = -0,52 Chiều dài nhà b = 60 m =>  = -0,6 Toàn bộ phần tải trọng gió tác động từ cao trình đấy giàn đến đỉnh mái được quy về và đặt tại đầu cột trên 15  = 1, 2 .1, 25 .1, 045.6.(2,2.0,8 - 0,52.0,54 + 0,7.2 - 0,54.0, 51) = 24,5 kN = 1, 2 .1, 25 .1, 045.6.(0,6.2,2 + 0,5.0,54 + 0,6.2 + 0,4.0, 51) = 28,2  kN... (q.h2/2) = - 41, 25 + 0,429 x 7,3x 10 ,1 – (7,3.42/2) = -68 kN.m Tính tương tự cho phía hút gió, ta có bẳng kết quả sau: MA (kN.m) -30,24 MB,C (kN.m) 20, 61 MD (kN.m) -50,23 Xác định các hệ số r 11 và R1P : 30 Ta có R1p = -10 7,94 kN Xác định ẩn chuyển vị Giá trị moment trong biểu đồ ban đầu : MP = M1 + Cột trái: Moment tại tiết diện I-I: MI = +1 = (- 41, 25) + 10 ,2.(h3/ EJcd ) 1, 4773.(EJcd/h2) = 11 0,94 kN.m... = +1 =26,87 + 10 ,2.(h3/ EJcd) (- 0, 214 4).(EJcd/h2) = 4,75 kN.m Moment tại tiết diện IV-IV: MIV = +1 = -68 + 10 ,2.(h3/ EJcd) (- 3, 817 7).(EJcd/h2) = -4 61, 3 kN.m Cột phải: Moment tại tiết diện I-I: MI = -1 = (-30,24) - 10 ,2.(h3/ EJcd ) 1, 4773.(EJcd/h2) = -18 2,43 kN.m Moment tại tiết diện II-II và III-III (chân cột trên và đỉnh cột dưới): MII = -1 = -20, 61 - 10 ,2.(h3/ EJcd) (- 0, 214 4).(EJcd/h2) = 1, 48... tra phụ lục 16 được -0, 214 4 1, 3243 Moment và phản lực đỉnh cột xác định như sau: (-0, 214 4).(-60,7) =13 kNm kN Moment ở tiết diện II-II trên vai cột, thuộc phần cột trên 20 kNm Moment ở tiết diện III-III dưới vai cột, thuộc phần cột dưới kNm Moment tại chân cột 41, 86 - 7,96.6 ,1= -6,7 kNm Biểu đồ moment cuối cùng cảu khung ngang trường hợp tĩnh tải bằng biểu đồ tổng cộng của sơ đồ 1 và sơ đồ 2 Lực dọc... cao c là hệ số khí động n là hệ số vượt tải 14 B là bước khung Công trình thuộc địa hình B, vung gió IIIB ta được Wo = 12 5 daN/m2 Tại cao trình đấy giàn vì kèo: H = 10 ,1 m => k = 1, 01 kN/m kN/m Tại cao trình đỉnh cửa mái: H = 15 ,35 m => k = 1, 08 2.3.2 Tải trọng gió tập trung tại dầm cột Lực tập trung của tải trọng gió đặt tại cao trình cánh vì kèo, được tính toán như sau Giá trị k được lấy trung bình...mái chuẩn tải toán Tôn bao che daN/m2 6,6 1. 1 7,26 Xà gồ cột daN/m2 12 1, 1 13 ,2 Tổng tĩnh tải tính toán: gtt = 7,26 +13 ,2 = 20,46 daN/m2 Tĩnh tải bao che phân bố đều trên cột gbc = 6.20,46 = 12 2,76 daN/m f) Trọng lượng bản thân cột Trọng lượng thực của cột phân bố dọc theo chiều dài cột Để đơn giản trong tính toán, cho phép trọng lượng quy về 2 đầu cột; ta giả định:... ngàm 33 4 .1 Xác định chiều dài tính toán 4 .1. 1 Chiều dài tính toán trong mặt phẳng dàn Chiều dài tính toán riêng cho từng phần cột • Cột trên • Cột dưới Tính toán các tham số: Tỷ số độ cứng đơn vị giữa 2 cột Tỷ số lực nén tính toán lớn nhất giữa phần cột trên và phần cột dưới là Từ Tra bảng ta được hệ số quy đổi chiều dài tính toán Giá trị Vậy chiều dài tính toán • Cột trên • Cột dưới 4 .1. 2 Chiều dài ... Ct trỏi Moment ti nh =1, 268 .1, 4773 .10 ,1 23,33 = -4, 41 kNm Moment ti v trớ t lc xụ ngang = 1, 268.(-0, 214 4) .10 ,1 + 21 = 18 ,25 kNm Moment ti chõn ct = 1, 268.(-3, 817 70) .10 ,1- 37,97 = -86,86 kNm... -0 ,10 45.22 ,1. 10 ,1 = -23,33 kNm Moment ti v trớ t lc xụ ngang: -23,33 + 0,6077.22 ,1. 3,3 = 21 kNm Moment ti chõn ct -23,33+0,6077.22 ,1. 10 ,12 2 ,1. (10 ,1- 3,3) = -37,97 kNm Xỏc nh h s r 11 v R1P: 27 Ta... kNm Ct phi Moment ti nh = -1, 268 .1, 4773 .10 ,1 = -18 ,92 kNm Moment ti v trớ t lc xụ ngang = -1, 268.(-0, 214 4) .10 ,1 = 2,75 kNm Moment ti chõn ct = -1, 268.(-3, 817 7) .10 ,1 = 48,89 kNm 28 Biu moment