Đang tải... (xem toàn văn)
huong dan lam do an thep 2 don gian de hieu cho cac ban sinh vien moi lam............................................................................................................................................................................................................................................................................................
Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng §å ¸n kÕt cÊu thÐp SỐ LIỆU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp tầng, nhịp có cầu trục Các số liệu thiết kế: L(m) B(m) Q(T) H1 ( m) Vùng gió Địa hình 33 16 10 IA C - Nhịp khung: L = 33 m - Bước khung: B = 8.0 m; Chiều dài nhà: 15B = 120 m - Sức trục: Q = 16 tấn; Số cầu trục làm việc xưởng chiếc, chế độ làm việc trung bình - Cao trình đỉnh ray: H1 = 10m - Tải trọng gió: + Vùng gió: IA + Dạng địa hình xây dựng công trình: C - Chiều cao dầm cầu trục: Hdct = 0,7 m; Chiều cao ray: Hr = 0,15 m - Nhịp cửa trời: Lct = 3(m) ; Chiều cao cửa trời: H ct = 1,5(m) - Mái lợp tôn múi dày: 0,48 mm - Vật liệu: Thép CCT38 có: f = 2300 daN/cm2 E = 2,1.10 daN/cm2 hàn tự động, que hàn N42 (d = 3÷5mm) tương đương - Bê tông móng cấp độ bền B20 - Tường xây gạch cao 1,5 m phía dưới, quây tôn phía TÍNH TOÁN THIẾT KẾ: Sơ đồ kết cấu khung ngang Khung ngang gồm cột đặc, xà ngang tiết diện chữ I Cột có tiết diện không đổi liên kết ngàm với móng, liên kết cứng với xà Theo yêu cầu cấu tạo thoát nước, chọn xà ngang có độ dốc với góc dốc α = 10 ( tương đương i = 17%) Do tính chất làm việc khung ngang chịu tải trọng thân tải trọng gió chủ yếu, nên thông thường nội lực xà ngang vị trí nách khung thường lớn nhiều nội lực vị trí nhịp Cấu tạo xà ngang có tiết diện thay đổi, khoảng biến đổi tiết diện cách đầu cột đoạn (0,35 ÷ 0,4) chiều dài nửa xà Tiết diện lại lấy không đổi Cửa mái chạy dọc suốt chiều dài nhà, mang tính chất thông gió, chiều cao cửa trời 1,5 m nhịp cửa trời m SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV: 509111047 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng i =18% i =18% +10.45 +9.15 Q =16T 0.00 a b Sơ đồ khung ngang 1.1 Kích thước theo phương đứng : - Chiều cao cột dưới: H d = H1 − (hdct + hr ) Trong đó: H1 = 10 m cao trình đỉnh ray hdct = 0,7 m chiều cao dầm cầu trục hr = 0,15 m chiều cao ray ⇒ Hd = 10– (0,7 + 0,15) = 9,15 (m) - Chiều cao cột trên: H tr = (hdct + hr ) + K1 + 0,5 Trong đó: K1 = 0,92 m khoảng cách từ mặt ray đến điểm cao xe Giá trị tra catalo cầu trục với Q = 6,3 T nhịp nhà L = 33 m 0,5 m khoảng cách an toàn từ điểm cao xe đến xà ngang ⇒ Htr = (0,7 + 0,15) + 0,92 + 0,5 = 2,27 (m) Chọn Htr = 2,3 (m) - Chiều cao toàn cột: H = Hd + Htr = 9,15 + 2,3 = 11,5 (m) 1.2 Kích thước theo phương ngang: SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV:509111047 Đồ án kết cấu thép - Sơ chọn kích thước tiết diện khung ngang: GVHD: ThS Đỗ Thắng a Tiết diện cột: Kích thước tiết diện cột thường chọn sơ theo điều kiện sau: 1 1 1 1 h = ÷ ÷H = ÷ ÷.12,5 = ( 1, 25 ÷ 0,83 ) ( m ) 10 15 10 15 - Chiều cao : ⇒ h = 0,85 ( m ) - Bề rộng : b = ( 0,3 ÷ 0,5 ) h = ( 0,3 ÷ 0,5 ) = ( 0,3 ÷ 0,5 ) ( m ) ⇒ b = 0,35 ( m ) tw = ÷ ÷h = ( 0, 012 ÷ 0, 0085 ) 70 100 - Chiều dày bụng: t w = 10mm - Chiều dày cánh : chọn: tf = 12 (mm) Tiết diện cột b Tiết diện xà mái: - Chiều cao tiết diện nách khung: h1 ≥ 1 L = 33000 = 825 ⇒ h1 = 850 ( mm ) 40 40 - Bề rộng b = (0,2 ÷ 0,5)h1 = (0,2 ÷ 0,5).850 = (170 ÷ 425) b ≥ 180 mm ⇒ b = 350 ( mm ) - Chiều cao tiết diện đỉnh khung : h2 = (1,5 ÷ 2)b = (1,5 ÷ 2).350 =(525 ÷ 700) (mm) ⇒ h2 = 550 ( mm ) -Chiều dày bụng: tw = ÷ ÷h1 = ÷ ÷.850 = ( 12,143 ÷ 8,5 ) ( mm ) ⇒ tw = 10 ( mm ) 70 100 70 100 - Chiều dày cánh t f ≥ 1 b = 350 = 11, 67 ( mm ) ⇒ t f = 12 ( mm ) 30 30 SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV: 509111047 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng - Vị trí thay đổi tiết diện xà mái cách đầu cột đoạn : Ltd = ( 0,35 ÷ 0, ) L 33 = (0,35 ÷ 0, 4) = (5, 775 ÷ 6, 6) ( m ) ⇒ Ltd = ( m ) 2 Tiết diện nách khung Tiết diện đỉnh khung Tiết diện xà mái c Tiết diện vai cột: Kích thước tiết diện vai cột phụ thuộc vào tải trọng cầu trục (lực tập trung áp lực đứng trọng lượng thân dầm, trọng lượng ray, dầm hãm, dàn hãm hoạt tải cầu trục) nhịp dầm vai (khoảng cách từ điểm đặt lực tập trung đến mép cột): + Chiều cao tiết diện vai cột: hv = 500 ( mm ) + Bề rộng tiết diện vai cột: bv = b = 350 ( mm ) + Chiều dày bụng vai cột: tw = 10 (mm) + Chiều dày cánh vai cột: tf = 12 (mm) d Độ dốc thoát nước mái , chiều cao mái : - Độ dốc thoát nước mái: Mái lợp tôn,độ dốc chọn i ≥ 0,12 Chọn i = 0,17 Chọn i= tg α = 0,17, có góc nghiêng cửa mái α = 10° d Kết cấu cửa mái (cửa trời) Sử dụng thép dập C14a 1.3 Hệ giằng Hệ giằng phận quan trọng kết cấu nhà, chúng có tác dụng: - Bảo đảm sự bất biến hình và độ cứng không gian cho nhà - Chịu các tải trọng tác dụng theo phương dọc nhà, vuông góc với mặt phẳng khung gió thổi lên tường đầu hồi SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV:509111047 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng - Bảo đảm ổn định cho các cấu kiện chịu nén của kết cấu, dàn, cột - Góp phần tạo điều kiện thuận lợi, an toàn cho việc dựng lắp, thi công Hệ giằng bao gồm hai nhóm: Hệ giằng mái hệ giằng cột Hệ giằng mái: Cầu trục có sức trục Q = 16 T, giằng làm từ thép tròn φ ≥ 20( mm ) Hệ giằng mái bố trí hai gian đầu nhà chỗ có hệ giằng cột Hệ giằng cột: Chiều cao cột H = 11.5 (m) > (m), bố trí hai lớp giằng cột 11 10 13 12 14 15 16 Sơ đồ hệ giằng mái THÐP GãC l50X5 THÐP GãC l50X5 THÐP GãC l50X5 +11.45 +9.15 0.00 10 11 12 13 14 15 16 Sơ đồ hệ giằng cột SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV: 509111047 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Thiết kế xà gồ: 2.1 Thiết kế xà gồ dùng thép cán nóng: - Dùng xà gồ thép hình dạng tiết diện C Sơ đồ giằng xà gồ: Xà gồ sơ đồ giằng xà gồ - Chọn xà gồ loại: C12 có đặc trưng hình học tiết diện: Loại Tiết diện hxg bxg Ix Iy Wx Wy G (mm) (mm) (cm4) (cm4) (cm3) (cm3) (daN/m) SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV:509111047 Đồ án kết cấu thép C12 GVHD: ThS Đỗ Thắng 120 52 304 31,2 50,6 8,52 10,4 a Tải trọng tác dụng lên xà gồ tĩnh tải, hoạt tải mái tải trọng thân xà gồ: g cm n q = (p n p + ).d + g cxago n g cosα c daN : trọng lượng mái tôn m c Trong đó: g m = 8 daN p c = 30 : hoạt tải sửa chữa mái m d = 1,5 (m): khoảng cách hai xà gồ theo phương ngang daN c g xago = 13,3 ÷: trọng lượng thân xà gồ m ng, np: hệ số độ tin cậy; ng = 1,1 np = 1,3 - Tải trọng tính toán: 8.1,1 daN q = 30.1,3 + 1,5 + 10, 4.1,1 = 83,34 ÷ ÷ cos10 m - Tải trọng tiêu chuẩn: daN q c = 30 + 1,5 + 10, = 67,59 ÷ ÷ cos10 m - Tải trọng tính toán theo phương x phương y: daN m qx= q sinα ⇒ qx= 83,34.sin100 = 14,47 daN m qy= q cosα ⇒ qy= 83,34.cos100 = 82,07 - Tải trọng tiêu chuẩn theo phương x phương y: daN m q cx = qc sinα ⇒ q cx = 67,59.sin100 = 11,74 daN m q cy = qc cosα ⇒ q cy = 67,59.cos100 = 66,56 - Tải trọng gió tác dụng lên xà gồ: SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV: 509111047 Đồ án kết cấu thép q gió = Ce Wo k.n GVHD: ThS Đỗ Thắng d − 0,9 ( g cm d + g cxago ) cosα cosα qgió = 0, 7.55.0, 7.1, 1,5 daN − 0,9 ( 8.1,5 + 10, ) cos100 = 29, 40 ÷ cos10 m daN daN < qy = 82,07 m m Vì qgió = 29,40 =>Không cần kiểm tra xà gồ chịu gió - Sử dụng giằng φ20 giằng vị trí nhịp xà gồ Mômen lớn theo hai phương: q y B 82, 07.6,52 = = 433, 43 ( daN m ) = 43343 ( daN cm ) M x = 8 2 M = qx B = 14, 47.6,5 = 19,10 daN m = 1910 daN cm ( ) ( ) y 32 32 * Kiểm tra bền theo công thức: σ = σx+ σy = σ= Mx My + ≤ f γc Wx Wy 43343 1910 daN daN + = 1080, 76 ÷ < 2100 ÷ (Thỏa mãn) 50, 8,52 cm cm * Kiểm tra độ võng: 2 Δ Δ Δ Δ = x ÷ + y ÷ ≤ B B B B - Với trường hợp dùng giằng xà gồ nhịp: Cần kiểm tra độ võng xà gồ điểm nhịp: ∆x = 0, ∆y lớn ∆y B = 5.q cy B 384.E.I x = 5.0, 6656.6503 = 0, 003728 < = 0, 005 384.2,1.10 304 200 -Tại điểm cách đầu xà gồ khoảng z = 0,421 SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV:509111047 B = 0,21B: Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Δ y 3,1.q cy B3 Δx q B = = ∆x lớn nhất: độ võng ∆y bằng: B 2954.E.I y B 384.E.I x c x ∆x 0,1174.6503 = = 0.0001666 B 2954.2,1.106.31, ∆y B ⇒ ∆ = B ( 0.0001666 ) = 3,1.0, 6656.6503 = 0.0023 384.2,1.106.304 + ( 0.0023) = 0.002306 < = 0.005 (Thỏa mãn) 200 2.1 Thiết kế xà gồ dùng thép dập nguội Từ giá trị tải trọng gió (có chiều hướng khỏi mái) qgio = 29, 40daN / m , nhịp 6500mm theo sơ đồ có căng giữa, ta chọn xà gồ C15015 Xác định tải trọng tác dụng lên khung: 3.1 Tải trọng thường xuyên: a Tĩnh tải mái: - Hệ số độ tin cậy tải trọng thường xuyên n = 1,1 ( ) g c = g1c + g 2c + g 3c B daN m c Trong : g1c − trọng lượng tôn lợp m mái: g1 = 8 daN c g 2c − trọng lượng giằng mái qui đổi m mái: g = 2,5 m g3c − trọng lượng xà gồ qui đổi m mái: g3c = Gxg d = 10, daN = 8, 67 ÷ 1, m - Tải trọng thường xuyên phân bố xà mái: daN g c = g1c + g 2c + g3c B = ( + 2,5 + 8, 67 ) 6,5 = 124, 605 ÷ m daN ⇒ g = n.g c = 1,1.124, 605 = 137, 066 ÷ m ( ) - Tải trọng thân dầm cầu trục: Gdct = α dct L2dct = 30 6,52 = 1267,5 daN - Tải trọng thân dầm, dàn hãm: Gdh = 500 daN (lấy theo kinh nghiệm) SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV: 509111047 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Sơ đồ tĩnh tải tác dụng khung 3.2 Hoạt tải sửa chữa mái: - Hệ số độ tin cậy hoạt tải sửa chữa mái np = 1,3 - Theo tiêu chuẩn tải trọng tác động, TCVN 2737-1995, với mái tôn không sử dụng ta có giá trị hoạt tải sửa chữa mái tiêu chuẩn 30 daN/m mặt nhà Do hoạt tải sửa chữa mái phân bố xà mái xác định sau: P = n p p c B.cos α = 1,3.30.6,5.cos10o = 249, 65 ( daN / m ) SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV:509111047 10 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Awf = β f h f = 2.0,7.0,9 ( 30 + 29 ) + 2.0, 7.0,9 82,6 = 178, 416 cm I wf = 2.0, 2 30.0,93 0,9.82, 63 85 + 0,9 29.0,9 82, − 0,9 + 2.0, + 30.0,9 + + 29.0,9 ÷ ÷ 12 12 12 I wf = 189883, 69cm Wwf = 2.I wf h = 2.189883, 69 = 4467,85cm3 85 Kiểm tra đường hàn: τ tđ M N = + W wf A wf V + A wf ≤ f wf γ c 2 39625,8.102 17382 1445,9 2 τ tđ = + ÷ + ÷ = 984,367 daN/cm < 1800.1 daN/cm 4467,85 178, 416 178, 416 6.2 Tính vai cột * Lựa chọn tiết diện dầm vai: - Mô men uốn lực cắt tiết diện ngàm: M = (Dmax + Gdct).e ; M = (15308+1267,5).25 = 414387,5 daN.cm V = (Dmax + Gdct ) ; V = (15308+1267,5)=16575,5 daN (e khoảng cách từ tim ray đến mặt cột) Chiều cao dầm vai tiết diện ngàm: hdv= 400 mm - Chọn góc cánh với phương ngang α= 300 SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 51 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng 4Ø20 4Ø20 C20 4Ø20 Vai cột a Kiểm tra tiết diện ngàm: (bỏ qua trọng lượng thân dầm vai): Kích thước hình học tiết diện dầm vai ngàm C.cao TD Cánh h (mm) bf (mm) tf (mm) 400 300 12 Bản bụng hw (mm) tw (mm) 376 10 Cánh bf (mm) tf (mm) 300 12 *Tính toán đặc trưng hình học tiết diện: - Momen quán tính tiết diện: SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 52 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng 30.1, 23 37, + 1, ) ( 37, 63.1 Ix = Iw + I f = + + 30.1, = 41083,1(cm ) 12 12 t f b3 hw tw3 1, 2.303 37,6.13 I y = + = + = 5403,13cm 12 12 12 12 2I 2.41083,1 Wx = x = = 2054,155cm3 h 40 2I 2.5403,13 Wy = y = = 360, 21cm3 b 30 h + t 1.37, 62 t h 37, + 1, S x = w w + t f b w f ÷ = + 1, 2.30 ÷ = 875.12cm 8 hw + t f 37, + 1, = 1, 2.30 ÷ = 698, 4cm 2 A = 2.1,2.30 + 1.37,6 = 109,6cm S f = t f b Đặc trưng hình học tiết diện dầm vai ngàm Ix Wx Iy Wy A Sx Sf (cm4) (cm3) (cm4) (cm3) (cm2) (cm3) (cm3) 360,21 109,6 857,12 698,4 41083,1 2054,155 5403,13 -Kiểm tra bền theo công thức: σ= M dv V S x ≤ f γ c τ = ≤ f v γ c Wx I x tw σ= 414387,5 = 201, 73 daN/cm2 < 2300.1 daN/cm2 2054,155 τ= - 16575,5.857,12 = 345,82 daN/cm2 < 1200.1 daN/cm2 41083,1.1 Kiểm tra ứng suất tương đương: σ tđ = σ 12 + 3.τ 12 ≤ 1,15 f γ c với: σ = σ1 = V S f M hw ; τ1 = I x tw W h 2 16575,5.698, 414387,5 37, = 189, 63 daN/cm ; τ = = 281, 78 daN/cm ; 2054,15 40 41083,1.1 σ tđ = 189, 632 + 3.281, 782 = 523, daN/cm2 < 1,15.2300.1=2645 daN/cm2 SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 53 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng b Kiểm tra tiết diện bé: Kích thước hình học tiết diện dầm vai vị trí dầm cầu trục C.cao TD Cánh h (mm) bf (mm) tf (mm) 280 300 12 Bản bụng hw (mm) tw (mm) 256 10 Cánh bf (mm) tf (mm) 300 12 30.1, 23 25, + 1, ) ( 25, 63.1 Ix = Iw + I f = + + 30.1, = 14335, 06(cm ) 12 12 t f b3 hw tw3 1, 2.303 25, 6.13 = + = 5402,133cm 12 12 12 12 2I 2.14335, 06 Wx = x = = 1023,93cm3 h 28 2I 2.5402,133 Wy = y = = 360,14cm3 b 30 h + t 1.25, 62 t h 25, + 1, S x = w w + t f b w f ÷ = + 1, 2.30 ÷ = 564,32cm 8 I y = + hw + t f 25, + 1, = 1, 2.30 ÷ = 482, 4cm 2 A = 2.1,2.30 + 1.25,6 = 97,6cm S f = t f b Đặc trưng hình học tiết diện dầm vai vị trí dầm cầu trục Ix Wx Iy Wy A Sx Sf (cm4) (cm3) (cm4) (cm3) (cm2) (cm3) (cm3) 360,14 97,6 564,32 482,4 14335,06 1023,93 5402,133 -Kiểm tra ứng suất tiếp tiết diện bé đầu công xôn theo công thức: τ= V S x ≤ f v γ c S I x tw SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 54 Đồ án kết cấu thép τ= GVHD: ThS Đỗ Thắng 16575,5.564,32 = 625,52 daN/cm2 < 1200.1 daN/cm2 14335, 06.1 c Kiểm tra ổn định cục - Bản cánh: bf 30 2,1.106 = = 25 < = 30, cánh ổn định cục t f 1, 2300 - Bản bụng: h w 37, 2,1.106 = = 37, < 2, = 66,5 bụng ổn định tw 2300 d Xác định chiều cao đường hàn - Chiều cao đường hàn liên kết cánh với bụng vai cột theo c/t: hf = VS f ( β f w ) I xγ c - Theo yêu cầu đồ án ta dùng phương pháp hàn tự động, que hàn N42 có: β f = 1,1 ; β s = 1,15 f wf = 180.103 kN / m ; f ws = 0, 45 f u = 0, 45.380.103 = 171.103 kN / m ⇒ β f f wf = 1,1.180.103 = 198.103 kN / m ⇒ β s f ws = 1,15.171.103 = 196,65.103 kN / m ⇒ ( β ; f w ) = β s f ws = 196,65.103 kN / m hf ≥ 16575,5.698, = 0,112 cm ⇒ Vậy, chọn h f = 6(mm) 2.1260.41083,1.1 e Tính liên kết hàn dầm vai cánh cột - Chọn chiều cao đường hàn hf = mm - Chiều dài tính toán đường hàn theo hình, ta có: Aw = β s h f ∑ lw = 2.0, 7.0, ( 27, + 25, + 35, ) = 74, 088(cm ) 35, 23 I w = 2.0, 0,5 + 27, 6.0, 6.20,52 + 25, 4.0, 6.18,82 ÷ = 19828, 24(cm ) 12 2I 2.19828, 24 Ww = w = = 962,54(cm3 ) hcw 41, 2 M V τ= ÷ + ÷ < ( β f w ) γ c Ww Aw 2 414387,5 16575,5 → + = 485,18( daN / cm ) < 1260(daN / cm2 ) ÷ ÷ 962,54 74, 088 → Vậy, đường hàn đảm bảo điều kiện liên kết SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 55 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng f Kiểm tra ứng suất tương đương bụng cột: -Trong bụng cột, chỗ liên kết với cánh dầm vai, chịu thêm lực ngang (do mô men dầm vai chia thành lực H = M dv/hdv) nên xuất trạng thái ứng suất phức tạp Do phải kiểm tra ứng suất tương đương theo công thức sau: σ tđ = σ + 3.τ ≤ 1,15.f γ c đây: σ = M N (V + H) + ; τ= ; M, N, V - nội lực cột vị trí chân cột Wcot A cot Ab dưới; Wcot – mô men chống uốn tiết diện cột; Acot, Ab- diện tích tiết diện cột bụng cột Nội lực cột chỗ liên kết cánh dầm vai với cột Cd 1, M = -24896 daN.m, N= -11216daN; V=-2853daN 2, M = -20993 daN.m; N= -22265daN; V= -4100daN 3, M = -31111,8 daN.m; N= -24523 daN; V= -3974,9daN N max1 = M N 24896 11216 + = + = 34897, 4daN h 0,85 N max2 = M N 20993 22265 + = + = 35830,15daN h 0,85 N max3 = M N 31111,8 24523 + = + = 48863, 62daN h 0,85 => Chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính (cặp 3): Lực ngang dầm vai tác dụng vào cột: 414387, = 10359, 69 daN; 40 31111,8 24523 3974,9 + 10359, 69 σ= + = 126, 29 daN/cm2 ; τ = = 144, 62 1, 2.82, 6117, 44 202,32 H= daN/cm2; σ tđ = 126, 29 + 3.144, 62 = 280,52 daN/cm2 < 1,15.2300.1 = 2645 daN/cm2 g Kích thước sườn: - Gia cường cho dầm vai: Chiều cao hs = 30cm; bề rộng bs = 10 cm; Chiều dày t s ≥ 30 2300 = 0.099 10 2,1.106 Chọn ts = 0,8 cm - Gia cường cho bụng cột: SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 56 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Chiều cao hs = 82,6 cm; bề rộng bs = 12 cm; Chiều dày t s ≥ 82, 2300 = 0, 228 cm Chọn chiều dày ts= 0.8 cm 12 2,1.106 6.3 Chi tiết liên kết xà với cột 4Ø20 10Ø27 Chi tiết liên kết xà với cột Nội lực đỉnh cột: 1, M= -39645 daN.m ; N= -8681 daN; V= -2853 daN 2, M= -37825 daN.m ; N=-8364 daN ; V= -2056 daN N max1 = M N 39645 8681 + = + = 50981, 68daN h 0,85 N max2 = M N 37825 8364 + = + = 48682daN h 0,85 SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 57 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng => Chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính (cặp 1): Tính toán liên kết theo quan điểm thứ a.Tính bulông: -Dùng 10 bu lông φ27, lớp độ bền 6.6; đặt vùng chịu kéo hình vẽ - Lực kéo lớn bu lông hàng cùng: N bmax = Trong đó: Mh1 m∑ hi2 m = 2: số hàng bu lông N max = 39645.10 2.89,5 = 9120,12(daN ) < 11475(daN ) ( 89,52 + 79,52 + 69,52 + 162 + 62 ) Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = Abn ftb = 4,59.2500 = 11475 daN - Diện tích thực bu lông Abn = 4,59 cm2; cường độ tính toán chịu kéo bu lông 6.6 ftb = 2500 daN/cm2 (tra bảng I.10 sách Kết cấu Thép - Cấu kiện bản) - Kiểm tra cắt bu lông: Lực cắt tác dụng lên bu lông: 2853 = 285, daN 10 Khả chịu cắt bu lông: [ N ]vb = f vb γ b A.nv = 2300.1.4,59.0,9.1 = 9501,3 daN > 285,3 daN → Vậy, bulông đủ khả chịu lực b.Tính bích: -Bản bích phải có chiều dày tbb đủ lớn để truyền lực kéo mô men vào bu lông, lấy giá trị lớn hai trị số sau: tbb ≈ 1,1 g ∑ N max 2.(bbb + g ) f tbb ≈ 1,1 g ∑ N i 2.(bbb + g ) f đó: Ni – lực kéo bu lông hàng i: Ni = Nb max hi h1 - Khi lực dọc N kéo: gần đúng, bu lông chịu thêm lực kéo mô men lệch tâm lực N với tâm quay N b max = ( M + N y ).h1 (39645.10 + 8681.42, 5).89,5 = = 9968,85daN 2.∑ hi2 ( 89,52 + 79,52 + 69,52 + 162 + ) SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 58 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng y- khoảng cách từ trục cột đến tâm quay -Lực kéo bu lông hàng tiếp theo: tbb = 1.1 tbb = 1.1 N = 9120,12 79,5 = 8101,11 daN ; 89,5 N = 9120,12 N = 9120,12 16 = 1630, 41 daN; 89,5 N = 9120,12 g ∑ N max = 1.1 g ∑ Ni = 1.1 ( bbb + g ) f ( bbb + g ) f 10 ( 9120,12 + 9968,85 ) ( 30 + 10 ) 2300 69,5 = 7082,1 daN; 89,5 = 611, daN 89, = 1, 02(cm) 10 ( 9968,85 + 8101,11 + 7082,1 + 1630, 41 + 611, ) ( 30 + 10 ) 2300 = 1, 22(cm) ⇒ Chọn tbb = 14(mm) = 1, 4(cm) c.Liên kết bích với cột: - Coi đường hàn góc cánh cột chịu M N, đường hàn bụng cột chịu lực cắt V Nc = M/hc +N/2 (hc- khoảng cách trọng tâm hai cánh cột); -Lực đường hàn chịu kéo là: M N 39645 8681 + = + = 51649, 57(daN ) hc 0,838 -Chọn chiều cao đường hàn cánh cột với bích h f = 9(mm) , bụng với bích h f = 6(mm) Nc = - Kiểm tra đường hàn: - Theo yêu cầu đồ án ta dùng phương pháp hàn tự động, que hàn N42 có: β f = 1,1 ; β s = 1,15 f wf = 180.103 kN / m ; f ws = 0, 45 f u = 0, 45.380.103 = 171.103 kN / m ⇒ β f f wf = 1,1.180.103 = 198.103 kN / m ⇒ β s f ws = 1,15.171.103 = 196,65.103 kN / m ⇒ ( β ; f w ) = β s f ws = 196,65.103 kN / m 51649,57 = 1039, 65(daN / cm ) < ( β f w ) γ c = 1260(daN / cm ) 29 + 2.13,1 0,9 ( ) 2853 τw = = 29,35 daN/cm2 < 1260 daN/cm2 0, 6.2.81 τw = → Vậy, đường hàn đủ khả chịu lực 6.4 Chi tiết nối xà SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 59 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng 4Ø20 4Ø20 Hình 6.4 Chi tiết nối xà Nội lực đỉnh cột: M = -8187,1 daN.m N = -4044,7 daN V =-1857 daN Tính toán liên kết theo quan điểm thứ a.Tính bulông: - Dùng bulông φ 20 , cấp độ bền 6.6 bố trí hình vẽ - Lực kéo lớn bu lông hàng cùng: N bmax = Trong đó: Mh1 m∑ hi2 m = 2: số hàng bu lông h1 – khoảng cách từ tâm quay tới bu lông xa N max = 8187,1.102.68,5 = 3368,37(daN ) < 6125(daN ) ( 68,52 + 58,52 + 14,52 ) Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = Abn ftb = 2, 45.2500 = 6125 daN SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 60 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Diện tích thực bu lông Abn = 2,45 cm2; cường độ tính toán chịu kéo bu lông 6.6 ftb = 2500 daN/cm2 (tra bảng I.10 sách Kết cấu Thép - Cấu kiện bản) - Kiểm tra cắt bu lông: 1857 = 232,125 daN Lực cắt tác dụng lên bu lông: Khả chịu cắt bu lông: [ N ]vb = f vb γ b A.nv = 2300.1.3,14.0,9.1 = 6499,8 daN > 232,125 daN → Vậy, bulông đủ khả chịu lực b.Tính bích: -Bản bích phải có chiều dày t bb đủ lớn để truyền lực kéo mô men vào bu lông, lấy giá tị lớn hai trị số sau: tbb ≈ 1,1 g ∑ N max tbb ≈ 1,1 2.(bbb + g ) f g ∑ N i 2.(bbb + ho ) f đó: Ni – lực kéo bu lông hàng i: Ni = Nb max hi h1 - Khi lực dọc N kéo: gần đúng, bu lông chịu thêm lực kéo mô men lệch tâm lực N với tâm quay N b max ( M + N y ).h1 (5187,1.102 + 4044, 7.35).68,5 = = = 2716,53daN 2.∑ hi2 ( 68,52 + 58, 52 + 14,52 ) -Lực kéo bu lông hàng tiếp theo: N = 2716,53 tbb = 1.1 tbb = 1.1 58,5 14,5 = 2319,96 daN; N = 2716,53 = 575, 03 daN 68,5 68, g ∑ N max = 1.1 g ∑ Ni = 1.1 ( bbb + g ) f ( bbb + g ) f 13 ( 3368,37 + 2716,53) ( 30 + 13) 2300 = 0, 63(cm) 13 ( 3368,37 + 2319,96 + 575, 03 ) ( 30 + 13) 2300 = 0, 64(cm) ⇒ Chọn tbb = 10(mm) = 1(cm) c.Liên kết bích với cột: - Coi đường hàn góc cánh cột chịu M N, đường hàn bụng cột chịu lực cắt V Nc = M/hc +N/2 (hc- khoảng cách trọng tâm hai cánh cột); -Lực đường hàn chịu kéo là: SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 61 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng M N 5187,1 4044, + = + = 11663,8(daN ) hc 0,538 -Chọn chiều cao đường hàn cánh cột với bích h f = 7(mm) , bụng với bích h f = 7(mm) Nc = - Kiểm tra đường hàn: Theo yêu cầu đồ án ta dùng phương pháp hàn tay, que hàn N42 có: β f = 0, 7; β s = f wf = 18 KN / cm f ws = 0, 45 f u = 0, 45.34 = 15,3KN / cm → β f f wf = 0, 7.18 = 12, KN / cm ; β s f ws = 1.15,3 = 15,3KN / cm → ( β f w ) = β f f wf = 12, KN / cm 11663,8 = 301,86(daN / cm ) < ( β f w ) γ c = 1260(daN / cm ) ( 29 + 2.13,1) 0, 1857 τw = = 25,9 daN/cm2 < 1260 daN/cm2 0, 7.2.51, τw = → Vậy, đừng hàn đủ khả chịu lực 6.5 Chi tiết liên kết đỉnh xà Nội lực đỉnh cột: M = 13444daN.m N = -4502daN V = 847 daN SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 62 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng 8Ø20 Hình 6.5 Chi tiết nối xà Tính toán liên kết theo quan điểm thứ a.Tính bulông: - Dùng bulông φ 20 , cấp độ bền 6.6 bố trí hình vẽ - Lực kéo lớn bu lông hàng cùng: N bmax = Trong đó: Mh1 m∑ hi2 m = 2: số hàng bu lông h1 – khoảng cách từ tâm quay tới bu lông xa N max = 13444.10 2.68,5 = 5531,18(daN ) < 6125(daN ) ( 68,52 + 58, 52 + 14,52 ) Khả chịu kéo bu lông: [ N ] tb = Abn ftb = 2, 45.2500 = 6125 daN Diện tích thực bu lông Abn = 2,45 cm2; cường độ tính toán chịu kéo bu lông 6.6 ftb = 2500 daN/cm2 (tra bảng I.10 sách Kết cấu Thép - Cấu kiện bản) - Kiểm tra cắt bu lông: SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 63 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng Lực cắt tác dụng lên bu lông: 847 = 105,875 daN Khả chịu cắt bu lông: [ N ]vb = fvb γ b A.nv = 2300.1.3,14.0,9.1 = 6499,8 daN > 105,875 daN → Vậy, bulông đủ khả chịu lực b.Tính bích: -Bản bích phải có chiều dày t bb đủ lớn để truyền lực kéo mô men vào bu lông, lấy giá tị lớn hai trị số sau: tbb ≈ 1,1 g ∑ N max tbb ≈ 1,1 2.(bbb + g ) f g ∑ N i 2.(bbb + ho ) f đó: Ni – lực kéo bu lông hàng i: Ni = Nb max hi h1 - Khi lực dọc N kéo: gần đúng, bu lông chịu thêm lực kéo mô men lệch tâm lực N với tâm quay N b max = ( M + N y ).h1 (13444.10 + 4502.35).68,5 = = 6179, 46daN 2.∑ hi2 ( 68,52 + 58,52 + 14,52 ) -Lực kéo bu lông hàng tiếp theo: N = 6179, 46 tbb = 1.1 tbb = 1.1 58,5 14,5 = 5277,35 daN; N = 6179, 46 = 1308, 06 daN 68,5 68,5 g ∑ N max = 1.1 g ∑ Ni = 1.1 ( bbb + g ) f ( bbb + g ) f 13 ( 6179, 46 + 5531,18 ) ( 30 + 13) 2300 = 0,877(cm) 13 ( 6179, 46 + 5277,35 + 1308, 06 ) ( 30 + 13) 2300 = 0,839(cm) ⇒ Chọn tbb = 100(mm) = 1(cm) c.Liên kết bích với cột: - Coi đường hàn góc cánh cột chịu M N, đường hàn bụng cột chịu lực cắt V Nc = M/hc +N/2 (hc- khoảng cách trọng tâm hai cánh cột); -Lực đường hàn chịu kéo là: M N 13444 4502 + = + = 27239,85(daN ) hc 0.538 -Chọn chiều cao đường hàn cánh cột với bích h f = 6(mm) , bụng với bích h f = 6(mm) Nc = SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 64 Đồ án kết cấu thép GVHD: ThS Đỗ Thắng - Kiểm tra đường hàn: - Theo yêu cầu đồ án ta dùng phương pháp hàn tự động, que hàn N42 có: β f = 1,1 ; β s = 1,15 f wf = 180.103 kN / m ; f ws = 0, 45 f u = 0, 45.380.103 = 171.103 kN / m ⇒ β f f wf = 1,1.180.103 = 198.103 kN / m ⇒ β s f ws = 1,15.171.103 = 196,65.103 kN / m ⇒ ( β ; f w ) = β s f ws = 196,65.103 kN / m 27239,85 = 822, 46(daN / cm ) < ( β f w ) γ c = 1260(daN / cm ) ( 29 + 2.13.1) 0, 847 τw = = 13, 785 daN/cm2 < 1260 daN/cm2 0, 6.2.51, τw = → Vậy, đừng hàn đủ khả chịu lực SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 510111224 65 [...]... 12 35.1, 23 82, 63.1 83. 82 4 = + 2 + 35.1, 2 = 194445(cm ) 12 4 12 Ic = I w + I f = -Mômen quán tính của xà: b f t f 3 h 2fk hw3 t w + 2 + b f t f 12 4 12 35.1, 23 52, 63.1 53, 82 4 = + 2 + 35.1, 2 = 729 21(cm ) 12 4 12 I x = Iw + I f = GT = 16 32. 194445 = 3, 48 125 0. 729 21 Bảng 5 .2 Hệ số µ theo GT GT µ GT µ 0 0,5 1,0 1,5 2, 0 2, 5 3,0 4,0 1,00 1,10 1,15 1 ,23 1,30 1,35... Af + Aw = 2. 35.1 ,2+ 1. 82, 6 = 166,6 cm2 SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 51011 122 4 32 Đồ án kết cấu thép 2 Ix = Iw + I f = = GVHD: ThS Đỗ Thắng b t 3 h2 hw3 t w + 2 f f + b f t f fk 12 4 12 35.1, 23 82, 63.1 83. 82 4 + 2 + 35.1, 2 = 194445(cm ) 12 4 12 ix = iy = t f b 3 hw tw3 1, 2. 353 82, 6.13 = 2 + = 8581, 9cm 4 12 12 12 12 Ix 194445 = = 34, 2cm A 166, 6 I y = 2 Iy + = A... y1 = y2 = hw /2 = 82, 6 /2 =41,3 (cm) N M 173 82 39 625 ,8.1 02 + y1 = + 41,3 = 945,98 daN/cm2 AΙ x 166, 6 194445 σ= σ1 = τ= N M 173 82 39 625 ,8.1 02 − y1 = − 41,3 = −737,31 daN/cm2 AΙ x 166, 6 194445 V 1445,9 = = 17,5 daN/cm2 t w h w 1. 82, 6 ⇒ α= 945,98 − (−737,31) = 1, 779 > 1 945,98 hw (2. α − 1).E E τ = 4,35 > 3,8 ⇒ tw ; với β = 1, 4 ( 2. α − 1) =0,07 2 2 f σ 2 − α + α + 4.β σ ( ) hw (2. 1,... - Nội lực tính toán: M = 39 625 ,8daN.m N = -17382daN V = -1445,9 daN N max = M N 39 625 .8 −173 82 + = + = 55309.59daN h 2 0.85 2 - Vật liệu: Thép CCT38 F = 23 00 daN/cm2 E = 2, 1.106 daN/cm2 - Kích thước hình học tiết diện: Bảng 5.1 Kích thước hình học tiết diện C.cao TD Cánh trên Bản bụng Cánh dưới h (mm) bf (mm) tf (mm) hw (mm) tw (mm) bf (mm) tf (mm) 850 350 12 826 10 350 12 - Chiều dài tính toán cột:... mặt phẳng uốn) c phụ thuộc vào mx: -Ta có: M max = M A 39 625 ,8 = = 198 12, 9(daN.m) 2 2 M B = 39645(daN.m) M1/3 = ( 39645 − 39 625 ,8 ) × 2 + 39645 = 39657,8(daN.m) 3 → M = ( M max ;M1/3 ) = ( 198 12, 9;39657,8 ) = 39657,8daN.m ⇒ mx = M A 39657,8.1 02 166, 6 = = 10,3 N Wx 173 82 4575,18 SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 51011 122 4 34 Đồ án kết cấu thép 2 →c = GVHD: ThS Đỗ Thắng 1 1 + mx φy φb Tính ϕb (phụ thuộc... 173 82 39 625 ,8.1 02 σ= + = 970, 44 < f.γ c = 23 00 (daN/cm2) 166, 6 4575,18 SVTH: Nguyễn Huy Hoàng – MSSV: 51011 122 4 33 (Thoả mãn) Đồ án kết cấu thép 2 GVHD: ThS Đỗ Thắng d, Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể trong mặt phẳng khung - Độ mảnh qui ước của cột: 23 00 f =1, 73 ⇒ λ x = 52, 4 2, 1.106 E λx = λx - Độ lệch tâm tính đổi: e M A 39 625 ,8.1 02 166, 6 m e = η = η m e = 1, 25 = 10,38 ⇒ ρ N Wx 173 82 4575,18... (daN/m ) 1 Cột đón gió 55 0,7 +0.8 1 .2 6,5 24 0 ,24 2 Mái đón gió 55 0,7417 -0.355 1 .2 6,5 -1 12, 96 3 Cột cửa mái đón gió 55 0,7597 +0.7 1 .2 6,5 22 8,14 4 Cửa mái đón gió 55 0,7597 -0.8 1 .2 6,5 -26 0,73 5 Cửa mái hút gió 55 0,7597 -0.6 1 .2 6,5 -195,55 6 Cột cửa mái hút gió 55 0,7597 -0.6 1 .2 6,5 -195,55 7 Mái hút gió 55 0,7417 -0.5 1 .2 6,5 -159,09 8 Cột hút gió 55 0,7 -0.5 1 .2 6,5 -150,15 *Dấu âm nghĩa là tải... 2, 29 2 2 Ιy h E 8581,9 85 2, 1.106 = 2, 589 Tính hệ số φ1 = ψ ÷ = 2, 29 Ι x lo f 194445 507,5 ÷ 23 00 ϕb = 0,68+0 ,21 .1,49 = 1 ,2 Lấy ϕb=1 Hệ số uốn dọc ϕy đối với trục y-y của tiết diện được xác định bằng tra bảng, phụ thuộc độ mảnh λy= ly/iy; λ y = 70,5 ⇒ ϕy = 0,7578 Do đó: ⇒σ = c= 1 = 0,114 0, 7578 1 + 10,3 1 173 82 = 120 7, 72 < f.γ c = 23 00 (daN/cm2) 0,114.0, 7578.166, 6 (Thoả mãn)... Tải trọng t.chuẩn (daN/m2) Hệ số k SVTH: CAO NGỌC TÂN – MSSV: 509111047 Hệ số c Hệ số vượt tải Bước khung (m) Tổng tải trọng (daN/m) 13 Đồ án kết cấu thép 2 GVHD: ThS Đỗ Thắng 1 Cột khung 55 0,7 -0.6 2 Mái 55 0,7417 -0.7 3 Cột cửa mái 55 0,7597 -0.6 4 Cửa mái 55 0,7597 -0.7 * Dấu âm nghĩa là tải trọng gió hướng ra ngoài khung 1 .2 1 .2 1 .2 1 .2 6,5 6,5 6,5 6,5 -180,18 -22 2,73 -195,55 -22 8,14 3.4 Hoạt tải... lên) : 2 lo t f a.t 3w - tính hệ số α = 8 ÷ 1 + 3 ÷; với lo = 5,075 m (khoảng cách hai điểm giằng h fk b f b f t f dọc cột); hfk – khoảng cách trọng tâm hai bản cánh: hfk = 83,8 cm; a =0,5hfk = 41,9 cm; 2 507,5.1, 2 α = 8 ÷ 83,8.35 41,9.13 1 + = 0,58 3 ÷ 35.1, 2 từ 0,1