TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn : TRẦN TIẾN ĐẮC Sinh viên thực Lớp : NGUYỄN TRUNG HẬU : 16XD01 MSSV : 1647722 TPHCM 05-01-2017 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Mục Lục: Sinh viên thực : NGUYỄN TRUNG HẬU MSSV : 1647722 .1 CHƯƠNG I : KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG .4 I.NHIỆM VỤ CHƯƠNG I .4 Chọn kích thước khung ngang Vẽ mặt cắt khung ngang ứng với kich thước chọn Vẽ sơ đồ bố trí hệ giằng mái hệ giằng cột .4 II.NỘI DUNG ĐỀ BÀI 1.Thông số chung Thông số riêng Vật liệu 4.Liên kết 5.Tiêu chuẩn thiết kế 6.Địa điểm xây dựng III CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU .5 Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nghiệp .5 2.Kích thước khung ngang IV.KÍCH THƯỚC DÀN V.HỆ GIẰNG 1.Hệ giằng mái a Hệ giằng cánh b.Hệ giằng cánh .7 c Hệ giằng đứng Hệ giằng cột CHƯƠNG II : XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG LÊN KHUNG .12 I.TẢI TRỌNG THƯỜNG XUYÊN .12 1.Tải trọng lớp mái tính toán theo cấu tạo mái lập theo bảng sau 12 2.Trọng lượng thân dàn hệ giằng tính sơ theo công thức 12 3.Trọng lượng kết cấu cửa trời 12 4.Trọng lượng cánh cửa trời bậu cửa trời 12 II.TẢI TRỌNG TẠM THỜI 13 III.TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CỘT 13 1.Do phản lực dàn 13 2.Do trọng lượng dầm cầu trục 13 3.Do áp lực đứng bánh xe cầu trục 14 4.Do lực hãm xe 15 IV.TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG LÊN KHUNG .15 CHƯƠNG III : XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 18 I.NỘI LỰC KHUNG 18 II.TỔ HỢP TẢI TRỌNG .19 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CỘT TRÊN 20 I.NHIỆM VỤ CHƯƠNG .20 II TÍNH TOÁN CỘT 20 1.Xác định chiều dài tính toán cột .20 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC a.Xác định trọng lượng thân đoạn cột .20 b Xác định chiều dài tính toán .21 2.Chọn tiết diện cột 22 a.Dạng tiết diện chiều cao h tiết diện 22 b.Độ lệch tâm diện tích yêu cầu 22 c.Chiều rộng tiết diện b bề dày 22 d.Kiểm tra tiết diện chọn 23 CHƯƠNG V : THIẾT KẾ CỘT DƯỚI 26 I.THÔNG SỐ TẢI TRỌNG 26 II.DẠNG TIẾT DIỆN VÀ CHIỀU CAO H CỦA TIẾT DIỆN 27 1.Chọn tiết diện nhánh .27 2.Xác định hệ bụng 31 3.Kiểm tra tiết diện cột chọn .32 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC TRƯỜNG ĐAỊ HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP ……………………… Họ tên sinh viên : Nguyễn Trung Hậu MSSV : 1647722 Lớp : 16XD01 Giáo viên hướng dẫn : Trần Tiến Đắc CHƯƠNG I : KÍCH THƯỚC KHUNG NGANG I.NHIỆM VỤ CHƯƠNG I Chọn kích thước khung ngang Vẽ mặt cắt khung ngang ứng với kich thước chọn Vẽ sơ đồ bố trí hệ giằng mái hệ giằng cột II.NỘI DUNG ĐỀ BÀI 1.Thông số chung Dàn kèo có chiều cáo H0 = 2000 Độ dốc cánh 1/8 Bước cột: B = 6m Số bước cột n=12 Chiều dài nhà : D = 72m Chiều sâu chôn cột H3 = 600 Thông số riêng Mã số đề : III2Ab (III) L(m): (2) Hr(m): (A) Hệ số điều chỉnh: (b) Q(T): NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 27 +8.6 -15% 20/5 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Nhịp nhà: L(m);Bước cột :B(m) ;Chiều dài nhà : D(m);Cao trình đỉnh ray :Hr(m) 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 4.Liên kết Hàn bulong 5.Tiêu chuẩn thiết kế Theo tiêu chuẩn hành Việt Nam 6.Địa điểm xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh Thiết kế khung ngang nhà xưởng tầng, nhịp có hai cầu trục sức nâng 20/5 T, chế độ làm việc trung bình, nhịp nhà L = 27 m dài 72 m; bước cột B=6 m, cao trình đỉnh ray 8.6 m, mái lợp Panen Bêtong cốt thép Nhà xây dựng vùng gió IIA Vật liệu làm kết cấu chịu lực thép CCT34 Móng Bê tong cấp độ bền B15 III CHỌN SƠ ĐỒ KẾT CẤU Sơ đồ khung ngang kết cấu nhà công nghiệp Khung ngang gồm có cột rường ngang Liên kết cột với rường ngang cứng khớp, tập 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 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 Cầu trục sức nâng Q = 20/5 T lấy theo bảng VI -1 (phụ lục VI Sách “Thiết kế KCT nhà công nghiệp”) có: Nhịp Lk = 25.5m loại ray KP-70, chiều cao H ct Gabarit cầu trục: H c = 2400mm , f= 450mm Chiều cao H từ mặt ray đến đáy kết cấu chịu lực ( cánh dàn ) định gabarit cần trục : H = ( H c + 100 ) + f = (2400 + 100) + 450 = 2950mm Trong đó: NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC H c - Chiều cao Gabarit cầu trục 100 – Khe hở an toàn xe kết cấu f – Khe hở phụ xét độ võng kết cấu , lấy theo độ võng giới hạn cấu kiện dàn kèo H - Chọn chẵn mô đun 200 mm Chọn H =3000mm Chiều cao từ mặt đến cao trình cánh dàn kèo: H = H1 + H = 8600 + 3000 = 11600m Chiều cao phần cột trên: H t = H + H dct + H r = 3000 + 600 + 120 = 3720mm Trong đó: H dct - Chiều cao dầm cầu chạy lấy H dcc = 1 B = × 6000 = 600mm 10 10 H r - Chiều cao ray tra bảng IV – = 120mm Chiều cao phần cột dưới: H d = H − H t + H = 11600 − 3720 + 600 = 8480mm Trong đó: H - Phần cột chôn mặt lấy 600 – 1000 mm, H = 600 mm Bê tông phần cột chọn: bt = 500mm không nhỏ 1/12 chiều cao H t 1 1 bt >  ÷ ÷H t = 310 ÷ 372mm  10 12  Bề rộng phần cột (của trục nhánh đỡ dầm cầu chạy trùng với trục dầm cầu chạy)   bd = a + λ = 1000mm >  ÷ ÷( H t + H d )  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 − Lk 27000 − 25500 = = 750mm 2 Bề rộng cột phải thỏa mãn điều kiện bd > bd > ( H t + H d ) = 488mm 25 ( H t + H d ) = 610mm để đảm bảo độ cứng 20 Kiểm tra cầu trục không vướng vào phần cột bd − bt = 1000 − 500 = 500mm > B1 + C1 = 260 + 60 = 320mm Trong đó: B1 = 260mm - Khoảng cách từ trục ray cầu chạy đến đầu mút cầu chạy C1 - Khe hở tối thiểu lấy 60mm sức nâng cầu trục ÷ 50T NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC IV.KÍCH THƯỚC DÀN Chiều cao dàn mái trục định vị lấy H = 2200mm , độ dốc cánh L i=1/8=0.125 chiều cao giàn là: H + i = 3887 mm 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 V.HỆ GIẰNG 1.Hệ giằng mái a Hệ giằng cánh b.Hệ giằng cánh c Hệ giằng đứng Hệ giằng cột NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II M N A M N Qmax 1,4,5 1190.9 1563.2 1,3,5 -1332.6 2639.3 -166.0 1,3,5 1075.7 280.6 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC -1332.6 2639.3 - 1,2,4,5,8 2227.7 1678.4 1,2,3,5,8 -1334.9 3056.5 1,3,5,7 -708.1 2959.8 -247.52 1,2,3,5,8 2123.9 3152.6 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CỘT TRÊN I.NHIỆM VỤ CHƯƠNG Chọn kiểm tra khả chịu lực cho cột ( cột đặc chữ I tổ hợp) II TÍNH TOÁN CỘT 1.Xác định chiều dài tính toán cột Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực nguy hiểm để chọn tiết diện cột cặp M, N tiết diện B M = -1305.4 kNm Ntu = 763.1 kN Các cặp khác có trị số nhỏ rõ ràng không nguy hiểm cặp chọn a.Xác định trọng lượng thân đoạn cột Khi chọn tiết diện phần cột cần kể thêm trọng lượng thân cột (hoặc đoạn cột) Gc coi lực tập trung đặt trọng tâm tiết diện đỉnh đoạn cột Gc = gc hc Trong đó: gc - Trọng lượng mét dài cột (hoặc đoạn cột) N g c = ∑ ψρ Kf Trong đó: ∑ N - Lực nén lớn đoạn cột chưa kể đến trọng lượng thân Gc Đối với cột trên: ∑ N = N tu = N max = 763.1 (kN ) Đối với cột dưới: NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 -1334.9 3056.5 1,2,3,5,7 -717.3 3152.6 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC +Nhánh cầu trục: ∑ N = N tu = N max = 3152.6 (kN ) +Nhánh mái: ∑ N = Ntu = N max = 3152.6 (kN ) K – Hệ số kể đến ảnh hưởng moment làm tăng tiết diện cột K = ( 0.25 ÷ 0.3) cột chọn K = 0.25 K = ( 0.4 ÷ 0.5 ) cột chọn K = 0.4 ψ - Hệ số cấu tạo, trọng lượng chi tiết làm tăng tiết diện cột ψ = ( 1.4 ÷ 1.8 ) lấy ψ = 1.4 ρ = 7850daN / m3 trọng lượng riêng thép H c - Chiều dài đoạn cột Đối với cột trên: H c = H t = 3.72m Đối với cột dưới: H c = H d = 8.48m Đối với cột trên: N 76310 g c = ∑ ψρ = × 1.4 × 7850 = 159.7 ( daN / m) Kf 0.25 × 21× 106 Gc = gc hc = 159.7 × 3.72 = 594.2 (daN ) Đối với cột dưới: +Nhánh cầu trục: N 315260 g c = ∑ ψρ = × 1.4 × 7850 = 412.5 ( daN / m) Kf 0.4 × 21 × 10 Gc = gc hc = 412.5 × 8.48 = 3497.7 ( daN ) +Nhánh mái: N 315260 g c = ∑ ψρ = × 1.4 × 7850 = 412.5 ( daN / m) Kf 0.4 × 21 × 106 Gc = gc hc = 412.5 × 8.48 = 3497.7 ( daN ) b Xác định chiều dài tính toán Để chọn tiết diện cột chọn nhiều cặp tùy thuộc vào tính toán phận Ở để xác định chiều dài tính toán phần cột ta chọn cặp có N lớn tức cặp: M = 2123.9 (kNm); N = 3152.6 (kN) Tính hệ số:  J  H  i K = =  ÷ d ÷ = 0.125 i1  J1  H t   H  J1 C1 =  t ÷ = 0.922  H d  J 2m NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II Trong đó: m = GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Nd = 4.13 Nt Từ K C1 tra bảng được: µ µ1 = 1.92 ; µ2 = = 2.082 C1 Vậy chiều dài tính toán phần cột mặt phẳng khung là: l x = µ2 H t = 2.082 x3.72 = 10.49m l x1 = µ1H d = 1.92 x8.48 = 16.28m Chiều dài tính toán mặt phẳng khung -Cột trên: l y = H t − H dcc = 3.72 − 0.6 = 3.12m -Cột dưới: l y1 = H d = 8.48m 2.Chọn tiết diện cột Nội lực nguy hiểm cho cột là: M = -1305.4 kNm = -130540 daNm N = Ntu + Gc = 76310 + 594.2 = 76904.2 (daN ) a.Dạng tiết diện chiều cao h tiết diện Tiết diện cột chọn dạng chữ H đối xứng, với chiều cao tiết diện chọn trước h = bt = 500mm b.Độ lệch tâm diện tích yêu cầu Độ lệch tâm: M 130540 e= = = 1.697 m N 76904.2 Sơ giả thiết hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết diện η = 1.25 diện tích yêu cầu tiết diện tính theo công thức: 2.8M x   2.8 × 169.7 N η + ) ÷ 76904.2 × (1.25 + hN = 50 Ayc =  = 393.79cm f γc 2100 × c.Chiều rộng tiết diện b bề dày t f , tw - Bề rộng cánh : H 372 b = bf ≥ t = = 12.4cm 30 30 Chọn b = b f = 40cm - Bề dày bảng bụng : NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II Dựa vào yêu cầu t w = ( → Chọn tw = 30mm Bề dày bảng cánh : 300  = 10 (mm) t f > b = 30 30  t f > t w + = 14 (mm)  GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC 1 1 ÷ ) × ht = ( ÷ ) × 500 = (7.14 ÷ 5) ( mm) 70 100 70 100 → Chọn t f = 30(mm) Vậy diện tích tiết diện chọn : Bản bụng : (50-3.0x2)x3.0 = 132 cm2 Bản cánh : 2x40x3.0 = 240 cm2 A = 372 cm d.Kiểm tra tiết diện chọn Các đặc trưng hình học tiết diện 40 × 503 (40 − 3) × (50 − × 3)3 Ix = − = 154016 (cm ) 12 12 × × 403 (50 − × 3) × 33 + = 32099 (cm ) 12 12 I 154016 ix = x = = 20.35cm A 372 Iy = iy = Iy A = 32099 = 9.29cm 372 I x × 154016 = = 6160.64cm3 h 50 -Độ mảnh độ mảnh quy ước cột l y 3.12 × 100 λy = = = 33.58 iy 9.29 Wx = f 2100 λ y = λy = 33.58 × = 1.06 ; ( E = 2100000daN / cm ) E 2100000 l 10.49 × 100 λx = x = = 51.55 = λmax < [ λ ] = 120 ix 20.35 λ x = λx f 2100 = 51.55 × = 1.63 E 2100000 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC -Độ lệch tâm tương đối m độ lệch tâm tính đổi me eA 169.7 × 372 m= = = 10.24 Wx 6160.64 Af 40 × = = 0.91 Aw 44.0 × Với λ x = 1.63 <   Af = 0.91 > ⇒ Tra bảng II.4 – Hệ số ảnh hưởng hình dạng tiết  A  w 5 < m = 10.24 < 20  η diện , TCVN 338:2005 có hệ số η : η = 1.35 -Cột có An = A me = η m = 1.35 × 10.24 = 13.82 < 20 – Không cần kiểm tra bền -Kiểm tra ổn định tổng thể mặt phẳng uốn: Với λ x = 1.63 me = 13.82 Tra bảng II.2 phụ lục II hệ số ϕe = 0.101 Điều kiện ổn định: N 76904.2 = = 2046.85daN / cm < γ c f = 2100daN / cm ϕe A 0.101× 372.0 -Kiểm tra ổn định mặt phẳng uốn: Moment tính toán kiểm tra ổn định mặt phẳng khung moment lớn tiết diện phần cột ht 3.72 = = 1.24m 3 Moment tính toán tiết diện B (đỉnh cột) có trị số: M B = −130540daNm tải trọng 1, 2, 4, 6, Vậy moment tương ứng đầu (tiết diện C) tải trọng là: M C = −29623daNm 2 M = M C + ( M B − M C ) = −29623 + × (−130540 − (−29623)) = −96901daNm 3 M M M  > max = max  B = −65270daNm; C = −14812daNm ÷ = 65270daNm 2   Mà M M   M ′ = max  M ; B ; C ÷ = 96901daNm 2   NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Độ lệch tâm tương đối: m= M′ A 96901 372 × = × = 0.076 N Wx 76904.2 6160.64 mx = m = 0.076 < ; Vậy c xác định theo công thức: Trong α β hệ số xác định theo bảng II.5 phụ lục II sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên ) Với mx = 0.076 < → α = 0.7 Và λ y = 33.58 < λc = 3.14 E 2100000 = 3.14 × = 99.3 có β = ; f 2100 c = β / (1 + α mx ) = 0.95 Với λ y = 1.06 < 2.5 ⇒ Tra bảng II.1 ϕ y = 0.93 Điều kiện ổn định mặt phẳng khung: N 76310 = = 232.2daN / cm < γ c f = 2100daN / cm cϕ y A 0.98 × 0.93 × 372 -Kiểm tra ổn định cục bộ: Với cánh kiểm tra theo công thức: b0  b0  ≤  t f  t f  NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC b    lấy theo bảng 3.3 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp”  t f  Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên )  b0    = 0.36 + 0.1λ  t f  ( ) E ; λ = λ x = 1.63 f b  2100000 = 16.5   = (0.36 + 0.1 × 1.63) × 2100  t f  b  b0 b f − tw 40 − = = = 6.2 <   = 16.5 đảm bảo ổn Tiết diện cột chọn có tf 2t f 2×3  t f  định cục Với bụng kiểm tra theo công thức: hw  hw  ≤  tw  tw  Do khả chịu lực cột xác định theo điều kiện ổn định tổng thể h  mặt phẳng uốn nên độ mảnh giới hạn  w  bụng xác định  tw  theo bảng 3.4 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) E = 54.23 Với m = 10.24 > , λ = λ x = 1.63 < ⇒ (0.9 + 0.5λ ) f h  h 44 = 14.7 ≤  w  = 54.23 đảm bảo ổn định cục Tiết diện chọn có w = tw  tw  h E = 98.03 đặt sườn ngang Đồng thời w = 14.7 < 3.1 tw f Vậy tiết diện chọn hình thỏa mãn CHƯƠNG V : THIẾT KẾ CỘT DƯỚI I.THÔNG SỐ TẢI TRỌNG Dựa vào bảng tổng hợp nội lực ta có cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh (nhánh cột dưới) là: M = −1332.6kNm = −133260daNm N = 2639.3kN = 263930daN NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC ⇒ M1 = −133260daNm N1 = N + Gc = 263930 + 3497.7 = 267427.7daN Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái là: M = 2123.9kNm = 212390daNm N = 3152.6kN = 315260daN ⇒ M = 212390daNm N = N + Gc = 315260 + 3497.7 = 318757.7 daN II.DẠNG TIẾT DIỆN VÀ CHIỀU CAO H CỦA TIẾT DIỆN Cột rỗng có tiết diện không đối xứng, bao gồm nhánh: nhánh (nhánh mái) nhánh (nhánh cầu trục) Nhánh dùng thép thép góc Nhánh dùng thép cán hình chữ I dùng tiết diện tổ hợp từ thép Do cột có lực cắt lớn nên dùng hệ bụng dạng giằng Chiều cao tiết diện h bd chọn h = bd = 1000mm = 1m Cột rỗng giằng nhánh xác định cột đặc chịu nén tâm, với N f 1, N f 1.Chọn tiết diện nhánh Xác định gần khoảng cách y1 từ trọng tâm toàn tiết diện đến trọng tâm nhánh y2 đến trọng tâm nhánh sau: Gần lấy: C ≈ h = 1m y1 = ( 0.4 ÷ 0.6 ) C chọn y1 = 0.5C = 0.5m y2 = C − y1 = 0.5m − Lực nén lớn nhánh cầu trục, tính theo giá trị M max ≡ M N tương ứng: N y M 267427.7 × 0.5 133260 N f1 = + = + = 200343.8daN = 200.34kN C C 1 Và lực nén lớn nhánh mái, tính theo giá trị M m+ax ≡ M N1 tương ứng: N y M 212390 × 0.5 318757.7 Nf2 = + = + = 265573daN = 265.57 kN C C 1 Giả thiết độ mảnh cột là: λgt = 75 Từ λgt f tra bảng II.1 phụ lục II có hệ số ϕ sách KCT cấu kiện ϕ = 0.749 ( ϕ = 0.7 ÷ 0.9 nằm khoảng này) Diện tích yêu cầu nhánh là: N f1 200343 Af = = = 127.37cm ϕ f γ c 0.749 x 2100 x1 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II Nf2 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC 265573 = 169cm ϕ f γ c 0.749 × 2100 × Theo yêu cầu độ cứng: H d 848 H 848 = = 28.3cm ≤ b ≤ d = = 42.4cm 30 30 20 20 Chọn bề rộng cột (chiều cao tiết diện nhánh) b = 40cm = 400mm > 300mm Nhánh dùng tiết diện dạng chữ I tổ hợp từ thép có kích thước diện tích là: Chọn: b f = 30cm = 300mm Chọn t w , t f : Af = = t w = 1.6cm = 16mm thỏa điều kiện t w = ( ÷ 16 ) mm t f = 2.4cm = 24mm thỏa điều kiện t f = ( ÷ 40 ) mm hw = 40 − × 2.4 = 35.2cm = 352mm A f = 35.2 × 1.6 + 30 × 2.4 = 128.32cm Tính đặc trưng hình học nhánh hình bên I x1 = × 2.4 × 303 + 35.2 × 1.63 = 129744.2cm 12 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II ix1 = I y1 = GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC I x1 129744.2 = = 31.8cm Af 128.32 30 × 403 − (30 − 1.6) × 35.23 = 56779.7cm 12 i y1 = I y1 Af = 56779.7 = 21.0cm 128.32 Kiểm tra điều kiện ổn định cục cánh bụng nhánh – với độ mảnh λ = 75 -Bản cánh: b  b0 b f − tw 30 − 1.6 = = = 5.92 <   = 12.5 tf 2t f × 2.4  t f  -Bản bụng: loy 848 λy = = = 40.38 i y 21.0 λy = λy f 2100 = 40.38 × = 1.28 ⇒ E 2100000  hw    = 48.9  tw  h  Độ mảnh giới hạn  w  bụng  tw  xác định theo bảng 4.3 sách KCT cấu kiện Gs Phạm Văn Hội NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC h  hw 35.2 = = 22 <  w  = 48.9 tw 1.6  tw  Nhánh dùng tiết diện tổ hợp từ thép 352 × 20 thép góc cạnh L200×14 có A1g = 54.6cm , B = 200mm , z10 = 4.85cm , I g = 2097cm Diện tích tiết diện nhánh 2: 352 × 20 Af = + × 54.6 = 179.6cm 100 Khoảng cách từ mép trái tiết diện (mép thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái z0 35.2 × × + × 54.6 × (1.6 + 4.85) A z z0 = ∑ i i = = 4.56cm = 45.6mm A 179.6 ∑ i Các đặc trưng hình học tiết diện I x2 = 35.2 × 23 + 35.2 × × (4.56 − ) + × (2097 + 54.6 × (4.85 + 2.0 − 4.56) = 4787.4cm 12 I x2 4787.4 ix = = = 5.2cm Af 179.6 × 35.23 40 I y2 = + × (2097 + 54.6 × ( − 4.85) = 36526.9cm 12 iy = I y2 Af = 36526.9 = 14.26cm 179.6 Tính khoảng cách trục nhánh: C = h − z0 = 100 − 4.56 = 95.44cm Khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh A f 2C 179.6 × 95.44 y1 = = = 55.67cm A 128.32 + 179.6 Và khoảng cách từ trục trọng tâm toàn tiết diện đến nhánh y2 = C − y1 = 95.44 − 55.67 = 39.77cm Moment quán tính toàn tiết diện với trục trọng tâm x-x 2 i =1 i =1 I x = ∑ I xi + ∑ yi2 A fi = 129744.2 + 4787.4 + 55.67 × 128.32 + 39.77 × 179.6 = 816279.2cm iy = Ix 816279.2 = = 51.48cm A 128.32 + 179.6 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC 2.Xác định hệ bụng Bố trí hệ bụng hình Sơ chiều cao dầm vai 500mm Chiều cao lại cột 8480-500 =7980mm Chia làm đoạn phần cột lại Khoảng cách nút giằng a = 7980 / = 997 mm Thanh giằng hội tụ trục nhánh Chiều dài xiên ld = a + C = 99.72 + 95.442 = 138cm Góc θ trục nhánh trục giằng xiên 95.44 tgθ = = 0.957 ⇒ θ = 43.440 ⇒ 99.7 sin θ = 0.692 Sơ chọn bụng xiên thép góc L140x10 có At = 27.3cm ; imin = 4.33cm Nội lực nén bụng xiên lực cắt thực tế V V = 247.52kN = 24752daN V 24752 Nd = = = 17884.4daN 2sin θ × 0.692 Kiểm tra bụng xiên: +Kiểm tra độ mảnh l 138 λmax = d = = 31.87 < [ λ ] = 150 imin 4.33 +Kiểm tra khả chịu lực: Tra bảng hệ số ϕ phần phụ lục II.1 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) Theo λmax = 31.87 f = 210 N / mm ϕmin = 0.765 Hệ số điều kiện làm việc xiên γ c = 0.75 (Kể đến lệch tâm trục liên kết trục thanh) NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Nd 17884.4 = = 1141daN / cm < f = 2100daN / cm ϕmin At γ c 0.765 × 0.75 × 27.3 Độ mảnh toàn cột tính theo trục ảo x-x l 1628 λx = 1x = = 31.62 ix 51.48 α= π 2ld3 3.142 × 1383 = 28.53 95.442 × 99.7 A 128.32 + 179.6 λ0 = λx2 + α = 31.622 + 28.53 × = 34.07 < [ λ ] = 120 Ad × 27.3 Kiểm tra lực cắt quy ước Từ λ0 = 34.07 f = 210 N / mm ⇒ Tra bảng hệ số phần phụ lục II.1 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) ϕ = 0.926 Tính lực cắt quy ước  E 2100000    2330 − f ÷N  2330 − ÷× 315256.5 2100  −6  −6   V f = 7.15 × 10 = 7.15 × 10 × = 3237.5daN ϕ 0.926 Nhận thấy rằng, lực cắt dùng để tính giằng V = 24752daN > V f = 3257.5daN , không cần phải tính lại bụng xiên độ mảnh tương đương λ0 Thanh bụng ngang tính theo lực cắt V f = 3257.5daN C 2a = Vì V f nhỏ, chọn bụng ngang theo độ mảnh giới hạn [ λ ] = 150 Dùng thép góc cạnh L50x5 có imin = 1.53cm C 2; λ = = 62.38 < [ λ ] = 150 ; ϕ = 0.816 A = 4.8cm imin Vf 3257.5 = = 1108.9daN / cm < f = 2100daN / cm ϕ Aγ c 0.816 × 4.8 × 0.75 3.Kiểm tra tiết diện cột chọn Nhánh 1: Nội lực tính toán N f = 200343daN Độ mảnh nhánh l y1 848 l 99.7 λ y1 = = = 40.4 ; λx1 = f = = 19.17 => i y1 21.0 ix1 5.2 λmax = 40.2 < [ λ ] = 120 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Tra bảng hệ số ϕ phần phụ lục II.1 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) Theo λmax = 40.2 f = 210 N / mm ta ϕmin = 0.902 Kiểm tra ứng suất N f1 200343 = = 1743.8daN / cm < γ c f = 2100daN / cm ϕmin A f 0.902 × 127.37 Nhánh 2: Nội lực tính toán N f = 265573daN l y1 l 848 99.7 λy2 = = = 16.47 ; λx = f = = 19.17 => i y 51.48 ix 5.2 λmax = 19.17 < [ λ ] = 120 Từ λmax tra bảng hệ số phần phụ lục II.1 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) ϕmin = 0.969 Kiểm tra ứng suất Nf2 265573 = = 1526daN / cm < γ c f = 2100daN / cm ϕmin A f 0.969 x179.6 Kiểm tra toàn theo trục ảo x-x Với cặp 1: 133260 e1 = = 50.5cm 263930 e Ay 50.5 × (128.32 + 179.6) × 55.67 m= 1 = = 1.06 Ix 816279.2 f 2100 λ = λ0 = 34.07 × = 1.08 E 2100000 Với m = 1.06 λ = 1.08 tra bảng II.3 phụ lục II sách sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) ϕe = 0.465 N1 267427.7 = = 1863.7 daN / cm < γ c f = 2100daN / cm2 ϕe A 0.466 × (128.32 + 179.6) Với cặp 2: 212390 e2 = = 66.63cm 318757.7 m= e2 Ay2 66.63 × ( 128.32 + 179.6 ) × 39.77 = =1 Ix 816279.2 Và λ = 1.08 tra bảng II.3 phụ lục II.1 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) có ϕe = 0.478 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC N2 212390 = = 1443daN / cm < γ c f = 2100daN / cm ϕe A 0.478 × ( 128.32 + 179.6 ) Cột chọn đảm bảo khả chịu lực 4.Tính liên kết giằng vào nhánh cột Đường hàn liên kết giằng xiên vào nhánh cột chịu lực N d = 17884.4daN Với que hàn N42, mối hàn thực thủ công có β s = ; β f = 0.7 ; f ws = 0.45 fu = 0.45 × 3400 = 1530daN / cm Trong đó: fu = 3400 - Cường độ tức thời tiêu chuẩn thép f wf = 1800daN / cm 2 Vậy có: ( β f w ) = ( β f f wf ; β s f ws ) = 1260daN / cm Thanh xiên thép góc L80x8 Chọn chiều cao đường hàn sống là: h fs = 6mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6mm Chọn chiều cao đường hán mép là: h fm = 4mm < 1.2tmin = 1.2 × = 9.6mm Thường chọn: h f = tmin ; tmin = 8mm Đồng thời: h fs = 6mm ≥ h f = 4mm ; h fm = 4mm ≥ h = 4mm f Chiều dài cần thiết đường hàn sống lws đường hàn mép lwm để liên kết thép góc bụng xiên vào má cột Với thép góc cạnh K = 0.7 lws = KN 0.7 × 17884.4 = = 22.1cm ≥ (4h fs = 2.4cm;4cm) h fs ( β f w ) γ c ( / 10 ) × 1260 × 0.75 lws = 22.1cm ≤ 85β f h fm = 35.7cm lwm = (1− K ) N ( − 0.7 ) × 17884.4 = 14.19cm ≥ (4h = 2.4cm;4cm) = fm h fm ( β f w ) γ c ( / 10 ) × 1260 × 0.75 lwm = 14.19cm ≤ 85β f h fm = 23.8cm Các đường hàn góc cạnh thỏa mãn Đường hàn bụng ngang L60x5 vào nhánh cột tính chịu đủ lực cắt V f = 3237.5daN , nhỏ Vì chọn theo cấu tạo với h fs = 6mm ; h fm = 4mm ; lw ≥ 5mm NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 [...]... -364.4 724 .0 -23 6.9 1 0.9 1 -29 7.1 -26 7.4 -40.3 25 2.0 22 6.8 0 -159.4 -143.5 608 .2 2 52. 0 22 6.8 0 0.9 -36.3 0 547.4 0 1 0.9 1 0.9 1 -139.6 - 125 .6 ∓ 52. 1 ∓46.9 ∓88.7 0 0 0 0 0 21 0.7 189.6 ±165.1 ±148.6 ±16.4 0.9 1 ∓79.8 404.3 0 0 0.9 363.9 1 0.9 -419.5 -377.5 Tiết diện A M 11 N 12 Q 13 814.0 4 92. 1 927 .0 -49.3 25 2.0 22 6.8 28 39.0 21 0 .2 169 .2 294.4 25 2.0 22 6.8 28 39.0 -20 .8 -18.7 -101.4 25 55.1 26 5.0 25 55.1... -41.9 1 -25 2.5 21 4 .2 214 .2 -81.9 21 4 .2 187.7 21 4 .2 -17.7 0.9 1 0.9 1 0.9 1 0.9 1 -22 7.3 -34.3 -30.9 -118.7 -106.8 ∓44.3 ∓39.9 ∓75.4 1 92. 8 0 0 0 0 0 0 0 135.49 - 122 .0 517.0 465.3 179.1 161 .2 ±140.3 ± 126 .3 ±13.9 1 92. 8 0 0 0 0 0 0 0 -73.8 -990.9 -891.8 -305.4 -27 4.9 ±140.3 ± 126 .3 ±13.9 1 92. 8 24 13 .2 2171.8 775 .2 697.7 0 0 0 143.8 25 0 .2 225 .3 365.5 329 .0 ±407 .2 ±366.4 21 4.7 1 92. 8 24 13 .2 2171.8 775 .2 697.7... bản thép) đến trọng tâm tiết diện nhánh mái là z0 2 35 .2 × 2 × + 2 × 54.6 × (1.6 + 4.85) A z 2 z0 = ∑ i i = = 4.56cm = 45.6mm A 179.6 ∑ i Các đặc trưng hình học của tiết diện I x2 = 35 .2 × 23 2 + 35 .2 × 2 × (4.56 − ) 2 + 2 × (20 97 + 54.6 × (4.85 + 2. 0 − 4.56) 2 = 4787.4cm 4 12 2 I x2 4787.4 ix 2 = = = 5.2cm Af 2 179.6 2 × 35 .23 40 I y2 = + 2 × (20 97 + 54.6 × ( − 4.85) 2 = 36 526 .9cm 4 12 2 iy 2 = I y2... t f = 2. 4cm = 24 mm thỏa điều kiện t f = ( 8 ÷ 40 ) mm hw = 40 − 2 × 2. 4 = 35.2cm = 352mm A f 1 = 35 .2 × 1.6 + 30 × 2. 4 = 128 .32cm 2 Tính các đặc trưng hình học của nhánh 1 hình bên I x1 = 2 × 2. 4 × 303 + 35 .2 × 1.63 = 129 744.2cm 4 12 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647 722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II ix1 = I y1 = GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC I x1 129 744 .2 = = 31.8cm Af 1 128 . 32 30 × 403 − (30 − 1.6) × 35 .23 =... sách KCT cấu kiện cơ bản của Gs Phạm Văn Hội NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647 722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC h  hw 35 .2 = = 22 <  w  = 48.9 tw 1.6  tw  Nhánh 2 dùng tiết diện tổ hợp từ 1 thép bản 3 52 × 20 và 2 thép góc đều cạnh L200×14 có A1g = 54.6cm 2 , B = 20 0mm , z10 = 4.85cm , I g = 20 97cm 4 Diện tích tiết diện nhánh 2: 3 52 × 20 Af 2 = + 2 × 54.6 = 179.6cm 2 100 Khoảng... nhánh 1 (nhánh trong cột dưới) là: M = −13 32. 6kNm = −13 326 0daNm N = 26 39.3kN = 26 3930daN NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647 722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC ⇒ M1 = −13 326 0daNm N1 = N + Gc = 26 3930 + 3497.7 = 26 7 427 .7daN Cặp nội lực nguy hiểm cho nhánh mái là: M = 21 23.9kNm = 21 2390daNm N = 31 52. 6kN = 31 526 0daN ⇒ M 2 = 21 2390daNm N 2 = N + Gc = 31 526 0 + 3497.7 = 318757.7 daN II.DẠNG TIẾT... 1 ,2 -7.7 1 ,2 -441.8 829 .6 1,3,5 - Tổ hợp cơ bản 2 − N max , M max , N M max , N M+ M− 1 ,2 -441.8 829 .6 1,3,5 NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647 722 1,3,5,7 343.1 615.4 1 ,2, 4,6,8 -1305.4 763.1 1 ,2, 8 -470.0 808 .2 1 ,2, 3,5,8 - 1 ,2, 4,6,8 -1305.4 763.1 1 ,2, 8 -470.0 808 .2 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II M N A M N Qmax 1,4,5 1190.9 1563 .2 1,3,5 -13 32. 6 26 39.3 -166.0 1,3,5 1075.7 28 0.6 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC -13 32. 6... 1 628 λx = 1x = = 31. 62 ix 51.48 α= π 2ld3 3.1 42 × 1383 = 28 .53 95.4 42 × 99.7 A 128 . 32 + 179.6 λ0 = λx2 + α = 31. 622 + 28 .53 × = 34.07 < [ λ ] = 120 Ad 2 × 27 .3 Kiểm tra lực cắt quy ước Từ λ0 = 34.07 và f = 21 0 N / mm 2 ⇒ Tra bảng hệ số ở phần phụ lục II.1 sách “Thiết kế kết cấu thép nhà công nghiệp” của Gs.Đoàn Định Kiến (chủ biên) ϕ = 0. 926 Tính lực cắt quy ước  E 21 00000    23 30 − f ÷N  23 30... (40 − 3) × (50 − 2 × 3)3 Ix = − = 154016 (cm 4 ) 12 12 2 × 3 × 403 (50 − 2 × 3) × 33 + = 320 99 (cm 4 ) 12 12 I 154016 ix = x = = 20 .35cm A 3 72 Iy = iy = Iy A = 320 99 = 9 .29 cm 3 72 2 I x 2 × 154016 = = 6160.64cm3 h 50 -Độ mảnh và độ mảnh quy ước của cột l y 2 3. 12 × 100 λy = = = 33.58 iy 9 .29 Wx = f 21 00 λ y = λy = 33.58 × = 1.06 ; ( E = 21 00000daN / cm 2 ) E 21 00000 l 10.49 × 100 λx = x 2 = = 51.55 = λmax... ÷ = 0. 922  H d  J 2m NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647 722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II Trong đó: m = GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC Nd = 4.13 Nt Từ K và C1 tra bảng được: µ µ1 = 1. 92 ; 2 = 1 = 2. 0 82 C1 Vậy chiều dài tính toán của các phần cột trong mặt phẳng khung là: l x 2 = 2 H t = 2. 0 82 x3. 72 = 10.49m l x1 = µ1H d = 1. 92 x8.48 = 16 .28 m Chiều dài tính toán ngoài mặt phẳng khung bằng -Cột trên: l y 2 = H ... 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT... TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC CHƯƠNG II... 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP II GVHD: TRẦN TIẾN ĐẮC H / L = 11.6/27 = 0.43 tra bảng C1 = −0.446 ; C3 = −0.5  α = ∑ B = 2.67 L NGUYỄN TRUNG HẬU– LỚP: 16XD01-1647722 BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU