đồ án kết cấu thép kích thước sơ bộ, tải trọng và nội lực khung ngang; thiết kế kết cấu khung ngang; chọn các chi tiết của khung ngang; hệ giằng và kết cấu bao che

61 8 0
  • Loading ...
1/61 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 13/05/2018, 21:18

GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép MỤC LỤC GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép THUYẾT MINH I CƠ SỞ THIẾT KẾ : I.1 Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật, quy chuẩn xây dựng tài liệu sử dụng : [1] [2] [3] [4] TCVN 338 – 2005 Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 2737 – 1995 Tải trọng tác động – Tiêu chuẩn thiết kế Hướng dẫn đồ án kết cấu thép – Tác giả : Th.S Lê Văn Tâm TCXDVN 356 :2005 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế I.2 Số liệu Vật liệu sử dụng : I.2.1 Số liệu: LCR (ft) HR (m) C (T) 60 I.2.2 Loại cầu Số cầu Bước cột Số bước Vùng địa Loại trục trục B (m) cột hình địa hình TRSG 13 IIA B Vật liệu: I.2.2.1 Thép: Loại thép Thép Thép hình Thép tròn Số hiệu thép SS 400 S 275 SS 400 Mô đun đàn hồi E (GPa) 200 200 200 Giới hạn chảy fy (MPa) 245 275 245 Giới hạn bền fu (MPa) 400 410 400  Các thông số thép tấm: f cường độ tính tốn chịu kéo, nén, uốn thép (Bảng 4, TCXDVN 338:2005) f y 24,5 f= = =22,27 ( kN / cm ) γ M 1,1 Với: γ M = 1,1 lấy theo điều 4.1.4, TCXDVN 338:2005 fv cường độ tính tốn chịu cắt thép (Bảng 4, TCXDVN 338:2005) 0,58f y 0,58.24,5 fv = = =12,92 ( kN / cm ) γM 1,1 γ c hệ số làm việc kết cấu: ( Bảng 3, TCXDVN 338:2005): GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép + Kết cấu dầm đặc: γ c = 0,9 + Kết cấu cột: γ c = 0,95 I.2.2.2 Que hàn: Sử dụng que hàn N46 (Bảng 8, TCXDVN 338:2005), với thông số sau: f wf = 20 ( kN / cm )  : cường độ tính tốn đường hàn góc theo kim loại hàn f ws = 0, 45 f u = 18 ( kN / cm )  : cường độ tính tốn đường hàn góc theo kim loại biên nóng chảy  β f ; β s : hệ số để tính tốn đường hàn góc theo kim loại đường hàn theo kim loại đường biên nóng chảy thép β f = 0, 7; β s = 1, : (Bảng 37, TCXDVN 338:2005) I.2.2.3 Boulon: Chọn boulon cấp 8.8, chế tạo từ thép tròn cấp SS400 với:  γ b = : hệ số điều kiện làm việc liên kết boulon (Bảng 38, TCXDVN 338:2005)    f tb = 400 MPa : cường độ tính tốn làm việc chịu kéo boulon ( Bảng 10, TCXDVN 338:2005) f ub = 400 ( MPa ) : cường độ kéo đứt tiêu chuẩn boulon f ba = 0, f ub = 0, 4.400 = 160 ( MPa ) : cường độ tính tốn chịu kéo boulon neo.(Điều 4.2.4, TCXDVN 338:2005)  f vb = 0, f ub = 0, 4.400 = 160 ( MPa ) : cường độ tính toán chịu cắt boulon (Bảng – TCXDVN 338:2005) I.2.2.4 Bê tơng móng/ cổ cột: Chọn bê tơng B20:  Tra bảng 13, trang 36, TCXDVN 356:2005 ta có, cường độ tính tốn bê tơng: Rb = 11,5 ( MPa ) = 1,15 ( kN / cm )  Mođun đàn hồi bê tông: Es = 2.105 ( MPa ) I.3 Danh mục phần mềm sử dụng : [1] [2] Phần mềm tính tốn kết cấu SAP 2000 Phần mềm EXCEL GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép II KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG: II.1 Kích thước sơ khung ngang: Tra catalog loại cầu trục TRSG với mã hiệu cầu trục A0560300, ta có:  Nhịp cầu trục: LCR = 18290 ( mm ) = 18, 29( m)  Bề rộng cầu trục: N = 3100( mm) = 3,1(m)  Khoảng cách bánh xe cầu trục: W = 2590 ( mm ) = 2,59 ( m )  Khoảng cách từ đỉnh ray tới điểm cao cầu trục: H = 150 ( mm )  Khoảng cách từ tim ray đến đầu mút cầu trục:  Trọng lượng cầu trục (không kể xe con):  Trọng lượng xe con: D = 480 ( mm ) BW = 4480 ( kg ) = 44,80 ( kN ) TW = 410 ( kg ) = 4,10 ( kN )  Áp lực thẳng đứng lớn bánh xe cầu trục:  Áp lực thẳng đứng nhỏ bánh xe cầu trục: Pmin = Pmax = 3590 ( kg ) = 35,90( kN ) BW 4480 = = 1120 ( kg ) = 11, 20 ( kN ) 4  Chiều cao phần cột dưới: H L = ( H R ± ∆ ) − ( hC g + hR ) = − ( 0,5 + 0, 07 ) = 7, 43 ( m ) Trong đó: ∆ : đoạn cột chon sâu, nâng lên so với mặt hoàn thiện hR : chiều cao tiết diện ray hC g hR ≈ ( 70 ÷ 100 ) mm → chọn hR = 70(mm) : chiều cao tiết diện dầm đỡ cầu trục: 1  1 1 1 1 hC g =  ; ÷LC g =  ; ÷B =  ; ÷.8 = ( 0,5 ÷ 0,8 )  10 16   10 16   10 16  (m) → chọn hC g = 0,5(m) H L = 7500 ( mm ) = 7,5( m) → Chọn:  Chiều cao phần cột trên: HU = ( hC g + hR ) + D + 75mm + ( F0 + F1 ) = ( 0,5 + 0, 07 ) + 0, 48 + 0, 075 + 0,1 = 1, 225 ( m ) Trong : D = 480 ( mm ) ; F1 = 100 ( mm ) ; F0 = → Chọn: HU = 1,5(m)  Chiều cao tiết diện ngang lớn dầm kèo:       max hRafter =  ÷ ÷BW ≈  ÷ ÷( LCR + 2m ) =  ÷ ÷( 18, 29 + ) = ( 0,51 ÷ 0,81) m  40 25   40 25   40 25  max hRafter = 800 ( mm ) → Chọn  Chiều cao tiết diện ngang bé dầm kèo: GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép max hRafter = ( 0,3 ÷ 0,5 ) hRafter = ( 0,3 ÷ 0,5 ) 800 = ( 240 ÷ 400 ) mm ( ) → Chọn Rafter  Chiều cao tiết diện ngang cột: h = 300 mm max hColumn = hRafter = 800 ( mm )  Bề rộng cánh dầm, cột: max b f = ( 0, ÷ 0,3) hwmax ≈ ( 0, ÷ 0, 3) hRafter = ( 0, ÷ 0,3 ) 800 = ( 160 ÷ 240 ) mm → Chọn b f = 200 ( mm )  Bề rộng nhà: Chọn BW = 21000(mm) = 21( m)  Kiểm tra khe hở an toàn cột đầu cầu trục: G0 = λ − d wg − hColumn − H = 0,5 ( BW − LCR ) − d wg − hColumn − H = 0,5 ( 21000 − 18290 ) − 200 − 800 − 150 = 205 ( mm ) > 75 ( mm ) → Vậy bề rộng nhà BW = 21000 ( mm ) = 21(m) chọn hợp lí II.2 Tải trọng khung ngang: II.2.1 Tĩnh tải:  Tĩnh tải mái tác dụng lên dầm kèo: u g rafter = ( γ Q g roof B ) 10−2 = ( 1, 05.10.8 ) 10−2 = 0,84 ( kN / m )  Tĩnh tải vách tác dụng lên cột: u g column = ( γ Q g wall B ) 10−2 = ( 1, 05.10.8 ) 10−2 = 0,84 ( kN / m )  Trọng lượng thân kết cấu khung: (chương trình Sap tự tính) II.2.2 Hoạt tải:  Hoạt tải mái: Sử dụng mái tone nhẹ, theo TCVN 2737:1995 ta có: proof = 30 ( daN / m ) u pgirder = ( γ Q proof B ) 10 −2 = ( 1,3.30.8 ) 10−2 = 3,12 ( kN / m ) ( ) ( )  Hoạt tải cầu trục: Hai cầu trục hoạt động song song, có  Áp lực thẳng đứng lớn nhỏ nhất: với trọng lượng thân dầm đỡ cầu trục N = 3100 mm < B = 8000 mm ray là: wr w ≈ 1( kN / m )  4B − N  Dmu ax = nc γ Q Pmax ∑ yi + Wru.w = nc γ Q Pmax  ÷+ 1, 05.B.wr w B    4.8 − 2.3,1  = 0,85.1,1.35,90  ÷+ 1, 05.8.1 = 116, 65 ( kN )   GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép  4B − N  u Dmin = nc γ Q Pmin ∑ yi + Wru.w = nc γ Q Pmin  ÷+ 1, 05.B.wr w B    4.8 − 2.3,1  = 0,85.1,1.11, 20  ÷+ 1, 05.8.1 = 42,17 ( kN )    Độ lệch tâm tải trọng thẳng đứng: e = 0,5 ( BW − LCR ) − d wg − 0,5.hColumn = 0,5 ( 21 − 18, 29 ) − 0, − 0,5.0,8 = 0, 755 ( m ) + Giá trị tải trọng quy đổi:  Phía có Dmax: u max D  = 116, 65 ( kN ) ; M max = Dmu ax × e = 116, 65 × 0, 755 = 88, 07 ( kN m ) Phía có Dmin: u u Dmin = 42,17 ( kN ) ; M = Dmin × e = 42,17 × 0, 755 = 31,84 ( kN m )  Lực xơ ngang: có phương ngang nhà, điểm đặt cao trình cánh dầm đỡ cầu trục, giá trị lực xô ngang lên cột sau:  4B − N   4.8 − 2.3,1  TLAu = nc γ Q T1.∑ yi = nc γ Q T1  ÷ = 0,85.1,1.2, 705  ÷ = 8,16 ( kN ) B     Với: T1 = 0, 05 ( C + TW ) = 0, 05 ( + 0, 41) = 0, 2705 ( T ) = 2, 705 ( kN ) II.2.3 Tải gió:  Áp lực gió tiêu chuẩn vùng IIA:  Dạng địa hình: B W0 = 83 ( daN / m )  Hệ số ko = , ứng với cao độ chuẩn (10m) γ = 1,  Hệ số vượt tải: Q  Hệ số khí động: lấy theo sơ đồ – bảng – TCVN 2737:1995 h1 9.8 b 104 = ; 0.5; α = 10o ; = = 5.2 > l 20 Với l 20 , ta có: ce = +0,8; ce1 = −0, 5; ce = −0, 4; ce3 = −0,  Tải trọng gió tác dụng phân bố cột:  Phía đón gió: c qw,p = γ Q ko ce Wo 10−2.B = 1, 2.1.0,8.83.10 −2.8 = 6, 37 ( kN / m )  Phía khuất gió: c qw,s = γ Q ko ce Wo 10−2.B = 1, 2.1.0,5.83.10 −2.8 = 3,98 ( kN / m ) GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép  Tải trọng gió tác dụng phân bố kèo:  Phía đón gió: qw,r p = γ Q ko ce1.Wo 10 −2.B = 1, 2.1.0, 5.83.10 −2.8 = 3, 98 ( kN / m )  Phía khuất gió: r qw,s = γ Q ko ce Wo 10−2.B = 1, 2.1.0, 4.83.10 −2.8 = 3,19 ( kN / m ) II.3 Nội lực khung ngang:  Kích thước khung ngang:  Chiều rộng khung ngang:  Chiều cao: L = 20 ( m ) H = H L + H U + hmax + hmin 0,3 = 7, + 1,5 + 0,8 + = 9,95(m) 2 Hình 2.1: Mơ hình khung ngang 2D GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Hình 2.2: Mơ hình khung ngang 3D II.3.1 Các trường hợp tải: Hình 2.3: Tĩnh Tải (TT) Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Hình 2.4: Hoạt tải mái (HTM) Trai Hình 2.5: Dmax (DTR) Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Phai Hình 2.6: Dmax (DPH) vao Hình 2.7: Ttrai (TTRV) Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép P3 = − ( 0,5.W1 + W2 + W3 ) = − ( 0,5.22, 24 + 21, 41 + 10,30 ) = −42,83 ( kN )  Các xiên: X = 0,5.W1 5, 252 + 82 / = 0,5.22, 24 5, 252 + 82 / = 13,30 ( kN ) X = ( 0,5.W1 + W2 ) 5, 252 + 82 / = ( 0,5.22, 24 + 21, 41) 5, 252 + 82 / = 38,91( kN )  Nội lực giằng cột:  Các chống dọc: + Thanh trên: + Thanh dưới:  Các xiên: + Thanh trên: + Thanh dưới: Pb1 = P3 = −42,83 ( kN ) Pb = Pb1 + TLO = − ( 42,83 + 8, 62 ) = −51, 44 ( kN ) X b1 = Pb1 1,52 + 82 / = 42,83 1,52 + 82 / = 43,57 ( kN ) X b = Pb 7,542 + 82 / = 51, 44 7,542 + 82 / = 70,69 ( kN ) IV.1.3 Kiểm tra khả chịu lực hệ giằng:  Hệ giằng mái:  Các xiên hệ giằng mái: + Giả thiết tiết diện xiên φ 25 , ta chọn có giá trị nội lực lớn để kiểm tra: + Khả chịu lực: X = 38,91( kN ) [ N X ] = γ c ( 0.4fu ) An = 1.0, 4.40.(0, 75.π 2, 52 / 4) = 58,90 ( kN  ) > max ( X 1, X ) = 38,91( kN ) → Điều kiện thỏa, xiên hệ giằng mái đủ khả chịu lực  Các chống dọc hệ giằng mái: + Các đặc trưng hình học thanh: φ114 × : A = 17, ( cm ) ; r = 3,92 ( cm ) ; l0 = 7,5 ( m ) + Độ mảnh: λ  = l0 / r = 750 / 3,92 = 191 < [λ ] = 200 + Hệ số uốn dọc: ϕ  = 0,168 + Khả chịu lực: [ N P ] = γ cϕ fA = 0,9.0,168.25.17, = 65 ( kN ) > max ( P , P2 , P3 ) = 42,83 ( kN ) → Điều kiện thỏa, chống dọc hệ giằng mái đủ khả chịu lực  Hệ giằng cột:  Các xiên hệ giằng cột: + Giả thiết tiết diện xiên φ 32 , ta chọn có giá trị nội lực lớn để kiểm tra: + Khả chịu lực: X b = 70, 69 ( kN ) [ N X ] = γ c ( 0.4fu ) An = 1.0, 4.40.(0, 75.π 3, 22 / 4) = 96,50 ( kN  ) > max ( X b1, X b ) = 70,69 ( kN ) GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép → Điều kiện thỏa, xiên hệ giằng cột đủ khả chịu lực  Các chống dọc hệ giằng cột: + Các đặc trưng hình học thanh: φ114 × : A = 17, ( cm ) ; r = 3,92 ( cm ) ; l0 = 7,5 ( m ) + Độ mảnh: λ  = l0 / r = 750 / 3,92 = 191 < [λ ] = 200 + Hệ số uốn dọc: ϕ  = 0,168 + Khả chịu lực: [ Nb ] = γ cϕ fA =  0,9.0,168.25.17, = 65 ( kN ) > max ( Pb1 , Pb ) = 51, 44 ( kN ) → Điều kiện thỏa, chống dọc hệ giằng mái đủ khả chịu lực  Kết luận: chống dọc xiên đủ khả chịu lực Như giả thiết sơ tiết diện chống dọc xiên đạt yêu cầu chịu lực IV.2 Kết cấu đỡ cầu trục : IV.2.1 Dầm đỡ cầu trục:  Giả thiết tiết diện dầm đỡ cầu trục: giả thiết dầm đỡ cầu trục dầm đơn giản, tiết diện sau:  Tiết diện chữ I: I150x10x500x8 thép tổ hợp hàn từ thép tấm, kích thước hình vẽ  Tiết diện chữ C: C20, thép định hình với kích thước hình vẽ 5.2 76 yc 150 yc 10 Y 9.5 xc X 10 500 X yI xc 200 Y (a): dầm đỡ cầu trục (b): phần chữ C Hình 4.3: tiết diện ngang giả thiết xI xI yI (c): phần chữ I  Xác định vị trí trục trung hòa: Giả thiết lấy hệ trục X I 0YI làm hệ trục sở, ta có hệ đối xứng qua trục OY, ta có: GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép x=0 y= A C y c +A I y I 23, 4.25,8 + 70.0 = = 6, 46 ( cm ) A C +A I 23, + 70  Ta có trục trung hòa X-X hình vẽ bên  Moment quán tính tiết diện quay quanh trục X-X là: I X = AC dC2 + AI d I2 = 23, 4.19, 42 + 70.6, 462 = 11728 ( cm )  Moment quán tính quanh trục Y-Y chữ C nửa phần chữ I là: 2   18,54   19, 04   I = AC d + A d = 23, 4.19, + ( 18,54.0,8 )  ÷ + ( 1.15 )  ÷  = 11440 ( cm )       * Y C I I1 y y Y C C o o x x C y I o x I y=6,46(cm) 258 194 C X X o y I o x I Y Hình 4.4: trục trung hòa tiết diện ngang dầm đỡ cầu trục  Các kí hiệu, giá trị tính dầm đỡ cầu trục:  nc = 0,85 : hệ số tổ hợp cầu trục hoạt động sóng đơi γ = 1,1  Q : hệ số độ tin cậy tải trọng γ = 1,1  imp : hệ số động tải trọng  wrw = 1( kN / m ) : trọng lượng thân dầm đỡ cầu trục ray  I X : moment quán tính tiết diện quanh trục X-X: *  IY : moment quán tính quanh trục Y-Y chữ C nửa phần chữ I GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp   Pmax = 35,9 ( kN ) Pmin = 11, ( kN ) Đồ Án Kết Cấu Thép : Áp lực thẳng đứng lớn bánh xe cầu trục : Áp lực thẳng đứng nhỏ bánh xe cầu trục  T1 : Áp lực hãm ngang T1 = 0, 05 ( C + TW ) = 0, 05 ( + 0, 41) = 0, 2705 ( T ) = 2, 705 ( kN )  T2 : Áp lực hãm dọc: T2 = 0,1.Pmax = 0,1.35,9 = 3,59 ( kN ) IV.2.1.1 Tải trọng, nội lực, chuyển vị:  Moment uốn (quanh trục X-X Y-Y): ( ) ( )  Ta có: → Như ta có tối đa bánh xe cầu trục nhịp dầm cầu trục  Xét trường hợp: + Trường hợp 1: bánh xe cầu trục nhịp dầm 2W + U = 2.2,59 + 0,51 = 5, 69 m < B = m h   x2 x M X = ncγ Qγ imp 3Pmax − PmaxW + 4T2 C g  + γ Q wrw ( B − x ) B   4,35 0,5  4,35  = 0,85.1,1.1,1 3.35,9 − 35,9.2,59 + 4.3,59 ( − 4,35 ) = −22,98 ( kN m )  + 1,1.1    x2  4,35   M Y = ncγ Qγ imp 3T1 − TW − 2, 705.2, 59  = −2, 67 ( kN m )  = 0,85.1,1.1,1 3.2, 705 B     Trong đó: x = ( 3B + W − U ) / = ( 3.8 + 2, 59 − 0,51) / = 4,35 ( m ) + Trường hợp 2: bãnh xe cầu trục nhịp dầm h   x2 x M X = ncγ Qγ imp  Pmax − PmaxW + 4T2 C g  + γ Q w rw ( B − x ) B   4,13 0,5  4,13  = 0,85.1,1.1,1 4.35,9 − 35,9.2,59 + 4.3,59 ( − 4,13) = −6,9 ( kN m )  + 1,1.1     x2 4,31   M Y = ncγ Qγ imp 4T1 − TW − 2, 705.2,59  = −2,89 ( kN m )  = 0,85.1,1.1,1 3.2, 705 B     Trong đó: x = ( B / − U / ) = ( / − 0,51 / ) = 4,13 ( m ) → Vậy ta chọn cặp moment M X = −22,98 ( kN m ) ; M y = −2,89 ( kN m ) để tính tốn GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép  Lực cắt: B  3B − 2U − W  VX = ncγ Qγ imp Pmax   + γ Q w rw B    3.8 − 2.0,51 − 2,59  = 0,85.1,1.1,1.35,9   + 1,1.1 = 122, 42 ( kN )   B  B − 2U − 2W  VX = ncγ Qγ imp Pmax   + γ Q w rw B    4.8 − 2.0,51 − 2.2,59  = 0,85.1,1.1,1.35,9   + 1,1.1 = 123, 48 ( kN )    3B − 2U − W   3.8 − 2.0,51 − 2,59  VY = ncγ Qγ impT1   = 0,85.1,1.1,1.2,705   = 7, 09 ( kN ) B      B − 2U − 2W   3.8 − 2.0,51 − 2.2,59  VY = ncγ Qγ impT1   = 0,85.1,1.1,1.2, 705   = 6,19 ( kN ) B     VX = max { VX ;VX } = 123, 48 ( kN ) ;VY = max { VY ;VY } = 7, 09 ( kN )  Lực dọc: N = TLO = ncγ Qγ imp 4T2 = 0,85.1,1.1,1.4.3,59 = 14, 94 ( kN )  Chuyển vị: ∆X = nc Pmax 24 EI X  B − 2W − U      B − 2W − U   nc Pmax B − ÷  ÷ +      24 EI X  B −U   2    B − U   B − ÷  ÷      5w rw B 0,85.35,9  − 2.2,59 − 0,51    − 2.2,59 − 0,51   + =  ÷3.8 −  ÷ 384 EI X 24.2.108.11728.10−8  2      + 0,85.35,9 24.2.108.11728.10 −8 ∆Y = 5.1.84  − 0,51    − 0,51   3.8 − + = 0, 053 ( m )  ÷  ÷     384.2.108.11728.10−8   ncT1  B − 2W − U  24 EI*Y  ncT1  B − U    B − 2W − U   B − ÷  ÷ + *       24 EIY  2    B − U   B − ÷  ÷      0,85.2, 705  − 2.2,59 − 0,51    − 2.2,59 − 0,51   =  ÷3.8 −  ÷ 2 24.2.108.11440.10−8       + 0,85.2, 705  − 0,51    − 0,51   −3 3.8 − ÷  ÷  = 3, 03.10 ( m ) −8      24.2.10 11440.10   IV.2.1.2 Kiểm tra khả chịu lực, độ võng:  Ứng suất pháp cánh (kéo): Khi khơng cần kiểm tra mỏi (số chu kì tải trọng nQ < 105 ): GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép MX 22,98.100 yt = = 0,196 ( kN / cm ) ≤ γ c f = 0,9.22, 27 = 20, 04 ( kN / cm2 ) IX 11728 σt = → Điều kiện thỏa Trong đó: yt = 32, 46 ( cm ) : khoảng cách tự trục trung hòa tiết diện đến thớ biên cánh kéo (cánh dưới)  Ứng suất pháp cánh (nén):  Điều kiện bền: o σc = = MX M N yc + *Y xc + IX AC IY 22,98.100 2,89.100 14,94 19,54 + 10 + = 4, 72 ( kN / cm ) ≤ γ c f = 0,9.22, 27 = 20, 04 ( kN / cm ) 11728 11440 23, → Điều kiện thỏa  Điều kiện ổn định: MX M N yc + *Y xc + ≤ ϕb γ c f IX AC IY ⇔ 22,98.100 2,89.100 14,94 19,54 + 10 + = 4, 72 ( kN / cm2 ) ≤ ϕb γ c f = 1.0,9.22, 27 = 20, 04 ( kN / cm ) 11728 11440 23, → Điều kiện thỏa Trong đó: + + + yc = 19,54 ( cm ) : khoảng cách tự trục trung hòa tiết diện đến thớ biên cánh nén (cánh trên) xc = 10 ( cm ) : ½ bề rộng cánh (tức ½ chiều cao tiết diện chữ C) AC = 23, ( cm ) : diện tích chịu nén quy ước, lấy diện tích tiết diện chữ C + ϕb = : hệ số, xác định theo phụ lục E – TCXDVN 338:2005  Ứng suất tiếp bụng (chữ I chữ C): τI ≈ VX 123, 48 = = 3, 087 ( kN / cm ) ≤ γ c f v = 0,9.12,92 = 11, 63 ( kN / cm2 ) d I twI 50.0,8 τC ≈ VY 7, 09 = = 0, 68 ( kN / cm ) ≤ γ c f v = 0,9.12,92 = 11, 63 ( kN / cm ) d C twC 20.0,52 → Điều kiện thỏa Trong đó: + + + d I = 500 ( mm ) twI = ( mm ) : chiều cao phần tiết diện chữ I dầm đỡ cầu trục : chiều dày bụng chữ I dC = 200 ( mm ) : chiều cao phần tiết diện chữ C dầm đỡ cầu trục GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp +  Độ võng:  Ta có: twC = 5, ( mm ) Đồ Án Kết Cấu Thép : chiều dày bụng chữ C W = 2,59 ( m ) ≤ 0, 653.B = 0, 653.8 = 5, 224 ( m ) , vị trí đặt tải hình sau đây: 2 Pmax  B − W    B − W   5w rw B ∆X =  ÷3B −4  ÷ + 48 EI X       384 EI X = 2.35,9 48.2.108.11728.10 −8 5.1.84  − 2,59    − 2,59   3.8 − + = 0, 003 ( m )  ÷  ÷ −8 2       384.2.10 11728.10 2T1  B − W    B − W  ∆Y =  ÷3B −4  ÷ 48 EIY*      = 0, 0022 ( m ) 2.2, 705   − 2,59    − 2,59   = ÷3.8 −  ÷ −8  2       48.2.10 11440.10   Điều kiện độ võng: ∆ X 0, 003 = = 3, 75.10−4 ≤ = 1, 67.10−3 B 600 ∆Y 0, 0022 = = 0, 275.10 −3 ≤ = 1, 67.10 −3 B 600 → Điều kiện thỏa IV.2.1.3 Liên kết dầm đỡ cầu trục với kết cấu khác:  Tại gối tựa dầm, nên dùng sườn cứng ngang để truyền tải trọng xuống vai cột ( )  Mỗi đầu dầm liên kết với hai vai cột boulon: b  Cánh dầm gối tựa liên kết với cánh cột hai đoạn thép góc d = 16 mm mã Liên kết tính để chịu tồn lưc cắt VY đầu dầm (tại gối tựa) Đồ Án Kết Cấu Thép 70 GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp 200 10 10 500 526 THÉ P GIẰ NG U 20 5,2 76 BOULON Þ 16 150 10 600 10 A (a) (b) Hình 4.5: (a): Liên kết vai cột, dầm đỡ cầu trục với cột ; (b): Chi tiết dầm đỡ cầu trục GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép IV.2.2 Vai cột: Giả thiết tiết diện vai cột: I150x10x500x8, tiết diện chữ I tổ hợp từ thép SS400 IV.2.2.1 Tải trọng, nội lực:  Tải trọng: Vai cột nhận tải từ dầm đỡ cầu trục truyền xuống Do nhà có cầu trục, nên ta cần phải so sánh tải trọng cầu trục hoạt động riêng lẻ với tải trọng cầu trục hoạt động sóng đơi gây  Trường hợp cầu trục hoạt động riêng lẻ: Dmax = γ Q γ imp Pmax 2B − W 2.8 − 2,59 + γ Q w rw B = 1,1.1,1.35,9 + 1,1.1.8 = 81, 61 ( kN ) B  Trường hợp cầu trục hoạt động sóng đơi: Ta có: W+U = 2, 59 + 0, 51 = 3,1( m ) < B = ( m )  B − 2W-2U  Dmax = nc γ Q γ imp Pmax  ÷+ γ Q w rw B B    4.8 − 2.2,59 − 2.0,51  = 0,85.1,1.1,1.35,9  ÷+ 1,1.1.8 = 127,88 ( kN )   → Ta chọn  Nội lực:  Lực cắt: Dmax = 127,88 ( kN ) để tính toán Vbr = Dmax = 127,88 ( kN )  Moment: Với: M br = Dmax eb = 127,88.0, 535 = 68, 42 ( kN m ) eb = 0, ( BW − LCR ) − d wg − hcolumn − 2t f = 0,5 ( 21 − 18, 29 ) − 0, − 0, − 2.0, 01 = 0, 535 ( m ) IV.2.2.2 Kiểm tra tiết diện ngang vai cột: Quan điểm tính tốn: Hai cánh chịu toàn moment, bụng chịu toàn lực cắt  Tính cho tiết diện I150x10x500x8, ta có đặc trưng hình học tiết diện ngang:  Moment quán tính: 1 bf ( hw + 2tf ) − ( bf − t w ) hw3 12 12 1  =  150 ( 500 + 2.10 ) − ( 150 − ) 5003 ÷.10 −4 = 27843 cm 12  12  Ix = (  Module kháng uốn: Wx = Ix 27843 = = 1071 cm3 t + h / + 50 / (f w ) ( )  Điều kiện ứng suất pháp lớn nhất: ( ) ) GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp σ max = Đồ Án Kết Cấu Thép M 68, 42.10 = = 6,39 kN / cm ≤ γ c f = 0,9.22, 27 = 20, 05 kN / cm Wx 1071 ( ) ( ) → Điều kiện thỏa  Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tiếp lớn nhất: τ max = Vbr Sx V 127,88 ≈ br = = 3,197 kN / cm ≤ γ c f v = 0,9.12,92 = 11, 63 kN / cm I x tw hw t w 50 × 0,8 ( ) ( ) → Điều kiện thỏa  Kiểm tra tiết diện theo ứng suất tương đương: 2 σ toe + 3τ toe = 6,142 + 3.3,197 = 6,92( kN / cm2 ) ≤ 1,15γ c f = 1,15.0,9.22, 27 = 23,15 (kN/cm ) Với: σ toe ,τ toe ứng suất nơi tiếp giáp cánh bụng dầm: h /2 50 / σ toe = w σ max = 6,39 = 6,14 ( kN / cm ) hw / + tf 50 / + τ toe = Vbr 127,88 = = 3,197 kN / cm hw t w 50 × 0,8 ( ) → Điều kiện thỏa  Kiểm tra tiết diện theo ổn định cục bộ: bf 150 = = 15 ≤ t 10 f  Bản cánh: E = f 2.10 = 29,97 → 22, 27 thỏa mãn hw 500 E 2.104 = = 62,5 ≤ 5,5 = 5,5 = 164,82 → t f 22, 27  Bản bụng: w thỏa mãn hw 500 E 2.104 = = 62,5 = 3, = 3, = 95,89 → t f 22, 27 Ta thấy: w Vậy ta không cần gia cường thêm sườn  Kết luận: tiết diện I150x10x500x8 chọn hợp lí IV.2.2.3 Tính liên kết hàn:  Tính chiều cao đường hàn góc liên kết cánh bụng: chọn que hàn N46, phương pháp hàn tự động  hf = 4(mm) : Bảng 43 – TCXDVN 338:2005  Chiều cao đường hàn thỏa mãn điều kiện sau:  h  4(mm) f  4(mm)  hf ≥  127,88 127,88  =    = Vbr Vbr ; ÷ max  2.50.0, 7.0,9.20 ; 2.50.1.0,9.18 ÷ max(0.1;0.07)cm  max  h β γ f h β γ f    w s c ws   w f c wf  → Vậy ta chọn h f = 4(mm) GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép  Tính chiều cao đường hàn góc liên kết vai cột vào cột: chọn que hàn N46, phương pháp hàn tự động  hf = 4(mm) : Bảng 43 – TCXDVN 338:2005  Theo tiết diện kim loại đường hàn: Dmax 127,88 = = 0,34(cm) 2bf β f γ c f wf 2.15.0, 7.0,9.20 hf ≥  Theo tiết diện biên nóng chảy: Dmax 127,88 = = 0, 26(cm) 2bf β s γ c f ws 2.15.1.0,9.18 hf ≥ → Vậy ta chọn hf = ( mm ) 10 150 10 500 Hình 4.6: chi tiết tiết diện ngang vai cột IV.3 Kết cấu bao che: IV.3.1 Kết cấu mái:  Các thông số ban đầu: g rser = 10 ( daN / m )  TLBT mái (tấm lợp, xà gồ, giằng xà gồ) ser p = 30 ( daN / m )  Hoạt tải tiêu chuẩn mái r - theo TCVN 2737 :1995 ser w = 95 ( daN / m )  Áp lực gió tiêu chuẩn: r  Hệ số điều chỉnh cao độ: k = ; hệ số khí động: ce = −0,5  Khoảng cách xà gồ:  Tấm lợp: tole sống vuông cao s p = 1,50 ( m ) 25 ( mm ) , dày 0,35 ( mm ) GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp  Xà gồ: Đồ Án Kết Cấu Thép Z 200 : ( H = 200; E = 72; F = 78; L = 20; t = 2, )  Cả tole xà gồ có giới hạn chảy f y = 345 ( MPa ) (và cường độ tính tốn f = 315 ( MPa )  Tải trọng phân bố mái :  Tĩnh tải : g r = γ Q × g rser = 1, 05 × 10 ≈ 11(daN / m )  Hoạt tải : pr = γ Q × prser = 1,3 × 30 = 39(daN / m )  Gió hút: wr = γ Q × ce × wrser = 1, × 0, × 95 = 57( daN / m )  Thành phần tải trọng gây uốn lợp (tấm lợp rộng 1000mm):  TT + HT : qr ↓ = 1, × ( g r + pr cos α ) cos α = 1, × (11 + 39 cos10o ) cos10 o = 48, 42 ( daN / m )  TT + gió : qr ↑ = 1, × (− g r cos α + wr ) = 1, × (−11cos10o + 57) = 41,87( daN / m)  Moment uốn KNCL lợp (sơ đồ tính dầm liên tục > nhịp) Wx = 1,86 ( cm3 ) Tấm lợp có:  Moment uốn: - Phụ lục – Hướng dẫn đồ án kết cấu thép, Th.S Lê Văn Tâm M R = k qr ↓ × s 2p = 0,107 × 48, 42 × 1, 50 = 11, 66( daN m) = 11, 66 ( kN cm )  Khả chịu lực: [ M R ] = γ c f Wx = 0,9 × 31,5 × 1,86 = 52, 73(kN cm) >> M R = 11, 66 ( kN cm ) → Điều kiện thỏa  Thành phần tải trọng gây uốn xà gồ :  TT + HT: q p↓ = 1,50 × ( g r + pr cos α ) cos α = 1,5 × 48, 42 = 72, 63 ( daN / m )  TT + gió: q p↑ = 1, 75 × (− g r cos α + wr ) = 1, 75 × 41,87 = 73, 27 ( daN / m )  Moment uốn xà gồ:  Do TT + HT : + Moment gối: M 1−a = k q p↓ × B = 0,107 × 72, 63 × 82 = 497(daN m) = 497(kN cm) + Moment nhịp: GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép M 1−b = k q p↓ × B = 0, 077 × 72, 63 × 82 = 358(daN m) = 358(kN cm)  Do TT + gió: + Moment gối: M 2−a = k q p↑ × B = 0,107 × 73, 27 × 82 = 502( daN m) = 502(kN cm) + Moment nhịp: M 2−b = k q p↓ × B = 0, 077 × 73, 27 × 82 = 361(daN m) = 361(kN cm)  Khả chịu lực xà gồ:  Do TT + HT : + KNCL gối (cánh chịu nén) : [ M1−a ] = γ c f 2.Weff φb = 0,9 × 31,5 × × (0,9 × 45, 28) × 0, = 1617( kN cm) > M 1− a = 479(kN cm) → Điều kiện thỏa + KNCL nhịp biên (cánh chịu nén) : [ M 1−b ] = γ c × f × Weff = 0,9 × 31, × (0,9 × 45, 28) = 1155( kN cm) > M 1−b = 358( kN cm) → Điều kiện thỏa  Do TT + gió : + KNCL gối (cánh chịu nén) : [ M 2−a ] = γ c × f × 2Weff = 0,9 × 31,5 × × (0,9 × 45, 28) = 2310( kN cm) > M 2− a = 502( kN cm) → Điều kiện thỏa + KNCL nhịp biên (cánh chịu nén) : [ M 2−b ] = γ c × f × Weff × φb = 0,9 × 31,5 × (0,9 × 45, 28) × 0, = 808( kN cm) > M 2.b = 361( kN cm) → Điều kiện thỏa Trong đó: Weff = 0,9.Wx = 0,9.45, 28 = 40, 752 ( cm3 ) + : Module kháng uốn hữu hiệu + Tiết diện gối, xà gồ chồng lên nên có module chống uốn diện nhịp có module chống uốn Weff 2Weff ; tiết GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép + Tại vị trí mà cánh xà gồ chịu nén, KNCL tiết diện giảm so với chịu kéo, kể đến cách nhân thêm hệ số ϕb , trong trường hợp lấy ϕb = 0,  Kết luận: Vậy với tiết diện xà gồ Z200 chọn hợp lí 78 20 200 20 72 Hình 4.7: tiết diện xà gồ Z200 GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép ĐINH VÍT LỚ P MÁ I XÀGỒZ200 hf=4 BOULON Þ 16 hf=4 Hình 4.8: liên kết xà gồ Z200 với dầm kèo mái ... lực dọc Hình 2.15: Bao lực cắt Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép III THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG: III.1 .Thiết kế kéo thép: III.1.1 Nội lực tính tốn: Phần tử... Phần mềm tính tốn kết cấu SAP 2000 Phần mềm EXCEL GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép II KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG: II.1 Kích thước sơ khung ngang: Tra... 2.11: Gió trái (GT) Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: Th.S Phan Đào Hồng Hiệp Hình 2.12: Gió phải (GP) Đồ Án Kết Cấu Thép GVHD: Th.S Phan Đào Hoàng Hiệp Đồ Án Kết Cấu Thép II.3.2 Tổ hợp tải trọng: TH 10 11
- Xem thêm -

Xem thêm: đồ án kết cấu thép kích thước sơ bộ, tải trọng và nội lực khung ngang; thiết kế kết cấu khung ngang; chọn các chi tiết của khung ngang; hệ giằng và kết cấu bao che, đồ án kết cấu thép kích thước sơ bộ, tải trọng và nội lực khung ngang; thiết kế kết cấu khung ngang; chọn các chi tiết của khung ngang; hệ giằng và kết cấu bao che, II. KÍCH THƯỚC SƠ BỘ, TẢI TRỌNG VÀ NỘI LỰC KHUNG NGANG:, III. THIẾT KẾ KẾT CẤU KHUNG NGANG:, IV. HỆ GIẰNG VÀ KẾT CẤU BAO CHE:

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay