Đồ án kết cấu thép 1

15 9 0
  • Loading ...
1/15 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 09/07/2018, 15:54

Đồ án và bài tập lớn kết cấu thép 1SVTH: NGUYỄN CÔNG VĂNTRƯỜNG: ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCThiết kế 1 sàn công tác có kích thước BxL chiều cao sàn H•Mặt sàn thép tấm•Chiều dài nhịp tối thiểu Bmin = 5.3 m•Chiều dài nhịp thông thủy Btt = 10.3 m•Chiều cao thông thủy Htt = 6.54 m•Chiều cao sàn H = 7.4 m•Số khung n = 10•Bước khung L2 = 7.3 m•Tải trọng q = 7.1 Tm2•Thép CCT 34•Liên kết bu lông 5.6Cho biết:•f = 210 Nmm2 = 2100 dancm2 = 210.103 knm2•Với bu lông 5.6 => Hệ số điều kiện làm việc c = 0.9•Độ võng cho phép:Đối với dầm phụ l : 1250Đối với dầm chính l : 1400Đối với sàn thép l : 1150•Hệ số vượt tải: hoạt tải = 1,2, tỹnh tải =1,05•Hệ số kể đến phát triển biến dạng dọc C = 1,12•E= 2,1.106 kgcm2 = 7,85 Tm3 Nhiệm vụ:•Thiết kế mặt bằng kết cấu•Tính tải trọng tác động vào kết cấu (2 khoang)•Thiết kế: 1 dầm phụ, 2 dầm chính, 1 cột•Lựa chọn tiết diện•Kiểm toán: bền, ổn định, chuyển vị•Thiết kế liên kết:Nối dầmDầm phụ dầm chínhDầm chính – cộtTrình bày:•Bản vẽ:Các mặt bằng: cột, kết cấuMặt cắtChi tiết: dầm phụ, dầm chình, cột•Bảng tổng hợp khối lượng tòa nhà•Thuyết minh A4Giới thiệu công trìnhTải trọng đầu vàoThiết kế THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU THÉP Đề bài: Thiết kế sàn cơng tác có kích thước BxL chiều cao sàn H           Mặt sàn thép Chiều dài nhịp tối thiểu Bmin = 5.3 m Chiều dài nhịp thông thủy Btt = 10.3 m Chiều cao thông thủy Htt = 6.54 m Chiều cao sàn H = 7.4 m Số khung n = 10 Bước khung L2 = 7.3 m Tải trọng q = 7.1 T/m2 Thép CCT 34 Liên kết bu lông 5.6 Cho biết:  f = 210 N/mm2 = 2100 dan/cm2 = 210.103 kn/m2  Với bu lông 5.6 => Hệ số điều kiện làm việc c = 0.9  Độ võng cho phép:  Đối với dầm phụ [/l] : 1/250  Đối với dầm [/l] : 1/400  Đối với sàn thép [/l] : 1/150   Hệ số vượt tải: hoạt tải  P = 1,2, tỹnh tải g =1,05  Hệ số kể đến phát triển biến dạng dọc C = 1,12  E= 2,1.106 kg/cm2 thep = 7,85 T/m3 Nhiệm vụ:       Thiết kế mặt kết cấu Tính tải trọng tác động vào kết cấu (2 khoang) Thiết kế: dầm phụ, dầm chính, cột Lựa chọn tiết diện Kiểm toán: bền, ổn định, chuyển vị Thiết kế liên kết:  Nối dầm  Dầm phụ - dầm  Dầm – cột Trình bày:  Bản vẽ:  Các mặt bằng: cột, kết cấu  Mặt cắt  Chi tiết: dầm phụ, dầm chình, cột  Bảng tổng hợp khối lượng tòa nhà  Thuyết minh A4  Giới thiệu cơng trình  Tải trọng đầu vào  Thiết kế PHẦN 1: TÍNH BẢN I Tính tốn chọn kích thước sàn Xác định kích thước sàn theo cách sử dụng đồ thị xác định gần giá trị tỷ số nhịp lớn chiều dày t sàn ls 4n0 � 72 E1 �  1 � � ts 15 � n04 p tc � Trong đó: (ls/ts ) tỉ số cần tìm nhịp sàn chiều dày sàn n0 = [l/] = 150; ptc = 71 KN/cm2 = 7100 daN/m2 E 2,1.105 E1      0,32 = 2,307.105 N/mm2 = 2307.102 daN/m2  - Hệ số Pốtxơng, có  = 0,3 Với tải trọng tiêu chuẩn ptc =71 KN/cm2 > 30 KN/m2 nên ta chọn ts= 14 mm ls => ts = 40  ls = 14.40 = 560 mm Chọn ls = 560 mm II Tính tốn sàn thép Cắt dải bề rộng 1,46m theo phương cạnh ngắn nhịp sàn Tải trọng tác dụng sàn có kể đến trọng lượng thân sàn: kN/m kN/m 2.1 Kiểm tra sàn theo độ võng Độ võng tải trọng tiêu chuẩn lực kéo H tác dụng: Trong đó: 0  qstc ls4 384 E1.I x Ix - mơmen qn tính dải rộng 1,46m Ix = 1,46./12 => m Hệ số α xác định theo phương trình ơ-le giải phương trình ta có α= Độ võng sàn: m Bản sàn đảm bảo điều kiện độ võng cho phép 2.2 Kiểm tra sàn theo điều kiện độ bền/ - Kiểm tra cường độ sàn: h h Mômen lớn sàn: kNm Trong (kNm) Lực kéo H tác dụng tính theo cơng thức: 2 � � � � H = p �l �E1 ts = 42 daN Ứng suất lớn sàn: A – diện tích tiết diện dải sàn Với A=1,46.ts =0,0204 m2, Kết luận: Sàn đảm bảo chịu lực 2.3 Chiều cao đường hàn liên kết sàn dầm chịu lực kéo H/ Chiều cao đường hàn liên kết sàn dầm phụ Trong đó:  f fWf  0, 7.180  126 N / mm  S fWS  1.0, 45.345  155 N / mm (  fW )  (  f fWf ;  S fWS )  126 N / mm Đường hàn liên kết sàn với dầm phụ phải thỏa mãn điều kiện h = 5mm ≤ hf= mm ≤ 1,2tmin = 1,2.9,8 = 11,76mm Vậy chọn đường hàn đường hàn cấu tạo có hf = 5mm PHẦN 2: DẦM PHỤ Sơ đồ tính tốn dầm phụ: Chọn mạng dầm sàn phổ thơng hình vẽ: Tải trọng tác dụng lên dầm phụ: Mômen lớn dầm: Lực cắt lớn gối tựa: Chọn kích thước tiết diện dầm phụ: Mô men kháng uốn cần thiết cho dầm có kể đến biến dạng dọc: Wx = Tra bảng thép cán sẵn chọn thép I45; có đặc trưng hình học: WX = 1231 cm3; g = 66,5 kg/m; SX = 708 cm3; JX = 27696 cm4; d b = 450 mm = 160 mm Kiểm tra tiết diện dầm phụ a, Kiểm tra võng theo công thức: => đảm bảo điều kiện độ võng b, Kiểm tra tiết diện dầm phụ theo điều kiện độ bền: Kiểm tra ứng suất pháp: Mômen lực cắt trọng lượng thân dầm: Ứng suất pháp lớn nhất:  max < c => Dầm đạt yêu cầu cường độ độ võng c, Kiểm tra ổn định tổng thể: Không cần kiểm tra ổn định tổng thể dầm phía dầm phụ có sàn thép hàn chặt với cánh dầm PHẦN 3: DẦM CHÍNH Sơ đồ tính dầm tải trọng tác dụng: dầm đơn giản chịu tác dụng tải trọng coi phân bố Lực tập trung tải trọng dầm phụ đặt lên dầm Vì dầm phụ đặt cách 5.3 m nên tải trọng dầm phụ truyền lên dầm phân bố Mômen lực cắt lớn dầm chính: Chọn tiết diện dầm a Chọn chiều cao dầm Chiều cao dầm đảm bảo điều kiện phụ thuộc kiến trúc) hmin �hd �hmax � � hd �hkt � (Trong hmax chưa xác định Chiều cao hmin tính gần theo cơng thức: hmin  f �l � � � � � �L 24 E �  � ntb � = 5,05 m Chiều cao kinh tế tính theo cơng thức: Sơ chọn tw= 0,01 m; hệ số k = 1,2 Dựa vào hmin hkt sơ chọn chiều cao hd = 1,2 m Chọn sơ tf = 0,02 m; hw=1,2 – 0,02 = 1,16 m; Tỉ số thỏa mãn: 100 < hw/tw=1,16/0,01 = 116 < 150 b Kiểm tra lại chiều dày tw: Tạm thời lấy chiều cao bụng dầm: tw = 0,01 m > => Bản bụng đủ khả chịu lực cắt c Chọn kích thước cánh dầm: Diện tích cánh dầm xác định theo công thức: Chọn bf = 0,1 m, tf =0,02 m Thoả mãn điều kiện sau: � tw  t f  3tw � � b f  (1/ �1/ 5) h � � b f �1/10hd � � � b f / t f � E  31, f � � b f �180mm � Thay đổi tiết diện dầm theo chiều dài Để tiết kiệm thép giảm trọng lượng thân dầm, thiết kế nên giảm kích thước tiết diện dầm chọn phần dầm có mơmen bé cụ thể giảm bề rộng cánh dầm ( giữ nguyên chiều dày) Điểm để thay đổi kích thước cánh dầm cách gối tựa khoảng x = 0,2 m Tại chỗ thay đổi nối hai phần cánh đường hàn đối đầu dùng que hàn N42 có fwf=180 N/mm2 Tính Mx: Diện tích tiết diện cánh cần thiết vị trí thay đổi: mm2 Chọn b’f =12 cm Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ độ võng Mômen trọng lượng thân dầm: Wx=Ix.2/h = 0,362 m3 Kiểm tra ứng suất pháp tiết diện nhịp: Vậy dầm chịu ứng suất => kích thước chọn hợp lý Kiểm tra ứng suất tiếp gối tựa  (Vmax  Vbt ) S 'x  f v c I 'x t w Trong đó: => W’x= 72711,7 cm3 => Kiểm tra ứng suất pháp đường hàn đối đầu nối cánh Kiểm tra ứng suất cục nơi đặt dầm phụ c  P  f c t wl z Tại vị trí dầm có dầm phụ gối lên bên dầm nên: Phản lực dầm phụ sàn: P=4.(Vmaxdp + Vbtdp) =2688,13 kN Chiều dài truyền tải trọng nén bụng dầm lz = bfdp +4.tf = 4,54 m Kiểm tra ứng suất tương đương nơi thay đổi tiết diện dầm Trong đó: Vx=qdctt(l/2- x) = 3195,10 kN Vbt = gdctt.(l/2 – x) = 7,92 kN => Không cần kiểm tra võng cho dầm lấy chiều cao h > hmin Tiết diện thay đổi đủ khả chịu lực PHẦN 4: LIÊN KẾT BẰNG LIÊN KẾT BULONG Liên kết dầm vào cột - Dầm liên kết với cột mặt bích bắt bu lơng - Bản thép cấu tạo mặt bích dày 10mm - Nhóm bulong gồm có đường kính d18 có: + - Abl  2,54  cm  ; Athbl  1,92  cm  Cấp độ bền 5.6 , bu lơng thường có: + + + - Lực tác dụng lên bulong gây cắt ép mặt + Do (gây cắt ép mặt)  - Khả chịu lực bulong: + Chịu cắt ép mặt: 10 => + Chịu kéo: -Kiểm tra khả chịu lực bulong - Ta thấy  Liên kết đủ bền Liên kết dầm – dầm Mối nối cánh dung ghép ,bản bụng dùng ghép Momen uốn vị trí nối dầm M = 403,95 KNm Lực cắt vị trí nối dầm V = 2636,42 KN Phân phối lại momen cho bụng cánh sau: Bản cánh chịu Chọn đường kính bulong d=20,mac thép 40crva đường kính lổ d1=23cm Khơng gia cơng bề mặt,bulong xiết theo góc quay en pha Khả chịu lực bulong cường độ cao xác định Trong 11 d=20mm,tra bảng Abn=2,45cm2, thép không gia công bề mặt nên hệ số ma sát 0,25 Mặt phẳng tính tốn nên nf=2 Ta có ɣb1=0,9 Tính tốn kiểm tra mối nối bụng dầm Chiều dày ghép tw = 0,01 m Lực cắt V1 bulong chịu lực cắt Vphân bổ Với nw số bulong phía ghép nw = momen uốn bụng chịu Mw phân bổ cho bụng thành hang không cho bulong ,hang chịu Nmax Với m=2 số cột bulong liên kết ei:khoảng cách bulong đối xứng qua truc dầm Điều kiện bền cho bulong hang ngồi 12 Tính toán kiểm tra mối nối cánh dầm Số lượng bulong cần thiết cho phía mối nối cánh dầm Với hbn khoảng cách trọng tâm tiết diện nối hai cánh dầm gần lấy hf Chọn nf = Chọn chiều dày ghép cánh t=tf=12mm Liên kết dầm phụ dầm - Cấp độ bền 5.6 , bu lơng thường có: + + + Số lượng bulơng cần thiết Lực cắt V = N = 556,913 kn Chọn lỗ bulơng d= 20 mm => diện tích ngang bulơng A = 3,14 => => chọn n = 10 13 => thép đủ bền PHẦN 5: CỘT Chiều dài cột l =7,4 m Chiều dài tính tốn cột: Chọn sơ độ mảnh: Diện tích tiết diện cột cần thiết: Bán kính quán tính yêu cầu: Chiều rộng chiều cao tiết diện cột: Trong đó: (tra bảng) Chọn tiết diện cột b = 30 cm, h = 30 cm, Sao cho phù hợp với h=(1-1,15)b; Vậy có tiết diện cột tính tốn là: Bản cánh = ; bụng = Diện tích 14 Kiểm tra ổn định Kiểm tra đặc trưng hình học: => ta Kiểm tra điều kiện ổn định tổng thể: => đảm bảo điều kiện ổn định tổng thể Kiểm tra ổn định cục bụng: => Đủ điều kiện ổn định cục bụng Kiểm tra ổn định cục cánh: => Đủ điều kiện ổn đinh cánh 15
- Xem thêm -

Xem thêm: Đồ án kết cấu thép 1, Đồ án kết cấu thép 1

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

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